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基于改进Oriented R-CNN的旋转框麦穗检测与计数模型

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农业工程学报 2024年第6期40卷 248-257页

作者：于俊伟陈威威郭园森母亚双樊超河南工业大学粮食信息处理与控制教育部重点实验室郑州450001 河南工业大学河南省粮食光电探测与控制重点实验室郑州450001 河南工业大学人工智能与大数据学院郑州450001 河南工业大学信息科学与工程学院郑州450001

为对干扰、遮挡等复杂的田野环境中麦穗进行精准定位与计数,该研究提出了一种改进的Oriented R-CNN麦穗旋转框检测与计数方法,首先在主干网络中引入跨阶段局部空间金字塔(spatial pyramid pooling cross stage partial networks,SPPCSPC... 详细信息

为对干扰、遮挡等复杂的田野环境中麦穗进行精准定位与计数,该研究提出了一种改进的Oriented R-CNN麦穗旋转框检测与计数方法,首先在主干网络中引入跨阶段局部空间金字塔(spatial pyramid pooling cross stage partial networks,SPPCSPC)模块扩大模型感受野,增强网络感知能力;其次,在颈网络中结合路径聚合网络(PANet,path aggregation network)和混合注意力机制(E2CBAM,efficient two convolutional block attention module),丰富特征图包含的特征信息;最后采用柔性非极大值抑制算法(Soft-NMS,soft-non maximum suppression)优化预测框筛选过程。试验结果显示,改进的模型对复杂环境中的麦穗检测效果良好。相较原模型,平均精确度均值mAP提高了2.02个百分点,与主流的旋转目标检测模型Gliding vertex、R3det、Rotated Faster R-CNN、S2anet和Rotated Retinanet相比,mAP分别提高了4.99、2.49、3.94、2.25和4.12个百分点。该研究方法利用旋转框准确定位麦穗位置,使得框内背景区域面积大幅度减少,为实际观察麦穗生长状况和统计数量提供了一种有效的方法。

关键词：图像识别作物注意力机制麦穗 Oriented R-CNN

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磁场处理对面团发酵特性的影响及作用机制

食品科学 2024年第3期45卷 110-116页

作者：张艳艳张斯琦孙萌辉刘兴丽张华郑州轻工业大学食品与生物工程学院河南郑州450001 郑州轻工业大学食品生产与安全河南省协同创新中心河南省冷链食品质量安全控制重点实验室中原食品实验室河南郑州450001

磁场可通过影响水分子的排布改变食品内部水分分布进而改善食品的品质。本研究分别在0、0.5、1.0、1.5、2.0mT的磁场强度条件下发酵面团1h,通过低场核磁、原位拉曼光谱等技术研究了磁场处理对面团发酵特性、水分分布及蛋白分子结构的影... 详细信息

磁场可通过影响水分子的排布改变食品内部水分分布进而改善食品的品质。本研究分别在0、0.5、1.0、1.5、2.0mT的磁场强度条件下发酵面团1h,通过低场核磁、原位拉曼光谱等技术研究了磁场处理对面团发酵特性、水分分布及蛋白分子结构的影响,以期为开发高品质的中式美食提供理论基础。结果显示:随着磁场强度的增大,面团的发酵能力呈先上升后下降的趋势,在磁场强度为1.5 mT时对发酵力的影响最为显著;馒头的比容呈现先上升后下降的趋势,在磁场强度在1.0 mT时,馒头的比容为2.24 mL/g;馒头的硬度、黏性、咀嚼性呈现先下降后上升的趋势,弹性、内聚性、回复性没有明显的变化;强结合水与自由水含量呈先下降后上升趋势,弱结合水含量呈先上升后下降的趋势,在磁场强度为1.0 mT时,对水分分布的影响最为显著;α-螺旋相对含量呈先上升后下降的趋势,无规卷曲呈先下降后上升的趋势,在磁场强度为0.5 mT时α-螺旋相对含量最高,为54%,无规卷曲相对含量最低,为21%。适当的磁场处理可以提高面团的发酵力、馒头的比容和质构特性,加速面团中的水分分布,提高面筋网络的稳定性。综上,磁场处理可以通过改善面团中水分的分布、提高水分均匀度以及改变面筋蛋白的分子结构,提高面团的发酵特性以及馒头的质构特性。

关键词：磁场面团发酵水分迁移蛋白结构

小檗碱基于AMPK/mTOR通路对EC9706细胞能量代谢的影响

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中华中医药学刊 2024年

作者：刘洋陈星周哲旭刘娅茹胡啸博陈玉龙河南中医药大学河南省方证信号传导重点实验室

目的通过观察小檗碱对EC9706细胞能量代谢及相关通路的影响从而探究其机制。方法常规培养细胞，MTT法筛药，选择15、30μg/mL两个质量浓度，通过流式细胞术检测细胞周期、凋亡水平，能量代谢分析系统检测细胞糖酵解潜能及线粒体呼吸... 详细信息

