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自适应变步长高斯混合模型的工业烟尘目标分割方法

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控制理论与应用 2020年第11期37卷 2441-2450页

作者：刘辉王亚楠陈棕鑫昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650500 昆明理工大学云南省人工智能重点实验室云南昆明650500

工业烟尘排放时的烟气黑度自动监测对提高环保质量和指导生产过程具有重要的应用价值,针对传统的高斯混合模型在进行背景建模时,参数是在固定帧值的基础上进行参数更新,导致烟尘检测不准确等问题,提出一种自适应变步长高斯混合模型的工... 详细信息

工业烟尘排放时的烟气黑度自动监测对提高环保质量和指导生产过程具有重要的应用价值,针对传统的高斯混合模型在进行背景建模时,参数是在固定帧值的基础上进行参数更新,导致烟尘检测不准确等问题,提出一种自适应变步长高斯混合模型的工业烟尘图像分割方法.根据烟尘变化速度不均匀的特点,通过分析检测出烟尘与实际烟尘的检出率和检准率的和的最大值,计算熵值差变化率对应的最佳步长,得到熵值差变化率与最佳步长的模型.以熵值差变化率为依据,确定最佳步长,得到一个关于熵值差变化率与最佳步长的模型.以熵值差变化率为输入,以最佳步长为输出,在广义回归神经网络(GRNN)得到适用于本文工业烟尘图像分割的网络模型.最后,在多个场景的烟尘视频中进行分割实验,结果表明,本文中方法能够有效的分割出视频中烟尘区域,且具有一定的适用性.

关键词：图像分割目标检测背景减除背景建模高斯混合模型烟尘分割

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转炉炼钢终点碳温软测量建模方法研究

转炉炼钢终点碳温软测量建模方法研究

作者：陈棕鑫昆明理工大学

学位级别：硕士

钢铁产业对于国家经济发展有着重要的意义。转炉炼钢技术因为相对高效和低成本的优势,是目前世界范围内主要的钢铁冶炼技术之一,其冶炼的关键在于对转炉终点的准确控制。实际上,转炉中钢液的终点碳含量和温度与转炉终点控制有着密切的联... 详细信息

