DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 我国多数地区，冬冷夏热，四季分明。夏季酷暑高温，经常威胁着植物生长发育。园林植物生产，虽然可以通过浇水灌溉来减少土壤干旱引起的水分胁迫，但是严热酷暑，却无法通过常规生产技术加以避免。特别是随着全球“温室效应”和城市“热岛效应”不断加剧，夏季高温已经成为制约园林植物生长和发育的主要环境因子 [ 1 ] 。提高植物耐热性是园林生产中亟待解决的实际问题。 5-氨基乙酰丙酸(ALA)是一种天然氨基酸，但是它不直接参与生物体内蛋白质合成，而是作为叶绿素、血红素等卟啉化合物生物合成的关键前体，参与生命代谢诸多过程。Hotta等(1997) [ 2 ] 首先提出，ALA可以促进水稻、萝卜、大麦、马铃薯、大蒜、蚕豆等多种农作物的生长，并且提高产量。Watanabe等(2000) [ 3 ] 观察到，ALA可以提高棉花的耐盐性，而且这种效应比当时所知的包括生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯利在内的十多种植物生长调节物质效应更为显著。因而，这是一种既能提高植物抗逆性，又能增加作物产量的新型天然植物生长调节剂，在农业生产上有着广泛应用前景 [ 4 ] 。近年来，有关ALA提高植物抗逆性研究已经不再局限于盐渍，而是涉及到低温 [ 5 ] [ 6 ] 、弱光 [ 7 ] 、强光 [ 8 ] 、干旱 [ 9 ] 、水涝 [ 10 ] 、缺氮 [ 11 ] 、重金属污染 [ 12 ] 等。在植物耐热性上，首先在西瓜上观察ALA提高幼苗耐热性效应 [ 13 ] 。其后，在黄瓜 [ 14 ] 、无花果 [ 15 ] 等植物上观察类似效应。但是，ALA是否可以提高园林植物的耐热性迄今尚未见报道。本试验以金森女贞和金山绣线菊2种园林植物为材料，叶面喷施50 mg/L ALA溶液，25 d后采集离体叶片，置于 50 ℃ 高温条件下，分别于0、30、60和90 min后利用M-PEA多功能植物效率仪检测叶片叶绿素快速荧光特性和820 nm光反射吸收曲线，然后利用OJIP法分析了ALA对2种园林植物叶片耐热性的影响，为其在园林生产上的应用提供理论依据。
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user: 2. 材料与方法 2.1. 材料与处理 本试验所用材料金森女贞(Ligustrum japonicum Thunb)和金山绣线菊(Spiraea japonica Gold Mound) 为多年生金叶小灌木，树龄5年，种植于泗洪县世纪公园。该地区位于北亚热带和北暖温带过渡区。冬季极端低温−23.4℃，夏季极端高温41.4℃。7月份高温天气长达7~11 d，严重影响植物生长发育。2016年4月21日用50 mg/L 5-氨基乙酰丙酸(ALA，南京禾稼春生物科技有限公司提供)溶液喷施植株叶片，直至叶面完全湿润有液滴落下为止。每种试材各设清水对照和ALA处理，每个小区面积 20 m 2 以上，重复3次，随机排列。其它正常管理。25 d后，随机采集不同小区新梢叶片，装于自封袋内，运回实验室做进一步处理分析。 将采集的叶片置于 50 ℃ 恒温培养箱内，设高温处理0、30、60和90 min 4个不同处理时间，然后用M-PEA多功能植物效率仪测定叶片叶绿素快速荧光曲线和820 nm光反射荧光曲线，分析高温时间以及ALA处理对2种植物叶片光合系统I和光合系统II活性的影响，以评估其提高植物耐热性效应。 2.2. 叶绿素荧光特性测定 用英国Hansatech公司生产的多功能植物效率仪(Multifunctional Plant Efficiency Analyzer， M-PEA)测定不同处理植株叶片叶绿素快速荧光OKJIP曲线和820 nm光反射荧光吸收曲线，并按照前人方法[ 16 ]计算叶绿素荧光参数。其中，O点为初始荧光(F o )，即PSII反应中心完全开放时的荧光强度；K点为照光300 ms时荧光(F k )，J点为照光2 ms时荧光，I点为照光30 ms时荧光，F m 为最大荧光，即PSII反应中心完全关闭时的荧光强度，时间大约为在200 ms。几种主要荧光参数计算方法如下： 1) 可变荧光F v = F m − F o ； 2) PSII最大光化学效率φP o = (F m − F o )/F m = F v /F m ； 3) K相相对荧光V k = (F k − F o )/(F m − F o )； 4) I相相对荧光V i = (F i − F o )/(F m − F o )； 5) Q A 被还原的最大速率M o = 4 × (F 300 μ s − F o )/(F m − F o )，反映PSII反应中心关闭程度； 6) 捕获的激子将电子传递到电子传递链中Q A 下游其他电子受体的概率Ψ o = 1 − (F j − F o )/(F m − F o )； 7) PSII反应中心吸收光能用于电子传递的量子产额φE o = (F m − F o )/F m × Ψ o ； 8) 单位面积上有活性的反应中心的密度RC/CS = φP o × (V j /M o ) × (ABS/CS)； 9) 以吸收光能为基础的光合性能指数PI abs = RC/ABS × φP o /(1 − φP o ) × Ψ o /(1 − Ψ o )； 10) PSI反应中心最大光化学效率φR o = RE/ABS = TR o /ABS × (1 − V i )； 11) PSI反应中心失去电子被氧化的速率V PSI = (MR o /MR 0.7 ms − MR o /MR 3 ms )/(3 − 0.7)； 12) PSII传递来的电子还原PSI反应中心的速率V PSII-PSI = (MR o /MR 100 ms − MR o /MR 7 ms )/(100 − 7)。 以上所有参数，均重复测定10张不同叶片，取平均值。 2.3. 统计分析 所得数据经SPSS20.0软件进行多因素方差分析和Duncan’s检验。当P < 0.05时，认为试验效应显著；当P < 0.01时，认为试验效应极显著。
