基于Transformer和自适应特征融合的矿井低照度图像亮度提升和细节增强方法

高质量矿井影像为矿山安全生产提供保障,也有利于提高后续图像分析技术的性能。矿井影像受低照度环境的影响,易出现亮度低,照度不均,颜色失真,细节信息丢失严重等问题。针对上述问题,提出一种基于Transformer和自适应特征融合的矿井低照度图像亮度提升和细节增强方法。基于生成对抗思想搭建生成对抗式主体模型框架,使用目标图像域而非单一参考图像驱动判别器监督生成器的训练,实现对低照度图像的充分增强;基于特征表示学习理论搭建特征编码器,将图像解耦为亮度分量和反射分量,避免图像增强过程中亮度与颜色特征相互影响从而导致颜色失真问题;设计CEM-Transformer Encoder通过捕获全局上下文关系和提取局部区域特征,能够充分提升整体图像亮度并消除局部区域照度不均;在反射分量增强过程中,使用结合CEM-Cross-Transformer Encoder的跳跃连接将低级特征与深层网络处特征进行自适应融合,能够有效避免细节特征丢失,并在编码网络中添加ECA-Net,提高浅层网络的特征提取效率。制作矿井低照度图像数据集为矿井低照度图像增强任务提供数据资源。试验显示,在矿井低照度图像数据集和公共数据集中,与5种先进的低照度图像增强算法相比,该算法增强图像的质量指标PSNR、SSIM、VIF平均提高了16.564%,10.998%,16.226%和14.438%,10.888%,14.948%,证明该算法能够有效提升整体图像亮度,消除照度不均,避免颜色失真和细节丢失,实现矿井低照度图像增强。

基于LMIENet图像增强的矿井下低光环境目标检测方法

煤矿井下工作环境复杂,存在人造光源亮度低、粉尘多和水气密度大等不利因素,导致现有的目标检测算法在应用到煤矿井下时,存在提取特征困难、目标识别和定位精度低等问题。提出一种煤矿井下低照度环境目标检测算法,由矿井低光图像增强模块LMIENet和目标检测模块组成,使用图像增强模块对原始图像进行画质提升,恢复各类图像信息,再使用目标检测网络对增强图像进行特定目标检测,有效提高检测的精确度。在图像增强模块中,改进Zero-DCE算法设计轻量级增强参数预测网络,计算像素级增强参数矩阵,用于低光照图像的亮度调整和画质增强,该网络通过设计的非参考损失函数隐性衡量图像的增强效果,引导网络进行无监督学习,使网络能够不依赖配对数据集对原始图像进行自适应的画质增强。目标检测模块中,采用YOLO v8n目标检测模型,其轻量化的模型尺寸和高灵活性可避免模型整体复杂度过高;采用Focal-EIoU Loss改进回归损失函数,有效加速模型收敛并提升模型检测精度。实验结果显示:与经典目标检测算法Faster R–CNN,SSD,RetinaNet,FCOS等相比,提出算法在自建矿井人员数据集上表现出色,低光照环境下目标检测的mAP@0.5达到98.0%,mAP@0.5∶0.95达64.8%,在实验环境中单帧图像推理时间仅11 ms,优于其他对比方法,证明提出算法能够有效实现在煤矿井下低照度复杂环境下的目标检测,且耗时短、计算效率高。

