混合特征（精选8篇）
混合特征 篇1
0引言
遗传算法GA (Genetic Algorithms) 是近年来发展起来的一种具有普适性的进化算法, 对多种工程应用问题显示出较强的求解能力, 被成功地应用于诸多领域[1], 但GA仍存在收敛速度慢和早熟性收敛两方面问题。许多研究结果表明, 将GA与启发式算法结合能有效提高求解旅行商问题 (TSP) 的质量[2,3,4]。文献[5]认为, 早熟性收敛主要是由有效等位基因的缺失造成的, 而有效等位基因与种群多样性密切相关。种群多样性越好则有效等位基因越丰富, 可保证遗传算子产生更多的新个体, 这些新个体是维持丰富有效等位基因的有效手段之一。
由此, 提出了基于特征进化的混合遗传算法, 该算法一方面结合高效的启发式算法, 加快算法的收敛速度;另一方面采用新的基于特征进化算子对有效等位基因进行保护, 保持算法在进化过程中产生更多高适应度的新个体补充到种群中, 更好地抑制算法早熟性收敛, 并能收敛于规模小于2 000的TSP全局最优解。
1改进的遗传算法
1.1启发式算法的选择与优化
在TSP研究领域, 常用的启发式算法主要包括2-Opt、3-Opt和Lin-Kernighan (LK) 算法。大量的实验和研究成果表明, 虽然LK算法具有较2-Opt和3-Opt更高的复杂度, 但表现了更好的优化质量, 以Concorde[6]提供的链式LK (CLK) 算法为蓝本进行研究。CLK算法的主要参数包括:重复次数、参照优化边集、Kicks类型等。如何选择上述参数, 是提高CLK算法运行效率和求解质量的关键。其中, 重复次数和Kicks类型可通过重复随机实验建立, 而参照优化边集建立的方法较多, 难以对某种具体的建立方法进行评价。文献[10]指出, 建立更合理的参照优化边集 (ROE) , 在提高对任意给定一条路径的优化质量的同时, 与其它ROE初始化方法相比, 在其它参数相同的情况下前者运行时间得到明显缩短, 为此采用前期研究结果建立ROE[12]:随机初始化50条环路, 利用CLK算法进行优化得到优化后的50条环路, 取这些环路所有边的并集, 该并集高概率包含全局最优解的所有边。
1.2特征进化遗传算子的设计
根据GA的最小诱导模式机理, 最小诱导模式普遍存在于个体之中, 对这些诱导模式的保护, 有助于加速算法的收敛速度。同时, 对于个体中已包含的属于算法收敛优化解或全局最优解中的基因块——有效基因块, 由于遗传算子随机性过强, 不能充分利用个体中的有效信息进行重组, 对有效基因块不具有判断能力。如果交叉点或变异点选择在这些有效基因块中的某个基因座时, 有效基因块将遭到破坏, 这势必影响算法的收敛速度和效果, 这种情况在GA收敛后期尤为明显。因此, 保护最小诱导模式和有效基因块, 对加速GA的收敛起到很大作用。
设任意两条路径p1和p2, 两者之间的相似距离为:
d (p1, p2) =|E (p1) ∩E (p2) |/N
设p*为全局最优解, 由于:[E (p1) ∩E (p2) ]∩E (p*) =[E (p1) ∩E (p*) ]∩[E (p2) ∩E (p*) ], 则有:[E (p1) ∩E (p2) ]∩E (p*) ≤min (E (p1) ∩E (p*) , E (p2) ∩E (p*) ) 成立。根据鸽巢原理, 若d (p1, p*) >0.5且d (p2, p*) >0.5同时成立, 则有:
成立。由此有下式成立:
根据文献[3]结论:CLK算法解质量平均达到0.8, 即
恒成立, 可得以下结论:
结论1 对于两条与全局最优解相似距离超过0.5的路径, 二者边的交集中包含全局最优解部分边。两条路径与全局最优解之间的相似距离越大, 交集中包含的属于全局最优解的边数量越多。
当两个个体执行交叉或变异时, 两个个体的边交集中包含有效基因块的概率将随着GA进化过程的推进逐渐升高, 这是由于个体逐步接近收敛优化解或全局最优解, 与优化解或全局最优解之间的海明距离逐渐缩小, 其距离越小两个个体中相同的有效基因块数量越多, 则得到保护的概率越大。同样, 对最小诱导模式具有相同的效果。文献[10]也得到如下结论:经过CLK算法优化的环路与全局最优解的相似度平均达到80%。由此建立以下基于特征的两点交叉算子 (CTCO) 和单点变异算法 (CSMO) 。
算法1CTCO
输入:父代个体X1和X2
输出:交叉操作后的新个体X1′和X2′
Begin
1) 初始化 (建立一个空的边集合, 记为A) ;
2) 取A为X1与X2的边集的差集;
3) 若A中边的数量少于两个 , 则:
(1) 从所有的基因座中随机选择两个交叉点;
否则
(1) 随机从A中选取两条边;
(2) 根据所选取的边确定两个交叉点;
(3) 执行交叉, 形成两个新个体X1′和X2′
End
算法2CSMO
输入:父代的一个个体X1和参照变异个体X2
输出:变异操作后的一个新个体X1′
Begin
1) 初始化 (建立一个空的等位基因集合, 记为A) ;
2) 取A为X1的边集与和X2边集的差集;
3) 若A中的边数为0, 则:
(1) 从所有的基因座中随机选择一个变异点;
否则
(1) 随机从A中选取一条边;
(2) 根据所选取的边确定变异点;
(3) 执行变异, 形成新个体X1′
End
算法二中参照变异个体X2的选择可根据具体情况进行选择, 如果希望种群更快向最小诱导模式进化, 则可以选择种群中适应度最高个体;如果希望扩大种群的多样性, 可随机选择一个个体或选择种群中适应度最低的个体。
2基于特征进化的混合遗传算法
由于采用文献[12]方法建立的问题初始边集, 需要产生50条随机路径, 而GA中的种群初始化亦采取相同过程, 本文设计的GA的种群规模设置为50, 可用一个功能模块完成CLK参照优化边集的建立和GA种群初始化。
算法3 基于特征进化的混合遗传算法
输入:TSP数据集
输出:TSP的优化解
Begin
1) 初始化
(1) 建立一个空的边集合, 记为A; //CLK参照优化边集
(2) 申请种群空间Population;
2) 种群初始化
(1) repeater←1; //CLK参照优化边集使用的重复次数
(2) KickType←随机类型; //Kicks类型
(3) 建立问题的最近3近邻边集Ne;
(4) 循环K=50次, 做:
① 随机初始化一条环路p;
② p′←CLK (repeater, KickType, Ne, p) ;
③ 将p′中所有的边合并到A;
④ 将p′加入到Population;
3) 计算Population中每个个体的适应度;
4) repeater←N/2; //GA优化使用的重复次数
5) 循环直到达到终止条件, 执行:
(1) 执行选择算子选择两个体X1和X2;
(2) X1′, X2′←两点CTCO (X1, X2) ;
(3) X1′←单点CSMO (X1′, X2′) , ←单点CSMO (X2′, X11′) ;
(4) X1′←CLK (repeater, KickType, A, X1′)
(5) X2′←CLK (repeater, KickType, A, X2′) ;
(6) 计算X1′和X2′适应度;
(7) 替换种群中较X1′和X2′适应度更低的个体;
6) 返回种群中适应度最高的个体X*;
End
3实验情况及分析
下述实验环境均为Intel Core2 E6300 1.86GHz CPU, 1GB内存, 操作系统为Windows XP。数据集均采自TSPLIB95[11]。GA中交叉概率为0.615, 变异概率为0.15, 进化50代, 当算法搜索到全局最优解即行停止, 距离按取整方式计算。每个数据集重复求解30次, 并给出了平均解距离全局最优解的偏差值, 其中:
偏差= (平均环路长度-全局最优解环路长度) /全局最优解环路长度×100%
实验对比算法如下:
算法1 GA使用3-Opt局部优化算法;
算法2 GA使用重复N/2次且采用Quadrand 3近邻域参照优化边集初始化的CLK算法;
算法3 GA使用重复N/2次且采用先期研究成果文献[12]中方法进行边集初始化的CLK算法;
算法4 本文算法三——基于特征进化的混合遗传算法。
对比情况如表1, 表中标记下划线数据为该数据集上仅重复一次, 原因是算法单次不能收敛于全局最优解或收敛时间过长。
由于3-Opt算法较CLK算法的优化质量相差很大, 本文仅给出算法2、3、4的收敛对比曲线, 数据集为pr1002, 如图1所示。
从上述实验结果可见, 算法2、3、4均能收敛到问题的全局最优解。从图1的收敛曲线上看, 三种算法的收敛趋势差异很小, 但从表1的收敛时间上看, 算法2收敛时间约为算法3的2倍左右, 表明文献[12]提出算法的有效性。算法4在算法3基础上引入了特征进化算子, 在大规模数据求解上表现了良好的收敛时间, 在规模为1 889个城市问题的求解中, 仅花费了相当于算法2的1/9时间、算法3的1/3时间收敛到全局最优解, 验证了提出的算子的有效性。
4结束语
通过分析及论证, 本文建立了用于求解中小规模TSP的GA, 通过在GA中引入CLK作为启发式算法, 加快了GA的收敛速度, 同时提出了CTCO和CSMO两个特征遗传算子, 在高概率性保护种群中最小诱导模式和问题优化解的前提下, 为父代个体中非有效基因块基因座上的基因提供了更多进化机会, 较好地抑制了GA的早熟现象, 有效地提高了算法收敛速度和全局寻优能力。通过大量覆盖实验表明, 本文提出的GA算法, 将GA的全局寻优能力和CLK的局部寻优能力进行了较好的结合, 在本文规定遗传代数内能收敛到规模在2 000以内问题的全局最优解。
参考文献
[1] Xi Y G, Cai T Y, Yun W M.Survey on genetic algorithms [J].Control Theory, Application, 1996, 13 (61) :696-704.
