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基于注意力机制的鱼类个体识别算法的研究与实现

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基于注意力机制的鱼类个体识别算法的研究与实现

作者：高春奇大连海洋大学

学位级别：硕士

近年来,人们对水产品的需求不断增长,水产养殖规模亦不断扩大。随着计算机视觉技术的不断发展,人工养殖正在向智能化养殖方向转变。鱼类个体识别技术是精准养殖和绿色养殖的关键技术之一,通过鱼类个体识别技术养殖者能够随时掌握每一条... 详细信息

近年来,人们对水产品的需求不断增长,水产养殖规模亦不断扩大。随着计算机视觉技术的不断发展,人工养殖正在向智能化养殖方向转变。鱼类个体识别技术是精准养殖和绿色养殖的关键技术之一,通过鱼类个体识别技术养殖者能够随时掌握每一条鱼类个体的生长及健康状况,同时能够节省人力资源,实现智能化管理,做到智能化精准养殖。然而,在真实的养殖环境中,光线较弱、背景复杂,有些鱼类个体花纹类似且个体之间容易遮挡。这就给水下鱼类个体识别的特征提取带来很大困难,容易影响识别效果。因此,针对目前存在的问题,本文提出了两种水下鱼类个体识别方法,本文的主要研究内容如下:(1)提出了基于改进ResNeXt50的水下鱼类个体识别方法。针对养殖环境水质较差、鱼的花纹类似以及鱼类个体姿态变化影响识别效果的问题,本研究提出了此鱼类个体识别方法。首先利用精准的目标检测算法检测出鱼类个体目标,然后将每一个鱼类个体目标输入到识别网络进行个体识别。在鱼类个体识别部分,通过在特征提取网络Res Ne Xt50的残差块中嵌入注意力机制、引入膨胀卷积、替换激活函数等方式,网络能够提取到更多的细节特征。同时,结合Arcface Loss损失函数,在保证类间可分性的同时增加类内的紧凑性。这样就使水质较差、鱼的花纹类似以及鱼类个体姿态变化影响识别效果的问题得到了解决。(2)提出了基于局部特征引导训练的水下鱼类个体识别方法。针对鱼类个体之间发生遮挡影响识别效果的问题,提出了此方法。设计了一个多尺度网络,分为全局分支和部分分支。将鱼类个体的整张图像输入到全局分支提取全局特征,同时为了提取到更多的局部特征,将鱼类个体分割为5部分,输入到部分分支,对每一个局部都进行特征提取。然后将全局特征和局部特征进行特征融合,且在全局特征和融合特征上分别去计算损失,最后再将两部分损失进行叠加计算总损失。经过这种设计,网络在训练时全局分支始终能受到部分分支的影响,让局部特征去引导训练。这样由于全局特征学习到了局部特征,在预测时只使用全局分支进行预测,大大减少小了计算量,且当鱼类个体之间发生遮挡时仍能将其识别出来。(3)开发了鱼类个体识别平台。基于本文提出的鱼类个体识别方法,利用前后端开发的相关技术,开发了一个鱼类个体识别平台。该平台将基于改进Res Ne Xt50的水下鱼类个体识别算法嵌入其中,不仅可以实现鱼类个体的精准身份识别,而且能够将每一条鱼类个体的生长状况都能实时显示在平台页面中。

关键词：深度学习鱼类个体识别目标检测注意力机制多尺度网络

基于机器学习模型的多发伤患者严重程度评分的优化

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基于机器学习模型的多发伤患者严重程度评分的优化

作者：于美奇南京中医药大学

学位级别：硕士

多发伤指外部力量同时对人体多个器官或系统造成的损伤,通常由交通事故、意外伤害或自然灾害等引起。由于这类创伤通常涉及患者全身多个部位,因此多发伤治疗通常涉及多学科治疗。在临床管理中,迅速且准确地评估患者的伤情对于提升多学... 详细信息

