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基于物理启发机器学习的属性散射中心提取方法

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 2036-2047页

作者：岳子瑜徐丰复旦大学电磁波信息科学教育部重点实验室上海200433

基于参数化散射中心模型进行参数估计是实现合成孔径雷达高级信息获取(SAR AIR)技术的基本思路之一,传统的属性散射中心(ASC)参数估计算法往往具有计算速度慢、算法复杂度高、对参数初值要求高等问题。对此,该文提出一个新的基于无监督... 详细信息

基于参数化散射中心模型进行参数估计是实现合成孔径雷达高级信息获取(SAR AIR)技术的基本思路之一,传统的属性散射中心(ASC)参数估计算法往往具有计算速度慢、算法复杂度高、对参数初值要求高等问题。对此,该文提出一个新的基于无监督学习的端到端框架用于从SAR图像反演ASC参数。首先,利用自编码式网络结构有效提取目标图像特征,缓解由于优化空间复杂非凸导致的直接求解困难,解决初值敏感问题;其次,通过嵌入ASC模型作为物理解码器以将编码器输出约束为正确的ASC参数;最后,通过端到端的模型架构进行学习和推理,达到降低算法复杂度及提高估计速度的目的。通过在仿真和实测数据上进行测试,实验结果表明在0.15 m分辨率测试集SAR图像上取得低于0.1 m的估计误差,反演单个散射中心平均耗时0.06 s,验证了该文所提方法的有效性、高效性与鲁棒性。

关键词：属性散射中心模型参数估计基于物理知识的机器学习

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格式塔感知规律在SAR图像中的有效性初探

雷达学报（中英文） 2024年第2期13卷 345-358页

作者：尤瑞希钱昱彤徐丰电磁波信息科学教育部重点实验室复旦大学上海200433

合成孔径雷达(SAR)图像是当前微波视觉研究领域的重要数据源。计算机视觉以光学视觉规律为理论基础,无法有效解译SAR图像。因此,借鉴人类视觉感知规律和计算机视觉技术,并融合电磁物理规律的微波视觉成为当前微波遥感领域的一个重要研... 详细信息

合成孔径雷达(SAR)图像是当前微波视觉研究领域的重要数据源。计算机视觉以光学视觉规律为理论基础,无法有效解译SAR图像。因此,借鉴人类视觉感知规律和计算机视觉技术,并融合电磁物理规律的微波视觉成为当前微波遥感领域的一个重要研究方向。探索微波视觉的认知基础对于完善微波视觉理论体系至关重要。该文旨在探讨光学感知规律在微波视觉中的有效性,作为完善微波视觉理论的基础尝试。格式塔感知规律是一类经典的视觉理论,常用于描述人类视觉系统对外部光学世界的感知规律,是计算机视觉的认知理论基础之一。在此背景下,该文以SAR图像为研究对象,借鉴认知心理学实验的设计流程,对格式塔感知规律中的感知组合律和感知不变律在SAR图像中的有效性进行初步研究,探索微波视觉的认知基础。实验结果表明,格式塔感知规律不能够直接应用到SAR图像的算法设计中,人类视觉系统从光学世界中总结出的知识概念、视觉规律在SAR图像中表现不佳,未来需要针对SAR图像等微波图像的特点总结相应的微波视觉认知规律。

关键词：合成孔径雷达(SAR) 微波视觉认知科学视觉感知格式塔感知规律

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融合可微分渲染的SAR多视角样本增广

雷达学报（中英文） 2024年第2期13卷 457-470页

作者：贾赫成蒲欣洋王燕妮符士磊徐丰电磁波信息科学教育部重点实验室复旦大学上海200433

合成孔径雷达(SAR)因其全天候、全天时的监测能力在民用和军事领域得到广泛应用。近年来,深度学习已被广泛应用于SAR图像自动解译。然而,由于卫星轨道和观测角度的限制,SAR目标样本面临视角覆盖率不全的问题,这为学习型SAR目标检测识别... 详细信息

