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基于YOLOv5s室内目标检测轻量化改进算法研究

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计算机工程与应用 2024年第3期60卷 109-118页

作者：牛鑫宇毛鹏军段云涛娄晓恒河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003

针对现有室内目标检测算法,存在结构复杂,计算量以及模型参数量过大等问题,难以部署到计算能力有限的室内机器人平台,实现高效的目标检测。为解决这一问题,提出了一种改进的YOLOV5s轻量化检测算法。该方法采用ShuffleNetv2作为主干特征... 详细信息

针对现有室内目标检测算法,存在结构复杂,计算量以及模型参数量过大等问题,难以部署到计算能力有限的室内机器人平台,实现高效的目标检测。为解决这一问题,提出了一种改进的YOLOV5s轻量化检测算法。该方法采用ShuffleNetv2作为主干特征提取网络,并且在改进的主干网络基础上采用CA注意力机制,同时在颈部网络中采用GSConv和VOV-GSCSP模块。最后引入边框回归损失函数EIOU加快网络收敛。研究结果表明,改进后的目标检测算法,模型计算量减少了68.75%,模型参数量减少了62.2%,权重文件减少了59.7%,平均精确率mAP均值为0.653,改进后的目标检测模型能够在保证轻量化的同时保证检测精度。

关键词： YOLOv5s 轻量化 ShuffleNetv2网络 CA注意力机制 GSConv模块 VOV-GSCSP模块 EIOU损失函数

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热损伤玉米种子的高光谱无损检测

光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1165-1170页

作者：张伏禹煌熊瑛张方圆王新月吕庆丰武一戈张亚坤付三玲河南科技大学农业装备工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003 河南科技大学农学院/牡丹学院河南洛阳471023 河南平安种业有限公司河南焦作454881 河南科技大学物理工程学院河南洛阳471023

玉米是世界主要粮食作物之一,使用不符合国家标准的劣质种子将严重影响玉米作物产量,如何快速准确高效鉴别劣质玉米种子亟待解决。采用高光谱图像系统获取900粒“豫安三号”玉米种子的900~1700 nm光谱曲线,其中训练集和测试集比例为3∶2... 详细信息

玉米是世界主要粮食作物之一,使用不符合国家标准的劣质种子将严重影响玉米作物产量,如何快速准确高效鉴别劣质玉米种子亟待解决。采用高光谱图像系统获取900粒“豫安三号”玉米种子的900~1700 nm光谱曲线,其中训练集和测试集比例为3∶2,分别为540粒和360粒。利用电鼓风式烘干箱对种子损伤处理,获得不同损伤程度的玉米种子样本,采集光谱后完成发芽试验,以此判别种子活力。为提高信噪比,截取963.27~1698.75 nm范围内的玉米种子光谱波段作为有效波段;采用标准正态变换(SNV)、多元散射校正(MSC)两种预处理方式对原始光谱数据预处理,并采用连续投影算法(SPA)、竞争性自适应重加权算法(CARS)两种特征波段提取算法对预处理后的光谱数据提取特征波段,波长反射率作为输入矩阵X,预设样本类别作为输出矩阵Y;最后采用支持向量机(SVM)模型建模分析,研究结果表明:MSC-CARS-SVM模型为最佳模型,模型识别成功率为98.33%,其Kappa系数为0.985。在此基础上,采用遗传算法(GA)对SVM中惩罚系数c和核函数参数g寻优,模型准确率提升至100%,可实现对热损伤劣质玉米种子的鉴别。该研究为劣质玉米种子及其他作物种子快速鉴别提供了新思路和方法。

关键词：高光谱成像技术玉米种子热损伤支持向量机

高光谱成像结合PSO-SVM的银杏果种类鉴别

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光谱学与光谱分析 2024年第3期44卷 859-864页

作者：张伏张方圆崔夏华王新月曹炜桦张亚坤付三玲河南科技大学农业装备工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003 河南科技大学物理工程学院河南洛阳471023