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user: 4. 讨论 4.1. 植物耐热性与叶绿素荧光特性 金森女贞和金山绣线菊均是园林生产中常用的金黄叶彩色树种。其中前者原产于日本，在我国种植有十多年历史；后者来自于北美，喜欢光照温暖湿润气候和肥沃土壤，而且耐寒性较强 [ 17 ] [ 18 ] ，适宜在长江以北多数地区栽培。有人提出，金森女贞比金叶女贞更耐高温 [ 19 ] ，适应我国南方夏季高温环境。但也有人 [ 20 ] 提出，金森女贞属于最不耐热的一类园林植物，而金山绣线菊的耐热性尚未见报道。本试验利用离体叶片经高温胁迫后再用M-PEA检测叶绿素荧光特性，所获证据表明，金森女贞的耐热性的确不如金山绣线菊。一般植物叶片经充分暗适应后照光，其叶绿素可以发出一系列荧光，形成典型的OJIP荧光变化。但是，金森女贞的OJIP变化幅度明显不如金山绣线菊(图1)。特别是在 50 ℃ 高温处理后，金森女贞荧光曲线除了K点上升外，其它的JIP点几乎不再起来，且恢复得比金山绣线菊少。由此看来，金森女贞叶片(离体)对高温的忍受力不如金山绣线菊。从PSI反应中心820 nm光反射吸收荧光曲线上看，高温处理后，金森女贞的MR o /MR最低值迅速上升，而最高值迅速下降，说明其PSI反应中心活性很容易失活。从其它叶绿素荧光参数(见下文)上看，两种植物的特性差异也明显存在。 不同的荧光参数代表着不同的生物学意义。比如，F o ，代表着光合膜结构的稳定性。一般认为F o 越低越好。逆境胁迫导致F o 上升，是一种伤害症状 [ 21 ] [ 22 ] 。但是，从本试验结果看， 50 ℃ 高温胁迫30 min导致金森女贞叶片F o 显著上升；高温时间再延长，F o 却不再有明显反应。相反，金山绣线菊叶片F o 在高温处理60 min时仍然处于上升状态。这一结果说明，不能简单地以F o 高低来判定高温对光合膜的影响。F o 变化是一种正常的生理反应。但若不再变化，那么，光合膜可能受到了不可逆的伤害。小麦上，如果将叶片以 2 ℃ /min速率缓慢加热上升，F o 会在某一温度临界点突然上升 [ 23 ] 。为此，作者提出，F o 的这一温度变化临界点可以作为判定该物种耐热性的指标。本试验没有研究梯度升温效应，但是从高温处理的时间效应上看，两种园林植物叶片F o 都存在着先上升，然后不变或者下降的变化动态(图3)。我们认为，可以把F o 这个上升点作为物种耐热性的关键点，也可以将F o 不变或下降的时间点作为该物种耐热性判定的依据。也许后者更为可靠。因而，我们应该动态而不是静态地看待F o 这一荧光参数。 除了F o 之外，F m 、F v 、F 300 m s (或者叫F k )、F j 、F i 等都是非常重要的荧光数据点，经常用来探讨植物叶片PSII反应中心供体侧和受体侧活性。然而，在本试验研究中，常用的生理指标W k (K相占J相的相对荧光)、V j 、V i 以及Ψ o 等都没有表现出前人报道的那种特有规律，只有V k (K相相对荧光)和F v /F m 等表现出对热胁迫的良好响应。因而，图4~图8 (分别为F m 、F v 、F v /F m 、V k 和M o )均反映出两种植物对热胁迫的响应特征。F m 是最大荧光，F v 是可变荧光，V k 代表PSII反应中心供体侧放氧复合体活性受抑制程度，F v /F m 代表PSII反应中心最大光化学效率，M o 反映PSII反应中心受体侧Q A 被完全还原的速率。因而，F m 、F v 、F v /F m 越高，说明光化学能力越强，而V k 和M o 越小，说明光合原初反应活性越高。从本试验研究结果看，这些荧光参数对高温胁迫的反应与F o 相似，金森女贞离体叶片由于耐热性弱于金山绣线菊，因而，在 50 ℃ 高温处理30 min后，便迅速下降，而金山绣线菊耐热性较强，在高温处理的30~90 min内，随着处理时间延长，而呈现有规律性的变化。这些结果说明，这些荧光参数能够较好地反映出物种叶片在高温胁迫下的伤害程度。 除此之外，PSII反应中心捕获的光能用于电子传递的量子产额φE o (图9)、有活性的反应中心密度RC/CS (图10)、PSI反应中心用于还原受体侧末端电子受体的量子产额φR o (图11)、以吸收为基础的光合性能指数PI abs (图12)以及PSI反应中心氧化还原速率V PSI 和V PSII-PSI (图13)等，都能很好地反映出金森女贞和金山绣线菊叶片对高温胁迫的响应，可以作为植物耐热性评判的重要指标。 4.2. ALA与园林植物耐热性 5-氨基乙酰丙酸(ALA)是一种天然氨基酸，同时具有多种生长发育调节活性 [ 24 ] 。有关ALA提高植物抗逆性的研究已经很多报道 [ 2 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 16 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] 。它们涉及到植物耐盐性、耐寒性、耐弱光性、耐旱性、耐涝性等，但是与植物耐高温性的研究报道相对较少 [ 14 ] [ 15 ] 。ALA与园林植物耐热性的关系迄今未见有报道。本试验以金森女贞和金山绣线菊为材料，研究了叶面喷施ALA溶液25 d后离体叶片的耐热性，发现ALA能显著提高植物耐热性。这不仅表现在它对PSII反应中心供体侧放氧复合体活性的维护效应(V k 极显著下降，图7)，同时也表现在对PSII反应中心最大光化学效率(F v /F m ，图6)以及受体侧Q A 开放程度(M o 较低，图8)。因而，ALA对高温胁迫下园林植物叶片PSII反应中心的保护效应是显著的。而且，这种保护作用与其它逆境如低温 [ 16 ] 、弱光 [ 8 ] 、水涝 [ 10 ] 等一样，都与PSII反应中心有关。本试验还观察到，ALA处理提高金森女贞和金山绣线菊叶片耐热性还与其提高叶片PSI反应中心还原末端电子受体活性φR o 有关(图11)。这与谢荔等 [ 28 ] 在葡萄上观察的结果相吻合。他们提出，ALA处理可以诱导植物叶片抗氧化酶活性提高，其中SOD等位于叶绿体光合系统I附近，可以清除光合电子传递链中产生的过剩的活性氧，通过水-水循环 [ 29 ] ，消除活性氧对光合系统的伤害效应，保持电子传递链流畅，提高植物光合效率。因而，在园林植物中推广应用ALA，可以提高植物耐高温胁迫能力，提高植物光合性能，促进植株生长，在炎热的夏季达到美化和绿化效果。
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user: 摘 要 通过对秦岭地区4个典型大熊猫自然保护区社区经济发展及资源利用模式对大熊猫栖息地影响研究，得出：1) 社区人口下降及资源利用模式的多元性减少了社区村民对大熊猫栖息地依赖程度，大熊猫栖息地质量向好的方面发展；2) 耕地面积下降，退耕还林面积增大对大熊猫栖息地面积影响不大；3) 社区商用木材消耗和道路建设对大熊猫栖息地影响较大，但1998年天然林禁伐和天保工程的实施对大熊猫栖息地正面影响是巨大的。 关键词 :社区经济发展，资源利用，大熊猫栖息地 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 上世纪六十年代，由于经济建设需要，国家在秦岭成立了6大林业局，开始了长达30多年的木材采伐，1964年秦岭发现大熊猫消息报道以后 [ 1 ] ，引起了国家的重视，1974年开始了秦岭大熊猫的第一次调查，调查确认大熊猫在秦岭分布于秦岭的佛坪、洋县、太白、周至、宁陕五县 [ 2 ] 。1978年经国务院批准在大熊猫集中分布区佛坪建立起秦岭第一个以保护大熊猫为主要任务的保护区，1993年在与佛坪保护区的北部接界的周至老县城成立周至老县城保护区，1995年洋县大熊猫的集中分布区长青林业局转产，部分划为长青保护区，1998年国家开始了天然林保护的工程，秦岭原有一批森林企业陆续转产，龙草坪林业局在与接壤的佛坪保护区的西部划出一片成立了观音山保护区；宁西林业局成立了天华山保护区。截至目前秦岭已有大熊猫保护区16个，保护区面积占秦岭大熊猫栖息面积的56.14% [ 3 ] 。 从1999年以后秦岭大熊猫栖息地面临的主要威胁不再是大面积森林采伐导致的栖息地的丧失，而是大熊猫栖息地所在社区经济发展带来的影响逐渐上升为影响大熊猫及栖息地的主要因素，因此，对大熊猫保护区社区经济发展及资源利用模式对大熊猫栖息地影响研究，对今后保护区大熊猫的保护将有着十分重要的意义。
