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复杂背景下草莓点云语义分割优化方法

南京农业大学学报 2024年

作者：谢元澄陈自强许忠义严心悦姜海燕梁敬东南京农业大学人工智能学院南京农业大学国家信息农业工程技术中心

[目的]以草莓为代表的浆果果实收获方式仍然以人力为主，随着近年来农业生产人员老龄化及人工费用的激增，机器（人）全自动采摘已是必然趋势，目前的难点在于机器视觉的识别与定位，相比2D视觉，3D视觉不仅具有更丰富的语义信息，而且... 详细信息

[目的]以草莓为代表的浆果果实收获方式仍然以人力为主，随着近年来农业生产人员老龄化及人工费用的激增，机器（人）全自动采摘已是必然趋势，目前的难点在于机器视觉的识别与定位，相比2D视觉，3D视觉不仅具有更丰富的语义信息，而且在空间定位上有着明显的优势。本文旨在利用3D视觉技术实现草莓的准确识别和定位，为机器人自动采摘提供技术支持。针对田间背景噪声干扰、草莓果实体积小且伴随遮挡的难点，本文采用点云滤波技术进行点云降噪，利用3D视觉技术实现了草莓与复杂背景的语义分割。[方法] 使用IntelRealsenseD435i深度相机采集了不同光照、不同季节和遮挡条件下的草莓点云数据，构建了一个包含三个类别的数据集，分别为无遮挡、低遮挡、高遮挡。首先结合多阈值统计滤波和ROI提取技术对点云数据进行预处理，过滤噪声；以PointNet++为基础模型，对点云数据直接提取特征，并在PointNet++的基础上提出了一种针对复杂背景下小尺度目标的语义分割模型SS-PointNet++，利用点云的多种特征信息作为网络的输入特征，构建采样层、分组层，并通过PointNet提取局部特征，使用最远点采样法对点云取样并最大程度的覆盖到整个点集，针对小尺度目标设计了三种不同半径的球查询(BallQuery)来获取局部特征，改进了SA层和FP 层的结构，使其能够适应低密度点云。[结果]对未经预处理的点云进行分割时，有 0.74%的概率出现离群点的误判问题，而对预处理后的单张点云图像进行语义分割的用时平均减少了 3.47 s。点云图像测试结果表明，SS-PointNet++模型的平均准确率达到了 86.95%，比优化前提升了 19.54百分点，平均交并比为 0.740。在光照充足且无遮挡的草莓上，该模型的语义分割准确率高达 95.36%，而在暗光环境下，该模型的平均准确率也能达到 81.34% 。[结论] SS-Pointnet++模型提升了小尺度目标点云的语义分割效果，对不同光照条件具有较强的鲁棒性，为基于 3D 点云的小物体和遮挡物体的分割提供了一种有效的方法；本文提出的草莓遮挡类型的划分，对后续草莓遮挡问题提供了数据分析支持，对其他基于3D点云的小尺度物体的目标检测和遮挡问题也起到借鉴作用。

关键词：草莓点云采摘机器人计算机视觉语义分割深度相机

三种酶前处理对香蕉酵素理化性质、生物活性及感官的影响

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食品工业科技 2024年第7期45卷 86-92页

作者：李天昊位绍文毛伟健姜秀兰薛彦华丁洪发盖凌云程凡升徐海忠青岛农业大学食品科学与工程学院山东青岛266109 青岛农业技术推广技术中心山东青岛266109 山东省特种食品技术创新中心山东青岛266109 山东天同食品有限公司山东临沂276000 青岛特种食品研究院山东青岛266109

为比较不同酶前处理后对水果发酵酵素品质的影响,本文采用香蕉作为原料,选用纤维素酶、果胶酶和木瓜蛋白酶分别对香蕉进行前处理,比较不同酶前处理对香蕉酵素的理化指标、抗氧化及感官的影响。结果显示:酶处理对pH和总酸的影响较小;酶... 详细信息

