Pattern transition and regulation in a subthalamopallidal network under electromagnetic effect

Although the significant roles of magnetic induction and electromagnetic radiation in the neural system have been widely studied, their influence on Parkinson's disease (PD) has yet to be well explored. By virtue of the magnetic flux variable, this paper studies the transition of firing patterns induced by magnetic induction and the regulation effect of external magnetic radiation on the firing activities of the subthalamopallidal network in basal ganglia. We find: (i) The network reproduces five typical waveforms corresponding to the severity of symptoms: weak cluster, episodic, continuous cluster, episodic, and continuous wave. (ii) Magnetic induction is a double-edged sword for the treatment of PD. Although the increase of magnetic coefficient may lead the physiological firing activity to transfer to pathological firing activity, it also can regulate the pathological intensity firing activity with excessive β-band power transferring to the physiological firing pattern with weak β-band power. (iii) External magnetic radiation could inhibit continuous tremulous firing and β-band power of subthalamic nucleus (STN), which means the severity of symptoms weakened. Especially, the bi-parameter plane of the regulation region shows that a short pulse period of magnetic radiation and a medium level of pulse percentage can well regulate pathological oscillation. This work helps to understand the firing activity of the subthalamopallidal network under electromagnetic effect. It may also provide insights into the mechanisms behind the electromagnetic therapy of PD-related firing activity.     

基于PCA的相机响应函数模型标定算法

许多计算机视觉应用的算法都需要对拍摄场景高动态范围的幅亮度信息进行精确的测量,成像系统的相机响应函数能够建立拍摄图像强度信息与场景辐亮度之间的严格映射关系,是高动态范围图像融合的关键技术。文中分析相机响应曲线的共同特点,结合相机响应函数固有的约束条件,建立相机响应函数的理论空间模型。首先,利用主成分分析法对已有的相机响应数据库进行分析,结合相机响应函数的约束条件建立响应函数的低参数经验模型;然后,根据输入图像选择合适的参数数量;最后,利用不同曝光量的输入图像通过最小二乘法求解建立响应函数模型的系数,从而对相机响应函数进行标定。该算法能够通过对少量的采样点进行插值获得精确的相机响应函数,同时能够对任意的场景通过拍摄多曝光量图像精确地标定相机响应函数。通过对实际拍摄的图像进行相机响应函数标定实验,验证了该算法的有效性,并证明该算法保持高精度的同时计算效率也较高。     

基于权重最小二乘结构边缘保持色调映射算法

高动态范围图像由于其动态范围超过普通显示器的动态范围,所以无法正常显示,从而需要研究在保留高动态范围图像对比度、细节信息以及色彩信息的情况下压缩高动态范围图像的动态范围以适应低动态范围显示器进行显示的色调映射算法。本文提出基于权重最小二乘结构的边缘保持图像平滑色调映射算法。首先,建立基于权重最小二乘的边缘保持图像平滑滤波算子;然后,将输入的高动态范围图像转换至NTSC空间分离亮度信息和颜色信息,利用该滤波算子对亮度信息进行多级分层,获得基本层以及多级细节层信息;最后,对基本层进行动态范围压缩,利用压缩后的基本层结合多级细节层信息并转换回RGB空间获得输出的低动态范围图像。文中通过实验采集的多曝光图像序列利用Debevec和Malik提出高动态范围图像融合算法获得拍摄场景的高动态范围图像,采用本文提出算法对高动态范围图像进行色调映射处理获得较为理想的保留图像有效信息的低动态范围图像,从而验证了文中提出算法的有效性。     

噪声诱导的二维复时空系统的同步研究

研究了一类噪声诱导的二维复时空系统的同步问题.首先讨论了二维复Ginzburg-Laudau(CGL) 方程随时间和空间变化的时空混沌特性;其次,研究了时空噪声驱动下CGL系统的同步问题.理论上利用线性稳定性分析,得到了常数激励下CGL系统达到稳定态的临界强度;结合噪声的随机性和非零均值特性, 揭示了噪声诱导同步的机理;并从理论上和数值上分别给出了达到同步所需要的控制参数和噪声强度满足的条件,实现了两个非耦合CGL系统的完全同步.结果表明,数值模拟和理论分析有很好的一致性.     

