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关键词： 张量补全问题   正则化   修正交替方向乘子法   超光谱图像处理   数值实验  

摘要： 非负张量补全问题是在已知特定区域的张量数据集前提下,对部分受干扰、破坏的数据进行修复或补全以达到还原数据集和揭示事物本质的目的.本文引入一种修正的交替方向多乘子算法并结合正则化策略来求解非负张量补全问题,同时给出算法的收敛性定理和结论.最后,将该算法应用于超光谱图像处理及其数据分析中.数值结果表明所提出算法的有效性.

关键词： 协正张量   齐次多项式   张量互补   张量特征值  

摘要： 大数据时代,承载高阶高维信息的张量结构备受关注,从而引发了关于张量的理论、计算和应用的广泛研究.协正张量作为一种特殊的结构张量,也在材料物理及超图谱理论、多项式优化、张量互补与张量特征值互补等问题中凸显出不可或缺的作用.该文旨在对高阶协正张量数值判定、算法及应用的进展情况进行简单的梳理与总结,并希望对大规模高阶协正张量相关问题的未来发展提供可能的研究方向.

关键词： 光学异常透射   金属光栅   塔姆等离激元   类法布里-珀罗共振  

摘要： 为了采用易于直接激发的塔姆等离激元(Tamm plasmon polaritons,TPPs)实现透射增强现象,本文提出了一种由一维金属光栅覆盖分布式布拉格反射镜(distributed Bragg reflector,DBR)构成的层状结构.采用有限元法分析了入射光波在DBR-金属交界面上激发TPPs并产生能量高度局域的物理过程.研究表明入射TM光波在金属-DBR交界面上激发的TPPs可以有效地激发金属狭缝内的SPPs模式,当SPPs模式在狭缝内满足类FP谐振的条件就可以使入射光波在该结构中的产生透射增强.在此基础上,分析了狭缝宽度及其占空比对透射谱峰的定量影响.结果显示:周期确定时随着狭缝宽度的增大,峰值透射率则呈现先增大后减小的变化趋势;宽度确定时随着占空比的增大,峰值透射率会呈现单调降低的变化趋势,而透射峰中心波长呈现近似线性蓝移趋势,这为灵活调节异常透射的中心波长提供了一种有效手段.

关键词： 弥散张量成像技术   腰椎间盘突出症   经皮椎间孔镜髓核摘除术   受压神经根   微观结构  

摘要： 目的分析弥散张量成像(DTI)技术用于评估腰椎间盘突出症患者经皮椎间孔镜髓核摘除术(PTED)后受压神经根微观结构改善的效果。方法选取医院2022年3月至2023年3月收治的行PTED治疗的腰椎间盘突出症患者53例,手术前后为患者进行DTI扫描,比较神经根受压侧与正常侧的各向异性分数值(FA)及表面弥散系数值(ADC)。结果术前,神经根受压侧FA显著低于正常侧(P<0.05);术后,FA受压侧显著高于术前(P<0.05),ADC受压侧显著低于术前(P<0.05),但与正常侧比较均无显著差异(P>0.05)。结论应用DTI评估PTED后腰椎间盘突出症患者的受压神经根的微观结构改善情况,可获得良好的评估效果。

