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三七主根稳定氧同位素δ^(18)O与生态因子关系的研究

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核农学报 2016年第3期30卷 556-564页

作者：何忠俊梁社往丁颖刘义陈中坚云南农业大学资源与环境学院云南昆明650201 云南农业大学农学与生物技术学院云南昆明650201 文山县苗乡三七实业有限公司云南文山663000

基于44个不同产区春三七主根样品、根际土壤样品、地理气候因子数据,采用稳定同位素质谱和等离子发射光谱质谱及常规土壤农化分析法,研究了地理气候因子、土壤理化性质和肥力、主根内营养元素含量共计49个生态指标与三七主根稳定氧同位... 详细信息

基于44个不同产区春三七主根样品、根际土壤样品、地理气候因子数据,采用稳定同位素质谱和等离子发射光谱质谱及常规土壤农化分析法,研究了地理气候因子、土壤理化性质和肥力、主根内营养元素含量共计49个生态指标与三七主根稳定氧同位素δ18O之间的数量关系。结果表明,三七主根δ18O主要受纬度、湿度、年均温、年降水量、7月平均温、7月最高温、1月最低温、活动积温、土壤全钾、土壤全磷、土壤速效磷、土壤速效钼、主根Fe、主根P、主根Zn、坡度的影响,且顺序为:7月平均温>7月最高温>1月最低温>纬度>湿度>年均温>年降水量>主根Fe>土壤全钾>主根P>土壤全磷>活动积温>土壤速效磷>主根Zn>土壤速效钼>坡度。这16个生态因子的综合影响,共同决定了三七主根δ18O变化的89.60%。年降水量是主根δ18O的最主要决策因子,7月平均温是主根δ18O的最主要限制因子。7月平均温、7月最高温、1月最低温、年均温、纬度、湿度、年降水量决策系数的绝对值远高于其他因子,且这7个因子地域性很强。因此,三七主根δ18O具有明显的地域特征。本研究为三七主根δ18O作为三七主根和相关产品产地溯源的主要指标提供了理论依据。

关键词：三七主根 δ^18O 生态因子逐步回归分析通径分析决策分析

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基于计算机视觉的三七主根质量的分级方法

湖南农业大学学报（自然科学版） 2016年第6期42卷 682-685页

作者：于佳杨王凤花张兆国杨薇朱海龙昆明理工大学现代农业工程学院云南昆明650500 昆明理工大学工程训练中心云南昆明650500

选取干燥后的三七主根样本110个,运用计算机视觉技术获取三七主根样本图像,对图像进行灰度化、二值化以及形态学运算,提取长、宽、投影面积等特征值。结果表明,三七主根的形状可分为锥形和瘤形,分别对2种主根建立投影面积和质量的关系... 详细信息

选取干燥后的三七主根样本110个,运用计算机视觉技术获取三七主根样本图像,对图像进行灰度化、二值化以及形态学运算,提取长、宽、投影面积等特征值。结果表明,三七主根的形状可分为锥形和瘤形,分别对2种主根建立投影面积和质量的关系预测模型,三七主根的质量和投影面积呈线性相关,锥形三七主根与瘤形三七主根投影面积和质量预测模型的决定系数R2分别为0.984 9和0.986 6。采用十折交叉验证法对质量预测模型进行验证,锥形三七主根质量误差均值0.334 8 g;瘤形三七主根质量误差均值0.494 9 g。

关键词：三七主根质量分级图像处理预测模型

基于机器视觉的三七主根分级模型研究及系统研制

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基于机器视觉的三七主根分级模型研究及系统研制

作者：朱银龙昆明理工大学

学位级别：硕士

三七是云南最具代表性的中药之一。三七的头数指每500g(1市斤)三七主根的个数,作为市场中三七分级的主要依据,其中单个三七的重量是决定其售价的主要因素。目前,三七主根的分级方式主要有人工分级和机械分选两种,人工分级易受主观因素影... 详细信息

