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基于加权空间划分的高效全局K-means聚类算法

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吉林大学学报（工学版） 2024年第5期54卷 1393-1400页

作者：曲福恒潘曰涛杨勇胡雅婷宋剑飞魏成宇长春理工大学计算机科学技术学院长春130022 吉林电子信息职业技术学院吉林省吉林市132021 吉林农业大学信息技术学院长春130118

针对全局K-means聚类算法穷举样本点导致计算量大的问题,提出一种基于加权空间划分的高效全局K-means聚类算法。算法首先对样本空间进行网格划分,然后提出密度准则与距离准则对网格进行过滤,保留密度较大且相互距离较远的网格作为候选... 详细信息

针对全局K-means聚类算法穷举样本点导致计算量大的问题,提出一种基于加权空间划分的高效全局K-means聚类算法。算法首先对样本空间进行网格划分,然后提出密度准则与距离准则对网格进行过滤,保留密度较大且相互距离较远的网格作为候选中心网格。为避免全局K-means算法只在样本集中选取候选中心的局限性,提出权重准则和中心迭代策略扩充候选中心,增加候选中心多样性。最后,通过增量聚类方式遍历候选中心得到最终的聚类结果。在UCI数据集上的实验结果表明:与全局K-means算法相比,新算法在保证聚类精度的前提下,计算效率平均提高了89.39%~95.79%。与K-means++、IK-+和近期提出的CD算法相比,新算法精度更高,并且克服了因随机初始化导致的聚类结果不稳定问题。

关键词：人工智能 K-means算法聚类中心网格划分权重增量式聚类

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基于WTe2可饱和吸收体的超快掺铒光纤激光器

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光学学报 2024年

作者：叶传香李珺子王金涛深圳信息职业技术学院素质赋能中心深圳职业技术大学电子与通信工程学院

我们采用磁控溅射沉积的WTe2作为可饱和吸收体，在掺铒光纤激光器中实现了超快脉冲的产生。在波长1559.31 nm处，实验测得的3 dB光谱带宽为11.54 nm，脉冲宽度为231fs。在基频26.6 MHz下，获得了最大的平均输出功率为58 mW、脉冲能量为2... 详细信息

我们采用磁控溅射沉积的WTe2作为可饱和吸收体，在掺铒光纤激光器中实现了超快脉冲的产生。在波长1559.31 nm处，实验测得的3 dB光谱带宽为11.54 nm，脉冲宽度为231fs。在基频26.6 MHz下，获得了最大的平均输出功率为58 mW、脉冲能量为2.18 nJ的超短脉冲。研究结果表明，WTe2可饱和吸收体可作为一种性能优异的光子器件，在1.5μm波段实现超短脉冲的产生。

关键词：磁控溅射沉积 WTe 掺铒锁模微纳光纤

噪声鉴别C均值聚类的滁菊花茶品质等级鉴别研究

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光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2202-2207页

作者：武斌谢晨傲陈勇武小红贾红雯滁州职业技术学院信息工程学院安徽滁州239000 江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013

近红外光谱检测技术可以通过探测近红外区域的光谱特征,反映所测样品内部有机物化学成分和结构信息。在分析物质成分时,近红外光谱通常会涉及到大量的波长数据,因此其维数往往比较高。同时,光谱会出现重叠和冗余等现象,会影响模型的性... 详细信息

近红外光谱检测技术可以通过探测近红外区域的光谱特征,反映所测样品内部有机物化学成分和结构信息。在分析物质成分时,近红外光谱通常会涉及到大量的波长数据,因此其维数往往比较高。同时,光谱会出现重叠和冗余等现象,会影响模型的性能。提出一种噪声鉴别C均值聚类(NDCM)算法。NDCM将一种快速广义噪声聚类(FGNC)和模糊线性判别分析(FLDA)相结合,可实现模糊聚类过程中进行数据鉴别信息的提取和数据空间维度的压缩,以达到更高的聚类准确率。对滁菊花茶近红外光谱数据进行模糊C均值聚类(FCM)得到的模糊隶属度和聚类中心作为噪声鉴别C均值聚类(NDCM)的初始模糊隶属度和初始聚类中心,使NDCM具有聚类速度快,准确率高等优点。FCM算法对光谱噪声数据敏感,而NDCM算法在处理含噪声的光谱数据时能够表现出较好的性能。该研究选取特级滁菊、一级滁菊、二级滁菊三种品质等级的滁菊花茶作为实验样本,共计240个样本。实验使用便携式近红外光谱仪(NIR-M-F1-C)采集滁菊花茶的近红外光谱数据。用Savitzky-Golay滤波和多元散射校正(MSC)对滁菊花茶近红外光谱进行预处理,以减少光谱中掺杂的噪声和重叠信息。通过主成分分析(PCA)对采集到的400维光谱数据进行维度压缩降至6维。该研究使用线性判别分析(LDA)提取滁菊花茶光谱数据中的鉴别信息,并将数据空间维度进一步转换为2维。分别用FCM,FGNC和NDCM三种算法对处理后的数据进行聚类分析,以实现对滁菊花茶的准确分类。实验结果显示:当权重指数m=2.5时,FCM,FGNC,NDCM的聚类准确率分别为92.42%,98.48%,100%。NDCM聚类时间略长于FGNC。FCM算法需要进行27次迭代才能收敛,而FGNC算法和NDCM算法分别只需要13次和10次迭代就能达到收敛。采用近红外光谱技术结合MSC、Savitzky-Golay滤波、PCA、LDA和NDCM算法,建立了一种精准鉴别滁菊花茶品质等级的聚类模型。

