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1. 基于几何特征的三维参数化轮胎花纹模型检索
范宏宇,伯彭波
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (6): 803-810.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.06.015
摘要   HTML PDF(pc) (2109KB)(112)   

三维轮胎花纹模型检索是计算机辅助花纹设计的关键。提出了一种基于非精确邻接图匹配和Cluster Tree的检索方法,利用三维花纹设计参数和几何特征提高检索效率。将B-rep格式的轮胎花纹模型转化为属性邻接图,通过计算边相容度,对两个属性邻接图进行非精确匹配,计算其图相似度;通过设计参数对花纹数据库进行空间划分和递归聚类,构建以Cluster Tree为子树的索引结构,借助几何特征提升拓扑结构相近的花纹模型的区分度。将方法应用于自主开发的三维花纹设计软件平台,结果显示,检索精度和检索效率均较现有通用CAD检索模型高。

2. 矩阵权NURBS曲面的拟合与光顺
董国鑫,杨勋年
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (6): 820-828.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.06.017
摘要   HTML PDF(pc) (1541KB)(120)   

介绍了利用矩阵权非均匀有理 B-spline(non-uniform rational B-spline,NURBS)曲面拟合与光顺带法向的网格数据。通过输入带法向的规则四边形网格,以网格的顶点为曲面的控制顶点,用法向信息计算每个控制顶点对应的矩阵权,构造矩阵权NURBS曲面。与传统NURBS曲面相比,矩阵权NURBS曲面具有拟柱面精度,当数据均匀采样自光滑曲面时,构造的矩阵权NURBS曲面具有较好的光顺性且能很好地拟合网格模型;当输入的网格数据掺杂噪声时,通过迭代在已有的矩阵权NURBS曲面上重新采样顶点和计算法向量构造新的矩阵权NURBS曲面,最后得到具有较好光顺性且仍能逼近原始网格数据的拟合曲面。

3. 基于图注意力网络的三维网格分割算法
李文婷,吴璐璐,周杰,赵勇
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (6): 811-819.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.06.016
摘要   HTML PDF(pc) (1665KB)(109)   

针对三维网格模型分割质量提升问题,提出了感知几何的图注意力网络。首先,定义了感知几何的图注意力系数,利用节点之间的边特征扩展由网络学习得到的注意力系数,引入与节点局部几何信息相关的注意力系数,更好地反映节点之间的相似性。然后,通过调整网络架构,将三维网格模型的几何特征与标签信息共同作为图注意力网络的输入,使标签信息参与网络训练和验证,并通过残差形式的线性连接实现网络的更稳定输出。大量实验结果表明,本文算法能够获得精确的分割边界,其在PSB数据集上的分割准确率较现有经典算法提升约2个百分点,也取得了更好的兰德指数。同时,通过消融实验验证了算法的合理性。

4. V-系统的快速变换算法
陈伟,戚谨雯,李坚,宋瑞霞
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (6): 761-769.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.06.011
摘要   HTML PDF(pc) (1706KB)(109)   

V-系统是L2[0,1]上的一类完备正交分段多项式函数系,由于其基函数的间断特性,在非连续信号的表达与分析上优势显著。然而,在目前的V-系统变换算法中,对于一个长度为N的信号,不仅需要事先生成并存储一个N阶的正交矩阵,而且其时间复杂度高达Ο(N3)。为实现对大规模数据的高效处理,从V-系统的多分辨率分析角度出发,设计并实现了V-系统的快速分解与重构算法,不仅无须存储额外信息,而且其时间复杂度仅为Ο(N)。测试结果表明,提出的快速算法能够满足大规模数据高效处理要求,为V-系统在更多领域的应用奠定了基础。

5. 局部信息和全局信息相结合的点云处理网络
刘玉杰,原亚夫,孙晓瑞,李宗民
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (6): 770-780.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.06.012
摘要   HTML PDF(pc) (2182KB)(86)   