三七是云南最具代表性的中药之一。三七的头数指每500g(1市斤)三七主根的个数,作为市场中三七分级的主要依据,其中单个三七的重量是决定其售价的主要因素。目前,三七主根的分级方式主要有人工分级和机械分选两种,人工分级易受主观因素影响,劳动强度大、自动化程度和效率较低,过程中容易造成错分、漏分,而机械分选采用称重的方式,分级效率低。因此,对不同头数三七主根进行快速、准确分级对于提高三七分级效率及品质有重要意义。近年来基于机器视觉技术的机器学习算法因其准确率高、速度快已广泛应用于农产品品质检测及分级方面,但关于三七主根分级的研究,目前还比较少。本研究通过传统机器机器学习和深度学习构建了基于机器视觉特征融合的三七主根分级模型,探究不同模型对三七主根分级精度的影响,基于语义分割模型搭建了三七主根分级系统,提高三七分级的速度。本论文主要研究内容及结论如下:1、本研究建立了一种基于机器视觉图像特征融合的多种三七主根分级模型。(1)提取形状、大小、颜色、纹理等40种特征。在样本量相同的情况下,通过不同算法对单一特征的分类,研究结果表明:三种算法在颜色特征上表现得更好,训练集准确率都达到了75%以上。SVM算法在所有单个特征上都表现出了最好的结果。通过不同算法对混合特征的分类研究,研究结果表明:三种分类算法在形状大小、颜色混合特征比在其它混合特征上,表现的结果更好,SVM在所有的混合特征中均表现的最好。比较单一特征和混合特征分类结果,发现混合特征均比单一特征表现出了更好的结果。因此融合特征对三七主根的分级有很大帮助。(2)利用IRIV、VISSA和SRA三种特征选择算法对全特征进行降维,分别得到22个、21个、10个最佳特征变量组合,分析对比基于全数据特征的BP、ELM、SVM模型和基于特征选择后的IRIV-SVM、VISSA-SVM、SRA-SVM模型,结果可得:IRIV-SVM模型分类结果最好,测试集准确率达到95.370%,表明特征选择算法可在减少特征数量的同时,有效增加模型的效率和准确率。(3)引入GWO,GA和PSO算法分别对IRIV-SVM模型进行优化,结果表明IRIV-GWO-SVM分类模型优化效果最好,测试集准确率达到98.704%,优化效果提高3.334%。2、本研究建立了基于语义分割的深度学习模型.(1)选取了PSPnet、U-net和Deeplabv3+三种语义分割框架作为不同头数三七主根分级模型,分别以ResNet50、VGG16、xception三类卷积神经网络作为特征提取网络,类别平均像素准确率和平均交互比作为评价指标,结果表明:经过xception卷积神经网络提取三七主根特征的Deeplabv3+模型综合表现最好,在测试集上的MPA、MIoU分别为77.98%、88.97%。因此Deeplabv3+建立的三七主根分级模型为最优。(2)采用深度学习中的语义分割Deeplabv3+框架,采用改进的xception网络作为主干特征提取网络,改进的模型ImpXce-Deeplabv3+与U-net、PSPNet、deeplabv3+相比,结果表明:改进的模型像素准确率为85.72%、平均交并比为90.32%,评价指标中是最高的。(3)为更直观比较XcePSPNet、Xce-Unet、Xce-Deeplabv3+、Imp-Xce-Deeplabv3+模型的分割效果,将不同模型的分割效果可视化,可知Imp-Xce-Deeplabv3+的分割效果最接近于原始图片标记结果。综上Imp-Xce-Deeplabv3+模型分割精度高、稳定性好,可作为不同等级三七主根的分割模型。3、研究了一套基于Imp-Xce-Deeplabv3+的语义分割模型的三七主根动态分选控制系统。(1)计算了不同级别的三七主根在电动机频率及各级别目标到达喷嘴距离不同的情况下,传送带速度及目标到达喷嘴时间匹配表。试验表明:传送带最大运行速度1.81m/s,完成一帧图像处理需0.22s左右,一分钟至少可分出270个三七主根,目前单通道可替代5个工人。(2)测试了该设备对三七主根静态和动态状况下的分选情况,结果表明:该模型对不同等级三七主根的平均识别率准确为81%,平均误差率为19%,从识别率可看出该模型对一级三七主根的识别效果最好,其次是四级三七主根,对二级和三级三七主根的分级效果稍微差点,并对各个级别的三七主根进行了可视化。验证各级样本在动态下模型的识别效果,结果表明:分选率平均值为77%,误选率均值为22.025%,综上,静态识别的准确率均值比动态分选高4%左右,静态识别误差率比动态识别低3.025%左右,试验发现:动态分选准确率不高的最主要原因是三七主根形状不规则且模型的训练环境和试验环境存在差异。

关键词：三七主根机器视觉特征融合语义分割模型优化

云南三七主根力学特性研究及冲击粉碎显式动力学分析

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云南三七主根力学特性研究及冲击粉碎显式动力学分析

作者：谭景昆明理工大学

学位级别：硕士

云南三七为传统中药材,浑身是宝,但最具商业价值的部分为主根。在食用或是提取三七主根有效成分之前,都要先经过粉碎加工。然而随着近年来市场对三七需求增大,市场上还未出现专门针对三七开发的粉碎设备,造成了三七主根粉碎效率低、能... 详细信息

