改进YOLOv5的探地雷达常见地下管线识别

针对当前探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)图像识别准确率低,且小目标识别困难等问题,本文将YOLOv5(You Only Look Once)和ConvNeXt网络相结合,提出一种适用于GPR图像的常见地下管线识别网络ConvNeXt-YOLOv5,显著提高了雷达图像中小目标的识别精度.同时,为了解决因地下管线原始信息不足而导致的模型训练精度低的问题,使用实测GPR图像、时域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)与混类增强算法Mixup模拟图像构建数据集.然后,在此数据集上验证了本文所提方法对常见地下管线的识别效果,并用识别后的二维GPR B-scan图像还原出地下管线的三维图像.实验结果表明,对镀锌输水钢管、PVC管、电缆线和含水塑料瓶等常见地下管线进行识别时,ConvNeXt-YOLOv5表现出优良的识别性能.尤其是对PVC管的识别精度提升明显.与YOLOv4、YOLOv5、YOLOv7和Faster R-CNN模型相比,其平均精度均值分别提高了3.83%、2.82%、1.9%和3.72%.同时,三维探地雷达图像更直观的还原了地下管线信息.

GPR图像的数据集构建及其DRDU-Net去噪算法

为了解决生成对抗网络(Generative Adversarial Network,GAN)在生成探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)图像时存在训练不稳定的问题,提出利用带有梯度惩罚的Wasserstein距离生成对抗网络(WGAN-GP)生成GPR图像,并结合时域有限差分法和实地采集图像提出了一种构建GPR图像数据集的方法.相较于原始GAN与Wasserstein GAN等方法,WGAN-GP具有更好的稳定性,而且生成的GPR图像更接近真实图像.在此基础之上,将密集残差块和U-Net相结合提出了一种适合于GPR图像的密集残差去噪U-Net方法.该方法利用U-Net中编码-解码结构提高了GPR图像的去噪性能;同时,密集残差块的引入加强了GPR图像的特征复用,且使U-Net训练更加稳定.最后,利用仿真实验验证了所提去噪方法的性能,并与三维块匹配(BM3D)和U-Net方法进行了对比.结果表明:所提方法与BM3D以及U-Net去噪方法相比,具有更好的去噪效果.当σ等于20时,在模拟和实测数据上取平均值,其峰值信噪比分别提升了约6.5 dB和2.4 dB;结构相似性分别提升了约0.09和0.04.

O-OFDM索引调制的分步优化信号映射方法

【目的】采用随机映射以及传统星座图会导致已有光正交频分复用(O-OFDM)-索引调制(IM)系统的误码率(BER)性能无法达到最优,因此,文章基于激活子载波的最优选择以及星座图的最优旋转提出了一种分步优化信号映射方法,旨在通过分步优化信号映射方法实现O-OFDM-IM系统BER性能的改善。【方法】在发射端,首先依据信道状态信息,采用信道范数最大化准则选择最优激活子载波组合;其次,利用信道状态信息,以∂=0.5°为步长,采用穷举搜索算法得到最优星座图;之后,将通过旋转获得的最优星座图加载到激活的子载波上进行信号传输;最后在接收端利用最大似然(ML)检测算法对原始信号进行恢复来实现最小的系统错误概率。【结果】仿真表明,在强湍流、BER=10-4和调制阶数为16的条件下,采用文章所提方法后,(4,2)O-OFDM-IM系统的信噪比(SNR)降低了约1.45 dB。此外,随着湍流强度的增大,BER性能的改善更明显。如,8正交幅度(QAM)、BER=10-4时,(4,2)O-OFDM-IM系统的SNR在强湍流下降低了约1.35 dB,在弱湍流下则降低了1.2 dB。【结论】由仿真结果可知,在已知信道状态信息的前提下,文章所提方法可有效改善湍流信道下系统的BER性能。