针对当前主流点云处理网络仅依靠局部邻域进行特征聚合导致特征提取能力不足,以及使用最大值池化造成信息损失的问题,提出了一种基于注意力的局部信息和全局信息相结合的点云处理网络。首先提出了基于通道自注意力进行局部特征聚合的方法,减少了信息的损失;然后为捕获点的远程依赖信息,设计了一种动态学习关键点的方法获取全局信息; 最后构建了一种基于空间注意力的特征融合模块,使每个点均能学习全局上下文信息。在几个常用点云数据集上对方法进行了实验验证,在ModelNet40分类任务上实现了94.0%的总体分类精度、91.7%的平均分类精度;在ScanObjectNN分类任务上实现了81.5%的总体分类精度、78.1%的平均分类精度;在ShapeNet 分割任务上实现了86.5%的平均交并比。表明提出的点云处理网络在分类、分割等任务中的精度均较PointNet、PointNet++、DGCNN等经典网络有显著提升,较其他点云处理网络也有不同程度的提高。

6. 复杂外形约束下的多形态特征TPMS微通道设计方法
杨冠华,吴蕾,王清辉,池梓鹏
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (6): 795-802.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.06.014
摘要   HTML PDF(pc) (5587KB)(116)   

对复杂外形约束下的三周期极小曲面(triply periodic minimal surface,TPMS)微通道结构,提出一种基于共形映射的多形态特征设计方法。首先,将自由曲面边界映射至平面,在二维参数域上进行通道拓扑结构设计;然后,提出一种基于环的Beta生长算法,实现多种TPMS形态特征的平滑过渡;最后,将在二维参数域上设计的微通道结构逆映射至自由曲面约束下的三维空间,完成设计。实例分析表明,采用本文方法设计的微通道结构对复杂曲面边界具有较好的适应能力,能实现内部形态特征设计目标。

7. 悬空区域侧损失双层次智能改善方法
李欣菁,潘万彬,杨烨,王毅刚,林成
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (6): 781-794.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.06.013
摘要   HTML PDF(pc) (4681KB)(54)   

形状复杂的零件采用3D打印时通常存在悬空区域,悬空区域侧面成型后几何误差,即侧损失,往往非常明显,严重影响悬空区域及其零件的成型精度。为此,提出一种悬空区域侧损失双层次智能改善方法。首先,基于田口法设计了取不同关键设计参数和打印参数的一系列实验,并用所设计的测量方法测取打印的倒“L”形零件的侧损失样本数据。其次,针对倒“L”形零件悬空区域支撑结构迥异的两侧(即悬空侧和非悬空侧)构造了两类侧损失预测网络,可准确预测各尺寸下倒“L”形零件悬空区域两侧成型后的几何误差。再次,以悬空区域两侧的侧损失最小为目标,构造了单目标多变量非线性规划问题,得到优化的侧损失预测值及对应的工艺参数值。最后,依据侧损失预测值对悬空区域两侧实施反向几何偏移补偿,并用优化的工艺参数值进行打印,实现了对悬空区域侧损失的双层次智能改善。基于熔融沉积技术,用训练集以外的倒“L”形零件进行实验,验证了所提方法的有效性。结果表明,所提方法适用于悬空区域且具有显著改善悬空区域侧损失的巨大潜力。

8. 基于扩散模型的条件引导图像生成综述
刘泽润,尹宇飞,薛文灏,郭蕊,程乐超
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (6): 651-667.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.06.001
摘要   HTML PDF(pc) (2011KB)(254)   

基于人工智能技术的生成内容(artificial intelligence generated content,AIGC)已成为当下的热门话题。在众多生成模型中,扩散模型因其高度可解释的数学特性及高质量和多样性的结果引起广泛关注,在条件引导的图像生成领域已取得显著成果,被广泛应用于电影、游戏、绘画和虚拟现实等领域,在文本引导的图像生成任务中,扩散模型不仅能生成高分辨率的图像,而且能保证生成图像的质量。首先介绍了扩散模型的定义和相关背景,然后重点介绍了扩散模型在条件引导的图像生成领域的发展历程和最新进展,最后探讨了扩散模型面临的挑战和潜在的发展方向,旨在为广大研究人员提供相关领域的研究概况和前沿动态。

9. 与有序分拆的分部量1相关的恒等式及组合证明
郭育红
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (3): 261-265.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.03.001
摘要   HTML PDF(pc) (920KB)(176)   

