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.

通信激光器及其调制技术研究进展

在光通信领域,激光器及其调制带宽、调制速率对无线光通信至关重要。对半导体激光器信号的调制方式主要有内调制和外调制两种。这两种调制技术具有各自的特点,适用于光纤通信中的不同领域,都是当前重要的研究热点。内调制激光器又称为直接调制激光器,因其具有高速传输以及低成本的特点,成为目前应用在第五代移动通信技术(5G)前传和数据中心中的高性价比光源。而外调制激光器不存在光源附加的Chirp,所以可以有效地克服光纤色散造成的复合二次差拍(CSB)失真。文章在回顾通信激光器及其调制技术发展历程的基础上,介绍了西安理工大学在该领域所做的工作以及取得的主要进展。针对半导体激光器发生非线性失真的内外因素进行讨论,仿真响应特性各参数、线性化补偿方法以及功率控制系统对光发射器件输出光源的作用,并分析了温度的起伏对激光器和调制器件输出功率产生的影响。采用折射率椭球基本理论和数值分析,分别在纵向和横向调制下,讨论出射光强随温度的变化趋势。结果表明,纵向调制下出射光光强随温度的变化趋势只与铌酸锂(LN)晶体折射率的变化有关;横向调制下出射光光强随温度的变化趋势不仅要受到晶体折射率的影响,还要受到晶体尺寸及其膨胀系数的影响,因此可以利用特殊尺寸的晶体来提高电光调制器的温度稳定性。

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。

miR-21-3p靶向STAT3促进银屑病角质形成细胞增殖的研究

目的探讨miR-21-3p及其靶蛋白信号转导子和转录激活子3蛋白(STAT3)在寻常型银屑病发生过程中角质形成细胞的作用意义。方法对皮肤组织中STAT3蛋白表达情况的检测选择免疫组织化学法,对健康人群皮肤组织及银屑病患者皮损组织miR-21-3p表达量的检测选择实时荧光定量PCR法,靶基因STAT3和miR-21-3p关系的检测选择双荧光素酶报告基因。化学合成miR-21-3p模拟物、抑制剂,瞬时转染HaCaT细胞,对不同分组细胞进行CCK8、流式细胞凋亡实验,探究分析miR-21-3p调控细胞表型主要作用。对于转染细胞中STAT3蛋白表达情况,选择Western Blot检测。结果寻常型银屑病患者皮肤组织中miR-21-3p呈高表达(P<0.05)。STAT3免疫组化阳性表达定位于细胞浆,在银屑病组患者皮损组织阳性表达率为82.22%(37/45)高于正常皮肤组织(P<0.01)。双荧光素酶报告基因显示miR-21-3p与STAT3存在结合,呈靶向关系。miR-21-3p mimics促进HaCaT细胞增殖活性,抑制细胞凋亡;miR-21-3p inhibitor抑制HaCaT细胞的增殖能力,促使细胞趋向凋亡。miR-21-3p转染HaCaT过表达可对STAT3蛋白表达量产生促进,相反则降低(F=48.632,P<0.01)。结论miR-21-3p呈现正调控关系,能够靶向调控STAT3;两者共同作用参与并加重银屑病的病程,并抑制患者细胞凋亡,调节角质形成细胞增殖活性。

基于编解码网络的SAR影像建筑物提取

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)遥感图像中出现的散斑噪声和几何畸变对建筑物提取过程造成干扰的问题,提出了一种多尺度特征注意力融合(multi-scale feature attention fusion,MSFAF)网络。首先,结合深度神经网络和SAR图像的优势,在深层处设计了一个空间注意力融合(spatial attention fusion,SAF)模块,来整合不同层次的特征以及关注重要的空间信息。然后,利用不同尺度的卷积核以及对通道信息的转换,提出了一个多尺度细节提取(multi-scale detail extraction,MSDE)模块用于提取不同尺度的特征信息和重新分配通道信息,有利于缓解散斑噪声的干扰问题。实验证明了所提方法在SAR图像建筑物提取中取得了比其他现存方法更加优秀的性能。

