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基于深度学习的智慧教室学生人脸识别关键技术研究

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基于深度学习的智慧教室学生人脸识别关键技术研究

作者：任宇北方民族大学

学位级别：硕士

近年来,智慧教室建设与应用已成为教育领域的主要潮流。智慧教室通过利用人工智能、大数据等技术,对课堂教学进行实时监测和分析,为教师提供教学反馈,为学生提供个性化学习服务。其中,学生人脸识别是智慧教室的重要基础技术,可以实现学... 详细信息

近年来,智慧教室建设与应用已成为教育领域的主要潮流。智慧教室通过利用人工智能、大数据等技术,对课堂教学进行实时监测和分析,为教师提供教学反馈,为学生提供个性化学习服务。其中,学生人脸识别是智慧教室的重要基础技术,可以实现学生出勤率统计、课堂表现分析等功能。然而,在教室环境下,学生人脸识别面临着多种挑战,例如密集的人脸分布、不同尺度和多姿态的人脸,这些因素导致了学生目标检测率和识别率低的问题。针对这些问题,对基于深度学习的智慧教室学生人脸识别关键技术进行研究。本文的主要工作如下:(1)提出基于改进的YOLOv5学生课堂人脸检测算法。针对智慧教室场景下出现的密集学生人脸和多尺度的问题,提出改进的YOLOv5进行人脸检测。首先,改进Swin Transformer作为骨干网络,有利于提取特征并有效建模不同空间位置特征间的依赖关系,生成多尺度特征图,捕获全局上下文信息;其次,对原始C3模块中的Bottleneck结构进行改进,采用轻量化的卷积模块替代CSP结构,配合H-swish激活函数提升推理速度,减少参数冗余,保持良好的目标检测性能;最后,对特征融合模块进行优化,改进特征融合策略,以更好地适应不同尺度的目标检测任务。实验结果表明,改进算法在WIDER FACE数据集上的三个测试子集m AP分别达到95%、94%和75%。(2)提出基于改进的Face Net学生课堂人脸识别算法。首先,针对智慧教室场景下还未有公开学生人脸数据集,因此本文采集、制作了学生人脸数据集;其次,提出改进的Face Net学生课堂人脸识别算法,该算法引入并联注意力机制使其聚焦于局部特征,并进一步的将自注意力和卷积结合,结合二者的优点使其兼顾局部和全局特征;最后,将CE Loss和Triplet Loss作为联合损失函数约束模型,实现人脸精细识别,以进一步提升模型的性能。通过实验表明,该算法在LFW数据集上识别准确度达到99.66%,在MLFW数据集上识别准确度为83.4%,在自制数据集上准确度达到93.84%。(3)设计并实现智慧教室学生人脸识别系统。基于本文提出的算法,结合智慧教室实际需求,设计开发智慧教室学生人脸识别系统。该系统主要包含人脸检测和识别模块以及结果分析展示模块。人脸检测和识别模块负责处理上传的视频数据,确保有效检测和识别教室内学生人脸;结果分析展示模块则对检测结果进行汇总和分析,将分析的结果以直观的可视化形式展示出来,为用户提供更清晰的数据分析。该系统整合了高效的算法和实用的可视化功能,以满足智慧教室对于人脸识别系统的需求。

关键词：深度学习人脸检测人脸识别 YOLOv5 FaceNet

基于改进TSO优化Xception的PEMFC故障诊断

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化工学报 2024年第3期75卷 945-955页

作者：张领先刘斌邓琳任宇航北京四方继保自动化股份有限公司北京100085 天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)的故障诊断问题,提出了一种利用改进的瞬态搜索优化(TSO)算法优化Xception网络的故障通用诊断方法。首先,对故障数据进行线性判别分析降维和归一化处理,在保留主要特征的前提下降低计算复杂度;其次,引入T... 详细信息

针对质子交换膜燃料电池(PEMFC)的故障诊断问题,提出了一种利用改进的瞬态搜索优化(TSO)算法优化Xception网络的故障通用诊断方法。首先,对故障数据进行线性判别分析降维和归一化处理,在保留主要特征的前提下降低计算复杂度;其次,引入Tent混沌映射和反向学习策略增强TSO算法的全局搜索能力,在训练阶段对Xception神经网络的超参数进行优化;最后,使用充分训练的Xception网络对PEMFC故障进行分类识别,并与经典的分类模型进行对比。在基于实验测量的水管理故障数据和仿真产生的多类故障数据上,Xception均取得了最高的分类准确率,分别为100%和98.08%,这表明Xception对数据特征的提取能力较强,且所提方法能作为一种PEMFC故障的通用诊断方法。

