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轻量级的通用目标检测算法

轻量级的通用目标检测算法

作者：何湘杰江南大学

学位级别：硕士

目标检测是计算机视觉的一个重要研究课题,旨在利用算法模型分辨类别并精确定位出图像或视频中的各类目标,目标检测技术广泛应用于自动驾驶、智能物联网、国防军事、监控安防等领域。同时目标检测也是许多其他计算机视觉任务的上游任务... 详细信息

目标检测是计算机视觉的一个重要研究课题,旨在利用算法模型分辨类别并精确定位出图像或视频中的各类目标,目标检测技术广泛应用于自动驾驶、智能物联网、国防军事、监控安防等领域。同时目标检测也是许多其他计算机视觉任务的上游任务,如行人检测,视频描述以及生成式AI等,目标检测技术的性能好坏也影响着下游任务的性能,在学界与工业界都有广泛的研究与应用。随着深度神经网络近年来的爆发式发展,目标检测领域借助深度学习技术取得了很大的突破,且确立了以卷积神经网络为算法框架的主要范式。目前,通用的目标检测模型在实验室场景下能出色地完成各项目标检测任务,但是却存在不够轻量化的问题,实验室模型难以搭载在实际检测场景下的边缘设备之上。此外作为目标检测对象的各类目标存在着物理特性、外观、光影、姿态、尺度等方面的差异,以及在摄像头成像过程中存在着振动,光照等客观情况,这也为目标检测任务提升了难度。鉴于上述描述的问题,本文基于目标检测深度卷积网络模型,通过改进现有神经网络和设计新的神经网络来具体有效的实现目标检测网络的轻量化。本文的具体研究可以从以下三个方面来进行介绍:(1)主流算法有自己的轻量化版本,但是其存在精度下降严重的问题。本文以YOLOv4-Tiny算法为基础,提出了一种基于注意力和特征融合的改进方法。首先在主干网络中修改了激活函数且引入了ECA注意力机制,修改了主干网络的卷积层为ECA-Res Block模块,注意力机制使得模型对于重点目标进行了聚焦,对于感兴趣的目标给以更高的权重。对传统SPP模块进行改进,使用空洞卷积替换了原有的最大池化层结构,并且使用了Res Net的瓶颈块结构,为主干网络带来了多尺度的特征信息。使用CSATT-PAN结构替换了原有的颈部网络,通过高层语义和低层语义的特征融合给模型提供了更多的上下文信息,提高了模型准确率。(2)受轻主干网络重颈部网络的网络设计思想影响,本文设计了一种轻量级的通用目标检测算法。本章以YOLOv4-Tiny为基线网络,首先使用Ghost模块替换了基线模型的原有主干网络,大大减少了参数量和计算量。且在主干网络输入侧加入了Shuffle Net中的通道混洗机制,使得输入信息包含了跨通道的信息。在主干网络最底层输出侧加入了DC-SPP模块,融合底层最丰富的的空间信息。基于CIo U的位置损失使得预测框更加紧凑与贴合真实目标。最后受Giraffedet的启发,设计了颈部特征融合网络,相比于之前的网络增加了上下不同层之间的跨层连接以及前后不同层之间的残差跳接。实现了空间信息的高密度的交换。最后从实验的结果也反映出了本章的模型的改进的有效性。(3)针对于anchor-based算法存在的问题,做出了基于anchor-free算法领域算法FCOS的改进尝试。本章基于基线算法FCOS目标检测算法,尝试了anchor-free范式下的目标检测算法设计,使FCOS算法进一步轻量化。首先把算法的主干网络更换为了更加轻量化的网络Mobile Netv2,因其拥有的深度可分离卷积以及倒置残差结构的瓶颈块,可以使得参数量与计算量大大降低,然后使用深度卷积过滤,然后使用线性瓶颈模块将特征投影回低纬度,保留了大部分的数据空间中感兴趣的流形。在颈部网络中,舍弃掉了包含信息较少的P6,P7层,进一步减少了参数量和计算量,并且在特征金字塔之间引入了全新的带权融合机制,使得特征层之间的特征融合给与重要的信息更高的权重。然后针对图像中的目标的遮挡问题,提出了空间上下文模块,旨在使用全局的空间上下文信息来辅助模型在缺少完整图像信息的情况下更好的做出预测,并结合与局部信息的融合,提高了模型的性能。综上所述,本文从三个方面对于目标检测算法的轻量化做出了探索,且在不同的数据集上进行了对比验证,证明了本文提出的方法的有效性。