钢铁产业对于国家经济发展有着重要的意义。转炉炼钢技术因为相对高效和低成本的优势,是目前世界范围内主要的钢铁冶炼技术之一,其冶炼的关键在于对转炉终点的准确控制。实际上,转炉中钢液的终点碳含量和温度与转炉终点控制有着密切的联系,也是判断钢液是否达到出钢标准的重要指标。因此,实现对转炉炼钢终点碳温精确实时预报可以有效降低转炉炼钢生产成本,提高生产效率,对于保护环境、节能减排也有着积极的意义。本文针对转炉炼钢生产过程数据存在的高冗余、高维度、波动性和非线性等问题进行研究,基于数据驱动的方式,通过对生产过程数据进行特征选择处理得到关键特征,再引入即时学习策略完成对算法学习集的度量与选择,从而建立即时学习软测量模型实现对转炉炼钢终点碳温的预报。本文的主要研究内容包括:(1)转炉炼钢生产过程数据存在高维度、高冗余的特点,直接将这些数据输入到模型中会增大模型训练负担并且削弱模型的预报性能。针对上述问题,本文提出了一种改进的灰狼优化算法(Improved grey wolf optimizer,IGWO)用于对转炉炼钢生产过程数据进行特征选择,从而获得转炉过程数据中的关键特征。首先,通过构建新的编码方案对数据中的各维特征进行编码并预设特征子集的个数,保证算法特征选择结果的稳定性;其次,在新编码方案的基础上,利用反向学习机制在算法初期生成更具多样性和更高质量的灰狼初始种群;最后,利用灰狼种群中前三个最优解的信息和特征之间的内在联系对种群进行概率更新,保证算法搜索能力的最大化,并避免陷入局部最优。实验结果表明,所提出的IGWO算法能够选择表现较好且可重复的特征子集,有效降低数据高冗余高维度对于模型性能的影响,利用所选择的特征建立碳温预报模型可以显著提升模型性能。(2)转炉炼钢生产过程数据具有明显的波动性和非线性,这对于即时学习度量局部算法学习集构成了很大的挑战,不利于模型性能的发挥。针对以上问题,本文提出了基于自组织映射聚类的即时学习软测量建模方法(Self organization map just-in-time learning,SOM-JITL)用于转炉炼钢终点碳温的建模预报。首先,通过引入高斯核函数改变自组织映射聚类算法获胜神经元的判别方式并用于对转炉生产过程数据的聚类,从而降低数据波动对于后续建模的影响;其次,采用即时学习策略从待测样本所属的类簇中度量合适的算法学习集用于训练极限学习机并完成对终点碳温的预报。实验结果表明,该方法能够有效提升即时学习软测量模型度量算法学习集的质量,显著提高模型对终点碳温的预报性能,在±0.02%的预报误差范围,碳含量的预报精度为81.5%,在±10℃的预报误差范围,温度的预报精度为79%。(3)针对传统即时学习软测量建模方法往往忽略过程数据标签信息价值以及从单一类簇中选择样本的局限性问题,本文提出了WGKSOM-DRCA(Weighted gaussian kernel self organization map dynamic relevant component analysis)自适应即时学习软测量方法用于对转炉炼钢终点碳温的预报。首先,采用引入标签信息的加权高斯核函数度量准则构造WGKSOM聚类算法用于引导聚类方向,提高算法的聚类质量并降低类簇数据波动性对于建模的影响;其次,利用高斯后验概率计算待测样本的隶属度并根据类簇隶属度选择样本,避免聚类误差和单一类簇造成样本选择的局限性;最后,通过引入动态因子并构建DRCA度量学习策略自适应选取算法学习集用于局部模型训练,输出终点碳含量和温度的预报结果。实验表明,在转炉炼钢终点碳温预报上该方法相对于其他算法有更好的表现,在±0.02%的预报误差范围,碳含量的预报精度为92%,在±10℃的误差范围,温度的预报精度为93.5%。通过以上研究,验证了特征选择和即时学习软测量建模方法在解决转炉炼钢生产过程数据高冗余、高维度、波动性和非线性等问题上的有效性,并提高了模型对终点碳温的预报性能,也为后续在相关方面进一步探索提供了一定的理论依据。

关键词：转炉炼钢软测量即时学习特征选择灰狼优化算法

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多场耦合效应对小麦储藏品质影响的研究

中国粮油学报 2024年第1期39卷 18-24页

作者：刘棕鑫崔素芬李思洁曹静怡鲁玉杰江苏科技大学粮食学院镇江212100

多场耦合理论是近年来粮食储藏领域的热点,研究多场耦合效应对粮食品质的影响,为粮食的智能化管理提供理论依据和实践参考。以生物场和物理场为耦合基础进行研究,以含有不同虫口密度米象(Sitophilus oryzae)的小麦作为生物场,通过粮堆... 详细信息

多场耦合理论是近年来粮食储藏领域的热点,研究多场耦合效应对粮食品质的影响,为粮食的智能化管理提供理论依据和实践参考。以生物场和物理场为耦合基础进行研究,以含有不同虫口密度米象(Sitophilus oryzae)的小麦作为生物场,通过粮堆的温度分布云图,运用响应面法和多元回归分析,比较了在不同环境(储藏温度15℃/相对湿度75%、25℃/70%、35℃/65%)中小麦的储藏品质变化,构建了小麦粮堆品质变化的多场耦合模型,分析了影响模型拟合效果的主要因素,提出了小麦品质模型的适用性范围,研究发现干面筋含量、降落值模型在耦合效应下具有较强的拟合度(R^(2)>0.9),而脂肪酸值模型在15℃时拟合效果并不理想,丙二醛含量模型的拟合效果随着储藏时间的延长而降低。在小麦储藏过程中,米象等生物场与其它场强的耦合效应对小麦储藏品质有显著影响,此时粮堆上层小麦的品质相比下层具有更好的稳定性,合理选择参数调整场强大小有利于小麦储藏品质模型的稳定性。