[2]Baraglia R, Hidalgo J I, Perego R.A hybrid heuristic for the travelingsalesman problem[J].IEEE Transactions on Evolutionary Computa-tion, 2001, 5 (6) :613-622.
[3] Merz P, Freisleben B.Genetic local search for the TSP:New results [C].In:Proceedings of the 1997 IEEE International Conference on Evolutionary Computation, 1997:159-164.
[4] Merz P, Freisleben B.Memetic algorithms for the traveling salesman problem [J].Complex System, 2001, 13 (4) :297-345.
[5] Potts J C, Terri D G, Surya B Y.The development and evolution of an improved genetic algorithm based on migration an artificial selection [J].IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, 1994, 24 (1) :73-86.
[6] David A, Robert B, VASEK C.Concorde network optimization package [CP/OL].http://www.tsp.gatech.edu/concorde/downloads/ codes/src/co031219.tgz.1997-08-08/2006-11-07.
[7]Jones T, Forrest S.Fitness Distance Correlation as a Measure of Prob-lem Difficulty for Genetic Algorithms[C].//ESHFILMANL.Proceed-ing of the 6th International Conference on Genetic Algorithms.San Ma-teo, CA:Morgan Kauffrnan, 1995:184-192.
[8] Lin S, Kernighan B W.An effective heuristic algorithm for the traveling-salesman problem [J].Operations Research, 1973, 31:498-516.
[9] Boese K.Cost versus distance in the traveling salesman problem[R].Technical Report, TR-950018, CS Department, UCLA, 1995.
[10] Lin S, Kernighan B W.An effective heuristic algorithm for the traveling-salesman problem [J].Operations Research, 1973, 31:498-516.
[11] University of Heidelberg.Traveling Salesman Problems Library [CP/OL].http://www.iwr.uni-heidelberg.de/groups/comopt/software/TSPLIB95/.1997-08-08/2006-11-07.
[12]Wang D, Wu X B, Mao X C, et al..Reducing Initial Edge Set of Trave-ling Salesman Problems[A].Proc.of the Sixth Int.Conf.on MachineLearning, Cybernetics[C].Hong Kong, IEEE Pressed, 2007, 4:2333-2338.
混合特征 篇2
关键词：沥青路面；再生沥青混合料；冻融循环；橡胶沥青；CT 扫描
中图分类号：U416.26文献标识码：A
低温条件下的沥青路面破坏往往伴随着冻融过程，从而加速了沥青路面的裂缝产生.橡胶热再生沥青混合料就是将橡胶沥青与热再生技术相结合，从而在一定程度上增强沥青混合料的低温柔韧性，减少冻融现象，并具有环保作用.黄冲1通过室内试验对胶粉热再生沥青混合料的低温性能进行评价后发现，胶粉对于热再生沥青混合料的低温性能具有促进作用.郭朝阳2在常温及低温条件下研究了废胶粉在沥青中的改性机理，其结果表明，改性沥青中未溶解的胶粉颗粒可提高其低温抗裂性能并增强沥青的弹性恢复性能.Widyatmoko3采用力学经验法对RAP掺量分别为10%， 30%及50%时6种类型再生沥青混合料进行实验评估.新沥青的针入度为60～80，并未掺加再生剂.研究结果表明：再生沥青混合料与传统新拌沥青混合料具有相当的路用性能.Jeong4采用动态剪切试验DSR与色谱凝胶分析GPC方法对7种拌合反应时间、3种拌合温度、4种胶粉掺量的橡胶粉与沥青间的相互反应进行室内试验，研究表明，反应时间与反应温度对橡胶沥青的性能影响最为显著，胶粉掺量对橡胶沥青的流变参数G*与sinδ有着显著影响.由此可见，在再生混合料中使用橡胶沥青，已经得到日益广泛地研究与应用.然而，对于经冻融过程的橡胶热再生沥青混合料低温性能的研究则鲜有报道.
湖南大学学报自然科学版2014年
第11期汪海年等：橡胶热再生混合料低温性能与细观特征研究
沥青混合料自身材料特性及其内部细观结构特征对其宏观力学行为起着关键作用，同时对沥青混合料的低温抗裂性能也有着非常重要的影响5.纵观现行的众多沥青混合料低温性能评价方法，仍多限于表象法的室内试验，同时沥青混合料内部结构特征与其宏观力学性能之间的关系也较少涉及，且缺乏沥青混合料材料性能的细观特征描述，从而导致了统计指标诸如沥青用量、空隙率等相同而各试件力学性能有较大差异的情况6.
鉴于此，本研究对冻融前后的小梁试件分别进行低温弯曲试验，研究不同胶粉掺量6.4%，9.2%和14.1%、不同胶粉细度20目，40目和80目和不同RAP掺量25%，35%和50%条件下的橡胶热再生沥青混合料的低温性能.基于工业CT无损扫描技术，对冻融前后的试件分别进行扫描，并根据处理后的扫描图像来定量描述冻融前后试件体积指标的变化，从而更好地解释了橡胶热再生沥青混合料的低温抗裂机理，促进了橡胶热再生沥青材料配合比设计方法从模糊经验到理论实际的转化.
1原材料的技术性能
1.1RAP料
本研究所采用的RAP料来自于陕西某高速公路试验段的铣刨旧料，其中铣刨深度为4 cm左右，且尽量保证所取旧料为路面的上面层7.采用离心抽提法得到的旧沥青技术性质如表1所示.
1.3橡胶沥青
本研究采用湿法工艺制备橡胶沥青，以SK90#基质沥青作为调和沥青，改性温度定在180～200 ℃之间，改性时间为60 min.不同胶粉掺量的橡胶沥青性能如表5所示.
由此可知，胶粉的加入使基质沥青的高低温性能和弹性恢复性能都有了不同程度的改善8.
2低温性能研究
2.1试验方法
本文以橡胶沥青作为热再生沥青混合料的调和沥青，采用AC16级配，以最大弯拉应变作为控制指标，采用小梁低温弯曲试验研究不同胶粉掺量6.4%，9.2%和14.1%、不同胶粉细度20目，40目和80目和不同RAP掺量25%，35%和50%条件下经冻融过程的橡胶热再生沥青混合料的低温性能，并确定最佳的RAP掺量、胶粉掺量和胶粉细度.在试验过程中，需要制备两组平行试件，其中一组为经过16 h、18 ℃控温的冻融试件，另一组为未冻融的试件.将冻融试件在常温水中保温12 h后与未冻融试件分别进行小梁低温弯曲试验，并将结果进行对比分析
2.2不同胶粉掺量的橡胶热再生沥青混合料冻融
前后对比
本文选取胶粉掺量分别为6.4%，9.2%和14.1%的橡胶热再生沥青混合料来研究不同胶粉掺量的橡胶热再生沥青混合料冻融前后的低温性能.其中，RAP掺量为25%，胶粉细度为80目.此外，本试验还增加了一组RAP掺量为25%的基质沥青热再生沥青混合料以作对比.如图1所示，横坐标胶粉掺量为0则代表RAP掺量为25%的基质沥青热再生沥青混合料.下降比率则表示冻融后的最大弯拉应变相对于冻融前的下降程度下同.由图1可知，胶粉掺量为14.1%的橡胶沥青冻融后的低温性能下降幅度最大，为32.7%；而胶粉掺量为9.2%的橡胶沥青冻融后的低温性能下降幅度最小，为10.5%；相对于基质沥青热再生混合料来说，胶粉掺量为9.2%的橡胶热再生沥青混合料具有更好的抗低温性能.因此，考虑到实际路面受低温影响时往往伴随冻融的现象，结合以上实验结果可知，胶粉掺量并不一定是越大越好.其原因是沥青中的胶粉达到饱和后，多余的橡胶粒会聚集成团状，且胶粉团的内部基本没有粘结力，胶粉团的自身溶胀能力也随着温度的降低而降低，导致橡胶沥青的延性受阻，从而会对橡胶沥青的低温性能造成不利影响10-11.这个现象也说明了橡胶沥青在某些条件下会存在一个最佳胶粉掺量的问题，如本研究中所得出的橡胶热再生沥青混合料的最佳胶粉掺量为9.2%.
胶粉掺量%
2.3不同胶粉细度的橡胶热再生沥青混合料冻融
前后对比
本文选取胶粉细度分别为20目，40目和80目的橡胶热再生沥青混合料来研究不同胶粉细度的橡胶热再生沥青混合料冻融前后的低温性能.其中，RAP掺量为25%，胶粉掺量为9.2%.同样，本试验增加了一组RAP掺量为25%的基质沥青热再生沥青混合料以作对比.结果如图2所示，横坐标胶粉细度为0则代表RAP掺量为25%的基质沥青热再生混合料.由图2可知，掺40目胶粉的橡胶沥青冻融后的低温性能下降幅度最大，为18.7%；而掺80目胶粉的橡胶沥青冻融后的低温性能下降幅度最小，为10.4%；相对于基质沥青热再生混合料来说，掺80目胶粉的橡胶热再生沥青混合料具有更好的抗低温性能.