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user: 2. 研究区域 本项目的研究区由相连的佛坪自然保护区、老县城自然保护区、观音山–龙草坪区域(包括观音山自然保护区和龙草坪林业局)和天华山自然保护区组成(图1)。研究区域地处陕西省南部，位于秦岭南坡，地理坐标位于东经107˚40'~108˚14'，北纬33˚30'~33˚50'，总面积超过100，000 hm 2 。据全国第四次大熊猫调查结果表明该区域有大熊猫107只 [ 3 ] ，为秦岭大熊猫集中分布区，保护区内有社区5村，计1301人。该地区山地地形复杂，以山岭系统和沟谷系统为主。秦岭南坡地区属于亚热带季风性气候，具有良好的水 图1. 研究区域遥感影像及受调查村民分布点 热条件，光照充足，适宜的山地湿热环境使得该地区植被发育良好，研究区域内森林覆盖率大于90%。 佛坪保护区隶属汉中市佛坪县，1978年建立，总面积292 km 2 。海拔980米至2200为自然恢复的原始次生林，海拔 2200 米至 2904 米 为原始林，整个区域都有大熊猫分布，保护区建立前森林资源几乎没有受到强度破坏，主要社区为大古坪村，1984年~2013年人口数量在240人~260人之间，社区村民生活区域与大熊猫栖息地之间约有海拔 600 米 的重叠，保护区建立前村民主要依靠耕种与打猎、采药为生。 老县城保护区隶属西安市周至县，1993年成立，总面积126 km 2 。该地区地整体海拔较高，海拔1524米至2200米为次生林，海拔2200米至2904米为原始林，大熊猫主要分布于海拔 1850 米 以上地区，村民主要分布于海拔1650至1780米一带，社区为老县城村，1984年~2013年人口数量从210人逐年减少至160人，保护区建立前村民主要依靠耕种、打猎、采药为生。 观音山–龙草坪区域隶属汉中市佛坪县，其中观音山保护区建立前是龙草坪林业局一部分，观音山–龙草坪区域总面积230 km 2 ，海拔1150~2574 m。1973起开始采伐，1998年天保工程启动后停止，现所辖区域全为次生林。该村村民主要分布海拔1400~1600米的沟谷和公路沿线，主要社区为东河村，1984年~2013年人口数量从430人逐年减少至240人，保护区建立前社区村民主要以伐木、耕种、打猎及采药为生。 天华山保护区隶属安康市宁陕县，保护区前身为宁西林业局的一部分，总面积255 km 2 ，海拔800米至2676米。社区村民分布在海拔800至1450米的河谷和公路沿线，社区为太山坝村，1984年~2013年人口数量从879人逐年减少至635人，保护区建立前村民主要依靠伐木、耕种、打猎及采药为生。
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user: 3. 研究方法 为了了解1984年至2013年佛坪、观音山、老县城、天华山4个自然保护区社区经济发展状况、资源利用模式以及影响大熊猫栖息地主要因素，我们在逐年查阅当地《统计年鉴》 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] 的基础上，深入以上4个社区对131户村民(涉及609人) (图1)的森林资源利用、土地资源利用、家庭经济收入构成、保护意愿及未来发展意愿等方面进行问卷调查，同时在每个社区各邀请10位55岁以上原任或现任村干部和有威望的老人通过PRA历史矩阵方法(即参与式乡村评估) [ 7 ] [ 8 ] 回忆30年来自然资源利用、林副产品利用和经济收入构成等方面的变化情况，进行统计分析。
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user: 5. 总结 总的来看，国家的宏观政策对大熊猫栖息地影响较大，特别是1998年全面禁伐，实施天保工程。近年来，由于天保工程实施、社区村民外迁以及多元化的经济发展模式等因素，使得社区经济发展及资源利用模式对大熊猫栖息地干扰越来越小，全国第四次大熊猫调查数据显示观音山保护区和天华山保护区大熊猫数量增加也是最好的例证 [ 3 ] 。
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user: 摘 要 为了解析陆生生物的分布规律，应用我们新提出的多元相似性聚类分析方法，对全球的动物、植物、菌物的分布格局进行分析，逐渐明晰并证实世界生物分布的几项宏观特征：生物物种的分布可能是间断的，但地区间区系组成的变化是连续的，距离愈远，变化愈大；一个地理区域只与相邻地区相似性最高，它的聚类对象只能是相邻地区，这种地域约束性为地理区划带来便利；生物分布的不均衡性使多样性丰富地区在聚类分析中发挥核心作用，它的凝聚力及独立性是生物分布区形成的内在动力；一个地理区域的物种多样性随着调查的深入不断增加，但它的区系构成是相对稳定的，这种稳定性保证了这个地区生物区系性质和地理区划的稳定性与可测性，是生物地理学科产生的基础；动物、植物和菌物虽然进化时期不同，生命形态及新陈代谢方式也不同，但它们在全球的分布格局是相同的，由生态因素对生物分布的这种同质性影响将会促进对生物分布规律的揭示和生物地理学科的发展。 关键词 :生物地理学，地理区划，聚类分析，分布特征 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 世界1.49亿平方千米陆地上，生活着200多万种生物。它们以不同的生命形态遍布世界各个角落。陆块的漂移、山地的隆起、气候的变化、海洋的阻隔等影响着生物的繁衍与扩散，生物也以自身的进化与适应能力构建自己的分布格局。没有任何两种生物的分布区域完全相同，也没有任何两个地理区域的生物种类完全相同。对生物分布规律及形成机制的分析与总结，并进而进行地理分布区的划分是生物地理学的研究范畴。它既是人们保护生物多样性的重要基础学科，又是达到合理有效、永续利用自然资源的有效工具 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]。 生物地理学由法国博物学家布丰1761年创立以来 [ 4 ]。19世纪，英国鸟类学家斯克莱特(P. Sclater)根据鸟类特别是雀形目Passeriformes的分布，英国动物学家华莱士(A. R. Wallace)主要根据哺乳动物的分布，共同奠定了动物地理学的基础，提出6界24亚界的动物地理区划方案 [ 5 ] [ 6 ]。德国植物学家洪堡(A. von Humboldt)于1805年奠基植物地理学后 [ 7 ] ，瑞士学者德康得勒(A. de Candolle)和德国学者恩格勒(A. Engler)根据有花植物的分布构建了植物地理学大厦 [ 8 ] [ 9 ]。