关键词：多场耦合小麦储藏脂肪酸值丙二醛含量响应面

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儿童上尿路结石的外科治疗进展

中国医学科学院学报 2024年第3期46卷 444-448页

作者：陈至鑫张弋夏溟北京大学国际医院泌尿外科北京102206

儿童泌尿系结石发病率呈现逐年上升趋势,且大部分都是上尿路结石,外科手术治疗是目前针对儿童上尿路结石治疗的主要方式。随着外科微创技术的逐渐发展,体外冲击波碎石术、经尿道输尿管镜取石术和经皮肾镜取石术已经成为了儿童上尿路结... 详细信息

儿童泌尿系结石发病率呈现逐年上升趋势,且大部分都是上尿路结石,外科手术治疗是目前针对儿童上尿路结石治疗的主要方式。随着外科微创技术的逐渐发展,体外冲击波碎石术、经尿道输尿管镜取石术和经皮肾镜取石术已经成为了儿童上尿路结石的主要治疗方式。本文总结了目前儿童上尿路结石外科手术治疗的进展,并对未来治疗方式进行展望。

关键词：上尿路结石儿童体外冲击波碎石术经尿道输尿管镜取石术经皮肾镜取石术

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基于氰基乙烯的给—受体型AIE分子合成及应用研究

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基于氰基乙烯的给—受体型AIE分子合成及应用研究

作者：陈水鑫浙江科技大学

学位级别：硕士

荧光材料是一种先进的智能材料,其结构、光物理性能会随环境的变化而变化。聚集诱导发光(Aggregation Induced Emission,AIE)材料因聚集态的高效发光,适应于较多的应用场景,在光电显示器件、生物检测、生物成像等方面展现了极大的应用... 详细信息

荧光材料是一种先进的智能材料,其结构、光物理性能会随环境的变化而变化。聚集诱导发光(Aggregation Induced Emission,AIE)材料因聚集态的高效发光,适应于较多的应用场景,在光电显示器件、生物检测、生物成像等方面展现了极大的应用潜力。本论文引入相同的电子给体(Donor,D)和不同的电子受体(Acceptor,A),设计合成了五种给-受体型AIE分子并对其结构-性能关系及应用进行研究,本论文主要研究工作如下:1.以4-(二对甲苯胺)苯甲醛为D,吡啶乙腈为A,通过Knovenagel缩合反应合成了三种给-受体型AIE分子o-DBCNPy、m-DBCNPy、p-DBCNPy。引入螺旋状的三苯胺(Triphenylamine,TPA)片段作为强电子给体可有效防止π-π分子间的紧密堆积。通过改变吡啶环的连接方式(邻位、间位、对位)调节分子构型及共轭。研究了三种分子在溶液和固体状态下的光物理性质,并将其发光性能与吡啶基的取代位置相关联。结果表明,邻位吡啶异构体o-DBCNPy具有最高的固态荧光量子产率,并在有机发光器件中获得了4.31%的外量子效率。对位吡啶异构体p-DBCNPy则具有显著的可逆机械力致变色性能。DBCNPy系列作为非掺杂材料来制备有机光电器件具有显著优势。2.以4-(二对甲苯胺)苯甲醛为D,苯并[c][1,2,5]噻二唑-4-甲醛为A,制备了一种具有胺类和粘度响应性的给-受体型AIE分子SX-BTD。该分子可用于定量测定精胺、亚精胺、尸胺的含量和定量检测制动液含水量。由于其对<1%含水量变化较为敏感,可为制动液的安全使用范围提供准确依据。3.以4-(二对甲苯胺)苯甲醛为D,2-(2-乙基己基)-1H-苯并[de]异喹啉-1,3(2H)-二酮为A,制备了一种长波发射的给-受体型荧光探针SX-NPH。分子发射波长达到620 nm,具有低毒性,可用于细胞成像。SX-NPH具有光致活性氧能力,为光动力治疗应用提供新的思路。

关键词：聚集诱导发光给-受体结构有机光电器件胺类检测长波发射

基于数据驱动的离散时间多智能体系统协同控制研究

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基于数据驱动的离散时间多智能体系统协同控制研究

作者：陈乃鑫电子科技大学

学位级别：硕士

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基于动态场景下视觉语义SLAM系统研究

基于动态场景下视觉语义SLAM系统研究

作者：陈涧鑫天津职业技术师范大学

学位级别：硕士

SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)是一种用于同时实现机器人在未知环境中定位自身位置并构建地图的技术。视觉SLAM则是利用摄像头捕获的图像数据进行定位和地图构建。通过对图像数据的实时分析,视觉SLAM能够计算相机的运动... 详细信息

SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)是一种用于同时实现机器人在未知环境中定位自身位置并构建地图的技术。视觉SLAM则是利用摄像头捕获的图像数据进行定位和地图构建。通过对图像数据的实时分析,视觉SLAM能够计算相机的运动轨迹,并识别环境中的关键特征点,从而实现对机器人或传感器位置的准确定位和环境地图的构建。在视觉SLAM中,动态物体的存在对系统的性能提出了挑战。动态物体,如移动车辆、行人等,由于其运动特性可能引入误差,影响SLAM系统对环境的建模和机器人的定位。在动态场景中,动态物体的出现可能导致地图更新困难,甚至影响定位的准确性。为了解决动态物体对SLAM系统的影响,本文提出了一种基于LK光流和YOLOv8的联合方法,通过充分利用光流信息和目标检测技术,实现了动态点的准确剔除,并将其融入SLAM框架,以提高系统在动态环境中的鲁棒性和精确性。并且,增加语义地图的构建。首先,需要预先定义生活中常见的动态物体类别,比如人、车、宠物等。将图像帧传入至YOLOv8目标检测器,经过目标检测模型推理后得到图像中各个物体类别、边界框和置信度信息。由YOLOv8目标检测得到的属于动态物体框内的特征点作为动态点候选点,进一步使用LK光流判断框内物体是否在运动,准确得到动态点并进行剔除,以减少动态点对视觉SLAM位姿估计和的地图质量的影响。其次,在不影响实时性的情况下构建语义地图,利用YOLOv8模型在相机捕获的图像中检测物体并获取其类别信息。将YOLOv8识别的物体类别和位置信息与SLAM系统的地图数据进行融合,将识别的物体类别与地图中的特定位置关联起来。语义信息的融合能够为SLAM系统提供更丰富的环境理解能力,使机器人或传感器能够更准确地感知和理解周围环境。使SLAM系统能够更好地感知环境中的物体类别,为路径规划和避障提供更可靠的信息。最后,在实验评估方面,使用真实场景和数据集上进行了广泛的测试。结果表明,本文提出的方法相较于ORB＿SLAM3算法,在动态场景下具有更高的鲁棒性和精确性。特别是在面对频繁动态变化的复杂环境时,该方法显著提升了系统的性能。

关键词：视觉SLAM 动态环境位姿估计语义地图

新型异氰酸酯基电解液添加剂对锂离子电池电化学性能的影响研究

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新型异氰酸酯基电解液添加剂对锂离子电池电化学性能的影响研究

作者：陈世鑫南昌大学

学位级别：硕士

随着新能源行业的飞速发展,对锂离子电池能量密度的要求也越来越高。在锂离子电池主要发展方向中,高镍三元正极和硅碳负极作为高比容量电极材料备受青睐,但高镍三元正极和硅碳负极本身的一些缺陷限制了大规模产业化运用。如高镍三元正... 详细信息

