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基于FPGA+DSP实时图像采集处理系统设计

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基于FPGA+DSP实时图像采集处理系统设计

作者：杨华宇哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

图像信号具有形象、易懂、直观和信息量大等特点,是人们最丰富的信息来源。由此可见人类对图像信息非常依赖,图像处理方法对人类生活的重要程度也是显而易见的,现在已经被大量用于国防军事、工业生产制造和人类平常生活等很多方面。然... 详细信息

图像信号具有形象、易懂、直观和信息量大等特点,是人们最丰富的信息来源。由此可见人类对图像信息非常依赖,图像处理方法对人类生活的重要程度也是显而易见的,现在已经被大量用于国防军事、工业生产制造和人类平常生活等很多方面。然而图像数字化后的数据量庞大,对数据的传输、存储等方面具有很大的挑战。所以,传统的图像传感器、采集卡、计算机显示的模式已经远远不能满足要求,对图像进行实时编码压缩显得极为重要,对于特定场合图像进行处理得到理想图像也迫在眉睫。随着现代技术的发展和人们对图像采集处理质量需求的不断提升,对图像采集系统的性能和实时性提出了更高的要求。对于像地下停车场类的图像处理系统既要求实时性又要保障图像清晰度提出更高的挑战。FPGA以其并行处理能力强而在图像处理方面得到广泛的应用,DSP芯片由于其特殊的结构使其在处理复杂算法上有了很大的优势,在实现图像算法上有了一定的应用。而对于数据量大、噪声干扰严重的图像数据,采用单个DSP芯片难以满足系统的性能和实时性的要求。本文采用FPGA和DSP的结构实现实时图像采集处理系统,主要分为两大部分组成,FPGA负责图像采集以及预处理,DSP负责对采集的图像进行压缩。利用FPGA运行速度快、并行处理能力强的优势,采用“对数拉伸”算法对摄像头采集的数据进行前期预处理,达到图像增强,使得停车场类昏暗光线图像亮度分布不均匀的图像变得清晰;利用DSP具有较强处理复杂算法的优势,对FPGA传送过来的分块图像数据采用JPEG并行压缩算法进行图像的压缩。实验结果表明,利用FPGA和DSP结构能很好地解决图像采集系统的实时性要求,针对昏暗场所的图像数据采用“对数拉伸”算法,可有效增强图像,使得亮度分布不均匀的图像变得清晰;采用并行JPEG压缩算法在FPGA发送数据前对二维图像进行分块,减少了处理时间;JPEG压缩虽为有损的图像压缩算法,但能使信息传输量大大减少的同时有效地保留原始图像的细节,达到预期处理目的。

关键词： FPGA DSP 图像处理图像压缩

网络成瘾大学生微信公众号干预模式的构建及其干预效果评价

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网络成瘾大学生微信公众号干预模式的构建及其干预效果评价

作者：杨华宇安徽医科大学

学位级别：硕士

目的本研究以信息-动机-行为技巧模型(Information-Motivation-Behavioral Skills Model,IMB)为理论基础,分析大学生网络成瘾的影响因素以及各因素之间相互作用关系,探讨基于IMB模型干预网络成瘾的可行性,为制定基于信息、动机、行为技... 详细信息