后经人们修改 [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] ，也形成了与动物不同的6界区划系统。他们这些19世纪的阐释为人们普遍接受并持续使用着 [ 14 ]。 人们的普遍接受并长期使用，自然说明它的合理内核。但也无须讳言，由定性方法得到的这些结论不可避免地在划分标准及分界线的确定上存在失衡之处。整个20世纪探索生物地理的脚步并未停止。人们一方面讨论早期学者们的历史功绩及存在问题 [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] ，另一方面积极尝试用定量分析的方法装备生物地理学 [ 20 ] - [ 29 ]。人们逐渐形成共识，数学的介入与支撑应是生物地理学发展的不可回避或逾越的重要途径。否则它是不可能真正成熟的 [ 30 ]。 进入21世纪，人们对生物地理区划的关注迅速高涨起来 [ 31 ] - [ 36 ]。用不同的方法对不同的生物类群分别提出7-14界的形形色色的、各不相同的地理区划方案 [ 37 ] - [ 47 ]。C.B. Cox提出建议，撤掉植物地理新设的好望角界及南极界，同时将古热带界分成非洲界及印度–太平洋界 [ 41 ]。吴征镒提出增设古地中海植物界和东亚植物界 [ 42 ]。S. Proches对蝙蝠的分布进行聚类分析，将世界分作10个地理区，并认为适用于动物地理和植物地理 [ 43 ]。H. Kreft用Simpson公式及UPGMA法将世界聚为7个界，除新设马达加斯加界以外，其它界的分界线也有所变动 [ 44 ]。B.G. Holt等同样用Simpson公式及UPGMA聚类方法对陆生哺乳动物、两栖动物、非海洋鸟类共20，000多个物种进行分析，把全世界分成11个界 [ 45 ]。而M. Rueda 同样对这些动物进行分析，认为不必修改华莱士方案 [ 46 ]。E.J. Defriez和D.C. Reuman共同论证了世界陆地植被变化的同步性(synchrony) [ 47 ]。 与热烈讨论的高等生物地理区划相比，低等生物非常冷清。虽然昆虫学家已有数百篇涉及昆虫地理学文献 [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]。但直至近20年，才陆续对昆虫的个别类群，如毛翅目、蚤目、广腰亚目、隐翅虫科、粉虱科、金龟科、蚁科昆虫进行分析，提出各自的地理区划意见 [ 51 ] - [ 58 ]。而微生物至今还没有人进行初步的尝试 [ 59 ] - [ 68 ]。 综观生物地理学两个半世纪的发展历程，① 还基本处于定性分析阶段。尚未与数学有效融合。原因是缺少令生物地理学者满意的数学工具，不能够真正进入定量分析阶段；② 分析对象只注重高等生物，很少顾及低等生物；③ 对分布规律的探讨还处在对个别类群、个别地域的描述、统计阶段，缺少高阶元、广区域的比较、分析，更没有宏观规律的揭示；④ 对分布格局形成机制的认知还比较模糊、零碎，缺乏系统化、整体性的整理。因此，目前生物地理区划研究呈现分散、孤立、机遇的状态，不能够进行有组织的、系统化的协作攻关。以致成为困扰生物地理学发展的幽灵 [ 69 ]。 我们在对多种定量分析方法进行尝试与比较后，提出一个新的相似性通用公式(Similarity general formula， SGF) [ 70 ] 和与之配套的多元相似性聚类分析法(Multivariate similarity clustering analysis method， MSCA) [ 71 ]。经过对不同地理区域、不同生物类别、不同分类阶元、不同生态类群的分析验证，均比传统方法能够得到快捷、准确、合理的分析结果 [ 72 ] - [ 79 ]。鉴于MSCA法的简便快捷，我们在对全球昆虫进行分析的基础上 [ 80 ] ，组织团队力量对世界范围内的陆生生物的分布格局进行分析。本文先行报告在大型分析中所逐渐感悟到的生物分布的几个宏观特征。
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user: 2. 材料和方法 2.1. 生物类群 世界生物共7界96门352纲1466目，约280万种 [ 81 ]。排除海洋种类、化石种类、藻类、病毒及原生生物，本研究涉及的生物类群包括动物、植物、真菌、细菌共4界33门99纲530目4922科169，153属2，139，974种(表1)。种类分布信息来源于生物分类学家整理的分类学专著或名录 [ 82 ] - [ 187 ] ，生物专业性网站整理的数据库资料 [ 188 ] - [ 250 ] ，也随时补充一些新发表的新种、新分布资料 [ 251 ] - [ 301 ]。本着提高分布资料的利用率及分析结果的清晰度，本研究以属级阶元作为分析的基础生物单元(basic biological units， BBU)。 2.2. 基础地理单元的划分 按照地形、气候等生态条件和生物分布资料的详略程度，本研究把全球陆地(除南极洲)划分为67个基础地理单元(basic geographical unit， BGU) (图1)。作为聚类分析与地理区划的基础。其中以平原为主的BGU有21个，以丘陵为主的BGU有11个，以山地为主的BGU有12个，以高原为主的BGU有11个，以荒漠为主的BGU有5个，岛屿型的BGU有7个。有27个BGU处在热带，有34个BGU地处温带，有6个BGU的地域跨入寒带。 图1. 世界基础地理单元的划分 Table 1 Biodiversity of global terrestrial biot 界Kingdom 门数No. of Phylum 纲数No. of Classes 目数No. ofOrders 科数No. of Families 属数No. of Genera 种数No. of Species 动物Animalia 9 34 232 3474 133，505 1，253，211 植物Plantae 13 20 122 724 27，092 655，774 真菌Fungi 7 37 140 575 7574 223，920 细菌Bacteria 4 8 36 149 982 7069 合计Total 33 99 530 4922 169，153 2，139，974 表1. 全球陆生生物多样性 注：各生物类群数据为综合汇总本文所有参考资料种类信息而成。 2.3. 构建生物分布数据库 用微软Access构建数据库，将各个BGU作为各列，将各个BBU作为各行。将一个属内每种生物分布的行政区域记录转化为BGU记录并汇总为该属分布，录入数据库中，有分布记“1”，无分布不记。本文涉及的几类生物在各BGU的属数如表2。 2.4. 聚类分析方法 前人提出的数十个相似性系数计算公式 [ 302 ] ，但都是只能计算两个地区间的相似性系数，我们提出的相似性通用公式突破了二元比较的束缚。它的定义是：多个地区间的相似性系数是参加分析的各个地区的共有种类的平均数占总种类的比例 [ 69 ]。