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利用惯性传感器与多模态网络解析跑步参数

武汉大学学报（信息科学版） 2024年第7期49卷 1079-1087页

作者：向勉易本顺周丙涛谭建军朱黎湖北民族大学智能科学与工程学院湖北恩施445000 武汉大学电子信息学院湖北武汉430072

实时检测跑步时的速度与步幅在避免运动者受伤、提升运动效率上有着重要意义。提出了一种利用惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)来检测这两个指标的方法。首先,招募了10名志愿者,并将3个IMU模块安置在足部、小腿、大腿处,采... 详细信息

实时检测跑步时的速度与步幅在避免运动者受伤、提升运动效率上有着重要意义。提出了一种利用惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)来检测这两个指标的方法。首先,招募了10名志愿者,并将3个IMU模块安置在足部、小腿、大腿处,采集了5 137个步态周期的数据;然后,利用主成分分析法分析数据,结合皮尔逊相关系数探讨了速度步幅与传感器位置、物理参数之间的关系;提出了一种多模态架构的长短期记忆特征提取网络(multi-modal-attention-long short-term memory,M-Att-LSTM),利用两个引入注意力机制的长短期记忆网络(att-long short-term memory,AttLSTM)对加速度和角度变化分别做特征提取,最后进行回归拟合。实验结果表明,M-Att-LSTM在速度上误差为0.058m/s,标准偏差为0.013 m/s,而在步幅上误差为0.023 m,标准偏差为0.022 m,两项指标都优于单纯的Att-LSTM。

关键词：惯性传感器主成分分析皮尔逊系数长短期记忆网络多模态

美拉德反应交联对静电纺丝葡聚糖/玉米醇溶蛋白纳米纤维性质的影响

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食品与发酵工业 2024年第11期50卷 95-101页

作者：任玉朋瞿子翔罗仕园安建辉邓伶俐湖北民族大学生物与食品工程学院湖北恩施445000

该研究通过静电纺丝法制备葡聚糖/玉米醇溶蛋白纳米纤维,并在60℃、相对湿度50%的条件下进行美拉德反应交联,分析交联后纳米纤维微观形态和宏观特性的变化。通过扫描电子显微镜观察到美拉德反应交联对纳米纤维形态无显著影响。红外光谱... 详细信息

该研究通过静电纺丝法制备葡聚糖/玉米醇溶蛋白纳米纤维,并在60℃、相对湿度50%的条件下进行美拉德反应交联,分析交联后纳米纤维微观形态和宏观特性的变化。通过扫描电子显微镜观察到美拉德反应交联对纳米纤维形态无显著影响。红外光谱变化证明了美拉德反应交联的发生,热性能分析、X射线衍射分析观察到交联后纳米纤维的热稳定性有所提高,呈有序向无序转变的趋势。水接触角测试表明交联使纳米纤维疏水性得到提升。拉伸测试的结果表明,交联使纳米纤维的弹性模量显著增加,而对其断裂伸长率和拉伸强度无显著影响。水蒸气渗透率试验的结果表明,交联使纳米纤维的水蒸气阻隔性得到提高。研究结果表明,在美拉德反应后,葡聚糖/玉米醇溶蛋白纳米纤维的性能得到一定的改善,并有望应用于食品包装材料。

关键词：美拉德反应交联静电纺丝纳米纤维

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富硒油菜粉抗氧化特性及其与化学成分相关性

食品科学 2024年第9期45卷 60-65页

作者：杨迪闵立风张睿张涵鸣熊坤庄洋傅琴莫开菊湖北民族大学生物与食品工程学院湖北恩施445000 国家富硒产品质量检验检测中心湖北恩施445000 恩施硒圣植物科技有限公司湖北恩施445000

本研究分析富硒油菜粉提取物的体外抗氧化活性以及与基本化学成分之间的相关性。结果表明,相比于普通油菜粉提取物,富硒油菜粉提取物中含有更多含氮化合物、多酚、黄酮、总硒以及多糖硒,具有更高的还原Fe3+以及清除1,1-二苯基-2-三硝基... 详细信息

