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基于神经网络和SVM的字符识别研究

基于神经网络和SVM的字符识别研究

作者：金佳鑫辽宁科技大学

学位级别：硕士

随着我国经济的快速发展，字符识别技术越来越受到人们的关注和重视，特别是车牌识别以及纸币冠字号识别技术已经成为研究热点，如何准确、快速的识别出字符特征，是一个值得深入研究的课题。因此，字符识别技术的研究具有一定的理论意... 详细信息

随着我国经济的快速发展，字符识别技术越来越受到人们的关注和重视，特别是车牌识别以及纸币冠字号识别技术已经成为研究热点，如何准确、快速的识别出字符特征，是一个值得深入研究的课题。因此，字符识别技术的研究具有一定的理论意义和应用价值。本文在总结前人研究成果的基础上，以纸币样本和车牌样本图像为研究对象，实现了图像预处理以及字符的分类识别。图像预处理阶段是字符识别技术的前提，通过对图像采集、图像滤波、字符图像倾斜校正、二值化等预处理知识的对比研究，采用了中值滤波技术滤除噪声等外界干扰，结合Radon变换和双线性插值算法校正了倾斜字符图像，经过预处理的字符图像突出了字符特征，为字符定位分割奠定了基础。字符定位分割是字符识别技术的基础，论文研究了几种常用的字符分割方法，首先采用传统的数学形态学分割方法分割字符;然后针对传统彩色图像分割方法的局限性，提出了基于HSI色彩空间和改进K-均值聚类的字符图像分割方法，经仿真验证，结果不受噪声和局部边缘变化的影响，分割效果较传统方法得到明显提升，为后续字符准确识别提供了良好的基础。字符识别技术的关键是识别分类器的设计，人工神经网络和支持向量机是模式识别领域应用最广泛的分类算法，本文重点阐述了两种识别算法及其改进算法的理论知识，分别采用BP神经网络和一对一支持向量机算法实现了对字符的识别，取得了较高的识别率和识别速度。对比仿真实验结果，两种算法在识别率方面不相上下，但支持向量机的训练及识别的速度明显高于神经网络方法。论文最后对全文字符识别过程进行了总结，对字符识别技术进一步要研究和讨论的内容进行了展望。

