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基于深度学习的图像分割研究与应用

基于深度学习的图像分割研究与应用

作者：张华博电子科技大学

学位级别：硕士

图像分割技术是计算机视觉中最基础的部分,是一切其他图像处理方法的基础,图像分割技术的好坏在很大程度上会影响后续处理的效果。在人工智能时代,计算机视觉技术已经广泛的应用在诸如无人驾驶、安防监控等领域中,这些技术的诞生都是建... 详细信息

图像分割技术是计算机视觉中最基础的部分,是一切其他图像处理方法的基础,图像分割技术的好坏在很大程度上会影响后续处理的效果。在人工智能时代,计算机视觉技术已经广泛的应用在诸如无人驾驶、安防监控等领域中,这些技术的诞生都是建立在图像分割的基础上。对图像分割技术的研究已经有了数十年的历史,从早期的图形学处理算法到如今的全卷积网络算法,得益于硬件的发展、计算能力的提升、信息社会海量图像数据的产生以及深度学习算法的发展,以图像分割为代表的计算机视觉技术再次进入了人们的视野。基于深度学习的图像分割算法不断地被提出,与传统的图像分割算法相比在性能和效果上有了质的飞跃,但是依然存在不小的提升空间。本文在经典的全卷积神经网络的变种U-net的基础上进行改进,将U-net与空洞卷积结合,提出一种新的用于图像分割的网络模型——结合空洞卷积的Unet网络(Dilated Convolution Unet,DC-Unet),将原本主要应用于医学图像分割的网络模型推广到更多场景的分割任务中。本网络采用卷积自编码器结构,网络的核心部分主要分为编码器和解码器两部分,编码器对输入的图像进行编码,提取特征;解码器对提取的特征进行解码,还原图像语义。在编码器的输出结果输入到解码器之前,使用多个空洞卷积操作对网络编码的结果进行不同尺度的特征提取、再进行融合,获得了表现力更强的特征描述,有利于对图像中微小目标的检测。解码器与编码器结构对称,在解码器中,前一个网络层的输出结合编码器相应位置的网络层输出作为下一个网络层的输入,充分地利用编码阶段提取的浅层特征,更加精准的对特征定位,输出更高精度的分割结果。为了验证DC-Unet网络模型的实际分割效果,本文在两个公开的图像分割数据集和一个自制数据集上进行测试和评估,并与其他经典的图像分割算法进行对比,实验结果证明了该网络模型具有良好的分割效果。

关键词：深度学习神经网络图像分割

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近代上海西人婚礼及其影响

史林 2014年第6期 29-33,180页

作者：徐华博华东师范大学

近代上海居住着数量可观的欧美侨民,其中一些人在上海成家,举行婚礼。西人婚礼与中国传统婚礼在仪式与蕴含意义方面有很大差异。上海的西人婚礼以及关于这些婚礼的报道与意义阐释对中国社会产生了一定的影响,也对中国婚礼演变的走向产... 详细信息

近代上海居住着数量可观的欧美侨民,其中一些人在上海成家,举行婚礼。西人婚礼与中国传统婚礼在仪式与蕴含意义方面有很大差异。上海的西人婚礼以及关于这些婚礼的报道与意义阐释对中国社会产生了一定的影响,也对中国婚礼演变的走向产生一定的影响。婚礼的演变是个缓慢、复杂的过程。民国时期一些文明婚礼的形式,亦中亦西,中西混杂,就是这种演变缓慢性、复杂性的表现。

关键词：外侨西人婚礼近代上海

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授之以渔:土山湾孤儿院与近代上海孤儿救济

史林 2018年第6期 1-7,214页

作者：徐华博江西师范大学历史文化与旅游学院

近代上海社会异质文化交织,孤儿救济问题尤其受到社会各界的关注,政府、士绅、教会均参与其中。土山湾孤儿院是在华天主教耶稣会主办的儿童救济机构,由最初的育婴堂变为孤儿的养育机构、教育机构,最后扩充为近代西方宗教工艺品生产基地... 详细信息