关键词：目标检测轻量化深度学习特征融合注意力机制

若干建设项目管理模式应用BIM的信息协同比较研究

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若干建设项目管理模式应用BIM的信息协同比较研究

作者：何湘杰华南理工大学

学位级别：硕士

建筑业项目复杂,信息量庞大,众多的参与方依靠传统的技术实施协同管理,产生生产效率低下、产品质量下降、建筑资料浪费、安全事故增发。BIM作为国家大力推动的新兴信息协同管理技术为解决这些问题提供了方法。BIM在项目应用中,以传统管... 详细信息

建筑业项目复杂,信息量庞大,众多的参与方依靠传统的技术实施协同管理,产生生产效率低下、产品质量下降、建筑资料浪费、安全事故增发。BIM作为国家大力推动的新兴信息协同管理技术为解决这些问题提供了方法。BIM在项目应用中,以传统管理模式为基础,并通过协同特点促进传统管理模式的转型升级。而协同主体在不同管理模式中,其责权利的不同,会受到BIM应用的不同影响,从而会给协同程度带来差异。本文选取不同管理模式应用BIM的信息协同程度进行比较研究,具有现实意义和价值。本文首先从管理模式、BIM和信息协同的理论基础,分析出不同管理模式应用BIM的信息协同影响因素为组织结构、信息协同流程和合同关系,然后以36个案例中的EPC、DB和DBB项目为研究对象,从三个影响因素的角度分析三种管理模式应用BIM的信息协同影响。在不同管理模式应用BIM的现状基础上,基于SNA构建信息协同关系网络模型。通过模型发现当设计施工阶段充分应用目前的BIM技术时,EPC模式比业主主导的DBB模式的信息协同能力高7.86%,比DB模式高3.41%,而EPC模式参与方之间的平均协同距离分别比DBB模式和DB模式短32.37%、8.55%,说明DBB模式BIM技术协同紧密,组织上分离;通过改变单一影响因素,发现业主主导的DBB模式比设计主导模式和施工主导模式的协同能力分别高5.38%、24.63%;改变协同流程的影响对比中,三种管理模式的协同能力受影响程度的走势一致,影响最大的依次是施工阶段8%左右、方案扩初阶段7%左右和施工准备阶段4%左右,影响最小的是验收交付阶段0.7%左右;改变参与方权限的影响对比中,增加总承包的权限,对EPC、DB模式的协同能力分别提高1.96%、0.85%,减少总承包的权限,对EPC、DB模式的协同能力分别降低1.97%、0.85%,增加BIM中心的权限,对EPC、DB、DBB模式的协同能力分别提高5.94%、4.87%、0.96%。总体判断,目前的EPC模式应用BIM的协同能力更高,除了施工主导模式对DBB模式协同能力的降低24.63%外,其余影响因素在每种变化情况下的影响程度不超过8%,但多种情况的综合影响下,协同影响程度会累积。建议根据项目特征、项目的BIM目标和企业BIM发展状况选择管理模式。分情况设计BIM协同流程,适当对BIM管理者、工作组放权,有助于实现管理模式的顺利转型升级。

关键词： BIM 管理模式协同社会网络分析对比

CMIP6组合情景下中国未来人口空间均衡分布研究

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地理科学进展 2024年第6期43卷 1167-1183页

