DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 深圳已经在城市的每块土地上写下了自己50年的风雨历史。然而，大刀阔斧的改革并没有直接影响到土地，因此南投古城受到高差和墙壁的阻挡，一直难以完全筑巢于现有的城市纹理中。诚然，从城市规划的角度来看，我们可以将其标记为城市村庄发展中的一系列问题，如缺乏文化认同，空间混乱和社区排斥。然而，在实地调查中，我们深深感到南投古城在混乱中孕育着希望。它包含不同层次的居住空间，公共空间和游览空间，它们共同形成一个可以容纳多种群体独立或者交往生活的流动的“城”。 1982年，西方城市学者莫拉莱斯首先提出了城市针灸，从中医学的视角，整合城市更新理论，提出治疗城市病的一系列策略；《城市针灸——在一般历史城镇空间改造中的运用——以耀州古城空间改造为例》 [ 1 ] 对历史遗存、文物遗迹、开敞空间三类空间节点提出针对性更新措施；《穴位–痼疾–针灸——对常德市城市总体规划修编的思考》 [ 2 ] 从空间格局与产业结构、人居环境与公共设施、道路系统、绿地景观、基础设施、生态环境六个方面对城市进行“配穴处方”。国内研究提出了建立中医药与城市设计互动的初步概念，关于城市针灸的研究文献数量较少。 本文采用中医针灸解决南头古城穴位问题，找出矛盾点；梳理并找到潜在的穴位，疏通经络，并通过节点的串联形成共享空间，从而进一步改善整个基地；调和静脉，修复整体，改善活动类型，形成动态活力区域。采用微观重建的方法，通过小空间的改造，进行公共社区建设和社区公共质量的提高，连接多个穴位，以提高整个基地的环境质量。以步行流线贯穿城市背景，延续城市的肌理，激发基地的活力。利用“小尺度街区”营造宜人的生活环境。
system: [SYSTEM]

user: 2. “城市针灸”的基本概念 “城市针灸”是基于城市更新理论，城市设计理论和城市触媒理论，结合中国古代针灸，在分析城市整体空间格局的基础上，选择具有最大再生潜力的关键“穴位”，通过一系列战略性的干预措施，以实现城市整体自我调节和良性复兴的空间设计战略 [ 3 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 3. 调研分析 3.1. 区域概况 南头古城又名新安古城，始建于1394年，是深圳市文物保护单位最集中的地区之一。位于深圳市南山区深南大道旁，占地面积约7万平方米。是目前深圳最具规模的历史文物旅游景点，具有1730余年的悠久历史。广东省重点文物保护单位(南头古城)和五个市级文物保护单位(东莞市会馆，新国公文市，育婴堂，解放内谷岛纪念碑，南头村地堡)，10座保护建筑和34座历史建筑。南头古城是深圳和香港城市发展的“根”。古代明代现存的道路网络和城市空间格局非常清晰。南头古城丰富的地方文化和人类历史，是中国近代史上重要事件的载体，其在珠三角地区的价值是独一无二的。 如何提高居民的生活质量和古城的活力，同时加强对文化遗产的保护，使南头古城人与人之间，人们与城中村有更多的交流和对话，从而唤醒了南头人的归属感和安全感，是南头古城包容性更新改造面临的主要挑战。 3.2. 过程及方法 该调查以实地观察为基础，通过网络搜索，人群访谈和驻点观察，对南头古城的人群进行调查。不同时间段观察南头人与南头古城的互动，见表1。 Table 1 Status of street 街道 名称 建筑功能 周边业态 交通现状 人员构成 其他要素 中山东、 西街 以居住为主，多为低、 多层住宅建筑，有多处 历史建筑沿街分，建筑 底层大多具有商业功能 东街主要以海鲜水 产、餐饮、蔬菜瓜 果为主，西街以家 电、日用品为主 两条街道路面狭窄， 仅供行人通行 街道上交通量 很大，以电动 车、自行车、 三轮车为主 视觉引导差。外观整体 性薄弱，色彩感知 丰富，较为热闹， 有鱼腥、肉类的味道 朝阳南、 北街 以居住功能为主， 底层具有少部分商业 主要以零售商业、 餐饮、花店、理发 店等生活性业态 路面较宽，勉强容机 动车通行，但人流大， 交通易堵塞，缺乏防 灾疏散系统 街道人流量大， 以居民和 游客为主 狭长的半封闭空间，视 觉引导性较差，非机动 车停放混乱，管线杂乱， 较为安静，无其他味道 表1. 各街道现状 3.3. 现状构成 古城的九街格局基本保存完好，但残存的古建已经不能反映古城的完整风貌。中山东西街作为主街，承载居民日常生活、活动、工作等多种行为，三条南北向的辅街道路狭窄，以居住功能为主，以零售为辅，人车混行严重，古城被高密度低品质自发建筑侵蚀，市政基础设施陈旧、路面严重受损、城市家具质量不高、公共厕所缺失、道路标线系统导向不良，导致古城脏乱差，城内建筑密度过高，导致环境品质低下，公共空间严重不足，没有足够容量承载新生活。在南头古城28，000多人的人口中，外来人口占87%。大量基本处于社会底层的外来打工者，薪酬低廉，就业困难，外来工消费能力低，不能支持新型业态存活。现在的南头古城因为与城市主流生活分离而走向衰败，这些问题正在导致古城面目日益模糊趋于消失。
system: [SYSTEM]