目的本研究以信息-动机-行为技巧模型(Information-Motivation-Behavioral Skills Model,IMB)为理论基础,分析大学生网络成瘾的影响因素以及各因素之间相互作用关系,探讨基于IMB模型干预网络成瘾的可行性,为制定基于信息、动机、行为技巧的大学生网络成瘾综合干预模式提供理论依据。方法从某大学中选取159名网络成瘾大学生作为研究对象进行调查,调查内容包括一般人口学特征,网络成瘾情况,网络成瘾相关知识掌握情况(信息),网络成瘾改善动机(动机)和网络控制自我效能(行为技巧)。使用均数±标准差(x±s)描述符合正态分布的连续性变量,中位数(P25,P75)描述不符合正态分布的连续性变量,使用频数和构成比描述分类变量。符合正态分布的数据采用独立样本t检验和单因素方差分析,非正态分布数据采用Mann-Whitney U检验和Kruskal-Wallis H检验分析不同人口学特征对信息、动机、行为技巧和网络成瘾的影响。采用Pearson相关分析探讨信息、动机、行为技巧和网络成瘾之间的关系,并使用PROCESS插件进行中介效应检验,分析行为技巧在动机和网络成瘾之间所起的中介作用。使用SPSS 23.0软件进行数据的统计学分析,α=0.05。结果(1)本研究共调查159名网络成瘾的大学生,其中男性67名,女性92名,平均年龄为20.74±0.91岁。(2)信息部分得分中位数(P25,P75)为10.00(9.00,10.00),动机部分平均得分为73.04±9.65分,行为技巧部分平均得分为30.43±5.84分,网络成瘾量表平均得分为50.90±8.26分。(3)信息与动机(r=0.233,P0.05)。动机与行为技巧存在正相关关系(r=0.348,P<0.05),与网络成瘾存在负相关关系(r=-0.277,P<0.01)。行为技巧与网络成瘾存在负相关关系(r=-0.356,P<0.01)。(4)在最终的中介模型中,动机对网络成瘾的总效应显著(β=-0.238,95%CI:-0.367～-0.108),动机对网络成瘾的直接效应显著(β=-0.150,95%CI:-0.282～-0.017),此外,动机可以通过行为技巧对网络成瘾产生显著的间接影响(β=-0.088,95%CI:-0.145～-0.039),行为技巧在动机和网络成瘾之间起到部分中介作用。中介效应和直接效应分别占总效应的36.97%和63.03%。结论(1)网络成瘾大学生对网络成瘾相关知识的掌握情况较好,改善网络成瘾的动机相对较高,戒除网络成瘾的行为技巧即网络控制自我效能处于一般水平。(2)动机不仅可以直接负向影响网络成瘾,还可以通过行为技巧的中介作用间接负向影响网络成瘾。因此,通过提升改善网络成瘾的动机和提高戒除网络成瘾的行为技巧,可能会有助于降低大学生网络成瘾水平。目的本研究旨在探讨基于信息-动机-行为技巧模型(Information-Motivation-Behavioral Skills Model,IMB)的微信公众号干预改善大学生网络成瘾的效果以及引起成瘾行为改变的潜在作用机制,探索在线治疗网络成瘾的新模式,为大学生网络成瘾的干预研究提供新思路。方法从某大学招募226名符合纳入排除标准的网络成瘾大学生作为研究对象,以性别作为分层因素,采用分层随机化分组的方法将研究对象随机分为干预组(n=113)和对照组(n=113)。干预组成员进行为期6周的微信公众号干预,对照组成员保持日常的学习和生活状态,不进行任何干预。通过干预前和干预后两次问卷调查,收集研究对象的一般人口学特征,网络成瘾情况,上网时间,睡眠情况(睡眠时间、睡眠质量),躯体心理症状(头晕、眼部不适、胃肠道问题、情绪低落和焦虑等),网络成瘾相关知识掌握情况(信息),网络成瘾改善动机(动机)和网络控制自我效能(行为技巧)。采用独立样本t检验、Mann-Whitney U检验和χ2检验比较干预前两组数据有无差异。采用广义线性混合效应模型(Generalized Linear Mixed Model,GLMM)和广义估计方程(Generalized Estimating Equation,GEE)比较各指标前后测量数据的组间差异,评价干预效果。使用SPSS 23.0软件进行数据的统计学分析,α=0.05。结果(1)本研究共纳入226名网络成瘾的大学生,其中男性110名,女性116名,平均年龄为20.75±0.93岁。(2)干预前,干预组和对照组在一般人口学特征,网络成瘾情况,上网时间,

