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基于深度学习的锥形束CT影像金属伪影去除研究

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中华口腔医学杂志 2024年第1期59卷 71-79页

作者：贾泠卉林泓磊郑松炜林秀娇张栋于皓福建医科大学口腔医学院·附属口腔医院口腔修复科、福建省口腔疾病研究重点实验室、福建省口腔生物材料工程技术研究中心、福建省高校口腔医学重点实验室、福建医科大学口腔医学研究院、福建医科大学口腔生物力学及美学研究中心福州350002 福州大学计算机与大数据学院福州350108

目的建立基于深度学习的金属伪影去除系统(MARS),评估其对锥形束CT影像中不同厚度金属产生的伪影的去除效果。方法采用三维打印的光敏树脂制作标准牙列模型(60mm×75mm×110mm),设计目标牙位(上颌、下颌双侧第一和第二前磨牙)为可拆卸... 详细信息

目的建立基于深度学习的金属伪影去除系统(MARS),评估其对锥形束CT影像中不同厚度金属产生的伪影的去除效果。方法采用三维打印的光敏树脂制作标准牙列模型(60mm×75mm×110mm),设计目标牙位(上颌、下颌双侧第一和第二前磨牙)为可拆卸替换牙位,通过置入不同厚度(轴面及面厚度分别均为1.0、1.5、2.0mm,即A、B、C组)的钴铬合金全冠试件,获得完全配对的含有或不含有金属伪影的锥形束CT影像,并通过结构相似度(SSIM)及峰值信噪比(PSNR)评估不同厚度钴铬合金全冠试件产生伪影的范围。建立基于卷积神经网络(CNN)与U型网络(U-net)的MARS(CNN-MARS及U-net-MARS),检验CNN-MARS和U-net-MARS两种系统去伪影前后图像的SSIM值和PSNR值,评估其去伪影效果;通过可视化方式分析两种系统去除锥形束CT影像中金属伪影的效果。采用单因素方差分析分别对两种系统的SSIM值和PSNR值进行统计分析,检验水准为双侧α=0.05。结果A、B、C组钴铬合金全冠试件的SSIM值(分别为0.916±0.019、0.873±0.010、0.833±0.010)和PSNR值(分别为20.834±1.176、17.002±0.427、14.673±0.429)差异均有统计学意义(F=447.89,P<0.001;F=796.51,P<0.001)。并且随着钴铬合金全冠试件厚度增加,其SSIM及PSNR值均显著增加(P<0.05)。对含有同一厚度钴铬合金全冠试件的图像,采用CNN-MARS与U-net-MARS去伪影后的SSIM和PSNR值均显著高于伪影去除前(均P<0.05)。使用CNN-MARS去U-net-MARS伪影后,含不同厚度钴铬合金全冠试件图像的SSIM值和PSNR值差异均无统计学意义(CNN-MARS:F=2.22,P=0.112;F=0.54,P=0.585;U-net-MARS:F=0.24,P=0.788;F=0.07,P=0.929)。CNN-MARS与U-net-MARS去伪影后图像与原始图像的相似度较高;相比U-net-MARS,CNN-MARS去伪影后仍可见较清晰的金属边缘,目标区域的组织结构恢复更完整。结论本研究构建的锥形束CT图像金属伪影消除CNN-MARS与U-net-MARS模型,均可有效去除金属伪影的干扰,提升图像质量,且去伪影效果不受金属厚度的影响。相比于U-net-MARS,CNN-MARS对恢复伪影周围组织结构具有显著优势。

关键词：锥束计算机体层摄影术卷积神经网络 U型网络金属伪影去伪影

基于多模式加速及反步滑模的航空发动机压气机压力模拟方法

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兵工学报 2024年第6期45卷 1776-1786页

作者：林忠麟王海涛刘文超甘锦裕张天宏黄峰福州大学机械工程及自动化学院福建福州350108 南京航空航天大学能源与动力学院江苏南京210016

在航空发动机硬件在环仿真试验中,压气机出口压力模拟是一个重要的环节。为模拟压气机失稳过程中的气流突变现象,需要设计一种高精度的压力模拟系统,通过该模拟系统生成真实压力信号为全权限数字发动机控制器提供准确的压力激励。根据... 详细信息

在航空发动机硬件在环仿真试验中,压气机出口压力模拟是一个重要的环节。为模拟压气机失稳过程中的气流突变现象,需要设计一种高精度的压力模拟系统,通过该模拟系统生成真实压力信号为全权限数字发动机控制器提供准确的压力激励。根据开关阀特性提出多模式加速切换策略,设计加速驱动波形及生成方法,结合现场可编程门阵列模块精确输出加速波形,提高开关阀启闭速度;在传统三模式与五模式切换的基础上设计七模式切换方法,结合反步滑模控制方法提高控制精度并证明了控制系统的稳定性。研究结果表明:在稳态压力测试中最大平均超调量为1.25%,最大平均稳态误差为0.016 MPa;在随机阶跃响应试验与正弦跟踪试验中仅有低于0.02 MPa的平均误差;压力模拟方法可满足航空发动机硬件在环仿真试验的高精度压力模拟需求,低成本的实现精准模拟压力。

