毒理学关注阈值(TTC)方法及其在化妆品原料风险评估中的应用

毒理学关注阈值(threshold of toxicological concern,TTC)是一种基于化合物结构及其结构相关毒性数据库的风险评估工具。文章对TTC数据库的发展、应用步骤及其在化妆品原料中的应用进行总结,并对TTC的前瞻性应用,包括在植物来源原料的应用、吸入途径毒理学关注阈值、内部毒理学关注阈值、皮肤致敏阈值等进行了介绍,旨在为化妆品原料安全性评价中规范使用TTC方法提供参考。

若尔盖高寒退化草地高原鼠兔防控生态经济阈值初探

【目的】探讨高寒草甸草地鼠害监测与防控中的生态经济阈值,为草原鼠害益害转化临界值与科学防控提供参考。【方法】基于若尔盖县麦溪乡高原鼠兔的夏季防控模式,利用鼠密度与牧草损失量建立回归模型,遴选三次曲线方程(y=a+bx+cx2+dx3)为最优模型,当防控成本与防控收益等价时的鼠密度为经济损害水平,得到鼠害防控的经济阈值;并在经济阈值的基础上考虑防控因素造成的生态代价,对药剂生态风险指数进行估算,得到生态经济阈值。【结果】得到若尔盖县高原鼠兔经济阈值为115个/hm^(2),生态经济阈值为127个/hm^(2)。【结论】在若尔盖县鼠害密度达到127个/hm^(2)时进行综合防控,能够保证高经济效益的同时达到草地的可持续利用。

用于双阈值脉冲神经网络的改进自适应阈值算法

脉冲神经网络(spiking neural network, SNN)由于在神经形态芯片上低功耗和高速计算的独特性质而受到广泛的关注。深度神经网络(deep neural network, DNN)到SNN的转换方法是有效的脉冲神经网络训练方法之一,然而从DNN到SNN的转换过程中存在近似误差,转换后的SNN在短时间步长下遭受严重的性能退化。通过对转换过程中的误差进行详细分析,将其分解为量化和裁剪误差以及不均匀误差,提出了一种改进SNN阈值平衡的自适应阈值算法。通过使用最小化均方误差(MMSE)更好地平衡量化误差和裁剪误差;此外,基于IF神经元模型引入了双阈值记忆机制,有效解决了不均匀误差。实验结果表明,改进算法在CIFAR-10、CIFAR-100数据集以及MIT-BIH心律失常数据库上取得了很好的性能,对于CIFAR10数据集,仅用16个时间步长就实现了93.22%的高精度,验证了算法的有效性。

鱼类产卵敏感期河流生态流速的分区分类阈值研究

敏感生态流量目标的合理制定是生态流量管理的重难点问题。针对目前敏感生态流量目标制定中存在的计算方法繁杂、关键参数缺乏等问题,本文以鱼类产卵期为重点,提出了分区分类河流敏感期生态流速和生态流量核算方法,制定了不同区域(东北、黄淮海、西南、长江中下游和东南沿海)、不同类型(按集水面积、山区河段和平原河段等划分)河流敏感期生态流速阈值。结果显示,全部分区分类推荐流速平均值为0.66 m/s,其中山区大站平均值为0.94 m/s、山区小站平均值为0.62 m/s、平原大站平均值为0.63 m/s、平原小站平均值为0.46 m/s。基于阈值核算了全国217个鱼类产卵生境保护河段的敏感期生态流量目标,并结合部分断面湿周法结果对阈值合理性与适应性进行了验证,验证结果表明相关阈值和方法适应于不同类型、不同规模河流,可为我国现阶段河流敏感生态流量管控提供参考。

诱发台风暴雨型滑坡的降雨阈值研究——以泰顺县为例

在我国东南沿海地区,台风暴雨诱发了大量山体滑坡。建立诱发台风暴雨型滑坡的降雨阈值模型,可为该地区的滑坡预警提供参考依据。基于浙江省泰顺县2007—2022年以来发生的滑坡信息和日降雨量数据,进行了诱发滑坡的台风暴雨事件编目,初步揭示了台风暴雨型滑坡的发育规律和触发降雨特征,通过降雨强度(I)、降雨历时(D)的幂律关系构建了滑坡临界降雨阈值模型,并开展了不同台风降雨雨型的阈值模型对比。结果表明:台风暴雨型滑坡大量发生在与台风登陆方向接近的迎风坡,坡表植被多为乔木和竹林;诱发滑坡的台风降雨一般持续2~3 d,且降雨过程集中,降雨雨型以单峰型为主,总降雨量一般在200 mm以上;台风暴雨诱发滑坡的降雨阈值显著高于一般性的降雨,这种差异与台风降雨模式及大尺度气候环境有关;雨型也会显著影响降雨阈值,随着降雨峰值的后移,阈值逐渐降低,表明台风暴雨型滑坡对长时间降雨后出现的强降雨事件更加敏感。通过降雨阈值模型对9次台风降雨事件是否诱发滑坡进行了预测,预测结果与实际情况比较吻合,证明该模型及研究思路对台汛期东南沿海的滑坡监测预警有较强的参考价值。

