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基于改进YOLO v8的牛只行为识别与跟踪方法

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农业机械学报 2024年第5期55卷 290-301页

作者：付辰伏任力生王芳河北农业大学信息科学与技术学院保定071001 河北省农业大数据重点实验室保定071001

随着我国畜牧业的快速发展,牛只养殖由分散性养殖逐渐向精准化养殖转变。针对分散养殖中农户无法对每头牛只健康状况给予足够关注的问题,通过分析牛只行为模式结合视觉方向特征,设计了综合管理方法来准确识别和跟踪牛只行为。首先,采用... 详细信息

随着我国畜牧业的快速发展,牛只养殖由分散性养殖逐渐向精准化养殖转变。针对分散养殖中农户无法对每头牛只健康状况给予足够关注的问题,通过分析牛只行为模式结合视觉方向特征,设计了综合管理方法来准确识别和跟踪牛只行为。首先,采用改进YOLO v8算法对牛只进行目标监测,其中,在Backbone和Neck端使用C2f-faster结构,增强模型特征提取能力;引入上采样算子CARAFE,拓宽感受视野进行数据特征融合;针对牛只幼仔检测加入BiFormer注意力机制,以识别牛只小面积特征;更换动态目标检测头DyHead,融合尺度、空间和任务感知;然后,使用Focal SIoU函数,解决正负样本分配不均衡和CIoU局限性的问题。最后,将YOLO v8检测到的行为类别信息引入BoTSORT算法中,实现在复杂场景下牛只多目标行为识别跟踪。实验结果表明,提出的FBCD-YOLO v8n(FasterNet、BiFormer、CARAFE、DyHead)模型在牛只行为数据集上,相比较YOLO v5n、YOLO v7tiny和原YOLO v8n模型的mAP@0.5分别提升3.4、3.1、2.4个百分点,尤其牛只回舔行为识别平均精度提高7.4个百分点。跟踪方面,BoTSORT算法的MOTA为96.1%,MOTP为78.6%,IDF1为98.0%,HOTA为78.9%;与ByteTrack、StrongSORT算法比,MOTA和IDF1显著提升,跟踪效果良好。研究表明,在牛舍养殖环境下,本研究构建的多目标牛只行为识别跟踪系统,可有效帮助农户监测牛只行为,为牛只的自动化精准养殖提供技术支持。

关键词：牛只目标监测行为识别多目标跟踪 YOLO v8 BoTSORT

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新质生产力助推中部崛起的内在逻辑与实践路径

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郑州大学学报(哲学社会科学版) 2024年第05期 70-76页

作者：伏敏徐政葛力铭兰州财经大学工商管理学院中共江苏省委党校经济学教研部上海交通大学国家战略研究院

因地制宜发展新质生产力是促进中部地区崛起的助推器。中部崛起是我国区域发展战略的重要组成部分，也是推动全国高质量发展、促进区域平衡协调发展、实现国内大循环的关键一环。近年来中部地区发展势头强劲，产业基础明显改善，创新发... 详细信息

因地制宜发展新质生产力是促进中部地区崛起的助推器。中部崛起是我国区域发展战略的重要组成部分，也是推动全国高质量发展、促进区域平衡协调发展、实现国内大循环的关键一环。近年来中部地区发展势头强劲，产业基础明显改善，创新发展动能不断增强，但同时也面临着省份间产业同构性较高、区域经济一体化发展缓慢、城乡发展不平衡、生态保护和环境治理仍显薄弱等挑战。大力发展新质生产力能依托数字经济推动中部地区加快产业转型升级，打造经济增长新引擎，带动科技创新释放效能提升空间，促进人才引培形成新质人才聚集生态，助力绿色发展实现社会发展可持续。为了促进中部地区崛起，需构建以先进制造业为支撑的现代化产业体系、促进科技创新和产业创新的深度融合、加强区域协同联动一体化合作、构建和培育创新生态系统。

