2018年, 第0卷, 第13期　
刊出日期：2018-07-12

  

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  纳米材料改性纸张包装性能的研究进展

  马丽艳, 马晓军

  . 2018, (13): 1-7. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.001

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  目的 综述国内外纳米材料改性纸张性能的研究进展，为进一步开发纳米材料在包装工业中的应用提供科学的研究基础。方法 概括纳米材料改性纸张性能的方法，分析纳米纤维素、壳聚糖纳米粒子、纳米黏土、纳米氧化物和金属纳米粒子分别对纸张包装性能的影响，及国内外相关的研究进展，并进一步总结纳米材料改性包装纸的应用领域和发展展望。结论 大量研究结果表明，在造纸时加入或在纸表面涂覆纳米材料是改善纸张表面特性、光学特性、力学特性、印刷适性和阻隔性能等的有效途径。
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  稻草秸秆纤维和纸板的制备工艺及性能

  杜亚洲, 岳金权, 肖生苓, 赵银玲

  . 2018, (13): 8-14. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.002

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  目的 探讨各因素（液比（稻草绝干原料质量与水的质量之比）、蒸煮温度、保温时间、氢氧化钠用量）对稻草纤维制备工艺的影响，研究采用稻草纤维制备模塑包装材料的可行性。方法 采用单因素法探究各因素对稻草纤维分离工艺的影响，通过力学性能测试和电镜扫描等手段对秸秆纤维进行分析。结果 确定了最佳的稻草纤维制备工艺，液比为1︰5，蒸煮温度为100 ℃，保温时间为90 min，NaOH用量（用量指占稻草绝干原料质量的比例）为8%。该工艺下的粗浆得率为73.97%，裂断长为6254.05 m，弯曲强度为76.13MPa，弹性模量为6813.71MPa。从SEM图可以看出，经碱处理后纤维结合得较为紧密。结论 经碱处理后的稻草秸秆纤维纸板结构紧密，力学性能得到了很大提升，可以取代废纸制备的纸板；在处理过程中NaOH用量和蒸煮温度对材料性能的影响较大，且应尽量避免浆料中碳水化合物的降解。
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  聚乳酸薄膜紫外屏蔽透明涂层的构建与性能

  俞秋燕, 张涛, 王家俊

  . 2018, (13): 15-20. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.003

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  目的 选用羟丙基甲基纤维素（HPMC）和单宁酸（TA），通过氢键层层组装技术在聚乳酸（PLA）薄膜表面构建具有紫外屏蔽功能的透明涂层。方法 采用偏光显微镜观察薄膜表面和断面形貌，采用紫外-可见光光谱仪测试紫外屏蔽性能，采用电子万能试验机测试薄膜的力学性能。结果 与PLA原膜相比，随着组装层数的增加，紫外屏蔽性能也随之增强，透明性基本不变，力学性能略有下降。结论 为设计制备透明且具有屏蔽紫外线功能的包装薄膜涂层提供了一定的实验及理论依据。
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  PLA/PCL共混膜的制备及性能研究

  李真, 张德浩, 孙浩霖, 江贵长

  . 2018, (13): 21-26. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.004

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  目的 研究PCL含量对PLA/PCL共混包装膜性能的影响，以改善PLA的韧性。方法 将不同质量比的PLA和PCL树脂均匀混合，而后熔融挤出吹膜制得PLA/PCL共混膜。对制得的共混膜进行力学性能测试，获得拉伸强度和断裂伸长率，再通过扫描电镜分析观察其微观断面，采用DSC测试分析其熔融结晶行为，通过氧气透过性能和透湿性能的测试获得其阻隔性能。结果 通过扫描电镜与红外光谱发现，PLA与PCL为两相结构，界面不相容；力学性能显示当PCL的质量少于20%时，对PLA的增韧效果不明显；当PCL的质量为50%时，PLA的断裂伸长率从2.9%提高到290%；DSC结果发现，PCL的加入有助于降低PLA的玻璃化转变温度，提高结晶度；阻隔性能结果表明，随着PCL质量比的增大，共混膜的氧气透过系数和透湿系数下降，阻隔性得到提高。结论 PCL的加入能提高PLA的韧性，当PCL与PLA质量比为3∶7时，共混膜具有最佳的性能。
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  包装纸中丙烯酰胺及芳香胺迁移量的检测研究

  黄海智, 盛华栋, 李红艳, 张水锋

  . 2018, (13): 27-31. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.005

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  目的 建立同时测定包装纸中丙烯酰胺和6种芳香胺迁移量的检测方法。方法 通过筛选固相萃取小柱种类，优化净化方法和液相色谱条件，从而形成丙烯酰胺和6种芳香胺迁移量的固相萃取-高效液相色谱检测方法。结果 丙烯酰胺在0.2~20 mg/L的浓度范围内线性关系良好（R2=0.9989），检测波长为220 nm，检出限为0.01 mg/L；芳香胺在0.2~20 mg/L的浓度范围内线性关系良好（R2＞0.998），检测波长为240和280 nm，检出限也为0.01 mg/L。纯水样品中，各化合物的加标回收率在90%以上，相对标准偏差为2.3%~5.9%。实际样品中，芳香胺的加标回收率在86.9%以上，相对标准偏差为2.0%~6.1%；丙烯酰胺的加标回收率为78.7%~81.9%，相对标准偏差为4.2%~6.2%。结论 该方法处理步骤简单，分离效果好，精密度高，从提高检测效率、节约成本的角度来看，该方法值得推广成为常规检测方法。
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  HPMC/KGM水溶性包装薄膜的制备及性能研究