合成孔径雷达(SAR)因其全天候、全天时的监测能力在民用和军事领域得到广泛应用。近年来,深度学习已被广泛应用于SAR图像自动解译。然而,由于卫星轨道和观测角度的限制,SAR目标样本面临视角覆盖率不全的问题,这为学习型SAR目标检测识别算法带来了挑战。该文提出一种融合可微分渲染的SAR多视角样本生成方法,结合逆向三维重建和正向渲染技术,通过卷积神经网络(CNN)从少量SAR视角图像中反演目标三维表征,然后利用可微分SAR渲染器(DSR)渲染出更多视角样本,实现样本在角度维的插值。另外,方法的训练过程使用DSR构建目标函数,无需三维真值监督。根据仿真数据的实验结果,该方法能够有效地增加多视角SAR目标图像,并提高小样本条件下典型SAR目标识别率。

关键词：合成孔径雷达(SAR) 可微分SAR渲染器(DSR) 卷积神经网络(CNN) 三维重建多视角样本生成

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植物乳杆菌J26对蓝莓酒品质的影响

中国食品学报 2024年第8期24卷 259-267页

作者：梁雅琪程莎莎丁弋芯苏悦鲁杏茹张宇满朝新姜毓君东北农业大学食品学院、乳品科学教育部重点实验室哈尔滨150030

以蓝莓汁为原料,接种植物乳杆菌J26(原植物乳杆菌NDC75017、TD109、LJ26)预发酵后,利用酿酒酵母发酵蓝莓酒,采用pH计法、直接测定法、分光光度法和高效液相色谱法分析植物乳杆菌+酵母发酵组、酵母发酵组和市售蓝莓酒的pH值、总酸、糖度... 详细信息

以蓝莓汁为原料,接种植物乳杆菌J26(原植物乳杆菌NDC75017、TD109、LJ26)预发酵后,利用酿酒酵母发酵蓝莓酒,采用pH计法、直接测定法、分光光度法和高效液相色谱法分析植物乳杆菌+酵母发酵组、酵母发酵组和市售蓝莓酒的pH值、总酸、糖度、酒精度、总酚以及花青素含量,确定添加益生菌预发酵对蓝莓酒品质的影响。结果表明,添加益生菌预发酵后的蓝莓酒,pH值、总酸、糖度和酒精度均在国家标准规范围。在25 d的发酵时间里,其总酚含量下降至8010.21 mg/L,显著高于酵母发酵组;植物乳杆菌+酵母组的花青素在发酵时期含量保持稳定,发酵末期花青素含量显著高于酵母发酵组(7200.65 mg/kg)。在后发酵结束后,植物乳杆菌+酵母发酵组蓝莓酒中J26活菌数可达9.3×106 CFU/mL。本研究通过添加益生菌预发酵得到的蓝莓酒总酚、花青素含量丰富,且具有一定数量的益生菌,可赋予蓝莓酒一定的益生功能,有助于提高蓝莓酒的品质。

关键词：植物乳杆菌J26 发酵蓝莓酒功能成分品质

动物双歧杆菌乳亚种XLTG11对免疫抑制小鼠免疫功能及肠道菌群的影响

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食品科学 2024年第15期45卷 103-111页

作者：王增博刘铭洋刘飞李柏良东北农业大学乳品科学教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150030

目的:研究动物双歧杆菌乳亚种XLTG11对环磷酰胺(cyclophosphamide,CTX)诱导免疫抑制小鼠免疫功能及肠道菌群的影响。方法:将60只小鼠随机分为5组:空白组、模型组、XLTG11低剂量组(2.5×10~6 CFU/只)、XLTG11中剂量组(2.5×10~7 CFU/只)... 详细信息