本研究分析富硒油菜粉提取物的体外抗氧化活性以及与基本化学成分之间的相关性。结果表明,相比于普通油菜粉提取物,富硒油菜粉提取物中含有更多含氮化合物、多酚、黄酮、总硒以及多糖硒,具有更高的还原Fe3+以及清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基、2,2’-联氮-双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)阳离子自由基和羟自由基能力。相关性分析显示抗氧化活性与含氮化合物、总糖、多酚、黄酮、皂苷、多糖、总硒以及多糖硒含量均呈一定的正相关。偏相关性分析显示抗氧化活性仅与多糖和多糖硒含量呈显著或极显著正相关,这表明两种提取物抗氧化活性的差异可能主要由多糖和多糖硒含量差异造成。总之,富硒油菜粉提取物和普通油菜粉提取物的基本成分具有一定差异,且富硒油菜粉提取物具有更好的体外抗氧化活性,多糖硒是其主要的抗氧化成分。

关键词：富硒油菜粉提取物抗氧化化学成分相关性分析

基于紧凑型Vision transformer的细粒度视觉分类

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控制与决策 2024年第3期39卷 893-900页

作者：徐昊郭黎李润泽重庆理工大学计算机科学与工程学院重庆400054 湖北民族大学智能科学与工程学院湖北恩施445000 南京航空航天大学自动化学院南京211106

Vision transformer(ViT)已广泛应用于细粒度视觉分类中,针对其中存在的大数据量需求和高计算复杂度的问题,提出一种紧凑型Vi T模型.首先,使用多层卷积块生成模型输入,保留更多底层信息和归纳偏置,减少对数据量的依赖;然后,使用序列池... 详细信息

Vision transformer(ViT)已广泛应用于细粒度视觉分类中,针对其中存在的大数据量需求和高计算复杂度的问题,提出一种紧凑型Vi T模型.首先,使用多层卷积块生成模型输入,保留更多底层信息和归纳偏置,减少对数据量的依赖;然后,使用序列池化技术取消分类令牌的使用,减少计算复杂度;最后,使用部位选择模块和混合损失函数,进一步提升模型在细粒度视觉分类中的表现.所提出算法在公共数据集CUB-200-2011、Butterfly200、Stanford Dogs、Stanford Cars和NABirds中均进行了实验验证,在只使用少量的数据和计算资源条件下,分别获得了88.9%、87.4%、89.0%、93.4%和88.0%的准确率,训练时间平均比常用的Vi T-B_16模型下降了73.8%,同时比TransFG模型下降了93.9%,并且训练过程中的参数量只有这两种模型的1/4左右.实验结果充分表明,所提出的模型较之其他主流的方法在数据量需求和计算复杂度方面具有明显的优越性,可广泛应用于工业过程控制、设备微小故障检测与诊断中.

关键词：紧凑型 Vision transformer 细粒度视觉分类卷积块归纳偏置序列池化混合损失

基于YOLOv5s的轻量级茶叶嫩芽终端检测模型

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浙江农业学报 2024年第6期36卷 1413-1424页

作者：朱铭敏张国平谭建军孙玲姣朱黎焦洁华中师范大学物理科学与技术学院湖北武汉430079 湖北恩施学院智能工程学院湖北恩施445000 湖北民族大学智能科学与工程学院湖北恩施445000

在茶园环境中快速精准识别茶叶嫩芽是实现智能化采茶的关键技术之一,但茶芽检测模型的复杂性导致模型参数量大、计算量大、模型尺寸大,限制了模型在采茶机器人嵌入式设备的部署。鉴于此,本文提出一种基于YOLOv5s的轻量级茶叶嫩芽终端检... 详细信息

