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基于卷积神经网络的钢箱梁裂缝检测算法研究

世界地震工程 2023年第4期39卷 77-85页

作者：沈俊凯张令心朱柏洁中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 地震灾害防治应急管理部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

地震作用和车辆动载的日常冲击常常会引起钢箱梁的表面裂缝损伤。在日常检修和震后开展安全检查时,由于裂缝在整张图像中的占比较低且受到笔迹、锈迹和焊缝等因素的严重干扰,很难从现场采集到的图像中高效并精确地检测出裂缝。为此,本... 详细信息

地震作用和车辆动载的日常冲击常常会引起钢箱梁的表面裂缝损伤。在日常检修和震后开展安全检查时,由于裂缝在整张图像中的占比较低且受到笔迹、锈迹和焊缝等因素的严重干扰,很难从现场采集到的图像中高效并精确地检测出裂缝。为此,本文基于卷积神经网络提出了一种结合裂缝定位和裂缝分割的级联裂缝检测模型。首先,采用分类模型在原始图像中定位出裂缝所在位置,然后采用U-Net模型实现对裂缝的像素级检测。结果表明:本文方法可以实现对大部分裂缝的精确检测,F 1分数达到0.67,高于仅采用分割模型的0.55;此外,相比仅采用分割模型的检测方法,本文方法的检测效率提高了近70%,可达到9.25 s每张。

关键词：图像处理深度学习计算机视觉卷积神经网络裂缝检测

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基于计算机视觉的混凝土裂缝检测算法研究

基于计算机视觉的混凝土裂缝检测算法研究

作者：沈俊凯中国地震局工程力学研究所

学位级别：硕士

在震后结构的损伤检测中,混凝土结构裂缝形态往往代表着该结构在地震中承受的作用,反映了其所受内力的位置和内部应力的方向。正确掌握混凝土结构裂缝的宽度、长度、方向等参数,对于科学评估结构的承载力有着举足轻重的作用。目前地震... 详细信息

在震后结构的损伤检测中,混凝土结构裂缝形态往往代表着该结构在地震中承受的作用,反映了其所受内力的位置和内部应力的方向。正确掌握混凝土结构裂缝的宽度、长度、方向等参数,对于科学评估结构的承载力有着举足轻重的作用。目前地震现场只能靠专家凭借经验对结构的损伤程度进行判断,费时费力且误差较大。随着深度学习和图像处理技术的发展,将两者结合起来,利用地震现场拍摄的图像对结构损伤进行评价将会是未来震后结构损伤快速评价的趋势。为了充分利用计算机视觉技术解决混凝土结构损伤检测问题,本文提出了一套结合深度学习和传统图像处理技术的裂缝检测及量化分析算法,主要内容和结论如下:本文总结了最新的基于计算机视觉的损伤检测技术的研究现状,着重概括了基于深度学习的计算机视觉技术在损伤检测中的研究,并介绍了目前已有的损伤数据集和各个数据集制作的标准,按照采取的不同的深度学习理论将其分为三类,分别是基于分类任务、基于物体框、基于语义分割三类,并具体地分析了每一种损伤检测方法的优缺点。针对地震现场拍摄的图像无法直接用于制作数据集并进行裂缝分割的问题,研究了对原始图像进行预处理的算法。对现场图像进行了逆透视变换,将斜射影图像变换成正射影图像,利用HSV颜色空间的连贯性去除了图像中的蓝色笔迹,将图像进行灰度化处理,采用滑动窗口法将图像裁剪成512像素×512像素的子图像。预处理算法为制作损伤图像数据集提供了标准图像。针对传统图像处理技术分割图像过程复杂,泛化能力较弱等问题,研究了基于全卷积神经网络的裂缝分割算法,利用预处理得到的子图像和网络搜集到的裂缝图像制作了裂缝分割数据集,并将分割结果与传统图像分割算法进行了对比。实验结果表明,与迭代阈值法、数学形态学方法、浅层神经网络方法相比,本文算法具有更好的分割精度和效率。针对量化裂缝特征参数的问题,研究了裂缝特征分析算法。利用连通域去噪、裂缝边缘提取、裂缝骨架提取三种图像处理方法,对分割出来的裂缝区域进行了进一步处理,让裂缝量化算法能够更加精确的测量裂缝方向、宽度和长度特征。实验结果表明,裂缝特征算法能够有效的测量出裂缝的方向、宽度和长度。

关键词：深度学习卷积神经网络图像处理计算机视觉损伤检测裂缝分割

关联交易中大股东隧道行为的动因及经济后果研究 ——基于中珠医疗案例

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关联交易中大股东隧道行为的动因及经济后果研究 ...

