The Ornstein-Uhlenbeck (OU) process was used to simulate random perturbations in the environment. Considering the influence of telegraph noise and jump noise, a stochastic Gilpin-Ayala nonautonomous competition model driven by the mean-reverting OU process with finite Markov chain and Lévy jumps was established, and the asymptotic behaviors of the stochastic Gilpin-Ayala nonautonomous competition model were studied. First, the existence of the global solution of the stochastic Gilpin-Ayala nonautonomous competition model was proven by the appropriate Lyapunov function. Second, the moment boundedness of the solution of the stochastic Gilpin-Ayala nonautonomous competition model was discussed. Third, the existence of the stationary distribution of the solution of the stochastic Gilpin-Ayala nonautonomous competition model was obtained. Finally, the extinction of the stochastic Gilpin-Ayala nonautonomous competition model was proved. The theoretical results were verified by numerical simulations.
Spectral line enhancement and transient interference suppression of underwater objects are critical issues for passive sonar systems. Conventional approaches for processing spectral lines have focused on either time-domain or frequency-domain methods. In this study, the constrained non-negative matrix factorization is proposed to process the underwater spectral lines in the joint time-frequency domain. Based on the sparsity of spectral lines in the frequency domain, the sparseness criterion is utilized to constrain the basis matrix that represents the frequency-mode of the signal. The correlation between sparsity and frequency estimation accuracy is examined with weight coefficients, and an effective weight coefficient interval for the sparseness term is determined to optimize the detection of the spectral line. To address the issue of abrupt changes in signal energy caused by transient interference, the temporal continuity criterion is applied to constrain the coefficient matrix representing the temporal gain mode of the signal. An analysis is conducted to determine the impact of weight coefficient on the continuity of the coefficient matrix, and the optimal weight coefficient of the temporal continuity term is established to suppress local transient strong interference. Experimental results demonstrate that the algorithm significantly enhances the capacity for the detection and extraction of spectral lines.
The problem of robustness optimization with respect to the gap metric in the context of discrete-time Linear time-varying(LTV)systems is considered,which involves the computation of the maximum stability margin.Based on the inner-outer factorization of operators in nest algebras,a formula for the maximum stability margin is derived.Furthermore,the existence of an optimal controller is proved for uniformly asymptotically time-invariant LTV systems.
无人机(Unmanned aerial vehicle,UAV)遥感图像拼接是指将两幅或多幅具有相似场景内容的高分辨率无人机遥感图像拼接为一幅包含更多信息的大视野图像,在军事和地理测绘等领域得到了广泛应用.传统算法通常依赖于手工特征,无法有效地提取弱纹理图像的特征.若图像之间视差较大时,会导致拼接无法进行.为了解决上述问题,基于计算机视觉组(Visual Geometry Group-16,VGG-16)网络结合孪生网络框架提出了一种用于无人机遥感图像拼接的有监督模型.基于VGG-16 网络设计了权值共享的孪生特征提取网络,解决特征提取不充分的问题.设计了能够回归图像之间空间变换关系的回归网络,并使用分组卷积代替普通卷积以提升网络速度.同时,为了解决将图像之间真实变换关系作为标签的图像拼接数据集难以获取的问题,基于一定程度的仿射变换,构建了自己的数据集.实验结果表明,本方法在无人机遥感图像拼接的主观视觉效果以及客观评价指标上均有较好的结果,与 ORB 算法(Oriented FAST and rotated BRIEF,ORB)和CAU-DHE算法(Content-aware unsupervised deep homography estimation,CAU-DHE)相比,主观视觉上图像拼接精度提升,结构相似性分别提高了约12.4%和2.3%,均方根误差分别降低了约15.0%和4.4%.
基于统计量化分析法对我国唐宋诗词的用词进行研究,综合运用数理统计数据处理方法和其他方法,建立了余弦相似度算法模型和隐含狄利克雷分布(Latent dirichlet allocation,LDA)模型,验证了字词能够很好地代表不同诗词的风格和主题,进一步根据LDA模型分别选取了唐宋时期各3 个主题和30 个关键词,证明主题和关键词对唐宋诗词分类有显著的相关性,并取得了很好的分类效果,最后运用支持向量机(Support vector machines,SVM)算法模型验证了题目、风格和用词等变量对题材分类产生影响的假设,进一步验证了LDA模型结果,也为唐宋诗词的分类和本体研究提供了科学依据.
