2022年, 第0卷, 第11期　
刊出日期：2022-06-17

  

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  表面活性剂对壳聚糖成膜体系物理特性的影响

  于力, 邓云, 王丹凤, 钟宇

  . 2022, (11): 1-7. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.001

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  目的 为研究不同表面活性剂对壳聚糖成膜体系物理与力学性能的影响，以期制备性能优良的壳聚糖膜。方法 文中配制质量分数为1%的壳聚糖膜液，以壳聚糖质量分数为30%的甘油为增塑剂，分别以质量分数为0.05%的吐温20、40、80，司盘20、40、80为表面活性剂，采用流延法制备可食膜。考察膜液流变性质、表面张力、Zeta电位，成膜力学性能、水分敏感性(水蒸气透过率、溶胀性、溶解性)、透光性，并利用AHP–CRITIC联合评价法对膜性能进行综合评价。结果 在质量分数为1%时，壳聚糖膜液表现为弱胀塑性;表面活性剂的加入能够有效降低膜液表面张力，使其保持稳定状态(Zeta电位>30 mV);成膜均为淡黄色半透明状，透光范围为45%~77%;对同一系列表面活性剂，随着亲水亲油平衡值(HLB)的增加，成膜力学性能下降，但阻水能力增强，同时，吐温添加组膜的力学性能均优于司盘添加组，而阻水性能则相反。结论 综合评价膜体系性能发现，加入司盘20的壳聚糖膜得分最高，吐温系列最高分为吐温20。研究结果为成膜体系中表面活性剂的选择提供了理论依据。
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  室温条件下纳米银的温和制备和形貌调控

  丁刚强, 彭戴, 游立, 夏柳芬, 熊剑

  . 2022, (11): 8-14. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.002

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  目的 探究室温条件下不同还原剂以及其他实验助剂在化学还原纳米银过程中对其颗粒粒径、尺寸分布和形貌的影响。方法 以抗坏血酸为还原剂，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂，柠檬酸钠为保护剂和第2还原剂，选择葡萄糖和硼氢化钠作对照，在室温下通过化学还原的方法来制备纳米银颗粒。通过马尔文激光粒度仪、紫外–可见光谱(UV–vis)、透射电镜(TEM)等对所制备纳米银进行表征。结果 采用抗坏血酸作为还原剂时，通过调控抗坏血酸体积(0.2 mL)，固定柠檬酸钠和PVP体积分别为0.5、0.6 mL，制备出粒径较小(平均粒径为56 nm)且尺寸分布较均一的球形纳米银;采用葡萄糖和硼氢化钠作还原剂时纳米银颗粒尺寸过大(平均粒径分别为216 nm和189 nm)。结论 采用抗坏血酸作为还原剂，调控柠檬酸钠、PVP等实验参数在最佳范围，更容易制备出球形度好、粒径小的均匀纳米银溶液。
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  纳米铝液的转移方式对图案自动成型效果的模拟

  黄海洋, 李艳, 薛倩

  . 2022, (11): 15-23. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.003

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  目的 研究利用选择性吸附原理实现纳米图案自动成型的可行性，以及转移方式对自动成型效果的影响。方法 通过分子动力学方法分别研究块体铝和两纳米铝团簇的加热升温过程，得到纳米铝液势能–温度变化曲线，并确定纳米铝液图案自动成型的模拟温度;利用LAMMPS软件建立图案自动成型所需的印版模型;分别以液膜转印和液滴喷印的方式，研究纳米铝液在石墨烯–铜基印版表面上润湿铺展情况。结果 纳米铝液能够在石墨烯–铜基印版表面实现图案自动成型;液膜模型和液滴模型的图案自动成型效果不同，液膜较薄时(双层铝原子)模拟时间为1 200 ps时，整个体系达到动态平衡状态，图案区的铝液厚度约为1.8 nm，图案自动成型效果较好;当液膜较厚时(三层铝原子)，模拟时间为1 200 ps时，整个体系达到动态平衡状态，但图案区的两线条间存在较多铝原子残留，自动成型效果较差;而2种液滴模型均实现了较好的图案成型效果，液滴数量为4滴时，模拟时间为3 000 ps时可形成厚度均匀的图案，当液滴数量为6滴时，模拟运行600 ps时图案区即可形成的稳定均匀的线条。结论 利用选择性吸附原理可实现纳米图案自动成型，成型效果受铝液转移方式的影响较大，若进行实际应用则需综合考虑成型效果和印刷工艺的影响。
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  废弃塑料实现木塑复合材料的制备及其性能探究

  张志礼, 王新婷, 李凤凤, 褚夫强

  . 2022, (11): 24-30. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.004

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  目的 基于桉木粉(Wood, W)和废弃聚乙烯塑料瓶(PE)实现木粉/PE复合材料(WPE)的制备，并对其性能进行探究。方法 借助塑料注射成型机实现WPE的制备，通过外观分析、拉伸试验、TGA谱图、HalpinTsai模型分析和生物降解性研究WPE的性能。结果 桉木粉在PE基体中能够实现良好分散，且当木粉质量分数为3%时，WPE的弹性模量和断裂伸长率分别为1.69 GPa和153%，此时WPE质量损失5%时的分解温度(t5%)和最大分解速率温度(tmax)分别提高了5.13 ℃和2.73 ℃。土埋320 d后，WPE的最大质量损失率为20.25%，远高于PE的质量损失率(2.35%)，充分表明增加木粉可以显著提高木塑复合材料的生物降解性。结论 借助注射成型法可成功实现WPE的制备，且木粉较佳质量分数为3%。
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  茯苓–聚乙烯醇抑菌膜的制备及生物可降解动力学评价