近代上海社会异质文化交织,孤儿救济问题尤其受到社会各界的关注,政府、士绅、教会均参与其中。土山湾孤儿院是在华天主教耶稣会主办的儿童救济机构,由最初的育婴堂变为孤儿的养育机构、教育机构,最后扩充为近代西方宗教工艺品生产基地和出版机构,开拓了一条孤儿救济的独特道路。在其存续的历史时期内,孤儿院重视孤儿的成长,将养与教相结合,在近代上海孤儿救济"教养并重"方面发挥了重要作用。

关键词：近代上海土山湾孤儿院孤儿救济

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基于SSPs情景预测的市域尺度城市增长边界模拟研究 ——以开封市为例

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基于SSPs情景预测的市域尺度城市增长边界模拟研究 ——以开封市...

作者：张华博河南大学

学位级别：硕士

随着国家对国土空间规划提出新要求,针对目前城镇化进程中面临着城市空间过度蔓延、土地资源紧张等问题,科学控制城市增长边界是解决当前城市无序扩张的关键。本文以开封市域为研究对象,基于共享社会经济路径(SSPs),预测未来城市人口,... 详细信息

随着国家对国土空间规划提出新要求,针对目前城镇化进程中面临着城市空间过度蔓延、土地资源紧张等问题,科学控制城市增长边界是解决当前城市无序扩张的关键。本文以开封市域为研究对象,基于共享社会经济路径(SSPs),预测未来城市人口,进而预测城市未来用地需求总量。利用约束性Logistic-CA方法,综合考虑城市用地及生态保护,以水域为约束条件模拟城市未来发展,在生态保护的原则上从多情景的角度划定城市增长边界,实现城市空间合理的扩张,确定城市增长边界的合理空间分布格局,并评估因城市扩张带来的生态服务价值的变化。研究表明:(1)到2050年左右,SSPs路径下的人口总量、年龄结构、劳动人口等人口特征均与2010年有较大差异,并且人口呈现老龄化的趋势明显。SSPs路径下开封市未来人口预估总量差异较大,到2050年左右,SSP5路径人口总量最多,SSP4人口最少,两种路径相差101.75万人。SSP1、SSP3和SSP4路径在人口数量上较为接近。从年龄结构上看,与2010年相比,SSP1-5路径下老年人口的比重均有所增加,SSP1、SSP4和SSP5路径下人口结构呈现“倒金字塔型”,处于人口衰退期,SSP2和SSP3路径下处于人口稳定期。从性别结构上看,65岁上老年人口中女性老年人口高于男性老年人口的趋势尤为明显。从人口主体上看,不同路径下人口最多的年龄段为40-64岁,占总人口的47.6%,人口呈现老龄化趋势明显。从劳动人口上看,未来5个SSP路径下,少年人口和劳动力人口均有不同程度的减少,老年人口在总人口的占比有较大提升。SSP1、SSP4和SSP5路径下人口老龄化问题可能更为严重。(2)到2050年左右,SSPs情境下开封市城市化水平均呈现由快增长到慢增长的收敛趋势。基于2050年开封市不出现逆城镇化率现象的设定,对未来城市化水平进行预估,结果表明,因为城市化的发展受到人口总量、经济条件、农业生产和其他资源禀赋的制约,不同SSP情境下城市化水平均呈现由快增长到慢增长的收敛趋势。到2050年时,SSP1、SSP4和SSP5路径下城市化水平能够达到77.3%,平均年增长0.83%;SSP2和SSP3路径下能够分别达到74.4%和67.6%,平均年增长分别为0.73%和0.53%。(3)SSPs情景下未来开封市的城市扩张有较大的共性,除了内涵式发展以外,开封市域内,城镇扩张速度较为迅猛,未来开封市主城区在向四周扩张的同时,以往西部扩张最为显著,其余四县沿交通线扩张的趋势较为明显,开封主城区、兰考县与杞县之间有形成点-轴的发展趋势。兰考县向东北方向发展的趋势较为明显。尉氏县和杞县在南部也有较大扩张。通许县的城市发展较为迟缓。开封市中心城区、兰考县与祥符区之间联系更加紧密,形成开封市的增长中心,促进了开封市区的统筹发展。未来建设用地的规划与开发主要集中在主城区西部,主要是汴西新区的集中建设成为开封市新的发展空间。市县城市通过发展制造业吸纳乡村人口,特色乡镇发展民营经济吸纳农民进入小城镇,城镇常住人口将持续增加。通过不断增强城镇的吸引力、承载力和可持续发展能力,科学组织和规划城镇功能,形成区域新兴增长极,开封市的城市化发展将步入重要的战略机遇期。(4)开封市各土地利用类型生态系统服务价值主要以耕地和水域为主,大量农田被城市侵占是生态价值减少的主要原因。2015年开封市生态系统服务总价值为93.47亿元,从土地利用类型角度看,耕地的生态系统服务价值为77.05亿元,占总价值的82.4%左右;水域的生态系统服务价值排在第二位,为14.76亿元;林地的生态系统服务价值为1.42亿元;草地的生态系统服务价值仅为0.24亿元比重最小。以城市发展为主和生态保护为主两种城市扩张情景下,2030和2050年SSP1-5情景的生态系统服务价值均有所减少,主要是城市扩张侵占大量农田引起。