关键词：网络成瘾 IMB模型大学生 IMB模型网络成瘾微信公众号随机对照试验干预

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无纺布支撑正渗透膜的制备及性能

无纺布支撑正渗透膜的制备及性能

作者：杨华宇华南理工大学

学位级别：硕士

作为一种膜分离技术,正渗透(Forward osmosis,FO)技术具有膜污染趋势低、无须外加压力等特点,在食品加工、海水淡化、盐差能发电等领域中具有广阔的发展前景。FO膜是FO技术的核心,FO膜的性能直接影响到渗透过程的效率。湿法无纺布具有... 详细信息

作为一种膜分离技术,正渗透(Forward osmosis,FO)技术具有膜污染趋势低、无须外加压力等特点,在食品加工、海水淡化、盐差能发电等领域中具有广阔的发展前景。FO膜是FO技术的核心,FO膜的性能直接影响到渗透过程的效率。湿法无纺布具有孔隙率高、孔径可调等特点,广泛应用于电池隔膜、反渗透等领域中。本文将聚酯纤维无纺布(PET NWF)作为支撑层,经由界面聚合复合聚酰胺(PA)活性层制备薄层复合FO膜(TFC FO膜),考察PET NWF性能对TFC FO膜性能的影响,通过模拟海水淡化测试探讨TFC FO膜在海水淡化过程中的工作原理,并研究实验过程中膜表面污染过程和膜的抗污染性能。研究发现,制备条件相同时,支撑层的厚度降低,TFC FO膜的水通量和盐通量逐渐增大,膜的截盐能力稍有降低,具有较薄支撑层的TFC FO-3膜水通量可达138.93L/(m·h)。当支撑层的平均孔径逐渐减小时,TFC FO膜的水通量和盐通量逐渐降低,TFC FO-4膜水通量为20.59 L/(m·h),截盐率高达99.46%。相同条件下,商品FO膜水通量为15.314 L/(m·h),截盐率为99.975%。比较商品FO膜和TFC FO膜的性能可知,无纺布支撑正渗透膜具有较为优异的整体性能。TFC FO膜应用于模拟海水淡化时,适当降低支撑层厚度或是增大支撑层的平均孔径有利于TFC FO膜水通量的提高。TFC FO膜对不同盐离子的截留率均高于90%。通过SEM分析膜表面形貌可知,TFC FO膜表面出现不同程度的无机污染。动态膜污染实验中,TFC FO膜水通量具有不同程度的下降。物理清洗之后,TFC FO-6膜的水通量恢复效率高于TFC FO-4和FO-5膜,说明与TFC FO-4和FO-5膜相比,TFC FO-6膜具有更低的膜污染趋势。CLSM表征发现随着实验进行,膜表面的多糖污染物逐渐增加,沉积形成了较为致密的多糖污染层。分析膜亲水性、粗糙度及表面形貌等表面特性和正渗透过程中溶质返混现象,联系实际的膜污染实验结果可知,溶质返混现象、膜表面亲水性并不是影响膜污染趋势的主要因素。表面粗糙度高的TFC FO膜具有更高的膜污染趋势,粗糙的表面促使污染物沉积,形成更为强烈的膜污染。TFC FO膜的PA层表面形貌差异也会影响TFC FO膜污染趋势,具有相对致密PA层、表面粗糙度较高的TFC FO膜污染趋势较高。利用典型膜污染模型分析动态膜污染实验中TFC FO膜的膜污染过程,拟合TFC FO膜的水通量下降曲线。TFC FO-4膜主要发生标准堵塞污染,TFC FO-5膜主要发生滤饼层堵塞污染,而TFC FO-6膜在膜污染过程中四种膜污染过程并存,不可逆污染相对较少。联系分析TFC FO膜的表面形貌及特性可知,TFC FO膜的表面形貌和表面特性如表面粗糙度等会对膜污染过程中TFC FO膜主要发生的膜污染类型产生影响。实验结果表明,支撑层的表面结构和性能对TFC FO膜污染具有直接而明显的作用。对TFC FO膜进行性能优化时不仅要充分考虑支撑层结构对FO过程中内浓差极化的影响,也要考察支撑层特性对TFC FO膜表面形貌及污染趋势的影响。