关键词：新质生产力中部崛起高质量发展科技创新现代化产业体系

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全球150余国提出碳中和目标

生态经济 2024年第3期40卷 1-4页

作者：伏云辉云南大学马克思主义学院云南昆明650500 云南师范大学党委宣传部云南昆明650500

截至2023年9月,全球已有151个国家提出了碳中和目标,但有近一半国家没有设置清晰的碳中和路线图和目标监督问责机制,发达国家在碳中和技术方面占据优势,发展中国家的碳中和目标进展缓慢,亟需国际气候资金和技术支持。法国、日本、德国... 详细信息

截至2023年9月,全球已有151个国家提出了碳中和目标,但有近一半国家没有设置清晰的碳中和路线图和目标监督问责机制,发达国家在碳中和技术方面占据优势,发展中国家的碳中和目标进展缓慢,亟需国际气候资金和技术支持。法国、日本、德国的碳中和行动表明:以国家层级的法律或战略形式明确碳中和任务和目标;为本国减排重点产业和领域制定清晰的碳中和时间表和路径图;发展可再生能源,优化能源结构;加大碳中和技术研发;建立碳交易市场。目前,全球碳中和行动还面临着一些现实困难和挑战,包括能源转型困难、气候资金不足、与《巴黎协定》设定的温控目标差距显著等。未来,全球碳中和之路面临全球能源消费格局深刻变革、绿色低碳领域竞争更趋激烈、发展中国家崛起影响全球气候治理格局的发展趋势。

关键词：碳中和低碳技术路径困境与挑战

基于扩展UTAUT模型的数字人民币使用意愿研究

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基于扩展UTAUT模型的数字人民币使用意愿研究

作者：伏高扬西安工业大学

学位级别：硕士

为保障金融体系稳定、推动金融科技创新、有效应对数字化时代的挑战,我国早在2020年就启动了数字人民币的试点工作。近年来,数字人民币试点范围稳步扩大,涵盖餐饮文旅、教育医疗、公共服务等众多领域。但整体来说,微信、支付宝等第三方... 详细信息

为保障金融体系稳定、推动金融科技创新、有效应对数字化时代的挑战,我国早在2020年就启动了数字人民币的试点工作。近年来,数字人民币试点范围稳步扩大,涵盖餐饮文旅、教育医疗、公共服务等众多领域。但整体来说,微信、支付宝等第三方支付工具依旧占据国内无现金支付市场,且由于试点范围不够广、相关技术不够成熟等原因,数字人民币距实现全国范围内的正式发行仍存在较远距离。在这种背景下,明确消费者接受数字人民币的影响因素有助于促进数字人民币推广与应用。因此,本研究将从“促进”和“抑制”两个视角切入,全面剖析数字人民币使用意愿的形成机制。本研究以整合型技术接受与使用模型为基础理论,结合数字人民币的特点,并创新性地引入现状偏好及风险厌恶理论,构建数字人民币使用意愿研究模型。研究采用问卷调查法,共收集了559份有效样本数据,以结构方程模型(SEM)验证假设。研究发现,绩效期望、努力期望、社会影响均显著正向影响数字人民币使用意愿,其中绩效期望是最重要的促进因素,感知隐私风险、现状承诺显著负向影响数字人民币使用意愿,其中感知隐私风险是最主要的抑制因素,通过自助法(Bootstrapping)验证中介效应,发现社会影响可以通过对绩效期望和努力期望产生影响进而影响数字人民币使用意愿;此外,通过多群组分析可知,年龄、性别在绩效期望与数字人民币使用意愿之间存在调节作用。本研究通过引入现状偏好及风险厌恶理论对整合型技术接受与使用模型进行扩展,研究结果证明扩展模型对数字人民币使用意愿具有较好的解释效力,有助于进一步丰富以数字人民币为代表的央行数字货币采纳领域的理论体系。同时基于实证结果讨论,提出从优化支付体验、探索业务创新、重视口碑宣传、强化安全和隐私保障等方面促进数字人民币的良好发展和推广普及。