在茶园环境中快速精准识别茶叶嫩芽是实现智能化采茶的关键技术之一,但茶芽检测模型的复杂性导致模型参数量大、计算量大、模型尺寸大,限制了模型在采茶机器人嵌入式设备的部署。鉴于此,本文提出一种基于YOLOv5s的轻量级茶叶嫩芽终端检测模型。首先,使用轻量级网络GhostNet替换YOLOv5s中的Backbone网络,并重构Neck网络,降低模型的参数量、计算量和内存占用量,改进后的模型分别降低了47.64%、49.36%、45.51%。其次,通过引入协调注意力(coordinate attention,CA)机制,抑制图像背景信息,增强模型对茶叶嫩芽的特征提取能力。接着,在Neck网络引入多尺度特征融合(multi-scale context,MSC)模块,有效融合浅层图像特征和深层语义特征,帮助网络模型提取有效识别信息。最后,使用边界框回归损失函数EIOU替换CIOU,加快损失函数收敛速度,提高茶叶嫩芽边界框定位精度。试验结果表明,与原YOLOv5s模型相比,改进模型的参数量、计算量以及模型内存占用量分别降低了3 Mb、7.3 Gb和6.37 Mb,检测精度提升0.3%。通过模型转换将该模型移植到树莓派平台,经过环境部署和推理引擎加速,达到了轻量级模型在资源和算力有限的树莓派上对茶叶嫩芽检测的目的,在一定程度上提高了茶叶嫩芽的识别精确度,为茶叶嫩芽的智能化采摘提供了理论研究和技术支持。

关键词：茶叶嫩芽检测树莓派轻量级注意力机制

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SM4密码算法S盒的量子电路优化

密码学报（中英文） 2024年第2期11卷 455-465页

作者：李强罗庆斌吕轶郑圆梦沈济南湖北民族大学智能科学与工程学院恩施445000 电子科技大学信息与软件工程学院成都611731

S盒是SM4密码算法中的重要非线性组件.首先基于复合域理论,将S盒代数表达式中有限域GF(2^(8))中的运算同构到复合域GF((2^(4))2)中的运算,然后使用NCT门库逐步构建并优化各个运算的量子电路,最后综合出完整的S盒量子电路.为降低Toffoli... 详细信息

S盒是SM4密码算法中的重要非线性组件.首先基于复合域理论,将S盒代数表达式中有限域GF(2^(8))中的运算同构到复合域GF((2^(4))2)中的运算,然后使用NCT门库逐步构建并优化各个运算的量子电路,最后综合出完整的S盒量子电路.为降低Toffoli门的使用量,根据GF(24)中乘法计算的代数表达式,选取使用Toffoli门最少的量子电路.为了降低CNOT门的使用量,主要从三方面优化:一是使用最优的CNOT电路综合出4阶矩阵的量子电路;二是采用置换矩阵法以及优化子电路的方式综合出8阶矩阵的量子电路;三是通过先合并计算再综合的思路优化整个S盒中CNOT门的数量.该S盒量子电路使用Qiskit Aer量子模拟器实现,并验证了其正确性.经量子资源分析,该优化的S盒量子电路一共使用了21个量子比特、10个NOT门、152个CNOT门和34个Toffoli门,电路深度为***门数量、总量子逻辑门数量、电路深度等相比已有结果都有较大减少.

关键词：量子电路 SM4 S盒复合域优化

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山桐子蛋白提取工艺优化及功能特性研究

中国粮油学报 2024年第3期39卷 89-97页

作者：杨文清罗凯陈耀兵湖北民族大学生物与食品工程学院恩施445000 湖北民族大学林学园艺学院恩施445000

为促进山桐子饼粕的综合开发利用,采用碱提法对蛋白质提取工艺进行优化,以山桐子粕为原料,蛋白质提取率为指标,通过单因素实验考察了NaOH浓度、温度、液料比和时间对蛋白质提取率的影响。在单因素实验的基础上,利用响应面实验设计优化... 详细信息

为促进山桐子饼粕的综合开发利用,采用碱提法对蛋白质提取工艺进行优化,以山桐子粕为原料,蛋白质提取率为指标,通过单因素实验考察了NaOH浓度、温度、液料比和时间对蛋白质提取率的影响。在单因素实验的基础上,利用响应面实验设计优化山桐子蛋白的提取工艺。结果表明最佳工艺条件为:NaOH浓度0.06 mol/L、温度53℃、液料比55∶1、时间2.0 h,此时山桐子蛋白提取率为81.98%。所得的山桐子蛋白提取回归模型显著,拟合性好,可用于预测山桐子蛋白提取率。山桐子蛋白在pH为3.2时,蛋白质沉淀率最高;在温度为35℃时,持水性和持油性最好;山桐子蛋白具有良好的抗氧化能力,对DPPH自由基和ABTS自由基具有较强的清除能力。

