当期目录

2017年 第23卷 第3期    刊出日期：2017-06-30

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数字影视技术

基于分组鲁棒主成分分析的老电影修复

于冰1,2, 丁友东1,2, 董荪1,2, 黄曦1,2

2017, 23(3):  315-323.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1923

摘要 ( 1111 )   PDF (11530KB) ( 219 )  

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以老电影视频为研究对象, 针对序列中存在的多种损伤类别, 提出一种基于分组鲁棒主成分分析(robust principal component analysis, RPCA)的统一修复方法. 采用镜头分割和去闪烁实现对视频序列的预处理. 在多分辨率金字塔框架下, 采用时空域分组的方式在最粗糙层构造观测矩阵, 依次执行基于交替线性法的RPCA 变换后, 根据帧间误差信息得到大面积破损位置; 利用上采样方式构造初步修复结果序列、破损掩模序列以及最近邻偏移矩阵集合, 继而对原始序列进行修改, 重复时空域分组RPCA 变换, 实现对老电影视频序列的修复. 实验结果证明, 该方法能够同时修复画面中的不同损伤, 并取得良好的效果.

3D-VR色彩视觉舒适度评价

田丰1,2, 许昊骏1, 王攀1, 侯小飞1, 华闵磊1

2017, 23(3):  324-332.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1936

摘要 ( 1040 )   PDF (18973KB) ( 153 )  

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随着虚拟现实(virtual reality, VR)技术的发展, 3D-VR视频已成为技术与商业热点. 3D-VR多机拍摄会导致部分画面出现色彩差异, 影响观众的观影体验. 定量分析视频中左右视差图亮度、饱和度、色相差异对观众舒适度的影响. 通过主观评价实验, 基于HSL (色相(hue)、饱和度(saturation)、亮度(lightness))颜色空间建立了3D-VR视频纹理差异与舒适度关系模型. 根据舒适度评价模型设计了舒适度预警平台, 为3D-VR影视内容创作和制作提供服务.

基于NMF 的老电影音频背景噪声修复算法

张叶君, 杨卫英

2017, 23(3):  333-341.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1940

摘要 ( 1075 )   PDF (8374KB) ( 156 )  

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老电影音频资料经过长时间的存储会出现音频纯度低、存在噪声等问题. 利用非负矩阵分解(non-negative matrix factorization, NMF)算法对单声道音频中的背景噪声进行自动、快速检测和分离以去噪. 对非噪声和噪声信号分别建立相应的模型, 即前者使用正弦模型; 后者的模型通过对老电影中先验噪声信号进行训练得到, 然后使用一种条件受限的NMF 算法对音频中的背景噪声进行分离. 实验结果表明, 该算法在去噪效果上要优于直接滤波等去噪算法.

VR在交互影视与游戏领域的应用综述

张婷婷1, 田丰1,2, 吕炜3, 王轶华4, 黄超1

2017, 23(3):  342.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1935

摘要 ( 1637 )   PDF (23502KB) ( 342 )  

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虚拟现实(virtual reality, VR) 是近年来应用于交互影视和游戏领域中的重要技术. VR以其特有的沉浸感、交互性和构想性革新了影视游戏领域, 并显著提升了用户的体验效果. 概括归纳了VR 在影视游戏领域的前沿应用, 包括电影短片、纪录片、宣传片、娱乐游戏、教学应用、医疗和心理学交互应用等. 按交互等级可以将它们分为全景交互、剧情交互和完全交互. 对VR 交互内容面临的瓶颈以及VR 技术尚有的缺陷进行了分析, 包括VR 电影存在的瓶颈、当前VR 游戏及VR 设备存在的问题等. 最后展望了VR 技术未来的发展方向.

基于人脸识别的影视剧镜头自动标注及重剪系统

郎玥1, 周霁婷1, 梁小龙2, 张文俊1

2017, 23(3):  353-363.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1713

摘要 ( 1275 )   PDF (6062KB) ( 348 )  

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利用基于深度学习的人脸识别技术, 建立了一种基于人脸识别的影视剧镜头自动标注及重剪系统, 用于实现影视剧重编辑过程中对镜头片段更好地管理、查找和重剪. 先对输入的影视剧视频进行镜头检测和分割, 获得并建立分镜参数. 在此基础上, 对镜头中出现的所有人脸进行检测和切割, 并采用预先训练好的包含350多位明星特征的模型库予以身份识别, 聚类后实现镜头的演员标注. 该系统也可依据指定演员对影视剧进行搜索, 并将其中所有包含该演员的片段自动重剪在一起. 实验结果表明, 该系统镜头分割模块的平均召回率达到95%以上, 对45°以内的人脸识别率达到92.45%, 且具有良好的鲁棒性.

