脊柱侧弯是当今社会中常见的脊柱疾病，在X光图像上快速而准确地定位脊椎骨角点并计算其Cobb角度数是医生诊断脊柱弯曲程度的金指标。针对X光骨科图片中其他器官的遮挡以及复杂背景干扰等问题，提出一种基于嵌入注意力机制和向量损失模块的神经网络模型。所提模型以vertebra-focused landmark detection（VFLD）网络为基础网络，在编码器和解码器之间嵌入旋转注意力机制模块加强网络对于脊椎骨深层、高维特征的提取，抑制其他器官的干扰，同时利用向量相似性的损失函数对网络进行训练。实验结果表明，在MICCAI 2019公开脊椎挑战赛数据集中，所提模型的对称平均绝对百分比误差准确度高达9.31，可以有效提高原模型检测椎骨角点能力。与现有的诸多模型相比，其具有较高的准确率和稳健性。

四足动物行走的运动特征自动识别在动物的仿生学、行为识别、疾病预测，以及个体身份识别等方面都有着非常广阔的应用前景。基于计算机视觉技术，结合深度学习方法，针对四足动物的行走运动，建立了一种四足动物行走步态参数自动提取方法。利用视频帧分解技术对采集的四足动物行走视频进行处理，得到各帧四足动物行走图像；基于改进DeeplabV3+语义分割模型提取运动目标；在此基础之上，结合四足动物行走步态及其时空特性分析，以目标体轮廓中心点-边界距离曲线为基础实现运动角点的检测及匹配。为有效地解决四足动物运动特征参数提取的问题，建立了一种基于四肢运动角点至参考点距离变化曲线的运动特征分析方法。实验结果表明，所提方法能较好地实现四足动物运动角点的检测，对犀牛、水牛、羊驼运动角点检测的最大误差分别为32，27，19 pixel，运动角点匹配关系准确，步态周期、步态频率的计算误差小于2%，步态顺序输出正确，步幅的计算误差最大为2.85%。

有机污染物是水体污染的主要来源, 水体有机污染程度可通过化学需氧量(COD)指标综合表示。 与传统复杂专业的化学检测手段相比, 遥感技术因具有快速、 实时、 非接触、 大面积等独特优势而广泛用于水体水质监测, 包括叶绿素、 悬浮物和黄色物质等生色参数的定量反演。 然而目前对于水体COD这一重要水质参数的遥感反演报道不足, 这主要是因为影响COD浓度的有机污染物复杂多变、 光谱响应机理尚不明晰。 通过测量实验室配比的不同浓度COD标准液及野外实际水体的可见-短波红外反射光谱（350～2 500 nm）, 分析了水体COD的光谱响应特性。 研究发现, 随着COD浓度增加, 水体反射光谱在可见-短波红外范围内整体逐步上升, 但在540～580和1 000～1 060 nm波段范围内光谱响应快速增强, 表现出—OH伸缩振动的三级倍频和—CH伸缩振动与变形振动的合频吸收特征。 利用上述敏感谱段与全谱段分别对实验室COD标准液和野外实际水体建立偏最小二乘（PLS）回归模型, 其中, COD标准液模型反演精度: (1）敏感谱段, R2=0.972, RMSE=39.629 mg·L-1; (2）全谱段, R2=0.961, RMSE=46.639 mg·L-1; 实际水体模型反演精度: (1）敏感谱段, R2=0.798, RMSE=32.037 mg·L-1; (2）全谱段, R2=0.658, RMSE=48.332 mg·L-1。 结果表明, 不管是COD标准液还是实际水体, 基于敏感谱段的COD反演模型精度均优于基于全谱段的反演模型。 研究可为水体COD遥感反演提供重要的理论与技术支撑。

本文提出了一种能够与胃镜相匹配的光纤拉曼光谱系统和积分能量比相结合来快速诊断胃癌的方法。首先, 采用光纤拉曼光谱系统对来自 17例胃正常粘膜, 12例胃腺癌粘膜的活检组织进行拉曼光谱检测 (激发光波长 785 nm, 功率 50 mW, CCD温度-80 ℃, 采集时间 1 s)。然后, 采用降低基线、快速傅里叶转化 (FFT)平滑对拉曼原始光谱进行预处理。最后, 根据拉曼谱图特征, 分析了拉曼特征峰的归属, 比较了胃正常和胃腺癌粘膜的拉曼光谱差异和连续频带内(1500 cm-1～1700 cm-1)和非连续频带 (1100 cm-1～1200 cm-1)积分能量比。结果表明, 胃腺癌粘膜位于 1002 cm-1、 1073 cm-1、1450 cm-1、1655 cm-1归属于苯丙氨酸和蛋白质的拉曼峰强度比正常粘膜相对增高, 胃正常和胃腺癌粘膜在连续频带内和非连续频带积分能量差异明显(独立样本 t检验, P<0.05), 并以积分能量的比值来作为诊断指标, 获得的准确度达到 97.5%～98.5%, 敏感度达到 91.7%和特异度达到 100.0%。