银杏果富含维生素、银杏萜内酯和银杏黄酮等成分,具有抗氧化、抗肿瘤、预防心血管疾病等功能,可药食两用。由于银杏果品种不同,其主要成分含量和品质各异。另外,银杏果某些成分含量对其贮藏和加工工艺影响较大。为实现银杏果品种高效无... 详细信息

银杏果富含维生素、银杏萜内酯和银杏黄酮等成分,具有抗氧化、抗肿瘤、预防心血管疾病等功能,可药食两用。由于银杏果品种不同,其主要成分含量和品质各异。另外,银杏果某些成分含量对其贮藏和加工工艺影响较大。为实现银杏果品种高效无损鉴别,提出一种基于高光谱成像技术的支持向量机(SVM)分类模型,并利用遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)优化模型参数提高种类鉴别正确率。以3个品种630个银杏果为研究对象,按2∶1划分为训练集和测试集,分别为420个和210个。利用高光谱图像采集系统获取900~1700 nm范围内的银杏果图像,黑白校正后选取质心位置25×25 pixel感兴趣区域(ROI),提取该区域内平均光谱作为原始光谱数据。因原始光谱两端噪声较大,信噪比低且有效信息较少,截取945.98~1698.75 nm范围内的光谱波段作为有效波段,并对去噪后光谱波段信息做标准正态变量变换(SNV)预处理,预处理后采用连续投影算法(SPA)和竞争性自适应重加权算法(CARS)提取特征波长,将其波长反射率作为输入矩阵X,预设样本类别1、2、3作为输出矩阵Y,分别建立SNV-SPA/CARS-(GA/PSO)-SVM六种银杏果品种鉴别模型。试验结果表明:SNV-CARS-PSO-SVM模型鉴别效果最佳,分类准确率96.67%,说明CARS提取特征波长变量能代表所有波长信息,且PSO-SVM模型具有较好种类鉴别效果,可实现银杏果鉴别,为银杏果种类高效无损鉴别提供新思路。

关键词：高光谱成像技术银杏果种类鉴别粒子群算法支持向量机

小麦TaPOD家族的全基因组鉴定及表达分析

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作物学报 2024年第3期50卷 779-792页

作者：琚吉浩马超王添宁吴毅董钟方美娥陈钰姝张均付国占河南科技大学农学院河南洛阳471000 河南科技大学食品与生物工程学院河南洛阳471000

过氧化物酶(Peroxidase,POD)家族成员在调节植物生长发育和响应逆境胁迫中起重要作用。为系统探究小麦(Triticum aestivum L.)TaPOD基因家族的功能及其表达模式,本研究利用生物信息学的方法鉴定了小麦TaPOD基因家族成员,对其理化性质、... 详细信息

过氧化物酶(Peroxidase,POD)家族成员在调节植物生长发育和响应逆境胁迫中起重要作用。为系统探究小麦(Triticum aestivum L.)TaPOD基因家族的功能及其表达模式,本研究利用生物信息学的方法鉴定了小麦TaPOD基因家族成员,对其理化性质、启动子顺式作用元件、进化特征做了预测分析,并通过小麦转录组和实时荧光定量PCR(Real Time Quantitative,RT-qPCR)分析了其在不同组织、外源激素及逆境胁迫下的表达模式。结果表明,目前基因组测序小麦中包含659个TaPOD基因家族成员,蛋白质序列长度在206~518个氨基酸之间;系统发育分析表明,小麦TaPOD家族成员分为I~VII组且每组成员数量不等;序列比对显示小麦TaPOD家族成员具有5个保守基序,且基因结构等方面存在很大差异,预示着功能存在多样性;染色体定位发现其数量在小麦的21条染色体上分布不均匀,其中2B染色体上数量最多;通过种内共线性分析发现,小麦TaPOD基因共有396个重复事件,同源性较高且进化过程非常保守,主要通过片段复制和串联复制进行扩增,且Ka/Ks比率显示仅有4对家族成员受到了正向的自然选择压力;顺式作用元件分析表明,上游2 kb区域中存在23种与生长发育和抗逆性相关的结合元件;基因表达模式分析显示,86.5%TaPOD基因在小麦根系中表达量较高;通过RT-qPCR检测发现TaPOD基因表达量与激素诱导和非生物胁迫密切相关。上述结果为深入研究TaPOD基因在调控小麦生长发育与逆境胁迫中的功能提供初步的理论基础。