关键词：压气机压力模拟硬件在环仿真开关阀反步滑模控制

三沙湾大黄鱼野生和养殖群体的幽门盲囊微生物群落结构比较分析

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海洋学报 2024年第1期46卷 77-87页

作者：张钰霆张瑞瑞潘非斐潘友浩李聪林华陈仕玺穆景利闽江学院地理与海洋学院福建福州350108 福建省渔业资源监测中心福建福州350003 厦门大学海洋与地球学院福建厦门361102

大黄鱼(Larimichthys crocea)幽门盲囊呈半封闭结构,保留了部分早期孵化阶段的微生物特征,是用于野生和养殖群体溯源的理想部位。本研究采用高通量测序技术,对三沙湾大黄鱼野生和养殖群体的幽门盲囊微生物的α多样性、核心菌群相对丰度... 详细信息

大黄鱼(Larimichthys crocea)幽门盲囊呈半封闭结构,保留了部分早期孵化阶段的微生物特征,是用于野生和养殖群体溯源的理想部位。本研究采用高通量测序技术,对三沙湾大黄鱼野生和养殖群体的幽门盲囊微生物的α多样性、核心菌群相对丰度、网络关系等进行分析,构建随机森林模型进行群体溯源分析。结果显示,养殖群体的幽门盲囊微生物有着更多特有操作分类单元(Operational Taxonomic Unit,OTU),其α多样性显著高于野生群体。幽门盲囊微生物的优势菌群有变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidota)、放线菌门(Actinobacteria)及酸杆菌门(Acidobacteria),且各菌群在野生和养殖群体中的相对丰度差异显著。微生物网络分析结果显示,野生和养殖群体的幽门盲囊微生物群落结构差异明显,野生群体拥有更高的负边缘/正边缘比率和模块性以及更少的节点数和连接数。基于此,我们构建了随机森林分类群体溯源预测模型,其准确率(Accuracy,ACC)达92.31%,Kappa系数为0.8452,ROC曲线下面积为0.9524,利用此模型识别三沙湾大黄鱼野生和养殖群体的准确率分别可达91.67%和92.86%。综上所述,三沙湾大黄鱼野生和养殖群体的幽门盲囊微生物群落结构差异显著,利用幽门盲囊微生物追踪鱼类来源的方法是可行且有效的,研究结果为区分三沙湾大黄鱼野生和养殖群体提供了新思路。

关键词：大黄鱼幽门盲囊微生物高通量测序随机森林模型反向溯源

不同类型生物炭对芳香樟生长及光合特性的影响

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 70-80页

作者：陈宇琳吴凤英张伟婷刘东明何峥旋毛艳玲福建农林大学资源与环境学院福建福州350002 福建农林大学土壤生态系统健康与调控福建省高校重点实验室福建福州350002 福建农林大学自然生物资源保育利用福建省高校工程研究中心福建福州350002

【目的】探究不同类型生物炭对芳香樟生长和光合特性的影响,以期为芳香樟经济林营造提供科学依据。【方法】以盆栽芳香樟优质品系‘MD1’为材料,设置对照(CK,不施化肥和生物炭)、化肥(F)、木炭+化肥(MC)和秸秆炭+化肥(JC)4个处理,在芳... 详细信息

【目的】探究不同类型生物炭对芳香樟生长和光合特性的影响,以期为芳香樟经济林营造提供科学依据。【方法】以盆栽芳香樟优质品系‘MD1’为材料,设置对照(CK,不施化肥和生物炭)、化肥(F)、木炭+化肥(MC)和秸秆炭+化肥(JC)4个处理,在芳香樟移栽前一天施入生物炭(140 g/盆)、化肥(尿素、过磷酸钙、氯化钾分别为6,2.19,0.44 g/盆),将其与土壤混匀,移栽定植后浇水灌透。移栽后测定施用不同类型生物炭对芳香樟生长指标、各器官精油含量、芳樟醇相对含量和根系活力的影响,并分析叶片光合特性和氮代谢的调控过程。【结果】1)与施用化肥处理相比,不同类型生物炭处理均可提高芳香樟株高、地径、总生物量和根系活力,且不同类型生物炭处理之间差异显著,JC处理对芳香樟植株生长的促进效果优于MC处理,其芳香樟株高、地径、总生物量和根系活力比MC处理分别增加了36.22%,8.24%,8.68%和12.80%。2)与施用化肥处理相比,不同类型生物炭处理均可显著提高芳香樟茎、叶得油率和芳樟醇相对含量,其中以JC处理芳香樟叶得油率和芳樟醇相对含量最高,分别达4.05%和94.31%。3)施用生物炭可提高芳香樟SPAD值和净光合速率,蒸腾速率随时间的变化呈先升高后降低的趋势,减少光合产物消耗;化肥处理除亚硝酸还原酶外,氮代谢酶活性显著高于其他处理。【结论】施用不同类型生物炭均能促进芳香樟生长,提高精油含量和芳樟醇相对含量,改善芳香樟的光合生理特性,其中以秸秆炭+化肥处理综合表现最优。