3D 电影视觉舒适性研究综述

戴帅凡1, 田丰1,2, 黄超1, 唐海峰3, 吕炜4

2017, 23(3):  364-377.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1941

摘要 ( 857 )   PDF (25147KB) ( 156 )  

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良好的视觉舒适性是改善3D 观影体验的核心内容. 影响视觉舒适性的原因可以分为观影心理因素和观影生理因素, 已有研究具体包括视觉疲劳诱发因素分析、3D 电影舒适度评估、3D 电影舒适度改善. 基于相关研究成果, 阐述了3D 视觉舒适性研究现状, 归纳了3D 视觉疲劳度的诱发因素, 总结了3D 视觉舒适度评估的实验方法, 并对已有的评估模型进行分类,整理了3D 视觉舒适性解决方案, 分析了当前研究重点及其相互关系. 最后展望了3D 电影视觉舒适性研究未来的发展方向.

精准与转化医学

人类胚胎干细胞来源的心肌细胞模型的建立及系统鉴定方案

陈欣欣, 刘珠媛, 顾寰宇, 周蕾

2017, 23(3):  378-386.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1939

摘要 ( 900 )   PDF (5527KB) ( 197 )  

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心肌细胞是研究心血管疾病的重要工具之一, 但是人类心肌细胞较难获得和培养. 为人类胚胎干细胞诱导分化成心肌细胞提供一个有用的实验方法和鉴定方案. 人胚胎干细胞以其多向分化的特性为体外研究提供了细胞资源. 在人胚胎干细胞诱导分化为心肌细胞的过程中, 通过荧光定量聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR) 检测发现, 在分化过程中干细胞标记物Cripto, Dnmt3b, Wnt3, KIF4, Oct4, SOX2 和Nanog 表达下降, 心肌特异性结构蛋白cTnT 和α-actinin 以及心脏前体细胞分化标记物Nkx2.5 表达上升. 分化完成后用免疫荧光检测心肌特异性结构蛋白TnnT2 和α-actinin, 通过分析TnnT2 阳性细胞的比例,α-actinin阳性细胞的比例, 以及TnnT2和α-actinin双阳性细胞的比例发现, 在所提出的胚胎干细胞诱导分化体系中, 三者比例分别为90.80%, 91.00%, 90.91%, 表明在此诱导分化条件下
人胚胎干细胞可成功分化成为心肌细胞. 成功建立了人胚胎干细胞来源的心肌细胞模型以及基于标记物荧光定量PCR 及免疫荧光系统检测的鉴定方案, 为未来心血管疾病的基础研究及心脏毒性药物检测奠定了一定的基础.

新生大鼠心脏再生模型的改良及评价模式

朱浩1, 丁胜光1, 黄海涛1, 许嘉鸿2, 仲崇俊1

2017, 23(3):  387-394.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1938

摘要 ( 802 )   PDF (8541KB) ( 172 )  

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探索改良新生大鼠心脏再生模型并进行初步评价, 以优化哺乳动物在体心脏再生模型. 取出生12 h左右的大鼠, 采用低温麻醉行心尖切除改良术, 术后统计1, 3, 7和21 d存活率, 并取材测量切除的心尖横截面积来评估改良术的效果. 术后1 d对照组存活率为61%, 改良组为77%, 并且改良组术后3, 7, 21 d的存活率都高于对照组. 改良组心尖切除的横截面积变异较小, 说明新生大鼠心脏再生模型改良术均一稳定, 手术成功率高, 可用于哺乳动物心脏再生相关基因和信号通路的研究.

半乳糖凝集素-3 与巨噬细胞炎性反应的关系

刘仲尼, 杨力明

2017, 23(3):  395-401.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1886

摘要 ( 771 )   PDF (701KB) ( 291 )  

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半乳糖凝集素-3(Galectin-3, Gal-3)是一种30 kDa 左右且高度保守的 β-半乳糖蛋白, 在人体各组织及微环境内广泛存在. 由于Gal-3 特有的糖识别结构域和高度保守的N-端结构域, 使其具有可塑性强和功能多样化的特点, 并在人体内作为特殊中介物参与炎症反应. 巨噬细胞作为主要的炎性反应细胞对调节炎症反应起关键作用. 主要介绍Gal-3 作为炎性细胞因子在炎症中与巨噬细胞的关系及研究进展.

