基于X射线双光谱的物质识别方法研究

针对工业生产、材料科学和安检等领域对于物质的检测需求,开展了基于X射线双光谱的物质识别方法研究。提出了针对不同物质的双光谱识别算法模型,模型引入边界物质界定与伪彩色算法,实现了对物质种类的识别。搭建X射线双光谱透射实验系统,实测了复杂背景、多种物体的X射线双光谱图像,研究了物质界定算法与伪彩色算法对于物质种类识别的影响。基于此优化了算法模型,实现了灵活、快速地对物质种类的识别,对于工业生产物质分类和安检快速筛查具有重要意义。

基于S变换双阈值法的汽车零部件载荷谱加速编辑

针对S变换编辑法加速编辑效果不佳的问题,提出了一种基于S变换双阈值编辑方法。该方法先对载荷谱进行S变换以获取最大幅值谱,在以双阈值识别并保留的幅值谱片段为依据保留对应的载荷谱片段后,再将其拼接成加速后的载荷谱,最后对比分析S变换双阈值编辑法与S变换编辑法编辑的加速谱的统计参数、功率谱密度、穿级计数和疲劳仿真结果。研究结果表明,S变换双阈值编辑法可明显压缩原始载荷时间,且其压缩效率高于S变换编辑法,转向节的疲劳损伤和寿命分析误差更小,适用于汽车零部件载荷谱加速编辑研究。

双低剂量技术在双能量头颈部CT血管成像中的应用

目的 探讨双低剂量扫描技术在双能量头颈部CTA扫描中的可行性。方法 前瞻性收集2021年1月~2021年5月间本院102名因头颈部血管疾病行头颈部CTA的患者纳入研究,随机分为CD、DLD两组,CD组行常规剂量扫描,DLD组行双低剂量扫描;分别对两组图像行MIP、VR、 MPR、 CPR、双能量去骨去钙化等后处理,用5分法对两组图像质量进行主观评价,选取颈总动脉起始部、颈内动脉起始部和大脑中动脉M1段测量血管的噪声、SNR、CNR,记录2组患者的x线剂量参数,包括CTDIvol(mGy)和DLP(mGy·cm),计算其有效剂量ED(mSv),亦计算2组患者的碘摄入量I(mg),对结果进行统计学分析。结果 CD组与DLD组的主观图像质量评分均≥3分,均能满足诊断的要求。2名医师对2组图像质量评价的一致性好(Kappa值分别为0.817、0.82 5)。2名医师对2组图像的主观质量评分的差异无统计学意义(Z=-0.572、-0.2 83,均P>0.05)。CD组与DLD组图像各层面血管CT值的差异均无统计学意义(t=-0.05、0.689、0.906,均P<0.05);颈内动脉起始部、大脑中动脉M1段层面血管噪声、SNR、CNR的差异均无统计学意义(t=-0.830~1.842,均P>0.05);颈总动脉起始部层面CD组噪声大于DLD组(t=2.855,P<0.05),SNR、CNR小于DLD组(t=-4.959、-5.041,均P<0.05)。DLD组患者C TDIvol、DLP及ED较CD组分别降低36.9%、35.3%、35.2%(t=186.138、37.753、37.753,均P<0.05)。DLD组患者碘摄入量较CD组降低57.1%(10.5g VS.245g)。结论 双低剂量双能量头颈部CTA扫描技术在不影响图像质量的前提下,降低了患者接受的辐射剂量和对比剂碘摄入量。

中药甘青青兰提取过程的近红外及紫外可见双光谱在线监测

使用小型光纤光谱仪构建了近红外光谱(NIR)和紫外可见光谱(UV-Vis)在线监测系统,并利用双光谱监测提取过程。通过采样误差分布分析(SEPA)和稳定性竞争性自适应重加权抽样(SCARS)等化学计量学方法对光谱数据进行处理,建立了偏最小二乘(PLS)光谱分析模型。对NIR光谱、UV-Vis光谱以及双光谱融合模型的分析性能进行了比较。结果表明,木犀草素的NIR光谱分析模型,绿原酸的UV-Vis光谱分析模型性能较好。木犀草素模型的预测均方根误差(RMSEP)为0.0107μg·mL^(-1),绿原酸模型的RMSEP为0.0295 mg·mL^(-1),模型的预测能力较好。该研究开发的系统操作简便、快速,模型准确性高,为中药提取的在线监测提供了新的策略。