秦巴山区生态系统服务对植被覆盖变化的响应阈值

秦巴山区地处我国南北气候、生物区系的交汇地带,具有十分重要的地理与生态价值,蕴藏着巨大的发展潜力。确定生态系统服务对植被覆盖变化的响应阈值是实现秦巴山区环境资源有效配置、管理政策科学制定以及生态效益最大化的重要前提。在分析秦巴山区产水、固碳、土壤保持和生境质量4项生态系统服务时空特征的基础上,综合运用聚类分析、方差分析和弹性分析对比不同植被类型和地形梯度下生态系统服务的异同进而分区计算植被覆盖变化的影响阈值。结果表明:(1)2000—2020年,产水、固碳、土壤保持和生境质量服务整体提升且均表现为东南高西北低的空间分布。(2)不同类型植被下,生态系统服务整体供应能力从大到小依次为林地、草地和农田。不同地形变化下,除生境质量呈持续增长态势外,其他3项服务均出现了先提高后衰减的非线性趋势。(3)植被覆盖度对生态系统服务有促进作用,但超过一定阈值后这种作用会逐渐减弱。植被覆盖影响阈值在林地、草地和农田区分别为0.85、0.80和0.78;且该阈值随地形因子增加先增大后减小。本研究结果可以转变秦巴山区单纯依靠扩大森林面积提升生态系统服务供给的简单化生态保护模式,为构建分区管理、全面系统和动态平衡的生态可持续发展体系提供依据。

基于Spearman相关性阈值寻优和VMD-LSTM的用户级综合能源系统超短期负荷预测

由于用户级综合能源系统(integrated energy system,IES)的多元负荷序列之间复杂的耦合关系及易受外部因素影响等原因,综合能源系统多元负荷的精准预测面临很大困难。为此,提出一种基于Spearman相关性分析阈值寻优(threshold optimization,TO)和变分模态分解结合长短期记忆网络(variational mode decomposition based long short-term memory network,VMD-LSTM)的多元负荷预测方法。首先,使用斯皮尔曼等级(Spearman rank,SR)相关系数定量计算多元负荷间以及负荷与其他气候因素间的相关关系并通过循环寻优确定最优相关阈值,然后采用VMD算法将以最优阈值筛选出的负荷特征序列分解成更简单、平稳、有规律性的本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)后与最优气象特征一起输入LSTM模型进行负荷预测。通过某用户级IES的实际数据对所提方法的有效性进行了验证,结果表明,所提方法能有效提高IES的多元负荷预测精度。

2维Otsu自适应阈值的快速算法

Otsu自适应阈值法作为图像阈值分割的经典算法,在图像处理领域得到了广泛的应用,在其基础上发展起来的2维Otsu阈值法却因为计算时间长而制约了其应用。针对2维Otsu自适应阈值方法计算复杂度高的缺点,通过改变2维直方图上的区域划分,将2维阈值转换为1维阈值,从而提高了2维自适应阈值算法的计算速度。实验结果表明,该算法的计算时间远远小于原始2维Otsu算法,分割效果和原始算法基本一致。

基于过程降雨的红层丘陵低山区滑坡灾害气象预警阈值研究

[目的]研究不同历时降雨强度与区域滑坡灾害的关系,并对滑坡灾害的气象预警阈值进行研究,为地方管理部门地质灾害预警提供科学依据。[方法]收集了2013—2021年研究区348个雨量站的逐小时降雨数据和231处近10 a已发生灾情、险情滑坡事件的时间及位置,基于平均降雨强度(I)—降雨历时(D)模型,分地貌单元,提出了不同降雨历时的临界降雨预警阈值和分级预警阈值。[结果]研究区丘陵地貌区不同前期降雨条件下1,3,6,12,24和48 h平均雨强的红色预警阈值依次为29.774,18.579,14.416,11.186,8.679和6.734 mm;低山地貌区不同前期降雨条件下1,3,6,12,24和48 h平均雨强的红色预警阈值依次为28.849,15.542,10.520,7.121,4.820和3.263 mm。[结论]在24 h前期降雨条件下,低山区对降雨的敏感性明显比丘陵区高,具体表现为低山区1,3,6,12和24 h的临界预警阈值明显比丘陵区更低,但随着降雨历时进一步延长,低山区和丘陵区域临界预警阈值趋于相近。