user: 4. 原则与策略 为了恢复和发展古城的空间脉络和特色，将新的生活内容注入两街一园，建构古城空间与新生活的积极关系，并以此激活整个旧城区域。本文采取“城市针灸学”的手法，通过微改造对南头古城渐进式三步修补。 第一步，“腧穴学说”，通过激活和发展基地中的价值空间从内向外辐射。如东莞会馆，信国公文氏祠、育婴堂、南头村碉堡等历史特色，进一步的发展和外向的辐射将促进点和轴的共同发展。同时由外向内，植入从“城墙”开始，利用城市人群消费力培养新业态，拉近城外人与古城距离的同时，也改善了城内人的就业，增加消费水平。 第二步，“经络理论”，发挥其优势，实现节点的相应渗透，并使这些地方的空间节点以各种方式相互连接，如步行道，景观和车行道，以点带面，城墙开放打通九街，选取城内试点引入新业态，城墙根的打通必将带动城内试点，产生触媒效应，引发周边自主更新. 第三步，“五行学说”，动态循环：商业的均质化释放了主街空间，转化后的公共空间与古建形成公共系统，承载新旧交织的多样生活，成为古城新特色，反过来又吸引了更多新业态的植入与生长，如此循环发展，最后调整功能结构实现功能复合从而提升片区活力，延续城市肌理，激发区域活力，营造“小街区”形式的便捷生活环境。 目前中山南北街现状店铺多为日常生活用品，蔬菜新鲜和低端餐饮。因此，对于主街的改造，要注意提高现有开放空间的利用率，创造弹性空间，用破碎化空间与模块结合，为不同社群提供多变模块，使用排列组合的生活方式，沿街界面增加立体绿化和活动座椅，利用积极的沿街界面，增加业态的丰富性，组织多种活动，例如街头快闪、文艺演出、展览等。同时挖掘古城内的招牌特色，运用不一样的拼贴手法统一协调沿街店铺广告牌的尺度、色彩与位置，商业路面将退役，走廊将恢复，以增加人民的停留时间。东西横街路面狭窄且非机动车停放混乱，店铺多以日用家电与肉类水果为主。对于东西横街，清理街道杂物，禁止机动车停放，修整市政设施，增设垃圾箱和公共厕所，统一设置场地以放置机动车与非机动车。 4.1. 打通“九街” 有墙才有城，新“城墙”重新强调了“城”的存在，保护性增设两个古城墙入口，活化界面，增强古城可达性，其开放性打通“九街”的同时又减轻了主街压力。内部商业部分外迁加上新业态的引入，城墙根激活了周边公园和街道，成为古城复兴的标示。整合主轴街道，融合各时期历史风貌，时空对话感受深圳城市发展史。 4.2. 恢复瓮城、公园界面 借用城墙和瓮城的历史性空间元素强化古城形态，但赋予城墙和瓮城以全新的功能，发挥新能量。新城墙是古城与外部大都市的界面，也是高密度居住与公园的界面，因此它是最具活力和潜力的地带，城墙不再是封闭的边界而是交换和引发事件的触媒。城墙根公园的营造，连通古城和中山公园，渗透吸引人气，打破古城界面(见图1)。 4.3. 串联博物馆体系 将南头古城垣、东莞会馆、信国公文氏祠、育婴堂、解放内伶仃岛纪念碑、南头村碉堡以及10处保护建筑和34处历史建筑串联，改变历史建筑的碎片化现状，构建博物馆体系，传承历史精神。整合和连接场地内的历史资源、公共空间、公共服务设施和旅游资源等，合理优化线路，构建历史体验式步道。使用智能技术在站点内的重要节点上添加可视化地图，并播放节点的历史故事，通过虚拟化涂鸦，模拟 图1. 改造策略(图片来源：作者自绘) 互动游戏等增加访客与场所之间的互动。让游客可以更有体验感、共鸣感与归属感(见图1)。 4.4. 改善生态环境 形成口袋公园，充分利用消极空间，通过口袋公园引“绿”入城，改善居民环境，在现有地面绿化不能满足居民需求的情况下，更多的利用垂直空间，使用屋顶绿化和垂直绿化来建构生态浮岛(见图1)。 4.5. 修整道路、综合整治 通过打通部分道路，增加道路可达性，增加公共区域，通过改善基础设施，统一设置场地以放置机动车与非机动车，全面管理街道环境，增加业态的文化属性，促进历史文化产业的发展，保持丰富多彩的生活，使大量流动人口与城中村之间交流互动，发生更多生活的可能性，这唤醒了南投古城人民的归属感和安全感。 4.6. 创造弹性空间 檐廊是古街的特色，是街道生活中最活跃的地带，但已被铺面破坏。将商业铺面退后，恢复檐廊，贴着檐廊是利用旧建筑改造出的弹性空间，可以容纳多种业态。主街商业界面退后并鼓励向上发展，形成檐廊公共系统，引入新业态，新的檐下生活串连起零散的古迹，缝合古城印象。业态全面更新，三维新街道，打造古城新形象。 4.7. 打造多模块空间 小模块，节省空间，既能适应自发性，自发构建，自发生产，形成自发活动和自发景观，同时节约人力物力财力。利用了碎片空间的任意重组，使模块和空间变得可变且可循环利用。充分利用所有可用空间--街巷转角、屋顶、楼梯间等。在不同场景、不同时间自发性变化的空间，例如；利用伸缩模块搭建不同业态商店，共享灵活的社交场所，临时展览平台，外卖小哥的休息场所，夜晚的户外场所，社区，聊天，亲子角落等。时间伴随着不同人群的行为，功能随时间而变化，空间随着功能的变化而变化。为居住在南头古城的人们提供多变量模块，更多可以组合的生活方式。
system: [SYSTEM]

user: 5. 结语 作为深港的根源，南头古城以“针灸”的修复和更新为基础，通过“穴位”的介入激活，“经络”的疏通修复和“脏腑”的功能调和实现南头古城的全面修复。本文从城市修复和不同人群的需求关系入手。从宏观的空间结构和古城界面、中观的功能业态与弹性空间、微观的市政工程与空间活力再生提出了城中村修补的策略，为深圳市南头古城探索了更多的可行性，同时希望在不改变古城中人们本身的生活轨迹与生活方式的同时，加深加固南头本身的运营模式，意欲用“城市针灸学”在基础的理论中，创造更多生活的可能性。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 为实时统计教室人数，利用教室现有的视频监控系统获取教室实时图像，搭建可靠、稳定的人数跟踪应用平台。结合教室内人员分布特点及教室建筑风格，通过检测学生头部特征，使用AdaBoost级联分类器对提取的视频帧HOG样本特征进行训练，从而实现头部检测模型用于检测人数。最后，开发基于Android平台的手机客户端，供用户实时查询教室的人数情况。系统测试和结果分析表明：该系统对教室人数检测有良好的识别率。在不遮挡头部特征的条件下，系统识别准确率高于80%，基本可满足教室人数实时统计的需求。 关键词 :跟踪系统，HOG，AdaBoost，头部检测，人数统计 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 随着社会经济的不断发展与进步，全社会高度重视高等教育，高校规模在不断变大。校园教室资源数量虽然也在不断增加，但是多数高校的空闲教室资源仍然比较紧张。学生对教室是否有空位及其排布情况无法便捷获取，盲目寻找耽误时间，影响学习效率。针对此现象，开发教室人数实时统计跟踪系统，并通过手机APP推送至师生，将极大便利师生及时获取教室人员情况。 考虑到教室内学生分布特点及教室建筑风格，通过检测学生头部特征，并使用AdaBoost级联分类器对提取的视频帧HOG样本特征进行训练，实现头部检测模型用于检测人数。开发的教室人数跟踪系统可将提取的教室人数和座位空闲位置分布推送到手机客户端上，且具有良好的识别率，极大地方便师生及时了解空闲教室资源。
system: [SYSTEM]

user: 2. 人数统计技术综述 当前越来越多的视频监控系统广泛应用在各类公共场所，如何从这些视频监控数据中提取出有用的信息，是该领域的研究热点和难点之一 [ 1 ] 。现阶段在人数统计方面，研究人员已提出很多方案。Mikoaljczyk提出先匹配头部、肩膀和脸部信息后，再确定人体的方法；Leibe提出通过提取关键点、Hough投票和Chamefr距离模板匹配的方法，实现人体检测；Viola等人采取Haar特征结合人体的动态姿势，利用Ada Boost算法来完成分类器的训练，实现了在视频中的快速检测出人数 [ 2 ] 。 文献 [ 3 ] 提取图像有效的Harris角点和SURF点信息，采用基于多分类器融合的算法实现人数检测，可以更准确的统计出多种复杂场景下的人数，包括被遮挡的行人和静止的行人，但计算特征值过多，步骤复杂；文献 [ 4 ] 提出一种基于卷积神经网络和密度分布特征的人数统计算法，但该算法未完全考虑距离远近对团块大小的影响以及非行人目标出现时的情况；文献 [ 5 ] 针对视频监控中步态识别算法精度低的问题，提出了一种基于时空HOG特征模板匹配的多镜头步态识别算法。该算法针对不同角度下运动特征差异基于双边傅立叶级数，适应于运动场景下人数检测。文献 [ 6 ] 采用基于Mean Shift图像分割和支持向量机判决实现电梯人数检测，较好的解决了检测候梯人数统计的问题，但统计准确率受检测的发色和肤色影响。
system: [SYSTEM]

