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基于特征点筛选的移动机器人长期定位研究

基于特征点筛选的移动机器人长期定位研究

作者：史蓝兮江南大学

学位级别：硕士

近年来,随着人工智能技术的不断发展,移动机器人已经逐步融入到了日常生活中为生产生活提供便利。这种情况使移动机器人的作业环境从单一的实验测试场景向复杂的真实世界转变。同时,机器人的作业模式从有限周期性作业向持续长期作业转... 详细信息

近年来,随着人工智能技术的不断发展,移动机器人已经逐步融入到了日常生活中为生产生活提供便利。这种情况使移动机器人的作业环境从单一的实验测试场景向复杂的真实世界转变。同时,机器人的作业模式从有限周期性作业向持续长期作业转变。真实世界相较于测试场景,存在很多不确定的因素,例如动态物体的干扰,光照条件的改变和环境的改造变化。使移动机器人在长期运行中与复杂多变的环境条件相适应是移动机器人领域的重要任务。定位技术是移动机器人自动化、智能化的关键,也是完成其他工作任务的基础和保证。因此,同步定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)系统的长期定位准确性、鲁棒性和实时性对于移动机器人至关重要。本文以视觉和IMU(Inertial Measurement Unit)紧耦合SLAM系统为研究对象,对基于特征点筛选的移动机器人长期定位进行研究,并取得了以下研究成果:(1)针对动态特征点影响SLAM前端在地图初始化中产生对极约束误匹配的问题,提出一种融合目标检测算法,即YOLOv5s(You Only Look Once),筛选动态特征点的方法。设计了双线程并行的方法,通过套接字实现两个系统在同一主机中信息交互,即在YOLOv5s系统中进行目标分类,在SLAM系统中进行目标判断和特征点筛选。通过加入余弦相似度项设计新的边界框回归损失函数提高目标检测准确性。对YOLOv5s的主干进行结构重参数化改进,可以对动态特征点进行准确筛选且实时定位,保证了系统实时性。(2)针对半动态特征点干扰SLAM后端优化产生异常值的问题,提出一种在非线性优化中改进鲁棒核函数对关键帧和非关键帧分开优化的鲁棒估计策略。首先分析了紧耦合非线性优化。视觉和IMU紧耦合系统通过求解最小二乘问题得到最优估计,提高系统的准确性和鲁棒性。然后推导了IMU预积分公式和视觉惯性紧耦合优化的目标方程。最后分析了鲁棒核函数的性质,为减少半动态特征点异常值干扰,对关键帧和非关键帧进行分别优化。使用加权鲁棒核函数的方法对优化模型进行改进,使算法对异常值具有更高的鲁棒性,能有效剔除异常值,提高图像信息利用率。(3)针对机器人长期定位在新旧地图之间,闭环检测易失效的问题,提出一种基于动态地图策略改进闭环检测的方法。首先分析了动态地图构建机制,用活跃地图和非活跃地图标记每段轨迹,对同一类别地图和不同类别地图的闭环检测进行区分,并设置用于检测不同类别地图中公共区域的位置识别阶段。然后分析了词袋模型的原理,针对词袋模型对相似度判断的权重评分进行改进,提出S-TFIDF(Scatter-Term Frequency Inverse Document Frequency)权重计算公式,提高新旧地图间公共区域相似度判断准确性。最后增加了对相机可观性准则的推导,通过几何空间验证提高闭环检测时序上的准确性。针对上述方法,本文在公开数据集和真实场景中均进行了实验验证。实验结果证明提出的方法可以有效改善移动机器人长期定位性能。

关键词：视觉惯性紧耦合系统非线性优化目标检测鲁棒核函数闭环检测

结合坐标注意力与生成式对抗网络的图像超分辨率重建

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计算机工程与科学 2024年第1期46卷 122-131页

作者：彭晏飞孟欣李泳欣刘蓝兮辽宁工程技术大学电子与信息工程学院辽宁葫芦岛125100

针对现有生成式对抗网络GAN的图像超分辨率重建模型中存在着特征信息利用不充分、VGG式判别器对局部细节的判断能力较弱以及训练不稳定的问题,提出了一种结合坐标注意力与生成式对抗网络的图像超分辨率重建模型。首先,以嵌有坐标注意力... 详细信息

针对现有生成式对抗网络GAN的图像超分辨率重建模型中存在着特征信息利用不充分、VGG式判别器对局部细节的判断能力较弱以及训练不稳定的问题,提出了一种结合坐标注意力与生成式对抗网络的图像超分辨率重建模型。首先,以嵌有坐标注意力的残差块构建生成器,沿通道和空间2个维度聚合特征,更充分地提取特征。然后,调整Dropout加入网络的方式使其作用于生成器中,提高模型的泛化能力。接着,以U-Net结构构造判别器,输出详细的逐像素反馈,以获取真假图像间的局部差异。最后,在判别器中引入谱归一化正则化,稳定GAN的训练。实验结果表明,当放大因子为4时,在基准测试集Set5和Set14上取得的峰值信噪比平均提高了1.75 dB,结构相似性平均提高了0.038,能够重建出更加清晰且真实的图像,重建图像具有良好的视觉效果。