基于改进MFO优化空间谱的埋地管道泄漏定位

现有管道泄漏声波定位法仅能提供泄漏所在区域。为实现区域内地下泄漏源的精确定位,基于地面均匀圆形阵列(uniform circular array, UCA),提出选择性反向学习飞蛾火焰优化(selective ppposition based moth-flame optimization, SOMFO)结合双波谱的埋地管道泄漏定位方法。针对土壤P1波和S波共存且波速不明确等问题,构造地面UCA的双波谱函数,以其最大输出为优化目标,使用SOMFO寻优双波速度及泄漏源三维坐标共5个参数,并设计了多孔泄漏定位策略。搭建了埋地管道泄漏试验装置,通过互谱解卷绕相位的直线特性验证了P1波和S波的存在。试验结果表明,基于SOMFO优化双波谱的定位方法可准确估计波速及三维坐标,定位误差最大为0.066 m。此外,研究了多孔泄漏及寻优算法对定位精度的影响。与现有两种精确定位方法相比,新方法对单孔泄漏的定位精度分别提升9.68%和24.32%,多孔泄漏分别提升49.17%和61.15%。

雨滴谱数据在S波段双偏振天气雷达数据质量评估中的应用

结合T-Matrix方法和雨滴谱仪数据反演双偏振参量,设计了一种雨滴谱反演评估方法(雨滴谱法),利用其反演结果可对双偏振天气雷达数据进行评估。将此方法应用于不同类型降水过程的雷达偏振参量数据质量评估,结果表明:满足微雨条件时,雨滴谱法与传统的微雨滴法均能有效监测由雷达系统误差导致的观测偏差,且评估结果十分接近;不满足微雨条件时,雨滴谱法评估的不同类型降水过程的雷达数据质量与满足微雨条件下的评估结果十分接近,客观证明了系统调整后雷达运行良好、数据质量稳定;不同雨强(R)情况下,雨滴谱法的评估结果具有一致性。10 mm·h^(-1)≤R<20 mm·h^(-1)时,雷达观测的数据质量最为稳定。该雨滴谱法适用范围广,可动态评估双偏振雷达偏振参量质量,有助于雷达调整和数据校正。

泰山一次强雹暴微物理特征双偏振雷达和雨滴谱观测分析

为了研究雹暴的微物理特征,利用双偏振雷达和雨滴谱仪探测资料,结合粒子相态分类算法,对2020年6月1日发生在泰山的一次降雹天气进行了分析,获得了雹暴云影响泰山站时附近区域雷达参量、水凝物粒子、降水粒子谱分布特征。研究表明:雹暴云前缘开始影响泰山站时,反射率因子(ZH)梯度大值区紧邻泰山站,与差分反射率(ZDR)弧位置大致重合,此处主要为大滴粒子,由上空霰粒子融化形成;雨滴谱为双峰结构,对降水贡献较大的为2~3 mm粒子。当雹暴云主体影响泰山站时,其前侧径向出现三体散射,上空出现悬垂回波,泰山站附近区域主要识别为雹粒子;泰山站南侧出现有界弱回波,该处辐合升运动增强,被ZDR大值半环绕,主要分布大滴与雹粒子,夹杂霰与湿雪粒子;归一化等高频率(CFAD)显示冰相过程增强;-10℃层以下雹粒子主要由-10~0℃层的霰粒子凇附上升气流携带的大滴与中小雨粒子形成,这些粒子无法下落碰并形成尺寸较大的降水粒子,雨滴谱变为单峰结构,对降水贡献最大的为14~16 mm粒子。雹暴云主体离开泰山站,CFAD显示冰相过程减弱,冰晶凇附过冷云滴转化成霰的效率降低,泰山站上空识别出大量的冰晶与干雪粒子,出现层状云降水特征;雨滴谱再次变为双峰结构,第二峰值为2~3 mm粒子,对降水贡献最大。