  邹鹏鹏, 刘宇琴, 陈亚楠, 蔡俊

  . 2022, (11): 31-37. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.005

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  目的 以可降解材料聚乙烯醇为基材，通过添加茯苓溶液，制备出复合抑菌薄膜，研究不同浓度茯苓对共混膜理化性能和功能性能的影响。方法 采用溶剂浇铸法制备茯苓/PVA共混膜。对共混膜的物理力学性能，以及溶解度、透光率、抑菌性、可降解性进行检测。利用红外光谱、扫描电镜对其结构进行分析表征。结果 茯苓的添加削弱了PVA分子间作用力，显著提高了断裂伸长率，由202.77%增加到398.82%，降低了拉伸强度，并且茯苓与PVA之间形成氢键，减少了水分对薄膜的溶解，薄膜溶解度由100%降到38.21%。随着茯苓质量分数的增加，薄膜的透光率下降，抑菌性得到增强。土壤降解实验表明茯苓/PVA共混膜具有良好的生物降解性。结论 制备的茯苓/PVA共混膜的力学性能和耐水性均得到提高，并且复合膜具有一定的抑菌性和可降解性。文中制备的复合膜为食品包装提供了理想选择。
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  包覆–球磨改性市政污泥制备新型纸包装材料

  张美珠, 卫灵君, 李昊津, 孙昊

  . 2022, (11): 38-45. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.006

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  目的 为了解决我国市政污泥的处理处置以及缓解造纸原材料资源紧缺等问题，提出将市政污泥先用淀粉包覆后再进行球磨改性处理，并作为造纸填料制备纸包装材料的新思路。方法 探究球料比、球磨时间和球磨转速对污泥填料的粒径、Zeta电位，以及制备的纸包装材料性能的影响规律，通过分析其微观形貌和热稳定性，初步探索污泥基纸包装材料的成型机理。结果 实验结果表明，经球磨改性后可以有效减小淀粉包覆后污泥填料的中位粒径，降低其Zeta电位。污泥经淀粉包覆改性后制备的纸包装材料的力学性能得到显著提高，热稳定性更好。结论 市政污泥经淀粉包覆–球磨改性后制备的污泥基纸包装材料是一种理想的包装材料，为市政污泥在包装材料的高值化应用提供了一条新途径。
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  不可逆温敏变色油墨的显色动力学探究

  俞胡斐, 钱静

  . 2022, (11): 46-53. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.007

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  目的 探究温敏变色油墨对时间、温度的响应情况，以及不同制备配方对其动力学参数的影响。方法 利用光生酸剂的分解反应使结晶隐性紫染料开环显色，以此作为变色体系置于丝网油墨中，制备出可随时间–温度累积进行不可逆变色的智能温敏标签。利用分光密度仪测量标签b^*值，以标签b^*值变化作为测量指标，将其与变色时间进行拟合，探讨油墨组分对标签变色性能的影响。并探究不同组配方下b^*值对温度变化的响应，以及不同配方对反应活化能的影响。结果 随着时间的积累，油墨印刷标签b^*值逐渐减少，标签颜色由浅黄色变成深蓝色;同时，当温度升高，标签的变色速率也随之加快，温度越高，标签所测量的b^*值越低，呈现出的蓝色越深。相同温度下标签|Δb^*|值较高时，标签的活化能较低。 结论 该标签对时间、温度的积累均有响应，制备的标签活化能在11.453～27.676 kJ/mol波动，具有应用在食品品质智能监控领域的潜力。
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  改性木质素/PBAT复合包装膜的研究

  赵曼, 陈蕴智, 张楠, 张正健, 刘光发, 郭浩然

  . 2022, (11): 54-61. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.008

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  目的 将硅烷化木质素(SAL)与聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)共混制备包装性能更为优良的SAL/PBAT复合包装膜，使其在包装领域应用更广。方法 通过对木质素进行硅烷化改性，以咪唑作为中间体，将叔丁基二甲基氯硅烷(TBDMSCl)接枝到木质素的羟基上制备SAL，并将SAL与PBAT进行熔融共混吹塑成膜，探讨其对包装膜的力学和阻隔等性能的影响。结果 与纯PBAT膜相比，SAL/PBAT复合包装膜拉伸强度提高了31.0%，断裂伸长率降低了37.4%，弹性模量提高了529.7%，氧气透过率降低了39.4%，水蒸气透过率降低了42.4%。结论 改性木质素与PBAT复合能够产生协同效应，可以有效改善SAL/PBAT复合包装膜的力学和阻隔性能。
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  辛胺改性海藻酸钠薄膜的制备及理化性能研究

