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一种基于LPTV的开关电容模拟信息转换器设计

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电子测量与仪器学报 2020年第5期32卷 165-173页

作者：宋欣欣钱慧福州大学数字福建物联网工程应用重点实验室福州350000

模拟信息转换器(analog-to-information converter,AIC)以低于Nyquist率的采样率成为下一代模拟数字转换器的核心技术。模拟信息转换器采用随机解调模块处理输入数据,系统存在典型的时变特性,从而导致理论模型与实际电路模型失配。针对... 详细信息

模拟信息转换器(analog-to-information converter,AIC)以低于Nyquist率的采样率成为下一代模拟数字转换器的核心技术。模拟信息转换器采用随机解调模块处理输入数据,系统存在典型的时变特性,从而导致理论模型与实际电路模型失配。针对该问题,以开关电容作为AIC的核心部件,利用线性周期时变(linear periodically time-variant,LPTV)理论将周期时变的AIC系统转换为线性时不变系统,推导其系统传输函数,从而建立了AIC理论模型的电路设计方法。实验证明,该电路设计方法使理论的系统传输函数与实际电路的系统传输函数很好的匹配,充分验证了该设计方案的有效性。重构结果表明该电路可以将采样速率降低到原有奈奎斯特率的25%,重构信号的信噪比最高可达39.7 dB。

关键词：压缩感知模拟信息转换器亚奈奎斯特采样随机解调电路线性周期时变

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大邻域多约束无人机数据收集路径规划

计算机科学与探索 2025年第1期19卷 158-168页

作者：潘淼鑫陈崇成福建师范大学计算机与网络空间安全学院福州350117 数字福建大数据安全技术研究所福州350117 福建省高校大数据分析与应用工程技术研究中心福州350117 福州大学地理空间信息技术国家地方联合工程研究中心福州350116

在公网受限的应急环境中,利用无人机辅助物联网能促进传感数据的及时传递。当考虑无线通信距离时,无人机作为移动收集器在有限续航时间内收集尽可能多的传感数据的路径规划可建模为足够近定向问题(CEOP)。现有求解CEOP的算法是逐个计算... 详细信息

在公网受限的应急环境中,利用无人机辅助物联网能促进传感数据的及时传递。当考虑无线通信距离时,无人机作为移动收集器在有限续航时间内收集尽可能多的传感数据的路径规划可建模为足够近定向问题(CEOP)。现有求解CEOP的算法是逐个计算目标节点的访问顺序及其邻域内的采集点,这在节点邻域较大并覆盖周围多个节点时效率低下,这些方法也没有考虑数据传输时间和无人机遥控距离等约束。为此,建立了大邻域多约束无人机数据收集路径规划的数学模型,提出了基于贪婪随机自适应搜索过程(GRASP)的GRASP-LN算法进行求解。该算法不重复计算重合的采集点,而是维护路径每个航点采集的节点集合,无人机在每个航点悬停一段时间以收集集合内节点的数据。公开的CEOP数据集的实验结果表明,GRASP-LN比GSOA、VNS和GRASP_(opt)具有更好的求解质量和更短的计算时间。与基线算法GRASP_(opt)相比,GRASP-LN的路径奖励平均提高了5.86%,最大提高了14.91%,执行时间平均减少了69%,特别在节点邻域平均覆盖4.67个以上节点时,GRASP-LN的路径奖励和稳定性均优于GRASP_(opt)。考虑数据传输时间和无人机遥控距离约束的实验验证了GRASP-LN算法对考虑这些约束的无人机数据收集路径规划问题的有效性。

关键词：无人机贪婪随机自适应搜索过程数据收集足够近定向问题路径规划物联网

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海洋中药治疗骨质疏松的用药规律及作用机制

中国组织工程研究 2025年第17期29卷 3713-3723页

作者：赖越林轩徐淼刘欢沈剑粦黄文华广东医科大学第一临床医学院广东省湛江市524023 莆田学院环境与生物工程学院福建省莆田市351100 福建医科大学基础医学院福建省福州市350100 西南医科大学附属中医医院骨科四川省泸州市646000 莆田学院附属医院中心实验室福建省莆田市351100 南方医科大学基础医学院人体解剖学国家重点学科广东省数字医学与生物力学重点实验室广东省医学3D打印应用转化工程技术研究中心广东省广州市510515