关键词：山桐子蛋白提取工艺响应面抗氧化

基于静电纺丝的不同来源淀粉与风味成分的纤维膜结构及负载效果

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中国粮油学报 2024年第2期39卷 95-103页

作者：林秀贤王广李伟邓伶俐程超湖北民族大学生物与食品工程学院恩施445000

将马铃薯、玉米、山药淀粉与聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone, PVP)、风味物质通过静电纺丝制备PVP-淀粉-风味物质纤维膜,在结构表征的基础上比较不同淀粉纤维膜对风味物质的负载效果。结果发现,本法制备的纤维膜完整、形貌良好,... 详细信息

将马铃薯、玉米、山药淀粉与聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone, PVP)、风味物质通过静电纺丝制备PVP-淀粉-风味物质纤维膜,在结构表征的基础上比较不同淀粉纤维膜对风味物质的负载效果。结果发现,本法制备的纤维膜完整、形貌良好,淀粉使纤维丝直径增加至2 277.5~2 324.5 nm,淀粉、风味物质与PVP以氢键形式形成纤维膜,淀粉、风味物质会降低PVP纤维膜结晶度和热解峰值温度,且玉米和马铃薯淀粉与PVP、风味物质的纤维膜亲水性强,山药淀粉的略差。山药淀粉-PVP-风味物质纤维膜对风味成分负载效果最好,3种淀粉对链式风味成分负载效果均优于杂环化合物,尤其是E-2-癸烯醛负载最高,3种纤维膜中质量分数分别达到了1 757.3、2 188.3、 6 111.1μg/g。

关键词：静电纺丝淀粉种类风味物质结构特征负载效果

PbTi_(0.85)Ni_(0.15)O_(3)/TiO_(2)纳米棒阵列复合材料的压电光催化性能

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复合材料学报 2024年第3期41卷 1367-1377页

作者：周小桔钱俊胡正龙任一鸣湖北科技学院电子与信息工程学院光电信息与智能控制重点实验室咸宁437100 梧州学院电子与信息工程学院梧州543002

压电材料诱导的内建电场是调节电荷转移途径和抑制载流子复合的最有效策略之一。采用水热和溶胶凝胶两步法制备了PbTi0.85Ni0.15O3/TiO_(2)纳米棒阵列复合材料。通过降解有机染料,复合材料展现了优异的压电光催化性能。经30 min,PbTi_(0... 详细信息

压电材料诱导的内建电场是调节电荷转移途径和抑制载流子复合的最有效策略之一。采用水热和溶胶凝胶两步法制备了PbTi0.85Ni0.15O3/TiO_(2)纳米棒阵列复合材料。通过降解有机染料,复合材料展现了优异的压电光催化性能。经30 min,PbTi_(0.85)Ni_(0.15)O_(3)/TiO_(2)对亚甲基蓝(MB)的压电光催化降解率达到97.3%,降解反应速率为0.1215 min^(-1),是光催化降解速率(0.0372 min^(-1))的3.3倍,是压电催化降解速率(0.0211 min^(-1))的5.7倍。掺杂Ni后,带隙降低,载流子浓度增大,晶格畸变增大,压电光催化性能增强。添加牺牲剂实验和电子自旋共振波谱(ESR)实验结果表明,压电光催化降解中,·O_(2)^(-)和·OH是最主要的活性物质。此外,PbTi_(0.85)Ni_(0.15)O_(3)/TiO_(2)对不同染料的降解和循环5次后的降解率表明复合材料对多种染料具有良好的压电光催化降解性能和良好的稳定性。根据能带排列,提出压电极化导致的能带倾斜和弯曲可以促进光生载流子分离,从而使PbTi_(0.85)Ni_(0.15)O_(3)/TiO_(2)具有优异的压电光催化染料降解性能。

关键词： PbTi_(0.85)Ni_(0.15)O_(3)/TiO_(2) 复合材料压电光催化降解能带倾斜