检索结果-内蒙古大学图书馆

计量学报 2025年第2期46卷 287-297页

作者：甄浩延徐佳森李梓澎李昕燕山大学电气工程学院河北秦皇岛066004 河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004

针对轻度认知功能障碍患者(MCI)脑功能连接异常问题,提出了一种新的高低阶耦合脑功能网络构建方法。基于皮尔逊相关,在分析不同脑区功能相关与同步基础上,构建脑区之间的高阶耦合网络,并分析高低阶耦合网络特征、小世界属性、rich-club... 详细信息

针对轻度认知功能障碍患者(MCI)脑功能连接异常问题,提出了一种新的高低阶耦合脑功能网络构建方法。基于皮尔逊相关,在分析不同脑区功能相关与同步基础上,构建脑区之间的高阶耦合网络,并分析高低阶耦合网络特征、小世界属性、rich-club系数以及网络的稳定性等重要脑功能网络特征标记。研究结果表明:相较于阿尔茨海默病患者(AD)对照组,MCI组的delta频段其脑网络连接连接强度,全局效率和聚类系数均有显著下降(P<0.05)。分析功能网络核心节点发现AD组和MCI组在各网络下的核心节点数均少于正常(HC)组,MCI组核心节点主要分布在前额叶,AD核心节点主要分布在顶叶和枕叶,在beta和delta频段AD组相较于HC组的核心节点易损性显著提高(P<0.05),而在beta和theta频段中,MCI组的核心节点易损性显著大于HC组(P<0.05)。上述结果说明:高低阶耦合网络特征可以有效地表达轻度认知障碍脑功能状态,将为轻度认知障碍早期诊断提供帮助。

关键词：生物计量轻度认知功能障碍脑功能网络高低阶耦合 rich-club 介数中心度

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基于多浮标空间多特征融合的海水溶解氧浓度预测

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海洋学报 2025年第1期47卷 104-116页

作者：朱奇光申震李享魏祯乔文静张淋淞陈颖燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感器重点实验室河北秦皇岛066004 燕山大学电气工程学院河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004

溶解氧浓度是衡量海水水质的重要指标之一。为了及时掌握海水水质变化情况,降低海水污染风险及其带来的损失,建立海洋水质参数预测机制至关重要。为此,本文提出了一种基于浮标网络时空信息融合和改进生成对抗网络(Generative Adversaria... 详细信息

溶解氧浓度是衡量海水水质的重要指标之一。为了及时掌握海水水质变化情况,降低海水污染风险及其带来的损失,建立海洋水质参数预测机制至关重要。为此,本文提出了一种基于浮标网络时空信息融合和改进生成对抗网络(Generative Adversarial Networks,GAN)的海水溶解氧浓度预测模型,旨在整合监测区域内浮标网络的拓扑信息并实现浮标传感器的多特征融合。该模型利用图注意力网络(Graph Attention Mechanism,GAT)挖掘不同近邻点对目标节点的影响,计算邻接节点的权重,从而捕获浮标数据的时空特征;通过双头注意力机制与双时间尺度更新规则(Two Time-Scale Update Rule,TTUR)优化GAN预测网络及网络训练过程,改善生成对抗网络的训练速度平衡问题,提高生成器网络的拟合效果。以均方误差、均方根误差、平均绝对误差与决定系数为评价指标进行模型预测性能对比,结果表明,所提出模型的各项评价指标均优于其他模型,能够有效挖掘多浮标的空间信息,克服了传统方法在海水溶解氧浓度预测中存在的精度低、无法灵活利用历史空间数据、训练稳定性差和速度慢等不足,可为海洋水质监测及预测提供重要的技术支撑。

关键词：溶解氧浓度预测空间多特征融合 GAT GAN TTUR

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基于改进YOLOv7-tiny的PCB缺陷检测算法

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燕山大学学报 2025年第2期49卷 167-176页

作者：侯培国韩超明李宁宋涛燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004

针对现有PCB缺陷检测算法检测效率低、参数量大以及结构复杂的问题,提出了一种改进的YOLOv7-tiny算法。设计了多尺度捕获模块,通过多尺度特征捕获、上下文信息融合以及特征增强的方法,提高算法对图像特征提取的能力,改善CSPSPP层单一池... 详细信息