CNN-AE在超奈奎斯特无线光通信端到端系统中的性能

符号间干扰的存在使超奈奎斯特(faster-than-Nyquist, FTN)速率无线光通信系统的性能受到严重影响,针对此问题,提出了一种基于卷积神经网络自编码器的端到端通信系统来消除符号间干扰的影响并完成信号的恢复。针对超奈奎斯特信号非正交的特性,采用交替训练算法分别训练发射机和接收机权重,解决监督训练中模型输入输出数据尺寸不匹配的问题。在此基础上,分析了该系统在Gamma-Gamma大气信道中的误码率(bit error rate, BER)性能。仿真结果证明,与采用最大似然估计的传统系统相比,该系统的误码率性能在各种条件因素影响下都有不同程度的提高。当加速因子在Mazo限内时,该系统可以消除FTN成型和湍流信道带来的复杂混合码间干扰,其误码性能几乎与正交传输系统相等。

超奈奎斯特可见光通信系统的设计与实现

为了提升可见光通信系统的通信速率,运用超奈奎斯特通信理论设计了一种超奈奎斯特可见光通信系统.利用波长为660 nm的红光发光二极管、现场可编程门阵列开发板、数/模转换芯片、滤波器芯片和光电二极管以及外围电路模块实现了基于强度调制/直接检测的超奈奎斯特可见光通信系统电路,可以在不显著提高系统复杂度和器件成本的前提下有效提升可见光通信系统的传输速率.性能测试表明,该系统可以实现1 Mbit/s通信速率下超奈奎斯特信号的可靠传输,相较于同等条件下的常规奈奎斯特通信系统,传输速率提升了20%.

OWC/RF混合通信系统研究进展

无线光/射频混合通信系统克服了单一通信系统的局限性,在最大发挥无线光通信优势的同时弥补了射频通信的不足,显著提高了链路的可用性和可靠性,为未来高速大容量的信息传输提供了独特的解决方案。对近年来无线光/射频混合通信系统的研究进展进行了综述,首先介绍了不同混合通信系统模型的工作原理与应用,然后讨论了混合通信系统所面临的挑战和解决方法,最后展望了无线光/射频混合通信系统的未来发展趋势,旨在为无线光/射频混合通信系统的进一步研究和发展奠定基础。

变形镜及其控制算法研究进展

【目的】变形镜(DM)是自适应光学系统中实现波前校正的关键器件,其性能直接决定了系统的波前畸变校正能力。通过研究DM及其控制算法,可以不断改进自适应光学系统的校正能力。该研究一方面可以提高DM的精度和响应速度,使其更好地校正各种复杂的波前畸变,另一方面,可以改进控制算法,提高校正的效率和准确性。这些都将直接影响到自适应光学系统的成像质量和性能,因此,研究DM及其控制算法对于改进自适应光学系统的校正能力、扩展应用领域以及提升成像质量和性能具有重要意义。【方法】文章旨在梳理国内外关于DM及其控制算法的研究进展,分析不同的控制算法对波前畸变的校正精度,为自适应光学的发展奠定基础。首先以几种典型的DM为例,对DM的建模以及对分离促动器DM、拼接子DM、薄膜DM、双压电DM、微机电系统(MEMS)DM和音圈DM的结构及工作原理进行了详细介绍。接着分析了基于Prandtl-Ishlinskii(PI)迟滞模型的控制算法、解耦控制算法和稀疏采样控制算法等几种控制算法。【结果】文章总结了西安理工大学在该领域所做的工作,最后指出了未来在该领域的技术突破和改进方向。【结论】DM及其控制算法的研究为自适应光学的发展奠定了基础,使其应用于更多的领域,进一步提高自适应光学系统的性能。这将有助于改善成像质量,推动自适应光学技术的发展。

焦点解决模式对胃息肉内镜下黏膜切除术后病人胃肠功能及焦虑和抑郁情绪的影响

目的 探究焦点解决模式对胃息肉内镜下黏膜切除(EMR)术后病人胃肠功能及焦虑、抑郁情绪的影响。方法 收集2022年5月-2023年5月于我院就诊的EMR术后病人90例,根据干预方式分组,对照组给予常规护理,干预组给予焦点解决模式护理,每组45例病人。比较两组病人术后康复时间、焦虑抑郁情绪、自我感受负担、并发症及护理满意度指标。结果 干预后,两组禁食时间、排气时间、肠鸣音恢复时间、术后住院时间、焦虑自评量表评分、抑郁自评量表评分及自我感受负担评分均下降(Z=2.032~4.213,t=2.991~22.922,P<0.05),且干预组低于对照组(Z=1.965~3.678,t=2.541~12.414,P<0.05)。干预组感染并发症发生率低于对照组(χ^(2)=4.444,P<0.05),护理满意度高于对照组(Z=3.510,P<0.05)。结论 焦点解决模式的应用有助于胃息肉EMR术后病人恢复胃肠功能,缓解焦虑和抑郁的负面情绪,提升护理体验感。