基于二阶段目标增强网络的低照度复杂环境下绝缘子故障检测方法

从低照度户外环境中航拍采集的绝缘子影像,存在照度低、背景复杂、绝缘子故障目标小等缺陷,严重影响低照度环境下绝缘子故障检测准确性。为解决上述问题,文章提出一种基于TOE-Net的低照度复杂环境下绝缘子故障检测方法,提出TOE-Net进行图像预处理方法,再使用YOLOv7-OL作为故障检测模块检测小目标绝缘子故障。在二阶段目标增强网络(two-stage object enhancement network,TOE-Net)中,设计零目标图像增强损失函数实现预增强网络(preparation enhancement network,PreEnNet)和深度增强网络(deep enhancement network,DeepEnNet)的无监督学习;使用信道级注意力模块跳跃式通道注意力机制(skip squeeze excitation networt,Skip_SENet)和跳跃式通道注意力机制(skip convolutional block attention module,Skip_CBAM)模块改进原始小目标特征增强单次多框检测算法(small object detection enhancement single shot multiBox detector,SDE-SSD),从而提升定位网络的小目标检测能力;设计弱监督机制使预增强网络根据小目标特征增强SSD的要求来提升图像增强能力,直到小目标特征增强SSD能够从增强图像中准确定位绝缘子串位置;使用深度增强网络深度增强绝缘子串区域,提升各类故障的特征显著性。故障检测模块中,将YOLOv7目标检测算法改进为面向小目标YOLOv7,在原模型中添加结合多尺度特征自适应融合网络的小目标检测通道,并将原始损失函数的CIOU改进为BIOU,从而提高模型的小目标检测性能。在低照度环境绝缘子故障检测实验中,该算法与5种目前常用目标检测算法相比具有较大优势,并且相较于低光目标检测算法IA-YOLO、GenISP with RetinaNet,m AP提升9.77%、10.35%,检测速度提升7.23%、10.16%,证明该算法适用于低照度复杂环境下小目标绝缘子故障检测任务;在正常光照绝缘子故障检测实验中该算法仍保持出色性能,证明该算法能够实现常规光照条件下绝缘子小目标故障检测。

响应面法优化红茶菌细菌纤维素生产条件

为提高红茶菌发酵细菌纤维素的产量,以红茶菌细菌纤维素干重为指标,采用响应面法对发酵条件进行优化,同时测定了细菌纤维素的基本理化性质。通过单因素试验及响应面法对确定红茶菌发酵生产BC的最佳培养条件为:茶汤体积分数0.83%、蔗糖质量分数10.42%、装液量70.22%、培养温度29.33℃。经验证试验,在此条件下实际得到细菌纤维素产量达4.21 g/L,较优化前(茶汤体积分数0.8%,蔗糖质量分数6%,装液量60%,培养温度30℃,产量2.63 g/L)提高了60.08%。对培养所得红茶菌纤维素干燥后进行理化性质测定,表明粗蛋白、粗淀粉、膳食纤维与灰分的质量分数分别为3.01%、1.01%、85.67%、6.1%;扫描电镜表明细菌纤维素具有超微网状结构,其纤维直径属于纳米级别;拉伸试验表明红茶菌纤维素强度约达2.28 MPa;X射线衍射分析细菌纤维素的结晶度为81.30%。利用响应面优化法有效提高了红茶菌细菌纤维的产量。

高密度电法在黄土台塬地下水位探测中的应用

泾阳南塬属于黄土台塬,该地区由于农业灌溉导致地下水位逐年上升,从而诱发大范围的黄土滑坡灾害。为了查明台塬内地下水的波动情况,采用高密度电法,基于反演数据得到的电阻率随深度变化规律和钻孔得到的含水率随深度变化规律,初步推测了台塬地下水水位线的大致位置;为进一步精确推测水位线的埋深,利用DDC-6电子自动补偿仪进行室内黄土电阻率测量试验,建立了不同含水率与黄土电阻率之间的定量关系,确定了研究区黄土台塬地下水位线处黄土的电阻率为28.35Ω·m(即黄土液限处电阻率值),对应的含水率为30%。将室内试验结果和高密度电法反演数据相结合,并与钻孔实测的地下水位进行验证分析,不仅得到了研究区黄土台塬的地层结构、不同土层厚度、地下水位埋深等信息,还证实了室内黄土电阻率试验结果的可靠性,也验证了高密度电法在黄土地下水位探测中的有效性。结果可为泾阳南塬地下水位波动规律研究以及滑坡预测预警工作提供技术指导。

