基于机器视觉与光谱融合的柑橘品质无损检测分级系统设计与试验

针对柑橘果径、着色率和内部糖度3项关键品质指标,基于双锥滚子式果杯传输线设计了一套柑橘综合品质无损检测分级系统,该系统主要包括喂料部分、机器视觉检测模块、近红外光谱检测模块和分级执行部分.机器视觉检测模块采用单相机拍摄不断翻滚的柑橘视频来获取大量不同姿态的柑橘图像,并进行轮廓提取,以单个柑橘所有帧图像的最小外接圆直径的平均值计算果径,以每一帧图像得到的其二维黄色占比的平均值作为全表面着色率.在近红外光谱检测模块中设计了透射式光路,采集柑橘透射率光谱,并按在线检测时柑橘出现的两种高频姿态建立了混合姿态糖度检测模型,对比不同预处理方法下的建模结果,选取应用效果较优的多元散射校正(MSC)后建立的偏最小二乘法(PLS)模型.在线试验结果表明:果径检测的最大绝对误差为-1.42 mm,着色率检测的最大绝对误差为0.048,糖度检测结果的相关系数为0.817,均方根误差为0.658%.内外品质的联合检测分级按判别树决策方法确定了3种品质的联合分级方式,在分选速度为5个/s时,综合分级的平均准确率可达到91.16%,该检测分级系统整体结构简单,对于类球形水果具有较强的适用性,在产业化应用上有很大的潜力.

次生孔隙缺陷对混凝土拉压强度影响试验研究

混凝土内部次生孔隙缺陷对其拉压强度影响显著。运用多种尺寸的EPS颗粒模拟混凝土内部的次生孔隙率与孔径分布,对不同次生孔径及孔隙率下的混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度进行了研究,并基于灰色关联度理论开展了次生孔隙率和孔径对混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的关联性分析。研究结果表明:混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度均随着次生孔隙率的增大呈近似线性下降趋势。混凝土抗压强度随着次生孔径的增大而下降,而劈裂抗拉强度则随着次生孔径的增大呈先降后增趋势,且孔径为4 mm时降幅达到最大值。随着次生孔隙率的增大,混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的降幅均增大。灰色关联度分析结果表明,相较于次生孔隙率,次生孔径对混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的影响更为显著。

基于反射光谱的油茶籽油掺伪量快速测定及特征波长特性研究

为了探索紫外-可见-近红外反射光谱测定油茶籽油掺伪量的方法,按照不同掺伪比例制备了244个油茶籽油掺伪大豆油、菜籽油、花生油、玉米油的样本,以自主搭建的实验平台采集所制备样本在200~1100 nm范围内的反射光谱。将原始光谱进行Savitzky-Golay(SG)-连续小波变换(CWT)预处理后,利用Kennard-Stone(K-S)算法以2∶1的比例将样本划分成校正集和预测集。采用竞争性自适应重加权算法(CARS)、连续投影算法(SPA)、自主软收缩算法(BOSS)、迭代变量子集优化算法(IVSO)进行特征波长选择,分别建立基于支持向量机(SVM)、极限学习机(ELM)、随机森林(RF)的油茶籽油掺伪量快速预测模型,同时对特征波长的特性进行了研究。结果表明:原始光谱经过SG-CWT(L5)预处理和BOSS特征波长筛选后,建立的基于SVM的油茶籽油掺伪量快速预测模型能够鉴别掺伪量为1%及以上的油茶籽油,该模型在十折交叉验证和网格搜索法下得到最佳惩罚因子(c)和核函数(γ)分别为5.2780和0.1088,其预测决定系数(R_(P)^(2))、预测均方根误差(RMSE_P)、预测平均绝对误差(MAE_(P))分别为0.9985、0.0134、0.0102。特征波长聚集程度和陡度对模型预测结果存在一定影响。综上,建立的基于反射光谱的油茶籽油掺伪量快速预测模型预测误差小,预测效果较好。

