钵苗移栽机取苗装置的设计与试验

设计了一种钵苗移栽机取苗装置,并对夹苗和松苗两种状态下的末端执行器进行运动仿真,从而选择合适行程的气缸或推杆作为原动件。选用凸轮机构用于顶苗,根据凸轮各阶段工作规律设计出合理的轮廓线,利用仿真验证出满足设计要求。试验结果表明:设计的取苗装置未取出率平均值为8.22%,取苗成功率平均值为91.78%,达到了设计目标。

VR/AR-AdaptFace:面向虚拟现实与增强现实的自适应多模态面部替换模型

随着VR/AR技术的迅猛发展,用户对于沉浸式体验的需求日益增长。同时,虚拟人脸技术亦趋成熟。基于此,本文探索将高度拟真的虚拟人脸融入VR/AR,以增强用户体验的自然度与沉浸感。然而,在虚拟数字人领域,图像生成及换脸技术在VR/AR环境下仍遇诸多挑战,尤其是唇形合成模型在动态场景及多语言环境下的性能需进一步优化。为解决上述问题,本文提出VR/AR-AdaptFace模型,一个面向虚拟现实与增强现实的自适应多模态面部替换方案。该模型由两大模块构成:“文颜绘真”模块,采用先进的文本至图像转换技术和特定类别先验保存策略,优化虚拟人脸生成,并通过注意力机制大幅提升图像质量;“语唇映生”模块,依托强大的生成器、唇形同步判别器及视觉质量判别器,实现语音与唇形的精准同步,为VR/AR场景中的动态交互带来更加逼真的体验。

投影微立体光刻技术在微流控芯片领域的研究进展

对投影微立体光刻(PμSL)技术在微流控芯片领域的优势进行了简要概述,介绍了其技术原理以及数字微镜设备(DMD)的工作机制。分析了影响PμSL技术提高XY平面和Z轴打印分辨率的因素,重点讨论了通过优化光学系统、树脂配方、打印方式及图像算法等途径以提高单步制作微流控封闭管道Z轴分辨率的技术方法,并介绍了PμSL技术在多材料打印领域的研究进展。此外,对近年来国内外利用PμSL技术制备微流控功能器件、器官芯片的研究进展进行了介绍。最后,对PμSL技术在微流控芯片领域当前面临的Z轴分辨率较低、靶面与精度较难平衡和器官芯片打印材料生物相容性差等问题进行了探讨,并对其未来发展方向进行了展望。

基于结构方程模型“潜变量”生成过程研究中老年人群体格指标与骨密度的相关性

目的探索50岁及以上中老年人的身高、体质量、大腿长度、腰围和臀围五个体格指标与骨密度的相关性,对制定干预措施提供参考。方法选取2017—2020年美国国家健康和营养调查数据库中50岁及以上体格指标与骨密度数据完整的2072名调查人群作为研究对象。首先,将身高、体质量、大腿长度、腰围和臀围5个相关的体格指标利用结构方程模型“潜变量”生成过程进行降维处理;其次,将降维后生成的新变量Body_index、性别、种族作为自变量,分析其与全脊柱骨密度的相关性。结果新变量Body_index与自变量身高、体质量、大腿长度、腰围和臀围进行多重线性拟合(R2为0.998),损失的信息<2.0%。多重线性回归分析发现,可以认为新变量Body_index与全脊柱骨密度存在线性相关关系(P<0.001),尚不能认为性别、种族与全脊柱骨密度存在线性关系(P>0.05)。结论身材矮小、偏瘦为中老年人骨密度较低的危险因素,提示高危人群为防止骨质疏松、骨折,应适当增加体重,合理膳食。

DynArt ChatGPT:一个动态非遗年画的生成平台

ChatGPT吸引了跨领域的兴趣,因其提供了一个领域的会话能力和推理能力。年画是中国非物质文化遗产的重要组成部分,在过去,年画常作为一种主要的宣传手段。作为商品生产,其有着巨大的宣传推广量与经济价值。在以科技为主导的现代社会,中国非物质文化遗产的保护与发展遭遇到了发展经济、技术更新和文化变迁的三大矛盾,产生了传承乏人、创新不易、保护不力的诸多问题。为了弘扬与发展中国传统美术,本文产生了一个设想:能否将ChatGPT的会话功能与非遗文化中的传统美术进行组合呢?基于此设想,构建了一个系统——动态非遗年画生成系统(DynaArt ChatGPT)。DynaArt ChatGPT可通过提取ChatGPT给出的样例中的关键词,然后再根据关键词生成一段与样例相关的描述,并将描述输入到Lumen5模型中,Lumen5就会根据该输入的描述生成相应的动态视频,经过实验本文认为动态画生成系统可以对一些耳熟能详的中国民间故事进行全新的演绎。