关键词：生物炭芳香樟生长品质光合特性

数字化情境下智慧养老服务生态系统的演化博弈分析

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复杂系统与复杂性科学 2024年

作者：陈静怡黄美娇吕庆华华侨大学工商管理学院福建商学院工商管理学院

智慧养老服务生态的践行落地离不开多元主体的共创共融。基于服务生态系统理论，构建“老年用户-数字支撑平台-养老服务企业”三方演化博弈模型并引入政府干预，推演并验证了各参与主体稳定策略的演化过程和影响因素。研究表明：政府作... 详细信息

智慧养老服务生态的践行落地离不开多元主体的共创共融。基于服务生态系统理论，构建“老年用户-数字支撑平台-养老服务企业”三方演化博弈模型并引入政府干预，推演并验证了各参与主体稳定策略的演化过程和影响因素。研究表明：政府作为养老服务生态的重要调节力量，可通过优质营商环境打造、数字技术设备引入、合理奖惩机制实施、声誉评价体系和动态监管网络践行，助力整体智慧养老服务生态走向多方合作共赢的稳定进阶状态。

关键词：智慧养老数字技术服务生态系统三方演化博弈政府干预

基于6D位姿识别面向任意物体的智能人-机协同递送

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工程科学学报 2024年第1期46卷 148-156页

作者：张树忠朱祺张弓陈旭飞杨根吴月玉齐春雨邸思福建理工大学福建省智能加工技术及装备重点实验室福州350108 广州先进技术研究所广州511458 中国科学院大学北京100049

在日常实践中存在大量人与人之间的多样性物体递送需求,这可以依靠协作机器人来完成这些简单、耗时又耗力的任务.为此,针对人-机协同递送过程中无法精确识别物体位姿导致难以准确抓取的问题,引入基于Pn P算法(Perspective-nPoint)的物... 详细信息

在日常实践中存在大量人与人之间的多样性物体递送需求,这可以依靠协作机器人来完成这些简单、耗时又耗力的任务.为此,针对人-机协同递送过程中无法精确识别物体位姿导致难以准确抓取的问题,引入基于Pn P算法(Perspective-nPoint)的物体6D位姿识别网络,实现待递送物体位姿的精确识别;提出改进的被递送物体数据集制作方法,实现面向任意物体的精准识别;通过视觉系统标定、坐标转换以及抓取方案改进,实现物体的精确位姿定位与准确抓取;为验证所提出的人-机协同递送系统的有效性,进行了基于LineMod数据集和自制数据集的人-机物体递送对比实验.结果表明,面向自制数据集的物体递送提出的人-机递送系统平均误差距离为1.97 cm,递送平均成功率为76%,平均递送时间为30 s;如不考虑抓取姿势,其递送成功率可达89%;具有较好的鲁棒性,应用前景良好.

关键词：人-机协同物体递送 PnP算法残差网络数据集

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自监督非等距三维模型簇对应关系计算方法

模式识别与人工智能 2024年第3期37卷 253-266页

作者：吴衍杨军张思洋兰州交通大学电子与信息工程学院兰州730070 福建技术师范学院大数据与人工智能学院福清350300 兰州交通大学测绘与地理信息学院兰州730070

针对现有非等距三维模型簇对应关系计算方法准确率较低且泛化能力较差的问题,文中提出采用深度内外特征对齐算法的自监督非等距三维模型簇对应关系计算方法.首先,利用DiffusionNet直接学习原始的三维模型特征,获取具有鉴别力的特征描述... 详细信息

针对现有非等距三维模型簇对应关系计算方法准确率较低且泛化能力较差的问题,文中提出采用深度内外特征对齐算法的自监督非等距三维模型簇对应关系计算方法.首先,利用DiffusionNet直接学习原始的三维模型特征,获取具有鉴别力的特征描述符.然后,使用深度内外特征对齐算法计算非等距模型对之间的对应关系,采用局部流形调和基作为模型本征信息,并结合笛卡尔坐标等外部信息,实现内外部信息对齐一致,以无监督的方式自动生成对应结果.最后,构建非等距模型簇的加权无向图,根据相似几何模型存在内在相关性的原则,设计自监督多模型匹配算法,不断增强模型图最短路径的循环一致性,获得最优的非等距三维模型簇对应关系.实验表明,文中方法对应关系测地误差较小,结果较准确,能处理模型自身对称性影响对应关系计算的问题,具有良好的泛化能力.