湍流信道中零填充三模光正交频分复用索引调制的性能分析

针对无线光通信中湍流信道下正交频分复用索引调制(orthogonal frequency division multiplexing index modulation, OFDM-IM)传输速率不高、误码率性能不佳等问题,通过在不同激活子载波上加载2种不同模式的星座符号的方式,并结合离散小波变换提出了一种零填充三模光正交频分复用索引调制(zero-padded tri-mode optical OFDM-IM,ZTM-OOFDM-IM)。详细介绍了信号的映射过程,利用矩量母函数推导出其理论误码率,并在弱湍流信道下与已有的光OFDM-IM与双模光OFDM-IM (dual-mode optical OFDM-IM,DM-OOFDM-IM)进行了对比。结果表明,在保证传输速率的条件下,ZTM-OOFDM-IM有效改善了系统的误码性能。相较于光OFDM-IM和DM-OOFDM-IM,当误码率为10-3时,所提系统的信噪比分别改善了约2.8和3.2 dB。

基于深度学习的空间脉冲位置调制多分类检测器

为有效避免最大似然(ML)检测复杂的计算过程,根据空间脉冲位置调制(SPPM)信号的特点,将深度神经网络(DNN)与分步检测相结合,提出了一种基于深度学习的SPPM多分类检测器。在该检测器中,利用DNN建立接收信号与PPM符号间的非线性关系,并以此为准则完成在线接收PPM符号的检测,从而有效避免了对PPM符号的穷搜索检测过程。结果表明,采用本文检测器后,SPPM系统在大幅降低检测复杂度的前提下,取得了近似最优的误比特性能,同时还克服了K均值聚类(KMC)分步分类检测所出现的错误平台效应。当PPM阶数为64时,本文方法较ML检测和线性均衡DNN检测器的计算复杂度分别降低了约95.45%、33.54%。

内镜下套扎术联合硬化剂和组织黏合剂注射治疗对食管胃底静脉曲张破裂出血的效果

目的观察内镜下套扎术联合硬化剂和组织黏合剂注射治疗对食管胃底静脉曲张破裂出血的效果。方法收集2019年6月至2022年5月于新疆医科大学第一附属医院接受内镜下治疗的118例食管胃底静脉曲张破裂出血患者的临床资料。观察患者的临床疗效(急性期止血成功率)、术后3个月食管胃底静脉曲张改善率、安全性指标(并发症发生率),以及随访期间(治疗结束后3个月内)的再出血率、全因死亡率。结果118例食管胃底静脉曲张破裂出血患者中,24例患者接受急诊内镜治疗。所有患者均成功止血,急性期止血成功率为100%。术后3个月内复查胃镜,显效47例,有效58例,食管胃底静脉曲张改善的总有效率为89.0%(105/118),内镜治疗过程中并发症总发生率为28.8%(34/118),其中,胸痛患者11例,发热患者6例,咽喉疼痛患者13例,恶心呕吐患者4例。随访期间,全因死亡患者3例,再出血患者12例。结论对于食管胃底静脉曲张破裂出血患者,内镜下套扎术联合硬化剂和组织黏合剂注射治疗的即刻成功率高,短期随访效果较好,安全性较高,值得临床推广。

大气湍流模型与大气信道模型的研究与展望

为了克服大气湍流效应对无线光通信系统性能的影响,必须建立能准确描述大气折射率起伏的湍流模型。总结了国内外学者在大气湍流模型方面的研究进展,对不同大气湍流模型的理论建立进行深入分析并对比了其适用范围,同时介绍了在实际大气湍流中实验测量所建立的大气信道模型,最后对大气湍流模型的发展趋势进行了展望。

