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特征互斥化的目标检测域适应方法

计算机工程与应用 2024年第10期60卷 198-208页

作者：李润泽王子磊中国科学技术大学合肥230027

当前,蒸馏学习已成为目标检测无监督域适应领域中的一种常用技术手段。然而蒸馏带来的特征偏移会导致目标域上伪标签的准确性较低,不利于目标域的精确检测。因此提出特征互斥化方法,包括特征分布互斥化和特征属性互斥化。其中特征分布... 详细信息

当前,蒸馏学习已成为目标检测无监督域适应领域中的一种常用技术手段。然而蒸馏带来的特征偏移会导致目标域上伪标签的准确性较低,不利于目标域的精确检测。因此提出特征互斥化方法,包括特征分布互斥化和特征属性互斥化。其中特征分布互斥化鼓励网络对不同类别的特征分布进行互斥,特征属性互斥化促使分类器对不同类别主要使用的属性进行互斥。还提出强弱增强一致性方法对网络的预测输出进行一致性约束,促使网络提取的特征中主要包含与目标域检测相关的属性,进一步提高特征互斥化方法的效果。所提方法在多个域适应场景上进行了广泛的实验,在相同实验设置下的结果表明,所提方法较其他先进方法具有更好的有效性。

关键词：目标检测无监督域适应蒸馏学习计算机视觉

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人工肝弯曲形中空纤维反应器内传质动力学

医用生物力学 2024年

作者：王子恒许少锋余一帆王子辰张学昌浙大宁波理工学院机电与能源工程学院浙江理工大学机械工程学院浙江大学机械工程学院

目的研究弯曲形中空纤维反应器对人工肝传质动力学的影响，为新型反应器结构优化设计和临床操作参数提供依据。方法采用数值模拟方法，建立三维弯曲形中空纤维反应器计算流体动力学（computationalfluiddynamics，CFD）模型，通过K-K... 详细信息

目的研究弯曲形中空纤维反应器对人工肝传质动力学的影响，为新型反应器结构优化设计和临床操作参数提供依据。方法采用数值模拟方法，建立三维弯曲形中空纤维反应器计算流体动力学（computationalfluiddynamics，CFD）模型，通过K-K方程和达西定律综合考虑反应器内的对流传质与扩散传质，并分析弯曲数量和弯曲幅度对传质行为的影响。结果弯曲形反应器内由于离心力作用会产生Dean涡，促进管程内溶质再混合进而增强扩散传质，同时弯曲形反应器跨膜压大进而增强对流传质，即Dean涡和大的跨膜压共同提高了溶质的清除速率。弯曲数量为0、3、6、9、12且弯曲幅度为1 mm时，胆红素的清除速率分别为113.44、117.95、121.89、129.89、140.57 mL/min；弯曲幅度为0、0.5、1、1.5、2 mm且弯曲数量为3时，胆红素的清除速率分别为113.44、115.45、117.95、120.16、123.14 mL/mi。结论弯曲形中空纤维反应器有助于提高人工肝的毒素清除效率。

关键词：人工肝中空纤维反应器 Dean涡跨膜压传质动力学

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便携式脑机接口系统的研究与设计

便携式脑机接口系统的研究与设计

作者：王子韬南昌大学

学位级别：硕士

脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)是当下全球关注的前沿科技热点之一,在运动康复、游戏交互、心理健康治疗和教育等领域有着巨大的应用价值和发展前景。基于非侵入式脑电(Electroencephalography,EEG)信号采集的BCI系统由于其成... 详细信息

脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)是当下全球关注的前沿科技热点之一,在运动康复、游戏交互、心理健康治疗和教育等领域有着巨大的应用价值和发展前景。基于非侵入式脑电(Electroencephalography,EEG)信号采集的BCI系统由于其成本低、无创易用、数据采集过程简单的优势成为BCI主流技术之一,但是现有的BCI系统普遍价格昂贵或便携式差。在BCI的实际应用中,通常使用稳态视觉诱发电位(Steady-State Visual Evoked Potential,SSVEP)诱发大脑皮层产生特定的EEG信号,然而现有的方法在对此类信号进行特征提取和分类时较少考虑有效频带内噪声的影响。因此,针对以上问题,本文自主设计与实现集EEG信号采集、处理、解码一体的便携式脑机接口系统。同时,本文设计了一种基于改进自适应去噪机制和改进Poolformer编码器的深度学习模型,在抑制频带内噪声的同时提高针对SSVEP信号的特征提取能力。本文的主要工作如下:1、设计了一种低成本的便携式BCI设备,该设备主要包含硬件电路设计和软件平台开发两个方面。硬件方面,本文以模拟前端采样芯片ADS1299和微处理器芯片STM32F405RGT6为核心,搭建BCI设备硬件平台;软件方面,本文使用Keilv5和QT6.0.0设计了集数据通信、EEG信号波形显示、信号处理和信号解码一体的下位机软件和多功能上位机软件。2、提出了一种SSVEP信号特征提取和分类模型SSVEPPoolformer,该模型结构基于改进自适应去噪结构和Poolformer编码器,有效提高了SSVEP信号的识别准确率和信息传输速率(Information Transfer Rate,ITR)。在所提出的SSVEPPoolformer模型中,我们提出了改进自适应去噪机制和改进的Poolformer编码器,减少了频带内相关噪声的干扰,同时强化对不同通道间和单个通道内的信号特征的提取。此外,通过使用SSVEP信号的复频谱特征作为模型输入,SSVEPPoolformer能够同时提取信号的频谱特征和空间特征。本文使用两个开源数据集对SSVEPPoolfromer进行训练、验证和测试,实验结果表明该模型在类内识别和类间识别场景下均有着较高的识别准确率和ITR。特别地,当时间窗口长度大于0.5s时,模型性能在识别准确率和ITR上明显优于传统方法和流行的深度学习模型。3、为了验证便携式BCI系统的有效性和实用性,本文分别进行了系统性能测试和信号采集测试。系统性能测试主要包括模拟小信号与内部信号测试、前端增益测试、通道噪声测试、共模抑制比测试与系统功耗测试;信号采集测试主要包括心电信号测试、自发EEG信号测试、诱发EEG信号测试和基于SSVEP的BCI实验测试,同时使用SSVEPPoolformer模型对采集的SSVEP信号进行离线识别。测试结果表明本文设计的便携式BCI系统满足EEG信号的采集需求,能够采集到较高质量的EEG信号,并且在离线实验中本文提取的SSVEPPoolformer模型对采集的SSVEP信号具有较好的识别效果,验证了整体系统的有效性。

关键词：便携式脑机接口稳态视觉诱发电位改进自适应去噪机制改进Poolformer编码器

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健美操教学资源库建设、特征及应用前景研究

健美操教学资源库建设、特征及应用前景研究

作者：王子烨沈阳大学

学位级别：硕士

在《中国教育现代化2035》的指导下,我国正处于教育信息化时代的深刻变革之中。在此背景下,资源库的应用成为促进教育创新和改革发展的重要手段。健美操作为体育教育的核心课程之一,对学生全面发展的德智体美四个方面发挥着至关重要的... 详细信息