三期双流法在CT肺动脉造影的可行性和安全性评价

目的 评价三期双流法在CT肺动脉造影(CTPA)中的可行性和安全性。方法 纳入2022年2—12月可疑肺动脉栓塞患者80例,根据注射对比剂的不同方式分为传统双流组和三期双流组各40例,进行能谱CT扫描。测量或计算2组图像的各级肺动脉、右肺肺静脉和主动脉CT值、肺动脉信噪比和对比噪声比、射束硬化伪影(BHA)指数。采用3分法对图像质量和安全性进行主观评分。比较2组图像的主客观结果。结果 客观评价方面,三期双流组在左肺动脉干、左肺上叶、左肺叶间、左肺下叶、右肺动脉干和右肺下叶基底段动脉CT值均高于传统双流组(P<0.05),其动静脉分离程度、BHA值亦显著优于传统双流组,差别有统计学意义(P<0.05)。主观质量评价方面,三期双流组的平均上腔静脉BHA、动静脉分离均大于传统双流组(P<0.05);主观安全性上,三期双流组的患者主观感受优于传统双流组,差别有统计学意义(P=0.042)。结论 三期双流法CT肺动脉造影在临床上具有良好的可行性和安全性,在CT肺动脉造影中能有效提升动静脉分离效果并减少BHA。

激光回馈双通道位移测量创新实验平台设计

针对激光回馈技术中多目标同步检测以提高测量效率的问题,提出了一种基于线性调频的测量通道拓展方法。在线性电流注入下,激光器输出的光频率近似线性变化;2个被测物体到激光器距离不同时,回馈信号的频谱中出现分别对应2个物体的独立谱峰,通过全相位频谱分析方法在2个谱峰处进行相位解算可以重构2个物体的运动曲线。基于Python语言构建的仿真模型和相应的双通道位移测量实验系统均证实了该方法的有效性,2个通道的位移测量相对误差小于5%。

2024年2月我国两次大范围雨雪冰冻天气对比

2024年1月31日—2月7日(过程Ⅰ)和2月19—25日(过程Ⅱ)我国中东部地区先后出现两次大范围、持续性的雨雪冰冻天气过程,利用地面观测、再分析资料、双偏振雷达、雨滴谱等分析两次过程的雨雪冰冻实况、微物理特征、环流形势和层结特征,并对比二者异同。结果表明:两次过程的影响区域、持续时间和总降水量接近,但过程Ⅰ积冰更厚、积雪更深,过程Ⅱ影响范围更广、降雪量更大。过程Ⅰ降水粒子从上到下呈3层结构特征,即冰晶层-融化层-液态层,过程Ⅱ呈4层结构特征,即冰晶层-融化层-液态层-再冻结层,导致过程Ⅰ冻雨更明显、积冰更厚,过程Ⅱ冰粒更多、积雪深度较浅、积冰厚度较薄。环流形势和层结特征显示两次过程均为西伯利亚高压和南支系统的协同作用,但过程Ⅱ低层急流强度和地面西伯利亚高压更强,导致过程Ⅱ中层暖层和低层冷层的强度均强于过程Ⅰ,而冷层更强是过程Ⅱ冰粒更明显的直接原因。