user: 3. 理论依据 3.1. HOG特征 方向梯度直方图是一种常用的特征提取方法。HOG + SVM是对行人检测一个显著的特征提取方法 [ 7 ] 。在进行人体检测时，本系统采用方向梯度直方图HOG提取特征来实现。图1为HOG特征的检测流程，先对输入的图像灰度化和Gamma校正，然后进行梯度计算得到梯度方向直方图，最后对重叠块直方图归一化得到HOG特征。 图1. HOG特征检测流程 在视频的一帧图像中，图像的梯度或边缘的方向密度分布可以很好地表示局部目标区域的特征。HOG正是利用这种统计梯度信息，并生成最终的特征描述 [ 8 ] 。梯度的方向分布被用作特征，沿着图片X和Y轴的方向上的梯度包含大量有效信息，图像的梯度去掉了很多不必要的信息，加重了轮廓。直方图的主要方向捕捉了人体的轮廓，例如可使用的头部信息。在HOG中，对一幅图像进行了如下划分：图像、检测窗口、图像块和细胞单元。 3.2. AdaBoost分类器 AdaBoost是一种自适应迭代的算法，其核心思想是调整数据的权重分布，训练中主要解决权重调整和模型如何组合的问题 [ 9 ] 。训练迭代过程中，错误预测的样本将会被赋予更高的权重，这样分类器就能在下次迭代时重点关注并最终取得一个较为合理的结果。 AdaBoost的表达式： C m ( x ) = a 1 k 1 ( x ) + a 2 k 2 ( x ) + ⋯ + a m k m ( x ) ， (1) 其中， m 为模型的迭代次数，每次迭代都会添加一个弱分类器， k i ( x ) 为第 i 次迭代对应的弱分类器，输出值为 { − 1 ， 1 } 。 a i 为第 i 个弱分类器对应的权重。 C m ( x ) 为最终的分类器，综合了所有的弱分类器预测结果 [ 10 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 4. 系统设计与实现 4.1. 图像获取 步骤1：利用每个教室内安装的监控系统，每隔30秒抓取一次教室内场景图像，以此获得信息源。 步骤2：受光线和摄像头角度等采集环境的影响，采集到的图像通常需要进行预处理。首先，对采集的彩色图像进行灰度化处理，其转化公式为： I = 0.299 * R + 0.587 * G + 0.114 * B ， (2) 其中， I 为灰色图像， R ， G 和 B 分别为彩色图像的红、绿和蓝三分量。 步骤3：针对图像光照可能不均匀情况，对图像进行公式(3)所示的Gamma处理，采用平方根方法对图像亮度进行调整， I ( x ， y ) 为输入像素值： Y ( x ， y ) = I ( x ， y ) ， (3) 其中， I ( x ， y ) 为灰色图像 I 在 ( x ， y ) 处的像素值。 4.2. 人数检测 步骤1：人数统计系统的核心是人数检测算法。考虑到跟踪检测算法准确性和实时性要求，使用上述HOG特征与AdaBoost分类器相结合。利用式(2)、(3)对获取图像进行灰度化和Gamma处理，对于一个样本 f i ， i = 1 ， 2 ， 3 ， ⋯ ， N ， N 为正样本个数，将其大小归一化。计算每一像素的水平和垂直方向梯度 G x ( x ， y ) ， G y ( x ， y ) ，并相应的计算每个像素位置的梯度方向值，得到 f i 的梯度幅值矩阵 m i [ 11 ] 。其中像素点 ( x ， y ) 的梯度如下式： G x ( x ， y ) = I ( x + 1 ， y ) − I ( x − 1 ， y ) ， (4) G y ( x ， y ) = I ( x ， y + 1 ) − I ( x ， y − 1 ) . (5) 像素 ( x ， y ) 处梯度幅值和梯度方向分别为： m i ( x ， y ) = G x ( x ， y ) 2 + G y ( x ， y ) 2 ， (6) θ ( x ， y ) = arctan ( G y ( x ， y ) G x ( x ， y ) ) . (7) 将所有样本的梯度幅值矩阵叠加得 M ，其中 ( x ， y ) 位置的元素值为： M ( x ， y ) = ∑ i = 1 N m i ( x ， y ) . (8) 对 M 进行归一化处理： M ˜ ( x ， y ) = M ( x ， y ) max max M ( x ， y ) × 255. (9) 步骤2：然后将梯度图像转换成计算机能够读懂的数据特征语言。默认情况下，将图像分成若干个8 × 8像素单元格，采用9个bin的直方图来统计这8 × 8个像素的梯度信息，即将单元格的梯度方向360度分成9个方向块，然后对单元格内每个像素用梯度方向在直方图中进行加权投影，以构建梯度方向直方图 [ 12 ] 。最后，对统计出块的直方图特征做归一化处理，即对向量 β 做如下处理： β ← β β 2 + ε 2 . (10) 步骤3：在提取图像的HOG特征之后，使用AdaBoost分类器进行分类训练 [ 13 ] 。 输入：样本集 C = { ( x i ， y i ) | 1 ≤ i ≤ N } ，特征集 F C 1) 首先初始化样本权重 W ( i ) = 1 / N ； 2) 在默认权重 W 和样本集 C 下，对每个特征 f ∈ F C ，训练弱分类器 k i ( x ) ，并选取出最优的弱分类器； 3) 更新权重 W ； 4) 输出强分类器： C m ( x ) = a 1 k 1 ( x ) + a 2 k 2 ( x ) + ⋯ + a m k m ( x ) 。 4.3. 数据推送 步骤1：安装MySQL数据库，命令行操作进入数据库并新建表单。表单中主要含有地点、时间和当前人数等字段； 步骤2：在Android studio中开发查询APP，Android采用JDBC直连MySQL，实现虚拟机和手机访问数据库，主要包括IP、MySQL数据库相关配置连接。
system: [SYSTEM]