目的通过观察小檗碱对EC9706细胞能量代谢及相关通路的影响从而探究其机制。方法常规培养细胞，MTT法筛药，选择15、30μg/mL两个质量浓度，通过流式细胞术检测细胞周期、凋亡水平，能量代谢分析系统检测细胞糖酵解潜能及线粒体呼吸能力，蛋白质印迹实验探究细胞中p-AMPK/AMPK及下游p-mTOR/mTOR蛋白表达水平变化，通过荧光实时定量PCR（quantitativereal-timePCR，qPCR)在基因水平上验证AMPK及下游mTOR的表达水平。结果小檗碱能够明显抑制EC9706细胞增殖（P<0.01），促进EC9706细胞凋亡（P<0.05），与对照组相比，小檗碱加药组G0/G1期显降低（P<0.05），S期占比明显升高（P<0.01）。小檗碱能够抑制EC9706细胞的糖酵解潜能及线粒体呼吸能力（P<0.01）且具有浓度依赖性。小檗碱能够促进p-AMPK/AMPK（P<0.01）并抑制p-mTOR/mTOR蛋白表达（P<0.05）。在基因水平上，小檗碱促进了AMPK表达（P<0.05），同时促进了mTOR的表达（P<0.01）。结论小檗碱可以通过能量代谢途径抑制食管癌EC9706细胞的增殖，促进食管癌细胞凋亡并阻碍其分裂。

关键词：小檗碱能量代谢 AMPK/mTOR通路增殖周期凋亡

未来多情景土地利用变化对河南省区域碳储量的影响

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环境科学 2024年

作者：王双赵晓周生辉河南大学地理与环境学院河南大学黄河中下游数字地理技术教育部重点实验室河南省大气污染防治与生态安全重点实验室

土地利用/覆被变化（LUCC）是影响区域碳储量的重要因素，研究LUCC与碳储量的关系对优化土地管理和改善生态环境有重要意义。河南省的土地利用状况近年来改变显著，基于土地覆被数据并结合InVEST和PLUS模型，分析了河南省2005～2020年L... 详细信息

土地利用/覆被变化（LUCC）是影响区域碳储量的重要因素，研究LUCC与碳储量的关系对优化土地管理和改善生态环境有重要意义。河南省的土地利用状况近年来改变显著，基于土地覆被数据并结合InVEST和PLUS模型，分析了河南省2005～2020年LUCC的时空演变，以及未来2035年3种情景：自然发展情景（Q1）、生态保护情景（Q2）和城镇发展情景（Q3）下的LUCC和区域碳储量发展趋势。结果表明：①河南省2005～2020年碳储量总体下降了87.47×106t，不同土地利用类型的碳储量为：农田>林地>草地>建设用地>水域>未利用地，与土地利用类型相匹配；②未来3种情境下河南省6种土地利用类型面积大小为：农田>林地>建设用地>水域>草地>未利用地，建设用地面积在Q1和Q3情境下较Q2增加明显，草地在Q2中较Q1和Q3增加明显，增量主要出现在河南省中部和北部地区；③2035年河南省3种情景下的碳储量总体呈现“Q1减-Q2增-Q3减”的变化趋势，说明生态环境较好的情况下区域碳储量的减少较2020年最少(12.80×106t)，且碳储量较大值分布在河南省的西部、北部省界和南部省界地区。河南省LUCC与碳储量变化有较好的一致性，因此优化土地利用空间分布，制定合理政策保护草地、林地等将有助于提升区域碳储量，研究结果可以为河南省深入实施可持续发展和实现“双碳”目标提供科学参考。

关键词：区域碳储量 InVEST模型 PLUS模型未来多情景土地利用/覆被变化(LUCC) 河南省

一步法合成固态荧光氮掺杂碳化聚合物点及多色LEDs的构建

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高等学校化学学报 2024年第8期45卷 140-147页

作者：金鹏赵刘曦王巍孙争光马会娟詹园湖北大学材料科学与工程学院功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室高分子材料湖北省重点实验室武汉430062 湖北三峡实验室宜昌443007

以柠檬酸、尿素和丙烯腈为原料,乙醇为溶剂,通过一步溶剂热法制备了氮掺杂碳化聚合物点(NCPDs),其粒径分布范围约为12~22 ***粉末不仅可发射黄色荧光(λem=570 nm),而且荧光强度和发射峰位置具有显著的浓度依赖性.将NCPDs分散在硅溶胶... 详细信息

以柠檬酸、尿素和丙烯腈为原料,乙醇为溶剂,通过一步溶剂热法制备了氮掺杂碳化聚合物点(NCPDs),其粒径分布范围约为12~22 ***粉末不仅可发射黄色荧光(λem=570 nm),而且荧光强度和发射峰位置具有显著的浓度依赖性.将NCPDs分散在硅溶胶中制备成NCPDs质量分数为0.15%~45%的NCPDs/硅溶胶复合薄膜,该复合材料的固态荧光发射波长随NCPDs的浓度增加逐渐从蓝色红移至红色(453~638 nm),且具有良好的稳定性.将NCPDs应用于发光二极管(LEDs),可构建蓝光到红光的多色LEDs.此外,NCPDs优异的固态荧光性能使其在指纹识别领域展示出潜在的应用前景,因此评估了其在指纹识别中的适用性.

