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基于无人机高光谱影像的农田防护林树种识别

基于无人机高光谱影像的农田防护林树种识别

作者：高阳河南农业大学

学位级别：硕士

作为防风固沙、土壤保持的重要林地,农田防护林在保护环境、增加农田生产力和维护生态平衡等方面发挥着积极作用。作为农田防护林保护与利用的关键指标,树木种类的快速识别具有重要意义。然而,现有的树种识别多以人工调查为主,不仅迅速... 详细信息

作为防风固沙、土壤保持的重要林地,农田防护林在保护环境、增加农田生产力和维护生态平衡等方面发挥着积极作用。作为农田防护林保护与利用的关键指标,树木种类的快速识别具有重要意义。然而,现有的树种识别多以人工调查为主,不仅迅速识别农田防护林树种信息,且人力资源浪费。近年来,高光谱快速发展,利用无人机搭载的高光谱成像仪可高效的采集大范围高光谱数据,基于光谱特征的树种识别可有效解决上述问题,然而,其也存在数据冗余、特征不明显等问题,因此如何基于无人机高光谱影像进行更精准的农田防护林树种识别研究显得非常有必要。本文选择河南省信阳市郭家塆农田防护林中树种丰富的区域为研究区,结合机载高光谱影像数据与实地调查获得的树种数据,针对农田防护林中毛白杨、椿树、栗树等八种具有较高研究价值的树木开展树种分类研究,主要研究内容及结论如下:(1)以机载高光谱为数据源,分别使用主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)、最小噪声分离(Minimum Noise Fraction,MNF)、基于随机森林的递归特征消除(Random Forest-Recursive Feature Elimination,RF-RFE)三种降维算法对农田防护林的原始高光谱图像数据进行降维预处理。研究结果表明:不同的降维算法可以得到不同的降维效果,经PCA处理后的高光谱影像在99.5%贡献率下可降维至53维;经MNF处理后的高光谱影像共保留了21个特征;经RF-RFE处理后的高光谱影像在保留28个特征时可获得最高的交叉验证分数,为0.45。3种降维算法均有效的降低了特征维度,减小了冗余。(2)针对3种降维算法后的特征影像,分别输入至K近邻模型(K-Nearest Neighbors,KNN)、随机森林模型(Random Forest,RF)和极端梯度提升模型(e Xtreme Gradient Boosting,XGBoost),构建用于郭家塆农田防护林树种识别的机器学习模型。研究结果表明:PCA降维算法结合KNN模型的分类效果优于MNF和RF-RFE降维算法,MNF降维算法更有利于RF和XGBoost分类模型的建立。在构建的9种分类模型中,MNF-XGBoost模型可以在树种分类中获得最好的总体分类精度,其中地块6的分类效果最佳,总体精度(Overall Accuracy,OA)为80.25%,Kappa系数为0.76,比其他8种分类模型的识别精度高出.091%-7.55%,MNF-XGBoost模型更有利于郭家塆农田防护林树种的总体识别。(3)针对3种分类模型对应降维方法得到的最优识别模型,即PCA-KNN模型、MNF-RF模型和MNF-XGBoost模型,我们分别分析了这3种模型在单一树种识别中的能力,根据平均生产者精度(Producer's Accuracy,PA)得,MNF-RF模型对大叶南洋杉、五角枫、栗树、楝树、椿树这5个树种具有较强的识别能力,识别精度集中在64.2%-72.5%;MNF-XGBoost模型对毛白杨树种具有较好的识别效果,识别精度为74.7%;PCA-KNN模型对槐树的识别效果较好,识别精度为70.4%。本研究为农田防护林树种的实时、快速分类提供了一种有效方法,对提高树种分类精度具有一定积极作用,有助于农田防护林的健康持续发展,对生态文明建设具有积极促进作用。

关键词：高光谱农田防护林树种分类特征提取机器学习

基于科研成果评价全流程的高校图书馆支持服务研究

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图书馆建设 2024年第2期 119-126页

作者：张芳高阳中国石油大学(华东)图书馆黑龙江大学西语学院哈尔滨商业大学外语学院

科研成果评价服务是高校图书馆科研支持服务的主要内容之一。从科研成果评价流程的视角来看,高校图书馆科研支持服务内容包括分析指标性能,指导指标选择;分析成果出处,全面采集数据;借力多样化评价工具与方法,赋能成果数据分析与展示;... 详细信息