作者：何湘琦顾高翔黄心妍华东师范大学人口研究所上海200241 华东师范大学教育人口实验室上海200062

人口空间均衡作为人口均衡在空间上的表现,对实现区域高质量发展具有重要意义,而作为当前全球面临的重大挑战,气候变化及其应对的政策路径将深刻影响未来世界的社会、经济和环境,进而改变中国的人口空间均衡分布格局。论文基于CMIP6中7... 详细信息

人口空间均衡作为人口均衡在空间上的表现,对实现区域高质量发展具有重要意义,而作为当前全球面临的重大挑战,气候变化及其应对的政策路径将深刻影响未来世界的社会、经济和环境,进而改变中国的人口空间均衡分布格局。论文基于CMIP6中7个典型情景,将气候变化视角纳入人口空间均衡分布研究,基于“可能—满意度”模型提出了“等可能—满意度”的人口空间均衡概念,构建了多区域计算模型。在模型的基础上,论文对气候变化及应对气候变化的社会经济发展路径下,2035年和2050年中国分省人口空间均衡分布格局及其影响因素进行研究,结果显示:(1)达到人口空间均衡时,可能—满意度最高的情景是SSP1-1.9和SSP1-2.6,表明可持续发展路径最符合中国高质量发展的需求;最低的是SSP3-7.0,表明激烈的区域竞争将以低质量发展为代价。(2)受单因素制约时,相较于2020年真实的人口分布,SSP2-4.5情景2035年和2050年在人口空间均衡状态下东部地区和西部地区人口占比下降,中部地区和东北地区人口占比相对上升。与SSP2-4.5相比,其他情景的均衡人口分布呈现东升西降的趋势,此时粮食、林地和水资源等自然资源是形塑人口空间均衡分布格局的核心。(3)而在多因素综合模式下,SSP2-4.5情景在2035年和2050年达到均衡状态时,中西部地区资源优势被削弱,人口较2020年有所下降。相对单因素制约状态,多因素模式下整体的均衡人口分布格局进一步向东倾斜。其余情景人口分布相较于SSP2-4.5变化较小。(4)在所有情景下,胡焕庸线两侧的人口占比均不会发生大幅度变化,表明未来的气候变化及应对气候变化的社会经济发展路径并不影响胡焕庸线对中国人口地理的基本分界意义。研究结果可为中国未来积极应对气候变化、实现区域协调的高质量发展提供政策依据。

关键词：人口空间均衡可能—满意度 CMIP6情景共享社会经济路径

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PLC在汽轮机ETS系统中的应用研究

汽轮机技术 2005年第3期47卷 225-226页

作者：何湘杰张静湖南省冷水江市金竹山电厂生产技术部湖南417503 南京汽轮电机(集团)有限公司南京210037

提出为增加ETS系统的自主性和独立性,采用不同于主机DCS系统的PLC系统实现ETS系统的观点。并进一步分析了采用PLC实现ETS系统的优越性和特点,论述了采用PLC实现的ETS系统的组成特点和应该具备的功能。

关键词：汽轮机危急跳闸系统 ETS PLC DCS

面向全球快速重访的限制性Walker星座设计方法

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系统工程与电子技术 2024年

作者：李胜西李海阳何湘粤空天任务智能规划与仿真湖南省重点实验室国防科技大学空天科学学院

自然灾害、军事冲突等突发热点事件发生地点往往具有随机性，因此需要在全球范围内提高具有侦察、探测等具体任务背景的稀疏星座的快速重访能力。基于限制性Walker星座的概念，即通过将轨道面升交点赤经均匀分布的范围限制在特定的数值... 详细信息

自然灾害、军事冲突等突发热点事件发生地点往往具有随机性，因此需要在全球范围内提高具有侦察、探测等具体任务背景的稀疏星座的快速重访能力。基于限制性Walker星座的概念，即通过将轨道面升交点赤经均匀分布的范围限制在特定的数值区间内，对常规Walker星座进行改造，提出一种能实现全球范围内快速重访的星座设计方法。然后以最大时间分辨率最小化为优化目标设计优化问题，借助差分进化算法求解最优限制性Walker星座构型。仿真结果表明，该方法所得到的限制性Walker星座，在不连续覆盖性能方面上要优于常规的Walker星座以及已有文献所提出的星座。