关键词：正渗透膜湿法无纺布支撑层模拟海水淡化抗污染

固态发酵对柳叶蜡梅挥发油成分和抗氧化活性影响及其泡腾片的制备

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固态发酵对柳叶蜡梅挥发油成分和抗氧化活性影响及其泡腾片的制备

作者：杨华宇南昌大学

学位级别：硕士

柳叶蜡梅具有抗菌、抗炎、解热、镇痛、镇咳和祛痰等作用,在其叶片中发现了大量的次生代谢物,挥发油是它起关键作用的活性成分之一。本课题使用红曲霉（Monascus）固态发酵柳叶蜡梅叶,通过气相色谱-质谱（Gas chromatography-mass spect... 详细信息

柳叶蜡梅具有抗菌、抗炎、解热、镇痛、镇咳和祛痰等作用,在其叶片中发现了大量的次生代谢物,挥发油是它起关键作用的活性成分之一。本课题使用红曲霉（Monascus）固态发酵柳叶蜡梅叶,通过气相色谱-质谱（Gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS）分析柳叶蜡梅挥发油（Chimonanthus salicifolius essential oil,CSEO）的化学组成成分,研究发酵过程中不同发酵天数柳叶蜡梅挥发油化学组分成分的动态变化,分析发酵过程中关键水解酶活性变化,初步探讨固态发酵对柳叶蜡梅挥发油释放的酶学机制;通过体外抗氧化实验评价不同发酵天数柳叶蜡梅挥发油的抗氧化能力;通过建立大鼠小肠隐窝上皮细胞（Intestinal epithelioid cell line 6,IEC-6细胞）的氧化应激模型,研究发酵前后柳叶蜡梅挥发油抗H2O2介导的肠道氧化损伤的保护作用,最后开展了柳叶蜡梅挥发油泡腾片的制备。主要结论如下:1、固态发酵改变柳叶蜡梅挥发油的组成成分并增强抗氧化活性。发酵过程中,柳叶蜡梅挥发油的组成成分的种类和含量是动态变化的,未发酵组含氧单萜类物质占比最高,单一成分含量最高的是桉油精;发酵组含氧倍半萜类物质占比最高,单一成分含量最高的是四甲基环癸二烯甲醇。发酵过程中,挥发油的抗氧化能力呈现动态变化,发酵后的挥发油组的DPPH和ABTS+自由基清除能力的IC50均低于未发酵组的,呈现出更强的抗氧化活性,且总酚含量均高于未发酵组。同时,α-淀粉酶活、外切葡聚糖酶活、内切葡聚糖酶活和木聚糖酶活也是动态变化伴随着发酵的进程,数据显示与挥发油的释放的变化趋势基本保持一致。鉴于此,本研究推测固态发酵过程中,红曲霉通过分泌大量酶类和其他代谢产物,参与了柳叶蜡梅挥发油的化学组成成分的改变,进而导致了发酵后挥发油抗氧化活性的变化。2、固态发酵前后柳叶蜡梅挥发油具有抗肠道氧化损伤的保护作用。经过细胞毒性实验的对比分析,结果显示经过发酵处理的柳叶蜡梅挥发油在作用于细胞时,其细胞活性高于未经发酵处理的柳叶蜡梅挥发油所展现的细胞活性。这一发现表明,提示固态发酵降低了柳叶蜡梅挥发油的细胞毒性。在IEC-6细胞中运用H2O2构建氧化应激模型,进一步研究固态发酵前后柳叶蜡梅挥发油具有抗肠道氧化损伤的影响。数据显示,在相同浓度下,经发酵制得的柳叶蜡梅挥发油的细胞保护能力略强于未发酵柳叶蜡梅挥发油。整体上,发酵前后的柳叶蜡梅挥发油对IEC-6细胞抗肠道氧化损伤具有保护作用,初步的机制研究发现,他们均可提高SOD活性、降低MDA含量、抑制细胞凋亡、降低活性氧和线粒体活性氧生成、抑制线粒体钙超载和线粒体膜电位崩溃;值得关注的是,发酵后的柳叶蜡梅挥发油在提高SOD活性和线粒体膜电位,降低活性氧含量、线粒体活性氧含量和线粒体钙离子含量的生物活性,均强于未发酵的挥发油,提示固态发酵可通过这些途径增强了柳叶蜡梅挥发油的抗肠道氧化损伤的保护作用。3、根据对柳叶蜡梅挥发油的抗氧化活性和对IEC-6细胞抗肠道氧化损伤的保护作用的实验结果,本课题设计了一种含发酵柳叶蜡梅挥发油的泡腾片。利用β-环糊精的特性,包埋发酵柳叶蜡梅挥发油并形成包合物,根据红外光谱图分析,确认成功形成稳定的包合物。通过单因素实验,结合感官评价,确定了发酵柳叶蜡梅挥发油泡腾片的最佳配方,然后对成品泡腾片进行质量检测,结果各项指标均符合中国药典的要求。