多发伤指外部力量同时对人体多个器官或系统造成的损伤,通常由交通事故、意外伤害或自然灾害等引起。由于这类创伤通常涉及患者全身多个部位,因此多发伤治疗通常涉及多学科治疗。在临床管理中,迅速且准确地评估患者的伤情对于提升多学科协调治疗的效率至关重要。然而,现有的评分系统往往只考虑患者的损伤部位、意识状态和呼吸情况等简单特征,忽略了基于实验室检测的生理和生化数据。这些评分方法不能满足临床对于快速、准确、全面评估多发伤患者伤情的需求。针对这一临床问题,本研究采用机器学习方法对多发伤患者的临床数据进行挖掘、分析,构造出用于多发伤患者伤情综合评估的死亡风险预测模型和严重程度预测模型。模型不仅考虑了传统的临床特征,还包括了生理和生化指标,从而提供了一个更全面的伤情评估,并进一步转化为多发伤伤情可视化评估系统。研究包括以下三部分内容:(1)多发伤患者死亡风险预测模型。首先,根据ICD-10标准筛选出MIMIC-Ⅳ数据库中4095名多发伤患者作为研究的对象。研究共收集了包括人口统计学、生命体征、实验室信息、临床评分和临床医师诊断数据在内的临床参数。接着,采用随机森林、支持向量机、人工神经网络及极端梯度提升等多种机器学习算法在训练数据集上构建死亡风险预测模型。数据集被随机划分为训练集(数据集的70%)和测试集(数据集的剩余30%),用于模型的训练和评估。结果表明,XGBoost模型表现出色,AUC值可达0.838,明显优于其他机器学习模型。为验证上述模型的泛化能力,本研究进一步从邳州市人民医院采集了756名多发伤患者数据作为完全独立的外部验证数据集。在这个外部验证集中,上述XGBoost模型仍表现出较好的预测能力,AUC值可到0.73。在分析特征对模型贡献度上,发现临床生理参数与临床医师诊断中均存在一些被忽略、对创伤预后具有显著的预测价值的特征,如BUN、RDWSD、骨盆骨折等。最后,社会因素的研究结果发现多发伤患者的婚姻状况(模型表现在已婚与单身、己离婚患者组间差异显著:P=3.669)的界限。这样就得到了一个最终的数据集,用于构建多发伤患者严重程度的预后模型。与死亡预测模型使用的方法是类似的,研究分别将数据集划分为训练集和测试集,利用训练集构建了 SVM、Random Forest、XGBoost、ANN四种预测多发伤患者的机器学习模型。并通过十折交叉验证法来比较多种机器学习的模型,结果发现XGBoost是预测多发伤患者严重程度的最优模型,AUC可达0.818,而在测试集中AUC则达到了 0.835,优于其他机器学习模型。其次,研究使用T检验法检验模型在独立于开发数据集的其他多发伤数据集上的区分度情况,结果表明模型在轻重症分类上具有较好的区分能力。而在模型可解释性分析上,本研究发现了一些在传统评分系统中被忽视的因素,如氯离子、总钙和碱性粒细胞计数。最后,社会因素的研究结果发现多发伤患者的性别状况(模型表现在男性与女性患者组间差异显著:P=0.004)、婚姻状况(模型表现在已离婚、己结婚、单身、未知与丧偶之间均存在显著性差异患者组间差异显著:P<0.05)和保险状态(模型表现在Medicare与未知保险组别间差异显著:P=0.0005)。(3)多发伤患者伤情可视化评估系统。使用Django框架构建多发伤患者伤情可视化评估系统,开发了一个面向临床用户的多发伤评估系统,基于上述两个模型对多发伤患者的死亡风险和严重程度进行预测,可视化出多发伤患者伤情评估结果。系统包含死亡风险预测、严重程度预测和数据集上传三大核心模块,可实现单人、批量患者预测、预测结果的可视化与分析。研究结果表明基于机器学习方法的多发伤患者病情评估模型能够有效提高多发伤患者的病情评估的准确性。多发伤患者病情的早期精准评估能够辅助医生做出关键及时的临床决策,优化转诊流程,从而有效提高救治成功率。

关键词：多发伤机器学习模型死亡风险预测严重程度预测可视化评估系统

基于GUM法的螺旋桨桨帽鳍试验不确定度分析

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 106-112页

作者：孙硕伍锐刘恒陈伟奇上海船舶运输科学研究所有限公司航运技术与安全国家重点实验室上海200135 上海船舶运输科学研究所有限公司航运技术交通行业重点实验室上海200135 浙江大学能源工程学院化工机械研究所浙江杭州310027