关键词： 光纤光栅(FBG)传感器   转子温度监测系统   转子运动   畸变光谱   寻峰误差  

摘要： 针对基于空间耦合传输方法的电机转子温度监测系统,采用光纤光栅的传输矩阵理论和自聚集透镜的耦合传输理论,建立了转子运动条件下光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)的扫描光谱模型,首先研究了扫描光谱的畸变规律及各算法的寻峰效果,结果表明:转子的涡动导致FBG扫描光谱的反射峰发生偏移,3 dB带宽减小,随着耦合损耗与原始反射峰之间的相位差发生变化,中心波长的最大扫描误差以类似正弦函数的规律发生变化,新反射峰位置由耦合损耗变化速率、FBG原始反射率及其变化速率之间的限定关系决定。协调解调仪扫描速率与转子涡动频率之间的数值关系是减轻光谱畸变的主要方法;此外,相比于半峰法和多种拟合型算法,质心法通过提取畸变光谱的重心也明显地减小了中心波长的扫描误差。然后,通过理论和试验研究了转子涡动频率与解调仪扫描频率对系统测温误差产生的影响,结果表明:随着耦合损耗周期与光谱扫描时间之比(q值)的增加,系统的最大测温误差先剧烈地减小、然后缓慢减小至稳定,令q>10是确保系统的测温误差及其波动较小的最低条件;对于转速小于200 000 r/min的转子(涡动频率小于1 667 Hz),当转子径向振动的幅值小于200μm、轴心轨迹的轴比小于3、轴心线偏转的角度小于0.1°时,采用扫描频率大于760 Hz的解调仪和质心寻峰法可以保证涡动引起的测温误差小于0.3℃,为转子测温系统的实际应用及测温误差的预估提供了依据。

关键词： 帕金森病   胼胝体   磁共振弥散张量成像   部分各向异性  

摘要： 目的:利用磁共振扩散张量序列(DTI)对帕金森病患者胼胝体亚区受损进行研究。方法:将2021年1月至2022年6月在我院诊治的30例帕金森病(PD)患者作为病例组,30例健康志愿者作为对照组。两组均行DTI及3D T1bravo扫描,利用工作站对图像后处理,并将胼胝体分为胼胝体膝部、胼胝体体部及胼胝体压部。分别测量两组胼胝体各亚区的部分各向异性(FA)值,并进行统计分析。结果:PD中晚期患者在胼胝体压部FA值低于对照组、PD早期患者,差异有统计学意义(P<0.05)。对照组、PD早期患者、PD中晚期患者在胼胝体膝部、胼胝体体部FA值比较中差异均无统计学意义(P>0.05)。结论:PD中晚期患者胼胝体压部存在损伤可能。

关键词： 垂体腺瘤   弥散张量成像   视觉通路   预后  

摘要： 目的 通过检测垂体腺瘤手术患者术前术后视路弥散张量成像(DTI)指标的变化,分析其特点及影响因素。并采用DTI参数定量分析视觉功能结果与微观结构损伤严重程度的关系,以此探究垂体腺瘤患者术后视力恢复的情况。方法 选取诊断为垂体腺瘤并接受手术治疗的患者22例。收集患者基础资料,术前、术后第一次检查、术后第二次检查三个时期的DTI检查和视力检查资料。比较患者不同时期的各向异性分数(FA)值、弥散系数(ADC)值,分析患者视力恢复情况与年龄、性别的相关性;术前左右两眼FA平均值与视觉功能相关性。结果 患者术后第一次检查FA、ADC相比于术前,具有明显差异(P<0.05),左眼、右眼术前配对FA值分别提高0.09、0.08,左眼、右眼术前配对ADC值分别降低0.25×10^(-10)m^(2)/s、0.39×10^(-10)m^(2)/s。患者术前FA、ADC值相比于术后第二次检查,具有明显差异(P<0.05),左眼、右眼术前配对FA值分别提高0.13、0.11,左眼、右眼术前配对ADC值分别降低0.49×10^(-10)m^(2)/s、0.51×10^(-10)m^(2)/s。患者术后第一次检查FA、ADC值相比于术后第二次检查,具有明显差异(P<0.05),左眼、右眼术前配对FA值分别提高0.04、0.03,左眼、右眼术前配对ADC值分别降低0.24×10^(-10)m^(2)/s、0.12×10^(-10)m^(2)/s。以上结果显示随着患者术后视力视野的恢复,FA值明显增加,ADC值逐步减低。以右眼为例,相关性分析显示,患者年龄、性别与患者术后视觉通路恢复情况无相关性(P>0.05)。对于患者术前的视觉功能,其中视觉功能1级有0例,2级有16例,3级有5例,4级有1例。持续检查患者术后各个时期的视觉功能评分,所有患者视力评分呈降低趋势,视觉功能处于持续好转的过程中。术后第二次检查时,视觉功能1级有14例,2级有7例,3级有1例,4级0例。对患者双眼进行视觉功能评分,术前左右两眼FA值平均值和术前视力评分之间的相关系数为-0.688,呈负相关(P<0.05)。结论 DTI作为一种无创的视觉通路检测方法,可以术前预测患者术后可能的视力恢复程度。并且在术后的一定时间内,视力的恢复是与时间呈正相关的。

