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正交匹配追踪优化稀疏频散Radon变换多模式导波分离方法

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声学学报 2024年第3期49卷 371-380页

作者：郑书航陈洪磊凌非尧许凯亮他得安复旦大学信息科学与工程学院生物医学工程系上海200438 复旦大学集成芯片与系统全国重点实验室上海201203 复旦大学义乌研究院义乌322000 复旦大学工程与应用技术研究院生物医学工程技术研究所上海200433

原始频散Radon变换(DRT)方法中的有限孔径效应以及算子非正交性影响了DRT导波信号参数提取的精度,因此提出了一种稀疏频散Radon变换方法以实现更精确的导波混叠模式分离和参数估计。该方法基于导波信号的参数域稀疏性,引入正交匹配追踪... 详细信息

原始频散Radon变换(DRT)方法中的有限孔径效应以及算子非正交性影响了DRT导波信号参数提取的精度,因此提出了一种稀疏频散Radon变换方法以实现更精确的导波混叠模式分离和参数估计。该方法基于导波信号的参数域稀疏性,引入正交匹配追踪算法构造代价函数,经多次迭代在频散Radon域中获得稀疏能量谱,可精确分离阵列导波信号中的混叠模式并去噪。对不同信噪比下各模式仿真信号,稀疏DRT方法的信号重建误差较原始频散Radon变换方法下降51.1%。仿真和实验验证了所提算法在导波模式参数提取和混合模式分离方面的可靠性。

关键词：超声导波模式分离频散Radon变换正交匹配追踪

基于拉曼光谱结合CNN-LSTM深度学习方法的铁皮石斛总黄酮含量快速检测研究

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1018-1024页

作者：刘宗溢张彩虹蒋健康沈斌国丁艳菲张雷蕾朱诚中国计量大学生命科学学院浙江杭州310018 浙江省特色农产品品质及危害物控制技术重点实验室浙江杭州310018 浙江凤凰源生物科技股份有限公司浙江台州318000

铁皮石斛具有很高的商业价值和营养价值,将云南文山、广西金秀、安徽霍山、浙江台州四个产地共130个样品作为研究样本,在785 nm激光下利用便携式拉曼光谱仪获得了铁皮石斛拉曼光谱,采用NaNO_(2)-Al(NO_(3))_(3)-NaOH比色法测定铁皮石斛... 详细信息

铁皮石斛具有很高的商业价值和营养价值,将云南文山、广西金秀、安徽霍山、浙江台州四个产地共130个样品作为研究样本,在785 nm激光下利用便携式拉曼光谱仪获得了铁皮石斛拉曼光谱,采用NaNO_(2)-Al(NO_(3))_(3)-NaOH比色法测定铁皮石斛总黄酮含量。以每条经过归一化后的拉曼光谱数据作为输入,利用Savitzky-Golay卷积平滑(SG平滑)、标准正态变量变换(SNV)、多元散射校正(MSC)等不同预处理方法对光谱数据进行处理,以偏最小二乘(PLS)、支持向量机(SVM)和卷积神经网络-长短期记忆神经网络(CNN-LSTM)模型作为比较,竞争自适应重加权采样(CARS)作为波长选择方法,对不同的机器学习模型进行比较研究。采用以下预测质量指标:校正集、测试集相关系数(R_(c)、R_(p)),校正集、测试集均方根误差(RMSEC、RMSEP),评价铁皮石斛总黄酮含量预测模型的性能。结果表明:光谱在经过SNV预处理之后,CNN-LSTM方法预测铁皮石斛总黄酮含量准确率最高,R_(c)、R_(p)分别为0.983和0.964,RMSEC、RMSEP分别为0.032和0.047 mg·g^(-1)。结合拉曼光谱建立的SNV-CNN-LSTM深度学习模型准确可靠,具有很强的鲁棒性,优于传统的机器学习模型(PLS、SVM)。利用拉曼光谱结合CNN-LSTM模型对铁皮石斛总黄酮含量进行预测,克服了传统的理化鉴别法的缺陷,具有快速无损的特点。该方法能对铁皮石斛的品质进行区分,并加快药食同源植物市场铁皮石斛产业化,构建自主品牌并增加其影响力,同时此项技术也可应用于消费者和市场监管部门。

