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基于多模态空间特征融合的图像超分辨率重建及应用

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基于多模态空间特征融合的图像超分辨率重建及应用

作者：程什彭延安大学

学位级别：硕士

高分辨率遥感图像在多个领域具有重要意义。随着信号传输方向和传输带宽受多种因素影响,图像成像传感器不断升级与迭代。为解决遥感设备获取的低分辨率图像问题,将硬件水平结合图像超分辨率重建任务,以解决传感器成本高和成像技术不足... 详细信息

高分辨率遥感图像在多个领域具有重要意义。随着信号传输方向和传输带宽受多种因素影响,图像成像传感器不断升级与迭代。为解决遥感设备获取的低分辨率图像问题,将硬件水平结合图像超分辨率重建任务,以解决传感器成本高和成像技术不足导致的图像质量问题。深度学习领域的进步推动了基于深度学习方法的图像超分辨率重建任务的广泛研究。这些方法利用先验知识对模糊和低分辨率图像进行重建,从而实现高清晰度图像的生成。图像超分辨率重建不仅能提高图像清晰度,还能保持硬件性能,提升视觉效果。技术手段在图像超分辨率重建中的应用有助于降低整体硬件成本,同时确保产品质量。基于深度学习的方法对数据结构具有较强依赖性,因此需要合理划分训练集和验证集。然而,图像超分辨率重建任务对高分辨率图像的需求量大,这也带来了一定挑战。为解决网络架构对数据依赖性的问题,本研究提出了一种无监督学习方法用于图像重建输出。在无监督学习的图像超分辨率重建网络中,还引入了图像降质的概念。通过建立无监督形式的图像超分辨率重建算法架构,可以在网络训练过程中不依赖有标签的图像,而是采用无监督方法进行有效训练。这种方法不仅完成了图像超分辨率的重建任务,还减少了对原始图像数据的依赖性,更适合实际应用需求。此外,我们还将本文的图像超分辨率重建算法应用于军事炸点测量,通过对遥感图像采集的炸点视频进行帧间重建,并结合SAT多目标跟踪任务对炸点进行测量,实现了帧间炸点的重建应用。总结和展望全文,概括了文章的整体结构和网络方法,同时对实验内容和未来研究进行了展望。本文的主要创新工作包括以下三个方面。(1)针对单幅图像超分辨率重建领域,本研究提出了一种基于多模态融合嵌套注意力机制的轻量化网络方法。该方法致力于解决单目视觉下的图像超分辨率重建问题,采用了基于残差注意力的轻量化网络架构,并对深度残差注意力机制网络(RCAN)进行了优化,作为基准模型。新提出的深度残差多模态特征轻量化网络Incise SR-AWRCAN是一个由800多个卷积层构成的深度超分辨率架构。为了应对高复杂度和大量参数的挑战,引入了Incise SR网络架构,在最大程度上降低了模型内存资源占用率,同时保持了图像质量。此外,Incise SR-AWRCAN利用多模态特征融合方法,在输出部分采用自适应加权(AW)模块处理输出张量,进一步降低了模型复杂度。通过多尺度嵌套级联的网络架构,该网络实现了更强大、更有效、更精确的特征信息提取。为解决模型退化的不准确性问题,引入了下采样层以取代传统退化算法,并采用Si LU激活函数以加快损失函数的收敛。在残差组内部,采用了多线程特征提取计算方法,并结合多模态特征融合策略,使得Incise SR-AWRCAN在处理复杂场景图像时能够获得更高的PSNR和SSIM指标。(2)针对遥感图像超分辨率重建的研究领域,本研究提出了一种创新的注意力机制——空间半张量积通道双聚合网络SATMF,它在单图像算法的基础上进行了扩展。SATMF通过空间和通道的聚合结构,实现了特征的有效整合,通过交替的通道和空间注意力提取,增强了对全局上下文信息的捕捉能力。本研究进一步改进了现有的单图像超分辨率重建算法Incise SR-AWRCAN,开发了基于SATMF的遥感图像超分辨率重建方法。这一方法考虑了图像在空间和时间维度的相关性,通过融合多图像数据,实现了更精确的超分辨率重建。为了解决深度残差注意力网络在二维特征提取上的限制,引入了3D卷积,以提高感知数据融合和信息提取的效率。面对大量特征信息处理的挑战,本文设计了一种级联嵌套的残差链接网络结构,有效过滤了冗余的低频信号,同时集中处理了关键的高频成分。这些技术的引入和改进,极大提升了SATMF算法在农业遥感图像超分辨率重建任务中的性能。SATMF模型通过多模态空间特征融合架构,在深度残差块之间实现了不同尺度下的语义特征、动态特征和3D空间特征信息的有效整合。该模型采用了半张量积运算,简化了模型复杂度,提高了特征信息处理的效率。经过广泛的实验和评估,本研究提出的基于深度学习的解决方案在农业遥感应用中展示了其先进的多图像超分辨率技术,对该领域的发展做出了显著贡献。(3)在遥感图像超分辨率重建领域,本文探讨了双目视觉遮挡下的炸点检测及跟踪应用。特别关注了迫击炮弹药落点中炸点轨迹的重要性,以及多个迫击炮形成炸点时可能出现的炸点检测失败情况。为了解决这一问题,本研究将图像超分辨率重建任务应用于炸点检测算法。通过对视频炸点帧中的双目视觉遮挡、炸点粘连和模糊等情况进行图像超分辨率重建,实现了炸点运动轨迹的清晰可视化。此外,本研究还利用目标跟踪算法对炸点运动过程进行检测和回推计算。这一基于深度学习的解决方案为图像超分辨率重建领域带来了新的技术进展,具有重要的应用前景和实用价值。

