血液分析仪专家诊断系统的设计

针对目前血液分析仪无法自动诊断血液疾病的现状,提出了一种应用于血液分析仪的专家诊断系统。本系统在传统专家系统结构的基础上进行了改进,以专家经验、国际血液学复检专家组推荐的复检规则以及临床案例为知识源,利用关系型数据库技术设计出一种产生式树形结构的知识库,并结合Snort规则库中的三维链表数据结构对知识库进行优化,最终完成了血液分析仪专家诊断系统的研制。实验结果：系统诊断的假阳性率为2.7%,假阴性率为3.31‰。结论：本文提出的专家诊断系统具有推理灵活、实时性好的特点。     

生化分析仪光学系统的研究与设计

光学系统是自动生化分析仪的核心部件,其性能的好坏将直接影响整机性能。根据生化分析的检测要求,通过理论分析和实验对该仪器光学系统的各个部分进行了研究和设计。实现了两种设计方案,通过实验分析选择了较优的方案。     

一种用于多目标旋转不变分类识别的神经网络模型及算法

提出了一种适于光学实现的神经网络模型和算法，通过对３种飞行器平面内旋转投影较的识别，证明了该方法具有对多目标转动不变的模式识别能力。     

基于BP神经网络的血液荧光光谱识别分类研究

光谱技术在生物和医学检测方面具有积极的应用前景。由于血液成分的复杂性和类同性,有关不同动物血液光谱识别分类的技术研究尚未出现较为完善的结论。基于机器学习理论, 以BP神经网络为工具, 建立了对不同动物血液荧光光谱进行特征提取和识别分类的方法。实验采用Cary Eclipse光谱仪分别采集了鸽、鸡、鼠、羊四种动物不同浓度(1%和3%)的全血与红细胞荧光光谱数据(每个类型样本各50组数据);基于移动平滑算法对原始数据进行了平滑处理,以减少实验仪器噪声对特征提取和识别分类的影响;进一步根据血液光谱数据的特性, 该文出了“组合放大”的特征提取方法, 并建立了BP神经网络分类器进行训练和识别。相比于常用的光谱数据(单一)特征, 提出的“组合放大”特征和所设计的BP神经网络能对不同动物、不同类型(全血与红细胞)、不同浓度(1%和3%)的血液荧光光谱实现100%的准确分类, 同时神经网络测试误差均远小于设定的允许误差值。研究的动物血液光谱特征提取及识别技术具有较好的普适性和可靠性, 在农业、食品检查、以及生物医学检测等方面均可发挥重要作用。     

数据驱动模型的血液物种光谱检测技术

介绍一种基于光谱检测和数据驱动模型的非接触式血液物种识别技术。选取了4个物种(猴144,大鼠203,狗133,人169)共计649个血样作为原始样本。超连续谱激光光源的波长范围是450～2 400 nm。分别采集抗凝管盛装血液样本的后向散射可见光谱(294～1 160 nm)和十个不同空间位点的前向散射近红外光谱(1 021～1 757 nm),将十一条光谱数据顺序连接为一维数据作为每个样本的原始数据。利用主成分分析法对数据集进行特征信息提取,保留原始差异信息量的99.99%,同时将数据量压缩为原始数据量的1.5%,提高分类识别的运算效率。对不同数量的训练集和验证集进行训练预测实验表明,十折交叉验证的识别误差率随着样本数量的增加而降低,样本库规模的增大可以提高识别的精确度。由于数据驱动模型是基于机器学习算法的数据流处理模型,因而可以采用多种不同的分类算法实现。通过比较人工神经网络、支持向量机、偏最小二乘回归、多元线性回归、随机森林和朴素贝叶斯的识别效果可以发现,不同算法的识别效果具有类别差异性,即各个算法的正确识别率排序在不同的物种中是有差异的。因而实际应用中,在选择数据驱动模型时,除了需要考虑算法的整体识别率之外,当对部分类别的识别效果有额外要求时,还应该考虑算法本身的类别差异性。     

基于OPO脉冲激光激发光声光谱的真假血液分类鉴别

为了实现快速准确并可回收再利用地鉴别真血和假血,采用光声光谱技术构建了一套血液光声检测系统并获取血样的光声信号.选取三种动物真血(马血、牛血和兔血)和两种假血(道具假血和红墨汁)共125组血样作为实验样本.获取了700～1064 nm波段内所有样本的光声信号和光声峰峰值谱.实验表明,真血和假血的光声信号幅度、轮廓、峰值...     