胶粉细度目
2.4不同RAP掺量的橡胶热再生沥青混合料冻融
前后对比
本文选取RAP掺量分别为25%，35%和50%的橡胶热再生沥青混合料来研究不同RAP掺量的橡胶热再生沥青混合料冻融前后的低温性能.其中，胶粉细度为80目，胶粉掺量为9.2%.此外，本试验以同样RAP掺量的基质沥青热再生混合料和橡胶热再生沥青混合料作对比试验.结果如图3和图4所示.
在图3中，横坐标RAP掺量为0%代表的是无RAP料的采用新集料基质沥青混合料.由图3可知，随着RAP掺量的增大，基质沥青热再生混合料冻融后的抗低温性能下降幅度逐渐增大.在图4中，横坐标RAP掺量为0%代表的是无RAP料的采用新集料橡胶沥青混合料.由图4可知，当RAP掺量为35%时，橡胶热再生沥青混合料冻融后的抗低温性能下降比率最大.
为了作一个定量的对比，将不同RAP掺量的基质沥青热再生混合料和橡胶热再生沥青混合料冻融后的抗低温性能下降比率进行汇总，如图5所示.
由图5可知，橡胶沥青热再生混合料相对基质沥青热再生沥青混合料有更优越的抗低温性能.尤其考虑到路面经受低温影响时往往伴随着冻融的现象，橡胶沥青热再生混合料经冻融后的低温性能下降较小，且相对基质沥青热再生混合料来说具有更好的耐久性及抗低温性能11.
RAP掺量%
3细观特征研究
基于工业CT无损扫描技术，对冻融前后的试件分别进行扫描，并以闭口空隙为控制指标来定量描述冻融前后试件的细观结构特征，从而更好地表征橡胶热再生沥青混合料的低温性能12.
3.1实验条件
根据以上的低温弯曲试验结果，确定最佳RAP掺量为25%，胶粉细度80目，胶粉掺量为9.2%，并在室内成型标准马歇尔试件，相关材料技术指标同上.采用YXLON Compact225型工业CT对成型后的标准马歇尔试件进行扫描，其中：扫描电压为200 kV，扫描电流为0.6 mA，投影数为1 080，积分时间为700 ms，扫描时间为16 min.
3.2结果分析
对比冻融前后的截面图，可发现冻融后的空隙率明显变大.为了做一个定量分析，本文采用该工业CT的专用图像分析软件VG Studio MAX以下简称VG对其闭口空隙率进行计算.由于VG软件包含CT扫描的所有原始数据，故其对闭口空隙率的计算并不影响其最终结果.以每25 mm3为一个体积区间，对VG软件的空隙率计算结果进行统计分析，可得冻融前后试件空隙体积范围分布如图7所示.由图7可知，冻融前的试件空隙主要分布在0～75 mm3范围内，采用VG软件计算其闭口空隙率为2.9%；冻融后的试件空隙体积也主要分布在0～75 mm3范围内，但是相对于冻融前的空隙分布，在0～25 mm3体积范围内的空隙数量减少了13.8%，而在25～50 mm3体积范围内的空隙数量则增加了62.9%. 再对冻融后的试件进行闭口空隙率计算，得其空隙率为3.49%，比冻融前增大了20.3%.
4结论
1 相对于基质沥青热再生混合料来说，胶粉掺量为9.2%，胶粉细度为80目，RAP掺量为25%的橡胶热再生沥青混合料具有更好地抗低温性能.尤其考虑到路面经受低温影响时往往伴随着冻融的现象，橡胶热再生沥青混合料经过冻融后的低温性能下降较小，相对基质沥青热再生混合料有更好地耐久性与低温抗裂性能.
2 基于工业CT无损扫描技术，分别对橡胶热再生沥青混合料冻融前后的试件进行了扫描，通过对比发现，冻融后试件的闭口空隙率增大了20.3%，且在0～25 mm3体积范围内的空隙数量减少了13.8%，在25～50 mm3体积范围内的空隙数量则增加了62.9%.
参考文献
1黄冲，黄绍龙，黄修林，等.废橡胶粉在再生沥青混合料中的性 能研究J.武汉理工大学学报，20094：125-128.
HUANG Chong， HUANG Shaolong， HUANG Xiulin， et al.Study on performance of rehabilitation asphalt mixture by the addition of waste rubber powder J.Journal of Wuhan University of Technology， 20094： 125-128. In Chinese
2郭朝阳.废胎胶粉橡胶沥青应用技术研究D.重庆：重庆交通大学土木建筑学院，2008：40-60.
GUO Chaoyang. Study on the application technology of ground tire asphalt rubberD.Chongqing： Civil and Architecture School， Chongqing Jiaotong University，2008：40-60. In Chinese
3WIDYATMOKO. Mechanisticempirical mixture design for hot mix asphalt pavement recyclingJ.Construction and Building Materials，2009，222：77-87.
4KIM W. Interaction effects of crumb rubber modified asphalt bindersJ. Construction and Building Materials， 2010， 245： 824-831.
5CARO S， MASAD E， BHASIN A， et al. Micromechanical modeling of the influence of material properties on moistureinduced damage in asphalt mixtureJ.Construction and Building Materials，2010，24： 1184-1192.
6ADHIKARI S， YOU Z. 3D discrete element models of the hollow cylindrical asphalt concrete specimens subject to the internal pressure J.International Journal of Pavement Engin eering， 2010， 115： 429-439.
7薛彦卿，黄晓明. 厂拌热再生沥青混合料在含LSPM路面结构中的应用及评价J.湖南大学学报：自然科学版，2011，3810：26-33.
XUE Yanqing， HUANG Xiaoming. Application and evaluation of asphalt mixture by central plant hot recycling in pavement structure with LSPM J.Journal of Hunan University： Natural Sciences， 2011，3810：26-33.In Chinese
8马晓燕.橡胶沥青及橡胶沥青混合料性能影响因素研究D.西安：长安大学材料科学与工程学院，2012： 50-58.
MA Xiaoyan. Study on the influence factors of crumb rubber asphalt and its asphalt mixtureD.Xi′an： School of Materials Science and Engineering， Changan University，2012：50-58. In Chinese
9司伟，马骉，汪海年，等. 沥青混合料在冻融循环作用下的弯拉特性J.吉林大学学报：工学版，2013，434：885-890.
SI Wei， MA Biao， WANG Hainian， et al. Flexural tensile characteristics of asphalt mixture under freezethaw cycllesJ.Journal of Jilin University： Engineering and Technology Edition， 2013，434：885-890. In Chinese
10马翔， 倪富健， 陈荣生， 等.沥青感温性能评价指标J. 交通运输工程学报，20081：31-35.
MA Xiang， NI Fujian， CHEN Rongsheng， et al. Evaluation index of temperature susceptibility for asphaltJ. Journal of Traffic and Transportation Engineering，20081： 31-35. In Chinese
11王元元， 董 强， 李昌洲. 废塑胶粉复合改性沥青及其混合料性能研究J.重庆交通大学学报：自然科学版，2012，31 5：979-981.
WANG Yuanyuan， DONG Qiang， LI Changzhou.Resear ch on properties of waste plasticcrumb rubber composite modified asphalt and its mixtureJ.Journal of Chongqing Jiaotong University： Natural Science， 2012，315：979-981. In Chinese
12吴文亮，王端宜，张肖宁，等. 基于工业CT技术的沥青混合料内部空隙分布特性J. 中南大学学报：自然科学版， 2012，436， 77-87.
形状和颜色特征的混合图像检索 篇3
基于内容的图像检索 (CBIR) 已经成为信息检索的重要技术, 能够从数量不断增长的图像中快速有效的得到搜索结果, 是当前研究的一个热点。小波分析是当前迅速发展的新领域, 它的多尺度和多方向性使它被广泛地应用于纹理图像分析研究之中, 小波对纹理图像的检索[1]。但是对于彩色图像利用小波变换提取纹理特征, 存在着检索精度不高的缺点, 检索结果很难满足人的视觉相似性。彩色图像经常采用整幅图像的颜色直方图作为特征[2,3], 颜色直方图的优点[4,5,6]是对图像几何变化具有较好的鲁棒性, 缺点是计算量大, 虽然对颜色向量量化后可以减少计算量, 但它不包含颜色的空间分布信息, 不同的图像有可能具有相同的颜色直方图, 这极大地影响了检索效率。本文提出的方法, 利用各个等级颜色的使用率, 作为特征向量, 有效利用彩色图像的颜色信息, 减少了整幅图的颜色直方图的计算量。利用局部欧氏距离寻找与关键图同类的子图像库, 再对各个图像进行小波变换, 提取特征, 输出最终检索结果。实验证明, 用这种方法可以减少直方图的计算量, 同时可减少小波检索输出图像时与视觉无关图像, 有效地提高了图像的检索率, 缩短检索时间。
1 颜色特征
颜色是图像的重要视觉信息, 颜色空间有RGB、HSV、M TM颜色空间。RGB颜色空间简单、直观, 不具有均匀性, 颜色之间的距离与人的视觉感知差异很大;HSV空间对光照强弱变化, 观察角度变化具有一定的鲁棒性, 颜色均匀, 特征比较稳定, 是较好的颜色空间, 被广泛应用于计算机领域。
首先在RGB颜色空间上, 将图像的颜色量化到256级, 量化的方法是:分别提取出RGB三分量的高3、3、2位, 组成一个8位的颜色值, 这样就将图像的颜色值量化为256中颜色.