  李一佳, 王浩东, 樊广龙, 杨曼丽

  . 2022, (11): 62-69. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.009

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  目的 为了提升海藻酸钠薄膜的力学性能和疏水性能。方法 以1–(3–二甲氨基丙基) –3–乙基碳二亚胺(EDC)/N–羟基琥珀酰亚胺(NHS)为催化剂，将辛胺(OA)通过酰胺化反应共价连接到海藻酸钠的分子中，利用疏水烃基链分子之间的“缔合作用”来提升海藻酸钠薄膜的力学性能，并且降低其水溶性。通过流延的方法制备辛胺改性海藻酸钠膜(OASA)，探究辛胺的接枝率与成膜性能的关系，以及辛胺添加量对膜的力学性能、水溶性、水蒸气透过率、颜色及热力学性能的影响。辛胺改性海藻酸钠的分子结构通过红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(¹HNMR)得到证明;改性海藻酸膜的结构通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)进行分析。结果 在辛胺的接枝率为19.94%以下时，可以得到均匀透明的薄膜;与纯海藻酸钠薄膜相比，辛胺改性膜的拉伸强度和断裂伸长率分别提升了23.1%和35.5%;热力学数据表明，在最终加热温度为700 ℃时，残留量增加，最大失重速率对应温度下降，膜的热力学稳定性增加;辛胺改性膜的含水量、水溶性和水蒸气透过率比纯海藻酸钠薄膜分别下降了37.2%、17.5%和81.3%。结论 通过共价改性在海藻酸钠的分子中引入长烃基链的方式，是一种有效提升膜材料理化性能的策略。
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  TPU对PET力学性能及电镀性能的影响

  郭彬, 许云川, 温浩宇, 蒲祖文

  . 2022, (11): 70-74. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.010

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  目的 为拓展聚对苯二甲酸(PET)在表面喷涂或电镀包装领域的应用提供一种可行的研究方法。方法 从PET韧性、表面电镀性能差等自身特性出发，采用弹性体热塑性聚氨酯弹性体(TPU)和聚乙烯辛烯共弹性体(POE)对PET进行共混改性，提升PET的韧性和表面极性。结果 当TPU和接枝POE的质量分数分别达到3%和20%时，PET的缺口冲击强度可达到31.49 kJ/m²，提升了5倍，且PET制品的表面达因值由原来的32提升到了40。结论 弹性体TPU和接枝POE的引入，改变了PET分子链的内部排列结构，使得支链增加，且增加了PET表面的极性基团，从而提升了其表面能。
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  半纤维素包装薄膜材料的研究进展

  郭浩麒, 罗文翰, 肖乃玉, 肖更生, 蓝碧锋, 张雪琴

  . 2022, (11): 75-88. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.011

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  目的 综述了近几年来有关半纤维素改性、材料制备及其应用方面的研究，以期为半纤维素基薄膜材料的进一步开发与应用提供参考。方法 通过收集与整理相关文献，阐述半纤维素的结构特点和分离提取方法，综述近些年来关于半纤维素包装薄膜材料的研究进展，并对比分析物理改性与化学改性2种改性方法对半纤维素薄膜材料包括阻隔性能、力学性能等的调控。结论 对半纤维素进行物理或者化学改性，在保留原有优势性能的同时赋予半纤维素薄膜材料更好的机械强度、柔韧性、热稳定性以及疏水性等性能，符合半纤维素高值化利用新趋势。
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  类水滑石制备及其功能改性的研究进展

  杨敏, 刘淑贤, 聂轶苗, 王玲, 王龙

  . 2022, (11): 89-98. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.012

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  目的 为了探索类水滑石的低成本制备方法及插层改性增加其新功能的方法，提出类水滑石制备及其功能改性的环保新方向。方法 基于类水滑石的常规制备方法以及矿物原料和固废制备类水滑石的方法，综述类水滑石常规制备方法的优缺点，同时综述增强阻燃性能、吸附性能、催化性能、润滑性能、光催化、抗菌抗肿瘤、抗紫外线等性能的类水滑石的功能改性方法。结论 认为目前类水滑石制备及改性应加强2个方面的研究:利用矿物原料和钢渣、矿渣、粉煤灰等固体废弃物直接制备类水滑石，以降低其制备成本;利用水滑石和类水滑石的层状结构，以及层间阴离子的可交换的特性，加强其多种性能的改性。
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  乳酸根插层水滑石/果胶膜的制备及应用

  陈思佳, 马占玲, 师嘉澳, 励建荣

  . 2022, (11): 99-106. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.013

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  目的 研究一种新型的保鲜膜，并探究其对鱼肉保鲜效果和货架期的影响。方法 采用离子交换法将乳酸根插层到水滑石的层板中，制备出一种新型的复合纳米材料乳酸根–插层水滑石(MgAl–SL–LDHs)，利用红外光谱仪进行表征。再以果胶为成膜材料、甘油为增塑剂、氯化钙为增稠剂、蜂蜡、Span–40、Tween–80黏性液体作为表面活性剂，MgAl–SL–LDHs作为填充材料制备出一种复合膜，并测定膜的拉伸强度、断裂伸长率、透光性和水蒸气透过量。将鱼肉用不同质量分数的MgAl–SL–LDHs薄膜包裹后在4 ℃下贮藏，每4天测定菌落总数和挥发性盐基氮。结果 由正交试验得出制备膜的最佳工艺，即果胶、甘油、氯化钙质量分数为2.5%、1%、2%。质量分数为0.3%和0.5% MgAl–SL–LDHs包裹的鱼肉第14天菌落总数达到国家标准6 lg(CFU/g)，第16天TVB–N的数值还未达到国家标准20 mg/hg。结论 此种保鲜膜在鲤鱼的保鲜中有一定的效果，可延长货架期6 d左右。
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  羧甲基壳聚糖/壳聚糖涂膜保鲜千禧果