基于光谱变换算法的不同横径沃柑的光谱与建模对比分析

目的:减小沃柑横径对糖度预测带来的影响。方法:将132个沃柑按横径分为小等果(65~70 mm)、中等果(70~75 mm)和大等果(75~80 mm)3组。采集全体沃柑的横径光谱后,运用光谱变换算法,综合光谱信息与沃柑横径信息,将不同大小的沃柑光谱转换到同一横径基准下。将修正前的光谱与修正后的光谱分别通过预处理,目标共生距离算法(SPXY)划分,竞争性自适应权重取样法(CARS)筛选特征波长点以及偏最小二乘回归法(PLS)建立修正前后的糖度模型。结果:小等果光谱经过修正,预测集决定系数(R_(P)^(2))由0.790提升至0.821,预测集均方根误差(RMSEP)为0.489降低至0.443;中等果光谱经过修正,R_(P)^(2)由0.801提升为0.845,RMSEP为0.460降低至0.422;大等果光谱修正,R_(P)^(2)由0.820提升至0.863,RMSEP为0.431降低至0.393。结论:光谱修正算法减小了沃柑横径带来的光谱差异,提升了模型的预测精度。

基于光谱的橘小实蝇侵染柑橘检测系统设计

为实现可见/近红外光谱对橘小实蝇侵染柑橘的准确检测。针对侵染位置的未知问题,设计一套橘小实蝇侵染柑橘多光路无损检测分级系统。采集四个检测光路的半透射光谱信息,利用偏最小二乘判别法建立并比较单一检测光路和混合四个检测光路的分类模型。结果显示,混合所有检测光路的模型取得较优的分类结果。利用竞争性自适应重加权采样法筛选的47个特征波长变量建模,四个检测光路中分类效果最佳地预测集的准确率和特异性分别达到93.5%和95.2%。利用四个检测光路的柑橘样本建立的PLS-DA混合分类模型,结合CARS算法进行有效特征波长变量筛选,可提高橘小实蝇侵染柑橘分类模型的精度,实现橘小实蝇侵染柑橘的准确分类。研究结果可为在线检测橘小实蝇侵染柑橘提供参考。

基于机器视觉的柑橘果形测控系统设计

针对柑橘果形特征中圆度和果径检测精度低、姿态定位时间长的问题,设计了一种嵌入式快速检测与控制系统。系统以STM32单片机为系统控制核心,测量了单目相机图像的半径误差和形状误差,并采用高斯滤波、数字图像形态学、Hu矩和Canny算法,对动态的柑橘图像进行姿态识别与柑橘果形检测。检测结果表明:视觉检测系统半径误差控制在1.8%以内,形状误差为2.71%~3.69%;在5个/s柑橘的检测速度下,柑橘圆度和果径的在线分级正确率分别为81%和91.92%。本研究结合机器视觉无损检测技术,实现了动态下柑橘圆度和果径特征的综合检测与分级。

光照区域对近红外光谱在线检测柚子糖度的影响

[目的]提高近红外光谱技术在线检测柚子糖度的精度。[方法]采用自主研发的柚子在线无损检测设备采集3种光照区域的柚子的漫透射光谱数据,在650~950 nm的波长范围内采用标准正交变量变换(SNV)、多元散射校正(MSC)、归一化(normalize)、SG一阶求导(savitzky-golay first order derivative,SG-1st)对原始数据进行预处理,使用自适应性加权算法(CARS)筛选反映柚子糖度的光谱特征,建立了偏最小二乘回归(PLSR)模型。使用未参与到建模的30个柚子样本进行在线验证。[结果]光照区域C结合SNV-CARS-PLSR方法的建模效果最优。其预测集的决定系数为0.95,均方根误差为0.30°Brix。在线验证时决定系数为0.90,均方根误差为0.58°Brix。模型对于柚子糖度具有较强的在线检测能力。[结论]在光斑直径为70 mm且位于柚子赤道上方20 mm的光照区域C的条件下采集的柚子光谱数据所建立的预测模型能更有效地实现柚子糖度的在线预测。

基于压电传感阵列的萜烯类挥发物鉴别

为了实现柑橘中萜烯类挥发物的鉴别,选取柑橘主要萜烯类挥发物,d-柠檬烯、α-蒎烯和月桂烯作为目标分子。采用本体聚合法,MAA为功能单体,EGDMA为交联剂,AIBN为引发剂,制得对应的分子印迹聚合物(MIP)。使用聚氯乙烯将MIP粉末与石英晶体微天平(QCM)电极结合,制成MIP-QCM传感器,三种传感器组成传感阵列。搭建配气系统并测量传感阵列对纯样和混合样本的响应。以传感器最大频率偏移作为特征值。传感器对各自目标纯样的响应随浓度变化呈良好的线性关系,R^(2)分别为0.9924、0.9836和0.9859,灵敏度均在0.2 Hz/ppm以上,重复性百分比均在95%以上。采用主成分分析法(PCA)鉴别纯样和其对应的混合样本,鉴别准确率为100%。传感阵列对萜烯类挥发物纯样和添加了少量干扰物的混合样本有很强的鉴别能力。

