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基于机器学习的眼部OCT图像分割算法研究

基于机器学习的眼部OCT图像分割算法研究

作者：王升波曲阜师范大学

学位级别：硕士

光学相干断层扫描技术(Optical Coherence Tomography,OCT)是一种使用扫描的方式重新构成生物组织或内部结构的层析成像技术。特别适用于眼科成像。眼部OCT图像能够直观展现眼部视网膜等组织以及血管成像,是医生进行疾病诊断、评估检测... 详细信息

光学相干断层扫描技术(Optical Coherence Tomography,OCT)是一种使用扫描的方式重新构成生物组织或内部结构的层析成像技术。特别适用于眼科成像。眼部OCT图像能够直观展现眼部视网膜等组织以及血管成像,是医生进行疾病诊断、评估检测的重要依据,对眼部图像感兴趣区域进行分割将具有重要意义。随着机器学习的迅速发展,医学图像的分割技术已得到广泛应用,并且分割性能也在不断提高。但仍然存在许多问题,比如数据集缺少、图像对比度低、小区域分割困难以及边界分割不清晰等。本文主要针对上述问题展开研究,提出了一系列有效的理论和方法;且本文所采集的数据集已公开,方便更多的研究人员进行广泛的研究。主要创新工作可总结如下:(1)针对OCT图像中存在一些局限性,如低强度和低对比度。为了解决小样本和低强度的问题,本文提出了一种基于patch和贝叶斯分类(Patch-based and Bayesian Classification,LPBC)的活体小鼠眼OCT图像分割框架。该方法包含两个阶段:在训练阶段,首先从训练图像中手动选择背景和感兴趣区域的子图像,然后通过patch提取特征;最后,利用特征对贝叶斯模型进行训练。在测试阶段,本文从测试集中的整个图像中提取patch。利用学习到的贝叶斯模型,计算每个patch的分割阈值。最后,得到分割图像。此外,本文还利用光学相干断层扫描技术采集了一个新的活体小鼠眼睛数据集,命名为MEVOCT。总共有20张图片。每个图像的大小是2048×2048像素与一个通道。(2)为了解决OCTA图像非灌注区域(即眼底血管性疾病区域)分割问题,本文提出了一种新的糖尿病视网膜病变分割方法,即基于金字塔图注意力的卷积神经网络(Pyramidal graph-based attention based convolutional neural networks,PACN)。为了提高模型的有效性,本文设计了双向金字塔注意力模块(Bidirectional Pyramid attention module,BPAM)。利用BPAM子网可以增加感受野,提高模型的性能。实验结果表明,该方法的灵敏度达到80.49%。Dice系数达到67.58%。实验结果证明了该方法的有效性。这种新的非灌注区域分割框架是一种有价值的研究和临床诊断方法。(3)针对OCTA图像边缘区域的无法准确分割的问题,本文提出了一种新的OCTA眼底图像分割框架,即双路径注意力网络(Dual-path Attention Network,DPANet)。本文的目标是在OCTA眼底图像中优化卷积网络视盘分割。具体来说,DPANet包含主干分支、局部分支和注意力模块。主干分支从整个图像中提取全局特征,局部分支通过分块学习图像中的精细特征。然后两个特征合并为注意力模块,强化有用特征,抑制无用特征。针对眼底图像数据不足的问题,首次在视盘分割领域构建了新的视盘分割OCTA图像数据集(Optic Disc segmentation OCTA image dataset,ODOID)。ODOID由50张OCTA视盘图像按像素级标注组成。实验结果表明,本文提出的网络模型是有效的,在新构建的ODOID数据集上获得了优秀的结果。

关键词：机器学习 OCT图像图像分割 OCTA眼底图像眼底病灶分割

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室内环境下飞行测绘机器人定位技术研究

室内环境下飞行测绘机器人定位技术研究

作者：王升琨南昌大学

学位级别：硕士

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基于主成分分析的太湖水质时空分布特征研究

环境科技 2012年第3期25卷 44-47页

作者：李森丁贤荣潘进曲东方王升阳河海大学地球科学与工程学院江苏南京210098 河海大学水文与水资源学院江苏南京210098 南京师范大学地理科学学院江苏南京210098 南京工业大学测绘学院江苏南京210098

以太湖为样区,选取2003～2010年26个测站的9项水质参数,按年分组,分别对参数年均值进行主成分分析,得出前3个主成分的累计贡献率均大于85%,且第1主成分所包含的水质参数均相同。因此,用第1主成分来反映太湖水质状况。根据测站点位置,使... 详细信息

