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期刊信息/Journal information
中北大学学报(自然科学版)
中北大学
中北大学学报(自然科学版)

中北大学

靳祯

双月刊

1673-3193

xbzr@nuc.edu.cn

0351-3925798

030051

太原13号信箱

中北大学学报(自然科学版)/Journal Journal of North University of China北大核心CSTPCD
查看更多>>本学报是自然科学类学术期刊,充分反映我校生要研究成果,促进学术交流,已被EI、CA、SA、PЖ、中国科学引文数据库等收录。
正式出版
收录年代

    一种基于趋势距离的快速Shapelet提取算法

    张苗苗乔钢柱李泽宇
    420-427,480页
    查看更多>>摘要:针对现有Shapelet提取方法无法反映趋势特点、提取结果与原始数据偏离程度略大的问题,提出了一种改进的快速Shapelet选择算法.本文首先提出了一种考虑时间序列相对趋势的距离计算方法,该方法能够更精确地度量时间序列的相似性.其次,将Shapelet特征与集成网络结合,使分类器受益于残差线性连接和注意机制,增强了算法的泛化能力.最后,在12个数据集上进行了对照试验.实验结果表明,本文方法可以获得88.0%的平均精度,与快速Shapelet算法相比平均精度提升了2.9%,尤其在ChlorineConcentra-tion数据集上精度提高了13.3%;就加速率而言,该方法在10个数据集上的提取速度都超过了原算法,因此可以更高效地提取时间序列数据中的Shapelet.

    Shapelet趋势特征Shapelet变换子类划分时间序列分类

    基于改进的深度学习模型分类乳腺癌分子亚型

    段美华焦雄
    428-438页
    查看更多>>摘要:由于乳腺癌的高度异质性,不同分子亚型的乳腺癌在治疗和诊断方面都有着很大的差异,因此提高乳腺癌亚型诊断的准确性,对于进一步降低乳腺癌的误诊率,避免乳腺癌的过度治疗具有重要的意义.基于深度学习算法对TCIA数据库中的MRI乳腺癌医学图像进行了乳腺癌 Luminal A和非Luminal A的分子亚型的分类研究.为了对比深度学习算法在分类乳腺癌分子亚型方面的优越性,使用TCGA数据库基因表达数据进行了乳腺癌分子亚型分类研究;在相同乳腺癌MRI图像数据库下,基于传统机器学习算法进行了乳腺癌分子亚型分类研究.在利用深度学习算法处理MRI图像时,对比了多种深度学习模型;微调VGG16网络,冻结卷积层;添加densenet网络模块改进了VGG16网络模型,即得到VGG16+densenet(4)模型.改进的VGG16网络模型的准确率达到0.96,AUC达到0.97;基因表达数据分类准确率为0.73,AUC为0.79;传统机器学习的分类准确率最高达到0.80,AUC达到0.87.实验结果表明,提出的 VGG16+densenet(4)模型提高了乳腺癌分子亚型的准确率,具有更好的分类效果.

    深度学习乳腺癌分子亚型传统机器学习数据增强基因表达数据

    基于多尺度引导滤波的实时视频去雾算法

    宁贝杨明
    439-447页
    查看更多>>摘要:为解决当前去雾算法中存在的透射率估计不准确、天空区域颜色恢复较差、运行速度较慢等问题,本文提出了一种基于多尺度引导滤波的实时视频去雾算法.首先,采用自动白平衡算法对有雾图像进行颜色校正,颜色校正后的图像与暗原色置信因子作为引导滤波,随后使用金字塔采样技术获取缩小后的图像,接着使用四叉树算法来估算透射率和大气光强度,并且不断地迭代上采样和引导图像滤波,从而有效防止了信息的损失,最后达到最佳的传输效果.此外,将单图像去雾算法扩展到了实时视频去雾,通过使传输值在时间上一致来减少去雾视频中的闪烁伪影.实验结果表明,该算法的运行速率较快,去雾效果明显,在视频去雾中闪烁伪影较少.相比于屏蔽泊松方程去雾算法,本文算法的平均梯度提高了67.08%,相比于暗通道先验逐帧视频去雾算法,本算法的时间加快了81.32%,符合实时视频运行稳定、处理快速的要求.