针对现有PCB缺陷检测算法检测效率低、参数量大以及结构复杂的问题,提出了一种改进的YOLOv7-tiny算法。设计了多尺度捕获模块,通过多尺度特征捕获、上下文信息融合以及特征增强的方法,提高算法对图像特征提取的能力,改善CSPSPP层单一池化操作掩盖特征图内部有效信息的问题。提出了全局局部门控感知模块,通过选择性特征融合、局部与全局信息结合的方法,降低颈部网络的参数量。基于DeepPCB数据集进行实验得出,改进后的模型较传统模型精度提升了1.5%,参数量和计算量分别下降了66%和20.6%,模型规模降低了66.3%。改进后的算法识别精度高、参数量少、计算量小,可以为PCB缺陷的快速准确识别提供良好的条件。

关键词： PCB表面缺陷检测 YOLOv7-tiny 多尺度捕获模块全局局部门控感知模块轻量化

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三维荧光光谱结合四线性分解算法测定化妆品中的酚酸类物质

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光谱学与光谱分析 2020年第2期40卷 506-511页

作者：张慧王书涛张立娟商凤凯张艳李明珊王玉田燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室

化妆品中的酚酸类物质,有的作为有效成分而添加,如:具有修复皮肤功效的咖啡酸、能够抗炎抗过敏的没食子酸等;有的作为防腐剂而添加,如:对羟基苯甲酸、山梨酸等;有的则属于禁用物质,被不良商家违法添加,如:对苯二酚、间苯二酚等。为监控... 详细信息

化妆品中的酚酸类物质,有的作为有效成分而添加,如:具有修复皮肤功效的咖啡酸、能够抗炎抗过敏的没食子酸等;有的作为防腐剂而添加,如:对羟基苯甲酸、山梨酸等;有的则属于禁用物质,被不良商家违法添加,如:对苯二酚、间苯二酚等。为监控化妆品质量,对化妆品中酚酸类物质的检测显得尤为重要。许多研究人员也为此做了相关工作,以色谱法为主的先分离后分析的方法取得了一定的成功,但是费时、费料、操作复杂等缺点也十分明显;三维荧光光谱技术具有较高的灵敏度,但是荧光干扰和光谱重叠对检测有较大的影响,针对复杂的化妆品样本往往无法得到理想的效果。为实现化妆品中酚酸类物质的同时定性定量检测,文章将三维荧光光谱技术与化学计量学的四维校正(也称三阶校正)相结合,在保证高灵敏度的情况下,克服未知干扰和数据共线性的影响。首先,在咖啡酸(caffeic acid,CA)、对羟基苯甲酸(p-hydroxybenzoic acid,p-HA)、对苯二酚(hydroquinone,HQ)的线性范围内选取合适的浓度,分别在7.00,7.30,7.50和7.80四种pH值下配制校正样、验证样和化妆品样,这样就得到了激发-发射-pH-样本(EX-EM-pH-Sample)四维数据阵。其次,为验证pH值对荧光强度的影响,选取320 nm作为激发波长,得到咖啡酸在四种pH值下的发射波长,发现咖啡酸的荧光强度随着pH值的增加而升高,表明引入pH值作为第四维的合理性。最后,选择合适的组分数将四维数据阵用交替惩罚四线性分解算法(alternating penalty quadrilinear decomposition,APQLD)进行分解和预测,将分解的光谱与实际光谱比较,将预测的浓度与实际浓度比较。实验结果显示无论是验证样还是化妆品样,分解光谱均能与实际光谱相吻合,验证样的平均回收率(AR)为100.4%~103.5%,预测均方根误差(RMSEP)低于0.06;化妆品样平均回收率(AR)为100.0%~102.2%,预测均方根误差(RMSEP)低于0.08。与色谱法研究相比回收率高出大约4%,且操作简便省时省力,灵敏度高;与二阶校正方法相比,都可以实现在未知干扰下对复杂化妆水体系中多个组分的同时分析,以“数学分离”代替“物理化学分离”,快速、高效、经济、环保;且三阶校正可以克服一定的数据共线性问题,在一定程度上提高了灵敏度。

关键词：酚酸类物质三维荧光光谱交替惩罚四线性分解算法

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三维荧光光谱结合小波压缩与交替惩罚四线性分解算法测定多环芳烃

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光谱学与光谱分析 2018年第8期38卷 2441-2450页

作者：王书涛刘婷婷高凤凯崔耀耀杨哲王玉田燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004

基于三维荧光光谱结合交替惩罚四线性分解(APQLD)对痕量多环芳烃(PAHs)进行检测,实验以苊(ANA)和萘(NAP)为研究对象。首先利用小波变换对得到的三维荧光光谱数据进行压缩,以消除数据的冗余信息。分别在乙醇溶剂、甲醇溶剂以及超纯水条... 详细信息

