基于实例分割技术的草莓叶龄及冠幅表型快速提取方法

[目的/意义]为解决高通量草莓叶龄及冠幅提取问题,提出一种基于移动式表型平台和实例分割技术的高通量表型提取方法。[方法]利用小型移动式表型平台对温室内盆栽草莓植株的俯拍图像进行数据获取,并利用改进型Mask R-CNN(Convolutional Neural Network)模型对图像进行处理,以此获取草莓植株叶龄信息。首先利用带有分组注意力模块的Split-Attention Networks(ResNeSt)骨干网络替换原有网络,从而提高图像特征信息提取精度和执行效率。在训练时,利用Mosaic方法对草莓图像进行数据增强,并且使用二元交叉熵损失函数对原本的交叉熵分类损失函数进行优化,以达到更好的植株与叶片的检测准确度。在此基础上,对训练结果进行后处理,利用标定比值对冠幅进行计算。[结果和讨论]该方法能够在ResNeSt-101骨干网络下,实现80.1%的掩膜准确率和89.6%的检测框准确率,并且能够以99.3%的植株检测正确率和98.0%的叶片数量检出率实现高通量的草莓叶龄估算工作。而模型推理后草莓植株南北和东西向冠幅测试值与真实值相比误差均低于5%的约占98.1%。[结论]该方法有着较高的鲁棒性,能够为智慧农业下高通量植物表型获取与解析工作提供技术支持。

民用建筑逐时负荷的理论分析

从复杂多变的实际用电负荷曲线分析入手,基于电能损耗,提出用特定时段内的平均负荷代替实际负荷的等效分析思路,并利用中心极限定理得出不同类型、不同情况下设备平均功率近似趋于平稳所需要的稳态时间。进一步讨论稳态时间对分段时间宽度的影响,定性分析逐时负荷在不同时间、不同配电点的波动,为下一步逐时负荷计算的数据分析提供理论依据。

4号板坯连铸机综合性能提高措施

针对4号板坯连铸机经长期运行,设备老化,精度降低,部分功能丧失问题,采取了结晶器调宽改造,扇形段支撑结构调整,扇形段精度提高等措施,使连铸机综合性能得到很大提升,设备精度满足了生产要求,故障率下降,产品质量得到保证。

最小子野宽度对食管癌容积调强弧形治疗计划的影响

目的基于不同最小子野宽度(MSW)对于食管容积调强弧形放射治疗(VMAT)计划质量和执行效率的影响。方法随机选择15例食管癌患者,其中男性11例,女性4例;年龄45~68岁,中位年龄59岁。设计0.5 cm、1.0 cm、1.5 cm3种不同MSW的VMAT计划,保证其他计划参数不变。评价靶区均匀性指数(HI)、适形度指数(CI)和平均剂量及控制点数(CP)和机器跳数(MU)值,并进行三维剂量验证测量。结果不同MSW对危及器官的保护是相当的,在MSW 0.5 cm、1.5 cm时肿瘤靶区平均量GTV Dmean[(68.95±0.03)Gy vs(68.29±0.03)Gy]、在MSW 1.0 cm和1.5 cm时计划靶区(PTV)的HI差异有统计学意义(1.14±0.00 vs 1.13±0.00)(P<0.05);MSW 1.0 cm、1.5 cm时总MU和CP与0.5 cm比较,平均减少量分别为(12.5±4.1)%、(13.9±4.8)%和(28.5±5.4)%、(18.4±3.4)%。计划验证使用阈值为10%,3%/3 mm的Gamma分析方法,计划验证通过率分别为(96.73±0.27)%、(96.98±0.32)%、(97.25±0.42)%,差异无统计学意义,均能满足临床需求。结论增加MSW在保证计划食管癌的VMAT计划质量下,可以降低MU,提高计划执行效率,MSW为1.0 cm会是一个较优选择。