关键词：对应关系非等距模型簇自监督深度学习内外特征对齐

Plackett-Burman试验结合Box-Behnken响应面法优化琯溪蜜柚海绵层水溶性抗氧化膳食纤维猪肉丸加工配方

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食品工业科技 2024年第10期45卷 176-186页

作者：薛山赵昕源胡潘虹闽南师范大学生物科学与技术学院福建漳州363000 菌物产业福建省高校工程研究中心福建漳州363000 漳台休闲食品与茶饮料研究所福建漳州363000

为进一步研发并提升猪肉丸产品品质,研究采用Plackett-Burman结合Box-Behnken试验设计,以硬度、内聚性、弹性、咀嚼性四个质构指标的综合评分为指标,优化琯溪蜜柚海绵层水溶性抗氧化膳食纤维(Soluble antioxidant dietary fiber,SADF)... 详细信息

为进一步研发并提升猪肉丸产品品质,研究采用Plackett-Burman结合Box-Behnken试验设计,以硬度、内聚性、弹性、咀嚼性四个质构指标的综合评分为指标,优化琯溪蜜柚海绵层水溶性抗氧化膳食纤维(Soluble antioxidant dietary fiber,SADF)猪肉丸的加工配方,分别考察SADF(羟自由基清除率为IC_(50)=0.92 mg/mL)、玉米淀粉、食盐、复合磷酸盐以及水分添加量对猪肉丸硬度(X_(1))、内聚性(X_(2))、弹性(X_(3))、咀嚼性(X_(4))及质构综合评分(Y)的影响,基于上述结果,采用Plackett-Burman设计筛选对实验结果影响较为显著的因素(SADF、玉米淀粉以及水分添加量)进行Box-Behnken响应曲面优化试验,并用光学显微镜和扫描电镜观察猪肉丸微观结构。结果表明:采用降维分析法提得两个公共因子,确立猪肉丸Y值计算公式为:Y=(84.055Y_(1)+15.627Y_(2))/99.681(Y_(1)=0.234X_(1)+0.259X_(2)+0.297X_(3)+0.296X_(4),Y_(2)=0.989X_(1)-0.784X_(2)-0.010X_(3)-0.084X_(4));最终得到猪肉丸最优配方为:琯溪蜜柚海绵层SADF添加量为6.49%,玉米淀粉添加量为18.64%,水添加量为29.98%,此时猪肉丸质构综合评分最高(1.2782分),猪肉丸软硬适中、粘弹性优良;经光学显微镜和扫描电镜观察猪肉丸微观结构显示,6.49%SADF添加组肉丸较之未添加SADF组能够明显改善猪肉丸的整体结构,使其微观结构细密均匀,内部凝胶网络相互交联程度增强。综上,本研究不仅提升了猪肉丸的营养与质构品质,还实现了蜜柚废弃物的综合利用,为肉糜类食品品质优化提升提供了新思路。

关键词：猪肉丸海绵层水溶性抗氧化膳食纤维 Plackett-Burman Box-Behnken 质构综合评分微观结构

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一种气温降尺度的半循环对抗生成网络

福建师范大学学报（自然科学版） 2024年第1期40卷 87-95页

作者：黎瑞泉翁彬陈家祯黄添强游立军福建师范大学计算机与网络空间安全学院福建福州350117 数字福建大数据安全技术研究所福建福州350117 福建省公共服务大数据挖掘与应用工程技术研究中心福建福州350117 福建省气象信息中心福建福州350007 福建省灾害天气重点实验室福建福州350007

提出了一种半循环对抗生成降尺度模型,应用于ERA5再分析全球气候地表温度数据在中国及其周边地区的降尺度,该模型引入了重建生成器网络和退化生成器网络,采用对抗损失和半循环损失来优化降尺度结果。通过消融实验验证了该模型的有效性... 详细信息

提出了一种半循环对抗生成降尺度模型,应用于ERA5再分析全球气候地表温度数据在中国及其周边地区的降尺度,该模型引入了重建生成器网络和退化生成器网络,采用对抗损失和半循环损失来优化降尺度结果。通过消融实验验证了该模型的有效性。结果表明,与传统的插值方法以及其他深度学习模型相比,该模型在客观评价指标上有所提高,所生成的地表温度数据细节更加丰富。

关键词：对抗生成网络降尺度深度学习