胃癌患者组织中XPNPEP2、EZRIN的表达及意义

目的通过对胃癌及癌旁正常组织氨肽酶P2(XPNPEP2)、埃兹蛋白(EZRIN)的表达情况,探讨二者在胃癌发生、发展时的表达情况及临床意义。方法选取2020年2月至2022年12月于枣庄市立医院胃肠外科就诊的患者,就诊前无任何治疗措施,经组织病理诊断胃癌组96例及正常对照组64例。应用免疫组织化学方法检测胃癌及癌旁正常组织中的XPNPEP2和EZRIN的表达水平。结合临床资料分析其表达情况与患者年龄、性别、肿瘤大小、TNM分期、浸润转移情况的关系。结果病例组XPNPEP2、EZRIN阳性表达率分别为67.71%、63.54%,均高于对照组的26.56%、29.69%,差异有统计学意义(P<0.05);在不同TNM分期、是否发生浸润转移的患者中XPNPEP2阳性表达率组间比较,差异有统计学意义(P<0.05);XPNPEP2、EZRIN阳性表达率与患者年龄、性别、肿瘤大小无关,差异无统计学意义(P>0.05)。结论胃癌组织中XPNPEP2、EZRIN蛋表达水平升高,二者高表达与胃癌TNM分期、肿瘤浸润转移显著相关,在胃癌发生、侵袭、转移过程中发挥了重要作用,可能提示预后不良。

基于网络药理学探究地锦草防治溃疡性结肠炎的作用机制

【目的】基于网络药理学并结合分子对接方法分析地锦草防治溃疡性结肠炎(UC)的活性成分和靶点,探究其潜在机制,进而保护动物肠道。【方法】利用TCMSP数据库获取地锦草的活性成分及对应药物靶点。通过GeneCards、DisGeNET、TTD、PharmGKB和DrugBank数据库获取疾病靶点。药物靶点和疾病靶点取交集获取潜在靶点,分别借助STRING和DAVID数据库对潜在靶点进行蛋白互作(PPI)分析及GO功能和KEGG通路富集分析。借助AutoDock 1.5.7软件进行分子对接验证,利用PyMOL软件将对接结果可视化。通过体内试验利用30只BALB/c小鼠制作葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的UC模型,设置对照组、模型组、地锦草低(5 mg/mL)、高(15 mg/mL)剂量组、美沙拉嗪组(52 mg/mL)。除对照组外,其余各组小鼠连续7 d自由饮用3%DSS诱导UC模型,各给药组小鼠每天灌胃1次,根据小鼠体重灌胃相应剂量的药物0.1 mL/10 g,对照组和模型组小鼠灌胃等体积无菌生理盐水,连续7 d,测其体重变化、疾病活动指数(DAI)评分和结肠长度,检测肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL6)和IL10含量。【结果】地锦草主要活性成分有山柰酚、4’-5二羟基黄酮和鞣花酸等,对应的药物靶点256个,疾病靶点4265个,潜在靶点128个,核心靶点7个。GO功能富集涉及对活性氧的反应、对氧化应激的反应、炎症反应、膜筏、小窝、激酶调节剂活性等。KEGG信号通路涉及PI3K-Akt和TNF信号通路等。分子对接结果显示,山柰酚和过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARG)、4’,5-二羟基黄酮和PPARG、鞣花酸和丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1(AKT1)、鞣花酸和IL6具有较强结合潜力。体内试验结果表明,与对照组相比,模型组小鼠体重严重下降,严重的甚至出现水样血便,DAI评分极显著升高(P<0.01),结肠组织的黏膜层及黏膜下层出现大量炎性细胞浸润,甚至有小溃疡的出现,表明小鼠UC造模成功。与模型组相比,各给药组小鼠结肠组织黏膜层炎症细胞浸润减少,DAI评分极显著降低(P<0.01),结肠挛缩情况好转,TNF-α和IL6含量显著减少(P<0.05),IL10含量显著增加(P<0.05),抑制炎症发生。【结论】地锦草中的山柰酚、4’-5二羟基黄酮和鞣花酸等主要活性成分可能通过作用于AKT1、PPARG和IL6等核心靶点参与炎症相关信号通路及生物功能,抑制炎症,减轻肠道损伤,从而发挥防治UC的效用。

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。

基于多光谱数据和融合像素差卷积的壁画线稿提取

使用现有边缘检测方法提取古代壁画的线稿,存在噪声干扰大且丢失信息较多的问题。本文提出一种融合像素差卷积的壁画最优波段线稿提取方法,利用最小噪声分离方法将壁画多光谱数据的有效信息和噪声分离,选择最优主成分波段进行线稿的提取。针对传统卷积提取图像梯度信息的问题,引入像素差卷积提高边缘检测的图像梯度信息。在侧输出网络加入尺度增强模块(SEM)丰富多尺度特征,同时针对像素级别不平衡引起的像素错误分类问题,设计了基于图像相似度的Dice损失函数策略,逐级最小化像素距离获得清晰图像边缘,并利用壁画数据集先验知识微调模型解决数据集不足的问题。实验结果表明,本文方法可以在壁画褪色和噪声较多的场景下提取出较为清晰的线稿,线稿图像的SSIM和RMSE均优于其他算法,分别提高了2%~10%和2%~4%;在公开数据集BIPED上对模型进行验证,所提方法的ODS和OIS较PiDiNet分别提高0.005和0.007。该方法对褪色及具有病害的壁画可以提取出清晰完整的线稿图像。

