基于改进YOLOv7-DeepSort的红外视频多目标跟踪

针对红外图像纹理弱及多目标遮挡导致跟踪精度低的问题,构建了基于改进YOLOv7模型和多目标跟踪算法DeepSort的融合红外目标跟踪模型MSB-YOLOv7-DeepSort。采用SE(squeeze and excitation)通道注意力机制和双向特征金字塔网络提高红外目标的特征提取质量;利用轻量化网络MobileNetV3替换YOLOv7骨干网络,提升融合模型的推理速度。实验结果表明,MSB-YOLOv7-DeepSort模型在跟踪准确度、跟踪精确度、正确目标跟踪比例和帧率等方面均具有较好的性能。

基于方差分析的质谱性能影响因素量化研究

基于质谱的现场、实时、准确、快速检测技术研究大多集中于电离技术和分析检测方法,而关于质谱技术实际应用中影响灵敏度、重复性和一致性等性能指标的因素量化分析研究较少。通过气相色谱-电子轰击电离-质谱法对化学毒剂模拟剂甲基膦酸二甲酯(DMMP)进行240组条件实验,采用方差分析法量化色谱进样口温度、色谱-质谱接口传输线温度和离子源温度等因素的影响程度。单因素方差分析结果表明,进样口温度影响最显著、离子源温度次之、传输线温度影响较弱;多因素方差分析结果表明,进样口温度和离子源温度交互效应对信号强度影响显著。基于量化分析结果优化相关影响因素参数,对6个不同浓度的DMMP进行线性定量和检测重复性实验,优化参数后的信号强度提高近10倍,线性定量范围可覆盖1~50 mg/L,在20~50 mg/L浓度范围内的相对标准偏差(RSD)低于5%。因此,影响因素的方差分析量化研究可为提高质谱仪检测性能提供数据支持。

圆弧形电极离子阱质量分析器的理论模拟

为了给圆弧形电极离子阱质量分析器的实验研究提供可靠的科学依据,本工作从理论上研究了一种由不同半径的圆弧形电极所组成的线性离子阱。使用SIMION和AXSIM软件对设计的线性离子阱进行计算模拟。通过分析电极半径及其比例与离子阱内的电场分布关系,各种多极场成分分布、离子阱内离子运动轨迹、质谱峰形状、分辨率及离子逐出效率等,得到了圆弧形电极所组成的线性离子阱的优化结构。

基于小波变换的谱图预检索和精检索的组合匹配算法

针对传统方法的谱图预检索后参考谱图数量仍然较多,造成检索效率低和精检索时因不能利用谱图细节特征而易出现假阳性或假阴性的问题,提出了一种基于小波变换的预检索和精检索的组合匹配算法.首先利用小波变换的轮廓部分进行预检索,然后利用小波变换的细节部分进行精检索;确定了预检索时小波分解的层数为1,相似度的阈值为0.6～0.7,而精检索时小波分解层数为3;通过在相似度计算中增加小波变换的细节成分,以提高检索精度;同时根据小波变换分解尺度与质谱信号峰宽的关系,依据质谱仪的分辨率自适应地确定离散小波变换的分解层数.采用该方法在NIST08标准参考谱库（191 000张谱图）中检索了1 000多张谱图的准确性.实验表明：与加权点积方法相比,匹配的准确度平均提高了24.9％,与Stein和Scott组合方法相比,匹配的准确度平均提高了1.9％;通过质谱仪得到样品的实测谱图在参考谱库中的检索结果表明,该算法能有效提高谱图匹配的相似度和准确度,与Stein和Scott组合方法相比,甲基磷酸二甲酯的谱图相似度提高了7.6％,全氟三丁胺的谱图相似度提高了20.7％,不同浓度八氟奈的谱图相似度平均提高了14.9％,尤其在分析低浓度样品时取得了很好的效果;采用该方法处理同分异构体化合物,如邻二甲苯数据时,与Stein和Scott组合方法相比提高了相似化合物的选择性.

基于小波变换的便携式质谱重叠峰解析方法研究

针对便携式质谱重叠峰导致无法准确识别待测物质特征峰的问题,研究了基于小波变换的重叠峰解析方法,并对使用该方法处理重叠峰时存在的小波函数的选择、小波分解层数的确定、信号经小波变换后细节部分的选取,以及细节部分放大倍数的确定等问题进行了研究。选用仿真的大峰与大峰重叠数据、大峰与小峰重叠数据和便携质谱仪实测的DMMP重叠峰数据进行实验。结果表明,应用该方法解析重叠峰后,与原始数据的分离度相比,仿真的大峰与大峰的分离度提高了128.57%,大峰与小峰的分离度提高了52.0%,实测DMMP数据的分离度提高了至少33.75%。

敞开式离子化质谱技术研究进展

军事、公共安全和应急救援等对现场、实时、准确、快速检测技术提出了迫切需求。敞开式离子化质谱技术可以现场直接分析样品,具有简单、快速、无需样品前处理、可分析多种相态物质的特点。本文总结了基于激光、等离子体和电喷雾原理的敞开式离子化技术的研究进展,介绍了敞开式离子化质谱技术在化学战剂、生物和爆炸物检测领域的应用,并对敞开式离子化质谱技术面临的问题和未来研究方向进行了总结与展望。