相伴提出的还有相异性公式、相似性贡献率公式、相异性贡献率公式： 相似性通用公式(similarity genera formula， SGF)： S I n = ∑ H i / n S n = ∑ ( S i − T i ) / n S n (1) 相异性通用公式(difference general formula， DGF)： D I n = 1 − S I n = [ n T + ∑ ( H − H i ) ] / n S (2) 相似性贡献率公式(contribution of the similarity， CSI)： C S I i = H i / ∑ H i (3) 相异性贡献率公式(contribution of the difference， DSI)： C D I i = ( n T i + H − H i ) / ( n S − ∑ H i ) (4) 式中，SI n 是n个地理单元的相似性系数，S i ，H i 和T i 分别是i地理单元的种类数、共有种类(common species)数、独有种类(unique species)数，且满足H i = S i − T i ，S n 是n个地理单元的总种类数。计算时所需各个数值都可以很方便地从数据库的查询页面上获得。无论手工计算或计算机软件分析都非常方便快捷。 与SGF配套使用的多元相似性聚类分析法(MSCA)是任何组群的相似性系数都由参与分析的BGU原始数据直接计算，不受聚类顺序的限制。甚至可以先行计算67个BGU的总相似性系数。最后按相似性系数大小排列聚类图 [ 70 ]。总相似性系数、总相异性系数、各个BGU的相似性贡献率、相异性贡献率都是传统分析方法所没有的概念和无法计算的指标。 表2. 几类生物在各BGU分布的属数 注：BGU基础地理单元：basic geographical unit；BGR基础分布记录：basic distributional record；BBU基础生物单元：basic biological unit。各BGU的属数为综合汇总所有参考文献的分布信息而成。
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user: 3. 结果与分析 3.1. 区系变化的连续性 生物种或属的分布有连续的，更有间断的。但不同地区间生物区系组成的变化是连续的，不是间断的。地理距离愈远，变化愈大。而不同方向上变化的速率是不同的。也即一个地区的生物区系，只与邻近地区关系密切，距离愈远，关系愈疏远。这种不均衡的连续性变化是开展生物地理研究，划分地理分布区的基础。中国如此，世界也如此。以中国各省区昆虫为例，陕西省昆虫有7934种，各省区与陕西的共有种类如图2。 3.2. 地理条件的约束性 由于一个地理区域的生物区系，只与相邻地区关系最密切，地理距离愈远，关系愈疏远。所以一个特定地区只与邻近地区产生聚类关系(图3)，而不能够与甚远的地区相聚，形成互不相连的“飞地”。这个特征使生物地理的聚类分析成为一种带约束的聚类(restrictive clustering)或称条件系统聚类(conditional hierarchical clustering)，不是人们想象或期望中的“自由聚类”。这种约束性为软件分析带来很大的挑战，但也为手工计算带来便利，不必广泛地寻找、测试聚类伙伴，可以节省80%以上的无效劳动时间。其它实用聚类分析项目也会遇到约束性问题。这些形形色色的限制条件是聚类分析由理论走向实用的将常遇到又必须解决的关键问题之一。 3.3. 核心区域的凝聚力与独立性 受历史条件、自然条件、适应能力、以及人为因素的影响，生物分布不是均匀的。存在着若干个多样性丰富的核心区域。核心区域以其大量的共有类群(common group)凝聚邻近区域形成自己的分布区，又以自己的特有类群(endemic group)或独有类群(unique group)标志与其它分布区的独立性。聚集力量相等的地方是分布区的分界线。这种生物分布的集中性是分布区形成的内在原因。生物地理区划实际上是用聚类分析的定量方法对这些核心区域的凝聚力与独立性进行评估，准确地界定各个分布区域的地理范围。如世界共有昆虫104，344属，有具体分布记录的58，357属在0.300的相似性水平上聚为a~t共20个小单元群(small unit crowd， SUC)，在0.200时聚为A~G共7个大单元群(large unit crowd， LUC)。表3是各个BGU的相似性贡献率和相异性贡献率，显然04、26、36、48、54、68、73号BGU是各大单元群的核心区域，对分布区的形成具有关键作用。 图2. 中国各省区与陕西省(★)共有昆虫种类数 图3. 一些BGUs与南欧地理单元(★)的动物属级相似性系数 表3. 各个BGU的昆虫属级相似性贡献率与相异性贡献率 Note: LUC: large unit crowd; SUC: small unit crowd; BGU: basic geographical unit; CSI: contribution of the similarity; CDI: contribution of the difference. 3.4. 区系构成的稳定性 一个相对独立的地理区域的生物区系是各种环境因素长期作用的结果，其种类是随着调查研究的深入在不断增加的，但区系构成又是相对稳定的。这种稳定性保证了这个地区生物区系性质和地理区划的稳定性与可测性，是生物地理学科产生的基础。不同时期的构成是稳定的，不同生物类群的构成也是稳定的。如中国河南省目前有昆虫8422种，其中中国种类最多，其次是古北种类，再次是东洋种类，广布种类最少。而该省在1993年以前有昆虫3128种，也是中国种类最多，依次是古北种类、东洋种类及广布种类。中国目前的93，661种昆虫与上世纪40年代的20，069种也是如此。目前世界哺乳动物5412种与1876年前华莱士时代已知哺乳动物2034种的分布格局也是相同的，分别在0.120和0.200时聚成7个单元群，各群的组成也相同。只有15、69号BGU在相邻群间移动，不违背地理学原则(表4，图4，图5)。 3.5. 环境对生物分布影响的同质性、积累性 在生物漫长的进化过程中，地球板块分分合合，气候不断地冷热干湿变化，生物类群的诞生与灭绝，逐渐形成现在的分布格局。虽然它们的出现时间不同，经历的历史变迁不同，但现生生物的属级阶元大都出现在新生代，它们都经受了迄今6700万年的新生代的环境影响，决定了它们的总体分布格局应该是相同的，也就表明环境对各类生物影响的同质性。这种同质性是我们创建世界生物地理区划体系的理论基础，可以使研究不同生物类群的学者不再单打独斗，可以联合起来共同谱写生物地理的新篇章。图6~9是脊索动物门、节肢动物门、双子叶植物门、子囊菌门四类主要生物的聚类结果。而更高或更低的分类阶元的分析结果也表现出同样明显的同质性特征(表5)。 但由于各类生物出现的历史时期不同，早分化的类群比晚分化的类群要多留下些生存信息于后代，主要体现在总相似性系数(general similarity coefficient， GSC)和平均分布域(average distributional territory， ADT)的差异，微生物出现最早，分布最广，GSC最高，为0.125，ADT最广，为4.80；植物次之，GSC为0.112，ADT为4.63；动物最晚，GSC为0.061，ADT为2.50。这是历史环境影响的积累性(表5)。