基于具身交互的听觉数字孪生及无人机作战应用

听觉数字孪生技术应用在扩展现实、军事虚拟仿真、游戏交互中是必不可少的,以实现身临其境的视听体验。音频的空间化渲染必须与视觉反馈一致,并以最小的延迟响应时间和用户动作进行具身交互。声音的波动性对逼真的具身交互和沉浸式渲染提出了严峻的挑战,并导致巨大的计算成本。从封闭到开放、静态到动态、室内和室外混合区域的虚拟场景到虚实融合的扩展现实体验,带来了运算复杂度的剧增。以一种音频视角来实现“以人为本”的模拟听众和数字孪生体之间的映射关系,通过听觉数字孪生体描述听者和虚拟环境之间的交互行动,建立基于具身交互的面向无人机作战场景的听觉数字孪生系统,实现了扩展现实体验下的空间音频孪生及多感官具身交互,讨论了无人机作战场景下的应用。

融合音画同步的唇形合成研究

以视频为载体的信息传播方式兴盛发展,视频的音画同步逐渐成为衡量视频质量的重要标准。深度合成技术在国际传播领域不断进入大众视野,融合音画同步的唇形合成技术吸引了越来越多的关注。现有唇形合成模型主要是基于静态图像的唇形合成,对于动态视频的合成效果不佳,且大多采用英文数据集进行训练,导致中文普通话合成效果较差。针对这些问题,基于对Wav2Lip唇形合成模型的研究,对其进行中文语境下的优化实验,通过多组实验测试了不同路线的训练模型效果,为后续Wav2Lip系列研究提供重要的参考价值。实现由语音驱动到文字驱动的唇形合成,并对唇形合成在虚拟数字人等多领域的应用展开讨论,为唇形合成技术更广阔的应用与发展奠定基础。

仿象鼻螺旋形折展机构设计与应用研究

基于象鼻卷起及伸展两种姿态,设计了一种多模块组成的螺旋形空间折展机构。分析模块间的几何关系,通过D-H法算得模块端点位置;探讨了螺旋形受模块夹角、长度、数量及缩放系数的影响;通过尺度优化,从整体上设计螺旋形状,以太阳翼的设计为算例,将最大展开长度作为目标函数,以螺旋形范围、间距和杆件尺寸为约束条件,计算得出尺度参数;给出了太阳翼、抓手等应用的三维模型,并针对每个应用简要说明了合适的驱动方式。该机构具有广泛的应用前景,可为螺旋形机构的设计提供些许参考与借鉴。

基于开发板的医用紫外线灯控制系统设计

目的:设计一种基于开发板的医用紫外线灯控制系统,以实现对医用紫外线灯的远程控制和使用时长记录。方法:该系统硬件由WeMos D1 mini开发板、1路继电器模块、OLED显示屏、RCWL-0516微波雷达传感器和ACS712电流监测模块组成;系统控制程序采用集成开发环境Arduino IDE编写。结果:经测试,系统的定时消毒和手动消毒工作正常,且系统计时准确;ACS712电流监测模块能够监测灯管故障和电路故障;系统在有人进入被消毒空间时能够立即关闭紫外线灯;在灯管使用时间达到设定的总时长时能够提示医务人员进行更换。结论:医用紫外线灯控制系统具有操作简单、成本低廉的特点,可实现对医用紫外线灯的远程控制和使用时长记录。

