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基于卷积神经网络的人脸表情和性别识别

基于卷积神经网络的人脸表情和性别识别

作者：产文涛安徽大学

学位级别：硕士

人脸包含性别、表情、身份、年龄等大量信息,在公共社会安全、经济财产安全、军事、反恐刑侦、人机交互等电子信息安全领域发展的迫切驱动下,人脸表情和性别识别技术已经成为一项极具发展潜力的前沿技术,也是当前计算机视觉领域的研究... 详细信息

人脸包含性别、表情、身份、年龄等大量信息,在公共社会安全、经济财产安全、军事、反恐刑侦、人机交互等电子信息安全领域发展的迫切驱动下,人脸表情和性别识别技术已经成为一项极具发展潜力的前沿技术,也是当前计算机视觉领域的研究热点。让计算机具有人的智能,代替人类进行记忆、识别,实现真正的智能时代具有十分重要的应用价值。然而人脸表情和性别识别技术也是计算机视觉领域的难点所在,其主要原因是人脸图像在获取过程中,受到光照、表情、姿态、遮挡物等环境因素以及拍摄行为等因素的影响。因而,一个出色的人脸表情和性别识别算法应该对这些因素不敏感。卷积神经网络是一种新型的神经网络,它将传统的人工神经网络和深度学习技术相结合,具有局部感受野区域、层次结构化、特征提取和分类过程相结合的全局训练特点,在图像处理领域取得了巨大的成功。卷积神经网络主要有两个特性,第一个是神经元之间采用局部连接策略,第二个是同一层之间的神经元权值共享,采取局部连接和权值共享的网络结构降低了模型本身的复杂度,减少了需要训练的参数个数,这种网络结构可以获得某种程度上的平移、尺度和形变不变性。本论文的主要工作如下：1、首先系统的阐述了当前人脸表情识别和性别识别的国内外研究现状,概述了深度学习的起源以及取得的一些成果。然后介绍了神经网络的发展历程,着重介绍了卷积神经网络的算法原理和经典的网络结构。2、本论文主要研究了基于卷积神经网络下的人脸表情和性别识别。针对表情识别,首先根据人脸表情任务的特点,修改了AlexNet网络结构,设计了一个新的卷积神经网络结构,并在网络中添加了批规范化层,使得准确率有3%左右的提升;然后根据表情识别采用的数据集样本数量,采用了微调的训练机制,在GoogLeNet上,与从头训练的方式相比,准确率有了2%左右的提升,并且在使用VGGNet进行微调时,准确率达到了最高的71.27%,证明了针对本文使用的数据集,微调的策略优于重新训练;在利用GoogLeNet进行微调实验时,还比较了Hinge损失函数和Softmax损失函数的性能,发现后者优化前者;最后针对现在的研究趋势,设计了一个多网络来进行融合,通过实验发现,在较小的数据集上,多网络的性能比单网络差。针对性别识别,在VGGNet的基础上,设计了一个3层的卷积神经网络,在adience数据集上,准确率达到了90.82%,在mygender数据集上准确率达到了97.10%;然后利用VGGNet在mygender数据集上进行微调,准确率达到了99.44%。3、本文使用卷积神经网络在人脸表情和性别数据集上训练得到的模型,然后在Windows 7平台上利用dlib和Caffe等工具搭建了人脸表情和性别识别系统,可以用该系统实时准确地进行检测识别,并对接下来的工作进行了展望。

关键词：卷积神经网络微调表情识别性别识别

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尼龙612-6共聚物的制备及性能研究

尼龙612-6共聚物的制备及性能研究

作者：产文涛东华大学

学位级别：硕士

尼龙612是一种性能优异的结晶性聚合物,其应用领域十分广泛,但在一些情况下会要求材料具有更高的冲击强度,需要对尼龙612进行增韧改性。本文通过尼龙612盐与己内酰胺进行共聚,将尼龙6的结构单元引入到尼龙612的大分子链上,破坏其原有的... 详细信息