关键词：字符分割 K-均值聚类 BP神经网络支持向量机字符识别

豆野螟形态学、生物学及性腺提取物用于种群监测研究

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豆野螟形态学、生物学及性腺提取物用于种群监测研究

作者：金佳鑫华中农业大学

学位级别：硕士

豆野螟Maruca vitrata属鳞翅目(Lepidoptera)螟蛾科(Pyralidae),豆野螟属(Maruca),是一种重要的热带和亚热带豆类蔬菜害虫。寄主植物有豇豆Vignaunguiculata、扁豆Dolichos lablab、绿豆Vigna aureus、菜豆Phaseolus vulgaris、大豆Glycine max等蝶形花科作物,对豇豆和扁豆的危害尤为严重。本文对北京市房山区、湖北省武汉市和广东省汕尾市三个地区的豆野螟种群进行了形态学、生物学特性比较研究,并成功配制了一种适合豆野螟生长发育的人工饲料。在野外豇豆田利用豆野螟雌蛾性腺粗提物诱捕雄虫进行了田间种群动态监测。主要研究结果如下:1北京、湖北、广东三个地理种群豆野螟形态学、生物学的比较研究在北京市房山区、湖北省武汉市、广东省汕尾市三个地区采集豆野螟野生种群,在实验室进行饲养。对三个种群的生物学、形态学等结果进行比较分析。实验结果表明,豆野螟北京种群老熟幼虫体长(16.04mm)、体重(0.069g)、蛹长(13.04mm)、蛹宽(3.51mm)、蛹重(0.049g)与豆野螟湖北、广东两个地理种群老熟幼虫体长(13.14mm、13.74mm)、老熟幼虫体重(0.061g、0.058g)、蛹长(12.16mm、12.38mm)、蛹宽(3.09mm、3.20mm)、蛹重(0.040g、0.041g)存在显著差异,三个地理种群之间其它形态学指标无显著差异。除此之外,豆野螟北京、湖北、广东三个地理种群的卵发育历期、孵化率等无明显差异;幼虫的各龄发育历期、幼虫总发育历期等无明显差异;成虫的产卵量、寿命等也无明显差异;蛹的发育历期、羽化率等亦不存在明显差异。2豆野螟人工饲料的配制及其对豆野螟生长发育的影响以天然寄主豇豆的花和荚作为对照,考察了一种改进后的人工饲料对豆野螟生长发育的影响。结果表明,人工饲料饲养的豆野螟幼虫总历期与对照组之间不存在显著差异,说明人工饲料可以满足豆野螟幼虫正常生长发育的需要。取食人工饲料的豆野螟1龄和2龄幼虫存活率低于对照组,3龄后的存活率则高于对照组。人工饲料饲养豆野螟一代和二代羽化率分别为96.72%和96.47%,对照组的羽化率为94.41%,二者之间存在显著差异。不同产卵条件对产卵量没有显著影响,但豇豆叶上卵的历期比滤纸和绒布短,且孵化率也较后两者高。实验结果证明人工饲料可以满足豆野螟幼虫正常生长发育的需要。3利用豆野螟雌蛾性腺粗提物诱捕监测田间种群动态2009年7月25日至10月5日,在湖北省武汉市慈惠农场使用豆野螟性成熟处女雌蛾性腺粗提物诱捕,对豆野螟田间种群动态进行监测,同时调查田间豆野螟幼虫种群发生动态,通过对比田间雄蛾诱捕量和田间幼虫的实际发生情况验证性腺粗提物诱捕对种群动态的监测。田间豆野螟性成熟处女雌蛾性腺粗提物诱捕数据表明,性腺粗提物诱捕监测到的种群动态具有一定的规律性,在2009年7月底至10月初田间共有三次诱蛾高峰出现,分别在7月31日、9月1日、9月30日前后,与田间调查豆野螟幼虫实际发生情况大致相符合。初步表明可以通过豆野螟雌蛾性腺粗提物的诱捕情况对田间发生情况进行监测。

关键词：豆野螟地理种群生物学形态学人工饲料生长发育性腺粗提物诱捕田间调查种群监测

基于WO3和MoO3薄膜的光控太赫兹传输特性研究

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基于WO3和MoO3薄膜的光控太赫兹传输特性研究

作者：金佳鑫哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

太赫兹波(Terahertz,THz)处于微观光子学和宏观电子学之间的区域,其在很多领域都有着重要的应用。在实际应用时,高频率的电子元器件的物理效应往往会明显改变,导致性能严重恶化,因此对于太赫兹波段器件实际应用的探究成为首要的问题。... 详细信息

