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基于主动热红外成像的马铃薯与杂质分类方法

中国农机化学报 2024年第2期45卷 143-150页

作者：孙卫孝刘发英杨振宇韩梦杰李学强魏忠彩山东理工大学机械工程学院山东淄博255000 山东理工大学电气与电子工程学院山东淄博255000 山东省马铃薯生产装备智能化工程技术研究中心山东德州253600 山东理工大学农业工程与食品科学学院山东淄博255000

为解决入库马铃薯中石块、土块等杂质剔除的问题,提出一种基于主动热红外成像的马铃薯与杂质分类方法。建立基于集总参数法的马铃薯和杂质的传热模型,获得影响受热效果与导致温度差异的因素为材料热物性、风速、风向角度、风温;利用有... 详细信息

为解决入库马铃薯中石块、土块等杂质剔除的问题,提出一种基于主动热红外成像的马铃薯与杂质分类方法。建立基于集总参数法的马铃薯和杂质的传热模型,获得影响受热效果与导致温度差异的因素为材料热物性、风速、风向角度、风温;利用有限元法分析马铃薯和杂质在外部热风激励下的热像图,马铃薯表面温度显著高于石块与土块,并对风速、风向角度、风温分别进行四水平单因素仿真试验,得出马铃薯与杂质的表面温度差异大小在一定时间内与风速、风向角度和风温呈非线性正相关。在试验平台上对马铃薯和杂质进行分类试验,结果表明:最佳图像识别处理条件为风速4 m/s、风温为40℃、风向角度为90°,识别成功率为97%。为马铃薯收获—仓储过程中除杂提供技术参考。

关键词：马铃薯热激励热红外成像杂质剔除

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基于激光三维重建的种薯芽眼识别方法研究

中国农机化学报 2024年第2期45卷 200-206,258页

作者：韩梦杰刘发英杨振宇孙卫孝陈肖魏忠彩李学强山东理工大学机械工程学院山东淄博255000 山东理工大学电气与电子工程学院山东淄博255000 山东省马铃薯生产装备智能化工程技术研究中心山东德州253600 山东理工大学农业工程与食品科学学院山东淄博255000

种薯芽眼的准确识别是实现智能切块的重要前提。为解决种薯芽眼机器视觉识别易出现误判和不易获取芽眼三维位置信息而导致切块不均匀的问题,提出一种基于激光三维重建的种薯芽眼识别方法。确定点云获取过程中ROI区域消除采集过程中背景... 详细信息

种薯芽眼的准确识别是实现智能切块的重要前提。为解决种薯芽眼机器视觉识别易出现误判和不易获取芽眼三维位置信息而导致切块不均匀的问题,提出一种基于激光三维重建的种薯芽眼识别方法。确定点云获取过程中ROI区域消除采集过程中背景的影响,通过工业相机与线激光器相配合连续采集移动种薯的激光光条图像获取其点云数据;根据点云密度去除随机噪声和裙边噪声,提高点云质量,降低芽眼误判率。采用体素滤波算法稀疏点云,提高识别效率;通过对种薯表面任意点的局部邻域进行平面拟合后获取点云法向量,构建加权协方差矩阵参数化种薯表面点云,根据矩阵特征值大小设定的动态阈值对种薯表面点云进行初步筛选,得到种薯芽眼判别的候选点,采用欧式聚类算法获取候选点的点云簇,选取每个点云簇中最大特征值点为关键点,利用计算关键点和邻域内其他点构成的中心线连线向量与法向量夹角余弦值对关键点再次筛选,最终确定种薯各个芽眼位置。试验结果表明,芽眼识别率为95.13%,芽眼误识别率为4.87%,可为马铃薯种薯智能化切块时芽眼识别提供参考。

关键词：种薯激光点云三维重建特征提取芽眼识别

多一分真诚多一分诗情──序周艾民散文集“界河的梦”