烟草叶宽性状主效QTL定位及育种评价

为研究烟草叶宽性状调控的遗传规律,定位其主效QTL位点,利用烟草SNP芯片对构建的重组自交系(Recombinant Inbred Lines, RILs)群体(小黄金1025×Beinhart1000-1)进行基因分型,并使用IciMapping 4.2软件的ICIM-ADD方法在全基因组范围内定位到6个与叶宽性状相关的QTL,分别位于2、4、9、13、17和20号连锁群上,可以解释2.9%~36.8%的表型遗传变异;其中qMLW20-1可解释36.8%的表型变异,为主效基因。以K326为轮回亲本、Samsun为主效基因qMLW20-1供体亲本构建染色体片段代换系评估烟草叶宽主效QTL的遗传效应,结果表明,导入qMLW20-1主效基因能显著提高烟叶叶宽,其中G3材料显著提高了烟叶钾含量,感官质量等其他重要性状与对照无显著性差异,未携带不良性状基因,具有较好的育种利用价值。研究结果为克隆叶宽性状主效基因和进行分子改良奠定了基础。

最小子野宽度对直肠癌短程容积旋转调强放射治疗计划质量的影响

目的:探究在局部进展期直肠癌术前新辅助短程放射治疗中最小子野宽度(MSW)设置对容积旋转调强放射治疗(VMAT)计划的剂量学和质量参数的影响。方法:采用随机数表法选取在医院完成直肠癌术前新辅助短程放射治疗的29例患者,采用Monaco治疗计划系统(TPS),依据调强放射治疗逆向计划优化中最小子野宽度参数设置,为每例患者设计MSW0.5、MSW1.0、MSW1.5和MSW2.0的4种VMAT计划,MSW分别设置为0.5 cm、1.0 cm、1.5 cm和2.0 cm,在相同优化函数限制条件下进行计算,并采用三维剂量验证系统进行计划验证,分析比较4种计划的靶区和危及器官(OAR)的剂量学2%、50%和98%靶区体积的受照剂量(D_(2)、D_(50)、D_(98))、最大剂量(D_(max))、最小剂量(D_(min))、平均剂量(D_(mean))、107%处方剂量覆盖的体积(V_(107%))、均匀性指数(HI)和适形度指数(CI)差异;通过机器跳数和γ通过率结果分析MSW对计划执行质量的影响。结果:计划靶区中4种计划之间D_(98)、D_(2)、D_(min)及V_(107%)具有统计学差异,而D_(50)、D_(max)和D_(mean)则无统计学差异;4种计划的靶区剂量HI、CI和机器跳数比较,差异有统计学意义(x^(2)=25.561,x^(2)=32.298,x^(2)=85.841;P<0.05)。在OAR中,MSW0.5和MSW1.0对股骨头、膀胱和小肠的保护能力优于MSW1.5和MSW2.0,4种VMAT计划之间机器跳数随MSW设置增加而依次减小,MSW2.0的机器跳数显著小于其余3种计划,其差异有统计学意义(x^(2)=85.841,P<0.05);γ通过率方面,在2mm/2%和1mm/1%标准下,MSW0.5的γ通过率低于其余3种计划;在3mm/3%标准下,MSW0.5与MSW1.0相当,且均低于其余2种计划,其差异有统计学意义(x_(3mm/3%)^(2)=64.959;P<0.05)。结论:在直肠癌术前新辅助短程VMAT计划中,MSW设置为0.5 cm和1.0 cm时,能够获得略好的靶区处方剂量覆盖和OAR保护,MSW设置为2.0 cm时能够满足临床要求的同时具有更小的机器跳数和更好的计划验证通过率。

基于LLC谐振变换器的LED混合调光控制策略研究

为实现大功率LED驱动电源宽范围调光,需要解决LLC谐振变换器轻载下增益失调问题。结合恒定频率变占空比非对称脉宽调制(APWM)控制的LLC谐振变换器存在可以降压控制区域的特点,提出分段混合控制新型调光策略。重载时,LLC谐振变换器采用脉冲频率调制(PFM)控制;轻载时,LLC谐振变换器则采用占空比小于0.5的APWM控制。搭建了一台额定输出功率1440 W,输出电压30~48 V的大功率LED驱动电源样机,实验表明样机调光范围宽、调光速度快,轻载时电流纹波小、工作稳定,验证了所提策略的正确有效性。

基于语义分割的混凝土裂缝图像识别方法研究

因快速、无损等优势,基于深度学习的图像识别技术已成为混凝土裂缝智能检测研究的热点,其中语义分割算法可实现对裂缝图像像素级别的分割,进而实现裂缝信息量化识别。基于U-Net语义分割网络,本文提出一种混凝土裂缝图像识别方法。首先,针对混凝土裂缝检测,训练了改进的U-Net网络模型,对裂缝图像实施精准分割;其次,对分割后的裂缝图像,采用最大内切圆算法提出了裂缝宽度计算方法;最后,通过室内混凝土板模型试验对所提方法进行验证。结果表明,本文算法和设备条件对于宽度为0.30mm左右的裂缝计算结果较差,最大误差为0.26mm;对于宽度大于0.60mm的裂缝计算效果较好,最大误差为0.14mm。考虑到可以通过提高相机分辨率进一步提升检测精度,本文方法可应用于混凝土结构表观裂缝检测,大幅提高基础设施的智能化管养水平。

