基于UMAP辅助的模糊C聚类方法进行太赫兹光谱识别

太赫兹(THz)具有低能性、瞬态性、波谱分析能力强的优点,在物质鉴别方面具有广阔的应用前景。现有的基于THz的物质鉴别方法,虽然取得了一定的效果,但是存在容易陷入局部最优的问题,从而导致识别精度不高。均匀流形逼近与投影(UMAP)作为一种非线性降维方法,其假设数据均匀分布在黎曼流形上,可以对具有模糊拓扑结构的流形进行建模。UMAP降维的过程是通过最小化两个拓扑表示之间的交叉熵,从而实现低维空间中数据表示的布局优化。传统的模糊C聚类方法(FCM)在聚类时,初始聚类中心往往随机给定,当初始聚类中心选择不恰当时,容易导致错误的聚类。为此,提出一种基于UMAP辅助的模糊C聚类算法,首先运用UMAP对输入的THz样本矩阵进行降维;再根据类与类之间距离最大化的原则,选择合适的初始聚类中心;最后利用模糊C均值聚类的方法进行聚类。所提出的方法不仅能够解决聚类过程中类与类之间过度拥挤的现象,而且能够反映出类别间的距离信息以便于给样本选择合适的初始聚类中心。为了验证提出的聚类方法的可靠性,运用太赫兹时域光谱技术对鲁棉研28、鲁棉研29、鲁棉研36、中棉28四种不同类型的转基因棉花种子进行了探测,利用基于U...     

基于图像检索的大豆食心虫虫害高光谱检测

为减轻虫害对大豆的影响,首先使用相应的高光谱仪器进行样本采集,样本分为4类：包括带有微小虫卵的,带有幼虫的,有啃食痕迹的和完全正常的大豆各20颗;然后提出了一种基于三维图像检索(3D-R-D, 3D Resnet18 DCH)的大豆食心虫的高光谱检测方法。该方法从视频检索的应用中得到启发,考虑到视频不同帧之间和高光谱不同层之间存在类比关系,使用了在大规模视频检索数据集下训练而成的分类模型,将它作为预训练3D卷积模型进行训练。和已知的文献方法相同,使用公开的光谱数据集进行正式训练和微调,从而得到能进行特征提取的3D卷积网络,用图像检索来实现间接分类,通过利用样本之间的特征距离,实现在全新类别上的分类。为能适应任务,将模型最后的分类层变成了图像检索常用的hash层,从而得到了代表特征的二进制码。该方法不但完成了对不同情况下大豆种类的检测,还解决了训练时样本不足的问题。为探寻一种好的相似度匹配损失函数,对比了多种较新的方法,最后发现使用融入柯西分布的损失函数,实验效果最佳,最终模型的分类精度达86%±1.00%,和在大豆食心虫检测上最新的小样本方法对比,3D-R-D方法提高了3.5%左右的精...     

大豆水分含量的高光谱无损检测及可视化研究

采用近红外高光谱成像技术对大豆水分含量进行快速无损检测,实现大豆水分含量可视化。采集了96个不同品种大豆样本在900～2 500 nm的高光谱图像,采用直接干燥法测量每个大豆样品的水分含量。利用系统自带的HSI Analyzer软件提取图像感兴趣区域（ROI）的平均光谱信息,代表样品的光谱信息。利用SPXY算法划分样品校正集和预测集,并保留938～2 215 nm波段范围内的光谱数据。采用移动平滑（moving average）、S-G平滑、基线校正（baseline）、归一化（normalize）、标准正态变量变换（standard normal variate,SNV）、多元散射校正（multiple scattering correction,MSC）、去趋势（detrending）共7种光谱预处理方法,发现Normalize方法处理后的PLSR模型效果较好。为了去除光谱冗余信息,简化预测模型,采用连续投影算法（SPA）、竞争性自适应加权算法（CARS）、无信息消除变量法（UVE）提取特征波长,其中SPA,CARS和UVE三种算法优选出14,16和29个波长,分别占总波长的6.5%,7.4%和13.4%。分别对938～2 215 nm波段光谱和特征波长建立预测模型,并将效果较优的模型与Normalize方法结合。建立的14种预测模型效果相比较,发现SPA算法筛选的特征波长建模预测效果较好,并优选出Normalize-SPA-PCR模型,模型的R２_C和Ｒ２_P值较高,分别为0.974 6和0.977 8,RMSEP和RMSECV值较低,分别为0.238和0.313,模型的稳定性和预测性较好,可以对大豆水分含量进行准确预测。将Normalize-SPA-PCR模型作为大豆水分含量可视化预测模型,计算高光谱图像每个像素点的水分含量,得到灰度图像,对灰度图像进行伪彩色变换,得到大豆水分含量可视化彩色图像。对预测集的24个大豆品种进行可视化处理,发现不同水分含量大豆的可视化图像颜色不同,水分含量变化对应的颜色变化较为明显。结果表明,高光谱成像技术结合化学计量学可以准确快速无损预测大豆水分含量,实现大豆水分含量可视化,为大豆收获、贮藏加工过程中水分含量检测提供了技术支持。     

大豆脲酶诱导碳酸钙沉淀的多因素影响分析

本文探究了多个影响因素对大豆脲酶诱导碳酸钙沉淀(SICP)的影响,以优选出主要影响因素并提供其最佳范围.首先分析了脲酶浓度和温度对脲酶活性的影响;之后通过正交实验设计,进行25种工况的SICP水溶液实验,研究不同因素组合下Ca2+利用率的变化规律;最后借助扫描电子显微镜观测不同工况下生成碳酸钙的形态.结果表明:低温有利...     