基于双能量CT中双能量指数、原子序数结合能谱曲线斜率对于鉴别泌尿系结石成分的价值研究

目的:评估双能量计算机体层扫描(DECT)的双能量指数(DEI)、有效原子序数(Zeff)结合能谱曲线斜率在鉴别患者泌尿系结石成分的价值。方法:收集2019年10月至2022年10月在南通市海门区人民医院就诊的111例泌尿系结石患者的临床及DECT影像资料。所有患者泌尿系结石直径均>5 mm,所有患者的离体结石均经红外光谱分析确定结石成分。分别计算DEI、Zeff、能谱曲线斜率及三者结合对于鉴别泌尿系结石成分的准确率、灵敏度、特异度等。结果:111例患者中草酸钙结石75例(占67.57%),羟基磷灰石15例(占13.51%),尿酸结石21例(占18.92%),未发现胱氨酸等其他类型结石。3种类型结石的CT值(F=487.691,P<0.001)、DEI(F=395.553,P<0.001)、Zeff(F=818.689,P<0.001)和能谱曲线斜率(H=19.615,P<0.001)比较的差异均有统计学意义。DEI、Zeff和能谱曲线斜率对鉴别泌尿系结石成分的总准确率分别为87.39%(97/111)、84.68%(94/111)和81.98%(91/111)。DEI、Zeff和能谱曲线分别对草酸钙结石、羟基磷灰石及尿酸结石诊断准确率均为80%~100%。DEI、Zeff结合能谱曲线斜率对鉴别泌尿系结石成分的总准确率为94.59%(105/111)。DEI、Zeff结合能谱曲线斜率对草酸钙结石、羟基磷灰石及尿酸结石诊断的准确性分别为94.59%、94.59%和100%。结论:与DECT的单个指标相比,DEI、Zeff结合能谱曲线斜率对鉴别泌尿系结石成分显示出更好的诊断准确率。

强降雹超级单体风暴湍流结构的双偏振回波特征分析

对流风暴通过湍流实现动量的传输,因此深入认识强对流风暴湍流结构的回波特征具有重要意义。本文关注5 m·s^(-1)以上的速度谱宽,对比分析了两次具有不同中气旋强度的强降雹超级单体风暴的湍流强度,揭示了气流结构和湍流增强的关系。结果表明:(1)强降雹超级单体在强上升气流区可存在中等或以上强度的湍流,阵风锋触发的超级单体在入流路径上也出现中等强度的谱宽,指示了较强湍流存在的可能。(2)超级单体内部湍流较强的地方在速度大切变区,通常速度切变强度较大的区域具有较强湍流,具有中等强度中气旋的超级单体最大谱宽约10 m·s^(-1),差分反射率因子ZDR在1 dB之内,回波强度超过35 dBZ,差分相移率KDP较大;具有强中气旋的超级单体强湍流区主要位于ZDR柱上部正负速度交会处,在中气旋附近谱宽高达16.5 m·s^(-1),靠近强回波核心一侧含有较多过冷水,相关系数(Correla‐tion Coefficient,CC)在0.96左右,KDP较大,另一侧回波强度稍低,CC低至0.85,KDP在0(°)·km^(-1)左右,存在霰粒子与上升气流带来的大雨滴。这些强湍流区域指示了动量传输的路径。(3)超级单体风暴上部具有最强湍流,上升气流下沉气流都很强,靠近下沉气流的地方湍流更强,可能和风的水平切变有关,强中气旋风暴下沉气流区谱宽高达17.5 m·s^(-1),其ZDR稍高于上升气流的,并且KDP为负值,上升气流KDP、ZDR分别在0(°)·km^(-1)、0 dB左右,具有中等强度中气旋的风暴则谱宽增大较小。强中气旋超级单体内具有更大湍流增强,研究结果为深入理解强风暴的湍流结构和动量传输提供了双偏振雷达的观测依据。

急性肺栓塞双能量能谱CT碘基物质图联合肺灌注缺损指数的运用价值

目的 探讨急性肺栓塞(APE)双能量能谱CT碘基物质图联合肺灌注缺损指数(PPDI)的运用价值。方法 选取我院APE患者64例作为APE组;另选同期慢性肺栓塞(CPE)患者60例作为CPE组,均行双能量能谱CT肺血管成像技术检查,对0.625 mm层厚的原始数据运用ISP工作站(与1.2.2图像处理相对应)软件后处理,获得碘密度图及PPDI。测量碘含量取平均值;PPDI=∑(n1×d1/40)×100%。比较APE组与CPE组碘基物质图定量特征和PPDI变化;比较APE不同危险分层碘基物质图定量特征和PPDI变化;采用ROC曲线分析PPDI联合碘基物质图定量对APE预测价值。结果 APE组肺异常灌注区碘含量和肺动脉栓塞区碘含量低于CPE组,差异有统计学意义(P<0.05)。APE组PPDI高于CPE组,差异有统计学意义(P<0.05)。中高危患者肺异常灌注区碘含量和肺动脉栓塞区碘含量低于低危患者,差异有统计学意义(P<0.05)。中高危患者PPDI高于低危患者,差异有统计学意义(P<0.05)。经ROC曲线分析,PPDI联合碘基物质图定量对APE预测灵敏度和特异度高于PPDI与碘基物质图定量,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 双能量能谱CT碘基物质图联合PPDI预测急性肺栓塞灵敏度和特异度良好,具有很好的诊断价值。