妊娠子宫破裂13例临床分析

华人意, 王彦林, 林楠, 郭玉娜

2017, 23(3):  402-407.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1937

摘要 ( 1124 )   PDF (528KB) ( 177 )  

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探讨妊娠时子宫破裂发生的原因, 总结临床治疗经验, 从而更好地诊断处理这一产科急症. 从病史、临床特点、治疗手段及母婴预后等多方面比较分析了2009年1月至2016年12月中国福利会国际和平妇幼保健院子宫破裂病例13例, 其中完全性子宫破裂占69.23%, 不完全性子宫破裂占30.77%. 13例子宫破裂患者中, 3例经阴道分娩, 1例为阴道分娩中转剖宫产分娩, 1例剖宫取胎, 8例为剖宫产分娩. 在病因方面, 疤痕子宫占69.23%, 原发性子宫破裂占30.77%. 在临床处理方面, 除2例行全子宫切除外, 其余11例均行子宫破裂修补术. 子宫破裂是严重的产科并发症, 产妇及新生儿并发症发生率较高. 疤痕子宫是最主要的病因, 子宫破裂通常以剧烈腹痛及胎心异常为临床表现, 在临床上应严密观察, 结合病史及早对子宫破裂作出诊断.

研究论文

特征融合的射频指纹识别方法

刘燕平, 田金鹏, 陈泳

2017, 23(3):  408-413.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1624

摘要 ( 1021 )   PDF (3632KB) ( 259 )  

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在射频指纹(radio frequency fingerprint, RFF)识别系统中, 考虑到同一发射机的鲁棒性与不同发射机之间的差异性, 提出了将瞬态信号二阶谱中的功率谱密度和互功率谱密度两个特征融合作为指纹的方法, 并结合径向基概率神经网络分类器来进行分类. 同时, 对同一型号两个系列的多种无线网卡进行了分类检测, 并与不同的特征提取方法和分类器进行了比较. 结果表明, 与已有方法相比, 此方法的分类精确度有较大的提高.

轧制变形量对高纯铝三叉晶界、晶界形变及退火行为的影响

尹文红1,2, 王卫国2,3, 方晓英2, 秦聪祥2

2017, 23(3):  414-421.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1845

摘要 ( 997 )   PDF (10627KB) ( 186 )  

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采用电子背散射衍射(electron backscattered diffraction, EBSD)技术研究了不同变形量高纯铝试样的变形行为和退火后三叉晶界及晶界的迁移行为. 研究结果表明, 冷轧变形后三叉晶界附近的点对原点的取向差与泰勒因子及施密特因子有很好的一致性. 具有较大施密特因子或者较小泰勒因子的晶粒的取向差较大, 并且随着变形量的增大取向差的最大值也增大. Kernel 平均取向差(Kernel average misorientation, KAM)图表明塑性变形时, 三叉晶界和晶界处应变集中. 对于冷轧变形量为17% 的三叉晶界, 施密特因子最大的晶粒内部滑移带终止于晶内, 主要原因是相邻晶粒变形时为了相互协调, 晶界附近的晶粒间发生了较大偏转, 出现了晶界影响区外; 对于变形量为35% 的三叉晶界, 除了出现晶界影响区外, 在施密特因子最大的晶粒内三叉结附近出现了折痕. 随后试样经过第一次400°C 退火15 min, 三叉晶界及其相关晶界发生了迁移, 并且晶界在原来的位置留下了鬼线. 晶界都是由施密特因子较小的晶粒向施密特因子较大的晶粒迁移, 也就是由硬取向的晶粒向软取向的晶粒迁移, 并且迁移后晶界变得更弯曲, 晶界的迁移距离比三叉结的大, 说明在此温度下退火后, 三叉结对晶界的迁移有拖曳作用. 三叉晶界及其晶界的迁移量随着变形量的增大而增大, 这是因为变形量大、储能高, 给三叉晶界及晶界提供的驱动力也大. 最后试样经过第二次400°C 退火17 min, 为了降低第一次退火后残留的应变能, 晶界又进一步迁移.