  赵佳佳, 王家俊, 俞秋燕, 谢娇

  . 2018, (13): 32-37. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.006

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  目的 以魔芋葡苷聚糖（KGM）为基体，加入羟丙基甲基纤维素（HPMC）改性制备水溶性包装薄膜，探索HPMC改性后其力学性能最佳时HPMC的质量分数。方法 通过将HPMC，KGM依次加入去离子水中制备共混溶液，再采用流延法制备薄膜，调节HPMC质量分数，测试并分析对薄膜结构和性能的影响。结果 随着HPMC质量分数的增加，薄膜的拉伸强度和断裂伸长率呈先增大后减小的趋势，存在最大值；其水溶性基本呈逐渐降低的趋势，水溶性降低的幅度不大，仍能满足水溶性包装的需求；透光度逐渐升高，雾度逐渐降低，有利于应用在包装中。结论 HPMC和KGM质量分数为1%的成膜液，在HPMC质量分数为总量的20%时，薄膜力学性能较好。
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  基于压差原理研究包装材料中气体的渗透行为

  于佳佳, 陈欣, 王连佳, 管善国

  . 2018, (13): 38-41. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.007

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  目的 通过研究不同气体在包装材料中渗透行为的差异及影响因素，以探讨包装材料的适用性，为改善薄膜的分离效果提供参考。方法 采用压差法分别测试O2，N2，CO2在BOPP，PET，PE薄膜样品中的气体渗透性，并利用时间滞后法计算出气体的扩散系数，通过对气体透过系数和扩散系数的计算获得溶解度系数。结果 3种薄膜的气体透过系数、溶解度系数的大小顺序均为CO2＞O2＞N2，扩散系数在BOPP，PE膜中的关系为O2＞CO2＞N2，在PET膜中的关系为O2＞N2＞CO2；得到了BOPP，PET，PE薄膜中气体透过系数的比值，CO2/O2分别为2.7，3.8，3.7，CO2/N2分别为14.4，25.0，14.3。结论 气体分子直径及其与薄膜分子的相互作用是影响气体扩散系数的主要因素，气体临界温度及分子间的相互作用是影响溶解度系数的主要因素；在扩散系数和溶解度系数的共同作用下，气体在3种薄膜中的渗透由快到慢依次为CO2，O2，N2。另外，PET，PE对CO2，O2的分离能力较好，PET对CO2，N2的分离能力最好。
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  石墨烯/纳米银导电油墨导电性能研究

  朱华杨, 曹从军

  . 2018, (13): 42-46. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.008

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  目的 制备出具有优异导电性能的石墨烯/纳米银复合材料，并作为导电填料，以提高导电油墨的导电性能。方法 采用Hummers法制备氧化石墨烯，以葡萄糖作为还原剂，采用同步还原法制备石墨烯/纳米银，将石墨烯/纳米银复合物和纳米银按不同比例混合作为导电填料来制备导电油墨。通过透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外（FTIR）光谱等分析测试方法表征了石墨烯/纳米银复合材料的微观结构和形貌，并通过四探针法对油墨的导电性进行检测。结果 纳米银颗粒均匀地负载在石墨烯片层上，纳米银粒径约为35 nm；掺杂石墨烯/纳米银复合物质量分数为12%时，导电油墨的电阻率可达到1.08×10−7 Ω•m，导电性能提高约64%。结论 制备的复合材料石墨烯呈片状，结构完好，添加到导电油墨中能明显提高导电性能。
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  混合办公废纸纤维素酶法脱墨工艺研究

  刘晓丽, 邱丙中, 聂爱玲, 庞洪秀, 张帆

  . 2018, (13): 47-51. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.009

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  目的 为了提高混合办公废纸纤维素酶法的脱墨效果。方法 将纤维素酶用于办公废纸脱墨中，通过对脱墨浆白度和油墨脱出率的分析，归纳出最佳的工艺条件。结果 混合办公废纸纤维素酶法脱墨最佳工艺，平平加OS-15协同纤维素酶Novozyme 476脱墨，表面活性剂最优添加质量分数为0.75%，浆浓度（质量分数）为6%，pH值为8.5，处理温度为55 ℃，处理时间为60 min，酶用量为2 U/g。结论 表面活性剂协同纤维素酶脱墨效果得到明显提高。
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  立式瓦楞复合纸板静态压缩试验与有限元分析

  李光, 李津乐

  . 2018, (13): 52-56. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.010

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  目的 对立式瓦楞复合纸板的静态压缩过程进行试验研究和有限元分析，研究不同楞型立式瓦楞复合纸板的力学性能。方法 制作A楞、AB楞、B楞等3种不同立式瓦楞复合纸板试样，进行静态压缩实验，得到其压缩应力-应变曲线；建立3种楞型的立式瓦楞复合纸板有限元模型，进行静力学分析，得到其压缩应力-应变曲线，并与实验结果进行对比分析。结果 试验和有限元分析均显示立式瓦楞复合纸板的静态压缩过程与蜂窝纸板的静态压缩过程类似，包括弹性阶段、屈服阶段、平台阶段、密实化阶段，试验和有限元分析所得到的压缩应力-应变曲线相吻合。纸板的峰值应力和平台应力与楞型有关，且随着楞高的增大而减小。结论 通过试验研究和有限元分析方法得到了不同楞型立式瓦楞复合纸板的静态压缩性能，对该新型材料的应用有重要参考价值。
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  丝瓜络材料静态缓冲性能试验及分析