科研成果评价服务是高校图书馆科研支持服务的主要内容之一。从科研成果评价流程的视角来看,高校图书馆科研支持服务内容包括分析指标性能,指导指标选择;分析成果出处,全面采集数据;借力多样化评价工具与方法,赋能成果数据分析与展示;讨论成果数据,完成定量评价;总结评价结果,出具评价报告。高校图书馆在科研成果评价支持服务中存在缺乏科研评价服务政策支撑及统一管理平台,获取的评价数据不够全面、及时,评价支持服务的模式和内容落后于现实需求等问题。基于此,高校图书馆应完善科研评价支持服务机制,提升科研评价支持服务馆员的能力和素质,拓展科研评价支持服务的内容和范围。

关键词：评价支持服务文献计量服务科研成果评价高校图书馆

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Cu-7Sn-1Ni-xSi合金组织及力学性能研究

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Cu-7Sn-1Ni-xSi合金组织及力学性能研究

作者：高阳中北大学

学位级别：硕士

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元强化学习研究综述

软件学报 2024年第4期35卷 1618-1650页

作者：陈奕宇霍静丁天雨高阳南京大学计算机科学与技术系江苏南京210043 计算机软件新技术国家重点实验室(南京大学) 江苏南京210043 Applied Sciences Group MicrosoftRedmondWA 98034USA

近年来,深度强化学习(deep reinforcement learning,DRL)已经在诸多序贯决策任务中取得瞩目成功,但当前,深度强化学习的成功很大程度依赖于海量的学习数据与计算资源,低劣的样本效率和策略通用性是制约其进一步发展的关键因素.元强化学... 详细信息

近年来,深度强化学习(deep reinforcement learning,DRL)已经在诸多序贯决策任务中取得瞩目成功,但当前,深度强化学习的成功很大程度依赖于海量的学习数据与计算资源,低劣的样本效率和策略通用性是制约其进一步发展的关键因素.元强化学习(meta-reinforcementlearning,Meta-RL)致力于以更小的样本量适应更广泛的任务,其研究有望缓解上述限制从而推进强化学习领域发展.以元强化学习工作的研究对象与适用场景为脉络,对元强化学习领域的研究进展进行了全面梳理:首先,对深度强化学习、元学习背景做基本介绍;然后,对元强化学习作形式化定义及常见的场景设置总结,并从元强化学习研究成果的适用范围角度展开介绍元强化学习的现有研究进展;最后,分析了元强化学习领域的研究挑战与发展前景.

关键词：元强化学习强化学习深度强化学习元学习

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直升机抗坠毁元件构形设计分析研究

振动与冲击 2024年第7期43卷 345-354,364页

作者：卢致龙中国直升机设计研究所江西景德镇333000

为探究差异化的构形参数对复合材料波纹梁吸能性能影响,针对多种构形波纹梁,进行动态压溃试验,对试验现象分析及试验数据处理,给出了多种构形波纹梁的载荷-时间曲线和破坏模式。采用有限元软件ABAQUS模拟波纹梁的瞬态冲击过程,得到吸能... 详细信息

为探究差异化的构形参数对复合材料波纹梁吸能性能影响,针对多种构形波纹梁,进行动态压溃试验,对试验现象分析及试验数据处理,给出了多种构形波纹梁的载荷-时间曲线和破坏模式。采用有限元软件ABAQUS模拟波纹梁的瞬态冲击过程,得到吸能特性参数比吸能(SEA)和平均载荷值等,并与试验结果对比,对比结果验证了数值模型的有效性。通过试验及数值分析结果讨论了波纹构形对波纹梁峰值载荷和吸能能力的影响,对不同构形波纹梁以及增加薄弱环节设计的吸能差异作出评估,为实际工程设计提供参考依据。结果表明,利用等截面剖面杆轴向压缩载荷作用下的临界应力方程将波纹梁梁高/波幅比、波长/波幅比设定在相应关系式时波纹梁结构表现出较为稳定的压溃过程,具有一定的应用价值;波纹腹板圆角R值除了对峰值载荷及平均载荷有影响,对波纹梁破坏模式改变也有一定关系,薄弱圆角r值能比较好的改善峰值载荷大小。