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文艺评论 1995年第6期 67-69页

作者：韩梦杰

多一分真诚多一分诗情──序周艾民散文集“界河的梦”韩梦杰一阵风刮走了、真诚、已变成昨日朋友的信物；而今，在物欲横流的今天，被贬得不值一文钱的真诚。已是傻气的代名词了。然而，真诚仍然是人们心目中的“女神”。是衡量人的标... 详细信息

多一分真诚多一分诗情──序周艾民散文集“界河的梦”韩梦杰一阵风刮走了、真诚、已变成昨日朋友的信物；而今，在物欲横流的今天，被贬得不值一文钱的真诚。已是傻气的代名词了。然而，真诚仍然是人们心目中的“女神”。是衡量人的标准，“真诚是道德的灵魂”。（亚里士...

关键词：散文集报告文学界河纪实文学野葡萄教师队伍亚里士多德身在曹营心在汉中学语文绥芬河市

有氧运动通过BDNF-CREB信号通路对帕金森病小鼠的神经保护作用及机制研究

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有氧运动通过BDNF-CREB信号通路对帕金森病小鼠的神经保护作用及...

作者：韩梦杰河南大学

学位级别：硕士

帕金森病（Parkinson disease,PD）是全球第二大神经系统退变性疾病,PD患者症状表现在运动功能障碍和认知能力下降。体育锻炼在PD患者的临床治疗中已被普遍使用,已有研究表明其在改善帕金森患者、动物模型的行为功能方面取得了一定的效... 详细信息