  刘小静

  . 2018, (13): 57-63. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.011

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  目的 研究得到丝瓜络材料的静态缓冲系数与最大应力曲线，为应用丝瓜络作为缓冲材料的计算提供理论依据与实验数据。方法 参考GB 8168—1987包装用缓冲材料静态压缩试验方法，在电子万能实验机上测试不同分组样件，研究受力方向、尺寸、湿度、结构等因素对缓冲性能的影响，以及该材料与其他缓冲材料（聚脂海绵、瓦楞纸板）静态缓冲性能的对比。结果 得到了丝瓜络材料力-位移曲线与应力-应变曲线，并计算得到了缓冲系数-最大应力曲线。结论 丝瓜络是缓冲性能优越、环保的自然材料，可完全降解。完整的丝瓜络圆柱体纵向受压时的缓冲性能与瓦楞纸板结构以及蜂窝纸板结构类似，丝瓜络单层外壁材料可重叠横向受压，其缓冲性能与聚脂海绵类似，在大载荷情况下优于聚脂海绵。去除内芯的丝瓜络缓冲性能优于完整的丝瓜络圆柱，丝瓜络代替其他缓冲材料完全可行。
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  放射性物质运输容器缩比模型试验的数值模拟

  蓝霄, 孟东原, 李国强, 李志强

  . 2018, (13): 64-70. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.012

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  目的 为了解决使用放射性物质运输容器原型在真实环境中进行跌落冲击试验的困难，研究一种缩比模型，使缩比模型可代替原型进行试验。方法 通过量纲分析中的Buckingham“Π定理”，推导出缩比模型容器的比例定律。以简化的圆柱形放射性物质运输容器为例，采用ABAQUS动态显式算法对原型和1/4缩比模型，在事故条件下于9 m高处以底角跌落姿态冲击刚性地面的动态响应进行数值模拟。结果 两模型力学性能（包括关键位置的应变、应力、加速度，以及与刚性地面之间的接触力）的变化规律与理论分析结果具有很好的一致性。结论 在一定缩比范围内，比例定律适用于放射性物质运输容器缩比模型的试验测试，可为原容器的替代试验提供科学依据。
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  天然植物抑菌成分提取及在食品保鲜中的应用进展

  李冬娜, 马晓军

  . 2018, (13): 71-77. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.013

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  目的 综述天然植物抑菌成分提取技术及其在食品（肉类）和果蔬保鲜包装领域的应用研究进展。方法 通过对国内外研究现状和研究成果的分析和总结，介绍天然植物抑菌成分的提取技术、方法及其在食品贮藏和果蔬保鲜中的应用。结果 天然植物提取的抑菌成分可有效抑制冷藏食品和果蔬的微生物侵入，防止其腐败变质及营养损耗，从而延长食品和果蔬的货架期。天然植物具有原材料来源广泛、环保、安全无毒等优点，其内提取的抑菌成分在食品贮藏和果蔬保鲜中得到了广泛的应用。结论 天然植物提取物作为天然抑菌剂，在国内外已经有了长足的发展和应用，使肉类和果蔬在保证质量的前提下达到最长的保存期，但抑菌成分提取技术的结合使用和抑菌活性成分的分离、鉴定研究还不够深入，是今后值得关注的重点方向。
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  抗氧化剂从聚丙烯向食品模拟液中迁移的深层影响因素研究

  李佳媛, 黄奕娜, 张钦发, 杨婷

  . 2018, (13): 78-84. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.014

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  目的 研究影响有害物质向食品中迁移的因素，以有效预测包装材料对食品的污染风险。方法 研究温度、模拟液的溶解度参数和抗氧化剂的相对分子质量分别对抗氧化剂BHA，BHT，1076和168从聚丙烯向乙醇模拟液中迁移焓变、分配系数和扩散系数的影响，并把Scatchard-Hilderbrand热力学理论模型预测的平衡分配系数（Dr0）与实验值（Dr）进行比较分析。结果 4种抗氧化剂从PP向无水乙醇中迁移的平衡分配系数对数（ln Dr）、扩散系数对数（ln Df）与温度倒数（1/T）成直线关系，符合吉布斯-亥姆霍兹方程和阿累尼乌斯方程，迁移为吸热反应，焓变随抗氧化剂相对分子质量的增大而减小，扩散系数随着相对分子质量和模拟液溶解度参数的减小而增大。同时，抗氧化剂从聚丙烯中迁移到不同溶解度参数模拟液中的平衡分配系数（模拟液质量浓度/塑料质量浓度）实验值,与Scatchard-Hilderbrand热力学理论模型计算值随模拟液溶解度参数的变化趋势基本一致。结论 模拟液与PP的溶解度参数越接近，抗氧化剂初始迁移扩散系数越大，抗氧化剂相对分子质量对迁移扩散系数的影响越小，4种抗氧化剂从PP中迁移平衡分配系数变化符合Scatchard-Hilderbrand热力学理论模型。
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  乙醇熏蒸处理对采后蓝莓果实品质的影响