然后RGB颜色空间转换到HSV颜色空间, 各分量都进行归一化处理, 提取关键图与每个检索图像的局部区域的颜色特征向量, 运用欧氏距离计算公式:
2 形状特征
小波被看作是一种用于多层次分解函数的工具, 数字信号经过小波变换后可以用小波系数来描述, 小波系数体现原图像信息性质, 图像信息的局部特征可以通过处理小波系数而改变。
对图像的H, S, V各个分量进行Dauchechies小波变换, 计算LL频带小波系数的标准方差, i表示第i个分量, 即i= (H, S, V) , 是常数, 调节输出图像的数目.只要有HSV三个分量中有一个能使公式 (2) 成立, 就认为关键图与检索图相差不大.
按照如下公式计算关键图K与检索图S的距离.
其中的W表示各频带 (LL, LH, HL, HH) 第i个颜色分量小波系数的Euclidean距离;分别表示各频带 (LL, LH, HL, HH) 距离的权值;表示个HSV颜色分量距离的权值;
3 算法描述
(1) 计算图像的颜色直方图提取颜色特征;
(2) 对每个图像进行小波变换, 提取形状特征。
(3) 将RGB颜色值转化为HSV颜色值.
(4) 在HSV颜色空间上对图像进行小波变换, 计算LL频带部分的, HSV各颜色分量的小波系数的标准方差.
(5) 按照如下公式 (2) 评判关键图与检索图是否相差太大, 如果相差太大, 则放弃检索本检索图;否则接着进行下边的操作.
其中K为关键图, S为检索图, 为LL频带小波系数的标准方差, i表示第i个分量, 即i= (R, G, B) , 是常数, 调节输出图像的数目.
(6) 按照如下公式计算关键图K与检索图S的距离.
其中的W表示各频带 (LL, LH, HL, HH) 第i个颜色分量小波系数的Euclidean距离;分别表示各频带 (LL, LH, HL, HH) 距离的权值;表示个HSV颜色分量距离的权值;
(7) 相似图像进行排序, 并输出结果
4 实验结果
评价检索算法通常用的指标有:查准率 (RP) 、查全率 (RR) 、检索时间。
查准率指检索有效图像的比率[6], 用于测试系统排除无关图像的能力。查全率指检索有效图像占数据库中所有相似图像的数量的比率, 用于测试系统检索相关图像的能力, 检索时间是指从检索到输出结果所需要的时间, 它反映了算法的执行效率。
在Pentium4 2.7GHz、2GB内存、80GB硬盘的PC机上, 用VC++实现本文算法, 在美国华盛顿大学图像库中, 六类图像中选取100幅图像, 建立图像库, 对本文算法进行了实现颜色检索系统, 效果图如下:
由图4可知, 本文算法 (CwaveHSV) 比RGB空间和HSV空间的的小波检索算法, 从直观上来大部分图像是关键图的相关图, 这明显是具有直方图检索的优点, 但却减少了颜色直方图的计算量。
从检索率和查全率来看, 本文算法 (CwaveHSV) 与RBG颜色直方图检索方法 (RGBH) 、HSV颜色直方图检索方法 (HSVH) 、RGB空间的小波检索算法 (waveRGB) 、HSV空间的小波检索算法 (waveHSV) 进行了对比实验, 实验结果如下:
由图5可以看出本文算法 (CwaveHSV) 的平均检索率较其他算法有了一定的提高, 但在平均查全率较其他算法不占优势, 这也是该算法有待提高的地方。所以应从全面来衡量一个算法。
5 总结
本文提出的方法, 有效利用了彩色图像的局部区域的颜色信息, 减少了计算量, 使小波变换提取的纹理特征检索彩色图像应用更有效, 取得了较好的实验结果。但是每类图像数目不同检索结果是不同的, 对于特定数据库, 需要捕捉特定查询意图, 需要选取不同的检索方法。
摘要：对于彩色图像的检索方法, 传统的颜色直方图检索技术计算量大, 检索时间长, 而小波变换在形状特征检索率并不能满足真颜色图像的直观效果的要求, 因此, 本文提出颜色和形状结合的图像检索, 既计算各个图像的颜色直方图, 又进行小波变换, 提取特征, 进行检索, 实验表明, 该方法能有效缩短检索时间, 提高了检索率。
关键词：颜色直方图,小波变换,图像检索
参考文献
[1]CHA S H.On measuring the distance between histogram[J].Pattern Recongnition, 2002, 35 (6) :1355-1370.
[2]Aibing Rao, Rohini K.Srihari, Zhongfei Zhang.Spatial Color Histograms for Content-Based Image Retrieval[J].Proceedings of the 11th IEEE International Conference on Tools with Artificial Intelligence, Nov.1999:183.
[3]Nikoletta Bassiou, Constantine Kotropoulos Color image histogram equalization by absolute discounting back-off[J].Computer Vision and Image Understanding, 007, Jul, 107 (1-2) :108-122.
[4]Jiann-Der Lee, Li-Peng Lou.Using texture and shape features to retrieval sets of similar medical images[J].Biomed Eng Appl Basis Comm, 2003 (october) , 15:193-199.
[5]Thurdsak Leauhatong, Kazuhiko Hamamoto, Kiyoaki Atsuta, Shozo Kondo.A new content-based retrieval using the Multidimensional Generalization of Wald-Wolfowitz runs test[J].电学论C, 129卷1号, 2009:94-102.
[6]Ying Liu, Xin Chen, Chengcui Zhang, Alan Sprague.Semantic clustering for region-based image retrieval[J].J.Vis.Commun.Image R.20 (2009) :157-166.
[7]GANESAN S A L.Texture classification using wavelet transform[J].Pattern Recognition Letters, 2003, 24:1513-21521.
[8]金海善, 等.基于颜色特征的图像检索算法及实现[J].四川大学学报:自然科版, 2008, 45 (4) :817-820.
[9]陈武凡.小波分析及其在图像处理中的应用[M].北京:科学出版社, 2002.
[10]J.Hafiner, H.S.Sawhney, W.Equitz, M.Flickner.Efficient color histogram indexing for quadratic from distance functions.IEEE Trans.Pattern Anal.Machine Intell.1995.
[10]ohn R.Smith et al.Automated binary texture feature sets for image retrieval.ICASSP, Atlanta, 1996, 4:2339-2242.
混合特征 篇4
1 资料与方法
1.1 一般资料
本次试验以我院2010年1月-2011年1月所收治的40例混合型肝癌 (cHCC-CC) 患者为试验对象，男性23例，女性17例，患者年龄范围在30-70岁之间，平均年龄为 (50.4±1.2) 岁。同时，选择40例胆管细胞癌 (CC) 和40例肝细胞癌 (HCC) 患者为对照，所有患者均接受血生化指标、超声、增强和常规CT等临床检查。患者术前临床资料如表1所示。
1.2 治疗方法
三组患者全部行手术治疗，对手术中清除的病理样本实施病理组织学检查。混合性肝癌的40例患者中，18例患者行切缘注射无水乙醇合并姑息性切除治疗，同时辅以冷冻、微波和射频消除等临床治疗;其余22例患者接受根治性切除术治疗，其中，左半肝切除8例，右半肝切除6例，中行右三叶切除8例。对于合并有肝十二指肠韧带淋巴结转移的患者，还需加行淋巴结切除术。手术后，3例肝内复发的患者继续实施瘤内无水乙醇注射治疗和介入治疗，18例患者接受免疫治疗和化疗。分别有21例胆管细胞癌患者和24例肝细胞癌患者接受根治性切除术治疗。
1.3 统计学处理
使用SPSS17.0软件对数据进行统计学分析，用卡方检验两组患者之间数据资料，对计量数据使用t检验，如P<0.05，则表示差异有统计学意义。
2 结果
2.1 临床诊断
5例患者在术前得到了确切的临床诊断，主要参考资料包括血AFP水平、合并肝硬化、丙型和乙型肝炎病毒感染状态等，混合性肝癌组患者上述资料水平与胆管细胞癌患者相比具有显著的统计学差异 (P<0.05) ，与肝细胞癌组患者相比不具有显著的统计学差异 (P>0.05) 。其余35例患者均经过术后病理检查和免疫组织化学检查确诊为混合型肝癌。
2.2 手术情况
混合性肝癌患者腹水发生率与肝细胞癌患者相比不存在显著的统计学差异 (P>0.05) ，与胆管细胞癌患者相比具有显著的统计学差异 (P<0.05) ;混合性肝癌患者淋巴结清除率与肝细胞癌患者具有显著的统计学差异 (P<0.05) ，与胆管细胞癌患者相比不存在显著的统计学差异 (P>0.05) ;三组患者其余项目对比无显著的统计学差异 (P>0.05) 。如表2所示。
2.3 病理资料
病理检查结果显示，按照GOODMAN病理学分型，所有40例混合性肝癌患者中，10例患者为Ⅲ型，30例患者为Ⅱ型，无Ⅰ型病例。混合性肝癌患者淋巴结转移和侵犯门静脉发生率与胆管细胞癌患者相比不存在显著的统计学差异 (P>0.05) ，与肝细胞癌患者相比具有显著的统计学差异 (P<0.05) ;其他项目对比均不存在显著的统计学差异 (P>0.05) 。如表3所示。
3讨论
混合性肝癌是临床上较为少见的一种肝部恶性肿瘤疾病, 关于该疾病的医学报道也较为少见, 且其发病机制目前临床上也无统一的结论, 但组织学研究者提出了下述三种观点:第一, 混合性肝癌的组织细胞含有两种癌成分[1];第二, 该疾病最初的癌细胞源自胆管细胞或肝细胞上皮, 并逐渐分化出其他成分[2];第三, 起初源自胆管细胞或肝细胞的中间成分, 并逐渐分化成混合性肝癌[3]。
肝切除手术是混合型肝癌最为主要的临床治疗方法, 淋巴结清扫联合肝切除能够有效改善患者的预后情况, 但对于该治疗方法的疗效, 目前仍然存在一定的争议, 有研究者认为, 该治疗方法无法有效改善患者的预后情况[4]。笔者对淋巴结转移发生在肝十二指肠韧带内的患者进行了区域淋巴结清除合并肝切除手术治疗, 包括腹腔干、肝总动脉、胰后和肝蒂等部位的周围淋巴结, 治疗结果表明, 淋巴结清除手术具有较高的安全性, 且术后并发症的发生几率较低[5]。
综上所述, 混合型肝癌具有预后差、恶性度高等临床特征, 该疾病的淋巴结转移率和血管浸润发生率与胆管细胞癌, 但都显著高于肝细胞癌, 且缺乏特异性的术前诊断方法, AFP水平、肝硬化状况、乙型肝炎病毒标志、超声联合CT引导下的细针穿刺检查等辅助检查方法是较为常用的临床诊断依据。多种联合治疗模式, 包括辅助治疗, 淋巴结清扫以及根治性切除手术等治疗方法能够显著延长患者的术后生存时间, 具有较为理想的临床疗效和临床应用价值。
参考文献
[1]孙经建.Allen C型混合型肝癌临床病理特点分析[J].第十二届全国肝癌学术会议论文汇编, 2010:178--179
[2]刘基.混合型肝癌1例报告[J].华北煤炭医学院学报, 2009, 11 (4) :478-479.