关键词：小麦 TaPOD基因家族生物信息学共线性分析基因表达

一种用于5G终端增益可调的低噪声放大器设计

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微电子学 2024年第1期54卷 45-53页

作者：彭欢庆王金婵赵芃张金灿樊云航张立文河南科技大学信息工程学院河南洛阳471023

针对无线接收机需要对不同强度信号进行不同程度放大的要求,采用WIN公司的0.15μm GaAs pHEMT工艺设计了一款工作频段为5G通信频段3~5 GHz的可变增益低噪声放大器。该放大器包含两级放大电路,均采用自偏置结构,降低了端口数量,通过调节... 详细信息

针对无线接收机需要对不同强度信号进行不同程度放大的要求,采用WIN公司的0.15μm GaAs pHEMT工艺设计了一款工作频段为5G通信频段3~5 GHz的可变增益低噪声放大器。该放大器包含两级放大电路,均采用自偏置结构,降低了端口数量,通过调节第二级放大电路的控制电压在0至5 V之间变化,可实现系统增益的连续可调范围约39.3 dB(-3.5~35.8 dB)。放大器版图尺寸为0.94×1.24 mm^(2)。控制电压为0 V时,系统噪声为0.53±0.01 dB,增益为35.5±0.35 dB,中心频点4 GHz处,OP1dB为13.2 dBm, OIP3达到32.7 dBm,表明系统具有良好的线性度。

关键词：低噪声放大器可变增益自偏置

改进DTW下界约束的Granger多元时序LSTM预测模型

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计算机应用与软件 2024年第5期41卷 233-239页

作者：许凤魁孙士保贾少勇王静河南科技大学信息工程学院河南洛阳471023

多元时序的因果预测研究是探讨复杂网络响应关系的热点问题。提出一种通过DTW的下界约束组合并改进的层级过滤器,与格兰杰因果验证法相结合验证其因果统计量,挖掘出有效信息实现有效降维,进一步输入LSTM预测模型进行因果预测。仿真实验... 详细信息

多元时序的因果预测研究是探讨复杂网络响应关系的热点问题。提出一种通过DTW的下界约束组合并改进的层级过滤器,与格兰杰因果验证法相结合验证其因果统计量,挖掘出有效信息实现有效降维,进一步输入LSTM预测模型进行因果预测。仿真实验利用开源的空气质量数据集进行定量和定性对比验证,该方法的损失函数训练曲线和测试曲线有较好的拟合度,表明该因果预测法是可行且有效的。

关键词：动态时间弯曲长短时记忆网络格兰杰因果关系层级过滤器

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基于LQR的智能驾驶汽车横纵向控制研究

河南科技大学学报（自然科学版） 2024年第2期45卷 30-43,55,M0004,M0005页

作者：高爱云肖寒付主木河南科技大学车辆与交通工程学院河南洛阳471023 河南科技大学信息工程学院河南洛阳471023

为了提高智能驾驶汽车跟踪控制器的稳定性和跟踪精度,提出了一种基于线性二次型调节器(LQR)控制算法和驾驶员预瞄模型的横向跟踪控制策略,结合纵向比例-积分-微分(PID)控制算法实现横纵向控制。首先建立带有前馈的LQR控制器,采用梯度下... 详细信息