背景:海洋中药为治疗骨质疏松提供了一种潜在有效且不易产生不良反应的方法。目的:应用数据挖掘和网络药理学方法分析并探讨中医临床治疗骨质疏松的用药规律及作用机制。方法:采用数据挖掘和网络药理学方法,对国家知识产权局批准的治疗... 详细信息

背景:海洋中药为治疗骨质疏松提供了一种潜在有效且不易产生不良反应的方法。目的:应用数据挖掘和网络药理学方法分析并探讨中医临床治疗骨质疏松的用药规律及作用机制。方法:采用数据挖掘和网络药理学方法,对国家知识产权局批准的治疗骨质疏松的海洋中药专利处方进行用药模式和作用机制研究,并特别关注这些处方中的核心中药成分,利用超高效液相色谱串联质谱对牡蛎-续断-淫羊藿组成的复方药组核心成分进行全面的鉴定分析。结果与结论:①从国家知识产权局(SIPO)网站建立到2024-04-01,检索发现381项骨质疏松治疗的授权专利,共鉴定出48首含有海洋中药的中成药处方,这些处方包含183味中药,其中13种海洋中药用药频次共574次,单首专利组方中用药味数2-41种不等;②牡蛎是最常用的海洋中药,续断、淫羊藿、地黄、杜仲是最常用的非海洋中药;关联规则分析确定了牡蛎、续断和淫羊藿为核心药物群;网络药理学分析显示该核心药组治疗骨质疏松的核心靶点包括ALB、AKT1、TP53、PPARG和SRC;核心药组发挥疗效的核心成分为谷甾醇、甘草素、臭山羊碱、木犀草素、山奈酚;③GO与KEGG富集分析显示,Rap1/丝裂原活化蛋白激酶信号通路在核心药物组的骨质疏松作用机制中起着重要作用;④分子对接结果显示核心成分与核心靶点之间存在良好的相互作用;⑤超高效液相色谱串联质谱检测复方药组核心成分为木犀草素、谷甾醇、山奈酚等,与网络药理学鉴定的药物成分相符合;对复方药组成分进行定量分析得出,黄酮类化合物、萜类化合物以及生物碱这3类物质在药物成分占比中较大。

关键词：骨质疏松海洋中药数据挖掘网络药理学分子对接

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开放环境多分布特性的局部敏感哈希检索方法

软件学报 2022年第4期33卷 1200-1217页

作者：张仕赖会霞肖如良潘淼鑫张路路陈伟林福建师范大学计算机与网络空间安全学院福建福州350117 数字福建环境监测物联网实验室(福建师范大学) 福建福州350117 福建省网络安全与密码技术重点实验室(福建师范大学) 福建福州350117

基于局部敏感哈希的检索方法能够较好地解决高维大规模数据的近似近邻检索问题.但在开放环境下针对多种分布特性时,迄今尚未有令人满意的解决方案.利用Laplacian算子对数据分布剧烈变化敏感的特性,提出一种具有全局性、适用于开放环境... 详细信息

基于局部敏感哈希的检索方法能够较好地解决高维大规模数据的近似近邻检索问题.但在开放环境下针对多种分布特性时,迄今尚未有令人满意的解决方案.利用Laplacian算子对数据分布剧烈变化敏感的特性,提出一种具有全局性、适用于开放环境下多种分布特性的基于Laplacian算子的局部敏感哈希搜索方法(LPLSH).该方法把Laplacian算子应用于数据投影的概率密度分布,找到数据投影分布的剧烈变化位置作为超平面的偏移量.从理论上证明了精简维度的哈希函数能够保持局部敏感性及低投影密度区间分割的有效性,分析了利用Laplacian算子计算的二阶导数对超平面偏移量设置的指导意义.与其他8种方法对比,LPLSH算法的F1值是其他方法最优值的0.8倍-5倍,耗费时间也大幅减少.通过对具有多种分布特性数据集上的实验验证,结果表明:LPLSH方法能够同时兼顾效率、精度和召回率,可满足开放环境下多分布特性的大规模高维检索的鲁棒性需求.