尼龙612是一种性能优异的结晶性聚合物,其应用领域十分广泛,但在一些情况下会要求材料具有更高的冲击强度,需要对尼龙612进行增韧改性。本文通过尼龙612盐与己内酰胺进行共聚,将尼龙6的结构单元引入到尼龙612的大分子链上,破坏其原有的大分子链的规整排列,降低聚合物体系的结晶度和氢键密度,从而合成了一种韧性好、透光率高的改性尼龙612-6共聚物。对尼龙612的聚合反应动力学进行研究,结果表明:尼龙612在此过程中符合二级反应动力学,聚合反应活化能为49.10 kJ/mol。探究尼龙612的聚合工艺,确定较佳的聚合条件为:聚合时间5 h、聚合温度25060℃。成功制备了己内酰胺(CPL)添加量分别为10wt%、15 wt%、20wt%、25 wt%的尼龙612及其共聚物,同时对获得的聚合物切片进行一系列的相应表征,分析不同聚合样品的力学性能差异原因。并且确定15wt%的尼龙612-6共聚物能获得较佳的综合力学性能,其相比尼龙612:缺口冲击强度提高113%、断裂伸长率提高127%、拉伸强度下降8%、弯曲强度下降28%。对尼龙612和尼龙612-6共聚物进行结晶动力学、热降解动力学和流变性能的研究:由Avrami方程分析得出尼龙612和尼龙612-6共聚物的等温结晶过程均为二次成核,成核后沿着晶核二维盘状生长;同时采用Arrhenius方程求出其等温结晶活化能△E分别为-756.38kJ/mol、-115.09kJ/mol;分别使用Jeziorny修正的Avrami方程、Ozawa方程、莫志深法对尼龙612及其共聚物进行非等温结晶动力学分析,结果表明:尼龙612结晶过程为二次成核,成核后沿着晶核二维盘状生长,而尼龙612-6共聚物的结晶生长过程为二维盘状与三维球状生长,并且尼龙612的结晶速率大于尼龙612-6共聚物;采用Kissinger方程计算得出尼龙612非等温结晶活化能△E=-433.29 kJ/mol,而尼龙612-6共聚物则为-94.12kJ/mol。尼龙612及其共聚物的热降解动力学同样显示两者热降机理一致,结果表明两者在N中的热降解过程均为一步反应,降解温度随升温速率的增大而线性升高。通过Kissinger方程、Flynn-Wall-Ozawa方程和Coats-Redfern方程分析得出其分解机理为R,因此两者的热降解过程均为圆柱形对称收缩生长,相边界反应,减速型降解曲线。采用毛细管流变仪对尼龙612-6共聚物的流变性能进行了研究,并与尼龙612进行比较。结果表明:尼龙612-6共聚物和尼龙612熔体均为剪切变稀的假塑性非牛顿流体,且随着温度的升高,两者熔体的表观粘度η均逐渐下降,非牛顿指数逐渐增大。同时,尼龙612-6共聚物和尼龙612熔体的粘流活化能ΔΕ随剪切速率的增大先增大然后逐渐减小,在剪切速率为115 S左右,两者的粘流活化能达到最大,其分别为61.49kJ/mol、61.27kJ/mol。通过放大实验获得性能稳定的尼龙612及共聚物切片,将其进行熔融纺丝成功获得初生纤维。并且探究了不同牵伸倍数的纤维性能,结果表明随着牵伸倍数的增加,纤维的断裂强度、沸水收缩率和热卷曲率、取向度和结晶度均上升、断裂伸长率下降。

关键词：尼龙612-6共聚物冲击强度聚合反应动力学结晶动力学热降解动力学流变性能

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构建数字时代产业变革的工程生态

中国科学院院刊 2024年第6期39卷 1022-1031页

作者：许正中产健中共中央党校(国家行政学院)经济学教研部北京100091 中国科协创新战略研究院北京100038

数字文明时代,科技创新成为催生新质生产力、引领国际竞争力的必然选择,也是大国参与国际治理和重构国际秩序的重要政策工具,更是熨平经济周期波动、摆脱周期约束的重要法宝。以高水平科技创新和科技自立自强为重要成果体现的崛起模式,... 详细信息

数字文明时代,科技创新成为催生新质生产力、引领国际竞争力的必然选择,也是大国参与国际治理和重构国际秩序的重要政策工具,更是熨平经济周期波动、摆脱周期约束的重要法宝。以高水平科技创新和科技自立自强为重要成果体现的崛起模式,还能有力提升国际治理中国方案的可行性和认可度。与此同时,数字时代的科技创新越来越强调以工程化思维促进科学技术知识和产业的有机化合,工程生态范式提供了一个分析研究产业变革的演变过程及产业变革中的产业创新机制的全新框架,有助于我们理解产业变革的激励、创造新兴产业的机会、适应变革和转型,以及推动有关政策认识和政策制定的过程和机制,从而能加速数字时代的产业原创、产业衍生、产业升级。进入新时代,要进一步培育催生产业变革的工程生态新范式,不断孕育引领下一次科技革命和产业变革的新动能。

关键词：数字文明时代科技创新自立自强工程生态

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波转子的驱动力形成机理数值模拟研究

工程热物理学报 2024年第3期45卷 725-732页

作者：产世宁陈叶宇李凤超付超北京航空航天大学宁波创新研究院先进飞行器与空天动力创新研究中心宁波315800 中国航空发动机研究院北京101304 北京航空航天大学航空发动机研究院北京102206