关键词：质子交换膜燃料电池故障诊断 Tent混沌映射反向学习瞬态搜索优化 Xception神经网络

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人工智能提升政府治理能力的作用机理与组态路径研究——基于欧洲18国的多案例分析

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电子政务 2024年第2期 65-78页

作者：雷挺任宇凡吴义熔北京师范大学政府管理学院洛桑联邦理工学院图像与视觉表征实验室北京师范大学人文和社会科学高等研究院

随着人工智能在全球政府治理中的不断嵌入,利用人工智能提升政府治理能力已经成为全球共识,但关于人工智能提升政府治理能力的作用机理与组态路径研究却少见。选取欧洲18国人工智能提升政府治理能力实践案例,运用扎根理论研究方法分析... 详细信息

随着人工智能在全球政府治理中的不断嵌入,利用人工智能提升政府治理能力已经成为全球共识,但关于人工智能提升政府治理能力的作用机理与组态路径研究却少见。选取欧洲18国人工智能提升政府治理能力实践案例,运用扎根理论研究方法分析人工智能提升政府治理能力的作用机理,并进一步采用模糊集定性比较分析法(fsQCA)实证探讨了人工智能提升政府治理能力的作用机理与组态路径。研究发现,在欧洲18国人工智能提升政府治理能力实践案例中,人工智能可以从“公共政策制定与执行能力-公共服务供给能力-组织内部管理能力”三个维度实现政府治理能力提升,并形成了“优化公共服务供给能力”嵌入型、“改善公共政策制定与执行能力-优化公共服务供给能力”嵌入型、全面嵌入型三种类型人工智能提升政府治理能力的差异化组态路径。该结论有助于进一步探究人工智能提升政府治理能力的优化路径,为中国政府利用人工智能提升政府治理能力提供路径参考。

关键词：人工智能政府治理技术治理治理能力

考虑台地效应的泸定6.8级地震某框架结构震害调查与分析

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土木工程学报 2024年第6期57卷 136-151页

作者：潘毅任靖哲任宇赵靖轩巴振宁西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学抗震工程技术四川省重点实验室四川成都610031 中信建筑设计研究总院有限公司湖北武汉430014 天津大学天津300350

2022年9月5日四川省泸定县发生6.8级地震,在磨西台地上某框架结构的震害调查中,发现其东区和西区的框架结构出现不同程度的震害,且差异明显。其中,东、西区框架的首层柱上端均发生了“强梁弱柱”型破坏,西区框架中等及以上破坏等级的比... 详细信息

2022年9月5日四川省泸定县发生6.8级地震,在磨西台地上某框架结构的震害调查中,发现其东区和西区的框架结构出现不同程度的震害,且差异明显。其中,东、西区框架的首层柱上端均发生了“强梁弱柱”型破坏,西区框架中等及以上破坏等级的比例达到81%,而东区框架仅为13%,呈现出与台地边缘的强关联性。为分析东、西区框架结构震害差异的原因,采用FK-SEM方法分析了磨西台地的地震放大效应。计算结果表明,距离台地边缘越近,地震放大系数越大。其中,水平和竖向的地震放大系数在西区建筑场地分别为2.30和2.25,而在东区建筑场地则分别为2.01和1.99。在此基础上,采用磨西台站的地震动记录,对东、西区框架结构进行了震害模拟,分析了其破坏原因。研究结果表明:磨西台地边缘的地震影响系数的实际放大系数超过了《抗规》规定,存在不利地段影响和近场地震效应叠加的情况,仅按《抗规》不利地段进行考虑,多层框架结构难以实现“大震不倒”的设防目标;竖向地震作用是框架柱下端破坏的直接原因,主要破坏形态为偏拉、偏压破坏,水平地震作用导致其二次破坏;“仿雀替”构造对结构整体变形能力不利,是框架结构“强梁弱柱”型破坏的主要原因。根据震害调查和分析结果,建议在9度近断层设防地区,靠近台地边缘的多层框架结构,设计前宜对建筑场地进行分析,并考虑竖向地震的影响;在有民族特色的建筑设计中,应将“仿雀替”等装饰物与框架脱离,设计为非结构构件,以减少其对框架结构抗震性能的不利影响。