在《中国教育现代化2035》的指导下,我国正处于教育信息化时代的深刻变革之中。在此背景下,资源库的应用成为促进教育创新和改革发展的重要手段。健美操作为体育教育的核心课程之一,对学生全面发展的德智体美四个方面发挥着至关重要的作用。基于此,本研究以健美操教学资源库的构建为切入点评估其对教育现代化推进、教学质量提升以及课程思政深度融合的贡献及独特性。本研究旨在深入探讨健美操教学资源库的建设流程、核心特征及其未来应用前景以响应当前教育改革需求。通过采纳文献资料和案例分析等方法构建综合性健美操教学资源库,进一步促进教学内容多元化与实践性。此外,通过将课程思政元素融入教学资源深化教育的价值内涵,有效推动实现立德树人教育目标。具体结论如下:(1)通过确立结构框架、设计页面布局、录入教学资源开发了健美操教学资源库,经调查,师生普遍对健美操教学资源库表示较高满意度,认可其在促进教育信息化和提高教学效果方面的作用。总体而言资源库建设基本满足师生期望,但目前用户对于界面设计表现出满意度不足现象,尚待完善。(2)经研究资源库具有建构、内容、教育、综合四个特征,其安全性、兼容性较强,在资源整合、教学定制化及课程思政深度融合方面具有优势;在促进德育、智育、体育及终身体育意识,体现其在教学支持方面的潜力,然而,美育效果及跨学科学习效果一般。总体而言明确了资源库在教学改进和教育目标达成方面的实际贡献,同时指明了未来优化和发展的关键领域。(3)健美操教学资源库具有较为广阔的应用前景,能够有效支持线上与线下的混合教学模式,以结构化、多样化的资源整合,实现教学内容的个性化和定制化,为课程思政教育的深入融合提供了有力支撑,从而满足不同学习需求和教学目标。此外,该资源库在增强教师的专业发展和提升教学效果方面发挥了重要作用,显示出其对教育实践的积极贡献,推动了健美操及相关教育领域的持续发展与创新。

关键词：健美操教学资源库课程思政终身体育教育现代化

孔道型集流体模板法制备及其锂硫液流电池的应用研究

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孔道型集流体模板法制备及其锂硫液流电池的应用研究

作者：王子赫西安理工大学

学位级别：硕士

发展可再生能源是解决当前环境问题的有效手段,但风能、太阳能等可再生能源具有间歇性,需要配套的大规模储能系统整合电力。锂硫液流电池具有高能量密度、绿色环保、成本低、规模易扩展等优势,是一项具有发展前景的储能技术。目前锂硫... 详细信息

发展可再生能源是解决当前环境问题的有效手段,但风能、太阳能等可再生能源具有间歇性,需要配套的大规模储能系统整合电力。锂硫液流电池具有高能量密度、绿色环保、成本低、规模易扩展等优势,是一项具有发展前景的储能技术。目前锂硫液流电池的研究集中在其正极材料,而缺少对电池性能有重要影响的集流体材料的报道,同时由于锂硫液流电池的多电子反应和不同倍率下电压窗口变化很大,常规的恒定电压窗口的电化学性能测试方法用于其电化学性能表征存在困难和局限,导致不同研究条件下的工作难以比较。本文针对锂硫液流电池的正极集流体制备,采用硬模板法工艺路线,通过调节模板材料和前驱体材料比例及其组成,提出了一种具有连通孔道结构、良好弹性回复性和导电性的集流体材料制备方法;研究提出了基于容量的标定和恒电流充放电条件下的液流电池电化学性能测试方法;在实验室条件下,设计、搭建了锂硫液流电池装置,验证了所制备的集流体、恒容量恒电流电化学性能表征方法应用于锂硫液流电池及其性能表征的可行性。主要的进展性工作如下:（1）以聚偏二氟乙烯（PVDF）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）和乙炔黑为前驱体,蔗糖、氯化钠、尿素为不同模板材料,调控不同组分比例,提出了预压实模板法工艺制备具有连通孔道结构的集流体材料的技术路线。实验中,PVDF主要影响弹性网络骨架的稳定性、乙炔黑主要影响集流体的导电性、模板材料主要影响大孔分布和尺寸、预压实处理主要影响孔道连通性。实验优选的模板材料为蔗糖,模板材料/NMP质量配比为3.6,PVDF/NMP质量配比为0.12,乙炔黑/NMP的质量配比为0.12,所制备的PA-0.12-0.12-3.6集流体孔隙率约为82.2%,连通孔道结构最可几孔径约为392.15 μm,弹性回复性约为 92%。（2）提出了适用于多电子电化学反应的恒容量充放电表征方法。首先通过准稳态的锂硫电池完全充放电时的放电曲线特征拐点和平台,标定其完成特定多电子反应过程的最大容量及其对应的截止电压窗口,然后根据不同倍率设定充放电电流,进行恒容量充放电测试,以截止电压窗口的变化为指标评价其电化学性能。通过和常规恒定电压窗口表征方法对比,证明了该测试方法的可行性。（3）参照CR2032扣电结构,设计、搭建了具有反应器、液流管、液流泵和储液罐结构的稳定、可用于实验室测试研究的锂硫液流电池装置。并对连通孔道结构的PA-0.12-0.12-3.6集流体进行测试,结果表明,静态模式下液流电池与扣式电池具有良好的性能衔接性,结合流动测试结果验证了 PA-0.1 2-0.12-3.6优于泡沫镍集流体的电化学性能,流速测试中,随着流速增加(5 mL min-1-30 mL min-1),电压窗口从1.44 V缩小到1.25 V,电池动力学性能得到进一步改善,说明液流电池的倍率性能可以通过液流流速进行调控。