  姬亚茹, 周福慧, 姜爱丽, 顾思彤, 胡文忠

  . 2018, (13): 85-92. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.015

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  目的 研究乙醇熏蒸处理对采后蓝莓果实品质的影响。方法 采用体积分数0.1%的乙醇于10 ℃下熏蒸蓝莓果实24 h，随后贮藏于（5 ± 1）℃下，以5 d为1个周期观察乙醇熏蒸处理对蓝莓贮藏品质变化的影响，并对果实的风味、腐烂率、质量损失率、硬度、颜色饱和度、呼吸强度、可溶性固形物（TSS）、总酚、花青素、多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）、羟自由基清除率和总抗氧化能力进行分析对比。结果 与对照组相比，乙醇熏蒸处理可有效抑制蓝莓的软化和腐烂，减缓果实中TSS的下降及水分的丧失，提高蓝莓果实中的花青素含量、总酚含量、抗氧化相关酶活性、羟自由基清除率量及总抗氧化能力。结论 体积分数0.1%的乙醇熏蒸处理采后蓝莓可有效抑制蓝莓的腐烂与软化，维持果实原有风味，保持蓝莓品质，延长蓝莓的货架期。
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  一次性发泡餐具中苯乙烯单体迁移的风险分析

  谢永萍, 廖惠媚, 李少飞, 陈意光, 赖红霞, 徐蕾, 赖红娟

  . 2018, (13): 93-97. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.016

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  目的 通过对一次性发泡餐具中苯乙烯单体迁移量进行检测，初步确定一次性发泡餐具中苯乙烯单体迁移的风险等级。方法 以在广州市不同流通领域购买的一次性发泡餐具样本30批次为研究对象，研究其与水、体积分数为3%的乙酸、体积分数为10%的乙醇、葵花籽油等4种食品模拟物在100 ℃接触2 h后，通过顶空气相色谱-质谱联用法测定食品模拟物中苯乙烯单体的迁移量，计算苯乙烯单体的日累计暴露量，并结合专家评估方式进行风险分析。结果 苯乙烯单体在水、质量分数为3%的乙酸、体积分数为10%的乙醇、葵花籽油等4种食品模拟物中均有迁出，在葵花籽油食品模拟物中苯乙烯单体迁移出来的量较高，其次是水、体积分数为10%的乙醇、质量分数为3%的乙酸；所采集的样本中苯乙烯单体日累计暴露量小于0.01 mg/(kgd)。结论 通过计算苯乙烯单体的日累积暴露量，结果小于JECFA规定的苯乙烯安全摄入量，结合专家评估结果，最终确定一次性发泡餐具中苯乙烯单体迁移的风险等级属于L级（低风险）。
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  卷烟成品整托盘垛包装工艺的研究与应用

  陈明

  . 2018, (13): 98-104. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.017

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  目的 为了解决工商卷烟整托盘联运物流过程中成品垛形容易受损的问题，提出一种卷烟成品整托盘垛全自动化包装工艺。方法 通过设计“井”字形打带包装方式，引进全自动加护角打带机，建立系统结构，规划作业流程，实现全自动化的卷烟成品整托盘垛物流防护包装。结果 稳定应用后，物流运输环节产生的破损烟率平均每季度下降0.12%，进一步降低了物流人力、时间成本，年度经济损失减少525万元以上。结论 有效加强了成品垛形的物流防护能力，同时满足卷烟工业内部存储和商业外部运输配送，提升了工商卷烟整托盘联运物流效率，为类似包装工艺的研究提供一种可以借鉴的思路。
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  混合蝙蝠算法在包装件配送中的应用研究

  彭维

  . 2018, (13): 105-110. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.018

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  目的 使蝙蝠算法（BA）适应包装件配送车辆路径问题（VRP）的求解，并提高该算法的求解性能。方法 在标准BA算法的基础上提出混合蝙蝠算法（HBA）。首先，设计改进的蝙蝠算法（IBA），使其能够适用于包装件配送VRP问题的求解。其次，引入混沌系统，对IBA算法进行混沌初始化。然后，设计裂变算子和变异算子。在IBA算法迭代前半段，将蝙蝠种群中较差的一半蝙蝠重新混沌初始化，以提高种群多样性。在IBA算法迭代后半段，对陷入局部最优解的蝙蝠进行鲶鱼扰动。最后，提出HBA算法并对企业实例进行仿真测试。结果 HBA算法求得的最优配送距离为773.01 km，相对于GA算法（781.25 km）和IBA算法（786.04 km）分别节约了8.24 km和13.03 km。结论 与IBA算法和GA算法相比，HBA算法求解包装件配送VRP问题的全局优化能力更强、收敛速度更快。
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  可多次使用的免胶带快递包装设计

  蒋山山, 宁如霞, 曲新宇, 秦茂财, 李淑娟, 仲晨

  . 2018, (13): 111-116. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.019

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  目的 针对目前快递包装箱使用一次便退出流通过程，以及普遍使用胶带封箱的问题，提出可多次使用的免胶带绿色快递纸箱设计方案。方法 首先通过市场调研明确现有快递包装需要改进的问题；其次通过创新性包装结构设计提出可多次使用的免胶带快递包装方案，并明确新设计的使用流程；最后进行包装性能测试试验和实际运输测试，以检验方案的可行性。结果 等效跌落高度为80 cm的自由跌落试验结果表明，提案纸箱第1、第2及第3次底面跌落的峰值加速度分别为26.0g，29.6g，17.5g，第2及第3次的峰值加速度分别比第1次增加了13.7%和降低了32.8%，3次重复试验后密封效果仍良好；由空箱抗压试验知，提案纸箱的最大抗压强度为2558 N，优于同规格的标准开槽瓦楞纸箱；实际运输测试证明，提案纸箱在国内相对恶劣的运输环境下，仍具有良好的密封性及保护性。结论 该设计方案不仅能够实现纸箱的可多次使用功能和免胶带封箱功能，还具有良好的保护性能、密封性能、环保性能。
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  瓦楞纸展示架结构的创新设计方法