  郑家辉, 杨梅, 祖煦, 王硕, 张利君

  . 2022, (11): 107-114. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.014

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  目的 对千禧果进行涂膜包装，从而延长其常温贮藏的货架期。方法 采用壳聚糖(Chitosan, CS)和羧甲基壳聚糖(Carboxymethyl Chitosan，CMCS)为基材，利用层层自组装(Layer-by-layer Self-assembly，LBL)的方法对千禧果进行涂膜保鲜包装，研究CS与CMCS之间的作用力类型，以及涂膜处理对千禧果的保鲜效果。结果 通过红外分析可知，CS与CMCS之间依靠氢键作用和静电力相互连接;通过实验确定CMCS/CS层层自组装双层涂膜对千禧果的保鲜效果相对最佳，在室温下能将千禧果的保鲜期延长至9 d，贮藏9 d后千禧果的质量损失率、腐烂率、硬度、可溶性固形物质量分数、维生素C含量及有机酸含量分别为3.3%、6.7%、5.3 kg/cm²、7.7%、29.3 mg/hg和0.48%。结论 CS和CMCS层层自组装多层涂膜对千禧果具有明显的保鲜效果，能有效延长其货 架期。
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  不同贮藏温度下金玉兰菜的品质变化及其货架期预测

  吴洋, 李逸钊, 何兴兴, 张娜, 阎瑞香, 关文强

  . 2022, (11): 115-125. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.015

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  目的 探究不同温度下金玉兰菜采后贮藏品质和生理特性的变化，建立其货架期预测模型。方法 分别设置货架温度为1、4、10、20 ℃，对比分析不同贮藏温度下金玉兰菜的感官品质、呼吸速率、乙烯释放量、叶绿素含量、类胡萝卜素含量、总酚含量和芽球叶部色差值(L^*、a^*、b^*)的变化情况;将质量损失率和叶部色差L^*值作为特征指标，应用Arrhenius方程和化学动力学方程，建立金玉兰菜货架期的动力学模型。结果 与10 ℃和20 ℃贮藏条件相比，1 ℃和4 ℃低温贮藏可显著延缓金玉兰菜的品质劣变进程，降低叶绿素、类胡萝卜素、总酚等含量的下降速率(P＜0.05)，采用1 ℃低温贮藏能更好地抑制金玉兰菜呼吸强度和乙烯释放量的上升，并推迟呼吸峰值的出现，显著延长了金玉兰菜的货架期。结论 所得预测模型的平均相对误差均在±5%以内，可准确预测1～20 ℃内金玉兰菜的货架期，为金玉兰菜采后贮藏温度条件的选择和货架期监测提供了参考依据。
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  加拿利海枣种子的贮藏特性

  何兰兰, 刘宝林

  . 2022, (11): 126-131. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.016

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  目的 针对加拿利海枣种子成熟时具有含水量高，采摘后贮藏不当极易发生霉变等问题，探究加拿利海枣种子的脱水耐性、低温敏感性和贮藏特性。方法 将新鲜成熟的果实在硅胶中干燥，测定加拿利海枣种子的含水量随时间的变化情况，以及不同含水量种子的萌发率。将新鲜种子在4、15 ℃下贮藏1、3、6个月，记录在贮藏过程中种子和种胚的形态变化情况，测定贮藏温度对种子的萌发率和活力的影响情况。结果 当含水量从成熟脱落期的53.79%降至8.0%时，种子的萌发率由76.0%增至92.9%。在贮藏期间，种胚在2种温度下均未生长。在贮藏6个月后，种子的萌发率显著下降，在4 ℃下贮藏时种子易发霉, 但在4 ℃下贮藏后种子的萌发率显著高于在15 ℃下贮藏后种子的萌发率。结论 加拿利海枣种子具有低温耐性和强脱水耐性，为正常性种子。新鲜种子在采后通过干燥和低温保存的方法可以有效保持种子的活力，延长其贮藏期。
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  超声波处理技术在水产品加工中的应用研究进展

  蓝蔚青, 赵家欣, 谢晶

  . 2022, (11): 132-139. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.017

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  目的 对超声波在水产品加工中的应用研究进展进行总结，为后续研究提供理论参考。方法 在介绍超声波特点和原理的基础上，对超声波处理技术在水产品灭菌、钝酶、蛋白质改性和传热传质性能等方面的应用研究进展进行阐述，提出存在的问题和解决方法。结果 超声波处理技术可进行水产品的杀菌前处理，并能钝化内源酶，从而提高水产品在结晶、提取和腌制等方面的加工效率，并减缓水产品在解冻时造成的品质劣化。超声波处理技术在设备条件和加工效率上还存在不足之处，需与其他处理方式联合使用。结论 超声波处理技术在水产品加工中显现出一定优势，且能结合其他处理方式，进一步增强水产品在杀菌、提取、干燥与品质保持等方面的加工效率。
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  基于高通量测序技术研究不同品种桃果实的微生物多样性