菜豆豆荚中的凝集素(Phytohaem agglutinin,PHA)是其食用过程中致使人中毒的主要因素.为探究菜豆种质资源中PHA含量差异,挖掘与PHA含量显著相关的功能标记,测定了 64 份菜豆品种两年中PHA含量变化,设计并筛选出60 对SSR(Simple sequence repeats)标记,对菜豆种质进行群体遗传结构分析,并利用TASSEL 2.1 软件中的一般线性模型(Generalized linear model,GLM)对菜豆凝集素的含量性状进行关联分析.结果表明,64 份菜豆品种中,2018 年凝集素含量为0.015～1.564 mg·g-1,平均值为0.721 mg·g-1,2019 年凝集素含量为0.041～1.850 mg·g-1,平均值为0.737 mg·g-1;60 对 SSR 标记共检测到 219 个等位位点;遗传相似系数(Genetic similar cofficient,GS)为0.694 时,64 份菜豆种质可聚为2 个类群.关联分析显示,两个等位位点与菜豆凝集素含量性状显著相关(P<0.05),对表型的变异贡献率分别为15.23%和15.05%.
提出了一个具有饱和治疗率的SIRB霍乱传播模型,考虑人与人之间直接传播和人与环境之间间接传播两种传播方式.详细分析了模型的动力学性态,用中心流行理论证明了后向分支存在的充分条件,并用比较原理证明了当R?<1 时,无病平衡点是全局渐近稳定的;用几何方法证明了当R0＞1 时,地方病平衡点是全局渐近稳定的.数值模拟支持了理论结果.
研究大豆苗期根系性状的多样性并发掘与其紧密连锁的分子标记,对选育田间高成苗率大豆品种及提高大豆产量具有重要意义.以144 份大豆品种为材料,测定两年苗期6 个根系相关表型性状,利用193 对SSR(Simple sequence repeat)标记对其进行全基因组扫描,进而进行遗传多样性和关联分析.结果表明,大豆品种6 个根系相关性状存在丰富的遗传变异,两年间变异范围最大的是根平均直径(40.12%)和总根数(28.07%).聚类分析将144 个大豆品种划分为4 个类群,各类群间品种根系生长程度存在差异,类群Ⅰ占供试材料的20.83%,属于苗期根系生长发育不发达的类型;类群Ⅱ占总数的38.89%,属于根系生长发育中度类型;类群Ⅲ占总数的5.56%,属于根系生长发育最为发达的类型;类群IV占总数的37.72%,属于苗期根系伸长能力和分生能力较强的类型.以隶属函数D′值为表型值,与分子标记进行关联分析,两年均能检测到的位点有8 个,表型变异解释率为3.37%～22.57%.2018 年共检测到增效等位变异 28 个,其中效应值最大的是Sat-355-250(0.672),典型载体材料是合丰35、哈06-1939;2019 年共检测到增效等位变异24 个,其中效应值最大的是Sat-381-193(0.647),典型载体材料是垦豆18 和绥农26.上述位点和载体材料为培养优良的大豆苗期根系性状提供了重要的理论依据.
锂电池快速、准确检测是保证锂电池自动化生产线高效运行及锂电池使用安全的重要前提,因此提出了水平、竖直双工位锂电池检测方案,针对竖直双工位锂电池检测方案开发配套控制系统及操作软件.采用模块化思想设计锂电池检测装置机械结构,包括工作平台模块、送料模块、探针侦测模块和扫码模块;设计了以"PC + PLC"为架构的电气控制系统;开发了控制系统初始化模块、状态监测模块和运动控制模块等操作软件;制作了样机,并开展锂电池检测实验.相关研究工作为锂电池自动化检测提供了新思路.