为比较不同酶前处理后对水果发酵酵素品质的影响,本文采用香蕉作为原料,选用纤维素酶、果胶酶和木瓜蛋白酶分别对香蕉进行前处理,比较不同酶前处理对香蕉酵素的理化指标、抗氧化及感官的影响。结果显示:酶处理对pH和总酸的影响较小;酶前处理组利用还原糖的能力显著,还原糖含降低了10 g/L左右;发酵第72 h时,纤维素酶和木瓜蛋白酶处理组总酚含量显著提升1.31倍左右(P<0.05),同时纤维素酶处理组类黄酮含量较其余处理组显著提升了40%左右(P<0.05);纤维素酶处理组发酵72 h后SOD酶活力与其他组相比显著提高9倍左右,其余两组显著提高3倍左右(P<0.05);在发酵过程中,纤维素酶前处理组在产γ-氨基丁酸的能力上显著,在第72 h时提高25%(P<0.05);纤维素酶、木瓜蛋白酶和果胶酶前处理提高了香蕉酵素发酵过程中DPPH和ABTS^(+)自由基清除活力和FRAP还原力,使抗氧化活性提升。纤维素酶与其他酶相比,在发酵糖的利用和产SOD酶的能力上更为强大,并具有高度的抗氧化活性和优异的口感。本研究为香蕉酵素的生产提供了理论依据,并扩展了其应用前景。

关键词：香蕉酵素纤维素酶果胶酶蛋白酶抗氧化活性风味物质

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固相萃取-电感耦合等离子体质谱法测定高盐食品中的12种重金属元素

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分析科学学报 2024年第5期40卷 559-564页

作者：陆奕娜徐振林张林田吴立波汕头海关技术中心广东汕头515031 华南农业大学食品学院广东广州510642

本研究建立了固相萃取-电感耦合等离子体质谱法,测定高盐食品中矾(V)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、镓(Ga)、镉(Cd)、锡(Sn)、铅(Pb)、铀(U)等12种重金属元素。样品经微波消解并赶酸后用1mol/L乙酸铵缓冲溶液调节p... 详细信息

本研究建立了固相萃取-电感耦合等离子体质谱法,测定高盐食品中矾(V)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、镓(Ga)、镉(Cd)、锡(Sn)、铅(Pb)、铀(U)等12种重金属元素。样品经微波消解并赶酸后用1mol/L乙酸铵缓冲溶液调节pH值至5.0±0.5,通过固相萃取柱去除钠(Na)、钾(K)等干扰盐分,样品中的重金属元素则保留在萃取柱上,经2mol/L硝酸洗脱后,进入电感耦合等离子体质谱仪进行测定。本研究所建立的方法,能降低盐分对目标元素测定的干扰,定量准确,重现性好,适用于高盐食品中12种重金属元素的测定。

关键词：固相萃取电感耦合等离子体质谱法高盐食品重金属元素

番茄环斑病毒半巢式荧光定量RT-PCR检测方法的建立

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植物检疫 2024年第4期38卷 34-38页

作者：孟祥谦邹宗峰于凯王雪李金庆缪玉刚烟台市农业技术推广中心山东烟台264000 烟台海关技术中心

为准确高效地检测出植物样品中的番茄环斑病毒,提高检疫效率,本研究结合了巢式PCR技术和实时荧光定量PCR技术,根据番茄环斑病毒外壳蛋白基因保守区序列设计了3条特异性引物和一条TaqMan探针,成功建立了半巢式荧光定量RT-PCR检测番茄环... 详细信息

为准确高效地检测出植物样品中的番茄环斑病毒,提高检疫效率,本研究结合了巢式PCR技术和实时荧光定量PCR技术,根据番茄环斑病毒外壳蛋白基因保守区序列设计了3条特异性引物和一条TaqMan探针,成功建立了半巢式荧光定量RT-PCR检测番茄环斑病毒的方法。该方法通过两轮实时荧光PCR扩增发现只有在番茄环斑病毒侵染的植物样品中出现荧光扩增曲线,而感染TRSV、SBMV、TSWV、PDV、BPMV的植物样品和健康叶片的c DNA及对照ddH2O未检测到荧光信号,表明该方法具有良好的特异性。根据梯度稀释法测得荧光扩增信号的最低浓度为498 ag/μL植物总RNA,说明该方法灵敏度较高,且重复性良好。两套引物探针的扩增效率对比试验结果表明第一套引物探针扩增效率小于第二套引物探针扩增效率。本研究建立的半巢式荧光定量RT-PCR检测番茄环斑病毒的方法具有特异性强、灵敏度高等特点,通过两轮实时荧光PCR检测相互验证,大大降低了假阳性结果的出现,是一种准确高效的检测方法。

