基于高阶残差量化的光谱二值编码新方法

光谱二值和多值编码技术能够实现目标光谱的快速匹配、识别和分类等应用,但这类量化编码方法会损失大量的光谱细节信息,且不能解码出与原始光谱近似的重构光谱,应用有限。为了解决上述问题,提出一种高阶残差量化的光谱编码新方法HOBC(high-order binary coding)。首先,对光谱向量进行去均值的规范化处理,得到值域为(-1, 1)的光谱序列;然后,求解规范化光谱的±1编码、编码系数和残差（即一阶残差）;基于一阶残差,逐阶解算2至K阶残差的±1编码及其系数;最后得到K个编码序列及其系数,即为HOBC的编码结果。选择典型波谱库数据集,对比光谱0/1二值编码BC01(binary coding with 0 and 1)、光谱分析编码SPAM(spectral analysis manager)、二值/四值混合编码SDFC(spectral derivative feature coding)和DNA四值编码等4种方法,进行了光谱量化编码和解码重构实验,分别统计了光谱形状特征和斜率特征编码的信息熵和存储量、光谱形状特征编码与原始光谱之间的光谱矢量距离SVD (spectral vector distance)、谱间Pearson相关系数SCC (spectral correlation coefficient)和光谱角SAM (spectral angle mapping)。结果表明,在编码存储量上,HOBC的1～4阶编码分别与以上4种编码相等;在编码信息熵上,HOBC的1～2阶编码分别与BC01和SPAM相等,而HOBC的3～4阶编码分别高于SDFC和DNA编码;在SCC上,HOBC1阶编码与BC01相等,而2～4阶编码均分别优于SPAM,SDFC和DNA编码;在SAM方面,HOBC 1～4阶编码均分别明显优于4种对比方法;4种对比方法不能明确解码重构,而HOBC可简便重构出与原始光谱近似的解码序列,且SVD逐阶递减。进一步,基于临泽草地试验站公开光谱数据集,进行了10类地物目标的光谱编码和监督分类实验,实验结果表明,在Kappa系数,总体分类精度和平均分类精度等3种性能评价指标上,HOBC均明显优于4种对比方法,尤其是,HOBC 4阶编码优于原始光谱的分类性能;对样本数量较少且类间相似性较高的难分类地物,HOBC亦具有优于其他算法的鲁棒性。说明HOBC编码在大幅压缩数据量的同时,其编码序列能保留较高的信息量,且具有较高的光谱可分性,可用于光谱高精度快速识别和分类;其解码重构序列与原始光谱序列具有较高的相似性,理论上可适用于目标识别和分类等应用。     

Direct spectral domain decomposition method for 2D incompressible Navier-Stokes equations

An efficient direct spectral domain decomposition method is developed coupled with Chebyshev spectral approximation for the solution of 2D, unsteady and incompressible Navier-Stokes equations in complex geometries. In this numerical approach, the spatial domains of interest are decomposed into several non-overlapping rectangular sub-domains. In each sub-domain, an improved projection scheme with second-order accuracy is used to deal with the coupling of velocity and pressure, and the Chebyshev collocation spectral method (CSM) is adopted to execute the spatial discretization. The influence matrix technique is employed to enforce the continuities of both variables and their normal derivatives between the adjacent sub-domains. The imposing of the Neumann boundary conditions to the Poisson equations of pressure and intermediate variable will result in the indeterminate solution. A new strategy of assuming the Dirichlet boundary conditions on interface and using the first-order normal derivatives as transmission conditions to keep the continuities of variables is proposed to overcome this trouble. Three test cases are used to verify the accuracy and efficiency, and the detailed comparison between the numerical results and the available solutions is done. The results indicate that the present method is efficiency, stability, and accuracy.     

An optimal adaptive quantization index modulation watermarking algorithm

A novel adaptive watermarking algorithm in discrete wavelet transform （DWT） based on quantization index modulation （QIM） technique is presented. The host image is decomposed into wavelet subbands, and then the approximation subband is divided into non-overlapping small embedding blocks. The secret watermark bit is embedded into singular value vector of each embedding block by applying QIM. To improve the invisibility and robustness of watermarking system, the quantization step for each embedding block is set by combining statistical model with particle swarm optimization （PSO） algorithm. The experimental results show that the proposed algorithm not only preserves the high perceptual quality, but also effectively stands against joint photographic experts group （JPEG） compression, low-pass filtering, noise addition, scaling, and cropping attacks, etc. The comparison analysis demonstrates that our scheme has better performance than the previously reported watermarking algorithms.     