从局部到全局的零参考低照度图像增强方法

为解决现有的低照度图像增强方法存在的色彩失真、细节损失以及暗区增强不足和亮区增强过度导致低照度图像增强效果不理想的问题,提出了一种从局部到全局的零参考低照度图像增强方法。采用局部照度增强对低照度图像进行像素级增强,改进了自适应光照映射估计函数,提升了照度调整能力,避免了生成大量的迭代参数,提高了模型的推理速度;采用基于Transformer结构的全局图像调整对局部增强后的图像进行全局调整,解决了亮区照度增强过度的曝光问题和暗区照度增强不足的问题,提升了图像的整体对比度;优化损失函数,对低照度图像特征和增强图像特征进行相似性约束,提升了目标检测精度。实验结果表明,LOL数据集上的客观指标峰值信噪比和结构相似性达到了20.18 dB和0.80,MIT-Adobe FiveK数据集上达到了23.31 dB和0.87,ExDark数据集上增强后图像的目标检测精度提高了7.6%,有效提升了低照度图像可视化质量和目标检测效果。

基于分布式应变测量的光纤形状还原算法研究

为了验证并行传输标架还原光纤传感器形状的可行性和准确性,设计了基于单模光纤的形状传感器,提出了利用有限元分析方法进行形状传感器建模和分布式应变信息的提取,对比分析了并行传输标架和弗莱纳标架在形状传感器不同弯曲形状和不同应变采样点数下的还原精度。结果表明:并行传输标架进行传感器形状还原时,不仅很好地还原了传感器的形状,而且弥补了在奇点位置前后弗莱纳标架方向发生突变,造成还原结果出现较大误差的不足。并行传输标架的远端位置误差低于光纤总长度的0.003 42%,相较弗莱纳标架,降低了10倍。

计及电动汽车的综合能源系统多主体协同低碳经济调度

针对未充分挖掘具有源荷双重特性的电动汽车集群调度潜力以辅助电力系统低碳运行的问题,提出了计及电动汽车的综合能源系统内多主体协同低碳经济调度策略。首先,考虑综合能源系统内多主体的电能交易构建了风电主体优化运行模型、计及碳捕集与电转气系统综合灵活运行的电-热耦合系统优化运行模型以及电动汽车主体优化运行模型;其次,基于纳什谈判理论建立了综合能源系统内多主体合作运行模型,将其分解为多主体联盟效益最大化子问题和电能交易支付谈判子问题,并采用交替方向乘子法对上述两个子问题进行了分布式求解以保护各主体的隐私;最后,通过算例仿真验证了所提策略能够充分挖掘碳捕集-电转气系统和电动汽车集群支撑风电消纳实现综合能源系统碳减排的潜力,提高各主体的运行效益以及合作联盟的整体效益,有效实现综合能源系统内各主体协同互济,促进新能源消纳、提升系统低碳性和经济性。

一种基于有源滤波电路的高PSRR低噪声LDO电路设计

为了减少低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator,LDO)电路中的噪声以及输入电压携带的纹波对输出电压精度所带来的影响,提出了一种基于有源滤波思想的优化LDO噪声和电源抑制比(Power Supply Rejection Ratio,PSRR)的电路设计技术,在不考虑功耗以及压差的条件下,采用多级稳压设计以大幅提升LDO的电源抑制比。通过前级LDO电路对输入电压进行稳压,形成二次电源后对后续电路进行供电,同时在后级LDO的基准端加入一级额外的稳压电路进行稳压,并通过低功耗RC滤波器和跨导放大器以减少环路噪声。此外,电路还加入了低噪声前馈电路以及快速启动电路提高LDO的响应速度。基于0.18μm BCD工艺,在5 V输入3.3 V输出,负载电流为10 mA的仿真验证下,测得整体电路在1 kHz时PSRR达到−110 dB,同时在10~100 kHz下其噪声仅为5.3μVrms。同时,通过改变基准端负载电容以及负载电流对LDO的PSRR以及噪声进行仿真,其结果均满足设计需求,有效提高了LDO输出电压的精度。