关键词：噪声鉴别C均值聚类近红外光谱无损检测线性判别分析

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多尺度特征融合与交叉指导的小样本语义分割

中国图象图形学报 2024年第5期29卷 1265-1276页

作者：郭婧王飞晋中职业技术学院电子信息系晋中030600 英国布莱顿大学智能和可用系统中心英国布莱顿BN24AT

目的构建支持分支和查询分支间的信息交互对于提升小样本语义分割的性能具有重要作用,提出一种多尺度特征融合与交叉指导的小样本语义分割算法。方法利用一组共享权重的主干网络将双分支输入图像映射到深度特征空间,并将输出的低层、中... 详细信息

目的构建支持分支和查询分支间的信息交互对于提升小样本语义分割的性能具有重要作用,提出一种多尺度特征融合与交叉指导的小样本语义分割算法。方法利用一组共享权重的主干网络将双分支输入图像映射到深度特征空间,并将输出的低层、中间层和高层特征进行尺度融合,构造多尺度特征;借助支持分支的掩码将支持特征分解成目标前景和背景特征图;设计了一种特征交互模块,在支持分支的目标前景和整个查询分支的特征图上建立信息交互,增强任务相关特征的表达能力,并利用掩码平均池化策略生成目标前景和背景区域的原型集;利用无参数的度量方法分别计算支持特征和原型集、查询特征与原型集之间的余弦相似度值,并根据相似度值给出对应图像的掩码。结果通过在PASCAL-5^(i)(pattern analysis,statistical modeling and computational learning)和COCO-20^(i)(common objects in context)开源数据集上进行实验,结果表明,利用VGG-16(Visual Geometry Group)、ResNet-50(residual neural network)和ResNet-101作为主干网络时,所提模型在1-way 1-shot任务中,分别获得50.2%、53.2%、57.1%和23.9%、35.1%、36.4%的平均交并比(meanintersectionoverunion,mIoU),68.3%、69.4%、72.3%/和60.1%、62.4%、64.1%的前景背景二分类交并比(foreground and background intersection over union,FB-IoU);在1-way 5-shot任务上,分别获得52.9%、55.7%、59.7%和32.5%、37.3%、38.3%的mIoU,69.7%、72.5%、74.6%和64.2%、66.2%、66.7%的FB-IoU。结论相比当前主流的小样本语义分割模型,所提模型在1-way 1-shot和1-way5-shot任务中可以获得更高的mIoU和FB-IoU,综合性能提升效果显著。

关键词：小样本语义分割多尺度特征融合跨分支交叉指导特征交互掩码平均池化

基于GA-BP神经网络的光纤光栅应变传感器原位校准方法

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机械设计与研究 2024年第1期40卷 249-254页

作者：化彦杰崔建涛张民生郑州电子信息职业技术学院机电工程系郑州451450 郑州轻工业大学软件学院郑州450000 郑州电子信息职业技术学院电子工程系郑州451450

中心波长偏移量影响到了光纤光栅应变传感器的结果准确性,提出了基于GA-BP神经网络的光纤光栅应变传感器原位校准方法。确定光纤光栅传感中心波长漂移量并搭建BP神经网络模型,利用GA算法改进BP神经网络的连接权值、阈值,得到GA-BP神经... 详细信息

中心波长偏移量影响到了光纤光栅应变传感器的结果准确性,提出了基于GA-BP神经网络的光纤光栅应变传感器原位校准方法。确定光纤光栅传感中心波长漂移量并搭建BP神经网络模型,利用GA算法改进BP神经网络的连接权值、阈值,得到GA-BP神经网络。将中心波长、峰宽、反射峰强度、非线性误差和温度作为GA-BP神经网络的输入,通过GA-BP神经网络去除中心波长、峰宽、反射峰强度、非线性误差和温度偏移量,得到新的输入参数值,利用该值重新调整光纤光栅应变传感器参数,实现光纤光栅应变传感器原位校准。实验结果表明:采用所提方法对于光纤光栅应变传感器原位校准后,获取的中心波长、峰宽、反射峰强度、非线性误差和温度变化量均与理想变化量基本一致,应变值与标定值有着高度的一致性,说明该方法的校准效果好。

关键词： GA-BP网络光纤光栅应变传感器原位校准中心波长偏移量

光电压瞬态技术：实时分析膜界面动态过程的新手段

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物理学报 2024年

作者：窦玉江李文文魏裕双杨恺元冰东莞职业技术学院电子信息学院松山湖材料实验室苏州大学物理科学与技术学院软凝聚态物理及交叉研究中心

活性分子与细胞膜之间的相互作用在许多基本的生物过程中扮演着至关重要的角色，然而如何实现对此界面动力学过程的原位、实时、无标记且无侵入监测仍是生物物理研究领域所面临的一大挑战. 我们与合作者开发的光电压瞬态技术，为解决这... 详细信息