近红外技术广泛应用于食品、 药品等生产过程和产品质量检测, 具有样品无需预处理、 成本低、 无破坏性、 测定速度快等优点。 但是, 全光谱数据维数高、 冗余信息多, 直接应用于建模会导致模型复杂性高、 稳定性差等问题。 siPLS是最常见的光谱数据降维方法, 但是难以处理光谱数据的共线性问题。 LASSO是一种相对新的数据降维方法, 但在小样本应用中具有不稳定性。 针对siPLS和LASSO在近红外光谱数据应用中存在的问题, 提出了基于siPLS-LASSO的近红外特征波长选择方法, 并将其应用于秸秆饲料蛋白固态发酵过程pH值监测。 该方法首先采用siPLS算法, 实现对光谱波长最佳联合子区间的优选; 然后, 对优选联合子区间使用LASSO算法进行特征波长选择, 在此基础上建立PLS校正模型。 同时, 将siPLS-LASSO方法与其他传统特征波长选择方法进行了对比。 结果表明: 建立在siPLS-LASSO方法优选33个特征波长基础上的PLS模型预测结果更好, 其预测方差(RMSEP)和相关系数(Rp)分别为0071 1和0980 8; 所提siPLS-LASSO方法有效选取了特征波长, 提高了模型预测性能。

利用原子自旋效应能够实现超高灵敏度的惯性和磁场测量。 一类操控原子自旋处于无自旋交换弛豫态的器件可以进行物理参数测量。 碱金属气室为该类器件的敏感表头。 碱金属原子密度与原子极化率是碱金属气室的重要参数, 对研究原子自旋处于无自旋交换弛豫态有着重要的作用。 光的偏振效应在量子计算和原子物理研究中发挥了重要作用。 利用光的偏振效应能够实现对碱金属原子密度与原子极化率的检测。 提出一种基于光偏振旋转效应的碱金属原子极化率测量方法。 首先对碱金属气室加恒定磁场, 利用激光作为检测光, 根据光偏振旋转原理, 检测通过气室的偏振光的法拉第旋转角, 得到碱金属气室原子密度。 然后将碱金属原子抽运, 利用激光作为检测光, 检测通过气室的偏振光的偏转角, 得到碱金属原子极化率。 该方法在测量原子极化率的过程中也测量了碱金属原子密度, 实现利用一套系统测量两个重要参数, 具有快速测量和高灵敏度等特点, 简化了实验设备及过程。 对两种偏转角进行仿真分析, 得到该方法实验时检测激光波长变化对偏转角的影响, 根据仿真图得到检测激光波长的可取范围, 验证了该方法的可行性。 最后分析激光器波长波动与磁场波动对其测量精度的影响, 提出实验对激光器与磁场的要求。

目的：研究正常胃粘膜和胃癌组织在拉曼光谱指纹区（800-1 800 cm-1）和高波数区（2 800-3 000 cm-1）的光谱特征,并将其联合使用建立胃癌诊断模型。方法：收集38例正常胃粘膜和37例胃癌组织活检标本,采用785 nm激发光拉曼光谱仪进行拉曼光谱采集。比较正常胃粘膜和胃癌组织在指纹区和高波数区的拉曼光谱异同,使用偏最小二乘判别分析（PLS-DA）结合留一法交叉验证建立诊断模型。结果：1）胃癌组织在853 cm-1,879 cm-1,1 003 cm-1,1 047 cm-1,1 173 cm-1,1 304 cm-1,1 319 cm-1,1 338 cm-1,1 374 cm-1、2 932 cm-1谱峰处与正常胃粘膜的拉曼峰强度差异有统计学意义（P＜0.05）2）将拉曼光谱指纹区和高波数区联合,利用PLS-DA建立胃癌诊断模型的敏感性为94.59%（35/37）,特异性为86.84（33/38）,正确率为90.6%(68/75)。结论：正常胃粘膜和胃癌组织在拉曼光谱指纹区和高波数区均有显著差异,将上述两区联合使用建立模型诊断胃癌能取得良好的诊断效果。

为了改善Ti6Al4V 合金的摩擦学和高温抗氧化性能，预置NiCr/Cr3C2-Al-Si复合粉末，采用激光熔覆技术在钛合金表面制备复合涂层。表征了涂层的显微组织结构，测试了涂层的摩擦学和高温氧化性能，并分析了相关机理。结果表明：涂层由TiC、Ti5Si3 和Cr3Si 增强相及γ-Ni/Al8Cr5 基体组成，平均显微硬度为750 HV0.5，约为Ti6Al4V(360 HV0.5)合金的2 倍。室温(25 ℃)下，由于涂层的高硬度可有效抵抗塑性变形，涂层表现出较好的耐磨性能；高温(600 ℃)下，钛合金表面生成氧化膜，呈现自润滑效果，而涂层表面产生裂纹，耐磨性能轻微降低。恒温(800 ℃)氧化32 h 后，钛合金表面发生严重氧化腐蚀，而涂层表面生成致密的Al2O3、NiO 和Cr2O3 混合氧化物，有效阻止了氧原子的扩散，高温抗氧化性能约为钛合金基体的8.4倍。