以太湖为样区,选取2003～2010年26个测站的9项水质参数,按年分组,分别对参数年均值进行主成分分析,得出前3个主成分的累计贡献率均大于85%,且第1主成分所包含的水质参数均相同。因此,用第1主成分来反映太湖水质状况。根据测站点位置,使用ArcGIS创建泰森多边形,以相应泰森多边形所占太湖湖区的面积比例为权重,计算站点第1主成分的面积比例加权值作为新的水质评价指标,并进行克里格插值研究水质时空分布状况。

关键词：太湖主成分分析克里格插值 GIS ArcPy

苍术根际橘绿木霉的生防功能及培养条件的探索

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中国实验方剂学杂志 2024年第15期30卷 192-199页

作者：李阔王升王红阳彭政郭秀芝王铁霖王月枫郭兰萍广东药科大学中药学院广州510006 中国中医科学院中药资源中心道地药材品质保障与资源持续利用全国重点实验室北京100700 农业农村部中药材生物学与栽培重点实验室北京100700

目的:苍术根腐病是苍术种植生产上最为严重的病害之一。木霉菌是有效防治植物根腐病且对环境污染小的生防菌。该研究旨在从苍术根际中分离和研究具有根腐病防治功能的木霉菌,用于解决苍术种植生产过程面临的病害防治问题。方法:稀释涂... 详细信息

目的:苍术根腐病是苍术种植生产上最为严重的病害之一。木霉菌是有效防治植物根腐病且对环境污染小的生防菌。该研究旨在从苍术根际中分离和研究具有根腐病防治功能的木霉菌,用于解决苍术种植生产过程面临的病害防治问题。方法:稀释涂布法和内转录间隔区(ITS)测序分离并鉴定木霉T2204;对峙培养实验和对扣培养实验验证T2204及其挥发性物质对两株病原菌的抑制活性;通过盆栽实验和气相色谱-质谱法(GC-MS)探究T2204对苍术根腐病的生防潜力及对苍术根茎4种主要挥发油成分的含量积累的影响;通过不同培养基、光照、温度、pH、碳氮源条件培养探究T2204适宜培养条件。结果:分离得到对2株强致病力苍术根腐病病原真菌具有直接抑制能力的一株木霉T2204,鉴定为橘绿木霉(Trichoderma citrinoviride);对峙培养实验显示T2204对2株镰刀菌的抑菌率分别达到77.90%和76.80%;对扣培养实验显示抑菌率分别达57.11%和81.11%。盆栽实验证明,T2204不同处理后苍术幼苗受根腐病侵染后成活率达到100%,而不接种T2204的实验组仅为50%;生长150 d后,接种T2204的苍术植株根茎干重比无处理对照(CK)组提升32%(P<0.05),同时根茎所含的苍术素浓度比CK组提升11%;适宜培养条件筛选结果:T2204适宜生长条件为培养基(PDA和PSA)、光照(24 h连续光照和光暗交替12 h/12 h)、温度(25~30℃)、pH 5~6、碳源(葡萄糖、D-果糖、可溶性淀粉和麦芽糖)、氮源(磷酸二氢铵和硫酸铵);适宜产孢条件为培养基(PSA和CMA)、光照(光暗交替12 h/12 h)、温度(20~30℃)、pH 8、碳源(蔗糖)、氮源(硝酸钠)。结论:T2204可以提升对苍术根腐病的抵御力,并促进苍术的生长及有效成分的积累,为了后续开展大规模的应用和产业化研究奠定基础。

关键词：苍术橘绿木霉根腐病生物防治促生促进次生代谢

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我国金融市场的高频风险动态传染效应

系统工程 2024年第5期 118-130页

作者：罗嘉雯王升泉华南理工大学工商管理学院北京师范大学人文和社会科学高等研究院

本文通过构建具有双独立无限隐马尔可夫机制转换结构的多元异质自回归(DIHM-MHAR)模型，对我国金融市场高频风险的相关性及其结构变动特征进行研究。本文进一步运用Diebold和Yilmaz提出的预测方差分解法，并结合估计的已实现波动率指标... 详细信息

