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任意三粒子GHZ态和W态的概率隐形传态

电子科技大学学报 2024年第2期53卷 291-298页

作者：王浩圳谭晓青许青山包戴鹏伟暨南大学信息科学技术学院广州510632

构造了一个全新的由两个多粒子部分纠缠态组成的用于量子隐形传态(QT)的量子信道。利用构造的量子信道,提出了两个任意三粒子GHZ态和W态的受控概率隐形传态的三方方案。发送者执行贝尔态测量和单粒子测量,控制者执行贝尔态测量,接收者... 详细信息

构造了一个全新的由两个多粒子部分纠缠态组成的用于量子隐形传态(QT)的量子信道。利用构造的量子信道,提出了两个任意三粒子GHZ态和W态的受控概率隐形传态的三方方案。发送者执行贝尔态测量和单粒子测量,控制者执行贝尔态测量,接收者引入一个辅助粒子并执行相应酉操作,可实现任意三粒子GHZ态和W态的概率隐形传送。两个QT方案的总成功概率都是8d^(2)n^(2)(其中d和n是量子信道的系数)。

关键词：贝尔态测量部分纠缠态量子隐形传态酉操作

基于空间注意力增强ResNeSt-101网络和迁移元学习的小样本害虫分类

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农业工程学报 2024年第6期40卷 285-297页

作者：梁炜健郭庆文王春桃肖德琴黄琼华南农业大学数学与信息学院广州510642 农业农村部华南热带智慧农业技术重点实验室广州510642 广东省农业人工智能重点实验室广州510642 广州市智慧农业重点实验室广州510642 深圳鹏城技师学院深圳518000

害虫识别是害虫防治的关键基础,由于较难获得足够的害虫种类图像,如何使用少量标记图像构造害虫分类器是一个富有挑战性的问题。现有研究多采用匹配网络框架来解决这个问题,该框架使用元学习避免重新训练深度网络,然而主干网络的特征提... 详细信息

害虫识别是害虫防治的关键基础,由于较难获得足够的害虫种类图像,如何使用少量标记图像构造害虫分类器是一个富有挑战性的问题。现有研究多采用匹配网络框架来解决这个问题,该框架使用元学习避免重新训练深度网络,然而主干网络的特征提取能力有限,元学习算法没有提供较好的权重初始化策略,可能导致网络出现梯度消失或者梯度爆炸的情况。为了解决这一问题,该研究提出一种基于空间注意力增强ResNeSt-101和迁移元学习算法的小样本害虫分类器。首先,通过一个空间注意力模块增强ResNeSt-101以更好地提取害虫图像特征,即在ResNeSt-101的第1阶段的最大池化层之前以及在第2~4阶段的末尾分别附加集成空间注意力模块,并通过数值仿真确定空间注意力增强模块的最佳放置位置为第1阶段的最大池化层之前。随后,通过迁移学习策略初始化网络权重,进而通过元学习进行优化。为了避免网络出现梯度消失或者梯度爆炸的情况,在元学习算法中选择归一化的温度缩放交叉熵损失函数代替三元组损失函数。最后,通过计算查询图像和支持图像深度特征之间的相似度实现害虫分类。所提出方法在自建的害虫图像数据集AD0和MIP50上使用N-类K-例准确率和每张图像处理时间(the time of per image processing,TPIP)进行评估。害虫图像数据集的构建方式如下:首先对公共害虫图像数据集IP102和D0进行清洗,以消除由于英文害虫名称导致的歧义类别;然后移除卵、幼虫和蛹阶段的害虫图像,仅保留成虫阶段的图像。考虑到人工和时间成本,从清理后的IP102害虫数据集中选择50个类别构建MIP50害虫图像数据集。随后,通过害虫的拉丁名称从互联网搜索更多的害虫图像,生成AD0害虫图像数据集。自建的MIP50数据集包括来自IP102的50个类别的16424张成虫图像,AD0包含来自D0的所有40个类别的17112张成虫图像。试验结果表明,当测试集中只有少数未知类别的害虫图像时,本文方法在AD0数据集上的5-类10-例评估准确率达到了96.37%,在MIP50数据集上达到了76.91%。当测试集中同时存在几个未知和已知类别的害虫图像时,所提方法在AD0数据集上的5-类10-例设置下的识别准确率达到了93.73%,在MIP50数据集上达到90.60%。同时,本文方法的TPIP大约为0.44 ms,满足大多数场景下的实时害虫识别要求。此外,消融试验结果表明,基于空间注意力增强ResNeSt-101网络和迁移元学习的小样本害虫分类方法在AD0、MIP50数据集上对未知类别害虫图像的5-类10-例的识别准确率分别提升了5和3个百分点以上,具有良好应用前景。但未来研究中还需进一步研究本方法中存在的问题,如通过采用更好地表征支持集样本与查询集样本之间复杂关系的度量优化本工作中用到的度量以解决增加类别数可能导致分类准确率降低的问题,以及将所提方法应用于现实农业场景进行优化改进以更好提升本文方法的实用性。