基于国际标准并参照国家计量规范,对螺旋桨桨帽鳍试验节能效果的影响因素进行详细分析,进而对其进行不确定度计算.首先,通过GUM(测量不确定度表示指南)方法对螺旋桨安装桨帽鳍前后水动力性能试验各环节不确定度分量进行梳理,根据不确定... 详细信息

基于国际标准并参照国家计量规范,对螺旋桨桨帽鳍试验节能效果的影响因素进行详细分析,进而对其进行不确定度计算.首先,通过GUM(测量不确定度表示指南)方法对螺旋桨安装桨帽鳍前后水动力性能试验各环节不确定度分量进行梳理,根据不确定度测量方程,确定了A类及B类不确定度对试验结果的影响;然后,对某油轮螺旋桨安装桨帽鳍前后的水动力性能进行30次重复性测试.结果表明:在95%包含概率下,推力的扩展不确定度不高于0.25%,扭矩的扩展不确定度不高于0.5%,螺旋桨效率的扩展不确定度不高于0.45%,本次试验不确定度能满足螺旋桨桨帽鳍试验的较高要求,并用蒙特卡罗法与GUM法计算结果进行了对比,两者较为符合,验证了GUM方法的适用性.

关键词：桨帽鳍 GUM法不确定度蒙特卡罗法水动力性能

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安徽省产业部门碳排放测算及影响因素研究

安徽省产业部门碳排放测算及影响因素研究

作者：钱伟奇安徽财经大学

学位级别：硕士

不同高温传导方式诱导的糖基化卵清蛋白安全性、消化特性及酵解规律研究

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不同高温传导方式诱导的糖基化卵清蛋白安全性、消化特性及酵解规...

作者：陈海奇南昌大学

学位级别：硕士

高温处理是食品加工过程中的常规操作,不同高温对糖基化反应的影响不同,其本质是传热机制的不同。鸡蛋和糖是常见的食品原料,食品工业中基于卵清蛋白(Ovalbumin,OVA)与葡萄糖之间的糖基化反应不可避免,本研究选取OVA和葡萄糖为糖基化研... 详细信息

高温处理是食品加工过程中的常规操作,不同高温对糖基化反应的影响不同,其本质是传热机制的不同。鸡蛋和糖是常见的食品原料,食品工业中基于卵清蛋白(Ovalbumin,OVA)与葡萄糖之间的糖基化反应不可避免,本研究选取OVA和葡萄糖为糖基化研究对象。然而,高温易诱导产生有害的糖基化末期产物(advanced glycation end-products,AGEs),且OVA是八大过敏原之一,因此有必要研究高温诱导的糖基化产物的安全性(包括AGEs含量和致敏性)。基于此,本文以OVA为研究对象,探索了不同高温传导方式(空气传导,接触传导,蒸汽传导)对其结构和功能特性的影响,并研究不同高温传导方式诱导的糖化OVA消化性能及安全性,进一步从分子机制上揭示消化率、致敏性、糖基化程度之间的互作机制,最后探究了不同高温传导方式诱导的糖基化OVA酵解过程中AGEs生成及酵解规律。具体内容及结论如下:(1)通过内源荧光光谱、ANS荧光光谱、HPLC-HCD-MS/MS技术探究OVA高级结构和一级结构修饰情况,通过乳化性和抗氧化活性等指标评估OVA的功能特性。高温引起的构象变化影响了芳香族苯环与蛋白骨架酰胺键之间的电子转移,暴露出的共轭结构增强了荧光强度。高温蒸汽传导能够显著提高OVA的乳化性和乳化稳定性及增强抗氧化活性。在过热蒸汽160℃处理后的OVA中共鉴定出54个修饰位点,包括13个氧化位点、14个磷酸化位点、20个甲基化位点、7个乙酰化位点。天然的磷酸化位点S68或S344的P-O键断裂,磷酸基团在氨基酸之间的转移产生了新的磷酸化位点。多位点修饰的发生会造成α-螺旋结构的解螺旋,暴露了抗氧化活性肽,从而增强了抗氧化活性;磷酸基团在丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸侧链上的结合有利于OVA乳化性的改善。(2)通过自由氨基、电泳、液相色谱评估OVA糖基化程度,通过水解度和电泳评估糖化OVA消化性能,通过致敏性和AGEs含量共同评估糖化OVA的安全性,利用LC-Orbitrap-MS/MS技术从分子水平上解析消化率、致敏性、糖基化程度之间的互作机制。不同高温传导方式诱导OVA发生糖基化降低了Ig G/Ig E结合能力。糖基化会通过阻碍胃蛋白酶的消化位点和侵占胰蛋白酶的消化位点降低OVA的消化率。高温蒸汽传导方式处理后的糖基化OVA显示出最低的AGEs含量,且AGEs在消化过程中被消化酶逐步水解释放。LC-OrbitrapMS/MS结果表明Lys和Arg是主要的糖基化位点,高温空气传导、高温接触传导和高温蒸汽传导诱导糖基化OVA的样品中分别鉴定出11个、14个和15个糖基化位点,分别有6个、5个和6个糖基化位点存在于Ig E线性表位上,糖化通过破坏线性表位从而降低致敏性。(3)探究酵解过程中具有紫外/荧光吸收的AGEs的变化规律,利用16S r RNA基因扩增测序分析样品发酵48 h后微生物群的组成和多样性。AGEs在酵解过程中被肠道微生物所利用,过热蒸汽处理的糖基化OVA具有最低的AGEs含量。天然OVA促进了短链脂肪酸的生成,而糖基化OVA降低了短链脂肪酸含量。天然OVA的加入降低了Bifidobacterium和Lactobacillus等益生菌的丰度,而葡萄糖的加入增加了其丰度,并且三种高温传导方式的诱导进一步增加了其水平。此外,糖基化OVA有效抑制了Desulfovibrio和Escherichia-Shigella的产生。糖基化OVA能够减少有害微生物群和促进有益细菌的生成,表现出对人肠道菌群的健康效应。