  晏文仲, 李光

  . 2018, (13): 117-122. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.020

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  目的 研究瓦楞纸展示架结构创新设计的方法，总结结构设计原则。方法 从多角度、多工况出发，运用设计思维，通过文献调研、资料分析、样品生产分析等方法，对瓦楞纸展示架结构的创新设计进行研究归纳。结果 通过总结瓦楞纸展示架的设计原则发现，B, C楞纸板适合于中小型展示架，BE楞适合于大型展示架；承重纸板的楞向要垂直地面；展示架最低展示高度为40 cm左右，黄金展示高度为120 cm，形态上要考虑传递给消费者的信息和感受。瓦楞纸展示架的插合结构可以使用直插式、对插式、异型式，瓦楞纸展示架结构中的尺寸配合要考虑折叠尺寸设计，考虑纸厚和误差；在折角处设计一段圆滑突出结构，以不露截面、多条折线汇聚处开槽以改善集中应力。结论 通过对瓦楞纸展示架的结构进行研究，掌握了一些可遵循的结构规律。在追求新颖结构的同时兼顾其结构上的科学性和合理性是设计的重点。
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  快递包装夹持装置的设计与研究

  李丰延, 成铭, 王瑞, 毕天滋, 郭聪, 隋明君

  . 2018, (13): 123-128. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.021

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  目的 设计一种快递包装夹持装置，以实现机器辅助快递包装的功能。方法 分析快递包装的现状，研究与快递包装夹持装置相应的工艺流程，设计出一种能起到夹持、升降与旋转快递复合功能的装置。推导并建立装置的运动和力学模型，确定关键参数，通过Adams与Matlab进行仿真实验，最后研制实物并试验。结果 快递包装夹持装置运动轨迹与速度符合要求，包装速度大约为16 s左右，缩短了63.3%的工作时间，包装成功率为95.1%左右，包装连续率在96.0%以上。结论 通过设计的快递包装夹持装置，即可实现快递的夹持、升降与旋转功能，性能稳定且高效。
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  包装垃圾源头减量治理的三群体演化博弈分析

  张爽, 孙绍荣, 马慧民

  . 2018, (13): 129-137. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.022

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  目的 理清包装垃圾源头减量治理中的各主体博弈关系和动态演化过程，针对包装垃圾源头减量治理提出相关对策和建议。方法 利用演化博弈理论，分析政府、企业和消费者三方在包装垃圾源头减量治理中的演化过程，并选用6组代表性数据通过Matlab软件进行仿真模拟。结果 研究结果表明，在包装垃圾源头减量初期，政府引导起到了明显的主导作用，仅靠适度提高包装企业的补贴并不能促使各方都采取参与策略，因此必须加大对过度包装企业的罚款力度；消费者的环保意识对于系统的均衡结果具有较大影响；企业应调整自身包装策略，做到从承担社会责任中提高经济效益。结论 通过研究包装垃圾源头减量治理中多元利益主体决策行为的演化特征，为包装垃圾源头减量治理提供了对策与建议。
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  印刷纸带纠偏装置研究与系统开发

  邓瑞, 侯和平, 徐卓飞, 赵庆海

  . 2018, (13): 138-143. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.023

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  目的 为了保证印刷品的套印精度及整个印刷过程的顺利进行，对卷筒纸印刷机印刷过程中的纸带跑偏问题进行研究。方法 通过对纸带传输系统的运动学模型进行分析，提出一种基于超声波传感器的印刷纸带纠偏控制方法，并依据该方法开发出一种印刷纸带纠偏装置。该装置采用STC12C5A60S2芯片作为控制核心，以超声波传感器作为检测装置，利用步进电机、滚珠丝杠实现纠偏过程，并结合硬件设计进行系统软件的开发。结果 针对不同类型印刷带材、不同印刷速度下的纠偏效果进行了检验，纠偏后套印误差均小于0.2 mm，并通过实验证明了装置的有效性。结论 该装置适用于各种印刷材料的检测，不受环境因素干扰，同时具有响应速度快、纠偏精度高的特点，对于提升印品质量具有十分重要的意义。
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  基于包装件智能分拣的视觉尺寸测量技术

  张慧敏, 王毅

  . 2018, (13): 144-150. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.024

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  目的 快速实现包装纸箱尺寸的机器视觉测量。方法 采用机器视觉技术方法，运用双目摄像机的成像原理，通过SUSAN角点提取算法结合棋盘标定法求取摄像机内外参数，修正图像畸变，采用SIFT匹配算子对左右2幅图像进行匹配，找到对应的匹配特征点，利用匹配点对的视差值恢复图像深度信息，进而求解出包装箱的长宽高值。结果 对不同摆放姿态的包装箱均能实现快速测量，机器视觉检测值与实物值相比，其误差均在1 cm左右，满足检测要求。结论 文中方法具有匹配精度高、鲁棒性强的特点，能快速实现对不同摆放姿态的包装箱尺寸测量。
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  基于RFID的包装生产线检验系统的设计与研究