关键词：储能锂硫液流电池模板法孔道型集流体恒容量测试

具有隐私保护功能的半监督小样本齿轮箱故障诊断

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中国科学：技术科学 2024年第6期54卷 1105-1119页

作者：何心段亚穷王子栋张永华中科技大学机械科学与工程学院武汉430074 武汉科技大学信息科学与工程学院武汉430081 Department of Computer Science Brunel University LondonLondon UB83PHUnited Kingdom 元始智能科技有限公司南通226000

齿轮箱作为机械传动系统的关键组成部分,面对有限标记数据和数据隐私保护的需求,传统故障诊断方法存在数据泄露和模型精度不高等问题.因此,本研究提出了一种基于联邦学习的隐私保护框架,采用半监督原型网络与对比学习相结合的小样本齿... 详细信息

齿轮箱作为机械传动系统的关键组成部分,面对有限标记数据和数据隐私保护的需求,传统故障诊断方法存在数据泄露和模型精度不高等问题.因此,本研究提出了一种基于联邦学习的隐私保护框架,采用半监督原型网络与对比学习相结合的小样本齿轮箱故障诊断方法.首先,构建了DeceFL联邦学习框架,在每个客户端上使用有限数量的标记样本构建正负样本对.同时,采用对比学习的预训练方法,为自动编码器提供了初始化参数.随后,将自动编码器作为原型网络的特征映射函数,使用有限数量的标记样本计算类别原型.最后,通过原型细化方法对原型进行微调,减少异常数据的干扰,获得更加稳定和准确的原型.经过实际齿轮箱数据的验证,结果表明,本研究提出的隐私保护框架下的半监督小样本故障诊断方法能够仅使用极少数量的样本即实现更为出色的故障识别精度.这一研究为应对现实工业应用中的数据挑战提供了创新性的方法,推动齿轮箱故障诊断领域的进一步研究.

关键词：齿轮箱故障诊断隐私保护小样本半监督学习

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基于深度学习的光伏组件热斑偏振图像分割算法研究

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基于深度学习的光伏组件热斑偏振图像分割算法研究

作者：王子妮安徽建筑大学

学位级别：硕士

光伏发电已成为一种环保且经济的新型发电方式,近年来随着“双碳”战略的实施,装机容量和覆盖面积得到了快速增长。光伏组件作为光伏发电系统的核心部件,长期工作在室外恶劣环境中,往往会产生很多缺陷造成光伏组件表面局部发热,不仅降... 详细信息