利用非靶向代谢组学,在实验条件下研究假单胞菌P1 对五大连池重碳酸矿泉水中Fe2+的稳定作用及代谢产物的变化.结果表明,与未接种该菌的CK组相比,实验组Fe2+保持率差异极显著,培养至第4d时,Fe2+保持率提高60.7%;实验组代谢产物213 种,CK组代谢产物177 种,二者共有代谢产物 175 种.根据正交最小偏二乘判别分析(Orthogonal projections to latent structures-discriminant analysis,OPLS-DA)模型(FC＞1.50、P<0.05 和VIP＞1)获得的差异代谢物共50 种,均为上调代谢物,主要包括有机酸及其衍生物、生物碱、杂环化合物及其他物质.判定差异代谢物中存在羧酸型铁载体;差异代谢物主要参与核苷酸代谢、氨基酸生物合成、花生四烯酸代谢、ABC转运体和群体感应等代谢通路,对铁载体稳定Fe2+具有重要意义.
研究了热方程的profile分解问题,主要思想是运用Sobolev不等式和Strichartz估计给出Sobolev嵌入的紧性缺失原因.并以一族正交profile分解和的形式证明在时空意义下余项是趋于零的.
溶液浓度是表征溶液特性的关键参数之一,当监测和控制溶液浓度特性时,需要实时分析监测某些溶液的浓度.光纤传感器由于具有灵敏度高、结构小巧紧凑、响应速度快、抗电磁干扰及远距离实时检测等优点,广泛用于各种物理、化学以及生物测量传感.为了实现高灵敏的溶液浓度测量,通过大错位熔接技术将三段单模光纤制备成开腔式马赫-曾德尔(Mach-Zehndel,M-Z)光纤干涉仪,通过监测干涉条纹某一损耗峰的波长漂移,实现了溶液溶度高灵敏度的检测.实验结果表明,该开腔式光纤干涉型溶液浓度传感器结构小巧、可重复性高、灵敏度高,灵敏度为-25.27 nm/%.
新型碳同素异形体的预报及其结构性质研究对设计新型超硬材料具有重要意义.基于第一性原理方法,报道了一种新型碳同素异形体C2 碳.C2 碳是一种正交晶系的晶体,晶体结构属于C2221 空间群.通过弹性常数计算分析了C2 碳的力学稳定性;通过声子结构计算分析了C2 碳的动力学稳定性;通过能带结构和态密度计算分析了C2 碳的电子结构;通过强度和硬度性质计算分析了C2 碳的力学性质.计算得到,C2 碳具有1.875 eV的禁带宽度,硬度达到85.40 GPa,是一种兼具超硬特性及宽禁带半导体特性的碳同素异形体.
为全面了解汉氏葡糖醋杆菌(Komagataeibacter hansenii,K.hansenii)HDM1-3 的发酵特性,为提高纤维素产量提供基因组信息,对其基因组数据进行测序分析.采用PacBio RS Ⅱ平台对该菌株进行全基因组测序,基因组由1 个3 659 612 bp染色体和2 个质粒组成,编码3 820 个蛋白质,含有7 个纤维素合成酶基因.基于16S rRNA的系统发育分析表明了K.hansenii HDM1-3 相对于醋酸杆菌科菌株的进化地位.在基因组中,共注释到碳水化合物活性酶88 个.通过KEGG注释到代谢通路相关基因共 3 132 个,其中碳水化合物代谢相关基因 287 个.通过基因组测序获得了K.hansenii HDM1-3 完整的基因组信息,为改造该菌株提供了基因组学基础.
以三种SiMoVn@rht-MOF-1(n =1,2,3)多酸基金属有机骨架为催化剂,催化苯乙醇氧化.通过对反应试剂和反应条件优化,配合物3 在催化苯乙醇氧化的过程中显示出优异的催化性能,对苯乙酮的选择性高达99%.进一步对底物拓展发现,该配合物对多种不同类型的醇底物均具有高的催化选择氧化性能.为了验证自由基反应的机理,通过2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物(2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl,TEMPO)对反应自由基进行了捕获,证明了自由基的存在.进一步通过电子顺磁共振(Electron paramagnetic resonance,EPR)光谱捕获到了t-BuO·自由基,验证了SiMoV@rht-MOF-1 催化醇氧化自由基机理.