关键词：共享社会经济路径(SSPs) 城市增长边界城市扩张元胞自动机生态服务价值

清末民初知识界对严译《天演论》的批判与反思——以李问渔的《天演论驳义》为中心

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世界宗教研究 2016年第1期 109-125页

作者：薛玉琴徐华博杭州师范大学人文学院浙江省民国浙江史研究中心上海图书馆

当时基督教徒知识分子从维护宗教伦理与辨别学术真伪的立场出发,对达尔文学说的漏洞与缺陷以及严译《天演论》的不实之处及其负面影响发出质疑并进行驳辨,彰显了基督徒知识分子对于人类社会发展的道德关怀与忧思。天主教徒李问渔所作的... 详细信息

当时基督教徒知识分子从维护宗教伦理与辨别学术真伪的立场出发,对达尔文学说的漏洞与缺陷以及严译《天演论》的不实之处及其负面影响发出质疑并进行驳辨,彰显了基督徒知识分子对于人类社会发展的道德关怀与忧思。天主教徒李问渔所作的《天演论驳义》即为典型个案。深入剖析《天演论驳义》的写作背景与目的、批驳的内容与实质、批驳的价值与意义,对进一步丰富与深化进化论在近代中国传播研究,尤其是严译《天演论》在近代中国所产生的负面影响具有重要的思想史与学术史意义,同时通过李问渔这一个案,还可以管窥在近代中国"救亡图存"的特殊语境下不同的知识群体所呈现的不同救国路径与思想面相。

关键词：李问渔天主教徒《天演论驳义》基督教伦理社会达尔文主义

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基于深度学习的跨模态行人再识别算法研究

基于深度学习的跨模态行人再识别算法研究

作者：华博誉重庆大学

学位级别：硕士

随着经济社会高速发展,人们对公共安全的需求日益增加,国家正积极尝试构建完善的视频监控体系。行人再识别(Person re-identification)技术作为智能监控系统的关键环节之一,受到广大研究机构的密切关注。行人再识别旨在利用计算机视觉... 详细信息