作者：沈俊凯浙江工商大学

学位级别：硕士

我国的股票市场中,上市公司股权普遍比较集中,大股东与中小股东之间的代理问题较为严重,近年来大股东侵占中小股东利益的现象时有发生。在所有的方式中,关联交易被认为是大股东进行隧道行为最常用的手段之一。这种通过关联交易侵占中小... 详细信息

我国的股票市场中,上市公司股权普遍比较集中,大股东与中小股东之间的代理问题较为严重,近年来大股东侵占中小股东利益的现象时有发生。在所有的方式中,关联交易被认为是大股东进行隧道行为最常用的手段之一。这种通过关联交易侵占中小股东利益的方式也备受专家学者的关注。因此,抑制关联交易中的大股东隧道行为成为亟待解决的问题。因此,本文首先运用大股东控制权私人收益理论、两权分离理论和LLSV模型分析大股东隧道行为带来的委托代理问题。然后本文以中珠医疗为案例,识别发生在中珠医疗与大股东之间不公平的关联交易,探究大股东通过关联交易进行隧道行为的动因及经济后果。研究发现,首先大股东隧道行为主要是由不公平的关联资产购销与关联担保构成,并在过程中伴随有支撑行为。然后由于中珠医疗股权结构存在缺陷并且缺乏持股10%以上股东监督大股东的行为,最终控制人在上市公司控制流权与现金流权严重分离并且在上市公司的现金流权不及在集团公司的一半,大股东控制权私人收益大于共享收益,以上的因素促使大股东进行隧道行为。最后基于财务和市场的角度,分析得出大股东隧道行为在长期降低了公司价值,主要影响公司的现金流状况,提高了公司的财务风险,也产生严重的市场负面反应。基于上述研究,本文从公司内部层面与外部监管角度提出以下的建议:（1）规范上市公司与大股东间的关联信息披露;（2）提高上市公司的股权制衡度;（3）提高大股东的违法成本。

关键词：关联交易大股东隧道行为中珠医疗

基于LM-BP神经网络的钢筋混凝土框架结构震害快速预测模型

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自然灾害学报 2019年第2期28卷 1-9页

作者：张令心戴静涵沈俊凯高华国中国地震局工程力学研究所中国地震局地震工程与工程振动重点实验室

为了快速对建筑群进行震害预测,构建城乡地震易损性模型,为防灾减灾工程提供依据并助力韧性城乡建设,本文选取位于抗震设防烈度为7度区的某市,把该市已完成的震害预测项目的基础数据和结果作为数据库的样本来源,以框架结构作为研究对象... 详细信息

为了快速对建筑群进行震害预测,构建城乡地震易损性模型,为防灾减灾工程提供依据并助力韧性城乡建设,本文选取位于抗震设防烈度为7度区的某市,把该市已完成的震害预测项目的基础数据和结果作为数据库的样本来源,以框架结构作为研究对象,将层数、层高、楼高、柱面积率等12个易获取且关联度较高的关键数据作为震害影响因子,充分利用了Matlab可视性良好的建模特性及LM算法能够快速拟合的优势,训练了一个基于LM算法的BP神经网络震害预测模型。采用多组数据测试,对单次模拟结果数据进行对比,并通过多次随机选取数据样本建立模型,验证该模型的精度和稳定性。测试结果表明,本文所选取的震害影响因子能够对框架结构的震害预测结果进行准确映射,该方法准确快速高效,可以应用于建筑群的快速震害预测实际工作中。

关键词：框架结构震害预测震害影响因子 BP神经网络 LM算法

不同版本规范设计的底框砌体结构地震易损性对比

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地震工程与工程振动 2021年第1期41卷 1-8页

作者：张令心陈浩朱柏洁沈俊凯李宁中国地震局工程力学研究所黑龙江哈尔滨150080 中国地震局地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080

历次地震震害表明,底框砌体结构在遭遇大地震时破坏严重。本文比较了《GBJ11-89建筑抗震设计规范》和《GB50011-2001建筑抗震设计规范》中关于该类结构的抗震设计要求。参考某地一个实际底框砌体结构建筑设计资料,分别按上述两版本规范... 详细信息