帕金森病（Parkinson disease,PD）是全球第二大神经系统退变性疾病,PD患者症状表现在运动功能障碍和认知能力下降。体育锻炼在PD患者的临床治疗中已被普遍使用,已有研究表明其在改善帕金森患者、动物模型的行为功能方面取得了一定的效果具有神经保护作用已被证实。早期规律性有氧运动能降低帕金森病的发病率,并且在动物模型研究中也发现PD小鼠通过早期规律性的有氧运动能抵抗1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（1-methyl-4-Phenyl-1,2,3,6-Tetrahydro Pyridine,MPTP）神经毒性,但分子机制尚不清楚。研究目的:通过早期8周的中等强度有氧运动干预,观察运动对PD小鼠行为的影响,分析运动对PD小鼠黑质脑区脑源性神经营养因子（Brain-derived neurotrophic factor,BDNF）的表达及其介导的ERK1/2-CREB通路活性,探析有氧运动预防或缓解MPTP神经毒性可能的神经保护作用机制,以期为帕金森病等神经系统退变性疾病的研究、预防提供有益的借鉴。研究方法:40只雄性8周龄C57BL/6J小鼠随机分为4组:安静+生理盐水（WT）,安静+MPTP（M）,运动+生理盐水（WE）,运动+MPTP（ME）,每组10只。WE和ME组小鼠进行8周的运动干预。8周运动干预后进行PD造模,M组和ME组小鼠每天腹膜内注射MPTP,剂量为25mg/kg/d,持续7天;同时WT和WE组小鼠在相同时间接受相同剂量的生理盐水腹腔注射。以步距、旋转棒、旷场、悬尾、十字迷宫等行为学实验检测PD小鼠运动和认知功能障碍。MPTP注射完成后第7天行为学检测结束后处死取材,通过免疫荧光和免疫印迹检测各组小鼠黑质脑区中多巴胺神经元TH,神经营养因子BDNF、Trk B、ERK1/2、P-ERK1/2、p-CREB、神经元特异性核蛋白Neu N、凋亡蛋白Bax、Casepase-3和抗凋亡蛋白Bcl-2的表达情况。研究结果:（1）MPTP注射前1天（-1天）,与WT组相比,WE组小鼠步距长度增大具有非常显著性差异（P＜0.01）,M组小鼠无显著性差异（P＞0.05）;与M组相比,ME组小鼠步距长度增大具有非常显著性差异（P＜0.01）。MPTP注射完成后第1天、第7天,与WT组相比,WE组小鼠步距长度增大但无显著性差异（P＞0.05）,M组小鼠在第1天（P＜0.05）、第7天（P＜0.05）步距长度显著减少;与M组相比,ME组小鼠在第1天（P＜0.05）、第7天（P＜0.01）步距长度增大且具有非常显著性差异。（2）MPTP注射前1天（-1天）与注射完成后第1天,各组小鼠间悬尾静止时间无显著性差异（P＞0.05）;MPTP注射完成后第7天与WT组相比,WE组小鼠无显著性差异（P＞0.05）,M组小鼠悬尾静止时间非常显著性增加（P＜0.01）;与M组相比,ME小鼠悬尾静止时间显著降低（P＜0.05）。（3）MPTP注射前1天（-1天）,与WT组相比,WE组小鼠转棒运动时间非常显著性增加（P＜0.01）,M组小鼠转棒运动时间无显著性差异（P＞0.05）;与M组小鼠相比,ME组小鼠转棒运动时间非常显著性增加（P＜0.01）。MPTP注射完成后第1天、第7天,与WT组相比,WE组小鼠转棒运动时间增加但无显著性差异（P＞0.05）,M组小鼠在第1天（P＜0.05）、第7天（P＜0.05）转棒持续运动时间减少。与M组相比,ME组小鼠在第1天（P＜0.01）、第7天（P＜0.05）转棒持续运动时间显著性增加。（4）MPTP注射完成后第1天,与WT组相比,WE组小鼠在十字迷宫开臂活动时间增加但无显著性差异（P＞0.05）,M组小鼠在十字迷宫开臂活动时间显著性减少（P＜0.05）,同时在旷场测试中自主活动探索范围减少;与M组相比,ME组小鼠在十字迷宫开臂活动时间非常显著性增加（P＜0.01）,同时旷场测试中自主活动探索范围增加。（5）MPTP注射完成后第7天,检测各组小鼠黑质、纹状体内TH蛋白的表达情况发现。与WT组小鼠相比,WE组小鼠无显著性差异（P＞0.05）,M组小鼠黑质（P＜0.01）,纹状体（P＜0.01）内TH表达显著性降低;与M组相比,ME组小鼠黑质（P＜0.05）、纹状体（P＜0.05）内TH水平表达显著性增加。（6）MPTP注射完成后7天,检测各组小鼠黑质内BDNF、Trk B蛋白的表达情况发现。与WT组相比,WE组小鼠无显著性差异（P＞0.05）,M组小鼠BDNF（P＜0.01）、Trk B（P＜0.01）蛋白表达非常显著性降低;与M组相比,ME组小鼠BDNF（P＜0.05）、Trk B（P＜0.05）蛋白表达水平显著增加。（7）MPTP注射完成后第7天,检测各组小鼠黑质内ERK1/2、P-ERK1/

关键词：帕金森病有氧运动 MPTP BDNF 多巴胺神经元

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基于激光三维重建的种薯芽眼识别方法研究

基于激光三维重建的种薯芽眼识别方法研究

作者：韩梦杰山东理工大学

学位级别：硕士

马铃薯是我国继小麦、玉米、水稻的第四大粮食作物,种植面积位居全球首位。近些年来,随着国家对农业愈加重视,农业机械化、智能化水平越来越高,马铃薯产业一定程度上实现了从播种、收获、分级筛选等一系列环节的自动化,极大提高了马铃... 详细信息