云南三七为传统中药材,浑身是宝,但最具商业价值的部分为主根。在食用或是提取三七主根有效成分之前,都要先经过粉碎加工。然而随着近年来市场对三七需求增大,市场上还未出现专门针对三七开发的粉碎设备,造成了三七主根粉碎效率低、能耗高、品质差等问题,己不能满足消费者对高质量三七产品的要求。国内外至今还未见三七主根力学特性方面的研究报道,然而深入了解三七主根的力学特性能为设计三七主根粉碎设备提供一定的理论指导。三七主根由中心木质部和外层皮部组成,二者组织结构明显不同。本文利用食品物性分析仪,分别对云南文山三七主根中心木质部与外层皮部的力学特性参数进行测。定,对三七主根的应力松弛和蠕变特性进行了试验研究。将三七主根抽象为圆柱体分析模型,并赋予试验获取的三七主根基本物理参数、力学特性参数,利用有限元软件对三七主根与粉碎锤片的粉碎过程进行模拟仿真分析,得出三七主根和锤片在不同速度下碰撞的应力、应变随时间的变化云图。主要研究成果如下：(1)三七主根中心木质部平均径向压缩强度、轴向压缩强度、径向剪切强度、轴向剪切强度、径向弹性模量、轴向弹性模量、径向剪切模量、轴向剪切模量分别为21.07、27.80、9.58、7.06、93.46、192.59、44.68、50.69 MPa;三七主根外层皮部的平均周向压缩强度、轴向压缩强度、周向剪切强度、轴向剪切强度、周向弹性模量、轴向弹性模量、周向剪切模量、轴向剪切模量分别为20.27、17.87、9.08、9.19、246.48、113.51、20.84、74.84MPa;三七主根中心木质部轴向和径向的泊松比分别为0.08和0.05,外层皮部轴向和周向的泊松比分别为0.12和0.04。(2)得到了三七主根轴向和径向应力松弛曲线,其应力松弛模型都为带平衡弹簧的广义麦克斯韦模型。应变为0.15时,三七主根轴向应力松弛模型为：σ= 0.49e-t/268.23+0.57e-t/15.16+5.7;分别获得了常变形量为0.04、0.05、0.06、0.07的三七主根径向应力松弛特性曲线和模型参数,从结果可看出其应变在0.05-0.07时,试样材料有明显的应力松弛现象,力随着时间不断衰减,衰减至一定时间后趋于平衡,但是应变在0.04时,试件材料应力松弛现象不明显,应力很快就趋于平衡。平衡弹性系数和两个衰变弹性系数随着应变增加而增加,松弛时间T1、T2受应变影响不大。(3)载荷为2400N的三七轴向蠕变模型为四元件Burgers模型,其数学表达式为：载荷为400N的三七轴向蠕变模型为三元件Kelvin模型,其数学表达式为：D(t)=2.35+2.56×(1-et/59.50)。除了得到三七主根的蠕变模型外,还分析了外载荷对三七主根轴向蠕变特性的影响,得出瞬时弹性模量Ee、延时弹性模量El、粘性系数,71都是随着外载荷F的增加而减小,其中Ee的变化范围较小,E1与771的变化范围较大。(4)用有限元软件分析了不同倒圆角直径对方形截面刀具与三七主根模型碰撞过程中的受力情况,得到倒圆角直径为1mm、3mm、5mm时分别在碰撞速度为20m/s、 40m/s、60m/s、80m/s下刀具最大应力和的三七主根模型受力后的最大应变;对圆柱体具、楔形刀具和方形截面刀具在不同速度下与三七模型碰撞进行了有限元分析,得出三种刀具在不同碰撞速度下受到的最大应力和三七主根最大应变。根据实验结果分析表明中心木质部和外层皮部都为各向异性材料,对其力学建模时应按照各向异性材料处理;三七主根为粘弹性材料,同时具有流体和固体的性质。由应力松弛和蠕变特性参数得知：形变量越大三七主根径向弹性性质越显著,载荷越大三七主根轴向的流体性质越强;由有限元分析结果得出方形截面刀具的倒圆角直径为3mm时粉碎三七主根最佳,圆柱体刀具比楔形刀具和方形截面刀具更最适合用于粉碎三七主根。