历次地震震害表明,底框砌体结构在遭遇大地震时破坏严重。本文比较了《GBJ11-89建筑抗震设计规范》和《GB50011-2001建筑抗震设计规范》中关于该类结构的抗震设计要求。参考某地一个实际底框砌体结构建筑设计资料,分别按上述两版本规范设计了2个具有代表性的底框砌体结构。采用层间剪切模型基于IDA方法对结构进行了地震易损性分析,对比分析结果表明:按两版本规范设计的底框砌体结构的破坏均出现在过渡层;在设防地震作用下,按《89规范》设计的结构达到中等破坏的概率最大,使用功能受到影响,按《01规范》设计的结构达到轻微破坏状态的概率最大,使用功能基本无影响;在罕遇地震作用下,按《01规范》设计的结构发生严重破坏和毁坏的概率比按《89规范》设计的结构明显降低,抗震能力明显提高。本文提供的结果可丰富底框砌体结构地震易损性数据,为区域地震风险评估、震害预测等研究提供更加精细的易损性模型。

关键词：底框砌体结构规范对比典型结构简化模型易损性

输入受限下无人直升机自适应固定时间滑模控制

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控制与决策 2024年

作者：贺战胜邱宏凌沈俊南京航空航天大学自动化学院

本文针对无人直升机系统存在的外界扰动和输入饱和问题,提出一种自适应固定时间滑模控制方法.通过设计分段函数保证滑模变量连续可微,消除控制器奇异性问题.同时,采用径向基神经网络估计并补偿直升机系统中的外界干扰和输入饱和误差.为... 详细信息

本文针对无人直升机系统存在的外界扰动和输入饱和问题,提出一种自适应固定时间滑模控制方法.通过设计分段函数保证滑模变量连续可微,消除控制器奇异性问题.同时,采用径向基神经网络估计并补偿直升机系统中的外界干扰和输入饱和误差.为改善跟踪性能,引入固定时间趋近律,确保跟踪误差固定时间内收敛至原点微小邻域,提高直升机系统的收敛速度与跟踪精度.最后,通过仿真实验验证所提控制方法的有效性和优越性.

关键词：固定时间控制滑模控制外界扰动输入饱和神经网络

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多能态的智能驱鸟系统导向驱离技术研究

多能态的智能驱鸟系统导向驱离技术研究

作者：沈俊男盐城工学院

学位级别：硕士

机场所面临的鸟撞事故不仅可能造成人员伤亡,还可能导致飞机损坏甚至坠毁。因此,各国有关部门对鸟撞事故高度重视,并采取了一系列措施来保障航空安全。现有的驱鸟方式主要通过鸟类对于视觉、听觉、嗅觉等反应,利用相对应的设备驱赶鸟类... 详细信息

机场所面临的鸟撞事故不仅可能造成人员伤亡,还可能导致飞机损坏甚至坠毁。因此,各国有关部门对鸟撞事故高度重视,并采取了一系列措施来保障航空安全。现有的驱鸟方式主要通过鸟类对于视觉、听觉、嗅觉等反应,利用相对应的设备驱赶鸟类离开机场危险区域,从而实现驱鸟的目的。在驱赶过程中,机场所用的设备对鸟类产生刺激反应,从而出现鸟类被驱赶时乱飞的现象,有可能鸟类仍会飞回危险区域,并且随着时间的推移,鸟类对驱离的手段产生一定的适应性。因此,本文设计基于多能态的智能驱鸟系统导向驱离技术。本文的具体工作如下:(1)针对多能态(声、光、其它)的形式对鸟类的行为影响进行调研。主要分析强声和激光强度的衰减原理;声波和激光对鸟类行为的影响;然后分析超声波、风轮等形式对鸟类的影响,为驱离有效性提供理论基础。(2)针对特定场景中威胁防护目标的鸟类进行任务分配和导向驱离的环境进行建模仿真。首先分析鸟群对于防护目标的威胁因素,根据鸟类危险参数建立故障树分析,来评估鸟群对防护目标的危险程度,通过经验调查法得到各个威胁事件的发生概率,得到鸟群目标中的驱离先后顺序,然后设计基于遗传算法的优先级任务分配方法,通过仿真进行验证;接着提出基于势场的多能态特定场景下鸟类导向驱离技术,通过势场法建立鸟类在驱离中的行为模型,通过模糊推理方法构建声光虚拟障碍,基于锥形避障分析鸟类与障碍之间的关系来驱离鸟类,通过仿真进行验证。(3)提出改进Q-learning算法选择声光最优驱离策略。通过将驱鸟过程看作马尔可夫过程,描述鸟群的状态变化和驱离策略的选择为状态空间,将鸟类的反应转换为鸟类状态转移概率函数,通过距离惩罚、方向惩罚和安全区域惩罚作为奖励函数用来评估驱鸟手段的好坏,通过实验观察鸟类反应评估最优策略参数,最后对比改进Q-learning算法、Q-learning算法和SARSA算法的迭代次数,验证本文改进的算法收敛速度更快。(4)通过现场实验验证了激光和声强设备的有效性,根据实际情况在机场周围进行部署驱离设备,最后验证了多能态的智能驱离技术的有效性。