针头喷雾常压离子化质谱技术对化生物质的现场检测研究

近年来常压离子化技术在对特定物质的快速现场质谱检测提供了一条很好的技术途径。本文针对该技术领域,提出了一种新型的针头喷雾常压离子化方法,在离子阱质谱仪上采用化学毒剂模拟剂(DMMP)样品及其与污水的混合液体、Met-Arg-Phe-Ala(MRFA)肽段生物样品进行了喷雾实验,验证了这种新的喷雾方法对复杂样品的直接质谱检测分析性能。实验结果表明,针头喷雾离子化质谱技术能够对MRFA肽段生物样品进行检测,最低检测限为5ng/mL;对DMMP液体样品进行在线直接检测,最低检测限为1ng/mL,检测时间为1.5min。通过与Nano-ESI喷雾离子化方法对比实验,实验结果表明,采用本文方法检测得到的离子流强度是Nano-ESI方法的2倍,同时离子流信号也较稳定,是一种适合战场化生在线快速检测的新型离子化质谱检测技术。

基于膜连续进样和脉冲进样的便携式质谱进样技术研究

针对国产便携式质谱仪在维持真空条件下提高进样效率的问题,研究了膜连续进样和脉冲进样技术。利用实验室组装的膜连续进样和脉冲进样装置,使用二甲苯标气开展了在不同膜温、不同进样流量、不同脉冲频率条件下的进样实验;利用国内厂家生产的膜替换Hapsite用进样阀中的膜,在相同膜温和不同进样流量条件下对比分析了两种膜的性能。结果表明:提高膜温度、增大进样流量可以有效提高便携式质谱仪的离子流信号强度,缩短响应时间和减少峰拖尾现象;在膜温度不变的条件下,增大进样流量可以有效地缩小两种膜性能之间的差距;采用脉冲进样时,随着脉冲电压频率的增大,既可以有效地保持仪器的真空度,又可以提高离子流信号强度、缩短响应时间。

针头喷雾离子化质谱技术在化生毒剂检测中的应用研究

近年来常压离子化技术(Ambient Ionization)因其具有样品前处理简化、现场快速等特点在质谱的应用中受到广泛关注,本文针对该研究热点,将针头喷雾常压离子化方法应用于化学生物毒剂检测,在实验室离子阱质谱仪上对半挥发性化学毒剂VX的模拟剂邻苯二甲酸二乙酯、HD的模拟剂硫二甘醇样品进行检测,对生物毒剂模拟剂P物质、次乌头碱样品进行了检测。实验结果表明,针头喷雾离子化质谱技术能够实现对化学和生物毒剂模拟剂样品的在线快速检测,从提取样品到得到质谱检测结果,检测时间约为1.5 min;对P物质的针头喷雾检测与Nano-ESI喷雾检测相比,离子流强度提高了1.4倍,同时离子流信号也较稳定;对次乌头碱和污水混合液进行了检测,模拟了实际应用中的现场环境。因此,针头喷雾质谱技术是一种适合现场化生毒剂在线快速检测的新型常压离子化质谱技术。

圆弧型电极离子阱中的多极场研究

离子阱是质谱仪器中应用最为广泛的质量分析器之一,采用非双曲面电极的离子阱会在四极场基础上引入多极场成分而影响离子阱的性能。为研究掺杂多极场的成分比例,通过GEM语言构建了3组不同的圆弧形电极离子阱,应用软件SIMION8.1计算离子阱内部电势,在此基础上应用软件PAN33进行傅里叶变换得到离子阱多极场参数。本文通过计算得出了3种圆弧形电极离子阱在不同场半径下的多极场参数,并对偶数极场(A2、A4、A6)和奇数极场(A3、A5)的变化规律进行了研究,为圆弧形电极离子阱进一步的实验测试提供了理论基础和依据。

基于分段加权的点积相似度方法研究

针对信噪比较低或因噪声干扰造成的谱图质量较差时,传统加权点积方法由于不能有效利用谱峰分布规律和不同质量区间谱峰在谱图识别中的作用而易出现相似度较低、假阳性或假阴性等问题,提出了基于分段加权的点积相似度方法。首先利用谱峰的分布规律合理地确定各个质量区间的范围,依据不同的质量区间在谱图识别中的作用设置不同的质量数(mass/z)权重值和丰度权重值,然后按赋予的权重值计算谱图相似度,以甲基磷酸二甲酯谱图为例研究了合理确定各分段权重的方法。采用该方法在NIST08标准参考谱库(191 000张谱图)中检索1000多张谱图的准确性实验表明,与传统加权点积方法相比谱图识别的准确度提高了16.2%;通过质谱仪得到样品的实测谱图在参考谱库中检索结果表明,该方法能有效提高谱图匹配的相似度和准确度,与传统加强点积方法相比,不同浓度的八氟奈谱图相似度平均提高了2.3%;采用该方法处理同分异构体化合物,如邻二甲苯数据时,提高了相似化合物的选择性。