  罗冬兰, 瞿光凡, 马超, 巴良杰, 王瑞, 曹森

  . 2022, (11): 140-146. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.018

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  目的 探究贵州不同品种桃果实附着的微生物菌群组成情况。方法 以镇远红桃、镇远艳红桃和玉屏黄桃为试材，利用高通量测序技术分析贵州不同品种桃果实微生物的多样性。结果 红桃的主要优势细菌属为泛菌属、鞘氨醇单孢菌属和假单胞菌属，优势真菌属为枝孢菌属、交链孢属和曲霉属;艳红桃的优势细菌属为拟杆菌属、布老特氏菌属和甲基杆菌属，优势真菌属为链核盘菌属、枝孢菌属和交链孢属;黄桃的优势细菌属为甲基杆菌属、鞘氨醇单孢菌属和棒状杆菌属，优势真菌属为枝孢菌属、链核盘菌属和交链孢属。此外，α多样性分析表明艳红桃的真菌多样性最高，而黄桃的真菌多样性次之;β多样性分析表明构成不同品种桃群落组成有明显差异，而黄桃与红桃的群落组成相似程度更高。结论 研究初步明确了贵州不同品种桃果实的微生物多样性，为不同品种桃果实的绿色生产和贮藏保鲜提供理论基础。
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  Box–Behnken优化马齿苋抗氧化澄清饮料制备工艺

  陈凌, 骆卢佳, 余蕾

  . 2022, (11): 147-153. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.019

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  目的 比较干、鲜马齿苋的活性成分及对1,1–二苯基–2–三硝基苯肼(DPPH)的清除率，选择抗氧化活性高的马齿苋酶解液为功能原料，优化马齿苋抗氧化饮料的配方。方法 以马齿苋酶解液、甜菊糖苷、柠檬酸为自变量，以饮料的感官评分为响应值，采用Box–Behnken响应面法优化马齿苋抗氧化澄清饮料的制备工艺。结果 鲜马齿苋酶解液中多糖和黄酮的含量高于干马齿苋，对DPPH的清除率也大于干马齿苋。在鲜马齿苋酶解液的体积分数为45.2%、甜菊糖苷的质量浓度为0.23 g/L、柠檬酸的质量浓度为0.06 g/L等条件下，马齿苋饮料的理论感官评分值为33.2，实际评分值为33.3，表明其抗氧化能力较好(饮料的体积为0.60 mL时对DPPH的清除率为34.6%)。结论 回归模型的预测值与实测值接近，采用响应面法优化马齿苋抗氧化饮料的工艺合理可行，制备的马齿苋抗氧化饮料呈现酒红色、澄清透明、酸甜适宜。
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  泡沫铝填充薄壁金属管结构冲击吸能特性研究

  陈军红, 张方举, 谢若泽, 徐伟芳, 胡文军

  . 2022, (11): 154-160. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.020

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  目的 为了研究静动态加载下泡沫铝填充薄壁金属管结构吸能特性随泡沫铝密度的变化规律。方法 利用材料试验机对3种不同密度的泡沫铝填充薄壁金属管结构进行准静态压缩，利用Taylor–Hopkinson实验装置对相同结构进行动态压缩实验，基于电测和光测法获得结构的静动态压缩载荷位移曲线，对载荷位移曲线进行积分得到结构的静动态吸能特性。结果 准静态压缩下，随着泡沫铝密度的增加，泡沫铝填充薄壁管结构能量吸收能力近似成指数增加。动态压缩下，结构能量吸收能力随泡沫铝密度增加先保持不变后增加。结论 准静态压缩下，在薄壁金属管中添加泡沫铝能明显增加泡沫铝填充薄壁金属管结构能量吸收能力，但在动态压缩下，低密度泡沫铝的添加无益于增加结构的能量吸收能力，为增加薄壁金属管的吸能能力需要求泡沫铝的密度超过一定值。
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  基于Sherwood–Frost模型构建聚乙烯泡沫拉伸本构

  张武杰, 付志强, 刘艳华, 何争辉, 刘昊喆

  . 2022, (11): 161-167. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.021

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  目的 研究聚乙烯泡沫的拉伸力学性能，并构建聚乙烯泡沫的拉伸本构模型。方法 利用万能材料试验机对不同密度的聚乙烯泡沫进行不同拉伸速率的单轴拉伸实验，得到聚乙烯泡沫的拉伸应力–应变曲线;在Sherwood–Frost唯象本构模型框架的基础上，构建将密度和应变耦合的密度项，以及将应变率、应变和密度耦合的应变率项的拉伸本构模型。结果 聚乙烯泡沫在断裂前的拉伸力学特性为非线性弹性，表现出明显的应变率强化效应，现有的密度项和应变率项与实验数据的拟合精度较低，最大平均误差分别可达11.76%、7.90%。新构建的密度项和应变率项与实验数据拟合精度较好，最大平均误差分别为1.17%、1.92%。结论 新构建的拉伸本构模型能够更精确地描述聚乙烯泡沫单轴拉伸的应力应变关系，为聚乙烯泡沫的综合力学性能的进一步研究提供参考。
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  UO2芯块运输容器核临界安全分析

  庄大杰, 孙洪超, 孙树堂, 陈磊, 李国强, 张建岗

  . 2022, (11): 168-173. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.022

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  目的 在开展二氧化铀(UO2)芯块运输容器设计时，应进行临界安全分析，优化容器设计，并通过得出的临界安全指数(CSI)限定可运输货包的数量，确保在任何可信的运输情景下的核临界安全。方法 文中采用蒙特卡罗软件SuperMC对符合要求的国际临界安全手册中6类49个基准实验案例进行建模计算，获得本案例的次临界上限值，再基于运输容器经受正常运输条件与运输事故条件试验的结果，计算得出正常运输条件与运输事故条件下的单货包与货包阵列的最大中子增殖系数keff值。结果 该案例的次临界限值(USL)为0.919 74;UO2芯块运输容器在正常运输条件与运输事故条件下单货包的最大keff值分别为0.286 08，无限阵列货包的最大keff值为0.798 34。结论 UO2芯块运输容器在正常运输条件与运输事故条件下的最大keff值均小于0.919 74，临界安全指数为0，容器设计临界安全性能可确保可运输安全。
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  电池热管理系统散/加热特性研究及保温安全设计