关键词：数字人民币双因素现状偏好 UTAUT 感知风险理论

自动化场景区分下FABF-YOLOv8s轻量化肉牛行为识别方法

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农业工程学报 2024年第15期40卷 152-163页

作者：付辰伏任力生王芳河北农业大学信息科学与技术学院保定071001 河北省农业大数据重点试验室保定071001

针对现有目标检测模型在自然天气环境下肉牛行为识别易受复杂背景干扰及模型参数量、计算量、权重文件占用内存较大等问题,该研究提出基于自动化场景区分的轻量化肉牛多行为识别方法。首先,通过FasterNet模型自动区分天气场景。其次,对Y... 详细信息

针对现有目标检测模型在自然天气环境下肉牛行为识别易受复杂背景干扰及模型参数量、计算量、权重文件占用内存较大等问题,该研究提出基于自动化场景区分的轻量化肉牛多行为识别方法。首先,通过FasterNet模型自动区分天气场景。其次,对YOLOv8s网络进行轻量化设计改进,在Backbone端更换FasterNet轻量级模型主干,结合尺度内特征交互AIFI,捕获重要特征信息;利用加权双向特征金字塔BiFPN作为Neck端网络,选择特征提取网络C2f-Faster作为节点,缩减卷积过程中参数量和计算量的同时提高模型精度,使其更适用肉牛行为识别及后期的部署。然后,使用MPDIoU函数,解决肉牛交叉遮挡等局限性问题。最后,设计系统可视化界面,以图像和视频形式输入模型,借助可视化系统完成对肉牛行为识别效果展示。试验结果表明,FABF-YOLOv8s(FasterNet、AIFI、BiFPN、C2f-Faster,FABF)模型在肉牛行为数据集上,相较于YOLOv5s、YOLOv7和原YOLOv8s模型的mAP@0.5分别提升了1.1、4.7、0.4个百分点,参数量和浮点数计算量分别减少59.48%和43.66%,降低到4.51 M和16.0 GFLOPs。引入自然场景因素构建的FasterNet-FABF-YOLOv8s模型mAP@0.5达到了94.6%。研究表明,自动化场景区分下构建轻量化肉牛行为识别系统,可为农户监测肉牛健康状况以及自动化智慧养殖提供技术支持。

关键词：肉牛目标检测场景区分行为识别 YOLOv8

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自攻螺钉与拉铆钉混合连接受剪承载性能试验

工程科学与技术 2024年第4期56卷 88-97页

作者：褚云朋伏金蓉钟志豪陈晓强西南科技大学四川绵阳621010 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621010

为改善自攻螺钉连接的构件在地震作用下易发生拉脱导致结构严重破坏的缺点,提升冷弯薄壁型钢组合墙体抗破坏能力,分析了组合墙体层间连接处的传力机理,针对自攻螺钉的破坏模式,提出拉铆钉与自攻螺钉混合连接。为研究混合连接的抗剪性能... 详细信息

为改善自攻螺钉连接的构件在地震作用下易发生拉脱导致结构严重破坏的缺点,提升冷弯薄壁型钢组合墙体抗破坏能力,分析了组合墙体层间连接处的传力机理,针对自攻螺钉的破坏模式,提出拉铆钉与自攻螺钉混合连接。为研究混合连接的抗剪性能,共进行了48组连接接头抗剪性能试验,包含冷弯薄壁型钢结构常用的5种连接板厚度,不同搭接板厚比(变化范围1.0~2.0),包含纯自攻螺钉连接、纯拉铆钉连接及混合连接的连接方式。观察混合连接的破坏模式,自攻螺钉未发现拉脱破坏,其破坏模式主要表现为:板承压破坏与螺钉倾斜组合破坏、铆钉剪断破坏及板承压与铆钉部分剪断组合破坏3种;相较单一连接方式,混合连接荷载–位移曲线表现出更长的塑性阶段;当板厚比大于1.5且组合板厚小于3.0mm,混合连接的承载力及延性较单一连接增长明显;利用现有计算方法对混合连接的承载力进行累加计算,与试验结果对比,计算结果偏保守。研究发现:混合连接能较好地弥补拉铆钉和自攻螺钉受剪过程中的缺陷,有效改善自攻螺钉拉脱破坏,从而提升连接的承载力及延性;板厚和板厚比是影响混合连接破坏模式及承载力的重要因素,与单一连接相比,板厚比越大,承载力提升越大;排布方式对混合连接的力学性能及破坏机理影响有限;在本文试验工况下,结合混合连接的破坏模式,在现有计算方法的基础上,提出改善后的计算方法,其计算结果更合理。