user: 5. 系统测试与结果分析 5.1. 系统测试 为验证所采用算法的有效性，对获取的视频监控进行测试。视频为学生教室自习场景。实验的硬件平台为Intel(R) Core(TM) i7-7500U CPU @2.90 GHz，测试系统环境为Windows python 2.7。 首先，在监控视频中截取教室内一帧图像，如图2所示；其次，利用公式(2)实现对图像的灰度化处理；最后，根据公式(3)对图像进行Gamma处理，令γ为0.5，调整图像整体亮度。图像预处理结果，如图3所示。 图2. 视频帧原图 图3. 预处理效果图 利用公式(4)~(7)，计算图3的水平和垂直方向梯度和每个像素位置的梯度方向值。图4为目标信息的梯度图。然后，将图像分成若干个8 × 8像素单元格。对单元格内每个像素用梯度方向在直方图中进行加权投影，图5为将每个单元格的梯度方向直方图绘出得到的特征图。 图4. 梯度图 图5. 梯度方向直方图 最后，从正样本池和负样本池中提取头部HOG特征，利用HOG + AdaBoost方式训练头部检测模型获得HOG特征分类器，图6为对视频帧图像人数检测结果。 图6. 检测效果 5.2. 结果分析 5.2.1. 系统识别率分析 识别率R定义为： R = | 教 室 实 际 人 数 − 系 统 统 计 人 数 | 教 室 实 际 人 数 × 100 % . (11) 表1为对监控视频每隔30秒检测一次统计表，测试表明该系统对教室人数检测有良好的识别率。对原始图像进行预处理(图像灰度化和Gamma校正)的步骤可减弱周围环境对检测的影响，从而提高系统识别率，且系统识别率随人数的增加呈降低趋势。在不遮挡头部特征的条件下，系统识别准确率均高于75%，基本满足教室人数实时统计的需求。 Table 1 Recognition rate statistic 教室实际人数 系统统计人数(未预处理) 系统统计人数(预处理) 识别率(未预处理) 识别率(预处理) 8 7 8 87.5% 100% 12 11 11 91.67 91.67 6 6 6 100% 100% 18 16 17 88.88% 94.44% 6 5 6 83.33% 100% 表1. 识别率统计 人数统计的评价指标用准确性衡量，其中准确性使用平均绝对误差(MAE)和平均均方误差(MSE)计算。表2是现有的其他算法和本文算法测试比较结果 [ 4 ] 。 Table 2 Evaluation of experimental indicator 算法 MAE MSE Cumulative Attribute Regression 2.07 0.08 Clustering motion cues 2.97 0.12 Head detection 2.40 0.12 本文算法 1.8 0.63 表2. 实验指标评价 通过对比可得出，相比较近年人数统计领域内其他学者提出的算法，本文采用算法的测试结果在准确率上有所高。相比于Cumulative Attribute Regression研究结果，精度提高了13.04%；相比于Clustering motion cues研究结果，精度提高了39.39%；相比于Head detection研究结果，精度提高了25%，验证了算法的有效性。但本文算法的MSE较高，识别率波动大，对复杂环境适应性弱。 5.2.2. 系统延时分析 在上述测试硬件环境下，系统对图像大小为832 × 1691的视频帧识别检测平均时间约435 ms，对图像大小为1664 × 3382的视频帧识别检测平均时间约780 ms。因此，对于在实际中每隔30 s采样一次图像进行处理，本系统可实现近实时处理。
system: [SYSTEM]

user: 6. 结论与展望 通过HOG + AdaBoost方式训练头部检测模型，实现教室人数检测。相较于传统的传感器检测人数，用计算机视觉识别更为准确可靠。在识别算法上，使用AdaBoost级联分类器训练HOG特征。该方案成熟可靠，易于实现。最后，本系统将相关数据推送到手机客户端上，更加直观，便捷。系统测试结果表明：该系统在不遮挡头部有效信息情况下，识别率可达80%以上，且系统具有良好的实时性能。 然而，本系统针对人头部存在部分遮挡情况，识别率有待进一步提高，下一步拟结合卷积神经网络和密度分布特征算法以提高系统检测准确率与稳定性。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 图像是网络信息传递的一种重要载体。随着互联网的发展，图像的传输也变得更加便捷。然而，这些图像往往携带了一些涉密信息。近年来，网络安全事件的频繁发生，图像内容的安全备受国内外学者的广泛关注。传统的图像加密大都是基于计算机软件而设计的。近年来，随着硬件平台的发展，DSP和FPGA以其处理速度、逻辑运算能力和低成本的特点越来越多地被应用于图像加密领域。综述图像加密的技术，特别是对基于DSP的图像加密算法和基于FPGA的图像加密算法进行了详细描述，并讨论了这两种算法的优缺点。最后，对FPGA在图像加密领域的应用前景进行了展望。 关键词 :信息安全，图像加密，FPGA，祖冲之，DSP，混沌 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 人类通过视觉系统获取大量的信息，图像作为信息传递的一种重要载体，在人类社会的工作生活中扮演着重要的角色。随着近年来网络技术的蓬勃发展，图像的在线传输变得越来越频繁。在这些被频繁传输的图像中，包含了大量的个人隐私、企业机密、国家机密等不能被第三方获取的重要信息。互联网以开放性和共享性著称。然而，由于现阶段网络空间各类不确定因素过多，安全性参差不齐。近年来，随着网络安全事件的不断发生，大量的隐私遭到泄密，对国家安全、国民经济发展和个人利益带来了不同程度的影响。图像安全逐渐得到了社会各界的广泛关注。当前，图像加密算法主要有以下几类：基于混沌的图像加密、基于变换域的图像加密、基于盲源分离的图像加密和基于空间域的像素置乱。 综述了图像加密技术，重点分析了基于硬件的图像加密算法。讨论了基于DSP的图像加密算法和基于FPGA的图像加密算法的优缺点，并对FPGA在图像加密领域的应用前景进行了展望。
system: [SYSTEM]

user: 2. 图像加密技术综述 自上世纪90年代以来，图像加密就受到了世界各地学者的广泛关注。1996年，第一届信息隐藏领域的学术研讨会在英国剑桥举办。自此，人们开始关注并研究图像安全技术。迄今为止，数十届信息隐藏国际研讨会的成功举办吸引了众多学者的投入到图像安全的研究领域中。普林斯顿、麻省理工等世界名校以及IBM等国际大公司也一直致力于图像安全方面的研究 [ 1 ] 。 图像加密的本质就是把待加密的图像进行像素位置的置乱或像素值的改变，使得整幅图像对外呈现出类似于噪声图像的特征，从而达成加密图像不能被第三方识别的目的。目前，人们已提出了多种图像加密算法，按照算法依托的平台不同，可分为：基于软件的图像加密算法和基于硬件的图像加密算法。 2.1. 基于软件的图像加密算法 二十世纪六十年代，美国气象学家Lorenz在研究气象问题时提出了著名的Lorenz方程；1989年，英国数学家Matthews首次提到了“混沌密码学的概念”，成为首个将混沌理论引入图像安全领域的学者；1997年，Fridrich将混沌系数运用到了图像加密领域 [ 2 ] 。二十世纪九十年代，定向Hamilton路径问题被Adleman用DNA分子解决，这一方案代表着DNA计算的开始 [ 3 ] 。Kulsoom等把像素的高位和地位分开进行DNA编码，将DNA概念与混沌映射加密算法相结合，开启了新的加密方向。 基于软件的图像加密算法主要可以分为：基于现代密码体制的图像加密算法，基于矩阵变换的图像加密算法，基于混沌的图像加密算法，基于秘密分存的图像加密算法，基于频域的图像加密算法，基于SCAN语言的图像加密算法和基于DNA编码的图像加密算法 [ 4 ] 。 2.2. 基于硬件的图像加密算法 传统的图像加密多基于计算机，计算机是基于冯诺依曼结构，难以满足数据量大和逻辑运算复杂的加密运算。随着DSP、FPGA这些专用硬件设备的发展，特别是FPGA对复杂逻辑运算的处理能力，图像加密将会越来越多的在专用硬件设备上实现 [ 5 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 3. 基于FPGA的图像加密算法 现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array， FPGA)是在保留了GAL、CPLD等可编程器件优点的基础上，进一步优化而来的产物。FPGA内部含有大量的乘法器，可用来实现复杂的逻辑运算。近年来，FPGA由其出色的逻辑运算能力受到了图像加密领域的广泛关注。 祖冲之算法，又称ZUC算法，隶属于序列密码，是我国自主设计的加密完整性算法，也是我国第一个成为国际密码标准的密码算法。 祖冲之算法分为三个逻辑层，如图1所示。第一层为线性反馈移位寄存器(linear feedback shift register， LFSR)，第二层为比特重组层，第三层为非线性函数层。第一层中含有16个逻辑单元，每一个单元包含31个比特，这些比特不能完全相同，即不能全为0或者全为1；第二层根据第一层的数据，选取其中的一部分，重新组合成4组32 bit的数据 ；第三层对主要完成对第二层重组的数据进行非线性变换，产生32 bit数据流。 图1. 祖冲之算法 祖冲之算法是一种基于序列的密码算法，在FPGA中实现时只需要占用618个寄存器，最高频率可达124.64 MHz，吞吐量可达3988.48 Mbps [ 6 ] 。该算法工作在两种模式，即初始化模式和工作模式，如不更换秘钥，则不需要重复执行初始化模式，可以直接进入工作模式。基于FPGA的祖冲之算法，占用的资源较少，工作效率高。
system: [SYSTEM]