    暗通道先验导向滤波四叉树金字塔分层自动白平衡

    一类具有标准发生率的SEIR传染病模型的稳定性分析

    宫红艳薛亚奎
    448-454页
    查看更多>>摘要:根据肺结核(TB)的传播机理,建立了一类具有标准发生率的TB传染病SEIR模型,并讨论了该模型的稳定性.通过常数变易法和反证法证明了模型的正向不变集;利用下一代矩阵法计算得到模型的基本再生数R0;通过构造Lyapunov函数法证明了当R0≤1时无病平衡点D0 是全局渐近稳定的;利用Hurwitz判据证明了当R0>1时地方病平衡点D*是局部渐近稳定的,且借助Li-Mulowney几何方法给出了地方病平衡点D*全局渐近稳定的条件;最后,通过数值模拟验证了所得结论的有效性.

    肺结核SEIR传染病模型Hurwitz判据Li-Mulowney几何方法稳定性

    带有时滞的SEAIQRS网络传染病模型动力学分析

    王彤彤刘茂省
    455-463页
    查看更多>>摘要:大多数经典的传染病模型并没有考虑到人口的异质性,为了更准确地描述新型冠状病毒的传播机制,考虑了基于无标度网络的带有时滞的SEAIQRS传染病模型.通过下一代矩阵法求得其基本再生数,并证明了正平衡点的存在唯一性,然后证明了模型在无病平衡点处Hopf分岔的存在性,最后利用MATLAB模拟了本文模型,通过在节点数为1 000的无标度网络上运行30次取平均值得到关于各类人口的时间演化曲线,并利用PRCC敏感性分析研究了敏感性更强的参数对疾病传播的影响.结果表明,当R0>1时,疾病存在唯一正平衡点且是局部渐近稳定的,并且发现染病率和治愈率是影响疾病传播的关键参数.文中考虑了无症状染病者变为有症状染病者的时间滞后τ,这可能会导致传染病在传播过程中出现周期性传播的现象.为了达到控制传染病暴发的目的,通过数值模拟绘制了平面投影图来表明R0,β1和γ1三者之间的关系.

    传染病模型稳定定性分析无标度网络时滞Hopf分岔

    基于优化LSTM网络的多区域协同流感预测方法

    张玲玲杨晓文薛红新孟罗春子...
    464-472页
    查看更多>>摘要:流感通常表现出季节性、急性起病和传播速度快的特点,因此对流感的准确预测至关重要.针对流感预测精度不佳和长短期记忆网络参数寻优困难导致耗时耗力的问题,提出了一种基于皮尔逊相关系数和采用蜣螂优化算法(DBO)优化长短期记忆网络(LSTM)的多区域协同流感预测方法(MRC-DBO-LSTM).该模型不仅学习本地的历史数据,还学习与其强相关的区域的历史数据.首先,通过皮尔逊相关系数筛选与预测地强相关的区域,以得到更高维度的输入特征;其次,通过LSTM的门机制衡量这些区域数据的权重来进行特征融合;最后,引入蜣螂优化算法对长短期记忆网络的超参数(如隐藏层数、隐藏层节点数和迭代次数等)寻优,进而生成预测结果.对山西省流感发病率预测的实验结果表明,学习多区域历史数据的DBO-LSTM模型的均方误差(MSE)仅为0.003 8,与差分整合移动平均自回归(ARIMA)模型相比,MSE降低了99.6%;与季节性差分自回归滑动平均(SARIMA)模型相比,MSE降低了98.7%;与LSTM模型相比,MSE降低了71.0%,与仅使用本地历史数据的DBO-LSTM模型相比,MSE降低了48.6%.结果证明所提模型能够有效提高流感的预测精度.