关键词：铁皮石斛拉曼光谱卷积神经网络-长短期记忆神经网络总黄酮含量快速检测

基于轻量级对称CNN-Transformer的图像超分辨率重建方法

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模式识别与人工智能 2024年第7期37卷 626-637页

作者：王庭伟赵建伟周正华中国计量大学信息工程学院杭州310018 浙江财经大学数据科学学院杭州310018

针对现有基于Transformer的图像超分辨率重建方法存在参数量过大和训练成本过高等问题,提出基于轻量级对称CNN-Transformer的图像超分辨率重建方法.首先,利用权值共享设计对称CNN-Transformer模块,经由通道注意模块充分融合上、下分支... 详细信息

针对现有基于Transformer的图像超分辨率重建方法存在参数量过大和训练成本过高等问题,提出基于轻量级对称CNN-Transformer的图像超分辨率重建方法.首先,利用权值共享设计对称CNN-Transformer模块,经由通道注意模块充分融合上、下分支提取的信息,提高对局部特征和全局特征的捕获和利用.同时,通过深度可分离卷积并计算自注意跨通道的协方差矩阵,有效减少Transformer的参数量,降低计算成本和显存消耗.然后,引入HFERB(High-Frequency Enhancement Residual Block),进一步关注高频区间的纹理和细节信息.最后,探讨Transformer生成自注意时所需激活函数的选择,分析可知GELU激活函数能较好地促进特征聚合,提升网络性能.实验表明文中方法在保持轻量化的同时,能有效重建图像更多的纹理与细节.

关键词：图像超分辨率重建深度学习 Transformer 对称网络

基于自适应模拟退火算法的整经准备车间排产模型

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纺织学报 2024年第3期45卷 81-86页

作者：沈春娅方辽辽彭来湖梁汇江戴宁汝欣浙江大学机械工程学院浙江杭州310058 浙江理工大学浙江省现代纺织装备技术重点实验室浙江杭州310018 浙江康立自控科技有限公司浙江绍兴312500

为解决织造企业整经准备车间在多约束条件下的生产效率低下及经轴利用率低的问题,在考虑经纱总根数、订单米数、经轴绕卷纱线长度、经轴绕卷纱线根数等约束条件的情况下,以开轴数和加工时间为目标函数,建立满足拼缸条件的整经准备车间... 详细信息

为解决织造企业整经准备车间在多约束条件下的生产效率低下及经轴利用率低的问题,在考虑经纱总根数、订单米数、经轴绕卷纱线长度、经轴绕卷纱线根数等约束条件的情况下,以开轴数和加工时间为目标函数,建立满足拼缸条件的整经准备车间生产关系主从优化关联模型。提出了基于自适应模拟退火算法的整经准备车间生产调度方案,通过引入自适应退火因子有效解决传统模拟退火算法计算效率低及容易陷入局部最优解的缺点,并根据企业实际生产案例进行仿真实验。结果表明:该自适应模拟退火算法能够有效地提升纺织企业整经生产调度效率,提升经轴利用率;且该方法提升整经准备车间运行效率和经轴利用率的能力要优于其它算法。

关键词：织造车间整经排产模拟退火多目标优化约束优化生产效率

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太赫兹多维度相位调控反射超表面研究

光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1858-1867页

作者：黄若彤李九生中国计量大学太赫兹研究所浙江杭州310018

数字编码超表面可以控制电磁波传输,受到了广泛关注。大多数报道的编码超表面基于几何相位或传输相位实现对反射或者透射线极化波和圆极化波的2π相位覆盖,限制了太赫兹波调控灵活性。提出传输相位和几何相位相结合排布超表面,在线极化... 详细信息