[3]吕国士.混合型肝癌的临床特点及CT表现特征[J].实用医学杂志, 2007, 23 (3) :399-400.
[4]孙丽萍.混合型肝癌的免疫组织化学分析[J].中华消化杂志, 2012, 22 (11) :671-672.
混合特征 篇5
随着Web2.0技术的快速发展,以微博等为代表的社会媒体平台以其内容丰富、交互性强、实时便捷等特点深受用户喜爱。截至2015年9月30日,国内最大的微博平台之一的新浪微博的月活跃人数达到2.22亿,较2014年同期相比增长33%,日活跃用户达到1亿,较去年同期增长30%。可见,微博用户群保持着持续快速增长[1]。当某一社会事件发生后,人们可以通过该平台第一时间获取事件信息,发表自己的观点,转发感兴趣的信息等。用户的转发行为影响着微博中信息的传播趋势,具有传播快、覆盖广的特点。通过转发,某些微博可快速成为关注,造成影响。如何有效从转发行为中学习用户的兴趣和行为规律,挖掘影响用户转发行为的重要要素,进而充分利用这些要素对未知的用户转发行为进行准确预测,对于热点话题检测与跟踪、舆情监管及商业营销至关重要。这是当前的研究热点,具有广阔的应用前景[2,3]。
基于混合特征学习的预测方法将转发行为预测作为二元分类问题,具有简单、直观的特点。其关键挑战性问题是分析影响用户转发行为的因素,将其作为特征,然后训练分类器得到分类模型进行预测。目前,微博转发行为预测模型所采用的特征集中在用户特征及微博内容特征。社会影响力反映了人们间观点、行为的相互影响方式,用户在社交网络中的社会关系,即与其关联较紧密的其他人的行为对该用户的转发行为也有重要影响。新近研究表明,根据用户自我网络计算得到的用户成对影响力和结构影响力有效量化了局部社会影响力,具有较强的预测能力[4]。同时,面向领域的不同社会事件类型对于转发预测也有影响。因此,本文首先设计了有效融合用户特征、微博内容特征及体现局部社会影响力的自我网络特征的集成化微博转发行为预测方法。以周边用户的影响力特征为基础,辅以其他类型的社会特征、话题特征、微博特征、作者特征和时间特征,再结合机器学习方法对人物的转发行为进行预测。接着,基于面向领域的事件分类体系,在新浪微博的实际数据集上进行了测试,并细致分析了不同事件的转发预测效果,以便于更深层次理解用户转发行为的深层次原因,为舆情监管提供有效的辅助决策支持。
1 相关研究
微博转发预测依赖于对转发影响因素的分析,Guan等分析了热点事件中用户转发行为的影响因素,包括微博用户性别、身份、是否插入图片、URL等[5];Rudat等分析了用户引导、微博主题以及信息量因素对微博转发行为的影响[6];Morchid等从微博内容和用户方面采用PCA多微博转发的主要影响因素进行了分析[7];吴凯等构建了基于兴趣相似度、社会关系、文本特征与用户属性影响、用户受激活次数的影响4种指标的信息传播模型[8]。
微博转发预测方面,Petrovic等对Twitter平台的转发预测进行研究,考虑了粉丝数、关注数、tweet发布量等在内的用户相关特征以及标签、URL、tweet长度等微博本身特征,基于passiveaggressive算法构建转发预测模型[9];张旸等采用特征加权算法构建了微博转发预测模型[10];Suh等人选取了URL、标签、关注人数等因素,使用主成份分析方法(PCA)分析了影响用户转发的主要因素,最后结合所选因素应用广义线性模型分析影响因素与转发行为之间的关系。但这些研究仅仅是对转发行为的统计分析,缺少对用户行为的预测[11]。文献[3]提出融合背景热点信息的转发兴趣、转发活跃度、行为模式等特征,基于分类算法构建了面向热点话题相关微博的转发预测模型;文献[12]提取了用户间的微网络结构、权重比率、用户个人信息等特征,提出了一个随机森林微博转发预测算法;文献[13,14]选取用户名、关注人数、微博包含的单词个数等特征,采用基于概率的协同过滤模型对用户的转发行为进行预测;文献[15,16]选取了22个影响因素,并采用因子图模型进行预测分析,对于用户转发行为预测取得了较高的精度。李英乐等从5个影响指标出发提出了基于支持向量机(SVM)的微博转发规模预测模型[17]。Bandari等将微博转发数量划分为(1~20,20~100,100~2400)不同等级,以此为基础构建多分类模型来预测微博转发规模[18]。文献[19]采用BP神经网络对突发事件下的微博转发量进行了预测,并通过改变样本数对预测结果的稳定性进行了测试,得到了有一定参考价值的预测结果。
2 问题描述
微博转发行为预测可形式化地定义为如下问题:给定微博m,用户v,预测用户v是否会对微博m进行转发。用sv,m代表用户的转发状态,sv,m=1代表已转发,sv,m=0代表尚未转发,转发行为预测问题即对sv,m的状态进行预测。
3 集成的微博转发预测方法
3.1 方法框架
预测方法整体框架如图1所示。
3.2 特征选取
本文设计了考虑局部社会影响力特征、用户特征及微博内容特征的集成化的特征选取体系,如表1所示。
各特征的计算描述方法如下:
1)用户影响力特征
文献[4]证明用户的影响力有利于提升用户转发预测准确率。受此启发,本文首先分析影响力特征,提取特定用户的1-ego网络G,即由该特定用户、其关注者和被关注者组成的完整网络。设网络中已对m进行转发的用户为激活用户,没有进行转发的用户为未激活用户。通过以上信息,本文提取该网络中针对特定人物的成对影响力特征和结构影响力特征。
成对影响力是网络中已有的各激活用户对特定用户的影响力之和。已有研究证明[4],基于重启随机游走(RWR)计算得到的成对影响力与转发概率之间存在较强的正相关关系。因此本文基于重启随机游走来计算成对影响力。
具体算法步骤如下:
(1)设为长度为n的向量,n为网络中的用户数量,特定用户对应的元素为1,其余元素为0;
(2)从网络中提取邻接矩阵A;
(3)初始化,使;
(4)重复计算,直到收敛。
中元素即可看作各用户对特定用户的影响力。设Sv,t为已激活用户的集合,hvi是从用户vi转发m的时刻到时间t之间的间隔时间,则截至时间t,成对影响力g(Sv,t,G)可计算如下:
根据相关文献,网络G中的环结构的数目和用户的转发概率存在负相关关系。本文以此为基础来计算结构影响力。由于从用户交流的角度看,单向边意义不大,因此本文只考虑G中的双向边,即只计算用户间存在互相关注关系的边所构成的环。设截至时间t,由网络中的激活用户构成的环的数目为C(Sv,t),d为延迟系数,则结构影响力f(Sv,t,G)可计算如下:
将成对影响力和结构影响力结合,总的影响力计算式如下:
其中w为平衡两项的系数,Q(Sv,t,G)即为影响力特征。
2)社会特征
除影响力特征外,还有一些其他类型的社会特征,包括:
用户是否关注了发布微博m的用户v';
用户之前转发v'发布的微博的次数;
用户之前在自己的微博中提到v'的次数。
3)话题特征
微博m的内容是否是用户感兴趣的话题也是影响用户转发行为的重要因素之一。因此,我们提取以下话题特征:
TF-IDF特征:根据用户以往发布的微博构建词袋(BOW)模型,得到以TF-IDF为权重的词向量,计算其与微博m的TF-IDF词向量的余弦相似度;
隐话题特征:用LDA对用户以往发布的微博进行分析得到代表用户兴趣的话题向量,同样用LDA对微博m进行分析,计算两话题向量之间的KL散度,即:
其中p、q分别是用户以往发布微博、微博m的LDA话题分布;
实体特征:从用户以往发布的微博得到其使用过的实体的分布,计算该分布与微博m中的实体分布的余弦相似度。
4)微博自身的特征
微博自身的特征包括:URL数目、Hashtag数目、@他人的数目、微博m中的文字数目。
5)微博作者的特征
微博作者特征包括:该作者的关注者数量、关注该作者的用户数量、作者是否是认证用户、作者发布的微博的总量。
4 实验结果分析
4.1 数据集描述与评价准则
本文从新浪微博平台随机抽样了1522个用户,如表2所示,爬取了2014年1月23日到2015年3月26日期间27 094条转发记录,涉及原创微博6892条。另外从微博作者的直接粉丝以及间接粉丝(粉丝的粉丝)中随机采样非转发记录,为保证类平衡性,采样的负样本与正样本个数相同,最终总共得到54 188条数据。