最小子野宽度对食管癌术后调强放射治疗计划质量的影响

目的 探讨最小子野宽度(MSW)对食管癌术后调强放射治疗(IMRT)计划质量的影响。方法 选取2019年8月至2021年8月于医院接受食管癌术后IMRT的患者14例,使用医科达Monaco 5.11.03计划系统分别设计MSW为0.5、1.0、1.5、2.0 cm的IMRT计划,并将处方剂量归一至95%计划靶区(PTV),分析MSW对PTV和危及器官(OARs)剂量学指标及机器跳数(MU)、控制点数(CP)、调制度(MD)和γ通过率的影响。结果 4组D_(2)、D_(mean)、均匀性指数(HI)、适形性指数(CI)、肺V_(20)、MU、CP、MD和γ通过率比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。4组两两比较结果显示,0.5、1.0cm MSW计划的MU和γ通过率存在统计学差异(P<0.05),1.0 cm MSW计划的MU较0.5cm MSW计划下降25.6%,大大提升了机器的治疗效率;0.5、1.5 cm MSW计划的MU、CP和γ通过率均存在统计学差异(P<0.05),1.0、1.5 cm MSW计划的CP存在统计学差异(P<0.05),0.5、2.0 cm MSW计划的肺V_(20)、MU和CP存在统计学差异(P<0.05),1.0、2.0 cm MSW计划的D_(2)、HI和CP存在统计学差异(P<0.05),1.5、2.0 cm MSW计划的γ通过率存在统计学差异(P<0.05)。结论 MSW采用0.5、1.0、1.5、2.0 cm均可设计满足临床要求的IMRT计划,当MSW为1.0 cm时,不仅能保证治疗计划的整体质量,还能提高治疗效率,因此设计食管癌术后IMRT计划时建议采用1.0 cm MSW,以提高计划综合质量。

双侧下颌升支矢状劈开截骨术后近心骨段横向宽度变化的临床观察

目的:基于锥形束CT(cone beam computed tomography,CBCT)三维测量,探究骨性Ⅲ类错颌畸形患者行双侧下颌升支矢状劈开截骨术(bilateral sagittal split ramus osteotomy,BSSRO)后近心骨段横向宽度的变化。方法:选择26例行BSSRO的骨性Ⅲ类错颌畸形患者,于术前、术后1周及术后1年行CBCT扫描。利用Mimics 21.0软件行三维重建,测量髁状突顶点(condylion,Co)间距、喙突顶点(corsup,Cor)间距、下颌角点(gonion,Go)间距、下颌角外展度,比较治疗前后的差异。结果:术后1周,患者Go间距、Co间距及下颌角外展度较术前分别增加了(4.37±3.32)、(1.58±1.51)mm及(5.92±2.04)°(均P<0.05);Cor间距减小了(2.19±3.99)mm(P<0.05)。术后1年,患者Go间距及下颌角外展度较术前分别增加了(2.43±3.04)mm及(5.08±2.59)°(均P<0.05),Cor间距减小了(2.83±4.41)mm(P<0.05);而Co间距与术前的差异无统计学意义。结论:BSSRO术后1周,髁状突及下颌角会出现一定程度的外展,喙突则会有一定程度的内收;术后1年,髁状突的位置基本恢复,下颌角的外展有一定程度的恢复,而喙突的位置并未恢复。

浅埋综放工作面迎采掘进沿空巷道围岩控制技术研究

针对浅埋煤层迎采掘进沿空巷道围岩应力环境复杂,围岩稳定性差,常规支护手段控制巷道围岩变形收效甚微现状,以镇城底矿22213工作面为工程背景,分析了浅埋综放工作面矿压显现基本规律,基于迎采掘进巷道与上区段回采工作面间的空间关系,揭示了迎采掘进沿空巷道围岩控制的关键在于有效控制采动影响阶段和采空区动压影响阶段的巷道围岩变形。通过留设合理宽度煤柱、实施迎采掘进沿空巷道围岩动态分段控制以及构建巷道围岩浅部-深部承载圈等方式,综合提出了迎采掘进沿空巷道围岩控制技术,有效构建围岩浅部-深部承载结构,维持巷道稳定。

