大豆含油率的高低直接影响榨油与育种结果。为探究大豆含油率的最佳检测方法与构建含油率高低判别模型,该研究基于不同维度低场核磁共振(low field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)技术,以国标法为对照,利用LF-NMR波谱和LF-NMR含油...大豆含油率的高低直接影响榨油与育种结果。为探究大豆含油率的最佳检测方法与构建含油率高低判别模型,该研究基于不同维度低场核磁共振(low field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)技术,以国标法为对照,利用LF-NMR波谱和LF-NMR含油含水率软件检测大豆含油率;核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)结合深度学习,建立大豆含油率高低判别模型。引入低场二维核磁共振(low field two-dimensional nuclear magnetic resonance,LF-2D-NMR)技术,定性分析一维波谱中信号重叠无法区分组分的问题。试验结果表明,LF-NMR含油含水率软件能快速准确检测大豆含油率,T1-T2二维核磁图谱成功解决了自由水和油信号重叠问题。利用U-net++深度学习模型对MRI成像的矢状面、冠状面、横截面以及三面混合数据集进行训练,其中横截面评价指标与其他数据集相比更优,语义分割部分中平均交并比(mean intersection over union,mIoU)约0.9058,全局准确率0.9980,训练后的模型能够将MRI图像识别并分割,快速判别大豆含油率高低。试验证明,LF-NMR及MRI能够快速无损掌握大豆含油率信息,为大豆的高油育种提供了新思路和技术支持。展开更多
以6种不同热风干燥工艺制备的干香菇为研究对象,利用低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)与核磁共振成像(nuclear magnetic resonance imaging,MRI)技术研究干香菇复水过程中水分变化规律。结果表明,根据T2弛豫...以6种不同热风干燥工艺制备的干香菇为研究对象,利用低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)与核磁共振成像(nuclear magnetic resonance imaging,MRI)技术研究干香菇复水过程中水分变化规律。结果表明,根据T2弛豫时间显示,伴随复水时间的延长,香菇体内水分的主要状态是不易流动水而并非自由水。非均匀间歇干燥(non-uniform intermittent drying,NUID)组水分信号明显强于其他各组,复水能力较强,均匀间歇干燥(uniform intermittent drying,UID)组复水能力相对较弱。因此,提升复水效率的关键在于保证干燥过程中香菇水分的均匀转移,以便复水时具有良好的保持不易流动水的能力。展开更多
文章利用低场核磁共振自旋回波-单点成像(spin echo-single point imaging,SE-SPI)序列,测定了蛋清热诱导凝胶横向弛豫时间T2随渗透液浓度的变化情况,分析食盐或蔗糖含量与占比最大的T_(22)峰属性之间的相关性,探究快速检测凝胶中食盐...文章利用低场核磁共振自旋回波-单点成像(spin echo-single point imaging,SE-SPI)序列,测定了蛋清热诱导凝胶横向弛豫时间T2随渗透液浓度的变化情况,分析食盐或蔗糖含量与占比最大的T_(22)峰属性之间的相关性,探究快速检测凝胶中食盐及蔗糖渗透效果的可行性。结果表明:食盐对蛋清热诱导凝胶T_(22)峰峰起点时间和峰顶点时间有着显著性影响,并与两者之间分别存在极强和强的负相关;蔗糖则对蛋清热诱导凝胶T_(22)峰峰终点时间和峰宽有着显著性影响,并与两者之间都存在极强的正相关,可以通过T_(22)峰属性来快速判定蛋清热诱导凝胶中食盐或蔗糖的含量。展开更多