基于三维荧光光谱结合交替惩罚四线性分解(APQLD)对痕量多环芳烃(PAHs)进行检测,实验以苊(ANA)和萘(NAP)为研究对象。首先利用小波变换对得到的三维荧光光谱数据进行压缩,以消除数据的冗余信息。分别在乙醇溶剂、甲醇溶剂以及超纯水条件下测定不同浓度的PAHs的激发-发射荧光光谱,并将其组合构建四维数据,利用APQLD对构建的四维光谱数据进行分析,并对比了PAHs在三种溶剂条件下各自的回收率。实验结果表明,用不同溶剂构建的四维数据能更准确地测定PAHs的浓度,其回收率更高;对比二阶校正以及其他四维校正算法,APQLD更能体现四维算法所具有的优越性;当因子数N=3时,ANA的回收率为96.5%~103.3%,预测均方根误差为0.04μg·L^(-1);NAP的回收率为93.3%~110.0%,预测均方根误差为0.08μg·L^(-1)。

关键词：四维光谱数据交替惩罚四线性分解三维荧光光谱小波压缩多环芳烃

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基于三维荧光光谱结合小波压缩与APTLD对水中多环芳烃测定

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光谱学与光谱分析 2018年第4期38卷 1171-1177页

作者：王玉田刘婷婷刘凌妃杨哲崔耀耀燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004

基于三维荧光光谱结合小波压缩与交替惩罚三线性分解(APTLD)对水中多环芳烃(PAHs)进行定性和定量分析,实验以萘(NAP)、芴(FLU)、苊(ANA)为测量样品。首先用FS920荧光光谱仪测量获得样品的三维荧光光谱数据,对数据进行激发和发射校正且... 详细信息

基于三维荧光光谱结合小波压缩与交替惩罚三线性分解(APTLD)对水中多环芳烃(PAHs)进行定性和定量分析,实验以萘(NAP)、芴(FLU)、苊(ANA)为测量样品。首先用FS920荧光光谱仪测量获得样品的三维荧光光谱数据,对数据进行激发和发射校正且去散射,得到真实光谱。为了解决三维荧光光谱数据的冗余信息,通过小波变换对实验光谱数据进行压缩,其压缩分数和数据恢复分数分别大于92%和95%。用APTLD对压缩后的光谱数据进行分析,体现了二阶优势,实验结果表明,在PAHs的荧光光谱严重重叠和有干扰物共存下,该方法仍能准确地测定,其回收率为94%~98%、预测均方根误差小于0.29μg·L-1。

关键词：多环芳烃交替惩罚三线性分解三维荧光光谱小波压缩二阶优势

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基于三维荧光光谱法和PARAFAC对多环芳烃定性定量分析

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光谱学与光谱分析 2020年第2期40卷 494-500页

作者：王书涛李明珊王玉田吴兴程琪车先阁朱文浩燕山大学河北省测试计量技术与仪器重点实验室

三维荧光光谱法在研究多环芳烃(PAHs)类物质的荧光信息时起到了重要作用。多环芳烃类物质具有致癌性,难降解性,多由尾气排放,垃圾焚烧产生,危害着人类健康及环境,因此人们不断探索对多环芳烃检测的方法。实验选取多环芳烃中的苊和萘作... 详细信息