盾构隧道通用楔形环管片设计排版技术研究

盾构隧道通用楔形环是目前应用最为广泛的一种管片形式,具有制作简便、通用性强等优点。其中,管片楔形量的大小直接影响通用楔形环管片的线路拟合能力和效果。为研究盾构隧道通用楔形环管片的设计排版,介绍了目前常用的通用楔形环管片楔形量的计算方法,然后结合广州某地铁线路,提出一种简便实用的通用楔形环管片设计排版流程和算法,并基于所提出的算法采用MATLAB编制了管片排版程序,依据工程实例进行了排版计算,得到的排版结果可以为管片设计施工提供依据。经过计算和对比分析发现,楔形量越大的管片拟合效果不一定越好,存在一个最合适的楔形量范围,而外径6.4 m、环宽1.5 m的通用楔形环管片在拟合曲线半径为350 m的线路时的最优楔形量约为28.5~35 mm。

基于相关干扰抑制的MIMO声呐波形设计

为了解决在多输入多输出声呐系统中,发射信号无法实现理想的正交问题,要求发射波形之间有尽可能低的互相关峰值电平和自相关旁瓣峰值电平。分析表明:传统的正交频分复用线性调频信号(OFDM-LFM)波形存在较高的ASPL。针对这个问题,采用信号分段设计的思想,提出2种新的波形结构设计方案,分别采用优化子脉冲调频带宽和调频时宽的设计方法,对每个发射阵元的LFM信号结构进行优化设计,在保证波形容易产生的基础上,增加发射信号自由度,仿真结果表明:与传统正交频分复用线性调频信号波形相比,2种方法所设计的波形具有更低的自相关旁瓣峰值电平和互相关峰值电平。

大断面宽幅盾构管片三维内力分布分析

以武汉长江隧道工程为例,采用三维壳-弹簧计算模型,对不同幅宽和不同环间接头剪切刚度的管片衬砌结构力学分布进行了分析,并与梁-弹簧模型结果在量值上做了全面比较。研究表明,全环最大弯矩发生在幅宽边缘部位;环间接头剪力对幅宽边缘影响较大,而对幅宽中央影响偏小;当环间接头剪切刚度为非无穷大时,壳模型的幅宽边缘最大弯矩值略微大于梁弹簧模型相应结果,而当无穷大时两者数值则基本相等;壳模型的幅宽中央的最大弯矩值介于梁模型错缝与通缝拼装的数值之间,并随幅宽加大而趋于接近通缝拼装的结果;大幅宽条件下,不宜将梁-弹簧模型的环间最大剪力结果作为环间接头抗剪设计的计算依据。

武汉长江隧道管片衬砌结构受幅宽影响的力学分布特征研究

以武汉长江盾构隧道为工程背景,通过引入管片接头的弯矩-轴力-转角非线性曲线参数的三维壳-非线性弹簧计算模型对幅宽为1～10m的管片衬砌结构的三维力学分布特征进行系统研究,并与传统梁-非线性弹簧模型的内力结果进行比较,得出管片衬砌结构受管片幅宽影响的内力分布规律。最后通过大比尺相似结构模型试验对计算成果进行验证。研究结果表明:三维管片衬砌结构的最大正、负弯矩一般发生于幅宽边缘部位;就幅宽边缘的最大弯矩而言,在偏安全地假定环间剪切刚度无穷大的情况下,梁-弹簧模型的最大值和三维结构最大值基本相等,表明采用梁-弹簧模型的计算结果用于结构分析是可以确保安全的;就幅宽中央的最大弯矩而言,梁-弹簧模型的最大值比三维结构相应结果明显偏大,说明采用梁-弹簧模型计算结果进行管片配筋会使幅宽中部区域结构配筋率偏大,造成不必要浪费;大幅宽管片的环间接头径向剪力值比梁-弹簧模型的计算结果小,并且幅宽越大两者差值越大。该研究成果对于类似大型越江和海底盾构隧道优化管片结构配筋和分析管片结构安全具有重要的参考价值。