银杏胚的有无及发育状况直接影响播种后的发芽率,而这些无法人工检测。该研究基于低场核磁共振成像(Low-field Magnetic Resonance Imaging,LF-MRI)技术,结合深度学习,探索研究银杏种子内部缺陷检测方法。设计了一种基于改进的VGG-16迁...银杏胚的有无及发育状况直接影响播种后的发芽率,而这些无法人工检测。该研究基于低场核磁共振成像(Low-field Magnetic Resonance Imaging,LF-MRI)技术,结合深度学习,探索研究银杏种子内部缺陷检测方法。设计了一种基于改进的VGG-16迁移学习图像分类方法,在利用VGG-16卷积层对数据集进行迁移学习时,对模型的学习率、模型结构和归一化3个方面进行改进,比较研究调整初始学习率与更新周期、将全连接层替换为全局卷积层或全局平均池化层并扩展8种微调模型、添加3种归一化层对模型性能的影响。结果表明,全局平均池化层调用方便,能够替代全连接层融合深度特征,提升模型性能;分类输出层置于全局平均池化层后的分类效果较好;组归一化能提升模型性能,并使验证曲线收敛更稳定;学习率对迁移学习模型性能影响极大,使用分段常数衰减策略针对具体应用可有效提高模型性能。相比较VGG-16,该研究构建的基于VGG-Net的银杏种子MR图像识别模型(Ginkgo seed low-field MR images recognition model based on VGG-Net,GV)大小降低89%,参数量降低89%,训练时间减少64%,训练集与验证集损失分别降低64%与45%、准确率分别提高2.4与2.5个百分点,对正常、孔洞、有胚和无胚4个类别的银杏种子平均分类准确率达到97.40%。研究结果为无损监测银杏种子萌发过程、合理预测种子播种后的发芽率提供了思路。展开更多
利用低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)技术研究了7种食用菌(茶树菇、杏鲍菇、金针菇、双孢蘑菇、蟹味菇、香菇、花菇)在恒温干燥过程中内部水分分布和迁移规律。自旋-自旋弛豫测定结果显示,食用菌中主要存在...利用低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)技术研究了7种食用菌(茶树菇、杏鲍菇、金针菇、双孢蘑菇、蟹味菇、香菇、花菇)在恒温干燥过程中内部水分分布和迁移规律。自旋-自旋弛豫测定结果显示,食用菌中主要存在3种组成水:自由水、不易流动水和结合水,干燥主要脱除了自由水和不易流动水,结合水无明显变化。通过核磁共振成像(nuclear magnetic resonance imaging,MRI)进一步发现,7种食用菌内部水分分布都不均匀,且不同食用菌水在同一阶段水分流失速度不尽相同。LF-NMR技术成功实现了食用菌干燥过程中内部水分的在线监测,为食用菌干燥工艺提供了理论依据。展开更多
文摘大豆含油率的高低直接影响榨油与育种结果。为探究大豆含油率的最佳检测方法与构建含油率高低判别模型,该研究基于不同维度低场核磁共振(low field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)技术,以国标法为对照,利用LF-NMR波谱和LF-NMR含油含水率软件检测大豆含油率;核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)结合深度学习,建立大豆含油率高低判别模型。引入低场二维核磁共振(low field two-dimensional nuclear magnetic resonance,LF-2D-NMR)技术,定性分析一维波谱中信号重叠无法区分组分的问题。试验结果表明,LF-NMR含油含水率软件能快速准确检测大豆含油率,T1-T2二维核磁图谱成功解决了自由水和油信号重叠问题。利用U-net++深度学习模型对MRI成像的矢状面、冠状面、横截面以及三面混合数据集进行训练,其中横截面评价指标与其他数据集相比更优,语义分割部分中平均交并比(mean intersection over union,mIoU)约0.9058,全局准确率0.9980,训练后的模型能够将MRI图像识别并分割,快速判别大豆含油率高低。试验证明,LF-NMR及MRI能够快速无损掌握大豆含油率信息,为大豆的高油育种提供了新思路和技术支持。