松阔混交对侵蚀退化地土壤有机碳和微生物群落结构的影响

树种是调控森林土壤有机碳(SOC)积累的重要因子。为明确树种变化对红壤侵蚀退化地表层SOC积累的影响,采用配对实验设计,选择不同恢复年限的马尾松纯林和马尾松+木荷混交林(19和39 a)为研究对象,对比分析表层(0~10 cm)SOC质量分数的差异,并利用相关性分析与结构方程模型探讨其与凋落物特征、土壤氮素水平和微生物群落组成的关系。结果表明:1)恢复19 a的纯林和混交林SOC质量分数无显著差异,而恢复39 a混交林SOC质量分数较恢复19 a纯林、恢复19 a混交林以及恢复39 a纯林分别高39.8%、48.0%和93.6%(P<0.05);2)SOC质量分数与土壤微生物生物量碳、土壤微生物生物量氮、磷脂脂肪酸总量、矿质氮和细菌呈显著或极显著正相关,与凋落物C/N和真菌细菌之比(F/B)呈显著或极显著负相关;3)结构方程模型分析表明,凋落物C/N是松阔混交后表层SOC质量分数变化的触发因子,矿质氮是微生物群落结构变化的关键因子。凋落物C/N可直接驱动SOC质量分数的变化(-0.35*),或通过矿质氮(-0.70***)诱导F/B、丛枝菌根真菌和细菌的变化起间接调控作用,以上因子共解释SOC质量分数变异的86.8%。综上,松阔混交促进侵蚀退化地SOC的积累,且其有效性随恢复年限增强。这个过程主要通过提升凋落物质量、增加微生物养分来源和土壤氮有效性、改变微生物群落结构完成。在我国实施“双碳”战略的背景下,多树种混交对红壤区退化马尾松林SOC提升具有重要意义。

改进网格单应性投影变换的文物多镜头光谱图像拼接方法

针对文物多镜头光谱图像序列拼接时的累计误差和多个景深视差导致的特征相对位置偏移问题,提出改进网格单应性投影变换的拼接方法。引入正射彩色全景图像作为参考图像,避免了以单一分镜头光谱图像为基准的累计误差问题。提出SIFT-LBP特征匹配算法,利用LBP纹理对SIFT特征匹配进行筛选和补充,获得准确的特征匹配点对;采用网格单应性变换,以特征匹配点之间的距离为权重,计算目标网格像素点的偏移位置,减少特征相对位置偏移问题;采用直方图匹配加权融合方法融合分镜头光谱图像,以平滑图像重叠区域。与主流图像拼接方法相比较,该方法拼接的图像视觉效果更优,且峰值信噪比较主流方法提高12.81%,结构相似性提高13.12%,为文物保护与研究提供可靠的全景光谱图像数据。

多类别形态的未隶定青铜器铭文细粒度识别

未隶定铭文的识别主要依靠传统卷积网络提供单一的全局特征,却忽略了部位识别和特征学习的关系,导致模型难以充分表达复杂形态的文字构造,进而产生识别误差。针对上述问题,提出了一种姿态对齐的多部位特征细粒度识别模型(MP-CNN)。在第一个阶段,构建空间转换器引导铭文统一字形姿态,辅助模型准确定位文字的鉴别性部位;在第二个阶段,构建级联的ECA(efficient channel attention)注意力机制引导特征通道组合,定位多个独立的鉴别性部位,并通过相互增强的方式细粒化地提取铭文的形态特征,解决复杂形态的文字识别问题;在第三个阶段,构建特征融合层获取识别结果。实验表明,该算法在铭文标准数据集和多类别形态数据集上的识别准确率分别为97.25%和97.18%,相比于传统卷积网络ResNet34分别提升4.63%和8.89%。结果显示,该算法能够有效针对铭文实际形态的独特性,实现未隶定铭文的细粒度识别。

脊柱严重畸形患者PICC置管的护理体会

总结1例脊柱严重畸形患者PICC置管的护理体会。分析该患者PICC置管的难点在于置管部位的选择和导管预置入长度的测量。静脉治疗专科护士结合患者双上肢B超、胸部增强CT影像学检查结果,确定了右上肢为最适宜的PICC穿刺部位,同时联合主管医生、放射科医生,采用胸部增强CT结合体表测量方法,确定了导管预置入长度,最终将PICC导管尖端顺利置入患者上腔静脉与右心房的交界处。