基于RBF模糊神经网络的垂直轴风力机设计

半转结构垂直轴风力机具有优良的空气动力特性,为了进一步提高风电系统输出电能的质量,在RBF神经网络与模糊逻辑系统的函数等价条件下,探索了基于T-S模糊模型的RBF模糊神经网络控制算法,并依此设计出两叶结构半转式垂直轴风力机控制器;通过与常规PID控制算法的仿真比较,表明基于T-S模型的RBF模糊神经网络控制算法在两叶结构半转式垂直轴风力机的恒转速控制方面具有一定的优越性。     

支持向量机的动物血液光谱特征提取和识别分类

利用光谱检测和数据挖掘实现不同种类动物血液光谱数据的精确识别与分类具有重要意义,目前尚未见到较为完善及普适的相关研究报道。实验采集了鸽、鸡、鼠、羊四种动物全血和红细胞溶液(浓度为1%)的荧光光谱数据;基于小波变换的软阈值去噪方法,首先对原始光谱数据进行去噪处理,并确定了717个原始特征(包括荧光峰强度值、荧光峰连线斜率等4类特征);提出以“区分度统计量”为核心的特征提取方法,结合主成分分析法和平均影响值算法,实现了对717个原始特征到2个识别特征的高效筛选;进一步建立了径向基核函数的支持向量机分类器,对四类不同动物的全血荧光光谱数据实现了准确率为100%的识别分类,对红细胞荧光光谱数据实现了94.69%～99.12%的识别率;最后蒙特卡洛交叉验证的结果表明所提出的思路和方法对于动物全血溶液的识别分类具有较好的泛化能力,能对荧光光谱数据进行准确的识别分类,因此能够在进出口检查、食品安全、医药等领域发挥重要作用。针对动物血液荧光光谱,提出的基于“区分度统计量”的特征提取方法,相比于传统的人为特征选取方法,能够从大量原始特征中自动提取少量且有效的识别特征,具有较强的普适性和高效性,为其他领域的光谱特征提取和识别分类提供了一种新的思路。     

基于荧光光镊与机器学习的单细胞血液分类方法

利用物种间血液成分的差异来识别物种,对生物医学、医疗健康、海关、刑侦、食品安全、野生动物保护等工作十分重要。但目前的研究都是针对群体细胞展开,忽略了单细胞的异质性,开展基于单细胞的血液光谱分类方法研究非常迫切。在此提出了一种基于荧光光镊和机器学习的单细胞血液分类方法,利用光镊实现了单细胞捕获,通过荧光光谱检测系统获得了单细胞荧光光谱数据,并基于机器学习方法实现了准确分类。首先,设计并搭建了一套荧光光镊系统,实现了单细胞捕获和荧光光谱检测。然后,制备了马、猪、犬、鸡四种动物的红细胞稀释液,以440 nm激光作为荧光激发光源,获得了四个物种每种100条、共计400条荧光光谱数据,并进行了背景去除、平滑、归一化的预处理,消除了信号中的噪声干扰。随后,建立了随机森林分类模型,分析了当抽取特征数k=20时,模型中树的棵数与预测准确率之间的关系,当决策树m=500时,分类正确率趋于稳定,有很高的分类正确率和运行效率。进一步地,设定样本数据的30%作为测试集、 70%为训练集,计算不同波长与特征重要性之间的关系,得到了10个分类准确率,并取平均值作为模型分类的准确率,测试集最终准确率达到93.1%,...     

基于卷积神经网络的工程塑料太赫兹光谱分类识别方法

工程塑料优异的介电性能和金属可替代性,使其成为5G建设的热门材料。对外观相近但性能不同的几种工程塑料的检测与定性分析,有助于工程塑料更好地应用于5G线路板和天线模块的制造。应用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对几种常见的工程塑料PEEK、 PPS、 ABS进行光谱检测,分别得到三种工程塑料在太赫兹波段的光谱数据。通过快速傅里叶变换,将三种工程塑料的THz时域光谱进行转换,获取工程塑料在0.1～1.2 THz下的THz频域光谱,并经过计算提取出相应的吸收光谱。分析THz时域光谱可知,不同种类工程塑料的THz时域谱存在时间延迟线和振幅的差异,可以直观地显示出各种塑料间的差异,这表明工程塑料的THz-TDS分类识别具有一定的可行性。但由于同属工程塑料,在太赫兹波段上表现为峰位、峰值相近,且各个材料无明显的THz特征吸收峰,因此无法直接以指纹谱进行判定。鉴于此,研究将非线性工具卷积神经网络(CNN)应用于无明显特征吸收峰的工程塑料识别研究的可行性,通过对CNN的网络结构和重要权值参数的优化,提出了一种改进的CNN分类模型。该模型使用LeakyRelu激活函数,添加BN层,利用Adams梯度...     