关键词：开放环境近似近邻检索数据多分布特性局部敏感哈希数据检索

结合测地距离场与曲线平滑的遥感图像道路中心线快速提取

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测绘学报 2023年第8期52卷 1317-1329页

作者：连仁包张振敏廖一鹏邹长忠黄立勤福建江夏学院电子信息科学学院福建福州350108 福建江夏学院数字福建智能家居信息采集及处理物联网省级重点实验室福建福州350108 福州大学物理与信息工程学院福建福州350108 福州大学计算机与大数据学院福建福州350108

从高分辨遥感图像中快速提取道路信息在地图绘制、城市规划和更新GIS数据库等方面至关重要,半自动道路提取作为道路测绘内业的主要方式,是一项劳动密集型工作。为了降低人工介入代价,提高工作效率,本文提出了一种基于测地距离场的道路... 详细信息

从高分辨遥感图像中快速提取道路信息在地图绘制、城市规划和更新GIS数据库等方面至关重要,半自动道路提取作为道路测绘内业的主要方式,是一项劳动密集型工作。为了降低人工介入代价,提高工作效率,本文提出了一种基于测地距离场的道路中心线快速提取算法。首先,利用最佳圆形模板算法,自动估计道路宽度的同时将人工种子调整到道路中心;然后,为了定位道路中心线,提出基于道路显著图的柔性道路中心核密度估计算法,克服了传统道路中心核密度估计中道路分割阈值预设困难的问题;本文提出快速生成测地距离场算法,可快速跟踪种子之间的测地线,大大提高了道路中心线提取的效率;最后对测地线坐标进行均值滤波平滑,获得了光滑的道路中心线。大量的试验和对比数据表明,本文算法能够在保证精度的前提下快速提取道路中心线,大幅降低人工介入代价,提高道路提取的工作效率;值得强调的是,本文算法在图像分辨率固定的前提下,提取任意长度道路中心线的耗时近乎相同,且无须设置超参数,具有较好的人机交互体验。

关键词：测地距离场曲线平滑道路中心线提取遥感图像

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高光谱图像分类的ReliefF-RFE特征选择算法构建与应用

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光谱学与光谱分析 2022年第10期42卷 3283-3290页

作者：项颂阳许章华张艺伟张琦周鑫俞辉李彬李一帆福州大学地理与生态环境研究中心福建福州350108 福州大学环境与安全工程学院福建福州350108 福州大学数字中国研究院(福建) 福建福州350108 福建省资源环境监测与可持续经营利用重点实验室福建三明365004 空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福建福州350108 福州大学信息与通信工程博士后科研流动站福建福州350108

高光谱图像具有波段连续、维数高、数据量大、相邻波段相关性强的特点,可为地物分类提供更为丰富的细节信息。但是,数据中存在大量冗余信息与噪声,在图像分类中如直接利用其所有波段特征而不进行有效分析与选择,将会导致较低的计算效率... 详细信息

高光谱图像具有波段连续、维数高、数据量大、相邻波段相关性强的特点,可为地物分类提供更为丰富的细节信息。但是,数据中存在大量冗余信息与噪声,在图像分类中如直接利用其所有波段特征而不进行有效分析与选择,将会导致较低的计算效率和较高的计算复杂度,分类精度亦可能随着波段维数增加而出现先增后减的“休斯(Hughes)现象”。为快速地从高达数十个甚至数百个波段的高光谱图像中提取出具有较好识别能力的特征子集,从而避免“维度灾难”,将过滤式ReliefF算法和封装式特征递归消除算法(RFE)相结合,构建了ReliefF-RFE特征选择算法,可用于高光谱图像分类的特征选择。该算法根据权重阈值,利用ReliefF算法快速剔除大量无关特征,缩小并优化特征子集的范围;利用RFE算法进一步搜索最优特征子集,将缩小范围后的特征子集中与分类器关联性小、冗余的特征进行递归筛选,进而得到分类性能最佳的特征子集。采用Indian pines数据集、Salinas-A数据集与KSC数据集等3个标准数据集作为实验数据,将ReliefF-RFE算法的应用效果与ReliefF和RFE算法进行对比。结果显示,在3个数据集中,应用ReliefF-RFE算法的高光谱图像分类平均总体精度(OA)为92.94%、F-measure为92.81%,Kappa系数为91.94%;ReliefF-RFE算法的平均特征维数是ReliefF算法的37%,而平均运算时间则是RFE算法的75%。由此表明,ReliefF-RFE算法能够在保证分类精度的同时,克服过滤式ReliefF算法无法有效减小特征之间冗余以及封装式RFE算法时间复杂度较高的缺陷,具有更为均衡的综合性能,适用于高光谱图像分类的特征选择。