GV联合APACHEⅡ对糖尿病合并脓毒症休克患者预后的预测价值

目的探讨血糖变异度(glycemic variability,GV)联合急性生理学与慢性健康状况评分Ⅱ(acute physiology and chronic health evaluationⅡ,APACHEⅡ)对糖尿病(diabetes mellitus,DM)合并脓毒症休克患者预后的预测价值。方法选取2020年3月至2022年1月于金华市中心医院重症监护病房(intensive care unit,ICU)住院治疗的102例脓毒症休克患者,按是否合并DM分为两组:DM伴脓毒症休克组(48例)和非DM伴脓毒症休克组(54例)。收集患者的一般资料,记录患者确诊脓毒症休克后第1~14天每日血糖水平,计算GV。采用二元Logistic回归分析影响脓毒症休克患者预后的因素,绘制受试者操作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC曲线),评估GV联合APACHEⅡ对DM伴脓毒症休克患者预后的预测价值。结果与非DM伴脓毒症休克组相比,DM伴脓毒症休克组患者的ICU住院天数、APACHEⅡ、糖化血红蛋白(glycosylated hemoglobin,HbA1c)和GV水平显著升高,淋巴细胞计数(lymphocyte,LYM)水平降低(P<0.05);GV与APACHEⅡ呈正相关(r=0.856,P<0.05);二元Logistic回归分析示GV和APACHEⅡ可能是影响脓毒症休克患者预后的独立危险因素(P<0.05);ROC曲线结果显示GV和APACHEⅡ对DM伴脓毒症休克患者均有一定的预测价值,以GV联合APACHEⅡ曲线下面积(area under the curve,AUC)最大为0.860(P<0.05),敏感度为95.6%,特异性为68.9%。结论GV联合APACHEⅡ对DM伴脓毒症休克患者的预后有预测价值。

基于3D打印和丝网印刷制作的电化学微流控反应器及其在DNA四面体上的应用

为了能够实现快速、低成本的制作电化学微流控反应器,并将其用于电化学合成DNA四面体,利用纳米材料结合丝网印刷技术构建低成本的pH敏感电极,利用3D打印技术制作牺牲层管道以及框架结构用于快速构建带有盐桥的微反应池,并开发了微型恒电位控制电路。实验结果表明,基于TiO2与Co3O4的丝网印刷pH敏感电极可以对2~12的pH值进行敏感测量,并且可以通过在其与Ag/AgCl电极之间施加恒电位逆向调控溶液的pH值。将基于3D打印结合丝网印刷制作的电化学微流控反应器搭配微型恒电位控制电路用于电化学合成DNA四面体。实验结果表明,该系统可合成不同碱基长度20 bp、26 bp、37 bp的DNA四面体,时间为6 min,相比于传统热法合成DNA四面体需要30 min,时间大为缩短。该种制作工艺可应用于电化学合成DNA四面体,并具有微型化、集成化、低成本制作电化学微流控反应器的发展潜力。

基于多特征融合的SVM声学场景分类算法研究

针对DCASE2017挑战赛的声场环境数据集,提取梅尔频率倒谱系数(MFCC)、短时能量(SE)、声学事件似然特征(AELF)、静音时间(MT)特征,组成多特征融合矩阵,通过对比多种核函数和寻优算法,最终选取高斯径向基核函数(RK)建立支持向量机(SVM)模型,采用交叉验证(CV)方法进行SVM参数寻优,对15种声学场景进行分类.实验结果表明,杂货店、办公室的分类准确性达到了90%以上,平均分类准确性达到71.11%,远高于挑战赛的基线系统61%的平均分类准确性.

长汀不同郁闭度马尾松林降雨淋溶养分输入特征

降雨淋溶过程对森林生态系统养分循环具有重要影响,是水土流失区土壤养分的重要来源之一。为探究降雨淋溶过程对南方红壤侵蚀区马尾松林养分输入特征的影响,以福建长汀不同郁闭度(0.2,0.4,0.6,0.8)马尾松林为研究对象,利用自制的降雨采样装置,采集不同郁闭度马尾松林大气降雨、穿透雨和树干茎流样品,测定分析N、K、Ca、Na、Mg和Mn 6种元素。结果表明:大气降雨经过冠层再分配后,除Ca元素外,各养分元素含量在穿透雨和树干茎流中均随郁闭度的增加而增加;树干茎流中Ca元素含量则以郁闭度0.4最高,郁闭度0.6最低;在冬季或者降雨量较少的月份郁闭度过高会使养分含量降低。随着马尾松林林冠层密度增大,吸附粉尘等干沉降物质的量增多,导致降雨淋溶时各元素含量增大,从而增加马尾松林养分输入,促进养分循环。

基于无损检测的生命周期锂离子动力电池安全性分析

基于在不同条件下对车用三元锂离子动力电池的充放电循环试验,分析电池寿命衰减程度及其影响因素。利用X-ray无损检测技术,测试以不同倍率大小电流进行充放电循环前后三元锂离子动力电池的内部结构变化,并评价了电池寿命衰减和安全失效程度,为研究电池寿命衰减及安全失效提供了新的方法。在充放电循环周期过程中,随着电池容量的不断衰减,基于无损检测技术可以获得电池内部结构出现越来越明显的缺陷,说明电池的寿命衰减速度越来越大,其安全性也越来越差。以不同倍率大小电流进行充放电循环后,将不同SOH状态下内部结构的断层扫描图像进行对比,发现车用三元锂离子动力电池的内部结构发生了不同程度的变化,说明与循环前相比电池的使用寿命有不同幅度的衰减。