关键词：三七主根弹性力学参数应力松弛蠕变有限元冲击粉碎显式动力学

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云南三七主根称重分级机研发

云南三七主根称重分级机研发

作者：尤志斌昆明理工大学

学位级别：硕士

三七是云南地区一大经济作物,由于其良好的保健作用,越来越受到人们的亲睐,人们对三七的需求也越来越大,这就促进了三七加工产业的迅速成长。云南三七主根以重量分级是目前市场上的主要方式。然而目前对三七主根按重量分级的工序大多由... 详细信息

三七是云南地区一大经济作物,由于其良好的保健作用,越来越受到人们的亲睐,人们对三七的需求也越来越大,这就促进了三七加工产业的迅速成长。云南三七主根以重量分级是目前市场上的主要方式。然而目前对三七主根按重量分级的工序大多由人工来完成,人工的分级效率低、分级准确率低、随意性大,且劳动强度大。本文主要针对上述问题,设计云南三七主根称重分级机构,并对其系统进行了研发。本文首先对云南三七主根进行基本物理参数的测定,计算出单个三七主根所对应的等级重量,分析了进行重量分级的必要性：云南三七主根的大小是三七主根的深加工生产中的一种选择条件;其次作为商品三七按照质量进行分级拉开了价格档次,提升了其市场竞争力。另外,提出了三七主根称重分级机的三个性能评价指标：称重精度、分级速率以及分级准确率;其次,对称重分级机进行了结构设计,主要包括三个部分：上料排样装置、称重装置以及分级装置,上料排样装置实现云南三七主根的有序排样,同时将三七主根送至称重装置进行称重,最后进入分级装置,根据预先设定的标准判定三七主根等级,并控制相应等级执行气缸工作,另外分别对三个装置的零部件参数进行了设计;在信号处理中,选用AD620仪表放大器对重量信号进行放大,并通过二阶巴特沃思型低通滤波电路以及AD7606-4型A/D转换器对重量信号进行滤波及A/D转换;第三,选用MCS-51系列单片机,利用C语言,通过模块化思想完成了整个系统的软件设计,并进行调试,主程序包括：自检程序、标定程序、称重程序、分级程序,上下位机之间的通讯采用RS232方式,通过硬、软件的配合,使系统能够实现其称重分级功能;最后,利用搭建的云南三七主根称重分级机进行了试验测试,分别进行了静态测试、动态测试以及分级准确率的测试,得到零点漂移误差为1 g,系统重复性误差为2g,分级精度为1g,误差的方差为0.49g,误差的标准差为0.7g,分级准确率为96.35%,另外,对系统进行了测量不确定度的评定,其中A类不确定度为0.7g,B类不确定度1.509g,系统最大误差率为1/15000,可达到B级精度标准,精度较高,设计的称重分级机整机运行正常,性能较为稳定。综上所述,云南三七主根称重分级机具有效率高、精度高以及分级准确度高的特点,对于云南三七主根分级的自动化生产具有重大意义。

关键词：三七主根上料排样称重分级机构设计控制系统开发

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基于机器视觉的三七主根形状分类方法研究

文山学院学报 2022年第2期35卷 45-50页

作者：叶桦杉李翔文山学院人工智能学院云南文山663099

从计算机视觉的角度对锥形和瘤形的三七主根进行形状识别。采集若干个三七主根的正投影图像,研究三七主根形状与其正投影图像几何特征的关系。将三七主根正投影图像的圆形度、矩形度、和轴长比三个参量同时作为特征值,借助matlab神经网... 详细信息

从计算机视觉的角度对锥形和瘤形的三七主根进行形状识别。采集若干个三七主根的正投影图像,研究三七主根形状与其正投影图像几何特征的关系。将三七主根正投影图像的圆形度、矩形度、和轴长比三个参量同时作为特征值,借助matlab神经网络工具箱,融合定性变量数值化的方法,构建形状判别函数,实现更为准确地对非常规形状的三七主根形状进行判别。实测结果表明,对于非常规形状的三七主根,本文提出的分类方法优于传统区分方法。

关键词：三七主根形状判别计算机视觉

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三七不同药用部位的质量研究

华西药学杂志 2008年第3期23卷 332-334页

作者：阮佳胡建华詹雁谭镭徐超群四川省中医药科学院四川成都610041 四川大学华西药学院四川成都610041

目的研究并测定三七主根和根茎中三七皂苷R1和人参皂苷Rg1、Rb1的含量及指纹图谱。方法采用RP-HPLC法,色谱柱为Phenomenex C18(150 mm×4.60 mm,5μm);流动相为乙腈-水(梯度洗脱);流速1.0 ***-1;检测波长203nm。结果含量测定中三七皂苷R... 详细信息

