2023年, 第42卷, 第04期　
刊出日期：2023-08-15

  

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  基于PCNN与混合加权的多波束声呐图像镶嵌方法

  曲萌, 高兴国, 王峰, 闫循鹏, 阳凡林

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2023, 42(04): 1-10. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.04.001

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  多波束声呐图像是进行海底底质分类与目标识别的主要数据源之一。原始反向散射强度经过改正处理后仍存在残余误差，需要进行图像镶嵌以削弱残差的影响，构建大区域声呐图像。本研究针对多波束声呐图像镶嵌中的拼接线消除与信息综合问题，提出一种在NSST域内结合PCNN与混合加权的图像镶嵌方法。首先，对单条带声呐图像进行NSST分解，再对重叠区低频项按照混合加权进行镶嵌，高频项按照PCNN进行镶嵌。实验结果表明，在拼接线消除方面，镶嵌后条带拼接线两侧声强均值差由-6.18降为-1.29 dB;在信息综合方面，镶嵌结果的信息熵相对于混合加权法提升2.5%,空间频率提升31.6%。本研究方法能够在削弱拼接线的同时，有效综合相邻条带纹理信息，实现多波束声呐图像的镶嵌。
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  一种顾及随机误差的地面三维激光扫描仪自检校方法

  李霜, 樊亚, 付贵, 周腾飞

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2023, 42(04): 11-20. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.04.002

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  系统误差作为点云数据中的非随机项，使得扫描结果具有累积作用，对结果质量的影响尤为显著。因此，提出一种地面三维激光扫描仪系统误差自检校方法，该方法同时考虑了系统误差和随机误差对扫描结果的影响。在随机模型方面，基于测角和测距精度对观测值进行加权，并利用方差分量估计理论实现不同类型观测值的后验估计。仿真实验和实测数据验证表明，该方法能有效提高未知参数的解算精度，且经过系统误差和随机误差改正后，可获得更接近真实值的目标坐标，相较于常规自检校方法具有更高的准确性和精度。
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  利用Stacking/SBAS技术在滇西北地区滑坡隐患的识别对比

  董继红, 张肃, 梁京涛, 杨磊, 赵聪

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2023, 42(04): 21-31. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.04.003

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  文章以滇西北地区为例，分别利用Stacking和SBAS技术对92期Sentinel-1数据进行处理，并结合可视性开展滑坡隐患识别对比研究。Stacking和SBAS技术分别识别出32、26处滑坡隐患，其中，Stacking技术对滇西北地区滑坡隐患识别更具优势，尤其是在透视收缩区域也能保持较好的滑坡隐患识别效果；而SBAS技术识别准确率高，在获取形变速率的同时还可提取时序信息。研究表明，在西南区域利用升降轨数据开展滑坡隐患识别，首选Stacking技术，并结合SBAS技术，可有效防止隐患的漏判。
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  含孔洞-双裂隙红砂岩宏细观损伤特征数值试验研究

  黄冬梅, 朱盈盈, 乔书昱, 邢大千, 王新照

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2023, 42(04): 32-42. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.04.004

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  为研究含孔洞-裂隙缺陷岩石损伤的宏细观特征，利用颗粒流程序PFC^2D,对不同裂隙倾角、裂隙开度的红砂岩试样进行了单轴压缩数值试验，分析了不同类型缺陷试样的峰值强度、弹性模量、声发射特征、裂纹扩展特征随裂隙倾角及裂隙开度的变化情况。试验结果表明：砂岩的峰值强度和弹性模量与裂隙倾角间具有正相关关系，而裂隙开度的增加对试样峰值强度和弹性模量影响较小；随着裂隙倾角的增大，声发射累计振铃计数呈现前期缓慢减少、后期迅速增大的变化趋势；随着裂隙开度的增大，声发射累计振铃计数呈现先减小后增加再减小的变化趋势；随着裂隙倾角的增加剪切裂纹数量逐渐增加至与拉伸裂纹相近，破裂模式也由拉伸破坏变为拉剪混合破坏；不同开度砂岩破裂模式均为拉伸破坏；当裂隙倾角水平或垂直时，仅有一条裂隙参与主裂纹的形成；当裂隙倾角非水平或非垂直时，两裂隙之间产生崩落区，且均参与主裂纹的形成；随着裂隙开度的增大砂岩试样的破碎程度逐渐增大，除裂隙开度为1 mm时因开度太小导致裂隙闭合未形成崩落区外，其余试样均产生崩落区，且崩落区范围逐渐增大，4种开度砂岩裂隙均参与主裂纹的形成。
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  污泥基充填膏体重金属浸出机理及风险评价研究