关键词：碳化聚合物点氮掺杂固态荧光多色发光二极管指纹识别

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中原地区荥阳盆地末次冰消期以来的气候与环境变化

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地理学报 2024年第9期79卷 2261-2279页

作者：刘畅冯兆东冉敏裴宏业惠争闯河南大学地理与环境学院开封475004 河南省地球系统观测与模拟重点实验室开封475004

为进一步理解末次冰消期以来东亚夏季风(EASM)变化的时空特征,特别是中原地区全新世EASM的时空格局及其驱动机制,在AMS14C年代的支持下,本文基于荥阳盆地湖相-湿地相剖面的正构烷烃和沉积学指标(粒度和总有机碳),重建了荥阳盆地~17.8 ca... 详细信息

为进一步理解末次冰消期以来东亚夏季风(EASM)变化的时空特征,特别是中原地区全新世EASM的时空格局及其驱动机制,在AMS14C年代的支持下,本文基于荥阳盆地湖相-湿地相剖面的正构烷烃和沉积学指标(粒度和总有机碳),重建了荥阳盆地~17.8 cal ka BP以来的气候与环境变化历史。重建结果表明,~17.8-~11.7 cal ka BP是草原环境下的黄土状堆积阶段。~11.7-~8.5 cal ka BP为湿地沉积时段,是森林和湿地扩展的时期。~8.5-~2.8 cal ka BP为湖泊存在时段,木本植物和水生植物丰度达到最高后波动降低。~2.8-~2.4 cal ka BP为湿地存在阶段,菌藻类和/或微生物、沉水浮游植物的烷烃贡献量很大。~2.4-~1.1 cal ka BP为草原环境下的黄土沉积时段。本文进一步基于荥阳盆地长链正构烷烃的平均碳链长(ACL_(27-33),简称ACL)和C_(27+29)/C_(31+33)比值,结合渑池盆地木本花粉百分含量和禾本科/(蒿属+藜科)比值,重建了中原地区全新世以来湿度变化,并与长江中下游地区和中国北方地区(指黄河以北地区)的全新世湿度序列进行了对比。对比结果显示,全新世中期的干旱时段(~7.0-~4.0 cal ka BP或~8.0-~5.0 cal ka BP)与长江中下游地区全新世中期的干旱时段基本对应。这一时段的干旱对应于厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)强度的较低值(即La Nino态)时段和赤道西太平洋SST较高温时段。控制上述EASM影响区的中国中部地区全新世湿度空间格局的主要机制可能是ENSO状态以及由ENSO调控的亚热带西太平洋高压(WPSH)的南北向移动。

关键词：荥阳盆地正构烷烃全新世东亚夏季风厄尔尼诺—南方涛动

基于端到端深度神经网络和图搜索的OCT图像视网膜层边界分割方法

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软件学报 2024年第6期35卷 3036-3051页

作者：胡凯蒋帅刘冬高协平智能计算与信息处理教育部重点实验室(湘潭大学) 湖南湘潭411105 智能计算与语言信息处理湖南省重点实验室(湖南师范大学) 湖南长沙410081 医学影像人工智能湖南省重点实验室(湘南学院) 湖南郴州423000

视网膜层边界的形态变化是眼部视网膜疾病出现的重要标志,光学相干断层扫描(optical coherence tomography,OCT)图像可以捕捉其细微变化,基于OCT图像的视网膜层边界分割能够辅助相关疾病的临床判断.在OCT图像中,由于视网膜层边界的形态... 详细信息