水解氧化法制备氧化钇荧光粉及样品荧光性能

王晓旭1, 冯盼盼1, 李倩1, 李瑛2, 胡业旻2

2017, 23(3):  422-431.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1857

摘要 ( 936 )   PDF (11378KB) ( 143 )  

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采用水解氧化法制备Y₂O₃ 稀土材料, 其工艺特点是先将稀土钇与石墨在真空感应炉中熔炼得到碳化钇合金, 再经水解、热处理后即可得到Y₂O₃ 粉末. 采用X射线衍射(X-ray diffration, XRD) 等测试手段对所制备的Y₂O₃ 粉末的组成、微观结构和荧光性能等进行了研究, 得到以下结果: 将碳化钇合金研碎成1 mm 左右的颗粒, 并与去离子水按质量浓度比为1∶20 配置, 将PEG-400 与去离子水按体积比为8∶100 比例配置, 放置于磁力恒温搅拌器上, 在25°C 下搅拌24 h 后抽滤、洗涤, 在80°C 烘箱中烘干后得到Y(OH)₃ 粉末, 最后经过400~1 000°C热处理后得到Y₂O₃ 粉末. 碳化钇合金水解后得到的Y(OH)₃ 粉末经过400°C热处理后得到PDF卡片编号为No. 65-3178 的立方晶型Y₂O₃, 但需要继续加热到800°C 后才具有荧光性能. 由此工艺制得的Y₂O₃ 荧光粉在激发波长为355 nm的氙光照射下, 在430~600 nm 波长范围内分别在468 和578 nm 处有明显的荧光峰出现, 且所发的光为蓝白光. 样品的发光机理是由于C 元素在Y₂O₃ 晶格中形成COOY 和C—OY 这两种结构断裂后, 所引起的光电子耦合所致.

纳米Cu析出相及晶界对微合金化钢力学性能的影响

李智1,2, 胡丽娟1,2, 谢耀平1,2, 赵世金1,2

2017, 23(3):  432-442.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1748

摘要 ( 913 )   PDF (25543KB) ( 154 )  

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基于弹塑性有限元理论, 构建包含纳米Cu析出相及晶界的微合金化钢拉伸理论模型. 计算纳米Cu析出相及晶界对微合金化钢力学性能的影响. 研究在不同晶粒大小、不同纳米Cu析出相尺寸、不同应变条件下微合金化钢的单向拉伸性能, 分析包含Cu析出相及晶界的晶粒变形趋势, 探求纳米Cu析出相对基体材料的强化机制. 研究结果表明: 纳米Cu析出相心部塑性最大, 晶界处的塑性低于晶内, 且晶内发生塑性应变速率高于晶界; 析出相与晶界都能起到增强材料塑性的作用, 包含纳米Cu析出相及晶界的多晶模型在晶粒变形过程中, 晶界参与协调变形作用.

基于启发式算法的自动化跨运车作业调度

尧雨琴, 胡志华

2017, 23(3):  443-451.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1688

摘要 ( 920 )   PDF (3886KB) ( 260 )  

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针对自动化集装箱码头自动化跨运车(automated straddle carrier, ASC)的调度问题, 首先建立混合整数规划模型, 基于ASC 可以独立完成集装箱在岸边和堆场之间的运输作业这一特性, 将自动化集装箱码头ASC 的作业调度问题转化为同时取货送货问题, 并提出一种先完成先执行(first finished first insert, FFFI)启发式算法进行求解, 实现集装箱任务分配, 确定ASC 的作业序列, 计算每辆ASC 的使用率. 最后, 通过改变集装箱任务数和ASC 数量验证该算法的有效性和可行性.

真空加热和电子束辐照改性处理g-C₃N₄光催化剂

张云龙, 浦娴娟, 程伶俐, 蒋永, 丁国际, 焦正

2017, 23(3):  452-463.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1686

摘要 ( 653 )   PDF (16624KB) ( 129 )  

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将真空加热与电子束辐照两种改性后处理过程引入非金属光催化剂类石墨相氮化碳(graphitic carbon nitride, g-C₃N₄)的性能改善中. 这两种后处理方法都能有效地改善g-C3N4的光催化特性, 不过电子束辐照方法更具有破坏性, 会在一定程度上改变g-C₃N₄光催化剂本身的化学键和能带结构. 根据后处理的实施参数, 真空热处理(6.7±0.7 Pa, 4 d, 200°C)可以将原始的g-C₃N₄可见光光催化性能提高2.5倍, 而电子束辐照(800 kGy, 1.8 MeV, 8 mA·s⁻¹)可以提高至4.5倍. 光催化循环实验显示了改性后光催化剂的循环稳定性, 也保证了这两种后处理方式的进一步实施.