关键词：非对称星座星座构型优化差分进化算法 Walker星座全球覆盖快速重访

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泥河湾盆地蔚县东沟旧石器遗址的埋藏学

人类学学报 2024年

作者：徐静玥何湘栋牛东伟李潇丽中国科学院脊椎动物演化与人类起源重点实验室中国科学院古脊椎动物与古人类研究所中国科学院大学河北师范大学历史文化学院考古学系国家自然博物馆

泥河湾盆地蔚县东沟遗址是近期发现和研究的重要晚更新世遗址，本文对该遗址进行埋藏过程分析。地貌和沉积物特点表明，遗址埋藏于定安河（壶流河支流）支流东沟右岸第二级阶地下部，文化遗存保存在泥河湾古湖消亡后的粉砂质黏土层中。... 详细信息

泥河湾盆地蔚县东沟遗址是近期发现和研究的重要晚更新世遗址，本文对该遗址进行埋藏过程分析。地貌和沉积物特点表明，遗址埋藏于定安河（壶流河支流）支流东沟右岸第二级阶地下部，文化遗存保存在泥河湾古湖消亡后的粉砂质黏土层中。遗物的多项指标（遗物空间分布特点、石制品风化磨蚀状况、石器技术组合与空间产状特征等）分析显示，东沟遗址属于近原地埋藏，遗物未经过高能水流的搬运和改造，但重力作用一定程度上影响了遗物的分布与走向；遗址完整性较高，是揭示古人类技术与行为适应的理想遗址。本文的研究表明，泥河湾古湖消亡后泥河湾盆地发育多条河流，其两岸的阶地保存了丰富的古人类活动信息。东沟遗址的深入研究对于正确解读古人类对遗址利用方式，以及完善泥河湾盆地古人类对湖泊消亡后地貌景观的利用策略具有重要意义。

关键词：遗址成因阶地晚更新世东沟遗址泥河湾盆地

基于等效励磁电感的SiC串联器件型中压双有源桥变换器的软开关技术

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3732-3745页

作者：陈润田李楚杉姚文熙李武华何湘宁浙江大学电气工程学院杭州310027 浙江大学伊利诺伊大学厄巴纳香槟校区联合学院海宁314400

基于SiC串联器件的双有源桥变换器因具有开关损耗小、功率密度高、能量控制简单等优势,有望成为中压变换场景中实现高频隔离的优选方案。为保证SiC串联器件的可靠均压,各器件上并联大容值缓冲电容,然而该设计使变换器在传输功率较低时... 详细信息

基于SiC串联器件的双有源桥变换器因具有开关损耗小、功率密度高、能量控制简单等优势,有望成为中压变换场景中实现高频隔离的优选方案。为保证SiC串联器件的可靠均压,各器件上并联大容值缓冲电容,然而该设计使变换器在传输功率较低时难以实现零电压开通,严重影响变换器的整体效率和串联器件的可靠运行。该文通过构建SiC串联器件型中压双有源桥变换器多模态运行模型并深入分析其运行特性,提出一种基于等效励磁电感的无源软开关技术。所提技术可通过优化外接传输电感位置的方式实现中压侧等效励磁电感参数调节,从而在无额外控制前提下实现SiC串联器件的软开关范围扩展。最后,设计了4 kV/1 kV实验样机,实现了100 kW下运行。实验结果显示,所提出的软开关技术能显著地扩展变换器中SiC串联器件的软开关范围,在保证SiC串联器件均压稳定性的同时能够大幅降低变换器在轻载运行时的功耗。

关键词：电力电子变压器双有源桥变换器 SiC MOSFET 串联器件软开关

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