文摘传统的磁共振成像设备系统庞大笨重、价格昂贵、检查噪声大、摆位困难等,因此限制其普及应用,而低场可移动式磁共振成像设备可以克服这些缺点。传统核磁共振成像采取大磁体包围小样品的模式,对高度均匀磁场环境(<5×10^(-6)/40 mm DSV)中的样品进行成像,相应的硬件设计和许可技术相对都比较成熟和完善。开放式核磁共振成像系统基于极度不均匀的磁场条件(>1 000×10^(-6)/mm DSV),相关的硬件设计、成像技术与传统的核磁共振成像系统差距很大,难度也急剧增加。全面论述低场开放式磁共振成像技术的起源、发展、关键技术,包括磁体、射频线圈、梯度线圈等硬件和射频脉冲设计、成像序列、图像后处理等方法,旨在为可移动式核磁共振成像设备的研发抛砖引玉。
文摘文章利用低场核磁共振自旋回波-单点成像(spin echo-single point imaging,SE-SPI)序列,测定了蛋清热诱导凝胶横向弛豫时间T2随渗透液浓度的变化情况,分析食盐或蔗糖含量与占比最大的T_(22)峰属性之间的相关性,探究快速检测凝胶中食盐及蔗糖渗透效果的可行性。结果表明:食盐对蛋清热诱导凝胶T_(22)峰峰起点时间和峰顶点时间有着显著性影响,并与两者之间分别存在极强和强的负相关;蔗糖则对蛋清热诱导凝胶T_(22)峰峰终点时间和峰宽有着显著性影响,并与两者之间都存在极强的正相关,可以通过T_(22)峰属性来快速判定蛋清热诱导凝胶中食盐或蔗糖的含量。
文摘银杏胚的有无及发育状况直接影响播种后的发芽率,而这些无法人工检测。该研究基于低场核磁共振成像(Low-field Magnetic Resonance Imaging,LF-MRI)技术,结合深度学习,探索研究银杏种子内部缺陷检测方法。设计了一种基于改进的VGG-16迁移学习图像分类方法,在利用VGG-16卷积层对数据集进行迁移学习时,对模型的学习率、模型结构和归一化3个方面进行改进,比较研究调整初始学习率与更新周期、将全连接层替换为全局卷积层或全局平均池化层并扩展8种微调模型、添加3种归一化层对模型性能的影响。结果表明,全局平均池化层调用方便,能够替代全连接层融合深度特征,提升模型性能;分类输出层置于全局平均池化层后的分类效果较好;组归一化能提升模型性能,并使验证曲线收敛更稳定;学习率对迁移学习模型性能影响极大,使用分段常数衰减策略针对具体应用可有效提高模型性能。相比较VGG-16,该研究构建的基于VGG-Net的银杏种子MR图像识别模型(Ginkgo seed low-field MR images recognition model based on VGG-Net,GV)大小降低89%,参数量降低89%,训练时间减少64%,训练集与验证集损失分别降低64%与45%、准确率分别提高2.4与2.5个百分点,对正常、孔洞、有胚和无胚4个类别的银杏种子平均分类准确率达到97.40%。研究结果为无损监测银杏种子萌发过程、合理预测种子播种后的发芽率提供了思路。
文摘利用低场核磁共振(low-field nuclear magnetic resonance,LF-NMR)技术研究了7种食用菌(茶树菇、杏鲍菇、金针菇、双孢蘑菇、蟹味菇、香菇、花菇)在恒温干燥过程中内部水分分布和迁移规律。自旋-自旋弛豫测定结果显示,食用菌中主要存在3种组成水:自由水、不易流动水和结合水,干燥主要脱除了自由水和不易流动水,结合水无明显变化。通过核磁共振成像(nuclear magnetic resonance imaging,MRI)进一步发现,7种食用菌内部水分分布都不均匀,且不同食用菌水在同一阶段水分流失速度不尽相同。LF-NMR技术成功实现了食用菌干燥过程中内部水分的在线监测,为食用菌干燥工艺提供了理论依据。