Synchronization between two different noise-perturbed chaotic systems with unknown parameters

In this paper, a general method of synchronizing noise-perturbed chaotic systems with unknown parameters is proposed. Based on the LaSalle-type invariance principle for stochastic differential equations and by employing a combination of feedback control and adaptive control, some sufficient conditions of chaos synchronization between these noise-perturbed systems with unknown parameters are established. The model used in the research is the chaotic system, but the method is also applicable to the hyperchaotic systems. Unified system and noise-perturbed RSssler system, hyperchaotic Chen system and nolse-perturbed hyperchaotic RSssler system are taken for illustrative examples to demonstrate this technique.[第一段]     

基于星图模拟的星空目标提取

提出了一种将星图模拟技术应用于星空背景空间目标提取的方法,建立了地基光测设备的星图模拟模型,推导了光轴指向计算和星体到焦平面成像的坐标转换。利用模拟星图生成掩模,对实拍星图处理去除恒星背景。实验证明利用模拟星图能够有效去除恒星背景提取空间目标。     

Hamilton体系下介电弹性体圆形薄膜的动力学建模与辛求解

采用辛算法研究了Hamilton体系下介电弹性体圆形薄膜的动力学响应。首先,将该问题引入Hamilton对偶变量体系,借助Legendre变换,给出系统的广义动量和Hamilton函数,通过对Hamilton函数作用量的变分,得到Hamilton体系下的正则方程。其次,对于得到的正则方程给出了辛Runge-Kutta的计算格式。最后,采用二级四阶辛Runge-Kutta算法对动力学系统进行了数值求解,和四级四阶经典Runge-Kutta算法进行对比,结果表明,二级四阶辛Runge-Kutta算法具有保能量以及长时间数值稳定的优势,同时说明四级四阶经典Runge-Kutta算法对于步长依赖的局限性。     

数控加工刀具运动的优化控制

数控加工的精准性与高速性主要体现在加工路径的插补与加工过程中刀具的速度控制.首先针对数控加工过程中常见的折线轨迹进行分析,提出了折线加工转角处的速度平滑过渡方案,保证加工精度的同时提高加工效率.进一步,得出了转角处的最大加工速度与加工误差关系.针对圆弧类曲线插补问题,在折线模型的基础上拓展了内接和外切两种插补方案.计算结果表明,采用折线平滑过渡时,外切插补方案可以保证更高的精度.     

一种应用于n77/n78/n79频段的双频滤波天线

提出了一种基于双层结构的双频滤波天线,工作在n77/n78/n79频段。该天线由上层基板的2个矩形辐射贴片和下层基板的阶跃阻抗谐振器、2个“L”型枝节组成。2块介质基板材料均为FR4,且通过探针相连。上层介质基板上的2个矩形辐射贴片激发2个谐振模式,其中高频谐振用于形成n79频段,低频谐振用于形成n77/n78频段。为了获得双通带滤波效果,在下层介质基板中引入阶跃阻抗谐振器,在2个频段间形成带外辐射零点。此外,下层基板上的“L”型枝节可以引入额外的谐振点来扩大天线的带宽。该结构经过高频仿真软件(HFSS)优化,其仿真结果和测试结果均在3.37~3.53 GHz(n77/n78),4.55~4.64 GHz(n79)2个频段范围内,可用于6 GHz以下5G的无线通信应用。     

随机参数作用下参激双势阱Duffing系统的随机动力学行为分析

基于正交多项式逼近理论,研究了在不同随机参数作用下参激双势阱Duffing系统的随机动力学行为.首先,借助Poincaré(庞加莱)截面分析系统的复杂动力学行为;其次,分别针对系统非线性项系数和阻尼项系数为随机参数的情况,运用正交多项式逼近法,将随机参数Duffing系统转化为与之等价的确定性扩阶系统,并证明其有效性;最后,运用等价确定性扩阶系统的集合平均响应,揭示随机系统的动力学特性,以及随机变量强度变化对系统产生的影响.数值结果表明,对于多吸引子共存情形,参激双势阱Duffing系统在随机非线性项系数影响下,其动力学行为较为稳定,共存吸引子与确定性情形保持一致;而当阻尼系数为随机参数时,随着随机变量强度的增加,部分共存吸引子将发生分岔现象.