产教融合背景下高职院校教材开发探究

针对我国当前职业院校教材开发存在的特色不鲜明、内容不能紧跟产业发展需求、缺乏行业企业深度参与、形式立体化程度不够等问题,分析了高职院校产教融合教材开发与建设变革,提出了专业链对接产业链、内容和形态“内外并施”以及构建“指导—组织—实施—评价”多维教材建设管理体系的产教融合教材开发思路。

基于XGBoost的掺伪茶油光谱鉴别模型

为实现采用紫外-可见-近红外光谱技术鉴别掺伪茶油的目的,研究首先通过向茶油中掺入不同比例的葵花籽油、玉米胚芽油和花生油制备掺伪茶油,然后采用自制的透射光谱采集实验平台获得光谱数据,对原始光谱进行预处理后,分别以竞争性自适应重加权算法(CARS)、连续投影算法(SPA)、Boruta算法进行特征波长筛选,最后建立了基于XGBoost的掺伪茶油鉴别模型。研究结果表明,原始光谱经过SG-连续小波变换[CWT(分解尺度25,L5)]预处理和Boruta特征波长筛选后,所建立的XGBoost模型鉴别性能最佳,测试集的准确率、灵敏度和特异性分别达到了98.18%、100.00%和97.62%。通过与常用的支持向量机(SVM)和极限学习机(ELM)模型对比后得到,XGBoost模型的准确率分别提高了3.63%和1.82%,特异性分别提高了4.76%和2.38%。

基于GPU的北斗B1宽带复合信号实时发生器设计

为了实现北斗B1C+B1I信号的联合生成,提出一种基于软件无线电和图形处理器(graphics processing unit,GPU)加速的北斗B1宽带复合信号的实时生成方法,该方法针对单边带复数二进制偏移载波(single-sideband complex binary offset carrier,SCBOC)调制方式的信号体制进行设计,系统根据用户配置的接收机运动轨迹和星历文件,生成中频信号并通过射频端发射。为了进一步提升GPU并行运算速度,从优化设备内存结构、设计并行线程架构和统一计算设备架构流(compute unified device architecture stream,CUDA)加速3个方面,设计了基于异步运算的加速采样点数据计算的CUDA优化实现方案。测试结果证明,优化后的算法可以基于SCBOC调制实时生成北斗B1I+B1C信号,基于GTX3060的GPU平台,信号90 M采样率下能实现8颗卫星复合信号的实时生成。

纳米HNS@CL-20-DNB共晶炸药核壳复合物的制备及其性能研究

高能单质含能材料六硝基六氮杂异伍兹烷(CL-20)由于机械感度过高,限制了其在军事领域的广泛应用。以硬脂酸修饰的纳米六硝基茋(HNS)为表面活性剂,CL-20和1,3-二硝基苯(DNB)的乙酸乙酯溶液为油相,在超声波辅助作用下制备稳定的Pickering乳液,研究了纳米HNS的界面性质、改性纳米HNS的用量及乳液的静置时间对乳液稳定性的影响规律,成功制备纳米HNS@CL-20-DNB共晶炸药核壳复合物,并对复合物的形貌、结构、热分解性能及安全性能进行表征。结果表明:改性HNS含量为10%~20%,静置时间小于200 min时,可以制备均匀稳定的Pickering乳液;核壳复合物粒径约为5μm左右,表面包覆一层改性纳米HNS;由于共晶结构,复合物的热分解峰温为247.7℃,其热分解放热峰温较原料CL-20提高了7.9℃;复合物的特性落高H_(50)为43 cm,摩擦感度爆炸概率为36%,相较于原料CL-20,安全性能大幅提升。本研究所采用的制备方法安全简单且组分无非含能材料,理论上未降低核壳复合物的能量,有望为含CL-20的复合炸药的设计和制备提供新思路,提升CL-20在军事领域的适用性。