一种用于低噪声LDO的动态零点补偿技术

为提高低压差线性稳压器(Low-DropOut Linear Regulator,LDO)的稳定性并降低前馈电路所产生的噪声,提出了一种生成自适应补偿零点的低噪声前馈电路。该前馈电路通过镜像调整管的负载电流,通过低值反馈电阻形成高增益反馈信号,与LDO输出电压经反馈网络传递给反馈端的信号耦合形成由负载电容、负载电流控制的可控零点,可有效提高LDO电路整体的稳定性。此外,电路内部加入了产生动态极点的自适应电流补偿电路以保证次极点不会对环路的相位裕度产生影响。基于0.18μm BCD工艺设计,该电路在0~800 mA的宽负载范围、5 V输入3.3 V输出下相位裕度均高于48°,适用负载电容范围≥1μF,同时该LDO在10~100 kHz的频率范围内输出噪声仅为5.0617μVrms。

甲烷排放研究热点的可视化分析

甲烷在土壤生态系统中扮演着不可缺少的重要角色,甲烷排放是物质循环和能量流动的关键过程。本文旨在为未来与甲烷排放相关的研究提供有关该领域的现有研究情况和热点信息。我们使用了1979年到2022年间CNKI数据库中以“甲烷排放”为标题的相关文献作为研究基础,对发文量、研究机构、学术期刊等方面进行了数据整理,并运用Ucinet和NetDraw进行可视化分析和热点预测。研究结果表明,全国范围内,学术界在甲烷排放领域的文献发表数量逐渐增加。目前,学术界主要关注减排、稻田、土壤和排放量等研究方向。随着国内科研工作的进一步深入探讨,甲烷排放领域的研究已取得了快速发展和高质量成果。

2-己基癸酸改性的全溶液制备的CsPbBr_(3)量子点发光二极管

钙钛矿量子点发光二极管是极具发展潜力的新型显示技术。全无机CsPbX3(X=Cl,Br,I)钙钛矿量子点具有优异的光电性能,然而合成CsPbX3量子点时往往需要油酸(OA)和油胺(OAm)等配体的参与,这些配体和量子点之间的动态结合方式使其极易从量子点表面脱落,进而引发量子点的不稳定性现象。此外,油酸油胺的绝缘特性会阻碍发光二极管中载流子的传输并恶化器件性能。鉴于此,本文以CsPbBr_(3)量子点为研究对象,采用短链配体2-己基癸酸(DA)部分取代长链OA配体,系统探究了不同DA/OA摩尔比对CsPbBr_(3)量子点光学性能的影响。结果表明,经DA修饰的CsPbBr_(3)量子点表现出高达88.64%的光致发光量子产率。随后,将优化后的CsPbBr_(3)量子点应用到全溶液制备的发光二极管中,器件的最高亮度和最大外量子效率分别从9 cd·m^(-2)和0.04%提升至155 cd·m^(-2)和0.14%。接着,通过优化钙钛矿发光层和空穴传输层之间的能级匹配,进一步将器件的亮度和外量子效率提升至436 cd·m^(-2)和0.20%。

硅基InGaN/GaN多量子阱微盘器件的发光、探测和数据传输

光源和探测器的集成可有效促进轻量化和小型化光电系统的发展,InGaN/GaN多量子阱器件中发光与探测共存现象为收发一体芯片的设计提供了可能。本文采用标准半导体工艺制备了硅片上集成的圆盘形InGaN/GaN多量子阱阵列器件,并对其发光、探测以及基本通信特性进行了研究。微盘型器件中的共振模式有助于提升其探测特性,同时各向同性的辐射特性有助于器件作为光源时与探测器在空间上的耦合。作为光源,该器件的开启电压为2.5 V,中心波长455 nm,-3 dB带宽为5.4 MHz。作为探测器,该器件对紫外到蓝光波段的光有响应,探测性能随波长增加而减弱,截止波长450 nm。在365 nm光源激发下,该器件具有最高开关比7.2×10^(4),下降沿时间为0.41 ms。同时,基于单个微盘器件,本文构建并演示了半双工通信系统,在不同频段实现数据传输。这项研究对于电驱动光源制备以及收发一体的光通信具有重要意义。