目的:研究动物双歧杆菌乳亚种XLTG11对环磷酰胺(cyclophosphamide,CTX)诱导免疫抑制小鼠免疫功能及肠道菌群的影响。方法:将60只小鼠随机分为5组:空白组、模型组、XLTG11低剂量组(2.5×10~6 CFU/只)、XLTG11中剂量组(2.5×10~7 CFU/只)、XLTG11高剂量组(2.5×10~8 CFU/只)。在1~3 d,除空白组腹腔注射生理盐水外,其余各组小鼠分别腹腔注射100μL CTX(40 mg/kg),建立免疫功能低下小鼠模型,然后在4~30 d,XLTG11各剂量组分别灌胃相应剂量的XLTG11,每只小鼠0.2 mL,其余两组灌服0.2 mL生理盐水。检测各组小鼠体质量、免疫器官指数、迟发型变态反应、脾淋巴细胞增殖情况、T淋巴细胞亚群、NK细胞活性、腹腔巨噬细胞吞噬活性、细胞因子水平、结肠病理组织、肠道菌群结构和短链脂肪酸(short chain fatty acid,SCFA)含量。结果表明,XLTG11可提高免疫抑制小鼠的免疫器官指数,增加其足跖厚度,促进脾淋巴细胞增殖,提高T淋巴细胞亚群CD4^(+)、CD8^(+)含量,增强NK细胞活性和巨噬细胞吞噬活性,提高细胞免疫因子白细胞介素(interleukin,IL)-6、IL-10、IL-1β和干扰素-γ的含量。此外,XLTG11还可以减轻CTX对肠道组织的损伤并调节肠道菌群,增加肠道SCFA(乙酸、丙酸和丁酸)水平。综上,XLTG11可显著增强小鼠的免疫功能和调节小鼠肠道菌群。

关键词：动物双歧杆菌乳亚种XLTG11 免疫调节肠道菌群短链脂肪酸

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乳脂肪球膜的结构特性及其体内代谢研究进展

食品科学 2024年第8期45卷 292-302页

作者：杨柳陈庆学马新明唐宏伟张康勇王增博郭增旺李柏良东北农业大学乳品科学教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150030

母乳是婴儿生长发育最安全、最完美的天然食物。乳脂肪球膜(milk fat globule membrane,MFGM)作为母乳中最重要的成分之一,以3层膜状结构包裹在天然乳脂肪球外部,这种独特的结构和组成不仅维持了乳液本身的稳定性,还在婴儿的消化和代谢... 详细信息

母乳是婴儿生长发育最安全、最完美的天然食物。乳脂肪球膜(milk fat globule membrane,MFGM)作为母乳中最重要的成分之一,以3层膜状结构包裹在天然乳脂肪球外部,这种独特的结构和组成不仅维持了乳液本身的稳定性,还在婴儿的消化和代谢过程中起着重要作用。本文介绍了MFGM的组成和结构的特异性,并综述了健康婴儿在口腔、胃和肠中依赖于几种酶的对MFGM的连续消化作用,详细描述了MFGM与多种酶相互作用机制,为相关研究提供参考。

关键词：乳脂肪球膜组成结构婴儿酶体内代谢

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基于分子模拟技术筛选牛乳清蛋白源抗氧化肽

中国食品学报 2024年第2期24卷 11-31页

作者：马寅龙郭锐斌于雁松马隆凯许晓曦东北农业大学食品学院、乳品科学教育部重点实验室哈尔滨150030

传统抗氧化肽的筛选往往需要经过酶解、纯化、分离、鉴定及体外试验验证,时间和物力花费较大。本研究以生物信息学为理论基础,利用计算机虚拟消化、相关活性预测与评价、药物代谢动力学及分子模拟技术对牛乳清蛋白源抗氧化肽进行依次筛... 详细信息

传统抗氧化肽的筛选往往需要经过酶解、纯化、分离、鉴定及体外试验验证,时间和物力花费较大。本研究以生物信息学为理论基础,利用计算机虚拟消化、相关活性预测与评价、药物代谢动力学及分子模拟技术对牛乳清蛋白源抗氧化肽进行依次筛选,对其可能发生的Keap1-Nrf2-ARE抗氧化途径进行分析、解释,分析其分子反应过程中构象的稳定性。应用PeptideRanker程序对生物活性进行预测评分,筛选得到137条评分大于0.4的肽段,同时采用ToxinPred、Innovagen、Expasy-compute及Pepdraw程序进一步分析肽段的理化性质,并通过药物代谢动力学ADMET、TOPKAT分析对肽段进行筛选,得到14条无毒、无致敏性、无致突变性、无致癌性及水溶性良好的多肽,然后将其与Keap1受体进行分子对接。将分子对接评分前4位的多肽与Keap1的最优结合复合物进行构象作用机制分析,最终通过复合物构象分子间作用力评价CDEF序列最具抗氧化活性的潜力,并将CDEF-Keap1受体复合物进行分子动力学模拟,结果显示动力学模拟过程中构象变化较稳定,因此CDEF抗氧化肽可在人体中较好地发挥抗氧化活性。与传统酶解方法相比,本方法可快速、高效筛选抗氧化肽,为天然食品源抗氧化肽的快速筛选提供了新思路。