关键词：高光谱图像特征选择 ReliefF算法 RFE算法 ReliefF-RFE算法

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一种高阶仿射型潮流及其递归求解方法

中国电机工程学报 2024年

作者：陈飞雄吴鸿斌邵振国颜熙颖陈冰数字能源福建省高校重点实验室(福州大学)

针对现有仿射潮流方法在复杂系统中存在的保守性过大的问题，提出一种高阶仿射型潮流及其递归求解方法。该法定义一种含高阶噪声元的仿射拓展形式，并将其应用至仿射潮流建模中，建立基于高阶噪声元系数递归求解的仿射潮流模型，克服大... 详细信息

针对现有仿射潮流方法在复杂系统中存在的保守性过大的问题，提出一种高阶仿射型潮流及其递归求解方法。该法定义一种含高阶噪声元的仿射拓展形式，并将其应用至仿射潮流建模中，建立基于高阶噪声元系数递归求解的仿射潮流模型，克服大量非线性噪声元近似处理带来的区间误差过度扩张。该法递归求解至原始噪声元的二阶项系数，并将高阶项计算转化为功率误差噪声元系数的求取与计算，在避免计算冗余问题的同时，保证仿射潮流解的完备性。同时，提出一种高阶仿射与区间的转换方法，利用复仿射多边形辅助噪声元取值，实现含高阶噪声元的仿射-区间转换。通过多个测试系统的仿真计算，验证了所提方法具有更优的收敛性和更低的保守性。

关键词：不确定性仿射潮流保守性递归求解

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窄带快照式多光谱成像色彩还原方法

光谱学与光谱分析 2021年第1期41卷 183-187页

作者：易定容孔令华赵艳丽杨子涵华侨大学机电及自动化学院福建厦门361021 福建工程学院机械与汽车工程学院&数字福建工业制造物联网实验室福建福州350118

由于兼具光谱分辨和空间分辨能力,快照式窄带多光谱成像在资源遥感、精准农业、医疗检测等领域将有广泛应用。由于该方法使用窄带成像来提高光谱分辨率及图像对比度,所获得的图像是灰度信息,失去了场景的色彩信息,不便专家对图像鉴别、... 详细信息

由于兼具光谱分辨和空间分辨能力,快照式窄带多光谱成像在资源遥感、精准农业、医疗检测等领域将有广泛应用。由于该方法使用窄带成像来提高光谱分辨率及图像对比度,所获得的图像是灰度信息,失去了场景的色彩信息,不便专家对图像鉴别、评价与赏析。已有的色彩还原算法主要针对光谱波段带宽较宽或者多个波段叠加基本覆盖整个可见光谱范围等两种光谱成像仪,不适合窄带多光谱成像方法的色彩还原。该研究适合于快照式窄带多光谱成像的色彩还原方法,提出建立窄带多光谱彩色相机的概念。首先,提出两种窄带多光谱色彩还原方法:(1)基于CIE色度系统三刺激值色的,(2)基于贝尔阵列插值算法的;其次,分别应用两种算法还原快照式窄带多光谱相机所获得的植物、手臂及宫颈组织等三种代表性场景窄带多光谱灰度图像;之后,计算并比较表征两种算法所得的代表性场景彩色图像的均值、方差、熵及梯度等表征图像质量的参数数值,确定出适合快照式窄带多光谱成像的色彩还原方法;最后,对所确定的色彩还原算法进行色偏校正。实验结果表明,基于CIE三刺激值色彩还原方法比贝尔阵列插值法更适用于窄带多光谱成像颜色复原。配合使用CIE三刺激值色彩还原方法及灰度图象校正算法,从窄带光谱成像所获得的植物、手臂皮肤及宫颈组织的灰度图像所还原出的近彩色图像逼近物体真实色彩,满足人眼观察习惯。介绍了仅覆盖可见光光谱范围30%的窄带多光谱图像进行色彩还原的方法,该方法证明快照式窄带多光谱成像可以兼具光谱分辨能力,同时保持可供人主观辨识的色彩信息。所提出实现快照式窄带多光谱彩色成像的方法,有望设计不同于传统RGB相机的彩色相机实施方案。