基于串行时分CC-CDMA的雷达通信一体化

为了提升目标检测性能,解决多目标和多用户之间的自干扰和互干扰问题,基于串行时分互补码−码分多址(CC-CDMA)技术提出一种雷达通信一体化系统。首先,借用码分复用机理在发射端通过广义普洛黑−修−莫尔斯(GPTM)序列调整互补码中不同子序列对不同时间片上信号的扩频顺序,生成雷达通信一体化信号。其次,雷达接收端通过2次处理,利用逐点最小化方法将处理结果进行融合,提升雷达子系统的目标检测能力。最后,在通信接收端使用对应发射端扩频顺序的子序列对接收到的信号进行解扩,通过交织编码和汉明编码进一步降低误码率。仿真结果表明,与其他雷达通信一体化系统相比,所提系统具有更低的误码率、更高的多普勒分辨率和更好的旁瓣抑制性能。

调和Hardy空间上的Toeplitz算子的酉等价性

记H_(2)是单位圆盘D={ξ∈C:|ξ|<1}上的经典Hardy空间.设u和v是内函数且至少其中一个是非常值的,调和Hardy空间H_(u,v)^(2)定义为H_(u,v)^(2)=uH_(2)⊕v(H_(2))丄=uH_(2)⊕vzH_(2).对任意的x∈H_(u,v)^(2),定义H_(u,v)^(2)上的调和Toeplitz算子Tφx=Qu,v(φx),其中,Qu,v:L_(2)→H_(u,v)^(2)为正交投影.该文刻画了调和Toeplitz算子和对偶截断Toeplitz算子的酉等价性,并给出了两个调和Toeplitz算子可交换的充要条件,调和Toeplitz代数的性质以及Tz的换位子的刻画.最后,该文还得到了有限多个连续符号的调和Toeplitz算子乘积的本质谱.

肾细胞癌的双能量能谱CT成像及影像组学应用进展

双能量能谱CT的多维度、多参数成像可用于肿瘤的诊断和鉴别诊断、预测病理分级、肿瘤预后和疗效随访。目前对于肾细胞癌的双能量能谱CT应用,主要集中于虚拟平扫单能图像/碘图有助于肾脏肿块的发现,能谱曲线特征与病理分级的相关性,肾细胞癌不同组织学类型的诊断和鉴别诊断,肾细胞癌灌注成像与微血管的发生,综合治疗的疗效评估以及影像组学和纹理分析等方面。本文旨在阐述双能量能谱CT成像的基本原理及其在临床的广泛应用,并对近年来兴起的放射组学和人工智能进行综述。

双源CT对结直肠癌淋巴结转移的鉴别价值

目的:评估双源CT对结直肠癌淋巴结转移的鉴别价值。方法:收集皖南医学院弋矶山医院46例(47个病灶)经组织病理学确诊为结直肠癌患者的临床及双源CT影像资料,选出转移性与非转移性淋巴结并比较两者形态学及能谱参数的差异,采用多因素Logistic回归分析建立淋巴结形态和影像学参数预测淋巴结转移的模型,绘制ROC曲线评价其预测效能。所有病例根据术后病理分为脉管/神经侵犯组与未侵犯组,比较脉管侵犯与淋巴结转移的差异性。结果:转移性淋巴结与非转移性淋巴结长径及短径的差异、动静脉期的碘值、Overlay值、标准化碘浓度和能谱曲线斜率的差异均有统计学意义(P<0.05);其中静脉期Overlay值和标准化碘浓度的诊断效能较高,曲线下面积分别为0.860和0.794;淋巴结形态和影像学参数预测淋巴结转移模型预测淋巴结转移的曲线下面积为0.910。脉管/神经侵犯与淋巴结转移具有相关性。结论:双源CT对鉴别转移性淋巴结与非转移性淋巴结具有一定临床价值。