关键词：番茄环斑病毒半巢式荧光定量RT-PCR 特异性灵敏度

DCM升压型PFC变换器的电流重整形补偿策略

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电机与控制学报 2024年第6期28卷 181-188页

作者：张明罗雷明张凯姜东升张凡武雷鹏闵闰北京空间飞行器总体设计部北京100094 华中科技大学光学与电子信息学院湖北武汉430074 东风汽车公司技术中心湖北武汉430056

针对不连续导通模式(DCM)下的升压型功率因数矫正(PFC)变换器,对其中的寄生参数致电流失真(PCD)效应进行研究。考虑元器件寄生参数,求解输入电压、输出电压和占空比的全微分方程,得到精确的阻尼型电感电流解析表达式。研究发现,PCD效应... 详细信息

针对不连续导通模式(DCM)下的升压型功率因数矫正(PFC)变换器,对其中的寄生参数致电流失真(PCD)效应进行研究。考虑元器件寄生参数,求解输入电压、输出电压和占空比的全微分方程,得到精确的阻尼型电感电流解析表达式。研究发现,PCD效应会导致很大的电流失真,从而显著降低系统功率因数。为了减小PCD效应,通过在不同条件下推导得到的补偿增益,能将输入电流重整为正弦波。对基于无电流传感的平均电流模式(SACM)控制,提出一种能降低PCD效应的电流重整形补偿策略。该策略对阻尼型电感电流方程进行增益补偿,进而降低电流阻尼导致的PCD效应。最后仿真和实验证明,增益补偿几乎不随负载电阻变化,变换器中的PCD效应和电流重整形策略有效。

关键词：变换器电流失真寄生参数效应电流重整增益补偿功率因数

基于mtDNA COⅠ基因对榕属植物上粉蚧的分子鉴定和系统发育分析

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生物安全学报（中英文） 2024年第1期33卷 12-18页

作者：傅卫民刘志红蔡波李惠萍吴福中深圳城市职业学院广东深圳518116 深圳技师学院广东深圳518116 惠州市惠城区农业技术推广中心广东惠州516001 海口海关热带植物隔离检疫中心海南海口570105 太原海关技术中心山西太原030006 惠州海关综合技术中心广东惠州516006

【目的】榕属植物是我国华南地区普遍种植的园林植物,本研究旨在明确榕属植物上发生危害的粉蚧种类。【方法】测定榕属植物上发生为害的9种粉蚧的COⅠ基因序列,利用生物信息学软件分析其序列同源性、遗传结构及系统进化关系。【结果】测... 详细信息

【目的】榕属植物是我国华南地区普遍种植的园林植物,本研究旨在明确榕属植物上发生危害的粉蚧种类。【方法】测定榕属植物上发生为害的9种粉蚧的COⅠ基因序列,利用生物信息学软件分析其序列同源性、遗传结构及系统进化关系。【结果】测出38条粉蚧的COⅠ基因序列相似度达到99.25%~100.00%,9种粉蚧的种间遗传距离为0.070~0.173,其中堆蜡粉蚧与菠萝灰粉蚧遗传距离最大,而康氏粉蚧与橘小粉蚧遗传距离最小,说明康氏粉蚧与橘小粉蚧亲缘关系较近。构建的系统发育树中,每种粉蚧与GenB ank数据库下载的已知序列聚在一支,系统发育树结果与形态学鉴定结果一致。【结论】线粒体COⅠ基因序列能够快速准确鉴定榕属植物上的粉蚧,也揭示了榕属植物上粉蚧的遗传结构和系统进化关系,为农林业监测和精准防治粉蚧类害虫提供科学依据。

关键词：榕属植物粉蚧分子鉴定线粒体COⅠ基因系统发育

负载多壁碳纳米管的Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极电催化降解水中左氧氟沙星

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环境科学学报 2024年第1期44卷 242-251页

作者：郭春会黄雨欣唐柏彬袁腾港张进忠西南大学资源环境学院重庆市农业资源与环境重点实验室重庆400715 重庆海关技术中心重庆400020

为高效去除废水中的抗生素,保护水环境安全,采用负载多壁碳纳米管(MWCNTs)的多孔Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极降解水中左氧氟沙星(LEV),优化了电催化降解条件,研究了电极对LEV的去除能力、矿化效果和动力学特征,并探讨了LEV的降解途径和反应液... 详细信息