视网膜层边界的形态变化是眼部视网膜疾病出现的重要标志,光学相干断层扫描(optical coherence tomography,OCT)图像可以捕捉其细微变化,基于OCT图像的视网膜层边界分割能够辅助相关疾病的临床判断.在OCT图像中,由于视网膜层边界的形态变化多样,其中与边界相关的关键信息如上下文信息和显著性边界信息等对层边界的判断和分割至关重要.然而已有分割方法缺乏对以上信息的考虑,导致边界不完整和不连续.针对以上问题,提出一种“由粗到细”的基于端到端深度神经网络和图搜索(graph search,GS)的OCT图像视网膜层边界分割方法,避免了非端到端方法中普遍存在的“断层”现象.在粗分割阶段,提出一种端到端的深度神经网络—注意力全局残差网络(attention global residual network,AGR-Net),以更充分和有效的方式提取上述关键信息.具体地,首先设计一个全局特征模块(global feature module,GFM),通过从图像的4个方向扫描以捕获OCT图像的全局上下文信息;其次,进一步将通道注意力模块(channel attention module,CAM)与全局特征模块串行组合并嵌入到主干网络中,以实现视网膜层及其边界的上下文信息的显著性建模,有效解决OCT图像中由于视网膜层形变和信息提取不充分所导致的误分割问题.在细分割阶段,采用图搜索算法去除AGR-Net粗分割结果中的孤立区域或和孔洞等,保持边界的固定拓扑结构和连续平滑,以实现整体分割结果的进一步优化,为医学临床的诊断提供更完整的参考.最后,在两个公开数据集上从不同的角度对所提出的方法进行性能评估,并与最新方法进行比较.对比实验结果也表明所提方法在分割精度和稳定性方面均优于现有方法.

关键词： OCT图像视网膜层边界分割残差神经网络注意力图搜索

峡东寒武纪第二期三管缠绕形壳Anabarites ***的螺旋手性

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地质学报 2024年第7期98卷 2025-2040页

作者：彭佳欣赵晓芳郭俊锋强亚琴宋祖晨孙洁韩健长安大学地球科学与资源学院西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室陕西西安710054 西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室陕西省早期生命与环境重点实验室陕西西安710069

在现生生物和化石记录中螺旋手性十分常见,然而,其发生机制一直悬而未决,尤其是寒武纪早期小壳化石。阿纳巴管类(anabaritids)是一类广布于寒武纪纽芬兰世地层中呈明显三辐射对称的管状化石,前人对该类化石中螺旋扭转属种的研究大多仅... 详细信息

在现生生物和化石记录中螺旋手性十分常见,然而,其发生机制一直悬而未决,尤其是寒武纪早期小壳化石。阿纳巴管类(anabaritids)是一类广布于寒武纪纽芬兰世地层中呈明显三辐射对称的管状化石,前人对该类化石中螺旋扭转属种的研究大多仅限于形态描述,其手性机制讨论甚少。本文依托湖北宜昌寒武系纽芬兰统岩家河组中111枚右手螺旋手性的小壳化石——Anabarites ***,探讨该类化石右手螺旋模式生长机制,认为螺旋扭转原因并非外部环境所致(水流变化、埋藏作用、科里奥利力),而应从生物自身因素(功能形态学、分子发育生物学)出发探究其固定的右旋不对称性机制。

关键词：螺旋手性功能形态学分子发育生物学 Anabarites cf.tripartitus 寒武系第二阶

小麦新品种郑麦16、郑麦20和郑麦22的遗传基础解析

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种子 2024年第8期43卷 69-78页

作者：杨剑王岩胡卫国张玉娥王西成曹廷杰河南省农业科学院小麦研究所/小麦国家工程实验室/河南省小麦生物学重点实验室郑州450002

为解析高产广适多抗小麦新品种郑麦16、郑麦20和郑麦22的分子遗传基础,本研究利用小麦55K SNP芯片和功能基因标记对郑麦16、郑麦20和郑麦22及其亲本进行了分析。结果表明,郑麦16和郑麦22分别与周麦22、周麦16之间的亲缘关系相近,郑麦20... 详细信息

为解析高产广适多抗小麦新品种郑麦16、郑麦20和郑麦22的分子遗传基础,本研究利用小麦55K SNP芯片和功能基因标记对郑麦16、郑麦20和郑麦22及其亲本进行了分析。结果表明,郑麦16和郑麦22分别与周麦22、周麦16之间的亲缘关系相近,郑麦20与周麦18之间的亲缘关系相近。周麦16、周麦18和周麦22分别含有与郑麦16、郑麦20、郑麦22的相同基因型位点占比分别为78.97%、64.99%和88.83%,相应遗传贡献率也最高,分别为46.60%、43.08%和60.96%。进一步对21条染色体进行分析表明,周麦16、周麦18和周麦22的1B、1D、2D、3A、3D、4B、4D、5A、5B、5D、6A、6D、7B和7D染色体上为亲本贡献了最多的位点。在2A染色体上,偃展4110与郑麦16、偃展4110与郑麦20、矮抗58与郑麦22相同基因型的位点占比分别为70.6%、80.4%和78.0%,推测2A染色体上存在的广适早熟相关基因被选择利用。功能标记检测结果表明,郑麦16和郑麦22聚合了Yr5、Yr30、***-4BL、***-2AL和Lr13,郑麦22携带Phs1基因,穗发芽抗性较好。

关键词：小麦遗传基础功能基因抗性