  刘音, 王春春, 陈森, 陈姝蓉, 杜玉娇, 闵令冉

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2023, 42(04): 43-51. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.04.005

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  以污水污泥替代部分煤矸石，与水泥、粉煤灰制备污泥基充填膏体材料，可以妥善处置污水污泥，同时解决矿井充填材料短缺问题。为保障地下水环境安全，研究了污泥含量10%的污泥基充填膏体的重金属浸出机理，利用熵权质量指数对污泥及污泥基充填膏体浸出液进行水质评价，并利用支持向量机构建水质评价预测分类模型。结果表明：结合浸出动力学分析重金属离子浸出规律，重金属离子质量浓度上升阶段，其质量浓度变化符合扩散作用控制的收缩核模型；污泥基充填膏体重金属浸出机理是水分子与充填膏体中游离重金属离子结合形成水合金属离子，在浓度梯度力的作用下浸出至外部水中；污泥基充填膏体浸出液水质等级整体为2级，满足Ⅲ类水质量标准。根据EWQI结果以支持向量机算法为核心，建立了水质评价模型，模型效果较好，且具有较高的统一性。
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  CO₂对煤贫氧燃烧特性及动力学的影响研究

  黄子君, 苏贺涛, 石景冬

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2023, 42(04): 52-59. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.04.006

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  地下煤火通常处于多气共存条件下，CO₂因其理化性质对煤贫氧燃烧特性有着重要的影响。本研究在O₂/N₂/CO₂气氛下分别对补连塔煤和余吾煤进行了同步热分析，讨论了煤的特征参数和特性指数，利用Coats-Redfern积分法分析了CO₂体积分数对煤燃烧动力学的影响规律。结果表明，15%O₂能够满足煤燃烧所需氧含量，CO₂的较高比热容使煤体燃烧蓄热能力提升，着火和燃烧更加稳定，综合燃烧性能显著提高。在整个热分解和燃烧阶段，煤局部燃烧反应性升高，5%CO₂和15%CO₂分别对补连塔煤和余吾煤表面分子活化产生明显的抑制作用。
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  MIG焊6063/7075铝合金接头的金相组织、耐蚀性和力学性能研究

  鲁宽亮, 张春芝, 王宁, 单美琳, 赵书锋

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2023, 42(04): 60-69. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.04.007

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  异种铝合金焊接产生的材料优良特性的联合对于零部件服役性能的提升至关重要，但材料成分和物化性能的不同导致的冶金问题增加了异种材料连接的难度。研究了6063/7075铝合金熔化极惰性气体保护(MIG)焊工艺与接头综合性能的关系。结果表明，与单面焊相比，双面焊接头金相组织更加均匀，晶粒细化，力学性能基本相当。双面焊接工艺沿焊缝方向的平均峰值残余应力、纵向残余应力和横向残余应力较低。双面焊焊缝具有最低的腐蚀电流密度和最正的腐蚀电位，具有更好的耐蚀性。双面焊接工艺改善了焊缝的耐蚀性。
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  损伤效应下天然气水合物产气规律模拟研究

  王祥阜, 邱月, 梁伟, 赵同彬

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2023, 42(04): 70-77. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.04.008

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  天然气水合物分解产生的固体结构损伤影响着沉积物的力学行为，建立了考虑损伤效应的温度-渗流-应力-化学的多物理场耦合理论模型，对比验证该模型的可靠性并分析降压幅度、沉积物初始绝对渗透率和沉积物初始孔隙度对水合物损伤及产气规律的影响。结果表明：降压幅度较大会加剧水合物损伤，较快完成分解；高初始绝对渗透率在围压作用下会引起水合物孔隙闭合，抑制损伤产生，降低产气速率；不同初始孔隙度下，水合物损伤变化呈现出“快-慢-快”3个阶段，初期快速分解促进损伤产生，中期产生较大压缩变形抑制损伤产生，后期分解体积大于沉积物压缩变形使得损伤速率再次加快。
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  木质纤维素催化转化呋喃类产物的色谱分析

  郑洪岩, 赵子龙, 刘煜成, 高晓庆, 牛宇岚, 白宗庆

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2023, 42(04): 78-84. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.04.009