活性分子与细胞膜之间的相互作用在许多基本的生物过程中扮演着至关重要的角色，然而如何实现对此界面动力学过程的原位、实时、无标记且无侵入监测仍是生物物理研究领域所面临的一大挑战. 我们与合作者开发的光电压瞬态技术，为解决这一问题提供了一种新途径. 该技术利用硅片光电响应生成电荷，并将磷脂膜的充放电过程记录为电压瞬态脉冲、建立了该充放电过程与界面瞬时结构和性质之间的关联性. 因此，通过对随时间演化的电压脉冲进行分析，可以揭示活性分子作用下膜结构实时动态变化情况，尤其是不同作用状态之间转换的时间信息，可作为传统技术的有益补充. 同时，该技术设备搭建成本低廉，操作方便，无需复杂的数据处理过程. 本综述概述了光电压瞬态技术的工作原理、设备搭建以及数据处理方法，并以经典细胞膜模型—磷脂双层膜为例，总结了该技术在探索磷脂膜水合特性及其与活性分子（如表面活性剂、聚合物、多肽和纳米颗粒）相互作用机制方面取得的最新进展. 最后就该技术优缺点进行讨论并展望未来发展前景.

关键词：光电压瞬态技术细胞膜界面动力学过程多肽-脂质相互作用支撑脂质双层膜

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基于MCGS的电机运行监控系统设计

安徽电子信息职业技术学院学报 2024年第2期23卷 13-17页

作者：王常青谢义安徽电子信息职业技术学院安徽蚌埠233030

采用MCGS软件、S7-200 SMART PLC和V20变频器设计了一种电机运行监控系统。该系统通过PLC与变频器之间模拟信号的传递,实现频率反馈,通过MCGS和PLC之间的通信连接,实现对电机运行状态的实时监控。若电机运行速度超出限制范围,人机交互... 详细信息

采用MCGS软件、S7-200 SMART PLC和V20变频器设计了一种电机运行监控系统。该系统通过PLC与变频器之间模拟信号的传递,实现频率反馈,通过MCGS和PLC之间的通信连接,实现对电机运行状态的实时监控。若电机运行速度超出限制范围,人机交互界面可立即发出报警指示,有助于提高机电设备运行的安全性。

关键词： PLC 变频器 MCGS 监控系统

面向分布式多传感器的FOA大数据融合算法研究

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北部湾大学学报 2024年第4期39卷 60-67页

作者：王锦安徽电子信息职业技术学院信息工程学院安徽蚌埠233000

分布式多传感器融合能够获得更好的数据监控效果,构建一种分布式多传感器数据融合模型以解决数据融合中出现的时序偏差问题。该模型通过对多个传感器测量的数据值进行综合分析,基于相对梯度值剔除冗余干扰以改善数据融合的精度,并基于FO... 详细信息

分布式多传感器融合能够获得更好的数据监控效果,构建一种分布式多传感器数据融合模型以解决数据融合中出现的时序偏差问题。该模型通过对多个传感器测量的数据值进行综合分析,基于相对梯度值剔除冗余干扰以改善数据融合的精度,并基于FOA优化算法模拟果蝇找寻食物的过程,在全局范围内寻找最优解,解决了传感器系统参数优化和选择时遇到的局部早熟问题。实验结果表明,采用FOA算法的多传感器融合效率更高、时间更短,随着数据源数量的增加,算法的融合精度衰减较慢。

关键词：分布式多传感器 FOA 大数据融合全局寻优

基于自适应遗传算法的红外子热像图模糊增强方法

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湖南文理学院学报（自然科学版） 2024年第3期36卷 30-36页

作者：马瑞安徽电子信息职业技术学院信息工程学院安徽蚌埠233030

为了提高红外子热像图的边缘强度、信息熵和清晰度等,使图像视觉效果有所提高,研究了一种基于自适应遗传算法的红外子热像图模糊增强方法。对含有噪声的红外子热像图展开小波变换,分别获取高、低频小波系数,低频部分的小波系数不进行任... 详细信息

为了提高红外子热像图的边缘强度、信息熵和清晰度等,使图像视觉效果有所提高,研究了一种基于自适应遗传算法的红外子热像图模糊增强方法。对含有噪声的红外子热像图展开小波变换,分别获取高、低频小波系数,低频部分的小波系数不进行任何处理,高频部分的小波系数引入最小二乘对其进行总体估计,同时逆变换处理估计后的小波系数,完成红外子热像图去噪处理。通过模糊增强算法增强处理红外子热像图,同时引入自适应遗传算法优化处理模糊参数,实现红外子热像图模糊增强。实验结果表明,本文所提方法的图像更加清晰,且对比度也明显得到改善,其平均对比度值为0.075,平均边缘强度值为67.14,平均信息熵值为8.59,平均清晰度值为13.73,充分说明该方法获取的红外子热像图模糊增强效果更加理想,能够有效提升视觉效果。

关键词：自适应遗传算法红外子热像图模糊增强