最小子野宽度对肺癌容积调强弧形治疗计划质量的影响

目的:探讨肺癌容积调强弧形治疗(VMAT)计划中,最小子野宽度对放疗计划质量的影响。方法:选择病理证实为肺癌的患者12例,计划靶区处方剂量为60 Gy/30次。使用Monaco治疗计划系统设计全弧VMAT计划,计算网格为0.3 cm,采用6 MVX射线,每个弧的最大控制点数为200。计算不确定度为1%。最小子野宽度依次选取0.5、0.7、1.0、1.2和1.5 cm。以最小子野宽度为1.0 cm的计划为参考,与其他子野宽度下的计划相比较,分析各剂量学指标随最小子野宽度变化的情况。结果:随着最小子野宽度增大为1.2、1.5 cm时,靶区Dmean、D2变化明显(P<0.05)。相比参考最小子野宽度1.0cm,最小子野宽度为1.5cm时,适形度指数变化较大(Z=-2.694,P<0.05);最小子野宽度为0.5、0.7、1.2和1.5cm时,靶区覆盖率相差较明显(Z=-2.904、-3.061、-2.747、-2.941,P<0.05)。最小子野宽度1.0cm时,VMAT计划平均机器跳数为684.4MU;最小子野宽度为0.5、0.7、1.2、1.5 cm时,计划的平均机器跳数分别为为972.8、763.8、660.1、665.3 MU。控制点数随着最小子野宽度的增大呈降低趋势。结论:利用Monaco系统设计肺癌VMAT计划,最小子野宽度为1.0cm时VMAT计划的质量更好。通过调整VMAT计划的最小子野宽度可大大降低机器跳数,提高射束的有效使用率,同时提高患者的治疗舒适度。

武汉长江隧道管片结构关键技术研究

研究目的:盾构隧道管片结构是影响工程安全、工程造价和施工速度的关键因素。武汉长江隧道具有大直径、高水压、掘进距离长、地层强透水、河床冲淤变化幅度大、地质条件复杂等难点,在国内缺少类似经验的前提下,针对该隧道特殊的建设条件,对盾构隧道管片结构的关键技术进行研究,确保结构的安全可靠,并为类似工程提供借鉴经验。研究结论:在国内首次提出了"通用楔形环、2 m环宽、九等分"的大直径盾构隧道结构新型式,并对不同厚度下管片结构的受力状态进行了比较,推荐管片厚度采用0.5 m。该结构安全可靠,经济性好,与工程建设条件具有较好的适应性。同时采用三维壳弹簧模型对该结构的内力分布特征进行了研究,揭示了大环宽管片两侧弯矩较大、中间弯矩较小的特点,故沿环宽的不同部位可以采用不同的配筋,以节省工程投资。

基于Freeman链码的直线识别方法

直线是工程图纸中出现频率最多的图元,许多更高层次的图元都是以直线段为基础而得到的,因此直线段的识别在图纸矢量化研究中占有重要地位。针对细化后的扫描图,该文将Freeman针对直线编码提出的3个约束条件应用到直线的识别之中,取得了较好的效果。通过两次直线段的合并操作较好地解决了短线段过多的问题,并且恢复了在图纸中占有重要地位的线宽信息。

墙体浅层裂缝检测的数字化图像处理方法

数字图像处理技术应用于墙体浅层裂缝测量可获取数字化的裂缝信息,具有操作灵活、测量精度高等优点,可以克服传统墙体裂缝宽度测量技术的费时费力、精度不高等不足,具有广泛的应用前景。该文提出了一种新的基于神经网络进行图像分割的方法,对墙体裂缝图像进行提取,一定程度上克服了传统分割方法对背景图像的依赖性,减少了伪点和伪区域,降低了采用形态学算法带来的不准确性,提高了测量准确性;同时介绍了对墙体裂缝图像进行数字化处理的具体方法和流程。结合工程实例进行实验,结果表明该技术测量精确,操作方便,具有明显的工程意义和一定的实用价值。

人手指的宽度及各节长度的测量

目的 为临床手指的整形、修复、再植再造提供形态学基础。方法 用人体测量仪对 2 5 4例大学生的手指进行了 4项测量。结果 男女各组各指的宽度、各指第一节长度、第二节长度、第三节长度的均值 ,其性别差异具有显著性意义。而各指宽度与相应第一节长度、第二节长度和第三节长度之间无明显相关性。结论 本实验结果为手指的整形、修复、再植再造提供了数据资料。