Co-Cu双金属氧化物活化过一硫酸盐去除水中磺胺甲噁唑

采用钴铜双金属氧化物(Co-Cu)为催化剂,活化过一硫酸盐(PMS)降解水中的磺胺甲噁唑(SMX).使用场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对催化剂的形貌和元素组成进行表征.考察了催化剂和PMS浓度、无机阴离子和富里酸(FA)对Co-Cu/PMS体系降解SMX的影响.结果表明,当pH为7.0时,在催化剂用量为50 mg·L^(-1),PMS浓度为0.5 mmol·L^(-1)条件下,50 mg·L^(-1)的SMX在30 min内去除率为95.6%,增加PMS浓度或提高催化剂用量均可加快SMX的降解速率.水中FA与HCO3-对SMX的去除率有一定的抑制作用,而Cl^(-)和SO_(4)^(2-)对反应无影响.淬灭实验与电子顺磁共振(EPR)结果显示,硫酸根自由基(SO_(4)^(·-))和单线态氧(^(1)O_(2))为Co-Cu/PMS体系中主要的活性氧物种(ROS).XPS分峰结果表明,在钴铜双反应活性中心中Cu^(+)/Cu^(2+)循环是活化PMS的主要成分.

陶瓷纤维复合材料的应用研究进展

陶瓷纤维复合材料是当今科技的研究热点。陶瓷纤维复合材料具有良好的特性,可用于航空航天、汽车、建筑、体育和生物医学等多个领域。陶瓷复合材料显示出非凡的结构和机械特性,如高强度质量比、耐化学性、防火、耐腐蚀和耐磨损。在此,概述了陶瓷复合材料的分类、制造和应用,重点介绍了陶瓷纤维复合材料在高温绝热保温、污水处理、高温烟气过滤、吸声领域中的应用,最后对陶瓷纤维及其复合材料未来发展方向进行了展望。

基于布里渊散射光时域分析的形状传感研究

搭建了基于布里渊散射光时域分析技术的应变测量系统,采用七芯光纤作为分布式形状传感器,通过测量七个纤芯在弯曲时的布里渊散射谱,验证了七芯光纤偏芯之间每两个对称芯所受应变值相等且互为相反数的特点。对比七芯光纤中间芯与偏芯的布里渊增益谱,测得偏芯在不同弯曲半径下的布里渊频移变化,得到偏芯在每个位置受到的应变值。利用并行传输标架形状重构算法对七芯光纤在曲率直径为0.112 m和0.052 m时的形状进行了重构,当曲率直径为0.112 m时,曲率重构误差为0.375%。

攻击性对恶意创造力的影响:有调节的中介模型

本研究基于一般攻击模型和创造力四阶段理论,采用问卷法对553名大学生进行调查,考察愤怒反刍在攻击性与恶意创造力之间的中介作用以及意志控制的调节作用。研究结果表明:(1)攻击性显著正向预测恶意创造力;(2)愤怒反刍在攻击性与恶意创造力之间起部分中介作用;(3)意志控制正向调节愤怒反刍对恶意创造力的影响,具体而言,相对于低意志控制个体,该中介效应对高意志控制个体作用更大。