关键词：卵清蛋白糖基化体系消化特性 AGEs 致敏性肠道菌群

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自适应软接触的球形摩擦纳米发电机

自适应软接触的球形摩擦纳米发电机

作者：赵冰奇广西大学

学位级别：硕士

基于工况辨识的风电机组主传动系统运行状态监测

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太阳能学报 2024年第2期45卷 77-85页

作者：陈结陈换过肖志奇解超浙江理工大学机械工程学院杭州310018 中电建郴州新能源有限公司郴州423000

针对风电机组主传动系统运行工况复杂多变,导致状态监测系统误报警率高的问题,提出一种基于工况辨识的风电机组主传动系统运行状态监测方法。首先采用最大互信息系数(MIC)选取数据采集与监视控制系统(SCADA)特征参数,运用k-均值聚类算... 详细信息

针对风电机组主传动系统运行工况复杂多变,导致状态监测系统误报警率高的问题,提出一种基于工况辨识的风电机组主传动系统运行状态监测方法。首先采用最大互信息系数(MIC)选取数据采集与监视控制系统(SCADA)特征参数,运用k-均值聚类算法对主传动系统运行工况进行划分,解决机组运行状态复杂多变导致运行工况不清的问题;接着提取状态监测系统(CMS)特征参数,并采用层次分析法计算CMS特征参量相对权重,提出主传动系统运行状态评价指标与量化算法;最后利用核密度估计(KDE)方法确定阈值,根据阈值与运行状态指标的关系实现主传动系统异常监测。将该方法运用于实际风场,结果表明所提方法监测结果与实际相符。

关键词：风电机组状态监测数据采集与监视控制系统状态监测系统工况划分

触媒理论之于淮安河下古镇历史街区更新设计研究

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触媒理论之于淮安河下古镇历史街区更新设计研究

作者：王南奇景德镇陶瓷大学

学位级别：硕士

历史文化街区是最具历史感、地方特色的独特区域,展示了城市的成长轨迹,并带有鲜明的历史印记和时代印记。受到城市迅猛增长的影响,历史文化区域的活跃度降低、居民的生活质量下滑,并与现代化城市发展逐步脱节。在此大环境下,淮安河下... 详细信息