user: 4. 基于DSP的图像加密算法 为了适应高速信号处理任务，数字信号处理器(Digital Signal Processor， DSP)逐渐发展起来。DSP的一大显著特点就是具有零消耗循环控制的专门硬件；DSP采用哈弗结构，程序和数据分开存储，总线也分为程序存储器的数据总线和地址总线以及数据存储器的数据总线和地址总线。DSP内部的硬件乘法器(MUL)、累加器(ACC)和算术逻辑单元(ALU)等可以在一个周期内同时运算，具有较高的数据处理速度和效率。 混沌是一种繁复的非线性、非均衡的动力学过程 [ 7 ] 。混沌理论是一种周期与非周期运动相互纠缠，最终通向非周期有序运动的理论 [ 8 ] 。Logistic映射是一个常用的混沌系统，其数学模型简单，对于所产生的混沌特性和统计特性的分析也较为容易 [ 9 ] 。Logistic映射的数学模型如下： (1) 其中， ， 为分岔参数。 在设计图像加密混沌系统时，把加密的明文设置成系统的部分初始条件，把加密的秘钥设置为系统的另一部分初始条件，在经过系统对的多次迭代后，明文和秘钥变得充分混合，取得良好的加密效果。 DSP基于哈弗结构，DSP的零消耗循环控制和哈佛式结构使其在完成混沌系统的多次迭代时具有较大的优势，在图像加密领域涌现出了较好的应用前景。混沌加密及解密的原理及其实现过程如图2所示，编码后的图像信息以二进制数据流的形式传输，利用DSP产生混沌序列与二进制数据流相互作用，得到用于发送的密文，利用DSP编写该加密程序执行速度快，加密效果良好，安全性高。 图2. 混沌加解密过程
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论 本文重点综述了基于硬件的图像加密算法。详细描述了基于DSP的图像加密算法和基于FPGA的图像加密算法的加密原理，并讨论了它们的优缺点。1) 基于DSP的图像加密算法：DSP采用哈弗结构，程序和数据分开存储，DSP可实现一定的并行处理。近年来涌现了大量的DSP专用芯片来完成实时图像加密，但DSP难以应对较为复杂的逻辑运算；2) 基于FPGA的图像加密算法：FPGA的特点是并行处理，可同时进行多个任务，并且其内部集成锁相环，具有丰富的逻辑资源，可应对视频图像加密对速度和逻辑运算能力的要求。同时，对于图像加密方式的灵活性和图像加密方式的多样性，FPGA的大量IP内核可出色地满足这些特性。基于FPGA的图像加密具有广阔的前景，FPGA正以其并行性、高效性、维护升级的便捷性越来越广泛地被应用于图像加密。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 选用烯酰•噻霉酮、丙森•霜脲氰、霜霉•精甲霜、氟胺•氰霜唑、氟菌•霜霉威5种药剂对白萝卜霜霉病进行防治试验，结果表明：前三次施药前后未发病，各种药剂对白萝卜霜霉病都有较好的预防效果。第四次施药前已发病，施药后十天的防效为：丙森•霜脲氰、霜霉•精甲霜、氟胺•氰霜唑3种药剂的防效在75%~80%；烯酰•噻霉酮的防效是80.58%，而氟菌•霜霉威的防效为86.48%，高于其它药剂的防效。 关键词 :白萝卜霜霉病，相对防效，威宁 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 白萝卜是威宁县的主要蔬菜种类之一，常年播种面积为18万亩左右，按播种面积仅次于大白菜而位居第二。由于白萝卜霜霉病对各种农药容易产生抗药性，菜农在生产中常有束手无策感，病害流行年份常造成减产减收。为了能延缓白萝卜霜霉病菌对农药产生抗性的时间，为白萝卜高产、稳产和优质提供技术保障而特做此试验。试验目的是为选出相对防效大于70%的药剂，供白萝卜霜霉病的防治选择使用。通过查阅防治霜霉病的相关资料，了解烯酰吗啉、霜脲氰、精甲霜灵、氟菌胺、氰霜唑、霜霉威等单剂对霜霉病均有不错的效果，考虑到霜霉病对复配制剂产生抗性的时间一般较长一些，特选择烯酰·噻霉酮、丙森·霜脲氰、霜霉·精甲霜、氟胺·氰霜唑、氟菌·霜霉威五种复配药剂做此试验。
system: [SYSTEM]

user: 2. 材料与方法 2.1. 试验材料 供试白萝卜品种为中萝1号(中国农业科学院南方经济作物研究中心梅时勇萝卜科技武汉有限公司生产);供试药剂为80%烯酰·噻霉酮水分散粒剂(由江苏辉丰农化股份有限公司提供)、75%丙森·霜脲氰水分散粒剂(由海南博士威农用化学有限公司提供)、60%霜霉·精甲霜水剂(由西安北农华农有限公司提供)、30%氟胺·氰霜唑悬浮剂(由海南博士威农用化学有限公司提供)、687.5 g/l氟菌·霜霉威(由拜耳作物科学中国有限公司提供)、对照CK，参照防效70%。试验地点选择在贵州省威宁县双龙镇江林村江林组白萝卜基地内，试验共设5个处理，三次重复，以喷施清水作为空白对照。 2.2. 试验设计 供试药剂及亩用量：处理1为烯酰·噻霉酮水分散粒剂25ml/亩；处理2为丙森·霜脲氰水分散粒剂40 g/亩；处理3为霜霉·精甲霜水剂45 ml/亩；处理4为氟胺·氰霜唑悬浮剂10 ml/亩；处理5为氟菌·霜霉威悬浮剂60 ml/亩；空白CK (喷清水)。施药调查方法：在发病前进行第一次用药，施药时间间隔10 d，共施四次，采用棋盘式取样调查。 2.3. 田间调查方法 每小区随机五点取样，每点调查2株，查全部叶片，以每株每一片叶片上病斑面积占整个叶面积的百分率大小来分级。 2.4. 防治效果的计算方法 病情分级标准如下：0级，即全株叶片无病斑；1级，即个别叶片上有个别病斑；3级，即全株1/4以下的叶片有病斑；5级，即全株1/4~1/2以上的叶片有病斑，7级，即全株1/2以上叶片有病斑；9级，即全株叶片几乎都有病斑，或大部分叶片枯死。 计算公式如下： [ 1 ] [ 2 ] 。
system: [SYSTEM]