    流感预测蜣螂优化算法长短期记忆网络深度学习时间序列

    带有疫苗接种的新型冠状病毒传播动力学分析

    彭丹乔志琴
    473-480页
    查看更多>>摘要:本文通过数学建模研究疫苗接种和隔离措施对新型冠状病毒传播的影响机制,通过对建立的模型进行定性分析,利用下一代矩阵法确定了基本再生数,并给出平衡点的存在性及其稳定性.从数值模拟可以得出,提高疫苗有效率可以更快地控制新型冠状病毒的传播,提高疫苗接种率可以推迟感染高峰时间和减少发病人数.除此之外,应继续执行一些非药物干预措施,如戴口罩、隔离等,可以大大减少最终感染规模和新型冠状病毒传播的时间,最终有效控制.

    疫苗接种基本再生数平衡点稳定性

    疫苗接种及多种措施对新型冠状病毒传播及死亡的影响

    胡国庆薛亚奎
    481-487页
    查看更多>>摘要:为了深入了解新型冠状病毒的传播机制,结合疫苗接种的特点,考虑了人口流动、核酸检测和个人防护多种防控措施,将感染者分为无症状感染者、轻症感染者和重症感染者,建立了新型冠状病毒的SEIR传播动力学模型.利用下一代矩阵法计算了基本再生数,利用Lyapunov函数分析了平衡点的稳定性.通过数值模拟和敏感性分析发现:增加疫苗接种率对减少死亡人数有帮助;控制流动人口和进行核酸检测对减少死亡人数和控制疫情的传播都有帮助.疫苗接种率较低时虽然不会减少无症状感染者的数量,但也能减少总感染人数与死亡人数.

    传染病模型无症状感染疫苗接种新型冠状病毒全局稳定性

    发射载荷作用下特种车辆动态响应仿真分析与优化

    闫江黄通郭保全朱家萱...
    488-495页
    查看更多>>摘要:基于HyperMesh-LS-DYNA有限元建模与仿真方法,探究了特种车辆在发射载荷作用下车体的稳定性问题.以某型特种车辆为研究对象,在车辆数值仿真模型中构建了悬架等相关柔性化组件,对车体在发射载荷作用下的稳定性进行分析,发现发射载荷未能均匀分散到各支撑结构,且在发射底座、g-h轴对应轮胎与地面的接触压力较大,发射筒摆动幅度较大.基于上述结果,提出调整支腿结构的刚度阻尼系数和增加附加支撑结构两种优化方案,以达到减小车辆与地面的接触压力以及车体纵向摆动幅度的目的,并进行了仿真验证.结果表明,辅助支撑的数量与位置对车体稳定性的影响较大,靠近底座以及数量越多,对车体稳定的保持效果较好,其中在g-h轴之间增加一对附加支腿,底座接触力减少16%;在b-c、g-h轴之间同时各增加一对附加支腿,底座接触压力减少20%,发射筒摆动幅度范围缩减12.1%.

    车体稳定性发射载荷特种车辆有限元模型多轴车辆

    高过载信号的脉宽对泡沫铝缓冲效率的影响

    王海宾范锦彪王燕
    496-502页
    查看更多>>摘要:弹载仪器在冲击载荷作用下的缓冲保护研究备受关注,本文针对实弹测试中高过载信号的脉宽对泡沫铝缓冲材料的缓冲效率影响问题,提出了一种基于空气炮试验的缓冲效率研究方法.将缓冲测试装置的缓冲模型简化为单自由度缓冲模型,分析并建立了泡沫铝在高过载信号缓冲压缩下的应力-应变曲线.研究发现,高过载信号的脉宽通过影响高密度泡沫铝的应变率而去影响塑性平台区应力和缓冲效率,而低密度泡沫铝的缓冲效率基本不受脉宽变化的影响.研究结果表明:高过载信号的幅值约20 000g时,脉宽下降111 µs,1.55 g/cm3泡沫铝塑性平台区应力增大约15 MPa,缓冲效率下降约5.97%;0.5 g/cm3泡沫铝在高过载信号的幅值相同,脉宽下降126 µs,塑性平台区应力和缓冲效率基本不变.

    泡沫铝缓冲效率空气炮高过载弹载仪器