研究了正整数的分部量1在首、末两端的有序分拆,给出了此类有序分拆数与Fibonacci数之间的关系式。利用熟知的与Fibonacci数相关的有序分拆恒等式,得到几个新的分拆恒等式,并给出了组合双射证明。

10. Fuzzy蕴涵代数及其理想理论
刘春辉
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (4): 391-401.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.04.001
摘要   HTML PDF(pc) (1132KB)(307)   

模糊逻辑代数分析是模糊逻辑研究领域的热点问题之一。运用代数学和格论的方法及原理,深入研究了Fuzzy蕴涵代数及其理想问题。首先,利用伪补算子给出了Fuzzy蕴涵代数的若干新性质。其次,在Fuzzy蕴涵代数中引入理想和生成理想的概念并考察其性质特征和等价刻画。最后,讨论了由给定Fuzzy蕴涵代数全体理想构成的集合的格论特征,证明了该集合关于集合包含序构成分配的连续(代数)格,特别地构成完备Heyting代数,进而构成Frame的重要结论。

11. 基于遥感生态指数的土地利用程度与环境质量协调发展研究
朱悦,徐志红,蒋晓敏,张嫣然,王建锋,王善华,陈昱蓉,张丰
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (3): 322-331.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.03.010
摘要   HTML PDF(pc) (3406KB)(68)   

将遥感生态指数应用于土地利用程度与生态环境质量协调研究,结合耦合协调度模型和空间自相关分析,研究了2008,2013,2018年浙江省89个区县的土地利用程度与生态环境质量协调发展时空特征,结果表明:(1)在空间尺度上,浙江省土地利用程度呈东高西低、北高南低的分布态势,各区县发展差距较大。在时间尺度上,各区县土地利用程度均有不同程度的提高,东高西低的趋势越发显著。(2)浙江省由于自然地理条件优越,生态环境质量总体保持较高水平,十年来生态文明建设取得了较大成果。(3)结合土地利用程度与生态环境质量评价结果,影响各区县土地利用程度与生态环境质量耦合协调度的主要因素是土地利用程度。因此,建议由土地利用程度较高的区县带动周边区县发展,对于生态环境质量滞后于土地利用程度的区县,可借鉴耦合协调度较高区县的发展经验,创新发展模式,实现绿色发展;对尚未深度发展的区县,可借助自身生态优势,选择适合当地特色的发展路线。

12. 近岸海域水质污染因子空间特征和来源研究
张哲宣,厉子龙,叶虹,金芳芳,魏泽慧,何娜,张明志,陈燕婷
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (3): 332-345.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.03.011
摘要   HTML PDF(pc) (4860KB)(65)   

近岸海域的环境污染特征和污染来源是区域海洋环境保护的两大关键问题。以浙南瑞安市近岸海域为例,于2020年5月开展16个站位的海洋环境调查和表层海水采样,通过室内分析测试,共获得12项水质参数(盐度、溶解氧、化学需氧量、无机氮、活性磷酸盐、汞、镉、铅、铬、砷、锌、铜)数据,采用污染评价、多元数理统计分析(通过SPSS实现)及空间异质性分析(通过ArcGIS实现)等方法,较深入地探究了瑞安市近岸海域环境污染的空间特征和污染来源。研究结果表明,瑞安市近岸海域水质总体情况良好,各水质参数变异系数较大,部分海域的无机氮和活性磷酸盐明显超标。采用营养指数法进行评价,得到飞云江近口段和河口段的富营养化最严重;采用氮磷比法进行评价,得到北麂列岛周边海域发生赤潮灾害的风险更大。依据聚类分析结果,可将研究海域分为污染特征各异的4个区域。依据主成分分析结果,推测瑞安市近岸海域水体中营养盐、化学需氧量的主要污染源为农业,而重金属污染的可能来源为电镀、零件加工企业和船舶等。

13. LK-CAUNet:基于交叉注意的大内核多尺度可变形医学图像配准网络
程天琪,王雷,郭新萍,王钰帏,刘春香,李彬
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (6): 745-753.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.06.009
摘要   HTML PDF(pc) (2794KB)(87)   