一种改进小波阈值降噪算法及其仿真研究

针对D.L.Donoho提出的硬阈值函数不连续、重构信号存在第二类间断点、软阈值函数存在恒定偏差的问题,在软、硬阈值函数折中方法的基础上,根据两圆在阈值处相切以及直线与圆相切的原理,构造出一种新的阈值函数改进方法。首先,介绍了小波阈值去噪算法的流程以及传统阈值函数的数学模型,并分析了其存在的问题;其次,给出了改进阈值函数的改进思路及数学推导过程;最后,将四种传统小波阈值去噪算法和改进的阈值去噪算法用于含噪doppler信号的去噪仿真测试。试验结果表明,改进的小波阈值去噪算法可以在有效滤除大量随机噪声的同时保留信号中固有的高频分量,提高信号的信噪比,并对去噪后的结果进行增益放大。该方法对类似地震信号的非平稳随机信号处理过程中的随机噪声压制与有效信号放大有一定的指导意义。

干旱区绿洲地下水生态水位阈值研究进展

地下水生态水位是干旱区绿洲水资源管理、地下水保护和生态环境保护的关键指标。从地下水生态水位的概念、确定方法、阈值区间等方面入手,综述了干旱区绿洲地下水生态水位研究的重要进展及未来发展建议:(1)干旱区绿洲地下水生态水位存在显著的多功能性和尺度特征;(2)生态调查统计与分析、模型计算分析和遥感统计分析是确定地下水生态水位的主要方法;(3)区域地下水埋深适合控制在2.0~4.0m,不同功能地下水埋深阈值差异显著,这种差异性主要受气候、下垫面植被、土壤、地质条件等因素影响;(4)建议加强多尺度、多维度的干旱区绿洲地下水生态水位阈值研究。

痕量微生物图像的阈值分割方法研究

探讨阈值分割算法,把其应用于痕量微生物图像的处理。基于阈值算法提出了适合痕量微生物图像的目标信号提取方法。对阈值分割算法进行分析,对比传统阈值方法和提出的改进阈值算法的实际图像处理效果。传统阈值算法可实现对图像中微生物信号的提取,但存在一定失真。基于阈值分割方法的改进算法具有抑制噪声信号,及区分背景与目标的能力,可高效实现微生物信号的提取。所成微生物分布二值图像具有轮廓清晰、易于观察的特点。

多向加权Tsallis熵最大化导向的自动阈值分割方法

受噪声或随机细节、目标和背景的大小比例、成像时的点扩散等不同因素的影响,许多图像的灰度直方图呈现为无模态、单模态、双模态或者多模态样式.为了在统一框架内处理这4种不同模态情形下的自动阈值选择问题,本文提出了一种多向加权Tsallis熵最大化导向的自动阈值分割方法(Multi-directional Weighted Tsallis Entropy,MWTE).基于新设计的反正切方向性卷积核的多尺度乘积效应,该方法将不同模态的灰度直方图转化为统一的单模态右偏灰度直方图.在4个不同方向上提取出这种特殊的单模态右偏灰度直方图后,通过多向加权策略构建出与原始图像灰度值紧密相关的加权Tsallis熵目标函数,并以该目标函数取最大值时对应的灰度值作为最终分割阈值.本文将提出的方法和3个阈值分割方法、1个软分割方法、1个活动轮廓分割方法以及1个自动聚类分割方法进行了比较.在4种不同模态情形下的4幅合成图像和50幅真实世界图像上的实验结果表明,本文提出的方法虽然在计算效率方面不占有优势,但它对不同模态的测试图像具有更稳健的分割适应性,且在量化分割精度所用的马修斯相关系数方面优于其他6个分割方法.