利用该实验数据集,分别训练朴素贝叶斯、逻辑回归、支持向量机、随机森林模型,并利用10折交叉验证对预测效果进行评价。使用的性能指标包括:精度、召回率、F1、准确率。精度Precision、召回率Recall、F1、准确率Accuracy的计算式为:
其中TP表示测试数据中系统预测转发并且实际数据也是转发的实例个数;FP表示系统预测转发并且实际数据没有转发的实例个数;TN表示系统预测不转发并且实际数据也不转发的实例个数;FN表示系统预测不转发但实际数据转发的实例个数。
4.2 实验结果
1)分类算法比较
朴素贝叶斯、逻辑回归、支持向量机、随机森林模型的预测效果如表3所示。可以看出随机森林准确率达到了83.1%,取得了最好的分类效果。
2)特征重要性比较
为了比较各类特征对于预测效果的作用,本文对比去除某类特征后的转发预测准确率和原模型预测准确率。不同类别特征对于预测准确率的影响如表4所示,可以看出三个类别的特征对于预测准确率都有较大的影响。其中,微博内容特征对预测效果影响最大,不使用微博内容特征的模型预测准确率将会降低至68.5%;未使用局部影响力特征将会使准确率降低将近2%。可见,综合考虑微博内容特征、用户特征及局部影响力特征可以有效提高预测准确率。
3)不同事件类型的微博影响力预测效果对比
本文基于事件分类体系,采用不同关键词从实验数据集中的微博中选取了自然灾害、环境、公共突发、暴恐、犯罪、审判、公共卫生、政治、反腐、维权、活动类、周边国家、政策出台、军事等14个类别的微博,比较不同类别中微博转发预测的准确率。各个类别的数据情况如表5所示。
不同类型中微博转发预测准确率如表6所示。可以看出,在所有类别中随机森林都取得了最好的预测准确率。在对自然灾害、环境、审判、维权等类型的微博进行转发预测时,效果更加明显,说明这类事件转发的规律性更强。而对于公共突发、暴恐、军事等类型的事件,转发预测的准确率相对较低。
5 结语
微博转发预测是研究信息传播的关键问题之一,对于舆情监控、广告投放、商业决策有着重要意义。本文综合局部社会影响力特征、用户特征、微博内容特征,提出了基于混合特征学习的转发预测方法。利用新浪微博平台数据,本文对比了朴素贝叶斯、逻辑回归、支持向量机、随机森林模型的预测效果,结果表明随机森林取得了最好的效果,准确率达到83.1%。另外,本文还对比不同特征对于转发预测的影响,结果表明局部社会影响力特征、用户特征、微博内容特征都对转发预测有着较大影响,其中微博内容特征的影响最大。最后,本文比较了不同类型微博的转发预测准确率,结果表明,在对自然灾害、环境、审判、维权等类型的微博进行转发预测时,效果更加明显,说明这类事件转发的规律性更强。而对于公共突发、暴恐、军事等类型的事件,转发预测的准确率相对较低。
摘要：微博转发预测是研究信息传播的关键问题之一,对于舆情监控、广告投放、商业决策具有重要意义。用户兴趣、微博作者影响力及微博内容等信息均影响信息传播过程。转发行为预测的挑战性问题在于如何捕获更多有意义的影响因素以提高预测性能。提出基于混合特征学习的转发预测方法,该方法首先引入并分析了局部社会影响力特征、用户特征、微博内容特征的计算方法;接着,基于分类器建立预测模型;最后,比较了不同类型微博的转发预测效果。在新浪微博平台数据的实验结果表明,局部社会影响力特征、用户特征、微博内容特征都对转发预测有较大影响,其中微博内容特征的影响最大。随机森林预测效果最好,准确率达到83.1%;与朴素贝叶斯、逻辑回归、支持向量机模型相比,准确率平均提高约7.4%,最高提高约10.8%。另外,该方法对自然灾害、环境、审判、维权等类型的微博进行转发预测时,效果更加明显,说明这类事件转发的规律性更强。
混合特征 篇6
我们在花岗岩中常可以见到暗色包体。关于这些暗色包体的成因自20世纪70年代以来一直存在两种观点。一种是残留体说, 认为这些包体是地壳岩石发生深融作用产生花岗岩岩浆后残留下来的偏基性的难熔残余。另一种观点则认为, 暗色微粒包体是基性岩浆与酸性岩浆混合过程中的产物。Didier和Barbarin在他们的著作中将花岗岩中的暗色包体分为了三种:捕掳体、残留体和镁铁质暗色包体。镁铁质微粒包体又称镁铁质微粒花岗岩类包体或镁铁质岩浆包体, 其英文缩写均为MME。
2 镁铁质包体的主要特征
(1) 成分特征:MME包体颜色从黑色到灰色不等, 但均比寄主岩深。成分主要为镁铁质和闪长岩质, 与寄主岩相比更加的基性, 成分点也比较分散。MME主要矿物的种类在包体和寄主岩中相似, 且均为岩浆岩矿物组合。但一般说来, Si、K、Na+K、K/ (Na+K) , 石英和长石在寄主岩中更富, 而其它元素以及铁镁矿物在包体中更富。但在酸性的包体-寄主岩对中也可达到成分的平衡, 尤其是Mg、Ca、Ti、长石等组分。寄主岩中的黑云母Al、Fe含量较高, 而包体的黑云母Si、Mg含量较高。但多数铁镁矿物的Mg#比值在包体和寄主岩中却很接近。斜长石中An的含量在二者中相近。虽然包体为基性或中性成分, 但其斜长石却是低钙长石, 有时可以具有高钙长石的核。
(2) 结构特征:MME为岩浆结构。典型的结构有微粒-细粒结构, 斑状结构及嵌晶结构等。
(3) 构造特征:包体大小变化较大, 从几厘米到几十厘米, 最大达几米直径, 大多数在数厘米到半米之间。最常见的形状为浑圆状、椭球状、卵状, 有时也可以见到各种不规则的或拉长的形状, 角砾状。
3 MME包体对岩浆混合的记录
镁铁质岩浆进入长英质岩浆后, 由于温度和温度的差异, 二者会发生热的反应和物质的反应。MME包体特征的成分和结构就记录了这些反应。
(一) 热交换
高温的镁铁质岩浆在进入低温长英质岩浆后, 会与长英质岩浆之间发生热扩散。当镁铁质岩浆比例较大, 温度较高时, 与长英质岩浆之间达到热平衡的时间较长;当包体较小时, 温度较低, 热扩散的时间则较短。MME包体中的一些结构就记录了岩浆混合过程中的热扩散过程。早期快速结晶的铁镁矿物、斜长石被慢速结晶阶段的嵌晶状石英和钾长石所包裹。这种结构形成镁铁质岩浆经历了两大结晶阶段。第一阶段为快速结晶阶段, 较热的镁铁质岩浆与较冷的酸性岩浆遭遇后, 快速降温达到与花岗岩浆相同的温度, 即达到热平衡。第二阶段为相对慢速结晶的过程, 这时MME包体的残余岩浆或经混合作用改造的岩浆, 与其寄主花岗岩浆以相同的速度冷却。这时, 石英和钾长石也结晶出来, 形成较大晶体, 甚至形成嵌晶结构, 包裹早期结晶的铁镁矿物、斜长石、副矿物。
(二) 物质交换
由于成分上的差异, 相互接触中, 镁铁质岩浆与长英质岩浆之间物质交换。这会造成两种岩浆成分上的变化。镁铁质岩浆和长英质岩浆的物质交换方式主要包括机械交换和化学扩散。
(1) 镁铁质岩浆和长英质岩浆的机械交换包括岩浆团和晶体的交换。小的镁铁质岩浆团进入长英质岩浆中后, 迅速失热、固结, 形成镁铁质包体。
(2) 镁铁质岩浆和长英质岩浆的化学扩散发生在热平衡之后。这是因为化学扩散发生化学扩散比热扩散的速率要小几个数量级。化学扩散会造成包体和寄主岩之间化学平衡。
在物质交换过程中, 这两种交换方式是共同进行的。机械交换可以使包体和寄主岩岩浆之间的接触面积增大, 以及使包体外围的寄主岩岩浆不断更新, 保持包体和寄主岩浆之间成分上的差异, 从而促进化学扩散。
4 MME包体的形成
(一) 控制因素
MME包体作为岩浆混合不均匀的产物, 形成受控于两种岩浆的的成分、含水量、温度、粘度、结晶度、大小和相应的流变学特征等因素, 主要受控于镁铁质岩浆和长英质岩浆的粘度。
(二) 形成位置
由于岩浆在岩浆房、岩浆通道等的任何一个层位均可进行混合, 所以MME包体的也可以在多个层位产生。
(1) 在岩浆房中, 包体的形成主要受控于岩浆比例的不同。早期, 幔源岩浆刚进入下地壳, 引起下地壳熔融, 使其产生熔体。这时, 由于镁铁质岩浆比例较大, 整个岩浆房的岩浆温度较高, 粘度较小。两种岩浆之间的对流搅动可以使岩浆混和的较均匀, 形成钙碱性长英质岩浆。这时, 一种组分中的斑晶会可能被蚀变及被运移到另一种组分中, 形成捕掳晶。这造成混合岩浆中存在大量捕掳晶随着地壳的进一步熔融, 长英质的岩浆的比例逐渐变大, 岩浆房岩浆温度变低, 粘度较大, 使得两种岩浆之间的物质交换受到限制。通过岩浆之间的对流和搅动, 镁铁质岩浆进入长英质岩浆中会淬冷成为MME包体。