经典的UNet网络可用于预测全分辨率空间域的密集位移场,在医学图像配准中取得了巨大成功。但对大变形的三维图像配准,还存在运行时间长、无法有效保持拓扑结构、空间特征易丢失等缺点。为此,提出一种基于交叉注意的大内核多尺度可变形医学图像配准网络(large kernel multi-scale deformable medical image registration network based on cross-attention,LK-CAUNet)。在经典UNet模型基础上,通过引入交叉注意力模块,实现高效、多层次的语义特征融合;配备大内核非对称并行卷积,使其具有多尺度特征和对复杂结构的学习能力;通过加入平方和缩放模块,实现拓扑守恒和变换可逆。基于脑部MRI数据集,将LK-CAUNet与18种经典图像配准模型进行了比较,结果表明,LK-CAUNet的配准性能较其他模型有明显提升,其Dice得分较TransMorph配准方法提高了8%,而参数量仅为TransMorph的1/5。

14. 滤子软偏序半群研究
邵海琴,梁茂林,何建伟
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (5): 521-526.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.05.001
摘要   HTML PDF(pc) (405KB)(447)   

将软集合理论应用于偏序半群。首先,引入偏序半群S上的左(右)滤子软偏序半群、滤子软偏序半群、完全左(右)滤子软偏序半群、完全滤子软偏序半群、素左(右)理想软偏序半群和素理想软偏序半群概念。其次,利用素左(右)理想软偏序半群和素理想软偏序半群,分别给出了S上的一个非空软集合是右(左)滤子软偏序半群和滤子软偏序半群的充分必要条件。最后,研究了S上的左(右)滤子软偏序半群、滤子软偏序半群、完全左(右)滤子软偏序半群和完全滤子软偏序半群的商序同态像和在偏序同态映射下的逆像,得到了一些相关结论。

15. 磷脂酶D的大肠杆菌表达系统及其转酰基催化活性
程青,谢志鹏
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (3): 351-359.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.03.013
摘要   HTML PDF(pc) (1731KB)(87)   

链霉菌(Streptomyces)来源的磷脂酶D(phospholipase D,PLD)在食品、保健品、医药等行业的应用潜力巨大。目前用大肠杆菌异源表达PLD的方法较常见,但其具有发酵周期长、分离纯化步骤烦琐、培养成本高等缺点。为此,对比研究了大肠杆菌胞内表达、分泌表达和表面展示3种方式对PLD酶活及其磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine,PS)催化合成效率的影响。采用单因素法获得PLD表达的最佳诱导条件为温度20 ℃、OD600=0.7、IPTG浓度0.3 mmol·L-1。发酵时间曲线表明,在诱导表达8 h时,3种方式的PLD水解酶活均达最高值,分别为0.35,0.23,0.11 U·mL-1。扫描电镜结果表明,大肠杆菌表达PLD后,其细胞结构有一定程度破坏,其中分泌表达菌株的变形塌陷情况最为严重。在水-乙酸乙酯两相体系中,以表面展示菌株全细胞催化磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine,PC)方式制备PS的产率最高,可达59.1%,显示了大肠杆菌表面展示表达PLD具有大大降低生物催化转化成本的巨大潜力。

16. 傅里叶正、余弦变换的加权卷积及其应用
向仪,冯强
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (3): 266-272.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.03.002
摘要   HTML PDF(pc) (465KB)(111)   

傅里叶变换是求解积分方程常用的工具。基于傅里叶正弦变换与傅里叶余弦变换,定义了两类傅里叶混合加权卷积,得到了傅里叶正弦变换与傅里叶余弦变换的卷积定理,并研究了这两类卷积运算的性质及Young类不等式,将这两类混合加权卷积应用于求解卷积类积分方程,得到了卷积类积分方程的显式解。

17. 基于BEMD、DCT和SVD的混合图像水印算法
谭晓东,赵奇,文明珠,王小超
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (4): 442-454.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.04.008
摘要   HTML PDF(pc) (3940KB)(78)   