  王振, 李保国

  . 2022, (11): 174-182. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.023

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  目的 研究电动汽车高/低温工况下锂离子(Li–ion)电池散/加热所需时间，完善电池热管理系统(BTMS)的保温与安全设计。方法 通过瞬态仿真分析微通道耦合微热管(MC耦合UMHP)式BTMS作用Li–ion电池组散热过程的动态特性，并在该BTMS结构上增加电加热辅助设计，考虑到Li–ion电池组在超低/高温工况运行时的各种不利条件，对MC耦合UMHP式BTMS增加保温与安全设计。结果 在流速为3 m/s时，MC耦合UMHP式BTMS作用Li–ion电池组从初始温度314 K降温至目标温度303 K所需的时间仅为135 s，在Li–ion电池组初始温度为258 K时，加热时间近258 s，在各种工况下进行散/加热仿真实验中Li–ion电池组的最大温差始终小于5 K。结论 MC耦合UMHP式BTMS对Li–ion电池散/加热所需时间少，换热效果好，温度均衡性好。
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  芯片载带缺陷的机器视觉检测方法

  魏鸿磊, 蒋志留, 徐家恒, 孔祥志, 商业彤, 童强

  . 2022, (11): 183-188. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.024

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  目的 针对芯片包装载带在生产过程中经常出现的型腔底部和边缘变形、穿孔等缺陷的检测问题，提出一种机器视觉检测方法。方法 首先离线准备配准模板及标准模板图像，然后根据模板在生产过程中进行在线检测。在检测过程中由传感器触发采集待检测型腔图像，然后通过模板匹配 方法配准模板图像和待检测图像，并进行异或运算检测两图像差异从而定位缺陷。结果 实验证明边缘变形检测最大错误率为0.45%，底部变形检测最大错误率为0.50%，穿孔检测最大错误率为0.35%，每帧图像检测平均耗时为0.22 s，满足用户错误率不超过1%和每帧耗时不超过0.5 s的要求。结论 该方法能够实时检测芯片载带边缘变形、穿孔等缺陷，有效地实现载带加工生产过程中的质量监控。
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  面向快递包裹运输的自供电环境监测系统设计和仿真

  屠迪龙, 张媛, 朱磊, 秦勇, 杜艳平

  . 2022, (11): 189-197. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.025

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  目的 针对包裹运输实时状态监测的能源和续航问题，文中设计一种自供电物流环境监测系统以解决相应的续航问题。方法 分析公路运输车辆振动分布情况;设计一种电磁振动能量收集器和能量管理电路，建立能量收集器的物理和数学模型;通过仿真和实验对比文中提出的收集器的模型和实测的输出结果，并测试能量管理电路性能以及相应阻抗匹配分析。结果 收集器仿真结果和实测结果基本吻合，输出电压的峰值均高于1 V。文中提出的能量管理电路能够有效完成收集器输出电压的升压整流，与收集器配合后充电效率最高可达51.1%，阻抗匹配在1 kΩ时输出效果最优。 结论 文中提出的数学模型有效、可靠，且自供电物流环境监测系统方案有效提升了包裹实时监测的续航能力。
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  基于包装材料冷链速冻食品微波复热温度场仿真研究

  朱文娴, 聂子恒, 王浩东, 王力

  . 2022, (11): 198-204. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.026

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  目的 解决微波复热冷链食品时包装材料及微波输入功率选择的问题。方法 通过对照实验法，利用物理场仿真软件COMSOL Multiphysics 5.6来建立速冻食品微波复加热模型，模拟采用4种常见速冻食品外包装材料，在800 W功率下将一份初始温度为−18 ℃的速冻土豆泥通过微波复加热至65 ℃，研究升温过程中物块中心温度和时间速率曲线，以及物料达到目标温度时横切面温度场分布情况。然后在此基础上控制包装材料这个单一变量，分别改变输入功率和物料形状。结果 铝箔制的包装材料中的物料微波加热速率最快，所用的时间为10 s;达到目标温度时，不同包装材料下，pp塑料制的物料体温度差最小，加热相对最均匀;不同形状下，菱形柱体的物料温度差最小，加热相对最均匀;不同微波功率下，6 kW微波功率实现目标温度消耗电能最少。结论 铝箔制的包装材料微波加热速率最快，pp塑料制的包装材料微波加热物料受热均匀性最佳，菱形柱体形状的物料在微波加热时均匀性最佳，选择输入功率为6 kW时加热效益最大。
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  非标准托盘尺寸优化设计系统的开发