关键词：拉铆钉连接拉铆钉-螺钉混合连接组合墙体受剪性能抗剪承载力计算方法

基于改进DeepLabV3+的梨树叶片病害分割方法研究

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基于改进DeepLabV3+的梨树叶片病害分割方法研究

作者：伏俊塔里木大学

学位级别：硕士

梨树作为一种重要的果树常常受到各种真菌、细菌和病毒的侵害,导致叶片病害的发生。未能及时鉴别病害和控制梨树叶片病害的蔓延,最终可能导致梨树产量和质量下降,对农户经济效益造成不利影响。由于叶片病害管理需求增加,传统的病害检测... 详细信息

梨树作为一种重要的果树常常受到各种真菌、细菌和病毒的侵害,导致叶片病害的发生。未能及时鉴别病害和控制梨树叶片病害的蔓延,最终可能导致梨树产量和质量下降,对农户经济效益造成不利影响。由于叶片病害管理需求增加,传统的病害检测方法通常依赖于人工检查,这不仅耗时耗力,而且容易出现主观误差。因此利用深度学习实现高效且准确的叶片病害分割方法至关重要。本研究以新疆梨树叶片病害图像为研究对象,以DeepLabV3+为基础,传统DeepLabV3+模型在此任务中面临漏分割、错分割、分割精度不高等问题。为解决这些问题,本研究提出一种轻量级的CSF-DeepLabV3+梨树叶片病害分割模型,本文的主要研究工作如下:(1)建立梨树叶片病害数据集:以梨树叶片黑斑病、褐斑病、梨卷叶瘿纹病以及健康叶片为研究对象,并采用数据增强的技术扩展图像数据集,包括对图像进行旋转、调整亮度以及添加噪声等处理。(2)语义分割模型搭建:搭建传统的语义分割模型,包括FCN、Seg Net、PSPNet、DeepLabV3+和CENet,并在相同的实验条件下进行对比实验,选择以DeepLabV3+为基础的模型作为本文研究的基础,为后续模型的训练奠定基础。(3)提出基于CSF-M-DeepLabV3+的梨树叶片病害分割方法:将DeepLabV3+主干网络Xception模块与Mobile Net V2进行对比,并替换Mobile Net V2作为主干网络,以减少模型的计算量和提高分割速度。在ASPP卷积后引入CSF注意力机制,提供模型学习梨树叶片病害的特征,以提升分割精度。优化损失函数,采用交叉熵损失函数和Dice损失的线性组合,全面图像损失和目标区域准确损失计算。经实验结果与分析:本文提出的CSF-M-DeepLabV3+模型在MIo U、m PA、Pr、Recall等指标上均有提升,其中MIo U提高6.87%。该模型对于梨树叶片病害分割有较好的性能,可有效分割出梨树叶片病斑,对梨树叶片病害等级进行评估。本文的研究结果证实改进模型在梨树叶片病斑分割任务中的卓越性能和泛化能力,同时也突显在实际应用中提供的潜在价值。