水印的不可见性和算法的鲁棒性是图像版权保护领域关注的重要问题,然而大多数算法不能很好地平衡二者的关系。为此,提出了一种基于二维经验模态分解(BEMD)、离散余弦变换(DCT)和奇异值分解(SVD)的不可见性高、鲁棒性强的混合图像水印算法。首先,对水印图像采用Arnold置乱,增强算法的安全性,并对置乱后的水印图像进行二维DCT。然后,对宿主图像进行BEMD,得到有限个尺度不同的内蕴模态函数(IMF)及余量,选择与宿主图像相关性较低的IMF执行二维DCT,根据水印的大小对其进行不重叠分块,分别对每个分块图像以及经DCT的水印图像执行SVD。最后,根据自适应最优嵌入准则确定水印嵌入强度,并将水印嵌入每个分块,以增强算法的容错性。大量实验以及与现有算法的对比表明,所提算法不仅具有抵抗大尺度攻击的鲁棒性,而且具有较高的不可见性。

18. 一类k-Hessian方程k-允许解的唯一性和收敛性
何兴玥, 丁欢欢
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (4): 424-428.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.04.005
摘要   HTML PDF(pc) (393KB)(161)   

首先,运用u0-次线性定理,证明了一类耦合k-Hessian方程在超线性和次线性情形下,至多存在一个径向k-允许解;其次,用数值例子验证了径向k-允许解的唯一性;最后,运用单调迭代技巧,讨论了k-允许解的一致收敛性。

19. 球磨法制备的Cu基催化剂应用于乙酸乙酯催化燃烧反应的研究
陈韩, 叶雨航, 王晴, 叶育川, 蒋越, 彭东, 徐婧, 臧绍宏, 莫流业
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (4): 472-482.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.04.011
摘要   HTML PDF(pc) (4738KB)(49)   

挥发性有机废气(volatile organic compounds,VOCs)的大量排放对环境造成了严重危害,催化燃烧是去除VOCs的有效方法之一。使用简单且环保的催化剂制备方法一直是催化燃烧中催化剂研究的重点与难点之一。以CeO2,Al2O3,La2O3和ZrO2等氧化物以及相应的氢氧化物为载体前驱体,采用球磨法制备了一系列负载型Cu基催化剂,比较了不同氧化物和相应氢氧化物载体前驱体对乙酸乙酯(ethyl acetate,EA)催化燃烧性能的影响,并用XRD、TEM、XPS和H2-TPR等对催化剂进行了表征。结果表明,除Al(OH)3外,以氢氧化物为载体前驱体的催化剂还原性能更好、表面高分散CuO相对质量分数更高、EA催化燃烧的性能更优。除10%-Cu-Al(AlH)催化剂外,10%-Cu-YH比10%-Cu-Y具有更高催化活性的原因之一是前者形成了更小尺寸的纳米复合物。此外,催化剂的活性与催化剂表面的氧物种比例(Oads/Olatt)呈正相关。在所制备的Cu基催化剂中,以Ce(OH)4和Zr(OH)4为载体前驱体制备的10%-Cu-CeH(T50=214 ℃,T95=238 ℃)和10%-Cu-ZrH(T50=217 ℃,T95=239 ℃)催化剂在EA催化燃烧中的性能更好,具有潜在的工业应用价值。研究结果可为VOCs催化燃烧的负载型非贵金属催化剂设计和制备提供参考。

20. 基于VAR和EGARCH的投资者情绪对股市收益率的影响研究
高振斌, 梁兴碧
浙江大学学报(理学版)    2023, 50 (4): 434-441.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2023.04.007
摘要   HTML PDF(pc) (953KB)(52)   

借鉴国内外已有成果,用主成分分析法将2个主观指标与4个客观指标相结合,形成一个能有效衡量投资者情绪的综合指标,其能反映6个原始指标的大部分信息,且与股市收益率显著相关。在研究投资者情绪波动和股市收益率波动时,用向量自回归(vector autoregression,VAR)模型探索了二者间的关系;考虑证券市场信息的不对称性,运用了指数广义自回归条件异方差(exponential generalized autoregressive conditional heteroskedasticity,EGARCH)模型。研究表明,投资者消极悲观情绪对股市收益率的冲击作用大于积极乐观情绪;投资者情绪受收益率下降的冲击影响远大于收益率上涨的影响。