太赫兹波(Terahertz,THz)处于微观光子学和宏观电子学之间的区域,其在很多领域都有着重要的应用。在实际应用时,高频率的电子元器件的物理效应往往会明显改变,导致性能严重恶化,因此对于太赫兹波段器件实际应用的探究成为首要的问题。由于光控太赫兹调制的原理是基于在外激励光下材料内部产生载流子,载流子的迁移改变了太赫兹波的透过率,这与光电池材料的工作机理基本一致,然而光电池材料应用在太赫兹波调谐方向却鲜有报道。本论文就是在这一背景下,选取了较有代表性的光电池材料氧化钨(WO)以及氧化钼(MoO),制备材料薄膜,测定其在太赫兹波段的传输特性及在泵浦光激励下其太赫兹调制能力。后续采用性能较佳的WO薄膜与超材料相结合的方式,仿真设计可调谐性能良好的太赫兹调制器件。本论文首先制备了WO薄膜和MoO薄膜,及其退火后薄膜性能的表征。利用原子力显微镜(AFM)测定了薄膜的厚度;利用紫外-可见分光光度计测定了薄膜的吸收谱,从中获得最适宜激发材料薄膜的激励光波长。搭建太赫兹时域光谱系统,用980 nm激光器以不同功率分别激励WO薄膜和MoO薄膜,研究不同泵浦光功率下太赫兹波在两种薄膜中的传输特性,及材料薄膜对太赫兹波的调制作用:随泵浦光功率的增加调制深度而逐渐增大,WO薄膜调制范围更大,MF(Modulation Factor)值约为73%,复介电常数实部有1521.4%的调制深度,虚部有256.1%的调制深度;MoO薄膜的MF值约为10%,介电常数实部有11.55%的调制,虚部有25.6%的调制效果。最后采用CST仿真软件设计了一种基于开口环结构的太赫兹超材料,研究了结构参数对结构性能的影响。设计了基于前文中性能更佳的WO薄膜的太赫兹超材料调制器,利用外加不同功率泵浦光时WO薄膜的复介电常数的变化,模拟了在泵浦光以不同光功率时调制器吸收变化曲线,在激光器功率为260 m W的情况下,调制器吸收率达到最高,调制深度增加了45.2%,说明调制器调制深度可以实现动态调节。

关键词：太赫兹调制氧化钨氧化钼传输特性

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铝电解槽工艺参数监控系统设计

铝电解槽工艺参数监控系统设计

作者：金佳鑫大连理工大学

学位级别：硕士

自然界中分布很广的金属铝以其耐腐蚀、易导电、密度小和延展性好等良好的物理化学特性被广泛地应用在建筑、航空航天、交通运输、电力和包装等经济生活的各个领域。铝的电解生产成为国内外经济生活中竞争力很强的行业。国内外电解铝工... 详细信息

自然界中分布很广的金属铝以其耐腐蚀、易导电、密度小和延展性好等良好的物理化学特性被广泛地应用在建筑、航空航天、交通运输、电力和包装等经济生活的各个领域。铝的电解生产成为国内外经济生活中竞争力很强的行业。国内外电解铝工业都在不断进行技术改造来巩固自己在竞争中的优势地位。我国的铝电解槽技术水平与国际领先水平相比存在很大的差别。因此,对铝电解生产过程中的电解槽进行实时监控对提高铝的电解水平具有重大意义。本文设计了具有数字化、网络化和智能化的铝电解槽监控系统。本文的铝电解槽监控系统对电解槽的生产运行状况进行实时监控,并且通过对影响电解槽运行的参数进行设置可以改变电解槽的运行状态,使铝电解槽的控制更加智能,方便了铝电解生产的管理,保证了铝电解生产过程中电解槽的安全性、稳定性和高效性。本文设计的以VB为开发语言,MySQL为后台数据库的上位机监控系统软件在对铝电解槽进行实时监控并进行故障报警、故障诊断的同时,还把实时监控的数据信息、报警信息、故障信息存储在服务器数据库中,便于工作人员查看实时监控数据和历史监控数据,从而根据这些重要的数据信息来对铝电解的生产过程进行分析,进而不断改进和完善生产的技术经济指标,最终提高铝电解生产的技术水平。

关键词：铝电解电解槽监控系统

液滴偏心撞击超疏水宏观脊接触时间及其机理研究

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液滴偏心撞击超疏水宏观脊接触时间及其机理研究

作者：金佳鑫华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

抑制撞击液滴的结冰在实际工程应用领域具有非常重要的意义。传统的防、除冰方法持续时间短且除冰不彻底,而利用超疏水表面撞击液滴的反弹特性抑制结冰的新思路能从根本上解决撞击液滴结冰问题,受到研究者的广泛关注。接触时间作为表征... 详细信息