关键词：梨树叶片病害深度学习语义分割 DeepLabV3+ CSF

自润滑陶瓷刀具纳米流体微量润滑切削表面完整性研究

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自润滑陶瓷刀具纳米流体微量润滑切削表面完整性研究

作者：伏民齐鲁工业大学

学位级别：硕士

机械加工被认为是实现绿色转型的关键环节之一,新型刀具的开发以及辅助加工技术的创新已经成为关键的研究领域。其中,自润滑陶瓷刀具的固体润滑与纳米流体微量润滑的结合使用,已成为实现绿色转型的新方向。本文以芝麻油为基础油,橄榄油... 详细信息

机械加工被认为是实现绿色转型的关键环节之一,新型刀具的开发以及辅助加工技术的创新已经成为关键的研究领域。其中,自润滑陶瓷刀具的固体润滑与纳米流体微量润滑的结合使用,已成为实现绿色转型的新方向。本文以芝麻油为基础油,橄榄油作为对比油,添加不同质量分数的纳米h-BN,利用两步法制备h-BN纳米流体。通过对其粘度、浸润性以及导热性等热物性进行研究,分析添加不同质量分数h-BN的纳米流体热物性的作用机理,为其在自润滑陶瓷刀具纳米流体微量润滑切削加工工件表面完整性提供理论基础。通过研究纳米流体中h-BN纳米颗粒的浓度和粒径对304奥氏体不锈钢车削加工表面完整性的影响,分析了切削温度、切削力、表面粗糙度、摩擦系数、加工硬化能力、表面残余应力和三维表面形貌等。分析结果表明,在相同切削工艺条件下,与干切削相比,添加3wt.%h-BN纳米流体可使刀具前刀面摩擦系数降低38.9%、切削温度降低43.5%以及工件表面粗糙度降低53.8%、表面残余应力降低61.6%、加工硬化程度降低27.5%。此外,二维轮廓和三维表面形貌显示出更平衡的峰谷分布。通过研究纳米流体中不同h-BN粒径对加工工件表面完整性的影响,发现纳米级颗粒更容易渗入刀具与切屑的接触表面,发挥了h-BN减少摩擦磨损的优势,从而提高了304奥氏体不锈钢的加工表面质量。利用课题组研制的自润滑陶瓷刀具AlO/Ti B/GNPs（ATBG）和AN5商用陶瓷刀具对304奥氏体不锈钢进行了正交切削实验。在所选切削工艺参数下,对两种陶瓷刀具加工的工件表面完整性表征分析,发现ATBG自润滑陶瓷刀具在各切削参数下切削加工的工件表面完整性都优于AN5陶瓷刀具。这是因为自润滑陶瓷刀具内在的固体润滑剂在切削过程中析出,在刀-屑接触区域形成了一层固体自润滑膜,使刀具表面与工件表面之间不再直接接触,从而降低了摩擦系数,减小了切削力,提高了工件加工表面质量。在纳米流体微量润滑（NMQL）条件下,对两种陶瓷刀具加工的工件表面完整性进行分析,发现工件表面完整性更为优异,其原因为纳米流体中h-BN颗粒发挥了滚动效应和微球效应,芝麻油在刀-屑接触区也形成了润滑油膜,从而降低了摩擦系数,减小了切削力,提高了加工表面质量。通过进一步分析在h-BN纳米流体下ATBG自润滑陶瓷刀具切削304奥氏体不锈钢的前刀面能谱,发现当固体润滑剂和纳米流体在加工区共存时,固体润滑剂可以在机械作用下进入加工区并与切屑接触,起到了一定程度的支撑和润滑。GNPs固体润滑、h-BN纳米颗粒的滚动效应和微球效应以及油膜润滑的综合作用,有效减小切削力和摩擦系数,降低了摩擦热的产生,显著提高了工件加工表面质量,从而提高了已加工表面的完整性。

关键词：纳米流体微量润滑自润滑陶瓷刀具切削加工表面完整性

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毛刷辊式红花采收装置的设计与试验

毛刷辊式红花采收装置的设计与试验

作者：燕东伏山东农业大学

学位级别：硕士