三维荧光光谱法在研究多环芳烃(PAHs)类物质的荧光信息时起到了重要作用。多环芳烃类物质具有致癌性,难降解性,多由尾气排放,垃圾焚烧产生,危害着人类健康及环境,因此人们不断探索对多环芳烃检测的方法。实验选取多环芳烃中的苊和萘作为检测物质,利用FLS920荧光光谱仪,为避免荧光光谱仪本身产生的瑞利散射影响,设置起始的发射波长滞后激发波长40 nm,设置扫描的激发波长(λex)范围为:200~370 nm,发射波长(λem)范围为:240~390 nm,对多环芳烃进行荧光扫描获取荧光数据,采用三维荧光光谱技术结合平行因子算法对混合溶液中的苊和萘进行定性定量分析。实验选用的苊和萘均购于阿拉丁试剂官网,配制浓度为10 mg·L-1的一级储备液,再将一级储备液稀释,得到苊和萘浓度为0.5,1,1.5,2,2.5,3,3.5,4和4.5 mg·L-1的二级储备液,并将苊和萘进行混合。在进行光谱分析前需要对苊和萘的光谱进行预处理,采用空白扣除法扣除拉曼散射的影响,并采用集合经验模态分解(EEMD)消除干扰噪声。实验测得苊存在两个波峰,位于λex=298 nm,λem=324/338 nm处,萘存在一个波峰,位于λex=280 nm,λem=322 nm处。选用的PARAFAC算法对组分数的的选择很敏感,因此采用核一致诊断法预估组分数,估计值2和3的核一致值都在60%以上,分别对混合样品进行了2因子和3因子的PARAFAC分解,将分解后得到的激发发射光谱数据和各组分浓度数据进行归一化处理,并绘制光谱图,与归一化处理后的真实的激发发射光谱图和各组分浓度图进行对比。同时将PARAFAC得到的混合样本的预测浓度,通过计算回收率(R)和均方根误差(RMSEP)来判定定量分析的准确度。选择2因子时,各混合样品中苊和萘拟合度为95.7%和96.7%,平均回收率分别为101.8%和98.9%,均方根误差分别为0.0187和0.0316;选择3因子时,各混合样品中苊和萘拟合度为95.3%和95.8%,平均回收率分别为97%和102.5%,均方根误差分别为0.033和0.116,由三项指标可得选用2因子进行定性定量分析的效果明显好于选用3因子。分析实验结果表明,基于三维荧光光谱法和PARAFAC算法对混合样品进行定性定量分析,能够有效的判定混合样品的类别,同时能够成功的预测出混合样品的浓度。

关键词：三维荧光光谱多环芳烃集合经验模态平行因子算法

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三维荧光光谱结合交替惩罚三线性分解同时对水中三种酚类测定

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光谱学与光谱分析 2018年第11期38卷 3439-3446页

作者：王玉田商凤凯王君竹边旭孙洋洋杨哲燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004

酚类化合物对动植物机理有着严重危害,利用三维荧光光谱结合交替惩罚三线性分解(APTLD)算法,完成了不含干扰物和干扰物共存时激发-发射荧光光谱重叠严重的麝香草酚、对苯二酚和苯酚的直接快速准确定性、定量分析。研究了温度对三种酚类... 详细信息

酚类化合物对动植物机理有着严重危害,利用三维荧光光谱结合交替惩罚三线性分解(APTLD)算法,完成了不含干扰物和干扰物共存时激发-发射荧光光谱重叠严重的麝香草酚、对苯二酚和苯酚的直接快速准确定性、定量分析。研究了温度对三种酚类化合物荧光强度的影响。对扫描所得激发-发射矩阵信号(EEM)进行二次去散射和光谱校正预处理,最大程度保留了原光谱信息,避免光谱严重失真。将APTLD算法与平行因子(PARAFAC)和交替三线性分解(ATLD)算法进行对比,突显该算法的优势。实验得出,APTLD算法能够较好的解析荧光光谱数据的重叠峰,分别得到三种目标分析物的荧光光谱,实现快速定性分析;定量分析时平均回收率为(97.4±4.5)%～(103.1±3.0)%;预测均方根误差(RMSEP)低于1.664×10^(-2)μg·mL^(-1),且检测限低于国家标准;处理过程简洁快速,为水环境中酚类化合物实现现场检测和在线实时监测提供了有力依据。

关键词：三维荧光光谱交替惩罚三线性分解温度二次去散射酚类

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基于三维荧光光谱和PSO-SVM对胭脂红含量的测定

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光谱学与光谱分析 2019年第1期39卷 150-155页

作者：王书涛彭涛李明珊王贵川孔德明王玉田燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004

胭脂红是一种应用广泛的食品色素,在各种食品、饮料的添加剂里都有它的身影,过量食用人工合成色素会严重危害健康。食物中色素一般都是多种联用,各种色素之间会相互产生干扰,这加大了对食品中色素检测的难度,模拟食品中多种色素共存的环... 详细信息