抑制撞击液滴的结冰在实际工程应用领域具有非常重要的意义。传统的防、除冰方法持续时间短且除冰不彻底,而利用超疏水表面撞击液滴的反弹特性抑制结冰的新思路能从根本上解决撞击液滴结冰问题,受到研究者的广泛关注。接触时间作为表征液滴反弹特性最重要的参数之一,降低接触时间可促进液滴的反弹,提高防结冰效率。目前,主要通过在超疏水表面上布置宏观脊的方法来降低接触时间,接触时间的减少量在液滴中心撞击宏观脊时十分显著。但偏心撞击在实际应用中更为普遍,当液滴偏心撞击宏观脊时,其接触时间与中心撞击相比明显增加,不利于反弹。然而,目前对于液滴偏心撞击宏观脊的研究还十分有限。因此,深入探究液滴偏心撞击宏观脊的机理并建立接触时间的标度关系能够为超疏水表面防除冰的发展提供一定的理论依据。本文通过格子玻尔兹曼方法(LBM)研究了液滴偏心撞击宏观矩形脊的机理,重点探究了偏心距离对接触时间的影响机制。研究发现与液滴中心撞击相比,偏心撞击能够显著增加接触时间,这主要是由于偏心撞击会导致液滴体积的非对称性分配,进而导致液膜的非对称铺展回缩。基于液滴体积的非对称性分配机理,接触时间主要依赖于较大部分液体的体积,因此推导了液体体积与偏心距之间的关系,进而初步建立了接触时间的标度关系。基于液膜的非对称铺展回缩,液膜与表面润湿后的最长回缩长度也会影响接触时间,因此详细推导并证明了液膜非对称性对接触时间的修正关系。基于液体体积分配和液膜非对称性两个机理,本文建立了液滴偏心撞击宏观脊时,接触时间随偏心距变化的标度关系。实验和模拟结果表明,当液滴以较高的We数撞击到超疏水表面时,该标度关系能够对接触时间进行准确的预测。此外,基于偏心撞击中液膜的非对称性机理,本文首次提出操控并降低液滴偏心撞击接触时间的新思路,即通过将宏观脊倾斜以降低液膜的非对称性,从而降低接触时间。本研究基于LBM方法探究了宏观脊的倾斜角θi和偏心距Δx*对液滴偏心撞击反弹动力学的影响规律。研究证明,对于偏心撞击,倾斜宏观脊可显著降低接触时间。对于正偏心撞击(Δx*>0),液膜非对称性和接触时间都随着宏观脊倾角的增大而降低;对于负偏心撞击(Δx*<0),倾斜宏观脊可最大限度地降低液膜的非对称性,使其对接触时间的影响被忽略,此时接触时间仅与液体体积变化有关。在此基础上,本文最终建立了液滴偏心撞击倾斜宏观脊接触时间的标度关系。本研究在一定程度上填补了目前对于液滴偏心撞击研究的不足,其为偏心撞击接触时间的定量计算提供了可靠的理论依据,为超疏水表面在防结冰、自清洁领域的应用提供了一定的指导。

关键词：偏心撞击接触时间宏观脊倾斜度体积分配非对称性

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基于遥感数据的多年平均物候不确定性研究

遥感学报 2022年第9期26卷 1814-1823页

作者：金佳鑫季盈盈郭丰生于涵肖园园河海大学水文水资源学院南京210024 国家科技资源共享服务平台—国家地球系统科学数据中心北京100101 中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司长沙410014

多年平均物候能够反映植被生长发育节律的均衡状态,是植被物候模拟与预测的关键参数之一。遥感已广泛用于地表物候监测,是空间多年平均物候信息的重要来源。然而,基于遥感的多年平均物候存在不同计算方法,如先确定每年时序曲线的物候点... 详细信息