种子聚合法制备非球形聚合物颗粒的研究进展

十年前,光子晶体的需求促进了非球形颗粒的研究热潮。非球形颗粒由于其对称性下降,带来了新的性能和应用前景,成为当前材料领域研究的热点,得到了较广泛研究,目前其制备方法包括种子聚合法、自组装法、粒子聚集法、微流体法和机械拉伸法等。本文简述了种子聚合法的发展历程,介绍了种子聚合法制备非球形聚合物颗粒的相关机理,以种子微球材质分类综述了种子聚合法制备非球形聚合物颗粒的形貌和结构控制技术进展,概述了其潜在的应用领域,展望了可能的发展趋势。     

大豆二羟异黄酮及三羟异黄酮的高效液相色谱分析

1mol/L盐酸水解大豆及豆制品,乙腈提取,高效液相色谱分析了二羟、三羟异黄酮的含量。以甲醇－2mmol/L乙酸铵(体积比55:45,乙酸铵溶液用乙酸调pH至4.380)为流动相,Hypersil BDS C18色谱分析柱,柱温25℃,260nm紫外检测波长进行分析。二羟、三羟异黄酮的1－500μmol/L的范围内,与峰面积有很好的线性关系 (r=0.9999)。它们的检出限为5ng(S/N=3),平均回收率94.46%以上,6次进样的相对标准差（RSD）小于4％。该法灵敏、重复性好、结果准确、分析迅速。检测大豆及豆制品中异黄酮的含量,得到满意的结果。     

二次微分简易示波伏安法用于大豆甙元及其衍生物清除超氧阴离子自由基的研究

用二次微分简易示波伏安法研究了大豆甙元及其衍生物3′-大豆甙元磺酸钠对邻苯三酚自氧化产生超氧阴离子自由基(O2^- .)的清除作用，并计算了两种抗氧化剂对O2^- .清除作用的IC50。试验结果表明，大豆甙元和3′-大豆甙元磺酸钠对O2^- .。均有一定的清除作用，清除能力3′-大豆甙元磺酸钠大于大豆甙元，其原因与3′-大豆甙元磺酸钠分子的共轭程度高和分子内氢键的形成有关。与检测自由基的其它方法相比，该方法用于某些化学反应检测有其独特的优越性。     

微波种子乳液聚合制备多孔乳胶粒

微波辐照下，通过间歇无皂种子乳液聚合制得聚(苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸)复合乳液，将所得复合乳液进行碱／酸分段处理，得到具有多孔结构的乳胶粒。用透射电镜对胶粒形态进行了表征。研究了酸处理初始pH值及酸处理时间对胶粒成孔的影响。     

氯丁胶乳-聚甲基丙烯酸甲酯复合乳胶粒结构形态

以氯丁胶乳（Pa）为种子乳液,甲基丙烯酸甲酯（Pb）为第二单体,采用种子乳液聚合法,制备了氯丁胶乳-聚甲基丙烯酸甲酯复合乳胶粒。 热力学分析表明,当Pb的体积分数Φb＜0.69时,可同时形成Pa-Pb型正核-壳和（Pa＋Pb）分离型乳胶粒,当Φb＞0.69时,形成Pb-Pa型翻转型核壳结构乳胶粒,并伴有Pa-Pb型正核-壳结构乳胶粒的形成。 动力学分析表明,引发剂类型、第二单体的加入方式、种子乳胶粒的交联、单体/聚合物质量比是影响乳胶粒形态的主要因素。 采用水溶性引发剂过二硫酸钾（KPS）,以饥饿态方式加入单体,氯丁胶乳 聚甲基丙烯酸甲酯(PCR-PMMA)复合乳胶粒呈现正核-壳结构,以充溢态方式加入单体则不能形成明显的核-壳结构;而以油溶性偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂时,单体无论以充溢态方式加入还是饥饿态加入均倾向于形成翻转核-壳型粒子。 在种子乳胶粒中加入一定量交联剂二缩三乙二醇二甲基丙烯酸酯,有利于形成明显的正核壳结构。 以饥饿态进料,KPS为引发剂时,随着单体用量增加,壳层变厚,仍呈正核-壳结构,与热力学分析结果相吻合;以AIBN为引发剂时,随着单体用量增加,PCR-PMMA复合乳胶粒逐渐由翻转核壳型结构变为互穿结构。