本文通过构建具有双独立无限隐马尔可夫机制转换结构的多元异质自回归(DIHM-MHAR)模型，对我国金融市场高频风险的相关性及其结构变动特征进行研究。本文进一步运用Diebold和Yilmaz提出的预测方差分解法，并结合估计的已实现波动率指标分析我国金融市场间高频风险的动态传导机制。本文选取我国股票市场、股指期货市场、国债期货市场2013年9月6日至2023年7月21日的5分钟高频数据为样本进行实证研究。研究发现：(1)估计的高频波动率指标能较好地反映我国金融市场风险事件的发生，是高频风险的良好代理；(2)股票市场和股指期货市场的高频风险显著受到其他市场的影响，而国债期货市场的高频风险不受其他市场的影响；(3)影响各金融市场高频风险的变量系数和方差存在显著的时变特征，且方差表现出明显的区制转移特征；(4)整体来看，我国金融市场的高频风险溢出程度较大；(5)股票市场和股指期货市场是金融市场高频风险的净供给方，而国债期货市场是净需求方；(6)股票市场主要对股指期货市场和国债期货市场供给高频风险，国债期货市场主要对股指期货市场供给高频风险。研究对指导金融监管和金融资产投资具有重要的现实意义。

关键词：中国金融市场高频风险无限隐马尔可夫状态结构 DIHM-MHAR模型预测方差分解法

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mRNA疫苗翻译效率的研究进展

生物工程学报 2024年

作者：刘涛王升启李伍举军事医学研究院生物信息中心

面向快速应对新发传染病的需求，与传统疫苗相比，mRNA疫苗技术具有设计、生产和应用等方面的优势，在新冠疫情期间率先获得世界卫生组织的紧急使用推荐。mRNA疫苗设计的关键之一是，确保编码蛋白在受种者体内稳定、充分表达。本文综述... 详细信息

面向快速应对新发传染病的需求，与传统疫苗相比，mRNA疫苗技术具有设计、生产和应用等方面的优势，在新冠疫情期间率先获得世界卫生组织的紧急使用推荐。mRNA疫苗设计的关键之一是，确保编码蛋白在受种者体内稳定、充分表达。本文综述了近年来在提高mRNA疫苗翻译效率方面的相关研究进展和存在的问题，以期为相关研究提供帮助。

关键词： mRNA 疫苗翻译表达

脆性材料统一断裂相场方法及其裂缝宽度的确定

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工程力学 2024年第6期41卷 1-8页

作者：王飞阳上海理工大学理学院深海高端装备系统研究院上海200093 上海理工大学环境与建筑学院土木工程系上海200093

岩石、混凝土等脆性材料的开裂问题一直是国内外关注的热点和难点,裂缝的演化使得脆性材料的力学性能难以预测。针对脆性材料的拉、剪和拉剪复合开裂问题,将统一拉伸断裂准则引入到相场理论,进而基于谱分解技术提出了统一断裂相场方法,... 详细信息

岩石、混凝土等脆性材料的开裂问题一直是国内外关注的热点和难点,裂缝的演化使得脆性材料的力学性能难以预测。针对脆性材料的拉、剪和拉剪复合开裂问题,将统一拉伸断裂准则引入到相场理论,进而基于谱分解技术提出了统一断裂相场方法,并通过交错算法在商业有限元软件中实现了该方法。拉伸断裂试验和拉剪复合断裂试验数值模拟结果表明:统一断裂相场方法具有热力学一致性,该方法不仅能准确模拟裂缝演化过程中脆性材料的力学性能,还能精准预测拉剪复合裂缝的扩展路径。此外,运用水平集理论构建了一个相场函数,识别了相场裂缝的分界面,进而通过理论推导得出了相场裂缝宽度的计算公式,并对其进行了验证。该研究旨在提出精准预测脆性材料拉、剪和拉剪复合开裂的相场方法,以保障土木工程结构的安全。

关键词：断裂相场方法拉剪复合裂缝热力学一致性交错算法裂缝宽度

颅脑损伤继发革兰阴性菌肺炎的危险因素及经验性抗菌治疗药物的选择：回顾性病例-病例-对照研究

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中国抗生素杂志 2024年

作者：王升杨金兰胡伟刘如品芦乙滨信阳市中心医院药学科信阳市中心医院重症医学科

目的分析颅脑损伤患者继发多重耐药革兰阴性菌(multidrug-resistant Gram-negative bacteria, MDRGNB)肺炎的危险因素，考察革兰阴性菌(Gram-negative bacteria, GNB)的菌种构成和耐药性，为经验性抗菌治疗提供参考依据。方法回顾性... 详细信息