关键词：深度残差组多模态特征融合空间通道双聚合模型轻量化 3D空间注意力机制线性回归

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寻找聚变能

世界科学 2024年第5期 4-9页

作者：王晓涛米切尔·沃尔德罗普

自原子时代开启以来，科学家就一直在追逐核聚变之梦。核聚变正是太阳的能量来源。世界各国对无碳能源的兴趣和投资也与日俱增。在近一个世纪里，天文学家和物理学家已经知晓了一种叫作热核聚变的过程，正是这类过程让太阳以及其他恒星...

自原子时代开启以来，科学家就一直在追逐核聚变之梦。核聚变正是太阳的能量来源。世界各国对无碳能源的兴趣和投资也与日俱增。在近一个世纪里，天文学家和物理学家已经知晓了一种叫作热核聚变的过程，正是这类过程让太阳以及其他恒星连续数百万年乃至数十亿年发光。从发现热核聚变过程那一刻起，科学家就一直梦想着把这种能源带到地球上，利用它为现代世界提供动力。在气候变化日益加剧的时代，这个梦想变得愈发引人注目。掌握利用热核聚变的能力，并将其注入全球电网，就能让我们所有排放二氧化碳的燃煤和燃气电厂成为遥远的记忆。核聚变发电厂可以提供昼夜流动的零碳电力，不必担心风及其他任何天气问题；同时也没有如今核裂变发电厂的缺点，比如潜在的灾难性熔断以及必须隔离存放数千年的核废料。

关键词：

来源：博看期刊

“互联网+”下Seminar联合CTTM教学法在耳鼻喉科实习中的应用

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中国继续医学教育 2024年第2期16卷 60-63页

作者：焦沃尔续珊陈始明武汉大学人民医院耳鼻咽喉-头颈外科湖北武汉430060 武汉大学人民医院耳鼻咽喉-头颈外科研究所湖北武汉430060

临床实习是医学生离开校园进入临床工作的最后阶段,是培养一名合格医生的必经之路,在医学教育过程中具有重要意义。耳鼻咽喉头颈外科是操作性极高的临床手术科室,诊疗操作多在狭小腔隙内进行且操作难度大。“互联网+”背景下研讨式教学... 详细信息