目的研究并测定三七主根和根茎中三七皂苷R1和人参皂苷Rg1、Rb1的含量及指纹图谱。方法采用RP-HPLC法,色谱柱为Phenomenex C18(150 mm×4.60 mm,5μm);流动相为乙腈-水(梯度洗脱);流速1.0 ***-1;检测波长203nm。结果含量测定中三七皂苷R1和人参皂苷Rg1、Rb1的线性范围分别为0.184~1.840、0.994~9.940、0.896~8.960μg(r=0.9999),平均回收率分别为99.7%(RSD=1.21%)、101.3%(RSD=1.32%)、100.7%(RSD=0.93%)(n=9)。三七主根和根茎的HPLC指纹图谱分离效果好。结论所建含量测定和指纹图谱的方法简便、准确,重复性好。测定结果显示,无论是三七各成分的含量,还是色谱峰的数目,根茎均明显高于三七主根。

关键词：三七主根三七根茎三七皂苷R1 人参皂苷Rg1 人参皂苷Rb1 含量测定指纹图谱

红外光谱结合偏最小二乘法对三七主要皂苷含量的预测研究

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玉溪师范学院学报 2023年第6期39卷 36-41页

作者：刘飞杨春艳沈涛玉溪师范学院物理与电子工程学院云南玉溪653100 玉溪师范学院化学生物与环境学院云南玉溪653100

利用傅里叶变换红外光谱结合偏最小二乘法对三七主根中3种皂苷Rb_(1)、Rg_(1)、R_(1)的总含量进行预测分析方法研究.测试了7个县12个种植点的100株三七主根样品和纯物质淀粉、皂苷Rb_(1)、Rg_(1)、R_(1)的红外光谱,利用光谱软件计算了... 详细信息

利用傅里叶变换红外光谱结合偏最小二乘法对三七主根中3种皂苷Rb_(1)、Rg_(1)、R_(1)的总含量进行预测分析方法研究.测试了7个县12个种植点的100株三七主根样品和纯物质淀粉、皂苷Rb_(1)、Rg_(1)、R_(1)的红外光谱,利用光谱软件计算了每个样品红外光谱的导数光谱,按药典中测量三七有效成分含量的方法测量了100个三七主根样品中皂苷R_(1)、Rg_(1)、Rb_(1)的含量,利用偏最小二乘回归法建立模型研究了三七主根中3种皂苷总含量的预测方法.校正集样品的预测值与测量值的相关系数为0.9808,验证集样品的预测值与测量值的相关系数为0.9856,模型性能指数达到了89.9.研究结果表明,红外光谱结合偏最小二乘法建立的模型能有效预测三七主根中3种皂苷的总含量,有望成为生产实践中快速准确预测三七主根主要皂苷总含量的方法.

关键词：红外光谱偏最小二乘法三七主根皂苷含量预测

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三七不同药部位的红外光谱分析与鉴定

云南化工 2018年第6期45卷 81-83页

作者：杨兰芬郝志云杨新周德宏师范高等专科学校理工系云南芒市678400 德宏师范高等专科学校民族医药研究所云南芒市678400

采用红外光谱三级鉴定法对三七不同药用部位(主根、支根和花)进行了分析。三七主根和支根的红外光谱谱图相似,三七花谱图与二者差异较大。三七主根、支根在1154,1079,1022cm^(-1)附近有淀粉的特征吸收峰,说明二者主成分为淀粉。此外,三... 详细信息

采用红外光谱三级鉴定法对三七不同药用部位(主根、支根和花)进行了分析。三七主根和支根的红外光谱谱图相似,三七花谱图与二者差异较大。三七主根、支根在1154,1079,1022cm^(-1)附近有淀粉的特征吸收峰,说明二者主成分为淀粉。此外,三者红外谱图中1736,1647cm^(-1)附近的吸收峰也存在较大差异。二阶导数光谱中,三七支根、三七花存在芳香环骨架和C=O伸缩振动吸收峰,而三七主根中两类基团的吸收峰均不显著。二维相关红外光谱,在1750~1350cm^(-1)、1300~1050cm^(-1)波段三者的差别也比较明显。结果表明:采用红外光谱三级鉴定法可以对三七不同药用部位三七主根、三七支根和三七花进行方便、快速的分析与表征。

关键词：三七主根三七支根三七花红外光谱三级鉴定