关键词：鸟撞事故故障树分析任务分配模糊推理改进Q-learning算法

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100 mK以下二级绝热去磁制冷机的研究

工程热物理学报 2024年第2期45卷 319-323页

作者：金海姜春阳沈俊戴巍崔伟中国科学院理化技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100864 清华大学天文系北京100084

超导转变边缘传感器(TES)、动能感抗传感器(KIDS)等高性能低温探测技术日渐成熟,为天文学家解决“重子缺失”、原初引力波观测等关键科学问题提供了契机。这些低温传感器需要在极低温工作(300 mK以下)才能实现其高灵敏度。作为获得极低... 详细信息

超导转变边缘传感器(TES)、动能感抗传感器(KIDS)等高性能低温探测技术日渐成熟,为天文学家解决“重子缺失”、原初引力波观测等关键科学问题提供了契机。这些低温传感器需要在极低温工作(300 mK以下)才能实现其高灵敏度。作为获得极低温的重要方法之一,绝热去磁制冷机(ADR)非常适合冷却这类高性能低温探测器。本文描述了一台二级绝热去磁制冷机,介绍了低温级顺磁盐工质FAA的制备方法。在初步测试中该制冷机低温级可获得100 mK以下极低温,为后续研究工作打下基础。

关键词：极低温顺磁盐绝热去磁

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刍议肠道菌群在“方-证相应”中的作用

中国实验方剂学杂志 2024年

作者：沈俊希方乐瑶谭周进湖南中医药大学

“方-证相应”是中医诊疗客观化的基础，中医诊断客观化是中医现代化的关键，结合现代理论和科技手段探寻“方-证相应”客观指标或生物标志物，有助于明确证候量化指标。肠道存在与疾病证候、方剂疗效相关的特征性微生物种群。肠道菌群... 详细信息

“方-证相应”是中医诊疗客观化的基础，中医诊断客观化是中医现代化的关键，结合现代理论和科技手段探寻“方-证相应”客观指标或生物标志物，有助于明确证候量化指标。肠道存在与疾病证候、方剂疗效相关的特征性微生物种群。肠道菌群对于判断病证形成演变具有重要的指示和鉴别作用，同时也是方剂疗效的重要表征及作用途径。因此，肠道菌群可以作为“方-证相应”客观化的重要生物学指标，“菌-证”“菌-方”有关研究内容已较为成熟。在此基础上团队提出“菌-证-方相应”的研究思路和方法，从肠道菌群角度探索“方-证相应”的生物学机制，完整分析了中医泄泻6种证候的“菌-证-方”数据内容，获取不同证候泄泻及相应方剂干预的肠道优势菌群和特征菌群结果，对关键肠道菌群、代谢物与不同证候及方剂干预的相互作用关系进行了关联研究，并探讨了“同病异治”的微生态学机制。研究思路及结果为“菌-证-方相应”说的建立和应用提供了可能性，也为中医其他病种提供了研究范式。“菌-证-方相应”有利于揭示中医证候形成演变及方剂疗效的微观机制，建立基于肠道菌群的中医证候客观化诊疗体系，将为中医证候客观化诊疗提供新的方法和思路，推动中医药学的现代化和国际化进程。

关键词：证候方剂肠道菌群方-证相应菌-证相应菌-方相应菌-证-方相应说