初中语文整本书阅读的实施策略

整本书阅读是初中语文教育改革的亮点,也是教学重点与难点,如何指导学生科学阅读整本书是摆在教师面前的挑战。文章分析了初中语文整本书阅读教学的意义,包括坚定学生的文化自信、提升学生语言运用能力、培养学生的思维能力、提升学生审美创造能力;阐述了整本书阅读教学实施策略,包括选择合适的阅读材料、合理制定整本书阅读计划、巧妙搭建问题支架、组织语文实践活动、注重阅读反思与教学评价。教学结果表明,按照上述策略展开整本书阅读教学,显著提升了活动效果与学生阅读能力,故在初中语文中应大力推广。

基于法拉第效应的宽频光学电流传感器研制及其性能研究

当前智能电网和新型电力系统中存在大量高频暂态电流分量。高频暂态电流是反映电力系统扰动及故障过程的重要信息,对其波形、频率、幅值等信息参数进行实时观测是预防和确保电网安全稳定运行的前提。而传统电流测量方式存在频带窄、易受电磁干扰、绝缘配合难度大等问题,难以对暂态电流进行有效检测。故提出并设计了一种具有抗干扰能力的螺线管式宽频光学电流传感器,基于传感器性能测试平台,研究了传感器的灵敏度、线性度以及频率特性,结果表明目前传感器的灵敏度为62.57 mV/A且带宽可以达到1 MHz以上;此外搭建了直流电弧实验平台对直流电弧进行了测量。试验结果表明,该传感器可实现对直流至高频电弧分量的有效测量,其测量结果与标准电流探头的线性相关度可达0.9971,多次实验结果表明相关系数的相对变化率小于2%,具有一定工程使用价值。

恙虫病合并急性呼吸窘迫综合征研究进展

恙虫病为恙螨幼虫叮咬后感染的地方疫源疾病,是东方立克次氏体感染所致的一种胞内菌,最初表现无明显特异性,与流感症状类似,如发热、头痛、咳嗽、肌肉酸痛、听力短暂丧失等,部分患者查体可见特异性焦痂、淋巴结肿大。该病可累及全身多个器官,重症患者常有急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS)、急性肾衰竭、心肌炎、脑膜炎、DIC等并发症。目前人们对该病的认知参差不齐,大部分医师尤其是基层首诊医生对恙虫病的认知不足,造成恙虫病误诊、漏诊率仍较高。恙虫病不同地区的毒株类型、疾病检测时间、群体遗传学均存在差异,导致常见的检测方法例如外斐试验阳性率较低。目前对恙虫病合并急性呼吸窘迫综合征的研究较少,本文对恙虫病合并急性呼吸窘迫综合征的诊断以及临床治疗的最新研究进展进行综述,旨在为恙虫病合并ARDS的临床诊疗提供参考。

季节更替·光泽流转·音律振动:关于马王堆三号墓E57号漆奁内置物的讨论

在马王堆汉墓出土的众多文物里,三号墓的帛书可谓最珍贵的发现之一。虽然对帛书内容的研究已经成果颇丰,同一漆奁(E57)内发现的其他物品却并未得到同样的关注。本文对马王堆三号墓E57号漆奁下层发现的器物进行分析,尤其是髹漆青蛙、蚌壳、两支竹笛的物品组合,提出可以基于季节变化、光泽特质、与天文相关的乐律三种构建原则对此进行释读。归根结底,这三种构建原则同样以生命的复苏为目的,只是在表达方式或激发手段上有所不同而已。

基于CiteSpace干旱区生态系统植被恢复研究进展

气候变化背景下,干旱区生态系统植被恢复面临着巨大挑战,具有重要的研究价值,是生态学的重要研究方向。使用CiteSpace软件对干旱区生态系统植被恢复的研究进展情况进行了数据挖掘和计量分析,对该主题下发文数量变化趋势、主要研究力量以及研究主题发展路径进行了展示。研究发现:(1)发文数量整体呈现出显著增加的趋势,大致经历了慢速、平稳、快速3个增长阶段,不同阶段的研究热点不同。当前的研究主要集中于“土壤水分”、“弃耕地”、“生物土壤结皮”、“分层土壤”等聚类主题,与工程学、水文学、地学等相关学科的交叉研究日益增加;(2)中国、美国和西班牙是发文量最多的国家,中国科学院是发文数量最多的机构,李新荣等人构成了该研究主题下的核心作者群;(3)气候变化背景下恢复植被抗旱策略、恢复生态系统结构和功能的变化规律可能是近期干旱区生态系统植被恢复的研究热点。