为了提高智能驾驶汽车跟踪控制器的稳定性和跟踪精度,提出了一种基于线性二次型调节器(LQR)控制算法和驾驶员预瞄模型的横向跟踪控制策略,结合纵向比例-积分-微分(PID)控制算法实现横纵向控制。首先建立带有前馈的LQR控制器,采用梯度下降优化算法优化LQR控制器权重参数,并在此基础上引入驾驶员预瞄模型,设计了基于经验的预瞄距离自适应控制器;其次建立双PID纵向控制器进行速度控制。最后通过Carsim和Matlab/Simulink联合仿真以及实车测试验证,结果表明:仿真工况下最大横向偏差小于0.035 m,最大航向偏差小于0.09 rad,实车测试工况下也能够良好遵循规划轨迹的整体趋势,速度跟踪效果良好且前轮转角与横摆角速度变化平稳。因此,该控制器能够保证较高精度且平稳的轨迹跟踪,在高速状态下更为明显。

关键词：智能驾驶汽车轨迹跟踪线性二次型梯度下降法驾驶员模型

甘薯叶粉添加量对面包品质、抗氧化性及淀粉消化性的影响

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食品与发酵工业 2024年第1期50卷 196-203页

作者：董晓琳马丽苹边雪洁焦昆鹏杨浩昆王澄源河南科技大学食品与生物工程学院河南洛阳471023

以不同添加量甘薯叶粉面包为研究对象,通过面包基本指标的测定以及感官评定研究甘薯叶粉对面包品质的影响,并通过体外实验来分析甘薯叶粉对面包的抗氧化和体外消化特性的影响。结果表明,与对照面包相比,甘薯叶面包的比容下降、水分含量... 详细信息

以不同添加量甘薯叶粉面包为研究对象,通过面包基本指标的测定以及感官评定研究甘薯叶粉对面包品质的影响,并通过体外实验来分析甘薯叶粉对面包的抗氧化和体外消化特性的影响。结果表明,与对照面包相比,甘薯叶面包的比容下降、水分含量增加、色泽变暗。添加量为0.5%和1%时,面包的质构特性无显著差异,感官评价总分高于对照面包。且随着甘薯叶粉添加量的增加,面包的总酚含量(0.67~3.10 mg GAE/g)、DPPH自由基清除能力(24.15%~67.47%)和抗性淀粉相对含量(6.48%~27.47%)显著增大。综上,添加甘薯叶粉,可以提高面包的抗氧化性及抗消化性,研究结果为甘薯叶在面包类焙烤食品中的应用提供了参考依据。

关键词：甘薯叶粉面包质构抗氧化淀粉消化

基于黑曲霉固态发酵的绿豆皮降解及理化特性提升机理

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中国粮油学报 2024年第3期39卷 64-70页

作者：赵一帆罗磊马潇刘浩宇河南科技大学食品与生物工程学院洛阳471023

实验研究了黑曲霉固态发酵对绿豆皮特性的影响,并对降解机理进行探究,结果表明黑曲霉固态发酵能有效提升绿豆皮制粉特性和理化特性,所得绿豆皮粉体积平均径减小8.53倍,比表面积增大32.46倍。阳离子交换能力、胆酸钠吸附能力及葡萄糖吸... 详细信息

实验研究了黑曲霉固态发酵对绿豆皮特性的影响,并对降解机理进行探究,结果表明黑曲霉固态发酵能有效提升绿豆皮制粉特性和理化特性,所得绿豆皮粉体积平均径减小8.53倍,比表面积增大32.46倍。阳离子交换能力、胆酸钠吸附能力及葡萄糖吸附能力均有明显提升,依次提升1.11、1.18倍和1.17倍。黑曲霉对绿豆皮的降解,先降解木质素与半纤维素,再降解纤维素。主要通过破坏纤维素、半纤维素及木质素的化学键,降解长链结构为短链结构,破坏结晶区结构,降低相对结晶度,进而破坏绿豆皮结构,使其变得疏松多孔,让绿豆皮易被粉碎为粒径更小、比表面积更大的粉体,具有更好的物质交换效率,提升绿豆皮的理化特性。

关键词：固态发酵黑曲霉绿豆皮制粉特性理化特性