单双目近景摄影测量联合监测弱胶结覆岩叠合式相似材料模型研究

相似材料模型是研究矿山开采岩层运动的重要手段,随着采深的增大,多采区采动联合影响的区域变形响应问题逐渐成为关注的焦点。为了克服常规相似材料模型研究深部开采问题的结果失真,以及常规监测技术在观测相似材料模型整体动态变形及任意点动态变形的不足,本文提出叠合式相似材料模拟的新思路,并采用单双目近景摄影测量联合监测新技术研究弱胶结覆岩运动规律。实验结果表明,叠合式相似材料模拟充分考虑了相似原理及覆岩中的关键层结构,研究结果更加可靠,基于等距虚拟面的数字摄影技术监测精度达到0.12 mm,能够满足大几何相似比物理模型的监测精度。通过研究深部矿区覆岩破坏规律发现,宽深比为0.85是白垩系砂岩的临界破坏点,采空区面长大于临界尺寸时将导致显著的冲击地压甚至矿震。单双目近景摄影测量联合监测新方法为研究深部开采区域性岩层移动响应过程提供了技术支持。

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OpenMV图像识别的自主迷宫寻宝小车

基于机器视觉模块OpenMV和TC264单片机,设计基于图像识别的自主迷宫寻宝小车。通过识图装置OpenMV识别藏宝图,定位宝藏坐标、识别迷宫矩阵,并通过串口发送给单片机,利用多目标A算法进行路径规划,利用陀螺仪与编码器进行实时定位,根据小车当前的坐标与宝藏坐标对比来进行小车的控制,同时使用超声波避障模块及按键等实现迷宫寻宝的任务。通过实验证明,小车系统运行流畅,各个模块之间协调配合,定位精度可达0.2 mm,判别真伪宝藏并将信息发送给单片机的时间在1~2 s,在科学性、准确性、可行性、创新性和完整性方面均有较好的表现。

在役舞台机械装备安全完整性等级评估技术研究

近年来,我国的演艺产业正处于快速发展时期,舞台机械装备的大量使用在丰富演出效果的同时,也带来了一系列安全隐患,增加了演出事故发生的可能性。演出安全要求的提高对在役舞台机械装备的使用和维护提出了更高的要求。本文以安全标准ISO 13849为基础,结合安全完整性评估理论,研究了面向在役舞台机械装备的安全完整性评估技术方法。论文采用风险图法对在役舞台升降台进行了风险评估,参照安全标准ISO 13849对某在役舞台升降台的安全回路进行了PL/SIL等级的计算,验证结果表明该在役舞台机械装备的安全回路满足功能安全要求,采用的评估方法可行、有效。

S100A4蛋白在银屑病发病中的作用机制研究

探究S100A4蛋白在银屑病发病中的作用机制。在HaCat细胞中用S100A4蛋白的抗体进行改进的RNA结合蛋白免疫沉淀高通量测序(iRIP-seq),获得高通量测序数据。根据基因本体分析即GO(gene ontology)分析,从生物学方面对S100A4蛋白结合的靶RNA所在基因进行注释和分类。对两次重复试验中均获得的S100A4蛋白结合峰相关基因的GO功能分析。研究结果显示,这些基因主要富集在转录调控、细胞内应答反应、翻译起始等相关通路,包括如RNA聚合酶II对转录的负调控、对内质网应激的反应、细胞对热的反应、对有机环状化合物的反应、翻译起始、细胞对未折叠蛋白的反应、伴侣辅助因子依赖的蛋白质重折叠等。研究发现,S100A4蛋白可能通过影响靶RNA的基因表达参与银屑病的发生发展,深入探究S100A4蛋白对靶RNA的调控机制有助于发现新的银屑病治疗靶点。

文旅融合视域下旅游投射形象与感知形象对比研究——以湘西州为例

旅游目的地形象是众多旅游者出行决策的重要参考。对游客感知形象与官方投射形象进行差异分析,有助于发现目的地形象传播过程中的问题,从而塑造更加符合游客期望的目的地形象,提升旅游目的地吸引力。以湘西州为案例,以湘西州旅游官方网站中的宣传文本及游客发布在携程网的游记内容为数据样本,借助ROST CM6分析软件,采用内容分析法、社会语义网络分析法,构建湘西州旅游形象属性类目,深入研究湘西州官方投射形象和游客感知形象的差异,探索湘西州文旅融合的现实困境,并提出“深度挖掘湘西文化内涵,打造有创意的文旅产品;完善文旅合作机制,发挥地区间的联动作用;多渠道多角度宣传,加快湘西州文化旅游传播;完善公共文化设施,提升文旅公共服务水平”的对策来推动湘西州文旅融合优化发展。