user: 3. 结果与分析 3.1. 结果 从第一次施药开始到最后一次施药结束，各个小区白萝卜正常生长；第四次用药后，各个小区出现不同程度的霜霉病叶片，通过公式计算，试验药剂对白萝卜霜霉病的相对防效差异显著性分析见表1。 Table 1 Differential significance test (SSR method 处理编号 排序号 第四次药前病情指数% 第四次药后10天病情指数% 第四次药后10天相对防效平均数% 差异显著性 5% 1% 空白 - 1.18 9.9 - - - 5 1 1.22 1.384 86.48 a A 1 2 0.64 1.043 80.58 b B 2 3 0.85 1.616 77.34 c C 3 4 0.87 1.702 76.68 cd C 4 5 0.68 1.377 75.86 d C 参照 - - - 70 e D 表1. 差异显著性测验(SSR法) 注：表格中大写字母表示在1%水平上的差异显著性比较，小写字母表示在5%水平上的差异显著性比较。相对防效从上到下按从大到小的顺序排列，最后排参照防效，根据方差分析结果重上到下分别排列大小写字母，在5%水平上，不同小写字母表示两种药剂之间的相对防效差异显著，相同字母则表示差异不显著；在1%水平上，不同字母表示两种药剂之间的相对防效差异极显著，相同字母则表示差异不显著。 3.2. 分析 表格中的药前、药后病情指数、相对防效分别为三次重复的平均数，每个重复的病情指数和相对防效则根据公式计算所得。表格中的差异显著性分析结果即大小写字母，是用新复极差法(SSR)对试验数据进行差异显著性分析，具体为“农业田间试验统计分析软件中的‘单因素随机区组设计单项资料(方差分析I)’”进行分析所得(此分析软件由张仲保开发)。第四次施药后10天，各种处理药剂的平均相对防效与参照防效70%相比较，在1%水平上差异极显著，说明五种药剂都可以供白萝卜霜霉病备用；处理5与处理1之间是不同大写字母，表示差异极显著，处理5的药剂氟菌·霜霉威悬浮剂对白萝卜霜霉病的防治效果明显好于处理1的药剂烯酰·噻霉酮水分散粒剂，达到86.48%；另外，处理1与处理2、处理3、处理4之间是不同大写字母，表示差异极显著，相对防效较好，达到80.58%；再者，处理2、处理3、处理4之间是相同字母，表示差异不显著，处理2丙森·霜脲氰水分散粒剂、处理3霜霉·精甲霜水剂、处理4氟胺·氰霜唑悬浮剂在1%水平上的防治效果差不多。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论与讨论 4.1. 结论 本试验的烯酰·噻霉酮等5种药剂对白萝卜霜霉病都有显著防治效果，而对白萝卜生长发育无任何影响，可以在生产中大面积推广应用。试验结果表明：在发病前白萝卜霜霉病均得到了很好的控制，第四次施药后各种药剂的相对防效分别为：80%烯酰·噻霉酮水分散粒剂80.58%、75%丙森·霜脲氰水分散粒剂77.34%、60%霜霉·精甲霜水剂76.68%、30%氟胺·氰霜唑悬浮剂75.86%、687.5 g/l氟菌·霜霉威悬浮剂86.48%，发病后687.5 g/l氟菌·霜霉威悬浮剂的防治效果好于其它药剂。总之，各药剂的相对防效都高于参照仿效70%，在白萝卜霜霉病防治适期可选择这几种药剂交替使用。 4.2. 讨论 威宁白萝卜以产量高、品质好而在国内蔬菜市场享有盛誉。随着威宁蔬菜产业的不断发展，近年来全县白萝卜种植面积也越来越大。国内白萝卜研究专家预测：威宁有望成为全国白萝卜种植面积最大的县份之一，而且可以实现产品的周年供应。白萝卜霜霉病是由鞭毛菌亚门卵菌纲的低等真菌引起的一种流行性病害，严重发生后很难防治。最好提前预防或发病初期及时用药 [ 3 ] [ 4 ] 。另外，应做好综合防治，在使用农药防治的同时，应做好农业防治、物理防治和生物防治等其它防治措施，在防治霜霉病的同时，应注意防治其它病害和其它虫害，如软腐病、病毒病、跳甲、蚜虫、小菜蛾、菜青虫等。只有综合防治做好了，其中一种针对性的病害或虫害才有相对的防治效果。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 目的：评价补肾调轴方改善IVF-ET反复种植失败者子宫免疫微环境的临床疗效。方法：将47例反复种植失败的患者作为研究对象，予补肾调轴方颗粒进行治疗，检测子宫内膜IDO的表达。结果：治疗后IDO的表达较治疗前提高，差异有统计学意义。结论：中药补肾调轴方能上调子宫内膜IDO的表达，促进胚胎免疫耐受，有助于胚胎的着床成功。 关键词 :补肾调轴方，体外受精-胚胎移植(IVF-ET)，子宫免疫微环境 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 随着女性生育年龄的后移和二胎政策的放开，生殖健康问题是妇产科目前面临的重要课题。不孕症虽不是致命性疾病，但是可以造成家庭不和及个人心理创伤，是影响男女双方身心健康的医学和社会问题。自20世纪以来辅助生殖技术发展迅速，是不孕症治疗的伟大成就之一 [ 1 ] ，但是仍有许多患者反复种植失败，造成巨大的生理及心理伤害。反复种植失败(recurrent implantation failure， RIF)是指患者连续多次(≥2次)胚胎移植失败，或累积移植>10个优质胚胎仍未成功 [ 2 ] 。RIF在辅助生殖技术中约占10%，子宫免疫微环境是影响胚胎种植的重要因素。研究表明 [ 3 ] [ 4 ] ：移植过程中妊娠的发生是免疫耐受的过程。因此本课题在前期研究证实补肾调轴方能有效改善RIF患者子宫内膜容受性基础上，观察补肾调轴方对子宫免疫微环境的影响，证实中药能通过上调IDO改善IVF-ET内膜种植免疫微环境，促进胚胎着床成功，提高患者妊娠的几率。
system: [SYSTEM]