洪潮影响下潭江流域安全行洪阈值研究

为研究洪潮叠加影响下潭江流域下游感潮河段河道洪水演进动态与行洪能力,构建了一维水动力模型,通过多组洪潮组合工况模拟计算,量化了不同潮位、控制水位、持续泄流时间下潭江流域控制性节点安全行洪阈值以及涨落潮情形下的行洪能力,揭示了洪潮影响下潭江流域水文变化规律,并结合随机森林模型,绘制了高精度安全行洪阈值图谱。结果表明:以潮动力为主的潭江流域下游感潮河段,干流水位主要受下游潮位影响,高潮位的洪潮顶托效应更为强烈,安全行洪阈值受潮位和泄流时间影响;落潮时段行洪能力较涨潮时段明显增强,且落潮时段行洪能力与控制断面水位基本呈线性变化。

新小波阈值法与VMD相结合的滚动轴承特征提取

针对滚动轴承故障信号弱以及难提取等问题,提出了一种新小波阈值方法与VMD相结合的轴承故障信号特征提取方法。首先,利用一种改进的指数小波阈值函数来优化传统小波降噪方法,克服其存在间断点和恒定偏差等问题;然后,结合VMD提取滚动轴承的有效故障特征;最后,以6205-RS号轴承内圈故障数据作为原始信号进行实验验证。实验结果表明,该方法能够有效提高降噪信号的信噪比,降低均方根误差,保证滚动轴承微弱故障信号特征提取的完整性和有效性。

基于能量阈值的双参数阈值函数在生理信号降噪中的应用

针对弱生理信号在采集过程中易被噪声淹没,传统小波去噪算法存在去噪效果差和信号提取失真的问题,根据小波系数的能量分布特点,提出一种改进的小波阈值去噪算法。通过计算各层小波系数的能量来确定阈值,避免阈值计算的不平衡性,同时提高自适应性和弱信号的保真度;采用一种改进的可调节的双参数阈值函数对小波系数进行处理,在小波系数压缩程度可控的同时可以自由调节阈值函数的变化趋势。实验结果表明:改进的小波阈值去噪算法相较于两种传统去噪算法(经验模态分解算法和滤波器算法)以及12种传统小波阈值和阈值函数组合算法,在信噪比、均方根百分比和均方根误差上都具有明显的优势,并且在实测生理信号中取得了最小的平均相对误差和最小的波动性。

木材缺陷的阈值分割算法研究

阈值分割算法包括迭代阈值分割、最大方差阈值分割、最大熵阈值分割等,使用3种阈值分割算法进行木材缺陷图像分割,多次实验证明,最大方差阈值分割算法的分割效果最好。在此基础上,对最大方差阈值分割算法进行增强,调整灰度级,增大目标和背景区域的对比度。实验表明,该方法可以明显改善最大方差阈值分割的分割效果。

基于分形特征和阈值分析的图像边缘检测

针对传统的边缘检测算法对噪声敏感且伪边缘较多,提出一种基于分形特征和阈值分析的图像边缘检测方法。该方法利用改进的毯覆盖算法计算出图像的分形特征,将图像的灰度分布映射到分形维数空间上,再根据提取的分形特征图进行阈值分析,获得高低两个阈值,将像素值分为非边缘、弱边缘和强边缘3类,再对弱边缘像素进一步加以判断。实验结果与其他算法相比较表明,该算法检测出来的图像边缘伪边缘和噪声最少。

基于阈值和互相关的螺栓超声轴向应力测量算法

准确获取超声波的渡越时间是螺栓轴向应力测量的最基本要求。介绍了两种常用的获取超声波传播时间的方法——阈值法和互相关算法,并将两种算法结合提出了阈值互相关算法,辅以小波降噪算法提高渡越时间计算的准确性,使用碳钢螺栓对算法可靠性进行了验证。试验结果表明,阈值互相关算法受噪声信号影响小,平均误差均可控制在5%内,具有良好的抗噪性能和稳定性,在噪声较大的工程环境中实用性较好。

改进小波阈值降噪方法在振动-高动态离心复合试验控制系统中的应用

目的 针对振动-高动态离心复合试验控制系统中控制信号受噪声干扰导致控制效果不佳的情况,进行降噪处理,以提升试验控制能力。方法 利用改进的小波阈值降噪方法,对振动-高动态离心复合试验控制系统中控制信号进行降噪处理,通过分析信号特性,结合小波阈值降噪方法原理,提出阈值准则随分解尺度自适应动态变化的改进方法。结果 通过本文改进方法和其他小波阈值降噪方法的对比分析表明,本文所提方法对于振动-高动态离心系统所存在的中高频噪声干扰起到了明显抑制作用,可有效保留控制信号特征,获得了更佳的综合降噪效果,信噪比提升近10 dB,满足试验控制所需的降噪要求。结论 采用自适应动态变化的阈值准则的小波阈值降噪方法对振动-高动态离心复合试验系统的控制信号进行降噪处理有效且可靠,可对后续相关试验技术研究方向提供一种可行思路。