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user: 摘 要 本文讨论了一类具有耦合边界条件的四阶常微分算子，利用该算子相应算式的拉格朗日等式，得到问题特征值的秩与某整函数的零点重数之间的联系。 关键词 :特征值，特征函数，秩，常微分算子 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 摘 要 水滑石是由带正电荷的金属氢氧化物层和带负电荷的层间阴离子构成的层状双羟基金属复合氧化物(LDH)，其制备方法多样，而LDH薄膜通常使用层层自组装法、滴涂法以及电化学沉积法等方法修饰电极。水滑石这种层状结构的材料在传感和检测中体现出明显的优势，在电分析化学领域中有着重要的应用，发挥巨大作用。因此近年来受到国内外分析与传感科技工作者的广泛关注，并且，有大量文献报道了该方面的研究工作。本文按照传感与检测的原理、修饰电极的制备方法，对生物分析检测的应用进行总结与评价，并讨论了未来的发展方向。 关键词 :LDHs，修饰电极，电化学传感，电化学检测 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 水滑石类化合物是一种阴离子型无机层状黏土材料，由于它的主体成份一般是由两种金属的氢氧化物构成，又称为层状双羟基复合金属氢氧化物(Layered Double Hydroxide，简写为LDH) [ 1 ]。LDH的主片层是带正电荷的双金属氢氧化物，是LDH纳米片状材料的前体，LDH可通过一定的方法剥离得到正电荷型的LDH纳米片状材料 [ 2 ]。这大大拓展了LDH材料的应用范围，可利用LDH纳米片状材料作为基元构筑新型的二维纳米复合材料 [ 3 ]。近年来，水滑石的应用愈发广泛，在国内外，水滑石材料在医药、生物、催化、吸附、电化学、光化学、水处理和环境保护等许多领域展现出广阔的应用前景。另一方面，基于剥离的LDH纳米片的主客体相互作用，可构筑具有新型结构特点的纳米复合材料，研究表明该类材料可应用于发光、超疏水、防腐、传感器等许多领域 [ 4 ] - [ 16 ]。而在电化学传感领域，水滑石纳米材料的应用也十分广泛，在环境监测、食品安全和生物医学领域都有重要的应用价值 [ 17 ] - [ 22 ]。
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user: 2. 水滑石纳米片的简介 LDH作为LDH纳米片状材料的前体，典型的LDH是镁铝碳酸根型，其结构类似于水镁石Mg(OH) 2 ，水镁石正八面体结构中心为Mg 2+ ，六个顶点为OH，相邻的正八面体通过羟基共用边相互连接形成片层，片层间对顶相叠排列在一起，片层间通过氢键缔合。位于层上的Mg 2+ 可在一定的范围内被半径相似的Al 3+ 同晶取代，使得Mg 2+ 、Al 3+ 、OH - 离子层带正电荷，这些正电荷被位于层间的 CO 3 2 − 中和， CO 3 2 − 与层板之间通过静电引力以及氢键结合起来，使LDH结构整体保持电中性。LDH是由层间阴离子及带正电荷层板通过非共价键堆积而组装成的化合物，片层中的金属离子可在一定的范围内被半径相似的其它金 属离子同晶取代，故LDH的化学组成可以理想的表示为： [ M 1 − x p+ M x 3 + ( OH − ) 2 ] ( A n − ) x / n ⋅ mH 2 O ，其中M p+ 为一价或二价(多为二价)的金属阳离子，M 3+ 为三价的金属阳离子，x为M 3+ /(M p+ + M 3+ )的摩尔比，可在0.1至0.5之间变化，超出此范围则会引入杂相，A n− 为插入层间的阴离子，可以是有机、无机、同多或杂多、配合客体阴离子，m为结晶水的数目。可位于主体层板上金属阳离子，二价如Mg 2+ 、Ni 2+ 、Zn 2+ 、Mn 2+ 、Cu 2+ 、Co 2+ 、Pd 2+ 、Fe 2+ 等，三价如A1 3+ 、Cr 3+ 、Co 3+ 、Fe 3+ 等均可以形成LDH。其结构类似于水镁石Mg(OH) 2 ，由MgO 6 八面体共用棱边而形成单元主体层板 [ 23 ] - [ 34 ]。LDH的结构示意图见图1。
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user: 3. 水滑石纳米片的制备 LDH纳米片状材料是通过剥离LDH前体得到的，LDH的层板内存在强的共价键作用，而层间则是弱的相互作用力，因此层与层容易被其它分子撑开或剥离，而层板结构不受影响。阳离子型层状材料相对来说易于剥离，而LDH由于片层电荷密度很高，因此要实现其片层的剥离比较困难。LDH纳米片的剥离研究，经过了数年的研究与进展，逐渐实现了使用更简单环保的方法对LDH进行剥离 [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]。 3.1. 水滑石纳米片的制备 日本的Sasaki课题组通过研究发现， NO 3 − 插层的大片层LDH在甲酰胺中可以实现层板剥离 [ 39 ]。采用这种方法制备的层板剥离LDH呈规整的六方形结构，粒径可以达到1 µm，厚度小于1 nm。除了 NO 3 − ，他们还发现 ClO 4 − 和十二烷基磺酸根等插层的LDH也能够在甲酰胺中剥离 [ 40 ]。他们还提出了LDH在甲酰胺中溶胀剥离的机理如图2所示。随后，Sasaki课题组对LDH和LDH的剥离进行了一系列系统的工作 [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]。2012年，Wang等 [ 46 ] 对LDH的剥离和应用最新进展做了综述。2014年，我国的段雪院士对LDH的剥离及在催化中应用的最新进展做了系统综述 [ 47 ]。最近，O’Hare [ 48 ] 课题组又提出了一种新的剥层方法——反相微乳液一步合成法。采用这种方法可以直接制备出层板剥离LDH粉体材料。归纳总结以上文献报道LDH的剥离过程主要分为两个步骤：首先是以合适的阴离子插入层间，削弱层板之间的相互作用力，然后在合适的溶剂中回流直至形成剥离的LDH胶体溶液。由于LDH层板二维纳米尺度，LDH剥离后理想的状态为澄清透明的。 图1. LDH的结构示意图 图2. 水滑石剥离过程示意图 3.2. 水滑石纳米片状复合材料的制备 水滑石纳米复合材料(nanocomposites)是指由经过筛选的，有一定数量比的两种或两种以上不同物理或化学性质的物质以微观或宏观的形式复合而成的多相固体材料，其中至少有一种材料在一维方向是处于纳米级。纳米复合材料的结构由简单到复杂，种类越来越多，合成方法也越来越多样，其中应用最广泛的复合合成法主要有溶胶-凝胶法、共沉淀法、离子交换法、微乳液法、气相沉积法、水热法、自组装法、溶剂蒸发法和机械球磨法等 [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]。研究表明，由于纳米分散相具有较大的表面积以及强的界面相互作用，纳米复合材料不仅能克服两种材料自身的缺点，使原有性能得到发挥，而且由于协同效应及其它作用使得该纳米复合材料还可能具有原材料所不具备的特殊性能和功能，从而在机械结构材料、光电子功能材料、磁性功能材料、化学和生物材料、医学功能材料和热学功能材料等领域具有广阔的应用前景。