关键词： 磁光成像   石榴石薄膜   法拉第效应   无损检测  

摘要： 磁光成像作为一种新兴的无损检测技术具有精度高、灵敏度高、成本低、速度快的优势,用于检测磁场大小、焊缝及裂纹缺陷。磁性石榴石薄膜因具有强法拉第效应、小饱和磁化场、良好的均匀性和稳定性等优良性能是目前最适宜应用于磁光成像系统中的传感器材料。介绍了磁光成像无损检测技术的原理、应用与研究发展现状;主要介绍了系统应用的关键元件——石榴石薄膜材料,对其性能改善方法与近年来的研究应用进行了综述;最后对磁光成像领域及其中石榴石薄膜的未来发展与研究方向进行了展望。

关键词： 胶质瘤   异柠檬酸脱氢酶   磁共振成像   弥散张量成像  

摘要： 目的观察合成MRI(SynMRI)及弥散张量成像(DTI)评估成人胶质瘤级别与异柠檬酸脱氢酶-1(IDH-1)状态的价值。方法回顾性分析115例成人胶质瘤患者,根据WHO分类将其分为成人低级别胶质瘤(aLGG)组(n=44)及成人高级别胶质瘤(aHGG)组(n=71);aLGG组含30例IDH-1突变型、2例野生型及12例无法确定,aHGG组依次为26例、24例及21例。比较组间SynMRI及DTI参数,包括T1值、T2值、质子密度(PD)、表观弥散系数(ADC)及各向异性分数(FA),分析其鉴别aLGG与aHGG、IDH-1突变型与野生型的效能。结果组间及aHGG组内IDH-1突变型与野生型的T1值、T2值、ADC及FA差异均有统计学意义(P均<0.05);以上述参数鉴别aLGG与aHGG的曲线下面积(AUC)分别为0.731、0.686、0.930及0.710,鉴别aHGG组内IDH-1突变型与野生型的AUC分别为0.775、0.729、0.817及0.705,均以ADC的AUC最高(P均<0.05)。结论T1值、T2值、ADC及FA等SynMRI和DTI参数均有助于鉴别aLGG与aHGG、IDH-1突变型与野生型,尤以ADC效能最高。

关键词： 机器学习编译器   张量加速器   张量化   指令并行   算子优化  

摘要： 张量化是通过调用硬件特定指令对张量运算进行加速的过程。TPU支持多种粗粒度指令,可表示神经网络级别的算子,且没有明确的运算规模限制。现有张量化方法对于粗粒度指令需要手写大量的IR匹配片段,且难以实现灵活的双缓存(ping-pong buffer)形式的指令并行优化,不利于扩展至TPU场景。为此,提出了一种面向TPU粗粒度指令的自动张量化方法——Tir2TPU。首先,基于TensorIR抽象语法树的分析对运算程序进行指令替换。其次,设计了一种模拟硬件行为的并行模型以实现指令并行优化。最后,构建了基于TPU硬件特征的程序调度空间以实现快速自动调优。实验对矩阵乘法等5种机器学习模型中常用的算子进行了性能评估。实验结果表明,Tir2TPU自动优化生成的算子与TPU自有编译器相比可取得最高3.1倍、平均1.78倍的运算加速,并且可取得平均90%的手工优化性能。