关键词：柳叶蜡梅挥发油固态发酵抗氧化活性肠道保护泡腾片

GH4220高温合金水辅助激光切孔机理与试验研究

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GH4220高温合金水辅助激光切孔机理与试验研究

作者：杨华宇江苏大学

学位级别：硕士

激光制孔是现代微小孔加工领域的关键技术之一,目前已经有较多的水辅助方法被用来解决长脉冲激光制孔过程中严重的热效应造成的表面飞溅、微裂纹、重铸层等缺陷;超短脉冲激光制孔过程中,等离子体屏蔽,材料去除效率低,微孔加工深度有限... 详细信息

激光制孔是现代微小孔加工领域的关键技术之一,目前已经有较多的水辅助方法被用来解决长脉冲激光制孔过程中严重的热效应造成的表面飞溅、微裂纹、重铸层等缺陷;超短脉冲激光制孔过程中,等离子体屏蔽,材料去除效率低,微孔加工深度有限等问题。但是,不同水辅助方法效果之间的对比试验较少。因此,本文对水辅助方法进行细分,研究水膜/水下/水基三种水辅助方法对GH4220镍基高温合金激光环切制孔的影响,从微孔的几何形貌和内壁质量出发,分析水介质在激光制孔过程中的作用机理;同时,通过改变水介质温度进一步优化水基辅助方法。本文主要研究内容如下:1.分析了激光束的特性和其打孔的物理过程,阐述了水辅助激光切孔时水介质与激光之间的作用机理。介绍了水辅助毫秒/飞秒激光制孔平台的搭建,试验使用到的设备及其具体参数,样品的处理和测量方法。2.利用生死单元法,在ANSYS软件上通过APDL语言,对毫秒激光环切制孔进行数值模拟,分析了不同时间下孔内温度场分布以及单脉冲能量对微孔出入口直孔和截面轮廓的影响,为后续水辅助毫秒激光环切制孔的参数选择提供参考。对比发现,模拟和试验结果较吻合。3.进行水辅助毫秒激光环切制孔试验,通过对微孔几何形貌和内壁质量分析研究发现,水膜和水下辅助方法得到的微孔的质量较差,激光加工效率降低。水基辅助方法可以使水介质介入激光加工过程中,为熔融物、材料碎屑和等离子的去除提供更多动力,材料的去除率提高,微孔的质量得到改善。同时,水基辅助方法中水介质温度升高后,可以进一步提高材料的去除效率,改善微孔质量;水介质温度较低时,重铸层的厚度减小更明显。4.在水辅助飞秒激光逐层逐圈切孔试验中,利用设备的扫描振镜系统,进行了水膜辅助、水下辅助和水基辅助飞秒激光逐层逐圈切孔试验。试验发现,水膜和水基辅助方法均可增加微孔出入口直径、减小孔的锥度、提高微孔内壁质量、减少内壁上激光诱导产生的表面微织构,且水基方式下微孔的质量整体更好。水膜辅助方法受到激光能量的限制,水下辅助方法对激光能量的吸收较大,水基辅助方法对微孔质量的影响效果取决于微孔内部参与激光加工过程的水量。在水基条件下,提高水介质的温度可以进一步增加微孔的出口直径,随着水温的升高,微孔锥度不断减小,内壁粗糙度降低,但微孔内壁各处的氧化现象增强。