基于MEMS工艺的微热加速度计和微热陀螺仪的制备

微热加速度计和微热陀螺仪两者传感芯片结构相似,并且制备工艺完全兼容,在同一块绝缘体上硅(SOI)基板上运用同一工艺流程同时制备出了微热陀螺仪传感芯片和微热加速度计传感芯片。为了准确地创建微尺度的图案和结构,设计了四块光刻掩模版来制作该微热加速度计芯片和微热陀螺仪芯片,分别对应于接触孔开口、热敏电阻、互连布线和背面空腔。轻掺杂硅热敏电阻的可控电阻温度系数(TCR)大于传统金属丝,因此选择p型硅作为热敏电阻材料。TCR由硅片的掺杂浓度决定,使用了三种不同掺杂浓度的硅片进行对比实验,从而选定硅片的掺杂浓度为1×10^(17)cm^(-3),对应的TCR为3500×10^(-6)/℃。选择SOI作为衬底材料,显著增强了微热陀螺仪和微热加速度计的耐高温性,并且提高了其灵敏度。在电感耦合等离子体-反应离子刻蚀(ICP-RIE)和氢氟酸(HF)蒸气工艺过程中,通过光刻胶和聚酰亚胺层成功保护了非常薄和易碎的热敏电阻,在4英寸(1英寸=2.54 cm)SOI基板上一次最多可以成功制备出180个微热陀螺仪传感芯片和108个微热加速度计传感芯片,制备的微热加速度计传感芯片尺寸为2 mm×2 mm×0.4 mm,微热陀螺仪传感芯片尺寸为5.8 mm×5.8 mm×0.4 mm。分别对制备的微热加速度计和微热陀螺仪进行了测试,微热陀螺仪x轴灵敏度为0.107 mV/(°/s),y轴灵敏度为0.102 mV/(°/s),微热加速度计灵敏度为13 mV/g。通过一次工艺流程制备出两种热流体惯性传感器,极大地缩短了制备时间,降低了制备成本,成功实现了高精度的批量生产。

SLC35A2、前叶黄素亚基2在乳腺癌中的表达及其与临床观察指标和预后的关系

目的研究SLC35A2、前叶黄素亚基2(PFDN2)在乳腺癌中的表达及其与临床观察指标和预后的关系。方法使用TCGA数据库及TIMER 2.0数据库分析SLC35A2、PFDN2在乳腺癌组织及癌旁组织中的表达差异;K-M数据库绘制两者高、低表达组患者的生存曲线。qRT-PCR及免疫组化法检测SLC35A2、PFDN2在癌和癌旁组织的表达,统计学分析两者在两组织中的表达差异及其表达水平与临床观察指标之间的关系,并筛选出乳腺癌独立预后因素;将两者按表达水平分组,使用K-M生存分析比较各组预后差异并绘制生存曲线。结果生信、qRT-PCR及免疫组化结果显示SLC35A2、PFDN2在乳腺癌癌组织中表达水平显著高于癌旁组织。SLC35A2的表达与淋巴结转移情况显著相关,PFDN2的表达与肿瘤直径及淋巴结转移情况显著相关,两者高表达是乳腺癌的独立预后因素,两者均为高表达的患者预后最差。结论乳腺癌组织中SLC35A2和PFDN2的表达与临床观察指标和乳腺癌预后密切相关,可作为乳腺癌治疗的潜在靶点。

内蒙古通辽市肉犊牛3种主要咳喘病病原感染调查

为了解通辽市犊牛咳喘病主要病原牛传染性鼻气管炎病毒(IBRV)、牛病毒性腹泻病毒(BVDV)、多杀性巴氏杆菌(Pasteurella multocida,Pm)的感染情况,对7个旗县区213家养殖场户的产犊及咳喘发病情况进行了调查,采集400份咳喘犊牛血清样品进行了ELISA抗体检测。结果显示:犊牛咳喘病病原感染率为10.21%,IBRV、BVDV和Pm的抗体阳性率分别为26.50%、19.25%、33.50%;不同旗县区的IBRV、BVDV和Pm抗体阳性率分别为8.33%~41.79%、10.26%~32.26%和17.95%~46.77%;IBRV在秋、冬两季抗体阳性率较高,分别为32.22%和30.08%,BVDV在春、冬两季抗体阳性率较高,分别为19.72%和22.56%,Pm在秋、冬两季抗体阳性率较高,分别为36.67%和39.85%;单一感染率为41.00%,混合感染率为18.00%,其中二重感染率为15.75%,以IBRV+Pm混合感染为主,三重感染率为2.25%。结果表明:IBRV、BVDV、Pm是导致犊牛咳喘病的重要病原,其流行呈现地区和季节性差异。建议养殖场户根据本地区病原的流行情况和季节特征,对犊牛咳喘病进行科学合理防控。