马铃薯是我国继小麦、玉米、水稻的第四大粮食作物,种植面积位居全球首位。近些年来,随着国家对农业愈加重视,农业机械化、智能化水平越来越高,马铃薯产业一定程度上实现了从播种、收获、分级筛选等一系列环节的自动化,极大提高了马铃薯种植业的生产效率。马铃薯在播种过程中,需要对种薯进行切块处理,切块具有可以打破休眠期,促进发芽出苗,降低马铃薯生产成本等方面优势。目前种薯切块主要依靠人工完成,其存在成本高、效率低、刀具不及时消毒而导致交叉感染等问题。采用机器切块的方式可以很好的避免上述存在的问题,而智能切块的重要前提是实现芽眼自动化识别。目前通过二维图像的方法一定程度上实现了芽眼识别,但存在图像受光照影响较大、获取的芽眼信息较少导致无法对种薯进行合理切块等问题。本文在充分研究点云数据的获取、预处理、三维点云特征提取的基础上,结合采集到的种薯点云数据的特点,提出了一种基于激光三维重建的种薯芽眼识别方法,并通过试验数据进行验证。结果表明基于三维点云芽眼识别方法芽眼识别的精确率为94.9%,召回率为88.3%,可以满足种薯自动化切块的需求。本文主要的研究内容如下:1.基于线激光种薯点云的获取。通过对目前多种点云获取方法进行研究,在充分对比几种常用点云获取方法如光栅投影法、断层扫描法、线结构光法等基础上,结合种薯点云获取的方式、适用场景,最终选择线结构光法作为种薯点云的获取方式。搭建试验台,并对光学系统进行标定,获取种薯三维表面模型。2.基于点云滤波算法对种薯点云进行降噪处理与种薯点云特征分析。利用直通滤波、统计滤波去除种薯表面点云噪声,采用体素滤波算法对种薯点云进行下采样。经过预处理之后的种薯点云,根据点云的曲率、法向量、粗糙度、密度、协方差等特征对种薯点云进行特征分析,经分析验证法向量特征在种薯芽眼点云特征提取过程中影响最大,薯身点云与芽眼位置的点云分布区别明显,为后续基于三维点云种薯芽眼识别创造条件。3.提出了基于三维点云的种薯芽眼识别方法。基于Point Net++点云深度学习网络实现对种薯点云中的芽眼特征进行提取。制作种薯点云的数据集,并进行设计试验。试验结果表明:利用三维重建种薯的方式与图像识别的方式相比,获取的种薯表面特征信息更多,更有益于后续种薯自动化切块的过程,为种薯芽眼识别提供了新思路,具有一定的指导意义。

关键词：种薯芽眼识别激光点云三维重建特征提取

具有时滞的尺度等级结构种群模型的动力学分析与最优控制

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具有时滞的尺度等级结构种群模型的动力学分析与最优控制

作者：韩梦杰杭州电子科技大学

学位级别：硕士

关于生物种群的研究,长久以来备受关注,不仅是因为生物种群具有重要的经济价值和环境价值,而且也是因为生物种群是生态学的重要研究对象。由于种群个体的等级差异普遍存在,因此建立适当的模型可以有助于理解和预测种群的演化。结构化的... 详细信息

关于生物种群的研究,长久以来备受关注,不仅是因为生物种群具有重要的经济价值和环境价值,而且也是因为生物种群是生态学的重要研究对象。由于种群个体的等级差异普遍存在,因此建立适当的模型可以有助于理解和预测种群的演化。结构化的生物种群模型主要包括三种:尺度结构模型;年龄结构模型;等级结构模型。前两类的研究成果较多,也较为成熟;而后者仍是学者们的研究热点。在等级结构模型的研究成果中,相关控制问题的研究工作还是较为少见。本文研究连续尺度等级结构模型,主要内容分为两部分:第2章和第3章,概述如下:第2章主要分析模型的动力学性态。第1节提出了种群模型,它形为非线性偏泛函微分-积分方程,边界条件包含个体孕育期时滞;第2节分析模型解的适定性,利用冻结系数法、不动点原理和分段时域分析的方法,证明了解的存在唯一性和非负有界性;第3节与第4节研究模型平衡态,证明了正平衡态的存在性,分析了零平衡态的稳定性;第5节提出了数值计算方法,给出了算例,应用MATLAB软件进行了种群演化的数值模拟,验证了算法的有效性。第3章研究等级结构系统模型的几类最优控制问题。第1节分析最优收获问题;第2节分析最优投放控制问题;第3节探讨最优初始控制问题。对于每一类问题,证明最优解的存在性,导出最优性条件。