自旋波转子用气流的驱动力维持转子旋转,能够显著简化波转子发动机系统结构、提高可靠性。通过数值模拟方法研究不同几何通道内部流动现象对切向驱动力的影响,解释波转子的驱动力形成机理。结果表明:弯曲几何通道中的激波/膨胀波在传播... 详细信息

自旋波转子用气流的驱动力维持转子旋转,能够显著简化波转子发动机系统结构、提高可靠性。通过数值模拟方法研究不同几何通道内部流动现象对切向驱动力的影响,解释波转子的驱动力形成机理。结果表明:弯曲几何通道中的激波/膨胀波在传播过程中,波面发生倾斜,导致每个通道上下壁面间存在压差,多个通道的正向压差累积最终形成正向驱动力,实现波转子自旋。

关键词：自旋波转子驱动力弯曲通道数值模拟

尼龙612/6共聚物的表征与非等温结晶动力学研究

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塑料科技 2019年第12期47卷 1-9页

作者：产文涛曲希明俞昊姜锋金小培东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室上海201620 中国纺织科学研究院生物源纤维制造技术国家重点实验室北京100025

以尼龙612盐和己内酰胺为原料,采用熔融聚合的方法合成了尼龙612/6共聚物,采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、核磁共振氢谱仪(1HNMR)、偏光显微镜(PLM)对其相关结构进行表征,并分别用Jeziorny修正的Avrami方程、Ozawa方程、莫志深法进行非等... 详细信息

以尼龙612盐和己内酰胺为原料,采用熔融聚合的方法合成了尼龙612/6共聚物,采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、核磁共振氢谱仪(1HNMR)、偏光显微镜(PLM)对其相关结构进行表征,并分别用Jeziorny修正的Avrami方程、Ozawa方程、莫志深法进行非等温结晶动力学分析。结果表明:尼龙612结晶过程为二次成核,成核后沿着晶核二维盘状生长;而尼龙612/6共聚物的结晶过程为一次均相成核,晶核形成后沿晶核二维盘状与三维球状生长;莫志深法分析结果对应参数a基本保持一致,说明Avrami指数n与Ozawa指数m之间确实存在一定的数量关系,F(T)的变化表明,要在单位时间内达到更高的结晶度需提高降温速率,同时相同结晶度下尼龙612的结晶速率远大于尼龙612/6共聚物;采用Kissinger方程计算得出尼龙612及其共聚物的非等温结晶活化能ΔE分别为-433.29 kJ/mol、-94.12 kJ/mol。

关键词：尼龙612/6 差示扫描量热法非等温结晶动力学活化能

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基于多层时变功能脑网络特征的运动想象识别

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 56-63页

作者：罗志增郑文涛杭州电子科技大学智能控制与机器人研究所浙江杭州310018

针对运动想象脑电信号(EEG)识别中信号随时间的结构动态变化与网络分离整合过程被忽视等问题,提出一种基于多层时变功能脑网络的运动想象特征提取方法.本方法截取运动想象有效片段投入EEGLAB进行信号预处理;依据滑动窗口方法,设定合适... 详细信息

针对运动想象脑电信号(EEG)识别中信号随时间的结构动态变化与网络分离整合过程被忽视等问题,提出一种基于多层时变功能脑网络的运动想象特征提取方法.本方法截取运动想象有效片段投入EEGLAB进行信号预处理;依据滑动窗口方法,设定合适长度与步长,将信号分成连续且部分重叠的时间窗口,将时间窗口截获的脑电数据生成多个脑网络,以节点间锁相值构建多层时变网络模型.首先通过多层时变网络不同层的网络拓扑分析与层间相似度量指标自适应确定其中核心网络层,提取其节点度和聚类系数用以描述网络空间功能连接;然后结合多层参与系数和多层聚类系数,描述脑电信号网络动态变化与分离整合特征,并组合两者成为多层时变脑功能网络特征向量,完成运动想象识别任务.用支持向量机识别的结果表明:基于所构建的网络特征向量分类准确率高达89.14%,高出对比所用的单层网络特征6.61%.