  姜克森, 陈赞赞, 郭宇红, 王博

  . 2018, (13): 151-156. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.025

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  目的 为了提高包装生产线上的产品检验效率，保证检验过程的正确率。方法 在充分研究RFID射频技术、防伪算法与防碰撞算法的基础上，借助于RFID读写功能设计一套用于识别包装生产线上产品的检验系统，来对生产线上输送的出厂物品进行检测和管理。结果 在设计包装生产线整体硬件结构的基础上，结合RFID硬件处理模块和PC机人机交互界面，对包装生产线上300个贴有电子标签的产品进行了检验实验，该系统能够自动完成检验，并且用时较少，检验过程中正确率较高。结论 该设计的检验系统能够提高包装生产线的检验效率，具有较高的市场应用价值。
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  基于H∞理论的信息熵PSO算法整定大时滞PID参数

  汤伟, 袁志敏, 任革健, 单文娟, 冯波

  . 2018, (13): 157-164. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.026

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  目的 针对粒子群算法（PSO）整定大时滞PID控制器参数过程中搜索范围较大，搜索能力较差，甚至出现不收敛的问题，提出一种基于H∞理论的小范围搜索且带有目标性初始化粒子群的改进PSO算法（HOI-PSO）。方法 利用H∞理论确定PSO算法的初始搜索范围，融合信息熵对初始化粒子群进行评估、调整，从而获得分散性较高的初始种群。结果 Matlab仿真实验表明，HOI-PSO算法能够提高PSO算法的收敛速度，具有同大范围相似甚至更好的全局寻优能力；对于大时滞过程控制，闭环系统的控制性能得到很大改善。结论 HOI-PSO算法应用于长网造纸机定量回路的控制结果表明，采用信息熵PSO算法整定出的PID控制器参数对大时滞过程具有良好的控制效果，在实际生产中也具有一定的理论指导意义。
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  造纸机速度链控制系统设计

  刘海军, 陈重阳

  . 2018, (13): 165-169. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.027

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  目的 为改善造纸机多电机同步控制效果，降低纸张生产过程断裂率，基于神经网络PID算法设计一种造纸机速度链控制系统。方法 阐述造纸机的工艺流程，在此基础上建立造纸机速度同步控制数学模型。设计一个神经网络PID控制器，包括控制器结构和学习算法，可用于解决相关非线性问题，并进行仿真和试验研究。结果 该控制系统具有较好的稳定性、适应性，响应速度较快，同步精度高。结论 该方法增强了造纸机的同步跟随能力和抗干扰性能，可以有效避免断纸、褶皱等现象的发生，为造纸机多电机同步控制提供了一种有效的方法。
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  给袋式自动挂面包装机关键装置设计

  陈留记, 王志山, 李文凯, 屈凌波

  . 2018, (13): 170-175. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.028

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  目的 为了实现2～2.5 kg包装规格挂面的自动化包装、提高包装效率，设计一种给袋式自动挂面包装机。方法 模拟挂面的人工装袋作业流程，采用模块化设计思想，进行包装机关键装置的结构设计，使包装机可实现自动取袋、开袋、装袋、封口等功能。用Pro/E软件对包装机的各个装置进行三维建模，并进行虚拟装配，以检验设计的合理性。结果 设计的给袋式自动挂面包装机可以实现2～2.5 kg包装规格挂面的自动化包装。结论 给袋式自动挂面包装机设计合理，可取代人工包装，降低了工人的劳动强度。同时，给挂面的自动化包装提供了一种实用的解决方案。
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  基于改进NSGA-II的无纺布制袋机纠偏系统预测控制

  沈正华, 黄金梭

  . 2018, (13): 176-180. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.029

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  目的 解决无纺布制袋机在制袋过程中出现的带材跑偏问题，实现四路带材的纠偏控制，减少废品率，以提高控制精度和生产效率。方法 针对某厂无纺布制袋机运行的特点，采用一种基于改进NSGA-II的预测控制算法，用于该机器的纠偏控制。由于系统为非线性，采用支持向量机SVM模型作为被控对象来预测模型。同时，针对模型非线性及基本遗传算法收敛速度慢、精度低等缺点，利用一种改进的NSGA-II算法，作为预测控制的滚动优化策略。最后将设计的预测控制器应用于实际系统中。结果 该控制算法能满足系统实时稳定运行的要求，制袋机在快速运行时，纠偏误差基本控制在±0.3 mm以内，废品率由原来的0.80%降为0.40%。结论 基于改进NSGA-II的无纺布制袋机纠偏预测控制系统具有纠偏误差小、废品率低、可靠性强等特点，提高了生产效率。
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  基于YCoCg-R颜色空间与离散余弦变换的自适应彩色图像水印算法

  董夙慧, 孙中廷, 徐永刚

  . 2018, (13): 181-187. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.030

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  目的 为了解决当前彩色图像水印技术的水印容量和不可感知性不佳等问题，设计基于YCoCg-R颜色空间和离散余弦变换的自适应图像水印算法。方法 首先，将载体图像从RGB空间转换到YCoCg-R空间，计算Y, Co, Cg这3个颜色分量；随后，引入离散余弦变换DCT对Y分量进行处理，获取相应的DCT系数；引入模糊聚类分析，将DCT低频系数视为局部特征，利用SVM机制对DCT低频系数进行训练分类，确定出适合嵌入水印的DCT系数；设计水印嵌入机制，将水印数据隐藏到合适的DCT低频系数中；借助可逆DCT方法，将Y分量从频域变换到空域；联合初始的Co与Cg分量，将其变换到RGB空间，输出水印图像；最后，通过相应的水印提取方法，复原初始水印信息。结果 测试数据表明，与当前水印方法相比，所提技术具有更高的不可感知性与水印容量，其水印图像的PSNR值为43.67 dB，且其允许的水印容量可超过1 bits，在多种攻击下，复原水印的质量更高，相关系数NC均超过了0.92。结论 所提技术能够较好地将水印信息隐藏在载体图像中，具有较高的鲁棒性和安全性。
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  基于Harris角点的抗几何攻击数字水印算法研究