关键词：尺度等级结构适定性平衡态最优收获最优投放最优初始控制不动点法锥

面向无线充电的信号交叉口智能网联电动车辆个性化节能驾驶研究

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面向无线充电的信号交叉口智能网联电动车辆个性化节能驾驶研究

作者：韩梦杰长安大学

学位级别：硕士

电动汽车市场占有率的提高,导致充电需求问题日益严重。而由于信号交叉口配时、车流扰动以及驾驶习惯等原因,容易造成交通通行延误与车辆电量消耗。因此,如何降低信号交叉口电动汽车的电量浪费,且同时满足电动汽车的充电需求是目前的研... 详细信息

电动汽车市场占有率的提高,导致充电需求问题日益严重。而由于信号交叉口配时、车流扰动以及驾驶习惯等原因,容易造成交通通行延误与车辆电量消耗。因此,如何降低信号交叉口电动汽车的电量浪费,且同时满足电动汽车的充电需求是目前的研究重点。基于此,本文针对信号交叉口动态无线充电区域的节能驾驶策略展开研究,构建信号交叉口无线充电道路场景,以车辆通行时间、电量状态、舒适度为优化目标,考虑驾驶人差异化充电需求,提出了单车和混合多车的多目标优化节能驾驶模型,基于SUMO/Simulink平台验证引导模型在微观交通仿真下的有效性和适应性。本文具体研究工作如下:(1)针对信号交叉口单车差异化速度引导问题,提出了基于单车个性化节能驾驶模型的速度引导策略。首先,以通行效率、电量消耗和加速度稳定性作为联合优化目标,以车辆连续加速度特征作为优化的决策变量。随机生成车辆驶离时间,消除车辆终端时刻状态为固定值的设定。其次,依据车辆运动学特征定义车辆初始状态约束,依据无线充电区域起始和终止位置信息、停止线位置信息定义车辆行驶距离约束,依据道路限速和车辆输出功率定义车辆加减速边界约束。最后,基于车辆进入控制区域的剩余电量状态,分析用户差异化充电需求,引入权重系数因子,提出包含充电优先和时间优先的个性化速度引导模型。(2)针对个性化节能驾驶模型求解存在高时间复杂度问题,提出了基于规则化的决策变量优化策略。首先,将连续时间离散为逐秒数据信息,将空间维度离散为一系列配置点,将复杂的非线性连续问题转化为离散点配置问题。其次,基于随机时间点生成的初始解,运用车辆速度严格倒梯形化处理方式,生成五阶段车辆运动轨迹曲线,改进模型并提高求解效率,并利用粒子群算法验证节能驾驶模型求解的有效性。最后,实验在相同参数条件下开展有无模型控制策略对比实验,结果表明本文节能驾驶模型具有更高的通行收益。在此基础上,选取车辆初始状态参数和充电区域参数,分析节能驾驶模型的适应性。(3)针对信号交叉口人类驾驶电动汽车和智能网联电动汽车混行的混合交通环境,提出了混合多车的个性化速度引导策略。首先,在单车节能驾驶模型基础上引入车辆间距离约束,结合IDM模型建立多车跟驰行为;其次,基于预处理的NGSIM数据,以加速度真实值和预测值的均方根误差作为优化目标,利用遗传算法对传统IDM模型进行标定,结果表明标定后模型能够显著提升车辆运动轨迹预测的准确率。最后以车辆电量状态和平均通行时间作为评价指标,分析不同网联车市场渗透率、相同网联车市场渗透率和不同无线充电长度、相同无线充电长度不同位置对混合多车通行的影响,结果表明本文模型性能较优。(4)针对模型在交通微观仿真平台的适用性问题,提出了基于SUMO/Simulink联合仿真的验证策略。首先,基于SUMO平台构建信号交叉口模型、车辆交通需求模型和生成车辆运动轨迹文件,完成联合仿真基本设定。其次,基于Traci接口调用set函数,实时控制智能网联车辆速度。最后,验证节能驾驶模型在单车和多车实例下仿真效果,结果表明本文模型综合优化性能更好。实验结果表明:1)单车中,通过平均通行时间、电量运动状态变化指标的对比,充电优先模式的电量收益增加0.0867KWh,时间优先模式的电量收益增加0.0532KWh,通行时间减少2.5s。在不同初始状态下,模型也具有较强的适应性,始终保持良好的性能。2)多车中,与无引导相比,充电优先模式的电量收益提升70%～100%,时间优先模式的电量收益提升12%～30%,车辆平均通行时间降低约2.6s。无线充电区域越长,电量收益越明显,最高可达2.56KWh。当充电区域长度一致时,充电区域越靠近交叉口,充电收益越高,平均通行时间保持不变。3)SUMO/Simulink联合仿真中,单车收益与理想状态保持一致,混合多车收益比理想状态低6%左右,证明了本文模型在微观仿真平台上也能保持较优性能。