一次强寒潮过程的多相态降水分析

综合利用常规观测资料、双偏振雷达和雨滴谱仪探测资料,对2020年3月28日发生在常州地区的一次罕见强寒潮引起的降雨、雨夹雪和雪不同相态降水天气进行了分析。结果表明:(1)此次3月末罕见强寒潮和降水主要是在高空槽、中低层切变线和西南急流与地面冷高压配合下,强冷平流入侵以及850 hPa明显干层的蒸发(或升华)吸热的共同作用引起的,中低层温度的急剧下降,导致降水相态发生变化。(2)双偏振雷达监测到3种降水相态呈现出不同的偏振变量特征:降雨相态向雨夹雪转变时,反射率因子Z增大,差分反射率因子Z_(DR)增大,相关系数C_(C)有明显的低值带状分布,呈现出Z>30 dBz,Z_(DR)>1 dB,C_(C)<0.95组成的雨雪相态混合区域;而纯雪则为Z>22 dBz,Z_(DR)<1 dB,C_(C)>0.98。(3)雨滴谱仪显示降雨阶段主要由高浓度小粒子构成,雨滴速度-尺度谱呈现为倾斜的带状;雨夹雪阶段数浓度减小,粒径范围较宽,质量加权平均直径明显增大,雨滴速度-粒径范围介于降雨和纯雪之间;纯雪阶段速度-尺度谱下压右伸,粒子直径分布较宽。

利用双偏振参量估计降水粒子下落末速度及三维风场反演的应用

降水系统三维风场反演的关键问题之一是准确地估算降水粒子下落末速度(W_(t)),为了探究双偏振雷达估计W_(t)的能力,利用广东省龙门地区的雨滴谱数据,建立了W_(t)与S和X波段双偏振雷达观测量的关系,并且将其应用于广州和韶关两部雷达的风场反演。对华南地区2019年4月发生的一次飑线过程进行风场反演试验,分析讨论了此次飑线过程的风场结构配置,并探索了利用不同方法估算的W_(t)在反演出的风场结构上的差异。结果表明:S和X波段雷达通过回波强度(Z H)和差分反射率(Z DR)估算W_(t),其函数形式为幂函数和一次函数,通过Z DR估算的W_(t)均方根误差相较利用Z H估算的W_(t)均方根误差更小、相关系数更大,因此通过Z DR估算的W_(t)的效果更好。此次飑线过程主要从西北向东南方向发展,风场主要是西风和西南风,在飑线前部弓状回波区域内存在明显的辐合区,垂直结构是低层辐合、高层辐散。对比利用不同方法估算W_(t)得到的三维风场,其水平风场变化主要集中在±1 m·s^(-1)的范围,水平经向风速的变化(Δu)主要是正值,水平纬向风速的变化(Δv)主要是负值,垂直方向上风速的变化(Δw)集中在±0.15 m·s^(-1)内,主要是正值,低层Δu、Δv、Δw较高层小。研究结果为降水系统三维风场反演及垂直速度反演提供了参考依据。

基于双光梳的激光吸收谱真空分压力测量技术研究

为了提高真空分压力测量的准确度和灵敏度,弥补传统测量方法的固有缺陷,真空分压力将结合理想气体定律,使用气体密度来表征。利用气体分子的红外吸收光谱,通过双光梳光谱技术测量其对特定波长光的吸收可实现对混合气体中目标气体密度的精确测量,进而反演出真空分压力。研建了基于电光双光梳的真空分压力测量系统,结合双光梳外差光谱技术与腔增强光谱技术,实现了非侵入、大动态、高速度的真空分压力测量。实验对CO_(2),CO,N_(2)三元混合气体中CO_(2)与CO的真空分压力进行了测量,其相对误差分别为2.84%和2.77%。通过不确定度分析得出,吸收线强度误差是真空分压力测量中最主要的不确定度分量。