关键词：乳清蛋白抗氧化肽生物活性肽分子对接

基于高分影像的城市黑臭水体遥感识别方法研究

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应用基础与工程科学学报 2024年第2期32卷 314-330页

作者：刘冰李天宏北京大学环境科学与工程学院北京100871 水沙科学教育部重点实验室北京100871

城市黑臭水体是一种极端的水污染现象,威胁人类的生产生活和水生态环境健康.利用遥感手段及时、准确地识别黑臭水体的时空分布,对掌握黑臭水体治理进展、推进水污染控制管理起着重要作用.以广州市为研究区域,基于黑臭水体和正常水体在... 详细信息

城市黑臭水体是一种极端的水污染现象,威胁人类的生产生活和水生态环境健康.利用遥感手段及时、准确地识别黑臭水体的时空分布,对掌握黑臭水体治理进展、推进水污染控制管理起着重要作用.以广州市为研究区域,基于黑臭水体和正常水体在高分影像上的光谱差异,构建了多个黑臭水体识别模型,并采用了一种自动阈值选取算法进行模型阈值的快速选取,进而进行了城市黑臭水体的遥感识别,探讨了影响识别精度的因素.研究结果表明,采用构建的模型识别黑臭水体总体精度最高可达96.8%;从黑臭水体识别的空间分布来看,该模型错分率较小,尤其在细小河涌中有较好的识别效果;地表水质数据和卫星影像的一致性误差、高分影像融合方法和混合像元的存在等可能是导致模型错误识别黑臭水体的原因.基于高分影像的黑臭水体识别模型和自动阈值选择方法可实现对城市黑臭水体的快速和高效识别,为黑臭水体治理和城市水环境精细管理提供有效支撑.

关键词：高分影像黑臭水体遥感识别遥感反射率自动阈值选取算法空间分布

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降尿酸乳酸菌菌株的筛选及其全基因组分析

中国食品学报 2024年第7期24卷 88-99页

作者：苗超张宇杨鑫焱姜毓君满朝新赵倩玉东北农业大学食品学院乳品科学教育部重点实验室哈尔滨150030

高尿酸血症是痛风发病的生化基础,严重威胁人体健康。通过测定35株乳酸菌对鸟苷和肌苷的降解能力,筛选出4株具有较高降解能力的乳酸菌,对这4株菌的菌悬液、细胞内容物及代谢物进行黄嘌呤氧化酶活性抑制试验,选取其中抑制能力最强的菌株... 详细信息

高尿酸血症是痛风发病的生化基础,严重威胁人体健康。通过测定35株乳酸菌对鸟苷和肌苷的降解能力,筛选出4株具有较高降解能力的乳酸菌,对这4株菌的菌悬液、细胞内容物及代谢物进行黄嘌呤氧化酶活性抑制试验,选取其中抑制能力最强的菌株进行全基因组测序和安全性验证。结果表明,鼠李糖乳酪杆菌JY027对鸟苷和肌苷的降解率分别达80.27%和87.33%,且该菌株的菌悬液、细胞内容物及代谢物对黄嘌呤氧化酶的抑制率分别为85.71%,78.34%,84.05%,说明其具有较强的降尿酸能力。此外,通过对鼠李糖乳酪杆菌JY027的全基因组编码基因的预测,发现该菌株具有次黄嘌呤磷酸核糖基转移酶、次黄嘌呤核苷酸脱氢酶等多个尿酸代谢相关基因。经过吲哚、溶血等试验验证了该菌株的安全性。本研究为鼠李糖乳酪杆菌JY027用于缓解高尿酸血症提供了理论基础。

关键词：乳酸菌高尿酸血症鼠李糖乳酪杆菌全基因组安全性