关键词：运动想象脑电信号(EEG) 多层网络特征提取网络拓扑

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尼龙612/6共聚物热降解动力学的研究

塑料科技 2019年第10期47卷 6-11页

作者：产文涛曲希明俞昊姜锋于春晓东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室上海201620 中国纺织科学研究院生物源纤维制造技术国家重点实验室北京100025

使用热重分析仪研究了尼龙612/6共聚物在氮气氛围中不同升温速率下的热降解动力学,结果表明:尼龙612/6共聚物在N2中的热降解过程为一步反应,降解温度随升温速率的增大而线性升高。其特征热降解温度Tf^0=478.09℃、Tp^0=467.10℃、平衡... 详细信息

使用热重分析仪研究了尼龙612/6共聚物在氮气氛围中不同升温速率下的热降解动力学,结果表明:尼龙612/6共聚物在N2中的热降解过程为一步反应,降解温度随升温速率的增大而线性升高。其特征热降解温度Tf^0=478.09℃、Tp^0=467.10℃、平衡降解温度T0^0=445.17℃。通过Kissinger方程、Flynn-Wall-Ozawa方程求得热降解反应的活化能分别为238.86、225.46 kJ/mol;指前因子lnA=31.20;使用Coats-Redfern方程计算得出不同升温速率下平均热降解活化能为228.36 kJ/mol,指前因子lnA为28.65,其接近于R2分解机理并证明了尼龙612/6的热降解过程为球形生长,相边界反应,减速型降解曲线。

关键词：尼龙612/6 热降解动力学热重分析仪活化能

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尼龙612及其共聚物聚合反应动力学

东华大学学报（自然科学版） 2020年第3期46卷 352-356页

作者：产文涛曲希明俞昊姜锋于春晓东华大学材料科学与工程学院上海201620 东华大学纤维材料改性国家重点实验室上海201620 中国纺织科学研究院有限公司生物源纤维制造技术国家重点实验室北京100025

使用自制的聚合装置对尼龙612及尼龙612/6共聚物的聚合反应动力学进行研究,聚合时间为80^200min,温度分别为230、240、250℃。结果表明:尼龙612在聚合过程中符合二级反应动力学,在上述3种反应温度下,聚合反应速率常数分别为0.0194、0.0... 详细信息

使用自制的聚合装置对尼龙612及尼龙612/6共聚物的聚合反应动力学进行研究,聚合时间为80^200min,温度分别为230、240、250℃。结果表明:尼龙612在聚合过程中符合二级反应动力学,在上述3种反应温度下,聚合反应速率常数分别为0.0194、0.0247、0.0312kg/(mol·min),聚合反应活化能为49.10kJ/mol;尼龙612/6共聚物的聚合反应级数为三级,3种反应温度下聚合反应速率常数依次为0.7751、0.7822、0.7901kg^2/(mol^2·min),反应活化能为2.10kJ/mol;在常压恒温聚合阶段,己内酰胺的加入使得尼龙612/6共聚物具有更高的转化率,此时酸催化反应占据优势。

关键词：聚合反应动力学尼龙612 尼龙612/6 活化能

地塞米松玻璃体内植入剂联合康柏西普治疗老年糖尿病性黄斑水肿的效果

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中国老年学杂志 2024年第14期 3427-3431页

作者：产竹林江彤彤王松安庆一一六医院眼科

目的探讨地塞米松玻璃体内植入剂(IDI)联合康柏西普治疗老年糖尿病性黄斑水肿(DME)的效果。方法前瞻性纳入104例(104眼)老年DME患者，按照随机信封法随机分为观察组(52例，52眼)和对照组(52例52眼)。对照组玻璃体内注射康柏西普眼用... 详细信息

目的探讨地塞米松玻璃体内植入剂(IDI)联合康柏西普治疗老年糖尿病性黄斑水肿(DME)的效果。方法前瞻性纳入104例(104眼)老年DME患者，按照随机信封法随机分为观察组(52例，52眼)和对照组(52例52眼)。对照组玻璃体内注射康柏西普眼用注射液治疗，观察组在对照组基础上联合IDI治疗；两组均治疗3个月。观察并比较两组治疗前、治疗后3个月黄斑体积、房水指标[房水血管内皮生长因子(VEGF)、基质细胞衍生因子(SDF)-1]、黄斑区椭圆体带完整性(中心凹椭圆体带不完整部分横断面长度),比较两组治疗前、治疗1、2、3个月黄斑中央视网膜厚度(CMT)、最佳矫正视力(BCVA)水平，观察两组治疗期间并发症发生情况。结果治疗3个月，两组黄斑体积较治疗前显著缩小，且观察组显著小于对照组(P0.05)。结论相较于康柏西普单药治疗，IDI联合康柏西普治疗老年DME效果更理想，能更好促进房水炎症减轻，更利于黄斑水肿、黄斑区椭圆体带整体性改善，患者视力显著提高，且不增加并发症风险，安全可靠。

关键词：糖尿病性黄斑水肿地塞米松玻璃体内植入剂康柏西普房水指标最佳矫正视力