随着经济社会高速发展,人们对公共安全的需求日益增加,国家正积极尝试构建完善的视频监控体系。行人再识别(Person re-identification)技术作为智能监控系统的关键环节之一,受到广大研究机构的密切关注。行人再识别旨在利用计算机视觉方法跨摄像头匹配特定行人。受到姿态变化、清晰度和光照条件等因素影响,同一行人在不同摄像头中的图像有很大差异。近年来,深度学习技术在一系列计算机视觉任务中取得突破性进展,行人再识别模型的性能也获得了显著提高,在安防、刑侦等多个领域起到重要作用。在此基础上,为了获得全天候清晰有效的行人图像,红外摄像机被广泛应用于黑暗环境的视频监控,RGB和红外模态间的跨模态行人再识别任务应运而生。然而,红外图像与RGB图像之间存在巨大的模态差异,该任务面临非常严峻的挑战。本文基于深度学习技术,针对跨模态行人再识别存在的问题设计了相关方法,主要研究内容如下:(1)目前主流的跨模态行人再识别方法使用双流网络分别提取两个模态的行人特征。然而,由于两个模态特征的分布不同,同时约束这些特征不利于模态间的对齐。因此,本文提出了基于特征生成的自监督跨模态行人再识别方法,分别计算两个分支单一模态的统计信息,借此提取单一模态真实特征,生成跨模态伪特征,并且拉近全局特征与单一模态特征间的距离,保证特征对模态的不变性,有利于对齐两个模态的分布。在两个广泛应用的数据集SYSU-MM01和RegDB上的大量实验证明了该方法的有效性。(2)针对同时存在于图像和特征层面的模态差异,提出了跨模态通道Mixup和模态去相关(Cross-modality channel Mixup and Modality Decorrelation,CMMD)方法。CMMD使用跨模态通道Mixup作为数据增强,混合RGB图像的一个随机通道和红外图像生成新的训练图像,使模型的输入空间更连续。然后,CMMD通过模态去相关五元组损失约束所有正样本间距离小于负样本间距离,以及样本的最难正、负样本以相等概率出现于两个模态,消除特征中冗余的模态特定信息的影响,促进模型对模态共享知识的学习。最后,在两个公开的数据集SYSU-MM01和RegDB开展了实验,结果充分体现了CMMD方法的鲁棒性和优越性。

关键词：行人再识别跨模态特征生成 Mixup 模态去相关

多点进水三级A/O+MBBR工艺处理城市生活污水试验研究

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多点进水三级A/O+MBBR工艺处理城市生活污水试验研究

作者：陈华博哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

近年来,随着国家对污水排放标准的逐步提升,现行的污水处理厂普遍面临改进处理工艺、节能降耗等问题,尤其在处理具有低碳氮比特征的城市生活污水时更为突出。多点进水三级A/O工艺具有工艺简化、经济节能、脱氮效率高等特点,近年来被广... 详细信息