随着新能源行业的飞速发展,对锂离子电池能量密度的要求也越来越高。在锂离子电池主要发展方向中,高镍三元正极和硅碳负极作为高比容量电极材料备受青睐,但高镍三元正极和硅碳负极本身的一些缺陷限制了大规模产业化运用。如高镍三元正极易出现阳离子混排、过渡金属溶解和不可逆相转变,硅碳负极易出现颗粒破碎、极片粉化和SEI膜反复破裂再生成消耗活性锂等问题。在众多改性策略中,电解液添加剂因为简单经济、效果显著而受到广泛关注。相关研究表明,异氰酸酯基添加剂可以清除电解液中的痕量水和HF,并参与正负极的成膜反应,但目前相关研究尚不全面。本文通过理论计算和实验,开发了一种新型异氰酸酯基电解液添加剂1,3-二（异氰酸根合甲基）环己烷（以下均简称H6XDI）,研究其对硅碳负极和高镍正极电化学性能的影响,并探索其作用机理。主要研究内容如下:（1）通过理论计算发现,H6XDI具有比电解质溶剂组分更低的LUMO和更高的HOMO,能优先于电解液溶剂组分得失电子参与正负极的成膜反应。通过对硅碳负极半电池进行系统的研究,发现适量H6XDI的加入可以有效提升硅碳负极半电池的循环性能和倍率性能。含0.2%H6XDI电解液的硅碳负极半电池在循环100圈后可逆容量为423.6 m Ah/g,而基础电解液仅为391.1 m Ah/g。在3 C大倍率下,含0.2%H6XDI电解液的硅碳负极半电池可逆容量为152.6m Ah/g,而基础电解液仅为84.6 m Ah/g。随后,我们对H6XDI在硅碳负极半电池中的作用机理进行了研究。SEM和XPS分析表明,H6XDI的加入可以在硅碳负极表面形成良好稳定、富含Li F的SEI膜,并抑制了电解液的分解。同时,扣式全电池测试表明H6XDI在高镍/硅碳扣式全电池中同样有良好的效果,有效提升了扣式全电池的循环性能。（2）通过对NCM811半电池进行系统的研究,发现H6XDI可以有效提升NCM811半电池在2.7～4.6 V高压下的电化学性能。添加量为0.1%H6XDI的NCM811半电池循环200圈后可逆容量为116.4 m Ah/g,而基础电解液仅为99.8m Ah/g。在5 C大倍率下,含0.1%H6XDI电解液的NCM811半电池可逆容量为146.9 m Ah/g,而基础电解液仅为106.9 m Ah/g。随后,我们对H6XDI在NCM811半电池中的作用机理进行了研究。SEM和XPS分析表明,H6XDI的加入可以在NCM811正极表面形成良好稳定、富含Li F的CEI膜,并抑制了电解液的分解。XRD显示H6XDI的加入保护了NCM811的晶体结构。同时,研究发现H6XDI和Li DFOB在NCM811半电池中具有良好的协同作用,0.1%H6XDI+1%Li DFOB组循环200圈后可逆容量为148.3 m Ah/g,而0.1%H6XDI组和1%Li DFOB组分别为116.4 m Ah/g和137.5 m Ah/g。表征结果显示,两种添加剂共同使用能有效保护NCM811的晶体结构,抑制了电解液和Li DFOB的分解。最后,NCM811半电池高温性能测试表明,H6XDI同样可以有效提升NCM811半电池的高温循环性能。

关键词：锂离子电池电解液添加剂 1,3-二(异氰酸根合甲基)环己烷三元正极材料硅碳负极材料

企业产品质量与资本市场稳定——基于《ISO9000质量管理体系》的视角

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南开管理评论 2024年第6期27卷 149-159页

作者：王嘉鑫陈今中南财经政法大学会计学院对外经济贸易大学国际商学院

当前,中国实体经济运行面临的主要矛盾仍然在供给端,即供给结构不能适应需求结构变化,产品质量供给难以满足高标准、多层次市场需求。实体经济是金融发展的根基,作为实体经济建设的主攻方向,提高产品质量能否为资本市场稳定保驾护航,亟... 详细信息

当前,中国实体经济运行面临的主要矛盾仍然在供给端,即供给结构不能适应需求结构变化,产品质量供给难以满足高标准、多层次市场需求。实体经济是金融发展的根基,作为实体经济建设的主攻方向,提高产品质量能否为资本市场稳定保驾护航,亟待深入研究。本文基于《ISO9000质量管理体系》构建了企业产品质量指标,以股价崩盘风险为切入点,分析了企业产品质量对维护资本市场稳定的影响。研究发现,企业产品质量的提升能显著降低企业股价崩盘风险。异质性检验发现,企业产品质量对崩盘风险的抑制作用在国有企业、高市场竞争行业及高市场化水平地区中更为显著。进一步的机制检验发现,企业产品质量可通过提升经营稳定性、改善信息披露效果和促进声誉传递降低股价崩盘风险。经济后果检验表明,企业产品质量对股价崩盘风险的抑制效应有助于提升企业价值。本文拓展了产品市场与资本市场的交叉研究,为推进高质量发展、助力资本市场稳定提供了经验证据和政策参考。

关键词：企业产品质量资本市场稳定股价崩盘风险 ISO9000