为高效去除废水中的抗生素,保护水环境安全,采用负载多壁碳纳米管(MWCNTs)的多孔Ti/SnO_(2)-Sb-Ni电极降解水中左氧氟沙星(LEV),优化了电催化降解条件,研究了电极对LEV的去除能力、矿化效果和动力学特征,并探讨了LEV的降解途径和反应液的细菌毒性变化.结果表明,当支持电解质Na_(2)SO_(4)浓度为0.035 mol·L^(-1)、反应液初始pH为7和电流密度为20 mA·cm^(-2)时,对初始浓度为30 mg·L^(-1)的LEV降解30min,去除率为96.09%;降解过程符合一级反应动力学方程,速率常数为0.1049 min^(-1).电子顺磁共振波谱(EPR)分析表明,电催化氧化体系中存在·OH和·SO_(4)^(-);自由基牺牲实验发现,·OH在电催化降解LEV过程中的贡献更大.采用超高效液相色谱-串联质谱分析法(UPLC-MS/MS)鉴定LEV的降解产物,推导电催化降解LEV的可能途径,涉及的主要反应有哌嗪开环、脱氟、脱羧、去甲基和羟基加成等.电催化降解初始浓度为50 mg·L^(-1)的LEV,120 min时TOC去除率达到49.52%;20 min时反应液对大肠杆菌的抑制率为62.7%,30 min时反应液失去抗菌活性.

关键词：电催化氧化左氧氟沙星矿化效果降解途径毒性变化

兰州不同城镇功能区地下水氟赋存特征及影响因素

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水文地质工程地质 2024年第2期51卷 215-226页

作者：吕晓立郑跃军刘可李春燕赵伟韩占涛中国地质环境监测院北京100081 生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心北京100012

高氟地下水对生态环境及人类健康存在潜在威胁。城镇化地区受地质背景与人类活动双重影响,地下水中氟的来源及其分布较为复杂,探讨地下水中氟的赋存特征对于保障地下水供水安全具有重要意义。以西北干旱区最大的工业城市兰州为例,采用... 详细信息

高氟地下水对生态环境及人类健康存在潜在威胁。城镇化地区受地质背景与人类活动双重影响,地下水中氟的来源及其分布较为复杂,探讨地下水中氟的赋存特征对于保障地下水供水安全具有重要意义。以西北干旱区最大的工业城市兰州为例,采用数理统计、离子比、饱和指数分析等方法,研究了兰州不同城镇功能区高氟地下水的赋存环境特征及主要水文地球化学过程,阐明了人为活动对氟化物迁移富集的影响。结果表明:(1)研究区地下水中F-的质量浓度介于0~4.8mg/L之间,超出地下水质量Ⅲ类标准(1.0mg/L)的高氟水共计13组,超标率为20.3%。(2)受人类活动强度与不同人为源输入影响,不同城镇功能区地下水中氟的赋存特征差异明显,其中西固工业区地下水中氟含量最高,高氟地下水样品占47.4%;城关老城区和断陷盆地新城区地下水中的氟含量相对较低,高氟地下水占比依次为7.1%和9.7%。(3)研究区高氟地下水以SO_(4)•Cl—Na和Cl•SO_(4)—Na型水为主,表现出贫钙富钠弱碱性特点。(4)含氟矿物的溶解、方解石与白云石的沉淀/溶解、黏土矿物表面钙与钠之间的阳离子交换、强烈的蒸发浓缩作用和盐效应是导致研究区地下水中氟化物富集的主要水文地球化学过程。研究表明城镇化、工业化导致天然高氟水进一步劣变恶化,工业废水的泄漏是西固工业区地下水氟浓度升高的重要驱动力。结果可为高氟背景区人为干扰下的氟化物迁移富集研究提供借鉴。

关键词：兰州河谷盆地地下水氟来源驱动因素离子比城镇化

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后装农机远程运维监测终端推广应用现状

农业机械 2024年第3期 73-75,79页

作者：王战洪郗昊孙乐明薛恒孟庆茹舞阳县农业机械技术中心漯河市农业机械技术中心

随着农业科学技术的不断进步和物联网通讯技术的飞速发展,农机作业监测设备的推广应用范围不断增加,通过论述河南省后装农机远程运维监测设备的推广应用的主要情况、存在问题及意见建议,为农机作业监测设备推广应用提供了思路和方式方法。

关键词：监测终端数据农机装备信息化精准农业应用