广西湿地生态补偿的实践进展与优化策略

生态补偿是新时代落实生态文明建设,促进经济社会可持续发展的重要途径,也是当前广西生态文明体制改革的重要内容。广西的湿地生态补偿实践在法律法规建设、湿地生态补偿主体确定、湿地生态补偿标准确定、社会组织与公众参与湿地生态补偿等方面取得一定进展。要进一步优化湿地生态补偿,应从健全湿地生态补偿的法律机制,设立专门负责湿地管理工作的部门,完善市场化生态补偿机制,多样化拓宽补偿资金的获取渠道,确定科学且合理的湿地生态补偿标准,推进广西湿地生态补偿机制的试点工作等方面着手。

数字赋能乡村生态治理能力现代化——应用情景和优化路径

生态兴则文明兴,生态环境治理已成为新时代中国必须解决的问题。生态治理从传统向数字化的变革,是推进生态文明可持续发展的重要途径,但数字化技术在乡村生态治理能力现代化进程中的应用仍然存在一些问题。其优化路径从四个方面着手:一是落实数字规划建设,提升生态环境治理的现代化水平;二是加强数字监测服务,促进生态环境治理能力提质增效;三是建立数字评估模型,持续改善生态环境治理效果;四是聚焦数字源头管控,加大“数字生态”监管力度。

乳腺癌细胞及其外泌体的拉曼表型快速鉴定与关系研究

外泌体(Exosome)是直径大小为30~150 nm的膜性囊泡,包裹DNA/RNA, miRNA,蛋白质和脂质等多种物质并参与微环境中的生物信息传递,是理想的癌症生物标志物,在液体活检领域具有重要的应用潜力,有望成为癌症快速检测的手段之一。表面增强拉曼光谱(SERS)是分子振动光谱,可从分子水平上探测物质的精细结构和信息变化,具有“指纹图谱”的特征。采用差速离心结合超速离心的方法获得乳腺癌细胞来源的外泌体,以金溶胶为增强基底,收集外泌体及其母细胞的SERS图谱,结合多元统计分析,进行乳腺癌细胞的快速鉴别与区分。研究结果表明,乳腺癌细胞及其外泌体在500~1 600 cm^(-1)波段范围内有特征拉曼信号,采用非标记检测所获得的图谱信息是样品“whole-organism fingerprint”整体信号的呈现。根据外泌体的拉曼表型并结合OPLS-DA分析,能够100%分辨3种不同类型的乳腺癌细胞。单细胞SERS检测联合PCA-LDA分析,区分乳腺癌细胞的准确率为83.7%。通过比较乳腺癌细胞及其外泌体的拉曼特征图谱发现,二者在拉曼谱图的波数高度表现一致,但是外泌体在特征波数上显著增强。具体体现为在506~569、 1 010~1 070 cm^(-1)等波段二者存在相似性,但外泌体在735、 963和1 318 cm^(-1)等处的特征信号显著高于细胞。分析认为外泌体结构比细胞更为简单,核酸、蛋白质等生物大分子信息更容易被表征。同时也提示了通过SERS检测外泌体实现快速鉴定乳腺癌的可行性。采用非标记、直接检测,建立了快速检测单细胞及外泌体的SERS分析技术,结合多元统计分析能够快速鉴别不同类型的乳腺癌细胞,并从拉曼组学角度探究了外泌体与母源细胞的关系。该方法具有非标记、快速、灵敏、准确、简便的优势,为乳腺癌的体外快速诊断与筛查提供有效的技术手段,为临床应用奠定基础。

电化学和光纳米探针技术用于重金属离子快速检测的研究进展

随着现代工业的快速发展,重金属污染问题日益严重,对人类健康造成了严重威胁,因此发展快速、灵敏、准确、易携带的重金属离子检测方法至关重要。电化学分析作为一种特殊的化学分析方法,因其选择性好、操作安全、分析简便的优点被应用于食品检测、环境监测、生物医疗各方面。光纳米探针技术在检测分析物质时,具有灵敏度高、选择性好、操作简便的优点。电化学分析法和光纳米探针技术在检测重金属离子时,克服了传统重金属方法检测流程烦琐、检测成本高、操作过程复杂、操作要求高的不足,成为当前重金属离子快速检测的研究热点。因此,本文对重金属污染现状、电化学和光纳米探针技术检测重金属的原理以及研究进展进行阐述,并对其未来发展趋势进行展望,以期帮助检测人员优化改进检测方法,为重金属离子的快速检测提供方法上的支持。