关键词：病虫害图像处理小样本分类元学习 ResNeSt-101 交叉熵损失

热处理宝石级黄色榍石的光谱特征与颜色成因初探

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光谱学与光谱分析 2024年第9期44卷 2545-2550页

作者：王沛炼岳素伟李嘉妍广州城市理工学院珠宝学院广东广州510800 广州番禺职业技术学院珠宝学院广东广州511400

榍石是钙钛岛状硅酸盐矿物,晶莹剔透者可作宝石,其中Ca^(2+)、Ti^(4+)、Si^(4+)可被其他元素所替代。选取黄色榍石进行热处理,结果显示样品在700℃及以上的氧化气氛中加热,变为棕红色,还原气氛再次加热可褪回黄色。电子探针成分分析显示... 详细信息

榍石是钙钛岛状硅酸盐矿物,晶莹剔透者可作宝石,其中Ca^(2+)、Ti^(4+)、Si^(4+)可被其他元素所替代。选取黄色榍石进行热处理,结果显示样品在700℃及以上的氧化气氛中加热,变为棕红色,还原气氛再次加热可褪回黄色。电子探针成分分析显示,样品成分与标准榍石成分一致,含少量FeO(均值0.601wt%)、Al2O3(均值0.210wt%)。中红外反射光谱1600~400cm^(-1)与标准榍石一致,可见由O—Si—O和Si—O振动引起的吸收;中红外透射光谱4000~2000cm^(-1)处可见O—H振动引起的吸收,并伴有3450cm^(-1)为中心的吸收宽带;近红外光谱10000~4000cm^(-1)处可见O—H振动引起的吸收。紫外-可见吸收光谱显示,榍石样品(未加热)的黄色是Fe^(2+)类质同象替代Ti^(4+)占据八面体位产生Fe^(2+)→Ti^(4+)(IVCT)电荷转移形成的420nm吸收带,及由O_(2)^(-)→Fe^(2+)和O_(2)^(-)→Fe^(3+)间电荷转移所致450nm向紫外的强吸收边所致;氧化热处理变棕红是因为部分Fe^(2+)变为Fe^(3+),产生Fe^(2+)→Fe^(3+)(IVCT)所致的540与450nm向紫外强吸收边的叠加。

关键词：电子探针红外光谱紫外-可见光谱热处理榍石

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干燥方式对铁棍山药片挥发性风味成分的影响

中国食品学报 2024年第1期24卷 301-314页

作者：庞凌云詹丽娟李家寅潘思轶李瑜河南农业大学食品科学技术学院郑州450002 华中农业大学食品科学技术学院武汉430070

采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)和电子鼻,分别测定热风干燥、微波干燥、真空干燥、真空冷冻干燥、联合干燥5种干燥方式加工的铁棍山药片的挥发性风味成分,并结合主成分分析,研究干燥过程中山药片风味的变... 详细信息

采用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)和电子鼻,分别测定热风干燥、微波干燥、真空干燥、真空冷冻干燥、联合干燥5种干燥方式加工的铁棍山药片的挥发性风味成分,并结合主成分分析,研究干燥过程中山药片风味的变化。结果表明,在5种干燥方式制得的山药片中,共检出95种挥发性成分,主要包括烃类、醛类、酮类、醇类、酯类、苯类和杂环化合物等。壬醛、癸醛、2,6,10-三甲基十四烷、香叶基丙酮是山药片中的主要风味物质。热风干燥、真空干燥、微波干燥所得山药片的主要挥发性物质有烃类、苯类和醛类;真空冷冻干燥、联合干燥所得山药片的主要挥发性物质有烃类、醛类和酮类。电子鼻检测结果表明,5种干燥方式制得的山药片风味存在一定差异,其中热风干燥和真空干燥所得山药片的风味在醇、部分芳香族化合物上具有相似性,真空冷冻干燥山药片与其它干燥方式山药片的风味差异主要是含氮化合物、含硫化合物。这与GC-MS分析结果一致。根据主成分分析法建立了山药片香气品质评价模型,得出联合干燥方式制得的山药片综合得分最高,香气品质最好,其次为真空冷冻干燥、微波干燥、热风干燥、真空干燥。