多年平均物候能够反映植被生长发育节律的均衡状态,是植被物候模拟与预测的关键参数之一。遥感已广泛用于地表物候监测,是空间多年平均物候信息的重要来源。然而,基于遥感的多年平均物候存在不同计算方法,如先确定每年时序曲线的物候点再求平均值(平均法),以及先求多年平均时序曲线再确定物候点(参考曲线法)。上述方法的结果可能存在差异,但目前尚缺乏对这一不确定性及其影响的认识。针对该问题,本研究利用2001年—2016年遥感植被指数数据,分别在平均法和参考曲线法下提取中国森林生长季起始时间的多年平均值(■),比较■的差异(■)及其空间异质性;进一步选取物候研究中常用指标,即以■为基础的温度“季前时长PD (Preseason Duration)”,分析■不同计算方法对物候—气候关系的潜在影响。结果表明,(1)不同方法下的■差异显著,总体上平均法小于参考曲线法(-2.6±2.2 d,占88%),其中存在8.0%和6.0%的有效像元其动态平均法和固定平均法小于参考曲线法超过7 d,主要分布在东南丘陵地区。(2)■具有显著的空间异质性,主要表现为随年均温的升高而减小(Slope=0.07 d/℃,P<0.01),随年均降水的增加而增大(Slope=-0.0005 d/mm,P<0.01)。(3)不同方法下的PD存在差异,约40%有效像元的差异(△PD)超过5 d (其中近50%的像元△PD超过15 d),主要分布在东南丘陵和西南山区。研究结果将为遥感地表物候的模型空间参数化应用提供有益参考。

关键词：多年平均物候物候季前时长遥感地表物候时序数据森林

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中国亚热带植被蒸腾驱动力解耦分析

地理学报 2023年第7期78卷 1779-1791页

作者：金佳鑫蔡裕龙郭熙王龙浩王颖刘元波河海大学水文水资源学院南京210024 河海大学水利部水利大数据技术重点实验室南京210024 江西农业大学国土资源与环境学院南昌330045 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 南京晓庄学院旅游与社会管理学院南京211171 中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210008 国家科技资源共享服务平台国家地球系统科学数据中心北京100101

植被蒸腾(Tc)是水循环的重要组成部分。土壤水分(SM)和饱和水汽压差(VPD)是Tc的关键驱动因素,探讨其对Tc的影响有助于加深生态系统对气候变化响应机制的认识。然而有关VPD和SM对Tc变化的相对贡献尚不清楚,主要原因在于SM和VPD通过陆地... 详细信息

植被蒸腾(Tc)是水循环的重要组成部分。土壤水分(SM)和饱和水汽压差(VPD)是Tc的关键驱动因素,探讨其对Tc的影响有助于加深生态系统对气候变化响应机制的认识。然而有关VPD和SM对Tc变化的相对贡献尚不清楚,主要原因在于SM和VPD通过陆地—大气相互作用强烈耦合,阻碍了SM、VPD对Tc独立影响程度的量化。本文基于气象再分析资料、遥感土壤水分、蒸腾以及土地覆盖数据等多源数据,采用当前较为先进的“分箱解耦法”,分析2003—2018年中国亚热带植被蒸腾主导驱动力。通过对SM和VPD数据相关性解耦发现,研究区Tc随SM增加呈现出先上升后保持稳定的趋势,而随VPD增加Tc变化幅度较小;总体而言,SM对Tc变化的相对贡献更高,约为VPD对Tc相对贡献的5倍;不同植被类型Tc对SM和VPD的敏感性有所差异,尽管4种植被类型Tc对SM的敏感性均大于VPD的敏感性,但4种植被Tc对SM响应的阈值不同,其中森林(常绿阔叶林除外)的阈值最低(约为35%),短木植被的阈值最高(约为55%),表明不同植被生态对策的差异。此外,为验证结论的可信性,本文基于光合与蒸腾的强耦合关系,利用太阳诱导叶绿素荧光(SIF)指征Tc变化,经上述分析得到一致的结果。通过解耦SM-VPD对Tc的定量影响,本文进一步完善了气候变化生态水文效应的认知,为区域水循环模拟优化提供理论依据。

关键词：植被蒸腾土壤水分饱和水汽压差解耦 SIF

长江流域极端水文气象事件时空变化特征及其对植被的影响

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水科学进展 2021年第6期32卷 867-876页

作者：金佳鑫肖园园金君良朱求安雍斌季盈盈河海大学水文水资源学院江苏南京210024 国家地球系统科学数据中心北京100101 长江保护与绿色发展研究院江苏南京210098 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210098