目的分析颅脑损伤患者继发多重耐药革兰阴性菌(multidrug-resistant Gram-negative bacteria, MDRGNB)肺炎的危险因素，考察革兰阴性菌(Gram-negative bacteria, GNB)的菌种构成和耐药性，为经验性抗菌治疗提供参考依据。方法回顾性分析我院2020年5月—2022年7月收治的颅脑损伤患者的临床资料，依据患者呼吸道GNB阳性情况，将继发GNB肺炎的患者纳入病例组，将无肺部临床感染指征或非GNB所致肺炎的患者纳入对照组。对于继发GNB肺炎的患者，依据病原菌耐药性将病例组进一步分为两个亚组，即MDRGNB感染组和非MDRGNB感染组，形成病例-病例-对照的分组模式。对比病例组与对照组临床资料的差异，将差异显著的变量纳入多因素非条件Logistic回归分析，分别筛选MDRGNB感染和非MDRGNB感染的独立危险因素。随后分别考察两个病例组的病原菌构成及耐药性。结果共纳入188例研究对象，其中对照组113例，MDRGNB感染组48例，非MDRGNB感染组27例。多因素Logisic回归分析显示，亚低温治疗(OR=6.380,95%CI=1.838～22.146,P=0.004)是非MDRGNB感染的独立危险因素。亚低温治疗(OR=5.419,95%CI=2.030～14.465,P=0.001)、机械通气时长(OR=1.095,95%CI=1.003～41.196,P=0.043)和使用碳青霉烯类抗菌药物(OR=2.900,95%CI=1.137～7.397,P=0.026)是MDRGNB感染的独立危险因素。非MDRGNB组共检出31株病原菌，以肺炎克雷伯菌为主(45.16%)。MDRGNB组共检出55株病原菌，以鲍曼不动杆菌为主(32.73%)。药敏试验结果显示，非MDRGNB组对氨苄西林/舒巴坦和替卡西林/棒酸的敏感率低于80.00%，对其他抗菌药物敏感率均大于80.00%。MDRGNB组对米诺环素和多黏菌素B的敏感率最高，分别为85.45%和100.00%，对其他抗菌药物的敏感率均低于30.00%。结论亚低温治疗与非MDRGNB感染和MDRGNB感染相关，机械通气时长和使用碳青霉烯类抗菌药物与MDRGNB感染相关。非MDRGNB感染组对大部分抗菌药物敏感性较好。对于MDRGNB感染患者，可考虑以米诺环素、替加环素或多黏菌素为基础的联合抗菌治疗方案。

关键词：颅脑损伤革兰阴性菌多重耐药菌肺部感染

基于卡尔曼滤波的激光外差干涉位移测量误差补偿

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光学精密工程 2024年第3期32卷 357-365页

作者：周志鹏楼盈天王升帆陈宇陈本永浙江理工大学信息科学与工程学院浙江杭州310018

针对激光外差干涉仪测量过程中测量镜随被测对象旋转而导致的位移测量误差,提出了一种基于卡尔曼滤波的激光外差干涉位移测量补偿方法。根据测量镜转角和测量光束光斑位置变化对应关系,利用位置敏感探测器(PSD)和位置电压信号卡尔曼滤... 详细信息

针对激光外差干涉仪测量过程中测量镜随被测对象旋转而导致的位移测量误差,提出了一种基于卡尔曼滤波的激光外差干涉位移测量补偿方法。根据测量镜转角和测量光束光斑位置变化对应关系,利用位置敏感探测器(PSD)和位置电压信号卡尔曼滤波方法测得降噪后的光斑位置变化,从而获得更为准确的转角测量结果,最后根据转角与位移的解耦数学模型利用测得的转角进行位移补偿。为验证滤波算法和位移补偿方法的可行性和有效性,搭建激光外差干涉测量实验装置,分别进行光斑位置稳定性测量实验、角度测量验证实验和激光外差干涉位移测量补偿实验。实验结果表明:经卡尔曼滤波降噪后系统装置测得的光斑位置抖动标准差从0.52μm降至0.18μm,测量的转角与索雷博六自由度转台的转角偏差在±1.38×10^(-4°)内,对***线性导轨200 mm量程内的位移和转角进行测量,将测得的转角进行位移补偿后,系统的位移测量结果与***线性导轨位移的标准差从1.55μm减小到0.29μm。

关键词：激光外差干涉位移测量误差补偿卡尔曼滤波