结合MRF模型与粒子群优化算法的遥感影像纹理分割

影像纹理的马尔可夫随机场(MRF)模型是一种分析纹理较为经典的方法,已被广泛用于影像纹理的模拟和分割。由于传统的模拟退火算法在计算全局最优解时,处理效率较低,无法满足纹理分析与处理的性能要求。设计了一种判定纹理类别的适应度函数,提出了利用粒子群优化算法计算适应度函数的最优解,应用该算法对遥感影像数据进行了纹理分割实验。实验结果表明,该算法与模拟退火算法比较,具有寻优速度快的优点,是一种有效的图像分割优化方法。     

北冬虫夏草抗氧化系统对金属离子和氧化物的响应分析

本研究探讨了Mn2+、Cu2+、Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Al3+等金属离子和高锰酸钾、过氧化氢等氧化物对北冬虫夏草类胡萝卜素累积和超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响,结果表明Mn2+、Cu2+以及高浓度的Mg2+对蛹虫草类胡萝卜素的积累起到抑制作用;Na+、Ca2+、Ba2+、Al3+和低浓度的Mg2+则能促进类胡萝卜素的积累;低浓度的高锰酸钾和中高浓度的过氧化氢对类胡萝卜素的积累起抑制作用;0.3%、0.4%的高锰酸钾和1%的过氧化氢能促进类胡萝卜素的积累。其中促进北冬虫夏草类胡萝卜素积累效果最好的是2%的Mg2+,该胁迫条件下类胡萝卜素产量达到279.21 μg/g,比空白对照组提升了184.9%。Mn2+、Ba2+、Al3+在低浓度时提高SOD活性,高浓度时降低SOD活性,当浓度均为3%时,SOD活性最高;Cu2+则相反,在低浓度时抑制SOD活性,高浓度时提高SOD活性;Ca2+、Mg2+对SOD的影响较为复杂,随着浓度升高,SOD活性先升高再下降再升高,SOD酶活性峰值均出现在离子浓度为1%处;Na+对SOD活性整体影响不大;高锰酸钾明显促进SOD酶的活性,而过氧化氢明显抑制SOD酶活。其中促进北冬虫夏草SOD酶活效果最好的是3%的Al3+,该胁迫条件下SOD酶活达到167.62 U/g,比空白对照组提升了4.82倍。研究结果显示,金属离子和氧化物等胁迫因子能够引起北冬虫夏草抗氧化系的应激反应并在一定程度上提高抗氧化物质累积量,这为利用北冬虫夏草菌丝体发酵生产抗氧化物质奠定实验基础。     

植物乳植杆菌类胡萝卜素生物合成关键基因LpispA的功能鉴定

类胡萝卜素具有抗氧化和抗肿瘤等多种重要生理活性。与化学合成法和植物提取法相比较,利用微生物法合成新型的、高价值的类胡萝卜素,具有食用安全和经济可行等优势。植物乳植杆菌作为天然C30类胡萝卜素来源的几种细菌之一,其类胡萝卜素生物合成途径却尚未被阐明清楚。该论文基于转录组数据对一株海洋源植物乳植杆菌中的LpispA基因进行克隆、绘制系统进化树,并构建了类胡萝卜素合成功能互补的大肠杆菌表达系统pAC-BETA∆E-ispA,再采用紫外可见光谱法和反相高效液相色谱法验证产物成分。结果表明,植物乳植杆菌LpispA与桃色欧文氏菌的亲缘关系最近;构建的大肠杆菌工程菌株pAC-BETA∆E-ispA的β-胡萝卜素（C40）产量为0.05 mg/g DCW。因此,LpispA在大肠杆菌功能互补表达系统中成功表达了Geranylgeranyl Pyrophosphate（GGPP）合成酶的活性,也即说明LpispA在细菌类胡萝卜素合成途径中可作为类胡萝卜素合成多功能酶,共同参与C30 和C40 类胡萝卜素的合成。该研究为植物乳植杆菌类胡萝卜素生物合成机制研究和利用植物乳植杆菌作为类胡萝卜素补充剂的应用奠定了实验基础。     

改进的飞蛾扑火优化算法在网络入侵检测系统中的应用

针对当前网络入侵检测中的数据量较大、数据维度较高的特点,将飞蛾扑火优化（MFO）算法应用于网络入侵检测的特征选择中。鉴于MFO算法收敛过快、易陷入局部最优的问题,提出一种融合粒子群优化（PSO）的二进制飞蛾扑火优化（BPMFO）算法。该算法引入MFO螺旋飞行公式,具有较强的局部搜索能力;结合了粒子群优化（PSO）算法的速度更新方法,让种群个体随着全局最优解和历史最优解的方向移动,增强算法的全局收敛性,从而避免易陷入局部最优。仿真实验以KDD CUP 99数据集为实验基础,分别采用支持向量机（SVM）、K最近邻（KNN）算法和朴素贝叶斯（NBC）3种分类器,与二进制飞蛾扑火优化（BMFO）算法、二进制粒子群优化（BPSO）算法、二进制遗传算法（BGA）、二进制灰狼优化（BGWO）算法和二进制布谷鸟搜索（BCS）算法进行了实验对比。实验结果表明,BPMFO算法应用于网络入侵检测的特征选择时,在算法精度、运行效率、稳定性、收敛速度以及跳出局部最优的综合性能上具有明显优势。     