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  木质纤维素催化转化制备糠醛、糠醇和5-羟甲基糠醛等呋喃化合物是生物质利用的重要途径之一。为给木质纤维素催化转化制呋喃化合物研究提供基础技术支持，分别建立了能够准确测定呋喃类产物的气相色谱内标法和高效液相色谱外标法。气相色谱采用HP-Innowax毛细管柱和火焰离子化检测器，高效液相色谱选用ShodexSH-1821色谱柱和示差折光检测器。糠醛、糠醇、5-羟甲基糠醛等呋喃产物质量浓度5.0～15.0 mg·mL^-1条件下，气相色谱内标法和高效液相色谱外标法的相对标准偏差分别为0.10%～1.70%和0.14%～0.71%,回收率分别为95.6%～102.0%和97.5%～101.9%,检测指标信号强度与样品质量浓度的相关系数均大于0.999。两种方法均可方便快速地实现呋喃类产物的有效分离和准确测定。
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  NCO含量对潜固化型单组分聚氨酯材料性能的影响

  李灿刚, 常源智, 张磊, 王蓓蓓, 田秀娟

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2023, 42(04): 85-91. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.04.010

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  以甲苯二异氰酸酯与聚四氢呋喃多元醇为原料合成了端异氰酸酯预聚物，以Incozol 4为潜固化剂制备了不同异氰酸酯基含量的单组分聚氨酯材料。通过红外光谱分析、动态力学分析、热重和机械强度分析等方法，考察了异氰酸酯基含量对单组分聚氨酯材料性能的影响。结果表明：随着异氰酸酯基含量的升高，单组分聚氨酯材料的阻尼因子峰值不断降低，玻璃化转变温度升高(向高温方向偏移);材料的热分解温度下降且温度范围变宽；材料的拉伸强度、断裂伸长率均升高，而吸水率呈下降趋势。
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  GM卫星测高数据海面时变校正程序的I/O并行优化研究

  傅游, 徐方正, 梁建国

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2023, 42(04): 92-100. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.04.011

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  海面时变校正是建立平均海平面模型数据处理过程中最关键的一步，可以消除或削弱海面时变的影响。本研究实现了时空客观分析法对GM卫星测高数据进行海面时变校正的串行程序，针对该程序运行耗时超长问题，研究其I/O特征，提出两种多进程I/O并行方案，并使用消息传递接口(MPI)文件视口函数对其进行优化。在高性能集群系统上的实验结果表明，合并再分配方案具有更好的负载均衡度；I/O并行优化后的合并再分配方案加速效果明显，最高开启448进程时，大数据量实验耗时9 283.84 s,与56进程时相比，加速比为7.21,并且具有良好的强、弱可扩展性。
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  基于循环生成对抗网络的壁画色彩修复算法

  曹建芳, 靳梦燕, 李朝霞, 陈泽宇, 马尚

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2023, 42(04): 101-112. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.04.012

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  针对敦煌唐代壁画修复所面临的褪、变色以及修复后的壁画图像色彩存在假色和伪影的问题，提出基于循环生成对抗网络和多尺度融合协调注意力机制的壁画色彩修复算法。首先在循环一致性损失中添加同一映射损失，然后改进协调注意力机制，提出多尺度融合的协调注意力机制，最后在生成器中引入多尺度融合的协调注意力机制，对图像进行卷积核大小为1×1、3×3、5×5、7×7的多尺度卷积运算，提高生成图像的协调性。实验结果表明，与CycleGAN、WGAN等经典算法相比，本文算法在构造的壁画数据集上精度更高，可以在不依赖专家知识的情况下修复褪色壁画图像的颜色。
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  具有隐藏吸引子的新四维混沌系统的共存现象及图像加密

  颜闽秀, 张萍

  山东科技大学学报（自然科学版）. 2023, 42(04): 113-126. https://doi.org/10.16452/j.cnki.sdkjzk.2023.04.013

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  提出具有隐藏吸引子的新四维复杂混沌系统，系统在不同初始条件下产生不同类型的吸引子，且存在共存现象。对系统进行复杂度分析，发现该系统复杂度较高；设计图像置乱加密算法，利用隐藏吸引子混沌系统产生的混沌序列对图像进行置乱和扩散，对比发现隐藏型混沌系统的保密性强，并验证了加密算法的可实现性。该系统通过了NIST标准测试中的15项指标，验证系统具有随机性。通过电路设计，证明系统在实际应用中具有可行性。