user: 2. 病例来源 1) 所有病例来源于2015年10月~2017年8月在天津武警后勤学院附属医院生殖中心(本课题合作单位)行IVF-ET反复失败患者，总共纳入病例47例。 2) 纳入标准：① 符合“不孕症”诊断标准的患者；② 符合《卫生部关于修订人类辅助生殖技术与人类精子库相关技术规范、基本标准和伦理原则的通知》(卫科教发[ 2003 ]176号)中规定的IVF-ET适应症；③ 25岁 ≤ 年龄 ≤ 40岁者；④ 经过2次植入优质胚胎失败的IVF患者；⑤ 月经周期正常者。 3) 排除标准：① 符合《卫生部关于修订人类辅助生殖技术与人类精子库相关技术规范、基本标准和伦理原则的通知》(卫科教发[ 2003 ]176号)中规定的IVF-ET禁忌症；② 年龄 > 40岁或卵巢低反应者；③ 输卵管积水患者；④ 女方子宫畸形、宫腔粘连、子宫内膜息肉、黏膜下肌瘤或子宫内膜营养不良者；⑤ 患者不愿参与研究或不坚持配合治疗者。
system: [SYSTEM]

user: 3. 研究方法 3.1. 治疗方法 所有患者在月经来潮之后开始服用补肾调轴方，每日2次，每次1袋，连服4周后停药，于下一月经周期再开始服药，疗程共3个周期。 3.2. 治疗药物 补肾调轴方所用药物采用康仁堂全成分中药免煎颗粒剂。具体组成：紫河车5 g，鹿角胶10 g，党参30 g，淫羊藿30 g，女贞子30 g，当归15 g，白芍30 g，川芎15 g，赤芍15 g，茯苓15 g，白术15 g，柴胡8 g，香附15 g，陈皮15 g，炙甘草10 g。 3.3. 检测指标 治疗前后子宫内膜IDO；于自然月经周期的第20~24天，刮匙刮取少许子宫内膜组织，10%甲醛固定，免疫组化法检测。 最后统一用显微镜(×200和×400)拍片，Image-Pro Plus 6.0分析结果。
system: [SYSTEM]

user: 4. 统计方法 SPSS17.0软件包统计分析。正态分布计量资料以均数 ± 标准差(x ± s)表示，非正态分布计量资料，以中位数 ± 四分位数间距表示(M ± Q)，差值d进行正态性分析，若服从正态分布，统计分析用配对样本t检验表示，若不服从正态分布，统计分析用秩和检验表示。
system: [SYSTEM]

user: 5. 研究结果 子宫内膜IDO的表达见表1 与治疗前相比，补肾调轴方治疗3周期后，子宫内膜组织中IDO表达增加，差异有统计学意义(P = 0.035)。 Table 1 Changes of IDO content in endometrium during the implantation before and after treatmen 组别 例数 (例) IDO Z值 P值 M ± Q 治疗前 治疗后 47 47 0.08 ± 0.03 0.09 ± 0.05 −2.103 0.035 表1. IDO治疗前后在种植窗期子宫内膜的平均光密度 经秩和检验，P < 0.05，治疗前后IDO差异有统计学意义。
system: [SYSTEM]

user: 6. 讨论 胚胎着床过程是依赖由免疫细胞和免疫分子构成的免疫微环境下的一种积极的、主动的、被精细调控的免疫反应。吲哚胺2，3-双加氧酶(indoleamine2，3-dioxygenase， IDO)在哺乳动物的组织与细胞广泛表达，可抑制免疫细胞增殖及活性，并通过多种机制调节免疫。IDO的表达参与并诱导了同种异体移植免疫耐受，在抑制同种器官移植排斥中发挥重要作用。研究证实IDO可以抑制NK细胞的增殖、活化，参与免疫耐受等多种生理病理过程 [ 5 ] ，还能通过影响环氧化酶2 (COX-2)、基质金属蛋白酶(MMP)的表达，调控其他体细胞的生物学功能 [ 6 ] 。IDO可以通过诱导色氨酸的代谢，从而抑制移植物排斥反应，延长移植物的存活时间。是妊娠免疫耐受的重要机制之一，参与调节母胎免疫关系，保护胎儿免受母体T细胞的攻击。URSA发生的机制之一可能是IDO的功能障碍或数量减少使母胎界面妊娠免疫耐受失败 [ 7 ] ，所以正常的IDO表达在胚胎着床和妊娠维持中发挥着不可替代的作用。本文研究显示经补肾调轴方治疗后，子宫内膜种植窗期IDO表达增强，与治疗前相比有统计学意义。 中医药治疗不孕症具有悠久的历史和强大的优势，早在夏商周时代既已有了治疗不孕症的药物 [ 8 ] 。因为补肾中药具有调经助孕、促排卵、促进早期胚胎发育的作用，因此有研究者将补肾中药应用于辅助生殖技术，以期提高受孕率。祖国医学认为肾主生殖，先天之本，“经水出诸肾”，对女性生殖功能起主导作用。肾精是构成人体的基本物质，肾气是机体功能活动的原动力。肾不仅主宰“肾–天癸–冲任–胞宫”轴之间的功能协调，并通过胞脉直接作用于胞宫。胞宫的生理功能是产生月经和孕育胎儿，胞宫的免疫功能正常是育龄妇女成功受孕的重要环节。肾主生殖，同时为免疫之本，可以有效调节免疫系统，肾的平衡与调节在机体的免疫中起着重要作用 [ 9 ] 。笔者认为RIF的中医病因病机正是“肾–天癸–冲任–胞宫轴”功能失调导致胞宫纳受胚胎障碍，故以补肾为核心，从疏肝、健脾、活血各靶点着手，确立了补肾填精调轴、疏肝活血益脾为基础的治法，以期达到整体优化患者生殖机能、改善子宫免疫微环境，提高RIF移植成功率的目的。补肾调轴方中以鹿角胶，紫河车、女贞子、淫羊藿为君，发挥补肾壮阳填精之效；柴胡、香附、白芍疏肝解郁，党参、白术、陈皮、茯苓益气健脾，燥湿化痰，当归、川芎、赤芍活血化瘀，三者共为臣药；炙甘草补脾益气，调和诸药，为佐使药。全方共奏补肾调轴，疏肝益脾填精之功。实验证实补肾调轴方可以上调内膜IDO的表达而改善子宫内膜免疫微环境，诱导胚胎免疫耐受，从而提高胚胎移植率。
system: [SYSTEM]

user: 摘 要 射干作为一种常用中药材，其种子具有休眠特性。经去种皮种子和完整种子对照，通过高温、吲哚乙酸、赤霉素处理的方法研究对射干种子发芽率的影响。结果表明，射干种子的种皮对种子的萌发具有阻碍作用。不同处理方式对种子的影响情况不同，在高温处理下，去种皮种子与完整种子的发芽率具有明显差异。 关键词 :射干种子，解除休眠，发芽率 Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 射干(Belamcanda chinensis (L.) DC.)又名乌扇、乌蒲，为鸢尾科射干属多年生宿根草本植物，主要分布于东亚 [ 1 ] 。射干根状茎能做药用，始载于《神农本草经》，同时也是《中华人民共和国药典》中收录的常用中药材。射干具有清热解毒的功效，其在全国中药材市场上销量均呈现领先优势，多年来生产面积大，而且种植面积仍在持续增加 [ 2 ] 。一直以来，射干的繁殖方式主要是靠分割根茎的方法繁殖以及种子繁殖。前者既费时费力，而且不利于大面积的种植；后者由于射干种子成熟后具有50 d的后熟期，造成出苗期太长，而且也存在出芽不齐的问题，并且因为种皮的机械阻碍使得自然出苗率只有30%~40% [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 。因此研究射干种子的处理方法，如何有效打破种子休眠，将有利于射干的开发利用，提高种子的发芽率，让射干能够工厂化大规模的种植，提高市场供应量。
system: [SYSTEM]