数字编码超表面可以控制电磁波传输,受到了广泛关注。大多数报道的编码超表面基于几何相位或传输相位实现对反射或者透射线极化波和圆极化波的2π相位覆盖,限制了太赫兹波调控灵活性。提出传输相位和几何相位相结合排布超表面,在线极化太赫兹波入射下,基于传输相位机理设计的超表面产生了涡旋波束。根据几何相位原理,在圆极化太赫兹波入射下,设计的超表面产生了反射波束的偏转,超表面可以在多个频点产生涡旋波束,在0.9和1.2 THz处产生拓扑荷数l=1和l=2的涡旋波束,通过卷积生成偏折涡旋波束。最后设计聚焦超表面,实现了反射聚焦。研究结果表明,设计的超表面提供了一种多自由度的太赫兹波偏振和相位操控方法,在太赫兹系统具有广阔的应用潜力。

关键词：太赫兹相位调控涡旋波束波束偏转

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中国省级层面货运结构调整的碳减排贡献

交通运输系统工程与信息 2024年第2期24卷 24-33页

作者：刘昭然诸立超北京交通大学综合交通运输大数据行业重点实验室北京100044 国家发展和改革委员会综合运输研究所北京100038 浙江财经大学管理学院杭州310018

货运业是支撑我国实现“碳达峰”“碳中和”目标任务最艰巨的产业之一,而货运结构调整是实现货运碳减排的关键手段。然而,管理层和学术界对于货运结构调整的碳减排贡献,特别是考虑区域间货运碳排放的空间联系,亟需深入量化研究。为解决... 详细信息

货运业是支撑我国实现“碳达峰”“碳中和”目标任务最艰巨的产业之一,而货运结构调整是实现货运碳减排的关键手段。然而,管理层和学术界对于货运结构调整的碳减排贡献,特别是考虑区域间货运碳排放的空间联系,亟需深入量化研究。为解决上述问题,本文利用“自上而下”法,测算中国30个省市1999—2019年的货运碳排放,构建考虑社会经济变量和货运特征变量的空间计量模型,解析货运结构等因素对货运碳排放的影响。结果表明,我国绝大多数省份货运碳排放年均增速超过10%,但增速趋缓;沿海的山东、广东、上海、辽宁和江苏5个省市的货运碳排放最高,且处于同一地理分区内的省份货运碳排放变化趋势更相似。考虑到铁路和水路货运分担率对货运碳排放的总效应分别为-0.193和2.378,为有效实现货运碳减排,应重点考虑在大部分省份推动“公转铁”,而应避免强行推动“公转水”。

关键词：交通运输经济碳减排贡献空间计量模型货运结构时空分布

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壳聚糖荧光防伪印花涂料的制备及其应用性能

纺织学报 2024年第3期45卷 114-121页

作者：李曼丽季志浩龙柱王益峰金恩琪江南大学纺织科学与工程学院江苏无锡214122 浙江富润数字科技股份有限公司浙江绍兴311800 绍兴文理学院浙江省清洁染整技术研究重点实验室浙江绍兴312000

为解决纺织品印染中常用有机荧光防伪印花涂料发光强度低、耐光漂白性弱等问题,以壳聚糖(CS)为生物基高分子涂料代表,采用不同物质的量的聚集诱导发光(AIE)分子四苯基乙烯(TPE)对CS进行荧光标记,制备出一系列具有不同标记率的TPE-CS荧... 详细信息

为解决纺织品印染中常用有机荧光防伪印花涂料发光强度低、耐光漂白性弱等问题,以壳聚糖(CS)为生物基高分子涂料代表,采用不同物质的量的聚集诱导发光(AIE)分子四苯基乙烯(TPE)对CS进行荧光标记,制备出一系列具有不同标记率的TPE-CS荧光涂料。测定了TPE-CS防伪涂料的荧光强度、耐光漂白性、热稳定性等,并对棉织物进行防伪印花。结果表明:与目前较常用的聚集诱导荧光猝灭(ACQ)分子标记CS荧光涂料相比,TPE-CS显示出优异的荧光发射性能和耐光漂白性能;当TPE-CS的标记率仅为1.43%(摩尔分数)时,该防伪涂料溶液(1 000 mg/L)的相对荧光强度超过1 090;溶液在强紫外光下曝露1 h后,相对荧光强度仍能达到光漂白前的94.9%。