(2) 在岩浆通道中, 两种岩浆的物理化学性质的差异会导致岩浆之间的搅动但由于时间较短, 导致岩浆之间无法充分地进行物质交换, 从而产生MME包体。
(3) 在岩浆上升就位过程中, 由于粘度不同, 岩浆的流动可以导致MME在花岗岩岩体中的局部富集, 或形成多成因包体群, 与捕掳体、同源包体、残留体及钾长石等伴生。在岩浆停止流动之后, 且没有完全固结之前, MME包体会和寄主岩浆发生化学扩散。大量的化学扩散会造成包体和寄主岩之间的同位素的均一, 而局部的化学扩散会造成包体具有细粒的边部、斑状过渡带及长英质晕。
5 总结
MME具有岩浆岩矿物组合和岩浆结构, 是岩浆混合不均匀的产物。MME包体记录了岩浆混合作用中发生一系列热和物质的反应。这些反应主要受控于两种岩浆的物理化学条件。其中热交换主要与包体的大小、温度有关;物质交换与包体的成分、含水量、温度、粘度、结晶度、大小和相应的流变学特征等因素均有关系, 主要受控于包体残余岩浆和寄主岩岩浆之间的粘度。
摘要：本文简要介绍岩浆混合的证据-MME包体的特征及形成过程。
关键词：岩浆,混合,过程
参考文献
[1]莫宣学, 肖庆辉, 喻学惠, 等.2002.花岗岩类岩石中岩浆混合作用的时间与研究方法。花岗岩研究思维与方法:53-70.
混合特征 篇7
1 原材料选择
1.1 温拌剂
添加EvothermTM-DAT浓缩液温拌技术是在沥青混合料拌和过程中, 与热沥青同步向拌和锅喷注表面活性类水溶液EvothermTM-DAT添加剂来实现温拌效果。由于该添加剂能在混合料拌和过程中, 在混合料和胶结料内部之间形成良好的润滑结构, 进而确保温再生沥青混合料的工作性能。本次试验用EvothermTM-DAT温拌剂的物理化学性能指标见表1。
1.2 温拌剂对沥青性能影响
1) 温拌剂对沥青常规性能指标影响见表2。
试验用沥青为青岛地区常用的70号基质沥青 (和旧料原设计用沥青一致) , 考虑国内尚未出台统一的温再生沥青混合料用沥青各项性能指标及相关试验方法, 本文参考《公路沥青路面施工技术规范》的相关指标要求进行试验, 结合厂家提供的试验数据, 本次试验用温拌剂的剂量为沥青的5%。
试验结果表明:温拌剂的加入对沥青三大常规性能指标影响不明显, 对沥青的针入度略有降低, 对沥青15℃的延度降低了3.5%, 对沥青的软化点有所提高, 约提高了2.8%。
2) 对沥青粘温曲线的影响。
由图1可以看出, 掺加EvothermTM-DAT的基质沥青在各温度下的粘度均稍低于原样基质沥青, 这表明掺加DAT的沥青具有更好的流动性, 这种特性能提高混合料的和易性, 在保证沥青各项工作性能的前提下, 有利于降低沥青混合料的现场施工温度。
1.3 集料
试验所用集料均为山东某厂产的石灰岩 (和旧料原设计的集料种类一致) , 集料各项性能指标参照《公路工程集料试验规程》及《公路工程沥青混合料试验规程》进行测试, 废旧沥青混合料来源于重庆路改造工程“非”字型道路整治工程21条道路中的书院路铣刨上面层中的混合料。新、旧集料主要性能室内试验结果见表3。
1.4 旧沥青混合料抽提试验
沥青路面在使用过程中, 随着车辆荷载逐年增多, 沥青混合料自身的颗粒组成也逐渐发生变化。最明显的变化是颗粒组成的细化以及沥青的老化。集料的细化主要表现在细集料的增加, 沥青的老化主要表现在针入度的减小。通过采用抽提仪对旧沥青混合料进行抽提试验, 在试验过程中首先将矿料和沥青进行分离, 待矿料冷却以后, 对矿料进行筛分试验, 试验结果见表4。
从试验结果可以发现:相比原设计的新混合料, 旧沥青混合料中9.5 mm以上的集料粒径颗粒含量明显降低, 而1.18 mm以下的粒径未出现明显的增加, 增加的集料主要集中在2.36 mm和4.75 mm这两个筛孔。筛分试验结果说明, 沥青混合料在使用过程中会导致粗集料的降低, 同时细集料的增加, 而细集料并不是简单的说集料越细增加的越明显, 增加的细集料存在一定的区间范围。
2 温再生沥青混合料配合比设计
本次试验的目的是确定不同旧沥青混合料含量下的温再生沥青混合料的水稳定性能, 因此在进行配合比设计过程中, 首先将旧沥青混合料混合均匀后进行严格的筛分试验, 通过规范要求的级配上限和级配下限确定一种级配范围, 然后添加新的集料、沥青的方法研究温再生沥青的水稳定性能。
在进行温再生沥青混合料之前, 首先采用常规的热拌沥青混合料的方法确定设计级配所需的最佳沥青用量。
本次试验选用的沥青混合料类型为细粒式 (AC-13) 密级配沥青混合料, 试验采用常规的马歇尔试验方法进行配合比设计, 通过进行室内实验, 结合现有规范要求, 初步确定了本次温再生沥青混合料级配范围, 见表5。
通过采用马歇尔试验对确定的沥青混合料的目标配合比测定油石比分别为3.5%, 4.0%, 4.5%, 5.0%, 5.5%下的毛体积密度 (ra) 、孔隙率 (VV) 、流值 (FL) 、稳定度 (MS) 、饱和度 (VFA) 等指标, 最终得到了最佳油石比为4.8%, 试验结果见表6。
根据确定的沥青混合料配合比及最佳沥青用量, 可得到旧料含量分别为0%, 20%, 40%和60%下的新旧料、沥青的各项用量, 见表7。
g
3 温再生沥青水稳定性分析
我国现有《公路沥青路面施工技术规范》规定“必须在规定的试验条件下进行冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验来检测沥青混合料的水稳定性”。虽然这两种试验是用来评价热拌沥青混合料的水稳定性的, 考虑温再生沥青混合料和热拌沥青混合料具有力学路用性能上的共性, 因此, 本次评价温再生沥青混合料水稳定性的试验同样采用以上两种试验。
3.1 试验方法
通过室内进行的温再生沥青压实试验研究成果, 本次试验的旧沥青混合料加热温度为115℃, 新沥青加热温度为145℃, 添加的新矿料加热温度为145℃。温再生沥青混合料的拌合温度为130℃, 混合料成型温度为125℃。
3.2 孔隙率变化特征
通过对添加不同旧沥青混合料的温再生沥青混合料测定其孔隙率, 可以间接定性的判断沥青混合料的力学性能。分别掺加0%, 20%, 40%和60%的旧料的沥青混合料的孔隙率试验结果见图2。从图2的试验结果可以看出, 由于旧料中沥青自身的老化程度加大、沥青自身粘度降低等多种因素, 造成了随着旧沥青混合料比例的不断增大, 温再生沥青混合料的孔隙率不断增大;在矿料级配、试验温度一定的情况下, 沥青混合料孔隙率的增加, 对沥青混合料自身的稳定性是不利的。
3.3 水稳定性试验
沥青与矿料之间的粘附性、成型试件的孔隙率以及添加剂含有的水分等其他因素都可能影响沥青混合料的水稳定性。评价沥青混合料的冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验方法均按照JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程中的要求进行, 不同旧料含量下的温再生沥青混合料冻融劈裂试验和水稳定性试验结果见表8。
%
从表8的试验结果可以看出, 无论是评价沥青混合料水稳定的马歇尔试验, 还是冻融劈裂强度试验, 随着旧沥青混合料比例的增加, 均呈现出先增加后降低的变化趋势;当旧沥青混合料的掺量达到40%时, 温再生沥青混合料的残留稳定度和劈裂强度比达到最大值, 继续增加旧沥青混合料的用量, 温再生沥青混合料的水稳定性降低。
4 结语
1) 温拌剂对沥青三大常规性能指标影响不明显, 对沥青的针入度略有降低, 对沥青15℃的延度降低了3.5%, 对沥青的软化点有所提高, 约提高了2.8%。2) 沥青中加入一定量的EvothermTM-DAT温拌剂, 有利于降低沥青自身的粘度, 提高沥青自身的流动性, 有效实现降低沥青混合料施工温度。3) 沥青混合料在长期使用过程中会造成粗集料的降低以及细集料的增加, 而细集料并不是简单的说集料越细增加的越明显, 增加的细集料存在一定的区间范围。4) 温度及混合料级配相同的情况下, 温再生沥青混合料的孔隙率随旧沥青混合料掺量的增加而变大。5) 随着旧沥青混合料比例的增加, 温再生沥青混合料的冻融劈裂强度和残留稳定度均呈现出先增大后减小的变化规律。
参考文献
[1]颜彬, 徐世法, 高金歧, 等.沥青再生技术的现状与发展[J].北京建筑工程学院学报, 2005, 21 (1) :72-75.