电磁波CT揭露重大工程岩溶发育特征——以某地铁岩溶勘察为例

灰岩地区岩溶发育程度严重影响重大工程建设,以钻探为主的城市岩溶勘察,很难充分查明地下岩溶发育特征及规模,而高密度电法、浅层地震反射等其余地球物理方法因场地条件限制和干扰因素较多,在城市岩溶探测中很难实施。鉴于此,采用井间电磁波CT层析技术对某地铁进行岩溶探测,应用联合迭代重建技术(simultaneous iterative reconstruction technique,SIRT)进行反演,获取电磁波CT吸收系数等值线图,并通过吸收系数判断岩溶发育状态。研究结果表明:电磁波CT层析技术可较好揭露地下岩溶发育规模和特征,探测结果与钻孔资料揭露岩溶信息高度吻合。该方法的成功引入为重大工程岩溶探测提供了新思路,其探测成果结合钻孔信息可作为重大工程建设可靠的地质参考依据,具有较好的科学意义和推广价值。

地震CT在岩溶精细探测中的应用与探讨——以深圳地铁14号线为例

因场地条件限制和干扰因素较多,地震反射、电法等地球物理探测手段在城市岩溶探测中很难实施。利用地震波CT(computerized tomography)层析成像技术对深圳地铁14号线进行岩溶精细探测,将获取的井间地震波初至走时进行反演,并对数据处理与分析进行研究,最终获取地下介质内部波速结构,并以此判断岩溶发育状态。实验结果表明:地震CT层析成像技术能较好查明基岩面起伏形态,并能以小于1 m的分辨率精细探测地下岩溶发育规模,其探测结果与钻孔资料高度吻合。该方法的成功引入为城市轨道交通岩溶探测提供了可行性方案,其探测成果可作为重大工程建设可靠的地质参考依据,具有较好的科学意义和推广价值。

水域地震映像在火成岩发育区的应用与探讨——以厦门某海底隧道勘察为靶区

以厦门某海底隧道勘察为靶区,采用电磁气泡震源系统激发地震波,在火成岩发育区进行水域地震映像实验,较好地查明了海底水深界面、淤泥(砂层)和基岩面的分界线。实验结果表明,水域地震映像法对海域火成岩发育区是一种有效的物探方法,可以为海域地质勘察提供可靠的地质参考依据;利用水域地震映像勘探既可以较好地弥补钻探缺陷,又能极大地节约经济成本。

DTI脑连接组分析中分割模板的选择

由于脑网络性质会因网络构建方法不同(如脑区划分模板、弥散磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)模型、纤维素追踪算法和网络加权方案等)而出现较大的差异,针对弥散张量成像(diffusion tensor imaging,DTI),基于临床研究中的典型设置,研究了不同分割模板对脑网络拓扑参数的影响.参与本研究的75例健康老年人均接受了相同的认知功能综合评估和同一3T磁共振采集系统的全脑扫描.结果显示全局拓扑属性对脑区划分的空间尺度非常敏感,而对脑区划分原则并不是特别敏感.脑网络的模块化结构相对较稳定,不易受到节点划分尺度和节点划分原则的影响.中等分辨率的模板在大脑老化分析中具有更高的敏感性,可能更适合于常规DTI脑网络分析.

基于特征融合矩阵语音音色的厚薄度客观评价

提出一种基于特征融合矩阵的语音音色的厚薄度客观评价方法.提取最符合人耳听觉特性的梅尔频率倒谱系数(MFCC)和线性预测系数(LPC)作为语音特征参数,同时提取了3种非语音参数特征,包括共鸣因子指数、身高质量指数和肺活量体重指数,将这些特征进行融合即可形成特征融合矩阵,采用softmax分类器对语音音色中的厚薄度进行分级.实验结果表明,该方法可以获得较高的分级准确率.

冻土路基微动探测方法应用探讨

以哈尔滨某高铁路基勘探为例,采用空间自相关方法提取微动信号频散特征,获取地下150 m介质的横波速度结构及分层特征。结果表明,微动方法可穿透冻土区较厚的覆盖层探测基岩面,且分层界面与钻孔资料一致。该方法施工便利、适用性强,结合钻探资料可精确刻画地下地质层位分布,减少钻探工作量,节约经济成本,具有较高的应用价值和科学意义。