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user: 4. 电化学传感器简介 传感技术包括信息交换、信息处理及接口技术三部分，其中信息交换为传感技术的核心内容，即所谓的传感器。电化学传感器与其他的传感器一样，一般由感应器、换能器、检测器三个部分组成。 4.1. 电化学传感器的原理 电化学传感器同光化学传感器和热化学传感器一样，是化学传感器的一个子类，它能够利用被检测对象的化学反应所产生的电位、电流、电阻、电容等信号变化，对其进行灵敏、快速而准确的信号转换和检测，而且能够实现直接、自动化、小型化和智能化的检测。在工作过程中，电化学传感器中的感受器与待测物质进行识别并与之发生物理，生物或者化学反应并产生信号，产生的反应信号经特定的换能器将这种感知信号转换成可识别的、与目标物质浓度成比例的电信号，从而达到定性或定量的分析检测目标物质。其工作原理如图3所示。 4.2. 电化学传感器的制备 对于电化学传感器，工作电极其核心部件之一，它的发展对各种电化学传感器的发展起到了关键作用。因此如何使电极能够提高电子转移的速度且可以有选择地进行所期望的反应，从而实现对特定物质的检测，一直是电化学工作者的目标 [ 54 ]。在早期的研究中，金、铂、碳和甘汞是常用的电极材料，这些材料不是价格高昂，就是有毒有害，而且简单的裸电极/电解液界面行为无法充分地反映研究界面复杂的反应特征，并且这种简单的电极界面经常不能实现生物、化学分子与电极间有效的电子传递 [ 55 ] ，此外对所有溶液中的电活性物质都有响应。所以，人们迫切需要一种简单的，经济的，特异性的电极进行对生物、化学分子的电化学分析。因此，在电极表面上进行一定功能化的化学修饰引起了人们的关注。 化学修饰电极的制备是电化学传感器的关键，它研究修饰电极表面的微结构和其界面反应，促进了电化学及电化学传感器的发展和应用。电极的修饰方法的设计、操作步骤等对电化学传感器的灵敏度、 图3. 电化学传感器的结构及其基本原理 抗干扰性、重现性和稳定性都有直接的影响。化学修饰电极是用化学或物理的方法，将特定功能的分子、离子、聚合物等固定在工作电极表面，实现功能化。按修饰的方法一般可分为共价键合、化学吸附、聚合物覆盖三种方式，在电极表面固定具有独特化学性质的修饰成分，制造某种特殊的微结构，赋予电极特定的化学和电化学性质以实现特异性检测。目前常作修饰电极的材料主要有金属及其氧化物、粘土类、电活性薄膜、离子交换膜、导电聚合膜、分子筛类等。修饰方法没有严格的界限，研究中常常综合不同方法对电极进行化学修饰 [ 56 ]。
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user: 6. 结论与展望 在过去的几十年里，人们对水滑石材料的研究付出了巨大的努力，为其性质、合成和应用建立起了一个丰富的数据库。水滑石纳米片状材料和其复合材料不仅够将纳米片的电子、化学和物理方面的优良特性得到充分发挥和得到新的特性，而且也能够极大地丰富、发展纳米片状材料的制备和应用，这些预测已经取得了丰硕的研究成果，尤其是在电化学传感器领域。但在合成材料方法，修饰制备电极过程中还有许多的问题需要进一步的研究和完善。将制备纳米片状材料的技术和分析方法相结合，进一步提高电化学传感器的各种性能，将是电分析化学未来进一步发展的方向。
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user: 摘 要 在雾、霾等天气条件下拍摄的户外图像，由于受到大气悬浮粒子的吸收和散射作用会产生对比度下降、颜色失真等退化现象。这些退化严重影响户外视觉系统的发挥。目前，针对光照不均匀场景(夜晚)的雾天图像复原研究较少。且夜晚雾天图像具有整体亮度低、光照不均匀、偏色和噪声大等特点，去雾难度大。本文从夜间雾天图像特点(光照不均匀、整体亮度低、细节模糊)出发，提出了基于融合的夜间雾天图像复原框架。针对光照不均匀和整体亮度低提出了新的亮度调整曲线，在保证提升亮度的同时避免曝光现象，生成光照图；针对细节模糊提出了在景深较浅的地方物体的颜色较为鲜艳，即饱和度较高，但是亮度较低。随着景深的增加，场景受雾的干扰导致亮度增加，但是饱和度变低。据此推导出新的传输图估计方法，生成细节增强图。在融合上述两张图片过程中使用三种权重图(亮度权重图、饱和度权重、显著度权重)，保证能够保留每幅图像上较好的部分，达到去雾的效果。 关键词 :去雾，亮度调整图，细节图，权重图，图像融合 Copyright © 2018 by author and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 计算机视觉系统有很多优点，可以直接、实时、全面检测观察对象，所以其应用越来越广泛。在一些恶劣天气条件下，室外的计算机视觉系统的作用会大打折扣。如在雾天条件下，计算机视觉系统受到大气中介质影响而导致成像细节降低。 近年来，一些研究者开始对夜间去雾进行研究。主要有以下成果。S. C. Pei等 [ 1 ] 提出基于色彩转换和暗原色先验的算法。首先，利用色彩转换技术对输入图像进行预处理，将夜晚雾天图像的颜色特征转换成白天的清晰图像的颜色特征，然后，利用暗原色先验 [ 2 ] 对转换后的图像进行复原。J. Zhang等 [ 3 ] 提出一个新的夜间雾图退化模型，该模型首次考虑了夜间图像中的光照不均匀和颜色失真等问题。后利用Retinex [ 4 ] 和暗原色先验等技术反解提出的模型得到去雾后的结果。Y. Li等 [ 5 ] 关注夜间场景主动光源附近的光辉现象，认为光辉的产生的原因是场景中主动光源发出的光经过多次散射到达相机进行成像，并提出了一个新的夜间雾图退化模型，模型中添加大气点扩散函数来解释光辉的形成。复原时先，根据相对平滑约束的层次分离算法 [ 6 ] 分离并去除光辉影响后利用暗原色去雾。Dubok Park等 [ 7 ] 在针对夜间雾图多光源的问题上，提出了新的大气光估计和传输图估计方法，估计大气光时使用局部大气光和全局大气光选择策略，估计传输图根据清晰图像信息熵比雾天大的特征，构建目标函数通过是图像信息熵最大化求解该函数。 本文针对夜间雾天光照不均匀、细节模糊、颜色偏移等提出了基于融合的夜间雾天图像复原算法。针对颜色偏移问题，使用基于灰度世界理论的颜色恒常性来校正，针对光照不均匀，提新的光照调整方法，在提高图像中光照不足区域亮度的同时能防止亮区过曝。得到一张亮度合适但是细节模糊的图片(亮度图)。针对细节模糊问题，根据现有的夜间雾天图像退化模型，使用新的先验估计传输图得到一张细节清晰，亮度欠缺的图片(细节图)。之后提出不同的权重，融合到最终的去雾结果。