基于混沌粒子群算法和小波SVM的P2P流量识别方法

针对对等网络(Peer-to-Peer,P2P)流量具有的多尺度和突变性等问题,提出了基于小波核函数的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的P2P流量识别算法。进一步,对常用的SVM参数训练方法训练时间过长和易陷入局部极优值等缺陷进行分析,使用混沌粒子群算法对SVM参数进行优化以提高参数训练效率和识别准确率。最后利用真实的校园网网络流量数据对所提方法的有效性进行测试,结果表明,相对于使用传统核函数和参数训练方法的支持向量机P2P流量识别方法,所提方法具有更高的P2P流量识别正确率和计算效率。     

高产类胡萝卜素的蛹虫草固体发酵体系研究

蛹虫草类胡萝卜素是一种水溶性天然色素,具有抗炎、抗氧化、免疫调节等多种功效,在食品工业中具有广泛的应用空间,是一类亟待开发的新型色素。以类胡萝卜素含量为指标,采用谷物类培养基优化3株类胡萝卜素高产菌株的固体发酵培养基,结果表明:菌株CM10的类胡萝卜素产量最高,其最佳培养基配方为小麦73%、麸皮20%和玉米7%。通过两段培养和单因素及响应面试验,确立蛹虫草CM10的最佳固体发酵体系为:基质颗粒度10目,基质初始含水量48%,自然pH,接种量25%,黑暗培养时间12 d,黑暗培养温度22℃,装料量25 g,光照温度25℃和光照时间14 d。此时,类胡萝卜素含量最高,达346μg/g。     

北冬虫夏草角鲨烯单氧酶基因的类胡萝卜素生物合成功能解析

以转录组数据为依据推测北冬虫夏草erg1基因可能参与其类胡萝卜素合成过程,进一步检测和分析erg1基因在添加不同胁迫因子高锰酸钾和氯化钠之后m RNA的相对表达量,探究其在类胡萝卜素合成途径中的调控作用。为了验证erg1基因的功能,该论文构建了erg1基因过表达载体p Cambia0390-blp R-Pcmgpd-erg1,通过根瘤农杆菌侵染北冬虫夏草孢子的方式将erg1基因表达框导入北冬虫夏草基因组中,测定类胡萝卜素生物合成量及erg1基因的表达水平。结果表明,高锰酸钾(氧化)和氯化钠(渗透)胁迫下的重组Cmerg1菌株的类胡萝卜素产量分别为6757.17μg/g和6363.93μg/g,依次是对照组的1.22倍和1.20倍。因此,erg1基因的过表达引起了北冬虫夏草Cmerg1菌株的类胡萝卜素累积能力的提升,也即说明角鲨烯单氧酶基因参与北冬虫夏草类胡萝卜素的合成过程。研究结果为北冬虫夏草类胡萝卜素生物合成的研究和利用奠定了实验基础。     

主动磁悬浮轴承鲁棒反步控制研究

针对磁轴承系统的控制问题,建立磁轴承系统的五自由度数学模型,根据系统的状态空间方程设计鲁棒反步控制器,用于处理实际使用中的外界干扰影响.使用Matlab/Simulink软件对设计的控制器进行仿真分析和转子起浮试验.结果表明:该控制器具有良好的响应速度和抵抗阶跃以及正弦干扰的性能,控制性能良好.     

银耳芽孢多糖发酵培养基配方、发酵条件的优化及其放大发酵试验

为开发银耳芽孢高产胞外多糖深层液态发酵培养基,提高银耳芽孢多糖的发酵产量以及实现规模化生产应用,本研究采用单因素实验探索不同来源的碳氮源及营养元素对银耳多糖产量的影响,并结合Plackett-Burman和Box-Behnken响应面设计,得到高产胞外多糖的发酵培养基配方和发酵条件,进一步使用50 L发酵罐进行了发酵工艺的验证。结果表明:优化后得到银耳芽孢高产胞外多糖发酵培养基配方为:葡萄糖35 g/L,NaCl 0.6 g/L,复合氮源（酵母浸膏和玉米浆干粉1:1）3.6 g/L,MgSO₄ 0.5 g/L,KH₂PO₄ 1 g/L;最适发酵条件为:发酵温度27 ℃,发酵初始pH5,发酵时间6 d,接种量3%（v/v）,摇床转速150 r/min。优化完后银耳芽孢胞外多糖产量为214.45 mg/100 mL,在摇瓶发酵阶段达到了较高的产量水平。50 L发酵罐放大发酵中验证多糖得率为258.78 mg/100 mL,比摇瓶实验得率提高了21.03%。本次优化显著促进了银耳芽孢胞外多糖的产量,为其规模化工业生产提供理论支持。