关键词：铁棍山药干燥方式挥发性风味成分气相色谱-质谱联用电子鼻

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基于多器官特征融合的枣品种识别方法

农业机械学报 2024年第4期55卷 213-220,240页

作者：许楠苑迎春雷浩孟惜何振学河北农业大学信息科学与技术学院保定071001 石家庄学院未来信息技术学院石家庄050035

针对自然场景下的枣品种识别问题,以枣果为研究对象的机器视觉技术已成为枣品种精准识别的主流方法之一。针对枣品种存在类间差异小、类内差异大的问题,提出了一种基于多器官特征融合的枣品种识别方法。首先利用YOLO v3检测算法将采集... 详细信息

针对自然场景下的枣品种识别问题,以枣果为研究对象的机器视觉技术已成为枣品种精准识别的主流方法之一。针对枣品种存在类间差异小、类内差异大的问题,提出了一种基于多器官特征融合的枣品种识别方法。首先利用YOLO v3检测算法将采集的自然场景图像中的枣果和叶片器官分割提取,提出了基于笛卡尔乘积构建两器官组合对的枣品种多样本数据集,然后基于EfficientNetV2网络模型,设计了能够充分学习两器官特征相关性的融合策略来提升模型性能,引入了逐步迁移训练方式以提升枣品种识别效率。最后,在构建的包含20个枣品种数据集上进行了大量实验,得到97.04%的识别准确率,明显优于现有研究结果,并且在训练时间和收敛速度上,本方法也有一定提升。结果表明该方法能够有效融合枣品种枣果和叶片器官的特征信息,可为其他品种识别研究提供参考。

关键词：枣品种识别笛卡尔乘积特征融合迁移学习 YOLO v3

基于改进ConvNeXt模型的黄羽鸡表皮层黑色素智能分级方法

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农业工程学报 2024年第3期40卷 165-174页

作者：肖德琴陈芳玲刘又夫谢青梅张新珩华南农业大学农业农村部华南热带智慧农业技术重点实验室广州510642 华南农业大学数学与信息学院广州510642 华南农业大学动物科学学院广州510642

为解决活体黄羽鸡表皮层黑色素分级方法成本高、效率低下、分级环境易受环境光干扰等问题,该研究探索一种基于ConvNeXt模型的黄羽鸡表皮层黑色素智能分级方法ConvNeXt-WPCA,用于实现活体黄羽鸡表皮层黑色素智能分级。ConvNeXt-WPCA模型... 详细信息

为解决活体黄羽鸡表皮层黑色素分级方法成本高、效率低下、分级环境易受环境光干扰等问题,该研究探索一种基于ConvNeXt模型的黄羽鸡表皮层黑色素智能分级方法ConvNeXt-WPCA,用于实现活体黄羽鸡表皮层黑色素智能分级。ConvNeXt-WPCA模型通过以下3点改进提高模型对黄羽鸡黑色素的识别效果:1)针对黄羽鸡黑色素图像RGB三通道内黑色素信息分布不均衡问题,改变输入图片通道权重来增强模型对黑色素特征的提取能力;2)使用部分卷积代替深度可分离卷积,减少模型计算量和内存访问次数提高对计算资源的利用率;3)引入坐标注意力机制,引导模型关注黄羽鸡胸腹部及肛门附近皮肤提升模型精度。同时,该研究还设计一种双光源图像获取装置,分别在自然光和偏振光条件下拍摄黄羽鸡样本,以减小分级结果受环境光干扰的影响,并探索偏振光在黑色素分级任务中的应用潜力。结果表明ConvNeXt-WPCA模型相较标准ConvNeXt模型,针对自然光下黄羽鸡黑色素图像数据集分级准确率提升9.68个百分点,最终达到89.03%的识别准确率,针对偏振光下黄羽鸡黑色素图像数据集分级准确率提升15.26个百分点,最终达到98.87%的识别准确率。该研究证实基于偏振光条件获取的黄羽鸡表皮层黑色素图像分级效果优于自然光条件,提出的ConvNeXt-WPCA黄羽鸡表皮层黑色素分级方法识别准确率高,同时模型参数量及浮点计算量均有降低,为黄羽鸡表皮层黑色素智能分级实际应用提供了理论基础及技术支持。

关键词：模型深度学习注意力机制黄羽鸡 ConvNeXt 品质分级偏振光

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基于点转移矫正的视觉惯性里程计

中国惯性技术学报 2024年第2期32卷 146-152页

作者：张梦龙张凯杰刘昌林周琦李京波华南师范大学半导体科学与技术学院广州528225

针对卷帘相机的卷帘效应会引起图像扭曲,进而影响系统定位精度的问题,提出了一种融合IMU信息的点转移矫正的视觉惯性里程计。首先,针对卷帘图像扭曲问题,利用三焦点张量的点转移方法修正卷帘图像,相当于输入系统的是全局图像。其次,为... 详细信息