关键词：泸定地震震害调查台地效应震害模拟框架结构竖向地震

FRP网格-ECC复合层加固混凝土界面定量化处理及黏结性能试验研究

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建筑结构学报 2024年第5期45卷 207-217页

作者：潘毅任宇郭瑞高子祁夏毛瑶西南交通大学土木工程学院四川成都610031 西南交通大学抗震工程技术四川省重点实验室四川成都610031

针对传统纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer, FRP)网格-工程水泥基复合材料(engineered cementitious composites, ECC)复合层加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)结构存在界面处理质量无法保证的问题,提出通过对混凝土... 详细信息

针对传统纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer, FRP)网格-工程水泥基复合材料(engineered cementitious composites, ECC)复合层加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)结构存在界面处理质量无法保证的问题,提出通过对混凝土表面钻孔定量化描述界面粗糙度的改良FRP网格-ECC复合层加固方法,并建立了粗糙度评价指标,即界面处理率。为研究不同界面处理率下复合层与混凝土之间的界面黏结性能,开展复合层抗拉试验研究其材料性能,并对4组12个双剪试件进行试验,考察不同界面处理率对复合层与混凝土黏结剪切性能的影响。研究结果表明:复合层的拉伸应力-应变曲线呈双线性,抗拉强度为10.62 MPa,极限拉应变为0.0138;未界面处理的试件发生了界面剥离破坏,经界面处理后试件随着界面处理率的增大,破坏模式逐渐从临界断裂破坏向复合层断裂破坏过渡,即定量化界面处理的改良加固法可抑制界面的剥离,且可在一定程度上控制界面破坏形态;基于现有FRP片材-混凝土的黏结滑移模型,并考虑FRP网格-ECC复合层整体受力行为和界面处理率,建立FRP网格-ECC复合层与混凝土界面的黏结滑移模型和承载力计算式,承载力计算值与试验值之比平均值为1.107,二者吻合良好。

关键词： FRP网格-ECC复合层混凝土界面处理双剪试验黏结滑移模型承载力

自适应融合气体-光谱双模态信息花生产地溯源方法

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农业机械学报 2024年第4期55卷 176-183,203页

作者：石岩任宇琪王思远殷崇博门洪东北电力大学自动化工程学院吉林132012 重庆大学生物工程学院重庆400044

不同产地的花生质量差异明显,贴优质产地标签贩卖劣质花生的现象时有发生。本文基于电子鼻与高光谱系统的无损检测技术,提出双模态融合特征注意力(Bimodal fusion feature attention,DFFA)并设计DFFA-Net以实现花生质量辨识。首先,利用... 详细信息

不同产地的花生质量差异明显,贴优质产地标签贩卖劣质花生的现象时有发生。本文基于电子鼻与高光谱系统的无损检测技术,提出双模态融合特征注意力(Bimodal fusion feature attention,DFFA)并设计DFFA-Net以实现花生质量辨识。首先,利用电子鼻与高光谱系统获取7个不同产地花生气体信息和光谱信息,花生自内而外的气体信息可以表征其整体宏观质量,不同化学键及官能团的光谱信息差异可以表征其整体微观质量;然后,提出DFFA以自适应融合气体-光谱双模态信息并关注影响分类性能的重要特征,并结合消融实验证明了双模态信息融合的必要性;最后,基于提出的DFFA模块,经网络结构优化得到DFFA-Net以实现不同产地花生质量的有效辨识。通过消融分析、多注意力机制分类性能对比,DFFA-Net获得了最佳分类性能:准确率为98.10%、精确率为98.15%、召回率为97.88%,验证了DFFA-Net在花生产地辨识中的有效性。提出的DFFA-Net结合电子鼻和高光谱系统实现了不同产地花生的质量辨识,为花生市场质量监督提供了有效的技术方法。

关键词：花生产地辨识电子鼻高光谱信息融合卷积神经网络

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中国式现代化的合理住房制度构建

江苏社会科学 2024年第2期 68-76,I0003页

作者：吴宇哲任宇航浙江大学公共管理学院

我国现行住房制度与全体人民住有所居的目标差距显著,症结在于普通商品房结构性过剩,重售轻租、重商品轻保障和供需错配的结构性矛盾突出。系统构建面向中国式现代化的合理住房制度,需要协同发挥政府和市场两种力量,以普通商品房合理调... 详细信息