光伏发电已成为一种环保且经济的新型发电方式,近年来随着“双碳”战略的实施,装机容量和覆盖面积得到了快速增长。光伏组件作为光伏发电系统的核心部件,长期工作在室外恶劣环境中,往往会产生很多缺陷造成光伏组件表面局部发热,不仅降低光伏电站的发电效率,而且会存在安全隐患,甚至引发严重火灾。利用热像仪可以对光伏组件表面局部发热区域进行检测,检测到发热区域在红外热图像中表现为显著热斑。因此,可以利用红外热成像技术实现快速定位热斑故障,而且可以对热斑大小、形状及其可能造成的影响进行分析。但红外热成像易受环境因素的干扰,导致其图像存在分辨率较低、对比度弱以及轮廓不清晰等特点,对光伏热斑的准确定位存在困难,造成热斑区域分割精度不高,限制分割精度的进一步提升。考虑到偏振是光的固有属性,且存在热斑缺陷的光伏电池区域热辐射相对于无缺陷区域存在明显的偏振特性差异,本文首先从红外热像角度出发,研究基于深度学习的红外光伏组件热斑分割算法;在此基础上引入偏振探测技术,获取光伏热斑的红外偏振信息,对光伏组件热斑分割算法进行改进,为光伏热斑的准确识别与定位作支撑。本文的主要工作如下:(1)针对目前红外图像边缘模糊、分割热斑时算法特征提取不充分以及定位不准确等问题,提出了一种基于改进Mask R-CNN的红外光伏组件热斑分割算法。该算法通过设计边缘特征增强模块,以在特征提取阶段引入热斑边缘信息,并添加红外注意力机制,以优化提取到的红外图像特征;通过K-means算法对数据集红外热斑图像进行长宽比分析,进而调整算法锚框大小,以适应不同尺度的热斑;通过热像仪采集的单晶硅与多晶硅电池板热像与网络下载的开源数据集,构建光伏热斑数据集并开展红外热斑图像特征图可视化、消融实验和热斑分割实验。结果表明,改进后的Mask R-CNN算法能够有效定位和提取光伏热斑,精确度、召回率、平均精度均值分别达到82.616%、77.037%、82.460%,具有较好的光伏组件热斑分割效果。(2)鉴于光伏组件热斑红外图像存在对比度低、边缘模糊、错位现象等不足,限制分割精度的进一步提升,为此引入偏振成像增加光伏组件热斑图像信息的维度。利用偏振度图像与红外光强图像的互补性,对改进的Mask R-CNN光伏组件热斑分割算法进行优化,提出一种基于双分支特征融合的热斑分割算法。首先采用Res Net和卷积块构成双分支网络代替边缘特征增强模块,分别提取光伏组件热斑光强和偏振度图像特征;然后基于红外注意力机制构建融合方法,对提取的不同模态特征进行融合并包含更多纹理细节与边缘信息;最后,搭建红外偏振成像系统获取实验控制条件下的光伏组件热斑图像,并对图像进行去噪处理,通过定性分析与定量对比,验证提出算法的有效性与性能。实验结果表明,基于双分支特征融合的热斑分割算法能够使光伏组件热斑分割精度得到进一步提升,分割后的热斑图像精确度、召回率、平均精度均值分别达到了94.116%、82.944%、93.76%。图[41]表[14]参[80]

关键词：热红外成像偏振成像光伏热斑目标分割 Mask R-CNN

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非定常空化涡旋结构演化及压力波机制的研究

振动与冲击 2024年第2期43卷 22-31,145页

作者：王子豪孙铁志张桂勇大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室船舶工程学院辽宁大连116024 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

压力波机制是空化流动机制的一种,压力波的产生和传播是空化不稳定的重要来源。基于可压缩流体求解器和分离涡模拟(detached-eddy simulation,DES)研究了三维水翼空化流动。结果表明,压力波是由先前脱落的云空泡溃灭产生的,其传播过程... 详细信息

