基于改进U-Net的SPECT骨显像病灶分割研究北大核心CSCD

在核医学中,单光子发射计算机断层(single-photon emission computed tomograpy,SPECT)骨显像是辅助医师诊断癌症的重要手段。针对骨显像图像信噪比低、边界模糊、病灶小难以提取和人工勾画病灶耗时等问题,提出一种基于改进U-Net网络的骨显像病灶自动分割算法。该算法在U-Net的原卷积块基础上,采用了多尺度密集连接(multi-scale dense connection,MDC)的方式来提高对小病灶特征的提取能力,同时解决了网络加深后出现的梯度消失问题。其次,为提取病灶的细节特征,在密集连接和跳跃连接处引入了注意力机制结构。最后,针对使用小样本数据集,模型难以收敛的问题,采用迁移学习的方法,优化了模型的初始参数,提升模型的泛化能力和分割效率。此外,为了降低计算量、进一步提高分割效果,对数据集进行了裁剪和去噪。同时,将处理后的图像采用旋转、镜像等方法进行了数据扩充。实验结果表明,改进的U-Net的识别精确率(precision)、平均交并比(mean intersection-over-union,mIoU)分别能达到0.7352、0.4673,效果优于目前主流的分割算法,具有一定实际应用价值。     

聚酰亚胺薄膜表面微纳米尺度下电荷特性的研究

利用静电力显微镜(electrostatic force microscope,EFM)在微纳米尺度下对聚酰亚胺薄膜表面的电荷起因及特性进行研究.采用Dimension 3100型扫描探针显微镜的导电探针摩擦聚酰亚胺薄膜表面,在薄膜微纳米区域内产生电荷分布.通过静电力显微镜对微纳米区域产生的电荷进行表征,得出探针摩擦速度、探针电压对表面电荷的极性、密度、区域分布有很大的影响.同时也为微纳米尺度下探索聚合物绝缘材料表面电荷生成规律和机理提供了一个新的研究方法和途径.     

基于弹性波反演的压力管道损伤识别

基于弹性波的波动方程反演提出压力管道的损伤检测方法，根据直杆的波动方程，用直杆的横截面积作为反演参数模拟管道损伤，在优化思想下利用序列二次规划对其进行数值反演，达到损伤识别。     

稀土元素改性钒基固溶体储氢合金研究进展

钒基固溶体储氢合金具有体心立方(BCC)结构,储氢质量分数在3.8%以上,充放电容量为1052 mA·h/g,优于AB₂和AB₅等系列合金,并且在常温常压下表现出较高的氢溶解度和扩散系数,因此在氢储运系统以及氢能源供应等领域具有广阔的应用前景,但钒基固溶体合金存在着活化难度大、放氢条件苛刻、循环寿命短以及对氧敏感易氧化等问题。研究表明,稀土对多种固态储氢材料均有很好的改性作用,将稀土元素通过元素替代或掺杂的方式加入到钒基固溶体合金中,有助于生成高活性的稀土或稀土氧化物第二相,可明显改善材料的吸放氢热力学、循环稳定性以及抗毒化性质,同时可减少材料内的氧含量,提高材料的活化特性。电化学性能方面,稀土元素的添加能显著提升合金电极的循环稳定性、耐腐蚀能力以及高倍率放电性能。因此,稀土元素取代是实现钒基固溶体储氢材料实际应用的一项行之有效的方法。本文报道了近30年稀土改性钒基固溶体储氢合金的研究现状,重点总结了稀土元素的作用机制,并对今后重点研究方向进行了展望。     

基于U-Net的两阶段SPECT骨显像降噪方法研究

进行单光子发射计算机断层成像(single-photon emission computed tomography, SPECT)骨显像检查时,为减少给病人带来的辐射伤害,医师常会减轻辐射剂量,导致骨显像信噪比、分辨率较低,严重影响诊断以及病灶自动检测效果。为提升骨显像质量,提出了一种基于U-Net的两阶段SPECT骨显像降噪方法。首先,设计了一种U-Net噪声估计网络来快速估计每张骨显像的噪声水平,为主干降噪网络提供噪声先验知识。其次,主干降噪网络同样以U-Net为基础框架,同时结合多尺度特征融合、通道-空间注意力机制结构来增强网络的噪声特征提取能力,预测出噪声图。最后,通过残差学习得到降噪骨显像。同时,为解决使用均方误差(mean square error,MSE)损失函数的重建图像过于平滑的问题,设计了一种复合损失函数,保留骨显像的原有细节信息。实验中,向训练集中的骨显像施加不同噪声水平进行数据扩充,并且采用迁移策略解决模型过拟合问题。结果表明,与目前主流算法相比,所提出的降噪方法能够有效降低骨显像噪声,并且保留病灶细节特征。此外,通过盲降噪能够改善原骨显像质量、提升病灶自动分割...     

网络空间拟态防御建模与量化评估技术研究

针对网络空间未知漏洞后门等不确定性扰动问题,拟态防御技术基于动态异构冗余架构与拟态伪装机制实现了对随机或非随机扰动的有效管控。针对上述内生安全问题,首先采用Petri网、鞅以及概率论等理论与技术来评估与仿真系统的安全性,并对评估结果与实际部署进行了策略分析,同时对比了不同理论工具在量化可用性、攻击成功概率以及逃逸概率等指标时存在的优缺点。最后,针对现有理论与技术在不同场景适用性存在的不足以及实际部署量化问题,展望了后续拟态防御系统在定性与定量分析研究的主要方向。     

PMMA薄膜nm尺度下表面电荷的制备和观察

利用扫描探针显微镜(SPM)的导电探针在PMMA薄膜表面μm/nm尺度下通过摩擦方式产生了电荷,并用静电力显微镜(EFM)对生成的电荷进行了观察。讨论了生成电荷的极性、数量、区域大小与摩擦过程中探针加工速度、所加电压大小及正负之间的关系:产生电荷的极性与摩擦过程中针尖所加电压的正负保持一致,且所加电压越大,产生电荷的区域和面积越大。但相同情况下,PMMA表面出现的正电荷区域和数量要多于负电荷;针尖带电摩擦时,摩擦速度越快,产生电荷的数量和区域也随之减小。为探索PMMA表面电荷生成规律及生成机理提供了一种新的途径。