关键词：激光切孔水辅助高温合金毫秒激光飞秒激光

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哈尔滨理工大学学报 2016年第4期21卷 40-44页

作者：靖固杨华宇哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院黑龙江哈尔滨150080

采用FPGA和DSP的结构实现实时图像采集处理系统,利用FPGA运行速度快、并行处理能力强的优势,采用"对数拉伸"算法对摄像头采集的数据进行前期预处理,达到图像增强,使得停车场类昏暗光线图像亮度分布不均匀的图像变得清晰;利用DSP具有较... 详细信息

采用FPGA和DSP的结构实现实时图像采集处理系统,利用FPGA运行速度快、并行处理能力强的优势,采用"对数拉伸"算法对摄像头采集的数据进行前期预处理,达到图像增强,使得停车场类昏暗光线图像亮度分布不均匀的图像变得清晰;利用DSP具有较强处理复杂算法的优势,对FPGA传送过来的分块图像数据采用JPEG并行压缩算法进行图像的压缩.实验结果表明,图像增强模块能够明显改善图片质量,FPGA和DSP的结构能够很好的满足系统实时性的要求.

关键词： FPGA DSP 图像采集图像增强图像压缩

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肿瘤中CCN蛋白的表达及作用机制

临床与实验病理学杂志 2013年第12期29卷 1341-1343页

作者：杨华宇马秀梅内蒙古医科大学基础医学院病理学教研室呼和浩特010110

CCN蛋白家族目前共有6个成员,分别是Cyr61、CTGF、Nov、WISP-1、WISP-2、WISP-3。它们结构相似,均富含保守的半胱氨酸,具有广泛的生物学特性,都与机体组织创伤修复密切关联,与机体多种疾病的发生、发展相联系。近年来关于CCN家族蛋白在... 详细信息

CCN蛋白家族目前共有6个成员,分别是Cyr61、CTGF、Nov、WISP-1、WISP-2、WISP-3。它们结构相似,均富含保守的半胱氨酸,具有广泛的生物学特性,都与机体组织创伤修复密切关联,与机体多种疾病的发生、发展相联系。近年来关于CCN家族蛋白在肿瘤的生长和转移中所起作用的研究成为热点,并有望成为肿瘤治疗的新思路。

关键词：肿瘤 CCN蛋白 Cyr61 CTGF

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纤维素-PET无纺布复合膜的制备及表征

中国造纸 2018年第2期37卷 24-28页

作者：杨华宇王习文华南理工大学轻工科学与工程学院制浆造纸工程国家重点实验室广东广州510640

将漂白针叶木浆离子液体溶液涂覆到聚酯纤维(PET)超薄无纺布上,制备了一种纤维素-PET无纺布复合膜。对该复合膜的形貌、物理性能和过滤性能进行表征,结果表明,纤维素以微/纳米的尺度均匀分布在PET无纺布上,并且有较好的结合。复合膜的... 详细信息

将漂白针叶木浆离子液体溶液涂覆到聚酯纤维(PET)超薄无纺布上,制备了一种纤维素-PET无纺布复合膜。对该复合膜的形貌、物理性能和过滤性能进行表征,结果表明,纤维素以微/纳米的尺度均匀分布在PET无纺布上,并且有较好的结合。复合膜的平均孔径为0.3μm,水通量达(12200±100)L/(m^2·h·MPa),牛血清白蛋白(BSA)的截留率为99.1%。该方法所制备的纤维素复合膜在过滤分离领域有着一定的应用前景。

关键词：纤维素 PET无纺布复合膜

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解析10kV线路常见故障分析及防范措施

大科技 2013年第10期 90-91页

作者：杨华宇四川德昌供电有限责任公司四川省德昌县615500

10kV配电线路是常见的电力基础输电线路，本文通过对10kV线路常见故障类型的分析，提出了相关的线路故障防范措施。

关键词： 10kV线路故障防范措施