  宋卫生, 薛阳

  . 2022, (11): 205-211. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.027

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  目的 开发一款非标准托盘尺寸优化设计系统，用以提高物流效率，降低物流成本。方法 使用托盘装载货物的平面利用率和装入运输工具的空间利用率进行双重约束，采用简单重叠式、正反交错式、纵横交错式、旋转交错式4种方式进行堆码，以单车装货量最高为优化目标构建优化算法。在此基础上设计优化系统，并进行算例验证。结果 按文中算例所给数据可得，最优的托盘尺寸为1 200 mm× 1 029 mm，对应的装载方式为正反交错。结论 该系统具有一定的实用价值，但是还存在堆码装载物体形状以及堆码方式考虑不足的问题，还有进一步提升的空间。
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  横滤嘴棒自动剔除和图像识别预警方法

  廖宇, 陈琳, 何攀, 刘文婷, 黄家兴, 伍芬儒, 李冉

  . 2022, (11): 212-218. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.028

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  目的 基于图像识别和结构改进对嘴棒发射机运行中产生的横滤嘴棒进行智能剔除、识别和预警，以提高生产效率。方法 采集滤嘴棒侧面运输图像，对异常图像进行追踪，从中提取异常滤嘴棒特征点，基于图像生成警示信息，同时对滤嘴棒发射机输送轨道背板进行结构优化，能剔除大部分横滤嘴棒。结果 改进后的模拟样机，经过输送轨道背板的横滤嘴棒的剔除率高达约77%，其余异常横滤嘴棒被及时预警，嘴棒发射机的管道卡堵概率降低约60%，设备运行效率显著提高。结论 图像识别和结构改进能有效识别预警和剔除嘴棒发射机运行中产生的横滤嘴棒。
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  加装FX2包装机的小包视觉检测

  杨秉佐, 张建新, 孙文杰

  . 2022, (11): 219-225. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.029

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  目的 针对青岛卷烟厂现有FX包装机型生产中，没有检测烟包外观完好的设备，设计安装一套小包视觉检测装置，将高速生产中产生的不合格烟包准确剔除。方法 通过安装高速PLC和视觉采集相机，利用软件图像处理功能将采集照片进行处理分析，输出结果到上位机，控制电磁阀将缺陷烟包准确剔除。结果 经过数月的实验，在改进后的抽检中，玻璃纸缺陷次数由13降低为1，剔除数量为318盒;商标纸缺陷次数由23降低为0，剔除数量为766;内卡纸缺陷次数由14降低为1，剔除数量为160。可看出无检测的生产中存在大量缺陷烟包漏剔现象。结论 经过安装调试投入正常使用，该检测系统性能稳定可靠，能有效地降低产品的质量隐患。
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  飞灰包装智能产线设计与虚拟调试

  张月, 方成刚

  . 2022, (11): 226-235. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.030

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  目的 设计一种全自动飞灰包装智能产线，旨在为某垃圾焚烧厂的飞灰包装产线的自动化改造项目提供可行性方案。方法 从飞灰包装的实际工艺需求出发，介绍产线总体设计和工位布局。针对吨袋开口装置和机器人专用手爪的设计与工作原理进行介绍。推导理论套袋力公式以指导专用手爪和出灰筒等机构的设计。在产线结构设计的基础上，为进一步验证该结构和布局是否能够无障碍地实现飞灰包装的所有工序流程，采用基于NX MCD和虚拟PLC的虚拟调试的方法，并结合PLC程序为整个包装产线进行工序流程仿真。结果 仿真显示该产线可以在PLC程序控制下全自动地、无障碍地实现飞灰包装的11个工序。产线的6个工位均可以实现无人运行。结论 可以通过添加开口装置与机器人等设备，改造原有半自动的包装产线，并为原产线解决了大型吨袋的自动开口、取袋、套袋的问题。
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  水泥包装自动套袋装置控制系统的设计

  魏志豪, 吴桢芬, 张亮, 章小建

  . 2022, (11): 236-244. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.031

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  目的 为了提升水泥袋装过程的自动化水平，减少长期以来对人工套袋的过度依赖。方法 在现有的回转式水泥包装机技术基础上，设计一款与之相适应的自动套袋控制系统。对套袋装置的结构原理进行简要阐述，同时明确控制系统的设计要点，决定采取以“HMI+PLC”的分层控制结构，在硬件选型的基础上，又对控制程序和组态界面进行了开发。结果 经过现场实验验证，文中所设计的控制系统操作简便、可靠稳定、易于维护，在粉尘浓度较大的环境中运行良好，有效实现了供袋、取袋、开袋以及套袋等工序流程的自动化控制，套袋速度接近1 500袋/h，且套袋成功率达到98%。结论 系统通过触摸屏界面完成远程操控，将套袋工人从恶劣的粉尘环境中解放出来，为自动套袋技术难题攻关提供了可参考方案，提升了水泥生产行业的自动化水平，具有广阔的应用前景。
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  我国水泥包装袋标准化研究

  胡伟, 凌海, 马俊辉, 张晓飞, 汤一志

  . 2022, (11): 245-252. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.032

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  目的 研究自1988年首次发布水泥包装袋国家标准以来我国水泥包装袋标准化历程，为标准的修改提供参考。方法 通过分析历次水泥包装袋国家标准(GB 9774、GB/T 9774)修订内容，从水泥包装袋的分类、制袋材料、袋型、物理力学性能、适用温度、牢固度、防潮性能等方面阐述水泥包装袋制袋技术标准化的更新改进。通过2018—2020年水泥包装袋产品质量普查，从防潮性能、物理力学性能、弃缝改糊、禁塑令、绿色包装等方面阐述水泥包装袋标准化必要性。结果 通过对比水泥包装袋新旧标准中防潮性能测试方法与指标要求，得出了水泥包装袋防潮性能标准化的趋势。结论 我国水泥包装袋制袋国际化程度较低，标准化工作需要进一步与国际接轨，以引领水泥包装产业发展。
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  基于改进遗传算法的航空集装箱装载优化