针对卷帘相机的卷帘效应会引起图像扭曲,进而影响系统定位精度的问题,提出了一种融合IMU信息的点转移矫正的视觉惯性里程计。首先,针对卷帘图像扭曲问题,利用三焦点张量的点转移方法修正卷帘图像,相当于输入系统的是全局图像。其次,为了保证算法在嵌入式硬件上实时运行,采用扩展卡尔曼滤波进行信息融合来提高系统的定位精度和降低计算资源的要求。然后,引入静态检测和异常检测来保证系统的鲁棒性。最后,所提算法在手机上以25 Hz左右的帧率实时运行,并在真实环境下进行实验。公开数据集上的实验结果表明:与RS-VINS-Mono算法相比,所提算法的定位精度提升了27%,验证了该算法可有效融合视觉和惯性信息来减小卷帘效应带来的定位误差,提高了系统的鲁棒性。

关键词：同步定位与地图构建视觉惯性里程计卷帘相机扩展卡尔曼滤波器

SAR数据在土壤盐渍化监测中的应用研究进展

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地球信息科学学报 2024年第8期26卷 1893-1910页

作者：刘康怡赵振宇李俐中国农业大学土地科学与技术学院北京100083 农业农村部农业灾害遥感重点实验室北京100083

土壤盐渍化不仅会造成土地荒漠化等生态问题,而且可能减低耕地数量和质量,对粮食安全构成威胁。快速、准确地获取土壤盐渍化信息对及时有效的土壤治理具有重要意义。近些年来,微波遥感的发展为大面积快速实现土壤盐渍化监测提供了新的思... 详细信息

土壤盐渍化不仅会造成土地荒漠化等生态问题,而且可能减低耕地数量和质量,对粮食安全构成威胁。快速、准确地获取土壤盐渍化信息对及时有效的土壤治理具有重要意义。近些年来,微波遥感的发展为大面积快速实现土壤盐渍化监测提供了新的思路,基于合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)数据的土壤盐渍化监测成为当前遥感土壤盐渍化研究领域的热点之一。本文从盐渍化土壤微波散射机理、盐渍化土壤特征参数的构建与提取、盐渍化土壤分类、土壤含盐量反演4个方面总结国内外土壤盐渍化SAR遥感监测的主要进展与标志性成果:(1)盐渍化土壤微波散射机理的研究明确了土壤含盐量与雷达后向散射系数的相关关系;(2)盐渍化土壤特征参数的构建与提取呈现多元化、综合化变化趋势;(3)盐渍化土壤分类方法从机器学习向深度学习方法转移;(4)土壤含盐量反演从回归分析向结合散射机理的反演方法转化。同时,本文提出现有研究存在的问题和挑战:土壤含盐量与后向散射系数关系受到多种因素的影响,实现高精度的土壤盐渍化SAR遥感技术监测,还需更深入的机理解析、特征构建和多源数据的融合利用。

关键词：合成孔径雷达土壤盐渍化后向散射系数土壤介电常数监测研究进展土壤含盐量反演

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考虑外载荷方向不确定性的稳健性拓扑优化

计算力学学报 2024年第3期41卷 582-587页

作者：费晨王晓拓倪成功孙彦田斌杨艳山苏州农业职业技术学院智慧农业学院苏州215008

外载荷方向不确定是实际工程中普遍存在的问题。本文研究了考虑外载荷方向不确定性下的稳健性连续体拓扑优化。首先,使用区间变量描述外载荷方向不确定性问题。随后,通过使用旋转矩阵的方式描述名义载荷方向上的扰动,并利用了旋转矩阵... 详细信息

外载荷方向不确定是实际工程中普遍存在的问题。本文研究了考虑外载荷方向不确定性下的稳健性连续体拓扑优化。首先,使用区间变量描述外载荷方向不确定性问题。随后,通过使用旋转矩阵的方式描述名义载荷方向上的扰动,并利用了旋转矩阵导数的特殊性质,通过二阶泰勒展开式以及名义载荷处柔顺度对角度的一阶和二阶导数信息获得不确定性区间内任意角度处的灵敏度。最后运用SIMP模型和优化准则法(OC)对考虑外载荷方向不确定性的连续体结构进行拓扑优化。结果表明,采用该方法得到的优化结果的柔顺度对于载荷方向的变化不敏感,即对于不同方向的外载荷,结构刚度更具稳健性。

关键词：稳健性拓扑优化载荷方向不确定变密度法优化准则法