关键词：快照式窄带多光谱成像色彩还原方法 CIE三刺激值积分贝尔阵列插值窄带多光谱彩色相机

ZY1-02DAHSI影像归一化阴影植被指数NSVI的波段选择及其构建

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光谱学与光谱分析 2024年第9期44卷 2626-2637页

作者：许章华陈玲燕项颂阳邓西鹏李一帆俞辉贺安琪李增禄郭孝玉福州大学地理与生态环境研究院福建福州350108 福州大学环境与安全工程学院福建福州350108 福建省资源环境监测与可持续经营利用重点实验室福建三明365004 空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室福建福州350108 福州大学数字中国研究院(福建) 福建福州350108 福建省地质测绘院福建福州350108 SEGi University Kota Damansara 47810Malaysia

高光谱影像具有连续的地物光谱信息,在阴影检测方面具有巨大的潜力,而波段冗余度高需进行波段优选。归一化阴影植被指数(NSVI)能够扩大光谱差异,在高光谱影像中应用NSVI将更有效地识别阴影。资源一号02D卫星是我国首颗自主研发并成功运... 详细信息

高光谱影像具有连续的地物光谱信息,在阴影检测方面具有巨大的潜力,而波段冗余度高需进行波段优选。归一化阴影植被指数(NSVI)能够扩大光谱差异,在高光谱影像中应用NSVI将更有效地识别阴影。资源一号02D卫星是我国首颗自主研发并成功运行的高光谱业务卫星,数据信噪比大、覆盖能力强,对该高光谱影像进行准确的阴影检测具有重要意义。以ZY1-02DAHSI影像为试验数据,提取并分析明亮区植被、阴影区植被及水体的光谱反射率;结合竞争自适应重加权采样(CARS)和连续投影算法(SPA)筛选能够有效区分典型地物的主要波段,综合考虑算法的特性进一步选出特征波段构建NSVI;通过步长法确定最佳阈值对影像进行分类,从像元值分布情况、分类精度和光谱增强效果等对比出构建NSVI的最佳波段,并结合不同的阴影指数、波段和影像进行综合评价,验证该方法的意义及普适性。结果表明:波段32和波段73是构建NSVI的最佳波段,分别对应红光波段和近红外波段;不同波段构建的NSVI分类精度均高于90%,由最佳波段构建的NSVI分类精度为94.33%,Kappa系数为0.8328,分类效果最优;NSVI能够增强典型地物间的光谱差异并缓解归一化植被指数的“易饱和”现象,在该影像中因水体累积产生的小波峰有助于提取水体;在ZY1-02DAHSI影像中NSVI的分类效果优于归一化阴影指数和阴影指数,于另一景影像的分类精度也达到93.55%,Kappa系数为0.8167。由算法筛选出的波段具有一定的代表性,最佳波段构建的NSVI在ZY1-02DAHSI影像中具有较好的阴影检测能力,对高光谱影像阴影检测及构建植被指数具有一定的借鉴和参考意义。

关键词：归一化阴影植被指数NSVI ZY1-02DAHSI影像竞争自适应重加权采样(CARS) 连续投影算法(SPA) 阴影检测