量子化学计算预测高效液相色谱键合相的保留机理

本文用Gaussian98计算软件中的Hartree—Fock方法对高效液相色谱中溶质与固定相发生作用后产生的能量进行计算,并对溶质与C18键合相和苯胺甲基键合相相互作用的计算结果与实验结论进行了比较。结果表明,量化计算结果与色谱保留行为之间具有相关性,即分子间相互作用能量的高低,决定了保留值的大小,表现为能量越负,保留值越大,而且双倍键合量的能量低于单倍键合量。量化计算的方法将为色谱保留性能的研究和键合相的研制提供参考。     

Mn5(PO3(OH))2(PO4)2(H2O)4的水热合成和光谱研究

在水热反应条件下合成出具有红磷锰矿结构的Mn5(PO3(OH) ) 2 (PO4 ) 2 (H2 O) 4单晶 ,在X ray单晶结构分析的基础上 ,对其固体紫外可见漫反射光谱、红外光谱、荧光光谱和热重光谱进行了研究。结果表明 ,构成该化合物的PO4 四面体及MnO6 八面体通过共顶点或共棱方式相连接 ,与P ,Mn配位的氧分为 3类 :即端基氧 (Od)、二桥氧 (Ob)和三桥氧 (Oc)。因而在 2 10和 2 5 0nm左右出现了Od→Mn和Ob ,c→Mn的荷移跃迁吸收谱带 ;在 10 0 0～ 110 0cm- 1 处 ,P—O的伸缩振动峰分裂为 3个 ;70 0～ 980cm- 1 处存在 3类Mn—O的伸缩振动。对标题化合物分别采用 2 18和 310nm的光激发 ,分别在 35 4和 4 13nm产生强而尖锐的荧光光谱发射峰 ,表现了很强的光学效应。热重分析表明该化合物在 2 70℃以下结构保持稳定 ,在 2 70～36 0℃范围内失去配位水。量化计算得单点能为 - 4 5 5 8 6 5 95 5 5 1a u ;前线轨道能量HOMO(Alpha) =- 0 2 80 80a u ,LOMO(Alpha) =0 0 15 2 7a u ,能隙为 0 2 96 0 7a u ;HOMO(Beta) =- 0 2 5 919a u ,LOMO(Beta)=0 0 0 10 8a u ,能隙为 0 2 6 0 72a u ;偶极矩为 4 2 0 82Debye。     

咪唑啉衍生物缓蚀剂的定量构效关系及分子设计

采用量子化学密度泛函理论(DFT)及线性回归分析方法, 对十一烷基咪唑啉衍生物缓蚀剂抗H2S、CO2腐蚀性能进行了定量构效关系(QSAR)研究. 通过回归分析, 筛选出了影响缓蚀剂缓蚀性能的主要因素, 建立了QSAR模型, 并使用留一法交叉验证对模型的稳定性及预测能力进行了分析. 结果表明, 电子转移参数△N、咪唑环上非氢原子静电荷之和∑Qring及分子极化率α对咪唑啉类缓蚀剂的缓蚀性能有很大的贡献, 所得模型的拟合相关系数(R2)和交叉验证相关系数(q2)分别为0.924 和0.917, 模型对此类缓蚀剂抗H2S、CO2腐蚀性能具有较好的预测效果. 应用QSAR研究结果进行了分子设计, 在理论上提出了一些具有较高抗H2S、CO2腐蚀性能的新型咪唑啉衍生物, 为实验工作者合成新型缓蚀剂提供理论参考.     

L-连续偏序集的M性质与有限分离性

讨论了L-连续偏序集的M性质与有限分离性质之间的关系,主要结果: (1)若P为L-连续偏序集,则P是有限卜集生成,而且满足M性质当且仅当它的定向完备化为FS-domain(有限分离的domain);(2)若P为相容L-domain,则P是有限上集生成,而且满足M性质当且仅当它为相容FS-domain.     

药物小分子化学位移的量子化学计算研究

核磁共振的谱峰归属对分子结构的确定至关重要,用理论计算方法预测化学位移对谱峰的正确归属是极其有帮助的. 我们用量子化学的方法预测了乙酰水杨酸及其衍生物分子上碳原子的化学位移,并通过比较计算值和实验值得到不同理论计算方法的误差范围. 用HF和DFT理论计算芳环碳的化学位移时,CSGT方法比GIAO方法更为准确. 与其它方法相比,B3PW91//CSGT 在6-311G(d,p)基组下得到的芳环碳的化学位移最接近实验值. 采用B3LYP//GIAO计算时, 使用不同的基组 6-31G(d,p)和6-311++G(3df,3pd)得到的化学位移计算值只有δ 0.01~2.04的差异. MP2方法非常耗时,且对于计算精度的改善并不显著; 并且,由于电子相关性的影响,碳原子周围的电子环境对化学位移计算的准确性影响很大. 与实验值比较,HF方法由于忽略电子相关效应所以表现较差. 另外,碳链的增长对计算准确性也存在一定影响.      

离子液体的分子模拟与量化计算

分子模拟方法是研究离子液体结构与性质关系非常有效的方法,可以从分子间相互作用出发研究离子液体的微观结构、热力学和动力学性质;量子化学计算则在分子、电子水平上对离子液体的结构、性能及催化机理进行理论研究。本文综述了分子模拟方法应用于离子液体体系的研究进展,重点介绍了利用分子动力学模拟和量子化学计算方法对不同离子液体进行研究,获得离子液体的结构性质、光谱性质(红外光谱、拉曼光谱)及离子液体催化反应机理等,为探讨离子液体结构-性质的关系、离子对的作用方式、催化反应活性中心、反应途径、反应活化能、振动模式和频率以及设计功能性离子液体提供理论导向。     

可靠性数值模拟的不确定度量化

根据可靠性认证对不确定度量化的技术要求,结合复杂工程系统的层级结构和数值模拟从校准、验证与确认到最终具有预测能力的历程,对可靠性数值模拟不确定度量化的要求和方法进行探索,并结合爆轰算例对这些方法进行演示和验证.