压力波机制是空化流动机制的一种,压力波的产生和传播是空化不稳定的重要来源。基于可压缩流体求解器和分离涡模拟(detached-eddy simulation,DES)研究了三维水翼空化流动。结果表明,压力波是由先前脱落的云空泡溃灭产生的,其传播过程会导致片状空泡的收缩和水翼表面高压力脉冲。压力波的产生会强烈扰乱涡旋的运动,水翼表面上的稳定涡旋结构被卷起,并且被小尺度涡旋结构所替代。采用动力学模态分解(dynamic mode decomposition,DMD)方法分析流场特征,压力波效应和附着片状空泡的演变占据了流场的主要能量。

关键词：非定常空化可压缩涡旋结构压力波动力学模态分解(DMD)

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歌剧《再别康桥》中《白日飞升》歌唱戏剧性探究

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歌剧《再别康桥》中《白日飞升》歌唱戏剧性探究

作者：王子莹中国音乐学院

学位级别：硕士

在文学领域中,《再别康桥》是徐志摩创作的一首在中国现代文学历史上备受学界推崇的描写风景的情感诗篇。作品以告别康桥为背景,勾勒了内心情感的起伏,传递了对康桥别离的深情眷恋。而在音乐领域,《再别康桥》也熠熠生辉。周雪石创作的... 详细信息

在文学领域中,《再别康桥》是徐志摩创作的一首在中国现代文学历史上备受学界推崇的描写风景的情感诗篇。作品以告别康桥为背景,勾勒了内心情感的起伏,传递了对康桥别离的深情眷恋。而在音乐领域,《再别康桥》也熠熠生辉。周雪石创作的歌剧《再别康桥》源自徐志摩的同名诗篇,以林徽因、徐志摩、梁思成、陆小曼等人之间错综复杂的情感纠葛为主线。这部歌剧的基调精致、细腻而优雅,旋律优美,充满戏剧性,通过将中国传统音乐文化与国外古典歌剧音乐相融合,展现出全新的多元特征。歌剧《再别康桥》一共有八幕,以女高音林徽因为主要人物之一贯穿全剧。剧中有许多林徽因的经典唱段,其中《白日飞升》作为全剧的最后一首咏叹调,歌词以及旋律、人物情绪都充满着戏剧性张力和色彩,再次将故事的发展引向一个新的高潮,为林徽因形象增添了更多层次。整首声乐作品演唱难度大,情绪层次变化细腻,爆发力强,人物内心情感丰富。在本文中,笔者通过研究歌剧《再别康桥》,分析其中著名女高音咏叹调《白日飞升》的歌唱戏剧性。通过对该剧整体情节及背景的研究,结合剧中所呈现的时代特色,深入剖析林徽因角色的性格特征和内心情感变化。同时,对这首作品的戏剧性音乐特征进行分析,探讨如何在演唱中表达出音乐戏剧性,意在为未来扮演林徽因角色的演唱者提供更为细致深入的理解和帮助。本文共三个章节,第一章介绍《再别康桥》和《白日飞升》故事内容和创作背景,包括作者徐志摩的生平及其与林徽因的情感故事。第二章对咏叹调《白日飞升》进行戏剧性音乐结构分析,包括韵律、歌词、节奏、和声等方面的分析,探讨音乐如何通过这些元素来表达戏剧性。第三章从歌词及舞台表演方面探讨演唱中的戏剧性表达。进一步详细说明戏剧性是如何通过音乐和表演手段来体现的,以及这些手段如何影响观众的情感和理解。学习声乐是一个漫长的过程。无论是艺术歌曲、古曲、民歌还是歌剧,都需要掌握歌曲的内容核心和情感基调。然而,学习歌剧作品更为困难。歌剧不同于歌曲,它充满了戏剧性,通过动作和事件展现人的冲突、情感和思想。它涉及到对角色的理解和需要掌握整部歌剧故事情节的发展,同时也需要深入了解人物内心和时代环境的特点。笔者希望通过对《再别康桥》中咏叹调《白日飞升》的分析和研究,为表演者如何诠释一部中国歌剧作品提供一个清晰完整的思路和全面的指南,以便他们能够更好地理解和诠释歌剧作品。

关键词：再别康桥白日飞升戏剧性歌剧