关键词：四苯基乙烯壳聚糖荧光涂料印花涂料荧光发射性能耐光漂白性能热稳定性荧光防伪印花

基于K-近邻算法改进粒子群-反向传播算法的织物质量预测技术

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纺织学报 2024年第7期45卷 72-77页

作者：孙长敏戴宁沈春娅徐开心陈炜胡旭东袁嫣红陈祖红浙江理工大学浙江省现代纺织装备技术重点实验室浙江杭州310018 浙江康立自控科技有限公司浙江绍兴312500 浙江天衡信息技术有限公司浙江绍兴312500

为解决现有下机织物质量差异性较大且传统验布环节时间较长等问题,提出基于K-近邻(KNN)算法改进粒子群-反向传播(PSO-BP)算法的织物质量等级预测方法。首先分析织物质量预测模型,整理织物疵点类型与织物质量等级分类,并根据织物疵点特... 详细信息

为解决现有下机织物质量差异性较大且传统验布环节时间较长等问题,提出基于K-近邻(KNN)算法改进粒子群-反向传播(PSO-BP)算法的织物质量等级预测方法。首先分析织物质量预测模型,整理织物疵点类型与织物质量等级分类,并根据织物疵点特征将疵点划分为6类;其次选取14种影响织物质量的因子作为模型输入量;然后详细介绍依据KNN与PSO原理进行织物质量预测流程;最后以浙江兰溪某纺织厂近3个月16186条织物生产数据为例,建立织物质量预测模型。结果显示:该技术对织物质量预测的准确率达到98.054%,且训练时长仅需4.8 s,在保证织物质量预测准确性的同时,极大缩短了检测时间,提高了织造车间生产效率。

关键词：织布车间织物质量 K-近邻算法粒子群-反向传播神经网络算法织物质量预测

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一种自适应的三维荧光光谱去散射方法

光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 969-976页

作者：伍卓慧黄冰佳李学勤王晓萍浙江大学海洋学院浙江舟山316021 浙江大学海南研究院海南三亚572025 海洋感知技术与装备教育部工程研究中心浙江舟山316021

三维荧光光谱因其数据量大、灵敏度高等优点,在食品科学、分析化学、生物化学和环境科学等领域应用广泛。然而,因为同时存在瑞利散射和拉曼散射,给三维荧光光谱的定量分析和数据显示带来了困难。因此,在数据处理前期,消除散射干扰对其... 详细信息

三维荧光光谱因其数据量大、灵敏度高等优点,在食品科学、分析化学、生物化学和环境科学等领域应用广泛。然而,因为同时存在瑞利散射和拉曼散射,给三维荧光光谱的定量分析和数据显示带来了困难。因此,在数据处理前期,消除散射干扰对其具有重要意义。在已有方法中,对较低浓度溶液和散射峰与物质荧光信号重叠严重光谱的去散射算法的研究相对空白。针对现有问题,提出了一种自适应的三维荧光光谱去散射方法。首先,该方法通过减去每次实验获取的溶剂的光谱基线来校正拉曼散射和背景干扰。然后综合考虑散射峰与物质峰的荧光强度和重叠程度将光谱分为五类情况对应三个重叠等级:无重叠、微弱重叠和严重重叠,分别采用置零法、分段三次Hermite插值多项式算法和高斯拟合-分段三次Hermite插值多项式耦合算法对瑞利散射进行校正处理。此方法基于一维插值,仅对单个发射光谱进行研究,降低了算法复杂度,计算时间较短。通过对酪氨酸、黄腐酸、萘乙酸和罗丹明B四种典型有机化合物进行实验,评估了该方法扣除散射干扰的有效性。并且与现阶段研究中使用最多的Delaunay三角形内插值法进行比较,以重叠区域散射校正后的数据对四种有机化合物分别进行浓度回归,此自适应方法所得的平均决定系数为0.9962,相比于Delaunay三角形内插值法提高了5.04%。同时,通过对比天然有机化合物黄腐酸分别经此方法和Delaunay三角形内插值法进行散射校正后的三维荧光光谱,进一步证明了该方法更好地保持了物质荧光光谱区域的结构特征,有效地避免了过拟合现象的发生。最后,利用该方法对模拟突发污染水样进行监测,验证了此方法具有很好的普适性,有实际应用价值,为三维荧光光谱去散射提供了一种新的思路。

关键词：三维荧光光谱瑞利散射拉曼散射自适应去散射