针对微表情运动的局限性和识别效果不理想的问题,提出了一种结合双注意力模块和ShuffleNet模型的微表情识别方法.该方法将提取的峰值帧的水平和垂直光流图,以通道叠加的方式连接送进所设计的网络进行训练.利用高效且轻量化的ShuffleNet模型堆叠的卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN),极大地降低了训练的参数量,在ShuffleNet网络中加入可自适应特征细化的双注意力模块,使得网络在通道和空间维度寻找微表情运动的有用特征信息.在通道注意力模块中,使用一维卷积融合全局池化后的一维通道特征来保持相邻通道的相关性;在空间注意力模块中,采用较小的3×3 和5×5 卷积核提取不同的空间信息并融合.实验结果表明,在微表情识别方面,相比于基准方法的三个正交平面的局部二值模式(Local binary patterns from three orthogonal planes,LBP-TOP),未加权 F1 值(Unweighted F1-score,UF1)和未加权平均召回率(Unweighted average recall,UAR)分别提高了0.144 5 和0.155 6,识别性能有很大的提升.
研究不同光照条件(16 h光照+8h黑暗、12 h光照+12h黑暗、全黑暗)对黄芩种子表型、生理及代谢性状的影响,以发芽率、发芽势、叶绿素、可溶性糖和脂肪酸等相关指标,来筛选出适合黄芩种子萌发的条件.结果表明,光暗结合处理比黑暗处理更适合种子萌发,而全黑暗处理则明显抑制黄芩种子萌发,使其下胚轴伸长增加,光形态建成被抑制.在12h光照+12h黑暗处理中,黄芩种子的发芽率、发芽势和脂肪酸含量均显著高于其他两组处理;叶绿素和可溶性糖含量在16h光照+8h黑暗处理中积累最多.通过研究不同光照条件对种子萌发的影响,揭示了不同光照条件下黄芩种子萌发过程中代谢物的变化规律及积累模式,为黄芩种子萌发筛选出最佳条件,也为今后研究黄芩种子萌发提供实践依据.
为了研究阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae,E.cloacae)SDM的2,3-丁二醇脱氢酶(budC)基因对乙偶姻产生的影响,采用自杀质粒同源重组技术敲除该基因.根据E.cloacae SDM的budC基因序列设计引物,构建budC基因敲除质粒,然后将质粒转化进E.cloacae SDM中,根据表型筛选及PCR验证获得budC基因缺失菌株.进行发酵试验后,利用高效液相色谱检测乙偶姻产量.结果表明,目的基因budC 敲除成功,与原始菌株相比,基因缺失菌株 2,3-丁二醇的产量降低了76.34%,乙偶姻的产量提高了103.78%.budC 基因的敲除阻断了乙偶姻进一步分解代谢产生2,3-丁二醇的途径,提高了乙偶姻的产量.该试验获得了E.cloacaeΔbudC突变株,为利用微生物法工业化生产乙偶姻奠定了基础.
为了解决匹配过程中在弱纹理区域的误匹配问题,提出了在不同搜索窗口下自适应加权的Census变换的立体匹配方法.采用Census变换得出搜索窗口内对中心像素影响不同的特异点,分别将邻域像素与中心像素灰度差值进行处理,得到搜索窗口内邻域特异点对中心像素的影响权重,使用权重值加权求和的方式代替计算汉明距离,得出初始匹配代价.为了增强视差图,采用4路径聚合方式与赢家通吃算法(Winner-take-all,WTA),利用子像素拟合、一致性检查、颜色信息加权中值滤波和视差填充等步骤优化视差.为了验证算法效果,将提出的自适应加权Census算法与ADSG、SGM、LPSM和SGBM2进行比较,在Middlebury 2014数据集上进行了测试实验.验证了所提算法的有效性,提高了匹配的准确率,视差图更加平滑、边缘清晰.
图像重构在电阻抗成像技术的实际应用中起着至关重要的作用.针对EIT图像重构问题存在的不适定性和病态性,提出了一种快速的非精确Newton迭代正则化方法,该方法包括内外两层迭代:外层迭代为非精确Newton方法且以偏差原则作为停止准则;内层迭代采用迭代正则化格式并结合选取适当的步长来加速,如Landweber迭代和同伦摄动迭代等.结果表明,与传统的迭代正则化方法相比,非精确Newton迭代正则化方法大大改进了成像效率,可达到较好的图像重构质量和鲁棒性.