A novel CO2 gas analyzer based on IR absorption

Carbon dioxide (CO₂) gas analyzer can be widely used in many fields. A novel CO₂ gas analyzer based on infrared ray (IR) absorption is presented sufficiently in this paper. Applying Lambert–Beer Law, a novel space-double-beam optical structure is established successfully. The optical structure includes an IR source, a gas cell, a bandpass filter with a transmission wavelength at 4.26 μm, another bandpass filter with a transmission wavelength at 3.9 μm, and two IR detectors. Based on Redial Basic Function (RBF) artificial neural network, the measuring model of IR CO₂ analyzer is established with a high accuracy. A dynamic compensation filter is effectively designed to improve the dynamic characteristic of the IR CO₂ analyzer without gas pump. The IR CO₂ analyzer possesses the advantages of high accuracy and mechanical reliability with small volume, lightweight, and low-power consumption. Therefore, it can be used in such relevant fields as environmental protection, processing control, chemical analysis, medical diagnosis, and space environmental and control systems.     

拉曼放大布里渊光时域分析系统非局域效应

应用包含探测光、布里渊泵浦光及拉曼泵浦光相互作用理论模型,数值分析了基于拉曼放大的长距离布里渊光时域分析仪非局域化特性。结果表明:非局域化随探测光及拉曼泵浦功率增加而恶化;通过频分复用(将具有不同布里渊频移的光纤拼接)及时分复用技术(同时对布里渊泵浦及探测光进行脉冲调制),可有效缩短布里渊泵浦与探测光的作用距离,达到较理想的抑制非局域效应结果。     

基于CCD的新型尿液分析仪设计

尿液分析仪是用来检测人体尿液中某些成分含量的分析仪器,是诊断泌尿系统疾病的常用设备。目前尿液分析仪普遍采用光电二极管或光电三极管作为光检测传感器,造成测量速度慢。介绍了CCD图像传感器在尿液分析中的测试原理,设计并实现了基于CCD的新型尿液分析仪的原形系统,该系统采用了触摸屏和重新设计的试剂带传送装置。结果表明,新研制的尿液分析仪功能齐备,其测试速度及操作性能都有了很大的提高。     

基于改进的遗传算法优化BP神经网络并用于红酒质量等级分类

针对以往的红酒生产过程中,红酒质量分类过程复杂且低效,因此研究一种高效可靠的智能分类识别方法很有必要。这里在红酒的多种物理化学成份测定的基础上,使用人工智能理论中的神经网络构建分类模型,实现对红酒质量的高效分类。并用改进的遗传算法对BP神经网络中的缺陷做了一定的优化。对比传统BP网络分类效果,结果表明,改进后的神经网络收敛速度更快,提高了分类的正确率。对红酒加工企业具有积极的实际参考价值。     

拉曼放大布里渊光时域分析系统非局域效应

应用包含探测光、布里渊泵浦光及拉曼泵浦光相互作用理论模型,数值分析了基于拉曼放大的长距离布里渊光时域分析仪非局域化特性。结果表明：非局域化随探测光及拉曼泵浦功率增加而恶化;通过频分复用(将具有不同布里渊频移的光纤拼接)及时分复用技术(同时对布里渊泵浦及探测光进行脉冲调制),可有效缩短布里渊泵浦与探测光的作用距离,达到较理想的抑制非局域效应结果。     

基于果蝇算法优化径向基神经网络模型的白光发光二极管可靠性

根据白光发光二极管失效物理机制选取理想因子、结温、色坐标漂移量等参数作为输入量,利用果蝇算法自学习优化标准径向基神经网络基函数宽度,提高输出精度.研究表明,径向基神经网络模型可以成功预测白光发光二极管可靠性衰变趋势,具有较高的稳定性和鲁棒性;利用果蝇算法优化后,预测平均误差成功减少为3.1%,对未来建立以神经网络为基础的发光二极管可靠性预测模型库提供有益帮助.     

基于径向基函数神经网络的Lorenz混沌系统滑模控制

针对受参数不确定和外扰影响的混沌Lorenz系统，提出一种基于径向基函数（RBF）神经网 络的滑模控制方法.基于被控系统在不稳定平衡点处状态误差的可控规范形，设计滑模切换 面并将其作为神经网络的唯一输入.单入单出形式的RBF控制器隐层只需7个径向基函数，网 络的权值则依滑模趋近条件在线确定.仿真表明该控制器对系统参数突变和外部干扰具有鲁棒性，同时抑制了抖振. 关键词： 混沌控制 滑模 径向基函数神经网络 Lorenz系统     

光学多通道分析仪的分辨率分析

介绍了光学多通道分析仪 (Optic Multichannel Analyzer,OMA)的基本组成和工作原理 ,着重分析了OMA系统中光谱仪的狭缝宽度、光栅参数和 CCD的像素尺度对 OMA系统分辨率的影响。得到的结论是 :OMA系统的分辨率是由系统中分辨率最低的环节决定的 ,无限制地减小狭缝宽度无助于系统分辨率的提高。