[2]马新.沥青混合料水稳定性评价方法的实验研究[J].公路工程, 2008 (8) :31-32.
[3]罗志刚.高等级沥青路面水损害分析[D].长沙:长沙理工大学, 2003.
混合特征 篇8
1 资料与方法
1.1 一般资料
方便选取回顾性分析该院收治的98例ICU血液感染患者,其中男性52例,女性46例,住院时间9~28 d,平均时间(16.7±4.3)d,年龄38~74岁,平均年龄(53.2±4.8)岁,所有患者经检查符合血液感染临床诊断标准[3],可积极配合签署知情同意书并经伦理委员会批准。
1.2 仪器、方法
对所有患者进行系统回顾性分析,收集患者基本信息、患病情况、静脉留管时间、置管部位,侵入性操作、血培养情况、药敏检查,对所获得血样采用Vitek2-compact 30的高级全自动细菌分析仪以及配套的API鉴定卡进行检测。对于血培养阳性者对其进行病菌培养、细菌鉴定,同时进行耐药性检查,抗菌药:头孢哌酮、庆大霉素、青霉素、左氧氟沙星、万古霉素、头孢哌酮、环丙沙星、亚胺培南、头孢他啶、美罗培南、阿米卡星。
1.3 观察指标
观察患者病菌培养结果,菌种分布情况以及其耐药性情况,同时对患者危险因素进行分析,本次细菌培养均按《全国临床检验操作规程》,使用革兰氏染色、氧化酶试验等进行筛选,并使用AST-GN13药敏卡进行药敏分析。
1.4 血流感染诊断标准
患者入院48 h后血液培养,发现病原微生物或检测到血液中含有病原体抗原物质,患者出现38℃以上的高温、36℃以下的低温,部分还伴有寒战症状出现,病理活检,在体液、组织涂片中检测到包涵体。两次血培养检测阳性可视为血流感染,或患者使用敏感抗菌药物治疗后症状好转以及在对患者更换血管内装置、拔除装置后症状缓解,可视为血流感染。
1.5 统计方法
采用SPSS 18.0统计学软件分析数据,计量资料用均数±标准差(±s)表示,采用t检验,计数资料用[n(%)]表示,采用χ2检验,α=0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 菌种分布情况统计
菌种分布情况其中多数菌种分布情况肠球菌14.3%、鲍氏不动杆菌17.3%、大肠埃希菌10.2%、洋葱伯克霍尔德菌12.2%,铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷白菌菌种分布较少,具体情况见表1。
2.2 菌种耐药性情况统计
头孢哌酮、阿米卡星对多数革兰阴性菌种敏感性较高,庆大霉素对多数阴性菌种有较高耐药性,环丙沙星对大肠埃希菌耐药性较高;庆大霉素、环丙沙星、青霉素对革兰阳性菌种有较高耐药性,万古霉素对阳性菌种敏感性较高,具体情况见表2、3。
2.3 血流感染危险因素分析
性别、年龄、脑血管疾病、肾功能不全、侵入操作、糖尿病史均是引发疾病发生的危险因素,见表4
3 讨论
重症室患者多是病情危急且伴有严重疾病,临床多会对患者进行静脉留置针、动静脉导管、机械通气等侵入性操作,这便造成血流感染情况出现,且近些年由于抗菌药物、激素等滥用、广泛使用,使部分患者体内产生耐药菌株,致使疾病治疗效果降低,提高临床疾病致死率[4]。因此为提高临床疾病治疗效果,全面了解血液感染患者病原菌分布情况、耐药性以及引发疾病危险因素,是疾病预后良好的关键[5]。该次该院临床回顾性分析2013年5月—2016年3月期间96例血液感染患者,对其病原菌分布进行检查,发现多数菌种分布情况肠球菌14.3%、鲍氏不动杆菌17.3%、大肠埃希菌10.2%、洋葱伯克霍尔德菌12.2%,铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷白菌菌种分布较少。同时对病菌耐药性进行检查,头孢哌酮、阿米卡星对多数革兰阴性菌种敏感性较高,庆大霉素对多数阴性菌种有较高耐药性,耐药性在60%以上,亚胺培南、美罗培南对大肠杆菌敏感性高对鲍氏不动杆菌、洋葱伯克霍尔德菌耐药性高,环丙沙星对多数阴性菌种均有较高耐药性,头孢他啶对洋葱伯克霍尔德菌敏感性较高;庆大霉素、环丙沙星、青霉素对多数革兰阳性菌种均有较高耐药性,万古霉素对多数阳性菌种敏感性较高。由耐药性检测可知临床在对患者进行抗感染治疗时对于耐药性在60%以上药物,治疗时需尽量避免给患者服用,耐药性在20%到40%抗菌药物,治疗时可适当应用,且为达到治疗效果临床可选择两种以上药物联合进行治疗,但需注意此类药物用药时间不宜过长,而耐药性在20%以下药物可用于常规治疗,但用药时也要注意用药量以防患者出现耐药性[6]。我们对患者基本信息、患病情况、侵入性操作等情况进行分析,分析性别、年龄、脑血管疾病、肾功能不全、侵入操作、糖尿病史均是引发疾病发生的危险因素。结果表明血液感染易发生于年纪较大、男性、有糖尿病史、脑血管疾病、肾功能不全的患者,临床在对ICU病患治疗时,对于满足疾病致病因素者,需注意并做好防治工作[7]。
综上所述,通过对ICU血液感染患者病原菌分布、耐药性情况检测,了解感染危险因素,可临床合理用药、防治疾病有重要意义,该次研究发现致病菌多数为鲍氏不动杆菌、肠球菌,且对于有糖尿病史、脑血管疾病、肾功能不全、年纪较大、男性患者,发病率较高。
摘要：目的 为有效减少ICU患者血流感染,临床对感染致病菌分布、种类等情况以及感染后危险因素进行分析。方法方便选取并回顾性分析该院2013年5月—2016年3月期间收治的96例ICU血液感染患者,入院后对所有患者进行抽取静脉血并行病菌培养、细菌鉴定,探究其耐药性,同时对预后危险因素进行分析。结果 菌种分布情况其中多数菌种分布情况肠球菌14.3%、鲍氏不动杆菌17.3%、大肠埃希菌10.2%、洋葱伯克霍尔德菌12.2%,铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、肺炎克雷白菌菌种分布较少;头孢哌酮、阿米卡星对多数革兰阴性菌种敏感性较高,庆大霉素、对多数阴性菌种有较高耐药性,环丙沙星对大肠埃希菌耐药性较高;庆大霉素、环丙沙星、青霉素对革兰阳性菌种有较高耐药性,万古霉素对阳性菌种敏感性较高;性别、年龄、脑血管疾病、肾功能不全、侵入操作、糖尿病史均是引发疾病发生的危险因素。结论 致病菌多数为鲍氏不动杆菌、肠球菌,且对于有糖尿病史、脑血管疾病、肾功能不全、年纪较大、男性患者,发病率较高。
关键词：血流感染,危险因素,病原菌分布,耐药性,ICU
参考文献
[1]伍力学,段立伟,朱妍,等.ICU血流感染病原菌分布特点及预后危险因素分析[J].临床军医杂志,2015,43(4):381-383.
[2]骆雪萍,叶宁,夏炳杰,等.ICU中心静脉置管相关血流真菌感染病原菌流行及危险因素分析[J].天津医药,2012,40(8):825-827.
[3]李骏,喻莉,杨军辉,等.重症医学科中心静脉导管相关性血流感染的调查及危险因素分析[J].中华医学杂志,2015,95(9):659-662.
[4]丁月平,陆军,俞云松,等.产超广谱β-内酰胺酶大肠埃希菌和肺炎克雷伯菌的耐药性及其所致血流感染的危险因素[J].中华临床感染病杂志,2015,8(2):102-107.
[5]李骏,喻莉,杨军辉,等.ICU内中心静脉导管相关性血流感染的调查及危险因素分析[J].重庆医学,2015,44(4):495-497,501.
[6]余红,杨惠英,王胜,等.重症监护病房医院感染目标性监测及危险因素分析[J].中华医院感染学杂志,2011,21(18):3804-3805.