user: 2. 材料与方法 2.1. 试验材料 射干种子来自河北省保定市安国，为当年生新鲜种子。 2.2. 试验环境 采取室内试验，在育苗室中进行，温度为25℃，光周期16 h/8 h。 2.3. 试验仪器 2.4. 千粒质量的测定 从种子中随机选取500粒，重复称量8次，计算出千粒重。种子千粒重为22.7 g。 2.5. 种子吸水曲线的测定 将射干种子称取干重后，将其用纱布包裹好，分别浸入3倍于种子体积的30℃恒温条件下的蒸馏水中进行吸胀(吸胀是指种子萌发的起始阶段，表现为种子吸水而膨胀直到一定的饱和程度)，3次重复。分别于2 h、4 h、6 h、8 h、10 h、12 h、24 h (1 d)、2 d、3 d、4 d、5 d、6 d、7 d测定一次，测定时用滤纸快速吸干种子表面水分并称重，直至质量不变。然后以吸胀时间为横坐标，吸水量为纵坐标作出种子吸水曲线。 2.6. 种子处理 种子设置机械破皮(取完整种子置于两块砖头的糙面摩擦去除种皮)和完整种子作对照。然后用1%的高锰酸钾浸泡消毒1 h，清水冲洗10 min。本试验中每个种子处理设置3个重复，每个重复10粒种子。 2.6.1. 高温处理 取消毒后的种子，分别在温度为25℃的蒸馏水中浸泡3 d、5 d、7 d，每个处理3次重复，每个重复10粒种子。然后每天用50～60℃的温水浸泡十分钟左右，每隔一段时间记录发芽数量。 2.6.2. GA 3 处理 取消毒后的种子，采用不同浓度的赤霉素(100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L、500 mg/L)浸泡48 h (遮光处理)后，用蒸馏水冲洗数次，用滤纸法培养。每隔一段时间记录发芽数量。 2.6.3. IAA处理 取消毒后的种子，采用不同浓度的吲哚乙酸(100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L、500 mg/L)浸泡48 h (遮光处理)后，用蒸馏水冲洗数次，用滤纸法培养。每隔一段时间记录发芽数量。
system: [SYSTEM]

user: 3. 结果分析 3.1. 种子吸水曲线 种子吸水曲线如图1所示。在2 h之前完整种子吸水量较快，2 h~4 d比0 h~2 h吸水量较缓，4 d以后种子达到恒重质量不再增加。 图1. 射干种子吸水曲线 3.2. 不同处理对种子萌发的影响 3.2.1. 高温处理对种子萌发的影响 将去种皮种子与完整种子分别用温度为25℃的蒸馏水浸泡3 d、5 d、7 d，然后每天用50℃~60℃的温水浸泡10分钟，连续处理一个月。结果表明完整种子均未发芽，去种皮种子发芽情况均比完整种子较好；且处理15天时，去种皮种子的出芽率一致，但是在处理30天时出现较大差异，用蒸馏水浸泡5天高温连续处理30天的去种皮种子发芽率高达55%，用蒸馏水浸泡7天高温连续处理30天的去种皮种子发芽率最低也有30%。说明种皮对射干种子的发芽率影响较大。 3.2.2. 赤霉素处理对种子萌发的影响 用浓度为100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L、500 mg/L的赤霉素分别处理射干去种皮种子和完整种子，以比较不同浓度的赤霉素对射干种子萌发的影响，同时比较去种皮种子与完整种子发芽率差异。 1) 从图2可以看出来，在赤霉素浓度为200 mg/L和400 mg/L时的射干完整种子的处理效果最佳，种子的发芽率为25%；赤霉素浓度为400 mg/L时种子的发芽率为20%，浓度为100 mg/L和300 mg/L时种子的发芽率为10%。 图2. 不同浓度的赤霉素对射干(完整)种子萌发的影响 2) 从图3可以看出来，在赤霉素浓度为200 mg/L、300 mg/L时，射干的去种皮种子的处理效果最佳，种子的发芽率为25%；赤霉素浓度为100 mg/L时发芽率为20%；浓度为400 mg/L时发芽率为15%；浓度为500 mg/L时发芽率为10%。 图3. 不同浓度的赤霉素对射干(去种皮)种子萌发的影响 从表1可以看出CK (对照组)的发芽率与100 mg/L和300 mg/L赤霉素处理后的发芽率没有明显差异，但是与200 mg/L、400 mg/L、500 mg/L赤霉素处理后的发芽率具有较明显的差异。 Table 1 The effect on different concentrations of gibberellin to whole seed germinatio 赤霉素浓度(mg/L) 均值(%) 5%显著水平 1%极显著水平 0 (CK) 10 a A 100 10 a A 200 25 b B 300 10 a A 400 20 b AB 500 25 b B 表1. 不同浓度的赤霉素对射干(完整)种子萌发的影响 通过方差分析表明，不同赤霉素浓度对去种皮射干种子的发芽率的影响在5%水平及1%极显著水平上没有明显差异。 3.2.3. 吲哚乙酸处理对种子萌发的影响 用浓度为100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L、500 mg/L的吲哚乙酸(indole acetic acid简称IAA)处理射干去种皮种子和完整种子，比较不同浓度的吲哚乙酸对射干种子萌发的影响，同时比较去种皮种子与完整种子是否存在发芽率差异。 1) 从图4可以看出来，在吲哚乙酸浓度为500 mg/L射干完整种子的处理效果最佳，种子发芽率为30%；吲哚乙酸浓度为200 mg/L、400 mg/L时发芽率为25%，浓度为100 mg/L和300 mg/L时发芽率为15%。 图4. 不同浓度的吲哚乙酸对射干(完整)种子萌发的影响 2) 从图5可以看出来，吲哚乙酸浓度为400 mg/L、500 mg/时射干去种皮种子的处理效果最佳，种子的发芽率为45%；吲哚乙酸浓度为300 mg/L时发芽率为35%；浓度为100 mg/L时发芽率为20%，浓度为200 mg/L时发芽率为15%。 图5. 不同浓度的吲哚乙酸对射干(去种皮)种子萌发的影响 但通过方差分析表明，不同浓度的吲哚乙酸处理对射干的完整种子发芽率在5%水平及1%极显著水平上没有明显差异。 从表2方差分析结果可以看出：CK(对照组)与浓度100mg/L、200mg/L、300mg/L的吲哚乙酸没有明显差异，但是与浓度为400 mg/L、500 mg/L的吲哚乙酸具有较明显的差异。 Table 2 The effect on different concentrations of IAA to whole seed germinatio 吲哚乙酸浓度(mg/L) 均值(%) 5%显著水平 1%极显著水平 0 (CK) 10 a A 100 20 ab A 200 15 a A 300 35 ab A 400 45 b A 500 45 b A 表2. 不同浓度的吲哚乙酸对射干(完整)种子萌发的影响