历史文化街区是最具历史感、地方特色的独特区域,展示了城市的成长轨迹,并带有鲜明的历史印记和时代印记。受到城市迅猛增长的影响,历史文化区域的活跃度降低、居民的生活质量下滑,并与现代化城市发展逐步脱节。在此大环境下,淮安河下古镇的街区保护及更新工作也明显不足,致使古镇街区出现房屋老化和基础设施落后的问题。该历史文化街区在漕运时代为江苏淮安的繁荣做出了显著的贡献,因此,有必要进行系统化的研究,去激活这些老街区的活力,延续古镇的文化脉络,促进城市记忆的发展。借助城市触媒理论,本文对淮安河下古镇的居住性历史街区进行了深入的调查和研究。首先,梳理相关理论文献,对触媒理论与居住性历史街区的相关研究进行分析总结,提出触媒理论应用于居住性历史文化街区更新的可行性。其次,对国内外优秀实践案例进行分析,分析案例对本问研究的借鉴意义。在此基础上,从历史文脉、弹性控制、功能多样、系统层次、自发互动等五个方面提出了触媒理论视角下居住性历史街区中的设计原则;再次,从触媒理论视角下的历史街区设计手法和应用策略方面提出了河下古镇居住性历史街区中的设计策略。最后,结合城市触媒理论,对河下古镇的居住性历史文化街区的物质和非物质载体进行了深入研究,并针对这些街区所面临的挑战,提出了针对性的更新设计方案。本文将触媒理论融入到淮安市河下古镇的方案设计实践中,旨在将古镇的历史文化与现代居住需求相结合,打造具有独特魅力的居住空间,使古镇焕发新的生机,为河下古镇历史街区未来的改造更新和旅游发展奠定坚实的基础,同时也希望本研究能为淮安市其他历史文化街区更新提供有益的参考和借鉴。

关键词：触媒理论淮安市河下古镇历史文化街区更新设计

基础设施公募REITs融资模式研究 ——以中航京能光伏REITs为例

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基础设施公募REITs融资模式研究 ——以中航京能光伏REITs为例

作者：何立奇兰州财经大学

学位级别：硕士

基础设施投资指的是为社会生产和居民生活提供公共服务的投资活动,是在相关工程和基础建设上进行建造或购买导致的支出。改革开放以来,基础设施投资由于显著的正外部性,成为了国家经济发展的重要物质保障,在国家经济持续增长中扮演了重... 详细信息

基础设施投资指的是为社会生产和居民生活提供公共服务的投资活动,是在相关工程和基础建设上进行建造或购买导致的支出。改革开放以来,基础设施投资由于显著的正外部性,成为了国家经济发展的重要物质保障,在国家经济持续增长中扮演了重要角色。但是,基础设施的投融资长久以来都面临融资渠道狭窄、过度投资、资金短缺、运营效率低和资本退出困难等结构性问题。与此同时,作为基础设施建设的重要一环,在追求“双碳”目标的大背景下,包括光伏发电在内的新能源领域,成为新兴投资热点。然而,新能源行业传统上主要依靠银行信贷和债券发行等方式融资,这导致融资方式单一并容易积累过多债务,增加财务风险。鉴于此,为了保证基础设施建设的持续推进,着力实现“双碳”目标,探索更广泛的融资渠道显得尤为重要。在此情况下,随着政策对补齐基础设施短板的强调,基础设施REITs开始引起学术和产业界的关注。REITs产品可以盘活存量资产,降低政府杠杆率,并为基础设施资产融资带来新的方案和机遇。基于上述背景,本文选取我国第二批REITs产品中的中航京能光伏REITs项目为研究对象,首先梳理、评述国内外关于REITs融资模式、基础设施REITs融资模式和新能源项目融资模式的相关文献,其次通过案例分析法对本文案例的融资可行性、底层资产稳定性、融资效果、项目可复制性与推广价值和项目潜在风险展开深入剖析,得出相关结论。最后,从政府和基金管理人两个角度出发提出相关建议。从政府角度出发,政府应该制定并完善相关法律体系,细化监管机制,优化税收政策并完善特别是在国有资产转让方面的资产转移制度。从基金管理人的角度出发,基金管理人应该多元化配置底层资产,改进市场准入机制,建立监督机制与优化激励措施,减少原始权益人在REITs产品中的持有份额比例,强化底层资产现金流的重要性,优化交易结构,从而加快基础设施公募REITs的发展,推动早日实现“双碳”目标。

关键词：基础设施新能源 REITs 融资模式