青少年运动员心理弹性对心理疲劳的影响:应对方式的中介作用

目的 研究心理弹性、心理疲劳、应对方式三者之间的关系,探讨不同应对方式是否在心理弹性和心理疲劳之间起中介作用,为促进青少年学生运动员心理健康提供新的理论依据。方法 采用心理弹性量表(CD-RISC)、运动心理疲劳量表(ABQ)和简易应对方式量表(SCSQ)对云南省某体育运动学校150名重竞技项目学生进行问卷调查,对数据进行中介效应及相关性分析。结果 1)男生积极应对方式显著高于女生(t=2.117,p<0.05);家庭所在地,即城市与农村之间在各维度无显著差异。2)心理弹性与心理疲劳呈现显著负相关(r=-0.176,p<0.05),与应对方式呈现显著正相关(r=0.341,p<0.001):积极应对方式与心理疲劳无显著差异(r=-0.080,p=0.332),消极应对方式与心理疲劳呈现显著正相关(r=0.376,p<0.001);3)应对方式在心理弹性与心理疲劳的关系中起部分中介作用,中介效应量为0.13,中介效应占比为25.5%。结论 青少年学生运动员心理弹性对心理疲劳有负向预测作用;应对方式作为保护青少年心理弹性重要因素之一,在学生运动员心理弹性和心理疲劳起缓冲作用。

近红外光谱检测柑橘糖度光照角度可调装置设计与试验

目的:解决近红外光谱检测水果糖度固定光照角度获得光谱信息不够全面等问题。方法:基于光源远程运动中心简化模型,设计了一种漫透射近红外光谱检测柑橘糖度的光照角度可调装置,并对该装置进行了结构性能分析,开展了不同光照角度的柑橘糖度光谱检测试验。结果:该装置光照角度的调节范围可设置为0°~60°;60°时4个光源光斑中心与靶心位移偏差最小为7.5 mm;不同光照角度下2、3、4号光源光照角度平均值与1号光源基准值的误差在1°以下;光照角度30°时,原始透射率光谱数据所建的柑橘糖度预测模型效果最佳,预测集、校正集的相关系数和均方根误差分别为0.8876,0.8975和0.4560,0.4309°Brix。结论:所研制的近红外光谱检测装置能够实现自动同步调节4个光源对准水果中心的光照角度。

硬膜外分娩镇痛对子痫前期产妇子宫动脉及胎儿脐动脉血流指数的影响

目的 观察硬膜外分娩镇痛对子痫前期产妇子宫动脉及胎儿脐动脉血流指数的影响。方法 选择要求行分娩镇痛的单胎足月顺产初产妇共60例,其中合并子痫前期产妇30例,无合并症产妇30例,所有产妇均采用持续硬膜外分娩镇痛。在宫缩间歇期记录所有产妇镇痛前(T0)、镇痛后30 min (T1)以及镇痛后90 min (T2)子宫动脉及胎儿脐动脉阻力指数(RI)、搏动指数(PI)以及收缩期最大峰值流速与舒张末期流速的比值(S/D),并记录以上时刻产妇视觉模拟评分法(VAS)评分、平均动脉压(MAP)、胎心率以及新生儿Apgar评分。结果 在实施分娩镇痛前,子痫前期组产妇子宫动脉血流阻力指标RI、PI及S/D比值均高于正常组产妇(P<0.05),实施分娩镇痛后,两组产妇子宫动脉阻力指标值比较差异无统计学意义(P>0.05);实施分娩镇痛前后两组产妇脐动脉阻力指标比较差异均无统计学意义(P>0.05)。正常组产妇子宫动脉和脐动脉各阻力指标及MAP在实施分娩镇痛前后比较差异无统计学意义(P>0.05);子痫前期组产妇子宫动脉各阻力指标以及MAP在实施分娩镇痛后明显下降(P<0.05),而脐动脉各阻力指标与分娩镇痛前比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论 有效的硬膜外分娩镇痛有助于控制子痫前期产妇血压,改善胎儿胎盘循环,改善胎儿氧供,可以降低子痫前期产妇阴道分娩风险。