近年来,随着国家对污水排放标准的逐步提升,现行的污水处理厂普遍面临改进处理工艺、节能降耗等问题,尤其在处理具有低碳氮比特征的城市生活污水时更为突出。多点进水三级A/O工艺具有工艺简化、经济节能、脱氮效率高等特点,近年来被广泛关注。本课题以前置厌氧池多点进水三级A/O工艺为研究对象,并辅以MBBR悬浮填料,同时发挥生物膜法与活性污泥法的优势,完成对碳氮磷的高效去除的同时,解决碳源不足、脱氮效果差等问题;通过优化系统运行,获得最优运行参数;同时从物料衡算、硝化反硝化速率、微生物学等角度分析工艺脱氮除磷机制,为城市生活污水处理厂提供理论依据和技术参考。考察了处理系统挂膜启动过程,活性污泥浓度从940 mg/L增长至2511mg/L,污泥沉降比(SVI)处于66～152之间,系统活性污泥状态良好;系统启动稳定运行期间,COD、氨氮、总氮的出水浓度均逐渐降低,启动完成时,出水COD、氨氮、总氮浓度均能达到现行国家一级A出水标准。探究了关键运行参数对系统污染物去除影响规律。结果表明:流量分配比(Qn)对COD、氨氮的影响较小,对总磷的去除影响较大。流量分配比为70:5:5:5:5:5:5时除磷效果最佳,出水总磷浓度为0.46 mg/L,达到国家出水一级A标准。污泥回流比(Rn)与COD去除效果呈正相关,与总氮、总磷的去除效果呈负相关。发现过大的污泥回流使厌氧池聚磷菌释磷量降低,增大污泥回流使好氧池硝化反应时长缩短,硝化不完全,氨氮出现剩余。水力停留时间(HRT)对COD、氨氮去除效果影响较小,对总磷、总氮影响较大,出水总磷浓度与HRT呈现正相关。采用正交实验,获取了该工艺最优运行工况为HRT为10h,Rn为100%,Qn为30:20:5:20:5:15:5。并考察了C/N为3～11范围下,系统稳定性和抗冲击能力,发现COD、总氮与C/N呈正相关,C/N为3～9时,总磷的去除率逐渐提高,且系统具有较强的出水稳定性和抗冲击能力。考察了多点进水三级A/O+MBBR工艺系统中的生化反应速率。发现缺氧池反硝化速率、好氧池硝化速率、厌氧池释磷吸磷速率处于较高水平。影响系统除磷速率主要为厌氧池硝酸盐浓度,在硝酸盐浓度为0.78mg/L时,厌氧池比释磷速率最大可达2.2mg PO/(mg MLSS·H),最大比吸磷速率可达3.18mg PO/(mg MLSS·H)。通过计算分析了处理系统碳、氮、磷物料转化平衡,72.45%的COD由微生物氧化、反硝化反应等去除,碳源利用率高;5.71%的总氮由二沉池去除,二沉池具有一定的反硝化作用,好氧池移动床生物膜反应系统去除总氮量占14.94%,好氧池脱氮效果明显,19.35%的总氮量在厌氧池中去除,说明厌氧池在利用有机物和释磷的同时,还进行着反硝化作用。采用高通量宏基因组检测技术,对厌氧池、缺氧池、好氧池、生物膜、接种污泥进行生物学分析,结果发现:好氧池生物膜上微生物群落Alpha多样性最好;各组分微生物群落结构、物种丰富度、优势菌属存在明显差异,厌氧池中聚磷菌属、反硝化菌属成为优势种群,缺氧池反硝化菌、好氧池假单胞菌成为优势菌群,生物膜上优势菌属中同时包含厌氧、好氧型菌。

关键词：生活污水多点进水多级A/O工艺脱氮除磷移动床生物膜

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碳封存环境风险法律规制研究

碳封存环境风险法律规制研究

作者：华博巍武汉工程大学

学位级别：硕士

温室气体排放问题已成为全球性环境议题。随着科学技术的发展,二氧化碳捕集、利用与封存技术(CCUS)应运而生,能够为全球减排目标做出巨大贡献。二氧化碳封存技术是其中的一个环节,中国具有非常大的封存潜力,但是在进行二氧化碳封存的过... 详细信息

温室气体排放问题已成为全球性环境议题。随着科学技术的发展,二氧化碳捕集、利用与封存技术(CCUS)应运而生,能够为全球减排目标做出巨大贡献。二氧化碳封存技术是其中的一个环节,中国具有非常大的封存潜力,但是在进行二氧化碳封存的过程中也容易产生二氧化碳泄露的环境风险。为此,对碳封存技术进行规制则显得极为必要。我国在开展碳封存环境风险规制的过程中做出了很多探索和尝试,诸如《中华人民共和国矿产资源法》《中华人民共和国环境影响评价法》《中华人民共和国民法典》《中华人民共和国突发事件应对法》《中华人民共和国环境保护法》《二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估指南(试行)》等均为如何开展碳封存风险规制作出了参照。但是由于专项立法的缺失,现有规制理念的不足,导致现有实践不能因应碳封存环境风险规制的现实需求,同时存在风险评估本土规范依据缺乏、复核稽查机制缺失、风险管理措施滞后、风险沟通意识缺乏、公众参与缺乏保障等制度问题。该研究立足于碳封存环境风险规制的现实需求,考鉴欧盟、美国等地碳封存立法实践,提出构建中国碳封存环境风险法律规制制度的构想。首先,提出问题。通过归纳现有碳封存环境风险规制的法律规范,指出现行理念与制度存在的不足。其次,分析问题。本文从风险预防原则的沿革、基本特征、契合性方面提出和论证该理念适用于我国碳封存环境风险法律规制的合理性。最后,解决问题。以风险预防理论作为指导,从风险评估、风险管理、风险沟通三个方面提出制度建议。在风险评估方面提出建立本土化碳封存风险标准体系、推动评估参与主体多元化、建立碳封存环境风险评估结果复核制度。在风险管理方面,提出建立全过程碳封存监管机制、碳封存企业内部风险管理制度和风险责任转移制度。在风险沟通方面,提出建立碳封存风险信息公开制度、完善公众参与制度和建立区域碳封存合作制度。