我国现行住房制度与全体人民住有所居的目标差距显著,症结在于普通商品房结构性过剩,重售轻租、重商品轻保障和供需错配的结构性矛盾突出。系统构建面向中国式现代化的合理住房制度,需要协同发挥政府和市场两种力量,以普通商品房合理调控推动实现人口规模巨大的现代化,以保障性住房合理建设推动实现全体人民共同富裕的现代化,以改善性住房合理供给推动实现人与自然和谐共生的现代化。房地产税改革将从效率、公平和治理三个维度完善合理住房制度构建。在调整中央与地方财权与事权关系的前提下,流通和保有环节的差异化课税对促进合理住房制度内部循环意义重大,并在远期推动实现物质文明与精神文明相协调的中国式现代化。

关键词：中国式现代化住房制度结构性过剩土地财政房地产税

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母材显微组织对激光沉积修复K4169合金液化裂纹敏感性的影响

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中国激光 2024年第10期51卷 302-313页

作者：钦兰云王鹤达李长富任宇航王超杨光沈阳航空航天大学机电工程学院辽宁沈阳110136 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室辽宁沈阳110136

在对K4169合金母材进行修复前采用不同的工艺进行热处理,以获取两类不同的显微组织,然后对比分析了母材的显微组织分和力学性能,并系统研究了修复试样热影响区液化裂纹的敏感性和产生机制。研究结果显示:在均匀化固溶时效条件下,母材主... 详细信息

在对K4169合金母材进行修复前采用不同的工艺进行热处理,以获取两类不同的显微组织,然后对比分析了母材的显微组织分和力学性能,并系统研究了修复试样热影响区液化裂纹的敏感性和产生机制。研究结果显示:在均匀化固溶时效条件下,母材主要由Laves相、δ相以及碳化物组成,修复试样母材与热影响区的平均显微硬度分别为220 HV和210 HV,修复试样的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为870.7 MPa、618.9 MPa和7.7%,断裂位置位于母材。在均匀化热等静压固溶时效条件下,母材主要由δ相以及碳化物组成;修复试样中存在裂纹,裂纹分布在母材一侧,横截面上裂纹的平均长度可达0.68 mm,最大裂纹长度为0.72 mm;热影响区液化裂纹的发生与母材的组织成分、晶粒度密切相关。相较之下,均匀化热等静压固溶时效合金修复试样母材与热影响区的平均硬度都较低,分别为210 HV和200 HV,Laves相和δ相的含量对母材和热影响区的显微硬度均有影响,抗拉强度和屈服强度分别降低了20.3%和38.4%,但延伸率有所升高,断裂位置在热影响区。两种试样都未断在修复区,这是因为修复区的晶粒更细,产生了细晶强化作用。

关键词：激光技术激光沉积修复 K4169合金修复前热处理开裂机理力学性能

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数字经济与高技术产业价值链关系研究

工程管理科技前沿 2024年第2期43卷 76-82页

作者：贺正楚任宇新湘潭大学商学院湖南湘潭411105

数字经济如何助力高技术产业打破价值链低端锁定和实现价值链攀升?本文基于2011一2020年中国30个省份面板数据,运用摘权-TOPSIS法测度数字经济与高技术产业价值链的发展水平,研究数字经济对高技术产业价值链的提升机制。研究发现:数字... 详细信息

数字经济如何助力高技术产业打破价值链低端锁定和实现价值链攀升?本文基于2011一2020年中国30个省份面板数据,运用摘权-TOPSIS法测度数字经济与高技术产业价值链的发展水平,研究数字经济对高技术产业价值链的提升机制。研究发现:数字经济通过提升市场开放水平推动高技术产业价值链攀升;创新链强度在数字经济与高技术产业价值链关系中发挥正向调节作用;不同省份(区域)、不同行业的数字经济发展对高技术产业价值链的影响效应存在差异。高技术产业价值链的攀升,可以借助区域市场化程度提高和创新链强度提高两个路径实现。

关键词：数字经济高技术产业价值链区域市场化程度创新链强度

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