胭脂红是一种应用广泛的食品色素,在各种食品、饮料的添加剂里都有它的身影,过量食用人工合成色素会严重危害健康。食物中色素一般都是多种联用,各种色素之间会相互产生干扰,这加大了对食品中色素检测的难度,模拟食品中多种色素共存的环境,采用荧光光谱技术,结合PSO-SVM算法,建立一种测定混合溶液中胭脂红含量的方法。从试剂公司购买胭脂红和苋菜红固体粉末,选择胭脂红为待检测色素,苋菜红为干扰色素,配成不同浓度的胭脂红单色溶液以及加入苋菜红后的混合溶液样本,其中胭脂红的浓度在0.1～30μg·mL^(-1)之间,干扰色素苋菜红的浓度在0.1～10μg·mL^(-1)之间随意添加。运用Edinburgh Instruments公司生产的FS920稳态荧光光谱仪,测得胭脂红单色溶液与加入苋菜红后混合溶液的荧光光谱图,分析得到胭脂红的最佳激发波长为λex=326nm,最佳发射波长为λem=430nm。各选取6组不同浓度的单色样本以及混合色素样本,其中,胭脂红的物质浓度同为3,4,5,6,7和8μg·mL^(-1),苋菜红的物质浓度都定在2μg·mL^(-1)。观察6组样本在激发波长λex=326nm时的发射光谱和荧光强度的关系。单色样本中,胭脂红浓度与荧光强度线性关系良好;而在混合溶液中,随着胭脂红浓度的增加,荧光强度呈现出先降后增再降的过程,光谱线型、强度与各组分浓度间存在复杂的非线性关系,得以证明混合溶液的荧光光谱并不是由各组分光谱简单的叠加,而是在吸收光谱的过程中,胭脂红溶液与苋菜红溶液存在竞争和相互影响。配取25组胭脂红、苋菜红混合溶液,从中选择7个作为预测样本,其余18组作为训练样本。7个预测样本中胭脂红的浓度分别为1.0,2.0,4.0,6.0,9.0,12和15μg·mL^(-1),干扰物质苋菜红的物质浓度在0.1～10μg·mL^(-1)之间。选择各组样本在最佳激发波长λex=326nm下对应的荧光强度,作为检测模型的输入,以胭脂红的预测浓度作为输出。对PSO参数初始化设置后,训练输出SVM的最佳参数c和g,将所得的最佳参数输入PSO-SVM模型,得到7组预测样本的浓度预测结果分别为:1.146 9,1.860 6,3.854 4,6.1469,9.133 8,11.857 6和14.859 8μg·mL^(-1)。分析PSO-SVM的预测结果,得到胭脂红平均回收率为100.84%,预测均方根误差(RMSEP)为1.03×10-4,模型输出与真实值之间的相关系数是0.999。在同等条件下,采用误差逆向传播算法(BP)预测得到的7组样本浓度分别为:1.140 1,2.139 8,3.188 2,6.4362,8.882 7,11.860 1和12.664 3μg·mL^(-1),其平均回收率为98.56%,均方根误差为4.65×10-3,输出值与真实值之间的相关系数为0.972。与误差逆向传播算法(BP)的预测结果相比较,PSO-SVM相关系数高出2.7%,平均回收率高出0.6%,均方根误差降低了将近一个数量级。分析结果表明,通过荧光光谱技术与PSO-SVM相结合的方法,能够有效的避开干扰色素的影响,准确的测定混合溶液中胭脂红的含量,并且效果相比较于BP更加理想。

关键词：荧光光谱胭脂红粒子群优化算法支持向量机

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三维荧光光谱及平行因子分析在石油类污染物检测分析中的应用

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光谱学与光谱分析 2012年第3期32卷 714-718页

作者：潘钊王玉田邵小青吴希军杨丽丽燕山大学河北省测试计量技术及仪器重点实验室河北秦皇岛066004

以三维荧光光谱技术结合平行因子分析算法研究了石油类污染物识别与浓度测量方法,重点分析了两种以上成品油共存时对测量的影响。以0#柴油、97#汽油与煤油的CCl4溶液为测量样本,通过两种或三种油不同配比的混合溶液来模拟多种石油类污... 详细信息

以三维荧光光谱技术结合平行因子分析算法研究了石油类污染物识别与浓度测量方法,重点分析了两种以上成品油共存时对测量的影响。以0#柴油、97#汽油与煤油的CCl4溶液为测量样本,通过两种或三种油不同配比的混合溶液来模拟多种石油类污染物共存的状态,研究平行因子分析方法在复杂混合物共存体系成分分析时的特点。实验分别针对汽柴油混合溶液、柴煤油混合溶液以及存在少量煤油干扰成分的汽柴油溶液,分解得到各溶质的激发与发射特征光谱,实现了各混合样品中主要成分含量的同时测量,计算了平均回收率。结果表明,该方法能够实现石油类污染物中共存成分的识别与浓度测量。

关键词：三维荧光光谱平行因子分析石油类污染物成分检测

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