临床实习是医学生离开校园进入临床工作的最后阶段,是培养一名合格医生的必经之路,在医学教育过程中具有重要意义。耳鼻咽喉头颈外科是操作性极高的临床手术科室,诊疗操作多在狭小腔隙内进行且操作难度大。“互联网+”背景下研讨式教学法(Seminar)联合案例式立体教学法(case three dimensional teaching method,CTTM)是指将Seminar和CTTM这两种新兴的教学方法有机结合起来,并利用互联网媒介将课堂主导权由教师转移到学生,培养学生自主学习能力与临床思维。文章参考其他学科教学方法以及临床实习经验,探讨在耳鼻咽喉头颈外科临床实习中应用“互联网+”背景下Seminar联合CTTM教学法的意义与实施价值,旨在为培养合格的耳鼻咽喉头颈外科医师提供帮助。

关键词：临床实习耳鼻咽喉科互联网+ Seminar 案例式立体教学法教学法

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基斯·沃尔德罗普诗选

诗刊 2024年第4期 166-174页

作者： [美国]基斯·沃尔德罗普一舸(译) 不详

中国东北北部地区雪面雨日数变化及其影响因素

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地理研究 2024年第7期43卷 1850-1861页

作者：宝乐尔其木格内蒙古农业大学林学院呼和浩特010019

本文基于中国东北北部地区121个气象站1968—2019年逐日积雪深度、降水、气温、海拔高度资料,利用统计方法对雪面雨日数气候学和长期变化特征及其影响因子进行了分析。结果表明:中国东北北部地区年均雪面雨日数在0.12~3.60 d之间,其中... 详细信息

本文基于中国东北北部地区121个气象站1968—2019年逐日积雪深度、降水、气温、海拔高度资料,利用统计方法对雪面雨日数气候学和长期变化特征及其影响因子进行了分析。结果表明:中国东北北部地区年均雪面雨日数在0.12~3.60 d之间,其中长白山(1.34 d),大、小兴安岭地区雪面雨日数偏多,最多出现在长白山南部,高原和平原地区雪面雨日数少,年均0.83 d以下。雪面雨发生在秋季积雪积累期和春季融化期,峰值分别出现在10月和4月,春季积雪消融期比秋季积累期多,约是其2倍。近52 a东北北部地区雪面雨日数呈减少趋势,大、小兴安岭减少较快(气候倾向率分别是-0.107 d/10a和-0.105 d/10a,均通过显著性检验)。冷季降雨日数和积雪日数对雪面雨贡献具有空间异质性,大兴安岭地区虽然降雨日数少但积雪日数多,使得该地区雪面雨日数较大,长白山地区则相反。月尺度上,雨日和积雪日数的共同增加(减少)导致3月(9月)雪面雨日数增加(减少),4月长白山、松嫩平原和小兴安岭地区雨日和积雪日数共同减少导致雪面雨日数减少。10月积雪日数减少是雪面雨日数减少的主因。积雪积累和融化初期(9月和3月)降雨日数和积雪日数共同变化导致雪面雨变化,而在积雪积累和融化后期(10月和4月)积雪日数对雪面雨变化贡献更大。年雪面雨日数和雪面雨量随海拔的升高而增加。

关键词：东北北部地区雪面雨变化影响因素

民族地区教师数字素养的发展现状与提升路径——基于广西9市教师样本的实证分析

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民族教育研究 2024年第1期35卷 117-124页

作者：袁磊刘沃奇广西师范大学教育学部广西桂林541004 广西师范大学教育区块链与智能技术教育部重点实验室广西桂林541004

研究采用问卷调查与深度访谈的方法,系统评估广西壮族自治区9个市3588名基础教育阶段教师的数字素养,包括数字意识、数字技术知识与技能、数字教学应用能力、数字安全与社会责任以及数字专业发展等5个核心维度。研究结果显示,广西基础... 详细信息