关键词：抗坠毁波纹梁波纹腹板数值模拟 Hashin 吸能

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基于深度强化学习的掼蛋扑克博弈求解

计算机研究与发展 2024年第1期61卷 145-155页

作者：葛振兴向帅田品卓高阳计算机软件新技术国家重点实验室(南京大学) 南京210023 上海大学计算机工程与科学学院上海200444 南京大学深圳研究院广东深圳518057

在不确定信息的复杂环境下进行决策是现实中人们经常面对的困难之一,因此具有能够进行良好决策的能力被视为人工智能的重要能力之一.而游戏类型的博弈作为对现实世界的一种高度抽象,具有良定义、易检验算法优劣等特点,成为研究的主流.... 详细信息

在不确定信息的复杂环境下进行决策是现实中人们经常面对的困难之一,因此具有能够进行良好决策的能力被视为人工智能的重要能力之一.而游戏类型的博弈作为对现实世界的一种高度抽象,具有良定义、易检验算法优劣等特点,成为研究的主流.其中以掼蛋为代表的扑克类博弈不仅具有他人手牌未知这样的难点,还由于可选出牌动作与他人手牌情况数量庞大等特点,难以进行高效求解.因此,提出了一种软深度蒙特卡洛(soft deep Monte Carlo,SDMC)求解方法.该方法能够更好地融合领域知识,加快策略学习速度,并采用软动作采样策略调整实时决策,提升策略胜率.所提出的SDMC方法训练出的策略模型参加第2届“中国人工智能博弈算法大赛”时获得冠军.与第1届比赛冠军策略和第2届其他策略模型的实验对比证明了该方法在解决掼蛋扑克博弈中的有效性.

关键词：非完美信息深度强化学习多智能体系统软深度蒙特卡洛方法扑克博弈

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光学相机通信系统技术优化及样机研发

光学相机通信系统技术优化及样机研发

作者：胡高阳吉林大学

学位级别：硕士

光学相机通信(Optical Camera Communication,OCC)的概念源于利用现有的照明基础设施进行通信的需求。通过调制常见光源发出的可见光强度,实现数据传输,充分展现了通照一体化的概念。与基于射频的通信系统不同,OCC在可见光谱中运行,减... 详细信息

光学相机通信(Optical Camera Communication,OCC)的概念源于利用现有的照明基础设施进行通信的需求。通过调制常见光源发出的可见光强度,实现数据传输,充分展现了通照一体化的概念。与基于射频的通信系统不同,OCC在可见光谱中运行,减少了在拥挤的射频环境中常见的干扰问题。在室内环境中,广泛存在可见光源,使得OCC无需额外的基础设施成本即可进行部署。此外OCC接收设备普及率高、成本低,进一步增加了其吸引力,OCC通信不仅是一种理论上的研究,更是一种能够改善人们生活质量和效率的实用技术。因此,其备受关注。OCC系统接收端利用手机的卷帘曝光模式,光源在图像上呈现明暗相间的条带。然而,在现实场景中,用户手持手机时会发生晃动和倾斜,图像传感器的视场角和光学畸变导致了OCC的空间选择性和几何失配。手机相对于光源接收位置距离的变化以及复杂的环境光干扰也会对OCC系统的通信速率以及性能产生影响,降低系统可靠性。为解决这些问题,本文以系统应用现实场景为出发点,以实时性、高速率、高效性和稳定性为目标,提出并开发实现了一种基于OCC技术的信息发布系统,针对现实场景中出现的问题在发送端进行数据链路层及搭建方式的优化,在接收端提出基于膨胀的光源追踪定位算法(Expansion-aided Light Source Tracking and Positioning,ELSTP)以及基于导频的角点检测及抗倾斜解调算法(Pilot-aided Corner Detection and Anti-tilt,PCDA)。移植算法至安卓平台验证算法可靠性和轻量级性,旨在实现OCC技术落地。此外,针对发送端光源提出一种OCC系统光源优化模型,关注不同参数光源下对手机终端CMOS传感器成像的影响,以成像质量作为约束对发送端光源进行实时调整优化。本文的研究工作及创新点如下:(1)针对室内单向广播系统的两个应用场景展开研究,开发一套OCC系统。在近距离通信场景中,引入基于多入多出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)的多光源空时协同传输技术,以实现更高的数据传输速率,基于OCC天然的空分复用特性,发送端多光源同时传输不同光信号,利用成像空间位置的划分来区别多路用户,达到大幅度提高系统容量及信道传输效率的目的。在远距离通信场景中,利用空间分集的思想,发送端多个光源同时传输同一信号并利用墙面作为反射中介,接收端接收到多路信号的叠加,增加了传输距离。针对系统运行中出现的问题,不断做出调整,针对数据链路层,在计算机网络的基本功能上进行了调整。(2)针对OCC系统运行中暴露出的问题,包括但不限于用户移动和环境光干扰对系统性能的影响,本文在接收端提出了两种关键算法。利用图像形态学思想,基于膨胀的光源追踪定位(ELSTP)算法,用于准确跟踪光源的位置,确保光源和接收端之间的稳定对齐。基于导频的角点检测及抗倾斜(PCDA)解调算法,用于减少光子溢出及接收端晃动现象造成的影响来实现精准解调。考虑安卓平台的兼容性和性能要求,确保算法的有效性和轻量性,将算法移植到安卓平台,于样机开发一款APP实现对视频帧流的实时处理。在实际环境中模拟不同距离下的通信,并模拟用户晃动和倾斜的影响。本文系统最终达到了,在通信距1.1米时的传输速率24kbits/s,在通信距离2.8米时的传输速率4kbits/s。通信距离1.1米时的误码率上限1e-4,通信距离2.8米时的误码率上限1e-3,实现OCC技术落地。(3)针对图像传感器成像的特点,提出一种OCC光源优化模型,利用可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)已报道的控制可见光传播的能力,改变LED光源穿过RIS后洒在地面上的状态,以成像质量作为约束,化固态为动态来进行光源实时优化。