  陈青, 孙彦飞, 郭功勋

  . 2018, (13): 188-193. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.031

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  目的 针对第2代数字水印算法具有良好的抗几何攻击能力，提出一种基于Harris提取特征区域并结合标志区的新算法，可有效抵抗几何攻击。方法 首先对载体图像进行预处理，得到标准图Harris，提取并筛选特征点，要求特征点稳定集中，再根据水印大小确定嵌入水印的特征区域，筛选特征区域并进行小波分解；最后根据变换后子带的系数均值及调制因子调整小波系数，水印信息被分块后依次嵌入特征区域分解后的子带。结果 实验显示文中算法的不可见性好，提取水印的相似度高，PSNR值均在65 dB之上，NC值均大于0.8。结论 该算法水印的提取不需原图的参与，具极强的鲁棒性，可有效抵抗常见信号处理攻击。
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  基于互信息和混合算法的印刷图像配准

  金闳奇, 简川霞, 赵荣丽

  . 2018, (13): 194-198. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.032

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  目的 为了提高印刷图像配准的精度，提出一种基于混合搜索算法的图像配准方法。方法 首先求取图像的归一化互信息，然后利用GA算法（遗传算法）进行全局搜索，得出粗配准参数；最后，利用Powell算法进行局部寻优，得出精配准参数。结果 混合算法的配准结果与只用单一Powell搜索算法或只用单一GA搜索算法相比，在各个几何变换方向上得到了更小的配准误差。结论 与GA算法和Powell算法相比，文中建议的混合算法配准精确度更高、速度更快。
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  基于加权直方图位混淆与分阶混沌异扩散的快速图像加密算法

  石坤泉, 魏文国, 杨震伦

  . 2018, (13): 199-207. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.033

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  目的 为了解决当前图像加密技术因在置乱和扩散过程忽略了明文像素特性，导致其抗明文攻击能力较弱，并且整个像素扩散均采用相同的加密机制来实现，存在安全性不理想问题，文中设计基于加权直方图位混淆和分阶混沌异扩散的快速图像加密算法。方法 该算法充分利用整个明文的像素值，将其嵌入到整个置乱与扩散阶段，且在扩散过程中，利用不同的加密函数对不同的像素进行扩散。首先，联合Logistic与Tent映射，利用非线性组合思想构建新的低维混沌系统，并分析其混沌性能；考虑输入明文的像素值，建立像素加权直方图，借助外部密钥，生成复合混沌系统的初值，通过迭代输出随机序列；再将明文的每个像素在位水平上进行扩展，利用离散化的随机序列在位水平上实现明文混淆；随后，将分数阶理论嵌入Logistic映射中，构建分阶Logistic混沌映射，利用像素的加权直方图对其迭代，输出混沌数组；对混淆密文的像素进行分类，结合混沌数组，设计异扩散模型，对三类像素进行不同的加密。结果 测试结果显示，与当前混沌加密算法相比，所提加密机制具有更强的抗明文攻击能力，其输出密文的像素分布更为均匀。结论 所提加密技术兼顾了较高的安全性与效率，能够较好地保护图像在网络中安全传输。
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  基于焦点度量与模糊逻辑的多聚焦图像融合算法

  王运生, 王黎明, 聂芬

  . 2018, (13): 208-215. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.034

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  目的 为了使多聚焦灰度图像融合时保持源图像清晰信息，并有效抑制块效应和重影现象，基于3种不同聚焦测量与模糊推理系统，设计一种焦点度量与模糊逻辑的多聚焦灰度图像融合方案。方法 首先，分别利用空间频率（SF）、改进的Laplacian能量和（SML），以及梯度和（SOG）计算输入灰度图像在像素邻域的局部焦点特征，并利用像素相关性改善对比度，从而得到SF, SML, SOG等3种聚焦度量。其次，根据SF与SML强度关系，建立焦点三态图，结合互补聚焦信息，并进行形态、中值滤波和一致性检查，消除狭窄的鸿沟和突起问题。然后，引入模糊逻辑算子，将每个图像像素的SF, SML图以及SOG作为模糊化的输入，通过模糊规则和去模糊器，生成每个图像的融合权重。最后，根据焦点权重执行加权融合，形成最后的融合图像。结果 实验结果表明，与当前流行的融合方案相比，对于灰度图像，所提算法在融合性能上具有一定的优势，其融合图像具有更好的景深信息，避免了块效应与重影现象。结论 所提算法具有良好的融合质量，能够有效提高灰度图像的分辨率，在图像处理领域具有一定的价值。
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  基于半色调实地的纽介堡方程修正方法

  郭凌华, 孙栗媛

  . 2018, (13): 216-221. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.035

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  目的 从网点墨量与实地墨量不同的角度出发，构建基于半色调实地三刺激值的纽介堡方程修正模型，从而提高纽介堡方程的计算精度。方法 以符合G7认证的印刷标准文件为研究对象，从网点墨量与实地墨量不同的角度出发，通过求解半色调实地三刺激值，构建基于半色调实地三刺激值的纽介堡方程修正模型，利用色差法对该修正模型进行精度验证。结果 验证结果表明，修正模型色差精度最大可以提高2.2 NBS，平均色差精度可以提高1.0 NBS。结论 基于半色调实地三刺激值的纽介堡方程修正模型能够有效提高方程精度，研究结果对于印刷分色具有重要意义。
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  基于物理随机位生成器与混沌像素交叉互换的图像加密算法