研究采用问卷调查与深度访谈的方法,系统评估广西壮族自治区9个市3588名基础教育阶段教师的数字素养,包括数字意识、数字技术知识与技能、数字教学应用能力、数字安全与社会责任以及数字专业发展等5个核心维度。研究结果显示,广西基础教育教师的数字素养整体上呈现积极态势,但其发展呈现不平衡性。进一步分析发现,教师的数字素养随着教龄的增长而逐渐降低,且尽管数字时代城乡教育资源差距有所缩小,但这种不均衡依旧对教师数字素养产生显著影响。针对研究发现提出以下建议:完善教师培训体系,以适应数字化时代的需求;创新教研体系,增强教师的数字教学能力;畅通数字资源平台通道,确保教育资源的公平可及;构建文化共生的教育环境,以推动教师数字素养的均衡与全面发展。

关键词：民族地区教师教育教师数字素养教师专业发展城乡数字资源不均衡

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乳腺光声成像进展

中国激光 2024年第9期51卷 29-41页

作者：黄可尔张良林励浙江大学生物医学工程与仪器科学学院浙江杭州310027

乳腺癌早期筛查、精准诊断、有效治疗是提高患者生存率的重要因素,而影像学是筛查、诊断、治疗评估的主要手段。基于现有的影像技术,乳腺临床诊治流程虽然已逐步规范化,但在高效灵敏筛查、无创精准诊断以及治疗监测评估等方面仍存在核... 详细信息

乳腺癌早期筛查、精准诊断、有效治疗是提高患者生存率的重要因素,而影像学是筛查、诊断、治疗评估的主要手段。基于现有的影像技术,乳腺临床诊治流程虽然已逐步规范化,但在高效灵敏筛查、无创精准诊断以及治疗监测评估等方面仍存在核心局限。例如,传统的医学影像技术存在诊断特异性低、成像速度慢、使用电离辐射或注射造影剂等局限,仍存在重大临床诉求。光声成像作为一项新兴的医学影像技术,可以与传统技术形成优势互补,提供快速(如10~15s完成全乳腺扫描)、高分辨率、信息丰富的医学影像。其光学对比度和声学分辨率使之具备揭示肿瘤微环境结构、功能、分子细节特征的能力。本文简述了光声成像的技术原理和主要设计形态,概述并评价了乳腺肿瘤筛查、诊断和治疗评估领域的代表性光声成像研究。最后讨论了光声成像在乳腺临床上的应用前景,其有望成为继钼靶、超声、核磁共振之后的“第四大”乳腺成像技术。

关键词：医用光学光声成像乳腺肿瘤微环境乳腺癌筛查早期精准诊断新辅助化疗评估肿瘤切缘检测

世界霸权秩序、分配(非)正义与全球社会变革

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马克思主义与现实 2024年第3期 192-200页

作者： [土耳其]萨汉·萨瓦斯·卡拉塔斯利王文彬(译) 美国北卡罗来纳大学格林波若分校社会学系辽宁大学外国语学院

资本主义追求利润率与维护社会合法性之间存在着根本矛盾,表现为利润率危机与合法性危机的交替出现,需要采取不同类型的再分配方案予以解决。由于资本主义制度下的再分配并不是为了实现分配正义理想,所以无论何种方案都无法永久地解决... 详细信息

资本主义追求利润率与维护社会合法性之间存在着根本矛盾,表现为利润率危机与合法性危机的交替出现,需要采取不同类型的再分配方案予以解决。由于资本主义制度下的再分配并不是为了实现分配正义理想,所以无论何种方案都无法永久地解决危机问题,而每一次再分配都会催生新形式的危机。对荷兰、英国和美国称霸世界期间的再分配策略的比较分析表明,为了应对不断加剧的合法性危机,再分配计划的规模和范围随着时间的推移而不断扩大。尽管如此,资本主义世界经济中不平等现象仍在不断增加,上述国家的世界霸权地位亦接连遭到削弱。当前,我们正在经历一场全面的合法性危机,它标志着美国世界霸权开始瓦解。全世界人民正在对分配正义、民主和尊严提出新的主张。为了满足这些正义诉求,需要对世界体系进行重大变革,建立一种新的世界秩序。

关键词：霸权世界秩序正义资本主义危机

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岁月静好何时能归来 006

岁月静好何时能归来