关键词：信号交叉口无线充电道路智能网联电动汽车节能驾驶 SUMO仿真

花生秸秆生物炭输入对棕壤中铜形态转化及其有效性的影响

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土壤通报 2017年第6期48卷 1486-1492页

作者：韩梦杰荆延德山东省高校南四湖湿地生态与环境保护重点实验室山东济宁273165 曲阜师范大学地理与旅游学院山东日照276826

人工模拟铜污染棕壤,通过添加不同裂解温度(350℃、500℃和650℃)和不同施用量(2%和4%)的花生秸秆生物炭,探究生物炭输入对土壤pH和铜形态(Tessier连续提取法)的影响,分析生物炭输入对棕壤铜生物有效性的影响机制。结果表明:随着制备温... 详细信息

人工模拟铜污染棕壤,通过添加不同裂解温度(350℃、500℃和650℃)和不同施用量(2%和4%)的花生秸秆生物炭,探究生物炭输入对土壤pH和铜形态(Tessier连续提取法)的影响,分析生物炭输入对棕壤铜生物有效性的影响机制。结果表明:随着制备温度的升高,生物炭产率、平均孔径减小,pH、灰分、阳离子交换量(CEC)和比表面积增大;施加生物炭提高了土壤pH,土壤pH与交换态铜含量成负相关,且随生物炭裂解温度和添加量的增加而升高;施炭量一定条件下,随着输入生物炭裂解温度的升高,土壤交换态铜、铁锰氧化物结合态铜含量显著减少(P<0.05),有机化合态铜含量显著增加(P<0.05),残渣态含量增多,其中650℃裂解温度生物炭处理对降低土壤铜有效性效果最好;在相同的裂解温度下,随着施炭量增加,土壤交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态铜含量减少,有机化合态铜和残渣态铜含量增多,其中以4%施炭量处理对降低土壤有效态铜的效果最优。研究结果表明,生物炭裂解温度和添加量是影响棕壤pH和铜生物有效性的因子,其中SP4-650处理最有利于降低棕壤中铜生物有效性。

关键词：秸秆生物炭棕壤铜形态转化生物有效性

带时滞的尺度等级结构种群系统的最优初始控制

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数学物理学报（A辑） 2021年第4期41卷 1181-1191页

作者：何泽荣韩梦杰杭州电子科技大学运筹与控制研究所杭州310018

该文以初始分布为控制手段,关注一类具有时滞的尺度等级结构种群系统的最优控制问题,期望控制过程结束时种群分布与目标最接近且成本最低.运用特征线法和先验估计建立了状态关于控制函数的一致连续性,构造法锥和共轭系统导出最小值原理... 详细信息

该文以初始分布为控制手段,关注一类具有时滞的尺度等级结构种群系统的最优控制问题,期望控制过程结束时种群分布与目标最接近且成本最低.运用特征线法和先验估计建立了状态关于控制函数的一致连续性,构造法锥和共轭系统导出最小值原理,借助Ekeland变分原理和不动点方法证明了最优解的存在唯一性.这些结果为实际应用奠定了一定的基础.

关键词：尺度等级偏泛函微分积分方程最优控制法锥变分原理