无线光通信自适应阈值检测技术研究进展

光信号在大气湍流信道中传输时会引起信号衰落和光强闪烁等现象,接收端采用固定阈值检测无法正确恢复出基带信号,需要对接收信号判决阈值进行自适应调整。自适应阈值检测技术能够有效抑制大气湍流效应,是改善无线光通信系统的误码性能、提高系统可靠性的重要手段,其检测性能主要针对阈值检测算法和反馈机制等方面进行优化和改进。回顾自适应阈值检测技术的发展历程,从无线光通信系统结构出发,根据贝叶斯最大似然估计和最大后验概率准则,推导了接收信号的最优判决阈值模型,通过比较接收信号和最优判决阈值解调出基带信号。分析了基于最小均方误差滤波、卡尔曼滤波和渐消卡尔曼滤波3种算法的典型自适应阈值检测模型,分别适用于平稳输入信号和非平稳输入信号,同时介绍了西安理工大学在自适应阈值检测领域使用高阶累积量代替传统二阶统计量的相关研究工作,最后对未来该领域发展趋势进行总结和展望,可为未来无线光通信自适应阈值检测技术的研究和发展提供一定的参考借鉴。

基于护理程序的综合护理干预结合改良沟通技巧对小儿肺炎患儿雾化吸入治疗哭闹抵抗行为及医疗恐惧情绪的影响

目的探讨基于护理程序的综合护理干预结合改良沟通技巧对小儿肺炎患儿雾化吸入治疗哭闹抵抗行为及医疗恐惧情绪的影响。方法选取2020年1月至2022年6月收治的120例行雾化吸入治疗的肺炎患儿,以抽签法将其分为对照组(常规护理)和观察组(常规护理+基于护理程序的综合护理干预结合改良沟通技巧),各60例。比较两组的干预效果。结果观察组的声音、肢体动作、面部表情及可安慰度评分低于对照组(P<0.05)。干预后,观察组的儿童医疗恐惧调查量表(CMFS)各维度评分均低于对照组(P<0.05)。干预后,观察组的呼气峰流速(PEF)、功能残气量(FRC)及25%肺活量时用力呼气流速(FEF_(25%))均高于对照组(P<0.05)。结论基于护理程序的综合护理干预结合改良沟通技巧可改善肺炎患儿雾化吸入治疗时的哭闹抵抗行为,缓解医疗恐惧情绪,提高雾化吸入治疗效果,值得推广。

生态修复助推生态产品价值实现的逻辑机理与实践进路——以南宁市那考河综合流域为例

生态修复是守住生态安全边界的重要措施,也是生态产品价值实现“绿水青山”向“金山银山”转化的生动实践。南宁市那考河综合流域生态修复增进了生态服务功能,促进了生态产品形成、分类、价值实现,形成了“政企合作—生态修复—生态产品形成—运营模式—生态产品价值实现”的良性闭环,为生态产品价值实现提供了实践启示:一是以人与自然和谐共生为核心目标;二是建立政府与企业合作,稳定资金供给;三是科学规划生态修复,凸显生态系统功能;四是形成生态产品,提供生态服务;五是完善运营模式,促进可持续发展;六是突出生态产品价值,实现共赢局面。

补肾通络方联合阿仑膦酸钠治疗老年骨质疏松症的疗效及对骨代谢、骨密度的影响

骨质疏松症(osteoporosis,OP)好发于中老年群体,可造成骨质量与骨密度下降,骨微结构产生破坏,骨脆性增加,易引起骨痛、骨折,属老年人致残的重要原因[1]。药物干预为OP主要治疗手段,阿仑膦酸钠为第三代二膦酸盐类药物,可降低破骨细胞活性,抑制骨吸收,利于促进骨重建与骨量增加,但长期应用不良反应较多[2]。中医治疗OP具有深厚的理论基础与丰富的实践经验,具有标本兼治,多靶点、多环节起效,副作用小等特点。本研究旨在观察补肾通络方联合阿仑膦酸钠治疗老年OP的效果及对机体骨代谢、骨密度的干预作用。