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user: 2. 光学模型 文献 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 5 ] [ 7 ] 提出的夜间雾图退化模型，是被广泛应用在计算机视觉领域，描述如下： I i λ = L i R i λ t + A i λ ( 1 − t i ) (1) i 和 λ 分别表示像素的位置和RGB通道。 L i 表示入射光强度， R i λ 为场景反射率， A i λ 为局部大气光， t = e − β d i 为传输图， β 表示大气衰减系数， d i 表场景与相机之间的距离。式(1)中第一项和第二项分别称为直接投射光和环境光。分描述目标与反射光的衰减过程和成像路径上周围杂散光的累积过程。在夜间条件下，由于光照不均匀，为消除不均匀光照的影响。假设在大气中介质分布是均匀的，改写式(1)的到式(2) I ^ i λ = R i λ t i + A ^ λ ( 1 − t i ) (2)
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user: 5. 总结 本文针对夜间雾天图像复原，从夜间雾天图像的图像特点出发提出了基于融合的夜间雾天图像复原框架。本文算法和已有的算法的不同体现在以下几点：第一，根据夜间图像亮度不均匀问题，改进已有的光照调整方法，在增强暗处的同时保证亮处不曝光：第二提出了新的传输图估计方法：第三，提出根据图像本身得到融合所需要权重图，使融合结果更加自然。在实验分析部分，从主观和客观两个方面说明了本文去雾算法的有效性。 但是，通过实验发现本文算法在生成亮度图时使用的参数是根据经验设计的，没有考虑到图像本身，参数没有鲁棒性。另外在光源处的处理效果不是很理想。会有一定的Halo现象。原因是夜间图像在光源处和暗处的属性差别非常大，本文使用的传输图估计方法可能会失效。我们将在以后的研究中针对这些问题进行。
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user: 摘 要 工件轮廓的提取与匹配是机器人分拣中最重要的一环。传统的轮廓匹配是采用Hausdorff距离进行模板匹配，但是计算量过大且要求工件的位置和角度一定。本文在模板匹配的基础上，采用图像特征向量进行图像匹配，降低了计算量并解决了工件的几何变换带来的图像识别问题。改进传统的线性搜索，采用敏感哈希算法匹配图像，并且对哈希算法做出了一定的改进，降低了存储空间。通过实验发现，本文所采取的算法可以有效的忽略在图像识别中工件平移、缩放、旋转所带来的问题，并且在一定程度上提高了图像搜索的效率和准确度。 关键词 :工件匹配，局部敏感哈希，与或操作 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 概述 在自动化工业分拣过程中，图像的匹配是非常重要的一环，要求一定的实时性和很高的准确率。在目前的工业分拣中，常采用模板匹配的方法。但是工件的平移和旋转等位置的不确定性给模板匹配带来了很大的困难。因此，研究一种可以快速准确进行匹配，忽略位置光线带来的干扰的匹配算法是非常的必要的。 国外Bourret采用多尺度算法进行边缘检测和边缘闭合，对获得的边缘特征模拟退火算法极小化分割函数来完成图像的匹配 [ 1 ] 。国内梁勇等人使用特征点匹配的方法进行工件的边缘匹配，但由于工件的几何形状简单，特征点的信息不足，常使得匹配的结果不够准确，且该算法只解决了图像的平移问题 [ 2 ] 。华中科技大学的张学军在图像匹配过程中采用了支持向量机(SVM)的判决功能，解决了匹配只能用单一特征作为判别条件的缺陷。使用最小二乘支持向量机对已有的数据进行分类训练，然后用训练好的向量机检测目标 [ 3 ] 。刘健庄、谢维信等人使用Hausdorff距离作为度量图像相似度的标准，使用遗传算法进行检查，该方法取得了一定的效果但是常规遗传算法的局部寻优效果不好，受参数影响非常大且容易产生早熟情况，且Hausdorff距离的计算时间较长，降低了工件分拣的效率 [ 4 ] 。中国科技大学与中科院合肥智能机械研究所合作研究了基于机器视觉的瑕疵工件检测系统 [ 5 ] ，该系统采用图像处理及模式匹配的方法识别工件，可以通过与模版对比，识别出做工有瑕疵不能在工业生产中使用的工件，并将其分拣出来，该系统在工业生产线上具有很好的实用性。为了避免参数影响和早熟的情况，该算法采用线性搜索的方法，增加了计算的时间。 本文基于中科大研究的瑕疵工件匹配系统中采用的模板匹配思想基础上提出了一种可忽略工件几何变换的图像识别系统并且改进了线性搜索方法，即利用局部敏感哈希算法对工件图像进行处理，最终可以快速高效的识别匹配工件类型，应用于自动化流水作业中图像处理阶段。在获得了工件图像的特征向量之后，需要提取模板的特征向量进行存储，对采集到的新的工件图像进行迅速的匹配。这里可以使用特征向量之间的欧氏距离作为两个工件的相似性度量，欧氏距离越小则代表两个图片越相似，欧氏距离小于设定的阀值，则代表两工件属于同一类别。而在特征库非常庞大的情况下，为快速有效匹配计算欧氏距离并排序，本文采用局部敏感哈希算法进行相似特征的快速搜索。考虑到本文所使用的特征向量长度仅为8，因此本文用之前提取的特征向量建立了大小为4 * 8的哈希表，即指有四张哈希表，每个表有八个桶。因此，本文主要介绍在提取出特征向量之后进行迅速匹配的方法。
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user: 2. 基于局部敏感哈希存储提取的工件图像特征 为方便匹配时可以快速的进行检索，使用哈希算法进行提取的工件图像特征的存储，在获得需要匹配的向量后直接对其进行投影即可找到相似的向量。但是由于传统的哈希算法在投影过后不能保证距离不变，因此需要对传统哈希进行改进，改变其投影的哈希函数，使其投影过后的元素距离不变，也即采用局部敏感哈希算法。为此先给出几个定义： 桶：Hash又被翻译为“散列”，是把任意长度的输入转变为一个固定长度的输出。采取映射的办法。其中映射方法又被称之为散列算法，输出被称为散列值，即桶。 Hash桶的性质：如果两个输入的元素经过映射后所在的桶不同，那么这两个元素一定不相同。而如果映射后在同一桶中，则说明两元素有可能相同但并不是一定相同。 如图1所示，传统哈希算法不具有距离不变性，即经过映射以后，原本距离很近的两个元素可能被分在距离较远的两个桶中，也即映射后桶的距离不能代表原输入的两个元素的距离；而locality-sensitive hashing(局部敏感哈希)简称LSH，则是一种保距算法 [ 6 ] 。 若定义 d ( x ， y ) 是x，y两元素之间的距离，则LSH的映射算法则需要满足以下两个条件，其中d 1 ，d 2 是根据实际需要规定的值： 1) 若 d ( x ， y ) ≤ d 1 ，则两元素被映射到同一个桶中的概率，即 h ( x ) = h ( y ) 的概率至少为p 1 。 2) 若 d ( x ， y ) ≤ d 2 ，则两元素被映射到同一个桶中的概率，即 h ( x ) = h ( y ) 的概率至多为p 2 。 其中，d 1 是最大的相似距离，与d 1 的距离越小则映射到同一桶的概率就越大；d 2 是最小的相似距离，与d 2 的距离越大则映射到同一桶的概率就越小。 满足上述两个条件的哈希映射函数被称为-sensitive。