关键词：光学相机通信现实场景多光源空时协同传输光源追踪定位安卓开发可重构智能表面光源优化模型

基于仿真数据库的固定式海上风—流联合发电机组尾流场数字孪生方法研究

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中国造船 2024年第2期65卷 238-248页

作者：曹宇朱高阳吴瑜初文华王芳上海海洋大学工程学院上海201306 上海海洋大学海洋科学学院上海201306

海上风—流联合获能装置是未来海上新能源发电的优选设备型式之一,但联合发电机组尾流场相界面的变化规律尚不明确。论文将数字孪生方法与计算流体力学相结合,提出一种兼顾计算精度和速度的装置服役状态动力分析方法。基于VOF多相流模型... 详细信息

海上风—流联合获能装置是未来海上新能源发电的优选设备型式之一,但联合发电机组尾流场相界面的变化规律尚不明确。论文将数字孪生方法与计算流体力学相结合,提出一种兼顾计算精度和速度的装置服役状态动力分析方法。基于VOF多相流模型和k-ε湍流模型建立流固耦合仿真模型,构建风-流联合发电机组尾流场仿真结果的数据库。然后应用线型插值和拉格朗日插值方法实现尾流场体积分数的空间映射和样本推演。提出的基于仿真数据库的数字孪生方法能实现对固定式海上风-流联合发电机组尾流场相界面变化规律的快速、精准预报。研究成果为优化海上新能源获能装置功率输出和快速、精准评估服役状态提供理论基础。

关键词：风—流联合获能 CFD模型数字模型数字孪生相界面

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电子粒子观的蜕变

物理 2024年第1期53卷 1-11页

作者：牛谦高阳中国科学技术大学物理学院合肥230026

在固体理论研究早期,电子被认为是满足牛顿力学的经典粒子。随着20世纪前半段量子力学的逐步建立,微观粒子的波动性成为精确理解微观世界的关键。这也深刻影响了人们对晶体中电子的认识:电子以布洛赫波的本征形式存在于晶体中,而其粒子... 详细信息

在固体理论研究早期,电子被认为是满足牛顿力学的经典粒子。随着20世纪前半段量子力学的逐步建立,微观粒子的波动性成为精确理解微观世界的关键。这也深刻影响了人们对晶体中电子的认识:电子以布洛赫波的本征形式存在于晶体中,而其粒子性则以波包形式在大于晶格间距的空间尺度上存在。自1980年以来,人们发现布洛赫波的几何相位在固体理论中不可或缺,这进一步完善了晶体中电子的粒子观。文章旨在跟随整个固体物理研究框架的进展勾画出电子粒子观演变的大致轮廓,以一些关键物理问题为例解释电子粒子观的内涵并展示其在固体物理研究中的价值。

关键词：晶体电子波动性粒子观经典动力学布洛赫波波包几何相位半经典动力学