关键词：二氧化碳封存风险预防原则风险评估风险管理风险沟通

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基于对比学习的深度哈希语音检索算法研究

基于对比学习的深度哈希语音检索算法研究

作者：华博润西北师范大学

学位级别：硕士

在移动互联网和大数据时代,语音数据的检索准确性和效率成为了信息检索领域的关键挑战之一。传统的语音检索方法多依赖于手工提取特征,这不仅导致特征表义性差,还无法充分挖掘语音数据的深层信息。此外,语音数据本身的高维性质进一步加... 详细信息

在移动互联网和大数据时代,语音数据的检索准确性和效率成为了信息检索领域的关键挑战之一。传统的语音检索方法多依赖于手工提取特征,这不仅导致特征表义性差,还无法充分挖掘语音数据的深层信息。此外,语音数据本身的高维性质进一步加剧了检索过程中的计算复杂度,降低了检索的准确性和效率。为了应对这些挑战,本文提出了两种基于深度哈希的语音检索算法,旨在通过深度学习技术提高语音检索的性能,具体的研究内容如下:1.本文针对当前基于内容的语音检索方法在手工特征提取不足以准确表征语音内容以及高维语音数据导致检索效果不佳的问题,提出了一种基于成对标签的深度哈希语音检索算法。该算法利用深度学习网络的自主学习能力,以梅尔频率倒谱系数(MFCC)特征为例,对语音数据进行特征提取。利用语音的标签信息,将具有相同内容的语音构造为同一标签的样本对,通过将MFCC特征送入改进的Wave Net神经网络中,学习到更深层次的语音特征表征。采用优化后的损失函数,将似然损失与成对损失相结合,使具有相同内容的样本对在汉明空间中的距离更近,而不同内容的样本对在汉明空间中的距离更远。实验结果表明,与现有的深度哈希语音检索方法相比,该算法生成的深度哈希码在区分性、鲁棒性和检索精度方面具有显著优势。2.本文提出了一种基于交叉预测学习的自监督深度哈希语音检索算法,旨在解决现有对比学习方法在语音检索任务中的局限性,如依赖大量负样本导致的高计算成本和低训练效率问题。该算法通过改进的Wave Net模型进行语音深度特征提取,并将输出转换为类二进制的哈希编码,实现了每个语音样本的高效映射,以快速进行相似度检索。采用Sinkhorn算法的软聚类分配,避免了依赖大量负样本来拉开不同内容语音之间的距离。为了增强模型对语音变化的鲁棒性,算法采用了包含批归一化和正则化密集层的投影原型网络,确保来自同一语音的不同数据增强版本被投影到相同的原型中。结合自监督学习策略和数据增强方法,本算法在不需要大量标注数据的情况下提升了特征表示的质量,展现出良好的泛化能力和应用前景。实验结果表明,该算法在语音检索任务上表现出色,有效提高了大规模语音数据的处理和检索性能。

关键词：语音检索深度哈希成对标签自监督学习改进的WaveNet