  张长勇, 刘佳瑜

  . 2022, (11): 253-260. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.033

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  目的 为保证货物在运输中的平稳性与安全性，优化航空运输中集装箱的装载布局问题，提出一种改进遗传算法并开展航空集装箱装载应用研究。方法 考虑货物装载的7种现实约束条件，以集装箱体积利用率为优化目标，建立航空集装箱多箱装载优化模型。采用三段式实数编码随机产生初始种群，并加入最优个体保护策略增强遗传算法的全局收敛性，结合不同约束条件构造合理的适应度函数。结果 以真实航空货物信息作为实验数据，实验结果表明在满足多种现实约束的条件下，集装箱体积平均利用率由优化前的74.07%提高到83.99%，装载件数明显增加，适用于航空集装箱的运输装载。结论 算法能够应用于航空集装箱装载运输中，为航空运输业实现智能化装载、提高运输效率创造了条件。
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  基于TRIZ/专利规避集成理论的快递无人机载物装置

  王秀红, 贾沛颖, 韩心雨, 高清敏, 朱格璐

  . 2022, (11): 261-271. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.034

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  目的 设计一种结构简单，稳固安全性强，可根据承载物体形状进行快速调整的的快递无人机载物装置。方法 采用TRIZ/专利规避集成理论对快递无人机的载物装置进行创新设计。首先对专利库中的快递无人机载物结构进行专利分析，确定其规避对象为悬吊式无人机载物装置，采用伞形专利组合规避设计方法，建立专利−问题模型确定有用作用和问题作用，确定设计矛盾，运用40条发明原理和76个标准解建立改善后功能模型图，并对其载物装置进行设计。结果 仿真结果表明，创新产品最大工作载荷为225 N，关键部件轨道机翼最大静止状态应力为1.023×10⁷ MPa，飞行状态应力为1.576×10⁷ MPa。载物架最大静止状态应力为1.049×10⁶ MPa，飞行状态应力为2.126×10⁶ MPa。结论 与悬吊式载物装置相比，创新的产品在可载物的形状多样性、稳定性方面更好，更实用、轻便;与吊架托盘式无人机相比，该产品更稳固耐用。
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  政府奖惩激励下快递包装回收行为演化博弈与仿真分析

  成灶平, 马良

  . 2022, (11): 272-282. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.035

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  目的 厘清快递包装废弃物回收利益主体间的博弈关系与演化路径，解决快递包装回收率普遍较低的问题。方法 在信息不对称和有限理性的条件下，构建政府、回收商和消费者三群体间快递包装回收行为演化博弈模型。分析群体间稳定策略组合的实现条件，运用Matlab软件进行数值仿真，探究不同参数变化对三方演化路径的影响。结果 政府的奖惩力度、激励成本、收益大小是影响博弈三主体策略选择和演化稳定路径走向的关键因素。同时回收商和消费者的参与比例对政府行为选择有显著作用。结论 参与主体得益是影响其行为的关键，政府通过积极鼓励、支持和宣传，同时设立科学合理的奖惩激励政策能够明显提高快递包装回收率。
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  融合注意力机制的多尺度深度网络的逆半调方法

  李梅, 张二虎

  . 2022, (11): 283-291. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.036

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  目的 运用现有的逆半调方法恢复的图像存在着半色调网纹去除不够理想、图像细节恢复不够清晰等问题，为了进一步提高逆半调图像在平滑区域和纹理细节方面的质量，提出一种基于融合注意力机制的多尺度卷积神经网络的逆半调方法。方法 首先，根据半色调图像网点噪声多频分布特点，设计多尺度卷积网络为基础结构的深度学习网络，从多个不同的尺度抑制半色调网纹并恢复不同尺度的图像信息;然后，应用注意力机制重建图像信息，从而生成逆半调图像;最后，提出多任务损失函数加速网络优化，更好地实现逆半调。结果 实验结果表明，运用此方法得到的逆半调图像在视觉上与原始图像更为相近，恢复出的图像细节更好;在客观评价方面，通过与现有的最先进的方法相比，峰值信噪比平均值提高了0.562~10.095 dB，结构相似度平均值提高了0.01~0.171。结论 该方法可以实现半色调图像的高质量恢复。
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  非对称关键点注意力结构的交互式图像分割方法

  孙刘杰, 樊景星

  . 2022, (11): 292-301. https://doi.org/10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.11.037

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  目的 人机交互信息在交互式图像分割过程中具有重要意义，为了提高交互信息的使用效率，文中提出一种优化方法。方法 提出一种非对称注意力结构，将交互信息通过该结构融合到交互式图像分割算法(IOG)的特征提取网络中。该算法能够进一步强化关键点信息对图像分割所起到的引导作用。结果 非对称注意力结构能够在不增加交互成本的条件下，在PASCAL数据集上达到92.2%的准确率，比目前最好的IOG分割算法提高了0.2%。仅在小样本PASCAL数据集上训练时，文中算法具有更明显的优势，比现有最好的IOG算法的准确率提高了1.3%。结论 通过中文的非对称注意力结构，能够在不增加交互成本的同时提升网络的分割精度。