利用1982—2015年高时空分辨率地面气象再分析数据,识别以降水和大气饱和水气压差(VPD)为指标的极端干旱(Dry-VPD和Dry-PRE)和极端湿润(Wet-VPD和Wet-PRE)事件,分析其年际变化趋势;结合归一化植被指数(NDVI),探讨植被与不同极端事件发... 详细信息

利用1982—2015年高时空分辨率地面气象再分析数据,识别以降水和大气饱和水气压差(VPD)为指标的极端干旱(Dry-VPD和Dry-PRE)和极端湿润(Wet-VPD和Wet-PRE)事件,分析其年际变化趋势;结合归一化植被指数(NDVI),探讨植被与不同极端事件发生频数的相关关系与差异。结果表明:除Wet-VPD外,Dry-VPD、Wet-PRE和Dry-PRE总体呈上升趋势,特别是1998年以后Dry-VPD在长江上、下游流域显著增加;长江流域植被对极端干旱事件的敏感性(以负相关为主)高于极端湿润事件,且长江上游植被对Dry-VPD敏感,而中下游植被对Dry-PRE敏感。综上,长江流域极端干旱事件日趋严重,相较于降水干旱限制植被生长的传统认识,本研究指出在长江上游地区大气干旱对植被的负效应更加明显。

关键词：极端水文气象事件饱和水气压差干旱湿润归一化植被指数长江流域

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香樟受酸胁迫影响的高光谱诊断模型

光谱学与光谱分析 2017年第6期37卷 1872-1878页

作者：李新会张秀英马元丹金佳鑫程敏张小敏江洪南京大学国际地球系统科学研究所江苏省地理信息技术重点实验室江苏南京210023 浙江农林大学亚热带森林培育国家重点实验室浙江临安311300 江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心江苏南京210023

高光谱作为快速、无损诊断技术,在植物胁迫监测中发挥了重要作用。但是因为硫和氮的施肥作用,植物对酸雨的响应表现出比其他胁迫更加复杂的模式。基于高光谱技术对香樟受四个酸雨梯度(pH5.6,pH 4.5,pH 3.0,pH 2.0)影响的叶片光谱进行了... 详细信息

高光谱作为快速、无损诊断技术,在植物胁迫监测中发挥了重要作用。但是因为硫和氮的施肥作用,植物对酸雨的响应表现出比其他胁迫更加复杂的模式。基于高光谱技术对香樟受四个酸雨梯度(pH5.6,pH 4.5,pH 3.0,pH 2.0)影响的叶片光谱进行了419天的监测,以探讨不同酸雨梯度对香樟影响的时间拐点。首先对16期原始光谱数据进行预处理,剔除异常值;然后基于光谱差值(对照组pH 5.6与其他酸雨梯度处理下的叶片光谱差)随着喷酸时间的变化,寻找典型波段;在此基础上构建了香樟在酸雨处理下的光谱响应模型。主要结论如下:反映香樟受酸雨影响的典型波段主要集中在470~520和565~700nm,在此基础上构建了蓝边差值指数和黄边差值指数。低(pH 4.5)、中(pH 3.0)浓度的酸雨对香樟生长均呈现出先促进后抑制的作用,时间拐点分别发生在喷酸的第100天和50天左右;高浓度酸雨(pH 2.0)从喷酸初期就表现出抑制香樟生长,且随着喷酸时间的增加抑制作用增强。研究表明,长时间序列的高光谱信息可以指示不同强度的酸雨对植物的促进和胁迫作用,以及由促进到胁迫的时间拐点;该研究也为基于卫星遥感监测区域尺度植物受酸胁迫提供了借鉴,同时为相关部门制定酸雨政策提供了科学依据。

关键词：高光谱诊断模型典型波段酸雨香樟