  郭静博

  . 2018, (13): 222-232. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.036

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  目的 为了解决当前混沌图像加密技术忽略了随机序列产生的时间延迟现象，且难以克服其自身迭代的周期性，使其序列的自相关性不理想，导致密文安全性不佳等问题。方法 引入级联耦合混沌半导体环形激光器，设计基于物理随机位生成器与混沌像素交叉互换的图像加密算法。首先引入SHA-256散列函数，利用明文像素值，生成一个256位的密钥，并将其分割为一系列的8位子密钥；利用这些子密钥来计算Logistic-Sine复合映射的初始条件，以输出一组随机序列；根据混沌序列，定义像素交叉互换机制，对输入明文进行预处理，消除相邻像素之间的相关性；基于级联耦合混沌半导体环形激光器，充分利用其自身的时间延迟与交叉反馈的特性，设计物理随机位生成器，以同步输出考虑时间延迟的控制矩阵与随机位流；将Logistic-Sine复合映射输出的混沌序列转换为一个过渡矩阵，联合控制矩阵，定义像素混淆机制，彻底改变明文的像素位置；最后，利用随机位流，设计像素联系扩散函数，改变图像的像素值。结果 实验结果显示，与当前混沌加密技术相比，所提算法具有更高的安全性与鲁棒性，能够有效抗击明文攻击，相应的密文熵值约为7.9958，且 、 (Unified )分别为99.50%、33.46%。结论 所提加密算法具有较高的安全性和抗攻击能力，能够安全保护图像在网络中传输，在信息防伪等领域具有较好的应用价值。
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  基于样本选择的光谱重构研究

  易文娟, 张雷洪

  . 2018, (13): 233-238. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.037

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  目的 为了提高使用主成分分析法重构光谱反射率的重构精度。方法 利用Matlab进行仿真实验，选择3种不同色卡作为训练样本，使用主成分分析法探究主成分个数和样本间隔对重构结果的影响。结果 主成分个数为4时，贡献率均超过99%；样本间隔为10 nm时，RC24色卡重构效果最好，其平均色差2.37 平均均方根误差为0.0185。结论 训练样本的选择会影响光谱重构精度，RC24色卡具有数据量小、重建精度较高的特点，在颜色复制领域可以优先选择。
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  基于匹配调节法则和梯度约束模型的图像修复算法

  吴银芳, 朱森诚

  . 2018, (13): 239-244. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.038

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  目的 针对当前较多图像修复算法难以根据不同纹理结构来自适应调整修复块的尺寸，导致修复结果中存在不连续效应和模糊效应等不足，提出一种结合匹配调节法则和梯度约束模型的图像修复算法。方法 首先，利用平滑因子对置信度项进行约束，构造优先级判定模型，对待修复块的优先级进行度量，确定优先修复块。随后，通过SSD模型度量样本块之间的匹配结果，并根据匹配结果制定匹配调节法则，使得样本块能根据匹配度自适应调节其大小，以提高修复质量。最后，将梯度模值块中像素点的均方距离度量结果与样本块中像素点相结合，构造梯度约束模型，用以获取最佳匹配块对待修复块进行填充修复。结果 实验结果表明，与当前图像修复算法相比，该算法修复的图像具有更好的修复质量，在像素丢失率较高的情况下，仍然具有较高的相似度值。结论 所提算法具备较好的修复视觉质量，可用于被大面积损坏图像的修复。
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  基于相似稀疏度与局部差异特征的图像修复算法

  赵新颖

  . 2018, (13): 245-253. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.039

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  目的 为了解决当前图像修复算法在破损面积较大时，其复原图像易丢失局部细节信息而导致修复图像存在振铃效应以及不连贯效应的不足，提出一种基于相似稀疏度耦合局部差异特征的图像修复算法。方法 首先，利用待修复块及其相邻块内像素的均方距离来构造相似稀疏度模型，以形成优先权度量函数，根据其计算的优先级来确定优先修复块。然后，通过样本块对应的梯度向量模值来构造局部差异因子，计算样本块的局部差异，并以计算结果为依据对样本块的尺寸进行调整。最后，以像素点的颜色差值信息为依据，构造近似函数，选取最优匹配块对待修复块进行复原。结果 仿真实验结果显示，与当前图像修复算法相比，该算法具有更高的修复质量和效率，其复原图像不存在振铃效应和不连续效应等。结论 所提算法具有较高的修复视觉质量，能用于大面积损坏图像的复原。
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  国外火工品防殉爆技术现状分析

  唐平, 罗明文

  . 2018, (13): 254-259. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.13.040

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  目的 跟踪国外火工品殉爆材料技术和防殉爆技术的研究现状，为弹药、火炸药等火工品防护技术的改进，从技术手段上防范以及杜绝火工品爆炸事故的发生提供先进的国外技术情报支撑，为今后的研究方向提供理论参考。方法 查阅近年来国外有关防殉爆技术的相关文献，并进行整理分析以及总结。重点介绍火工品的材料技术和防殉爆技术的研究现状，分析应用实例中可能的解决办法。结论 研究成果可为防殉爆技术改进、实现低成本化的防殉爆设计提供参考和理论指导。