玉米芯水热预处理对纤维素结构的影响

张莉, 王征, 舒思韬, 郭晓亚

2017, 23(3):  464-472.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1684

摘要 ( 727 )   PDF (6839KB) ( 157 )  

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针对预处理成本高、会产生二次污染、后续提纯除杂步骤复杂等问题, 在水热预处理条件下添加干冰作为辅助介质, 研究了操作条件(温度、处理时间和干冰添加量)对玉米芯中纤维素的解聚行为以及木质素脱除率的影响关系, 并采用傅里叶转换红外线光谱分析仪(Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR)和X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)进行分析, 得到了纤维素结构在预处理过程中的变化规律, 对优化预处理工艺有重要的理论指导意义.研究结果表明: 当温度超过160°C时纤维素无定型区域的链结构开始断裂; 当温度升高到180°C时纤维素聚合度(degree of polymerization, DP)急剧下降, 同时木质素去除率达到最高(31.6%). FTIR分析结果表明: 与预处理前相比, 预处理后纤维素中的C—O—C吸收峰减弱, 说明纤维素的糖苷键被破坏, 纤维素链发生了断裂. XRD分析结果表明: 在预处理过程中玉米芯中纤维素的结晶度增大, 说明在预处理过程中纤维素的无定型部分被脱除, 同时部分纤维素Ⅰ转化为纤维素Ⅱ.

不同粒径空调灰尘中的多氯联苯分布特征

夏晓阳1, 税勇2, 黄宁宝1, 张晓岚1, 余应新1

2017, 23(3):  473-482.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1920

摘要 ( 596 )   PDF (2299KB) ( 159 )  

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多氯联苯(polychlorinated biphenyls, PCBs)是一类典型持久性有机污染物, 尽管已被禁止近50年, 但是这类污染物仍然能在环境中检出. 室内灰尘是PCBs人体暴露的重要来源之一. 空调滤网灰尘主要是沉积的室内空气颗粒物, 在一定程度上反映了室内污染状况. 以餐厅和实验室空调滤网灰尘为研究对象, 测定不同粒径空调滤网灰尘中PCBs的暴露水平, 分析灰尘性质对PCBs浓度的影响. 结果表明, PCBs总浓度在6.73~23.90 ng/g之间, 餐厅空调滤网灰尘中的PCBs浓度高于实验室. 灰尘样品与世界其他地区室内灰尘的污染水平相比处于较低水平. 由于样品中主要为低氯代PCBs, 因此工业品Aroclor1016, Aroclor1232或Aroclor1242可能是主要来源. PCBs浓度与灰尘平均粒径及有机质含量有显著的正相关关系, 与灰尘比表面积、总孔容、平均孔径、N/C原子比以及H/C原子比呈显著负相关, 说明灰尘性质本身对PCBs暴露有重要影响.

高效液相色谱-串联质谱法对水环境中12种抗生素的检测

徐晖, 吴明红, 徐刚

2017, 23(3):  483-490.  doi:10.12066/j.issn.1007-2861.1655

摘要 ( 981 )   PDF (1285KB) ( 233 )  

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利用固相萃取(solid phase extraction, SPE)及液相色谱-串联质谱(liquid chromatography-tandem mass spectrometry, LC-MS/MS)联用技术, 建立了水体中痕量磺胺类、β-内酰胺类、四环素类、喹诺酮类、大环内酯类等12 种抗生素的定量分析方法. 水样中的12 种抗生素通过亲水疏水平衡(hydrophile lipophilic balance, HLB)小柱的萃取富集后, 以乙腈为有机相、0.2% 甲酸和醋酸铵混合水溶液为水相, 采用LC-MS/MS 进行定量分析. 抗生素采用电喷雾电离(electrospray ionization, ESI)源多反应监测(multiple reaction monitoring, MRM)模式, 以¹³C3-caffeine 作为内标物进行定量检测. 抗生素在河水中的方法定量限为0.004 83~4.805 00 ng/L, 回收率为71%90%. 该方法被应用于分析南陈河(上海)中抗生素的含量, 平均质量浓度为2.04254.46 ng/L.