关键词：超分辨率重建生成式对抗网络坐标注意力 U-Net式判别器

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基于拆分注意力网络的单图像超分辨率重建

液晶与显示 2024年第7期39卷 950-960页

作者：彭晏飞刘蓝兮王刚孟欣李泳欣辽宁工程技术大学电子与信息工程学院辽宁葫芦岛125105 渤海船舶职业学院辽宁葫芦岛125105

针对现有生成对抗网络的单图像超分辨率重建在大尺度因子下存在训练不稳定、特征提取不足和重建结果纹理细节严重缺失的问题,提出一种拆分注意力网络的单图超分辨率重建方法。首先,以拆分注意力残差模块作为基本残差块构造生成器,提高... 详细信息

针对现有生成对抗网络的单图像超分辨率重建在大尺度因子下存在训练不稳定、特征提取不足和重建结果纹理细节严重缺失的问题,提出一种拆分注意力网络的单图超分辨率重建方法。首先,以拆分注意力残差模块作为基本残差块构造生成器,提高生成器特征提取的能力。其次,在损失函数中引入鲁棒性更好的Charbonnier损失函数和Focal Frequency Loss损失函数代替均方差损失函数,同时加入正则化损失平滑训练结果,防止图像过于像素化。最后,在生成器和判别器中采用谱归一化处理,提高网络的稳定性。在4倍放大因子下,与其他方法在Set5、Set14、BSDS100、Urban100测试集上进行测试比较,本文方法的峰值信噪比比其他对比方法的平均值提升1.419 dB,结构相似性比其他对比方法的平均值提升0.051。实验数据和效果图表明,该方法主观上具有丰富的细节和更好的视觉效果,客观上具有较高的峰值信噪比值和结构相似度值。

关键词：超分辨率生成对抗网络谱归一化拆分注意力网络

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载人潜器砰击载荷数值预报方法研究

船舶力学 2024年第7期28卷 1018-1027页

作者：刘见德俞白兮赵青中国船舶科学研究中心江苏无锡214082 深海载人装备全国重点实验室江苏无锡214082

本文针对载人潜器水面零航速漂浮状态下的入水砰击载荷计算方法进行研究,给出基于频域和时域运动响应结果进行砰击压力预报的计算流程,推导砰击压力极值计算公式,并对某载人潜器进行频域和时域砰击压力预报。根据计算结果发现:频域方法... 详细信息

本文针对载人潜器水面零航速漂浮状态下的入水砰击载荷计算方法进行研究,给出基于频域和时域运动响应结果进行砰击压力预报的计算流程,推导砰击压力极值计算公式,并对某载人潜器进行频域和时域砰击压力预报。根据计算结果发现:频域方法由于未考虑船体运动和波面倾角对入水角的影响,适用于计算船体摇荡对入水角影响不大的船型;对于载人潜器,艇体的大幅运动会使入水角减小,导致砰击压力系数的明显增大,此时应基于时域方法进行砰击载荷计算,以避免砰击载荷的低估;在零航速工况下,潜器在迎浪一侧的砰击压力会明显大于另一侧,因此艉部在随浪下的砰击压力较大,而艏部则在迎浪工况下砰击压力较大。

关键词：载人潜器砰击载荷频域时域

抽象的“失效”与先锋的“溃败”——论双雪涛的小说《光明堂》及新东北文学的困境

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中国当代文学研究 2024年第3期 202-208页

作者：房子兮山东艺术学院艺术管理学院

双雪涛的小说《光明堂》具有“后先锋性”的美学特征:一方面,《光明堂》的后先锋特征,表现为确定性的缺失导致的美学含混。小说文本呈现出“残缺”的叙事、人物构造、东北景观,及“自我否定”式的“残缺东北历史想象”;另一方面,“多义... 详细信息

双雪涛的小说《光明堂》具有“后先锋性”的美学特征:一方面,《光明堂》的后先锋特征,表现为确定性的缺失导致的美学含混。小说文本呈现出“残缺”的叙事、人物构造、东北景观,及“自我否定”式的“残缺东北历史想象”;另一方面,“多义隐喻”与“意象滑动”的后先锋性,赋予《光明堂》以“抽象性”美学特征。然而,无论是美学含混,还是抽象性,脱离了丰富的现实,最终会导致过度审美化,进而造成抽象的“失效”与意义的“溃败”,这也是新东北文学创作的困境。

关键词：双雪涛《光明堂》先锋抽象性新东北文学

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多孔铝骨架/复合相变材料温控性能研究

功能材料 2024年第3期55卷 3128-3137页

作者：胡智涵黄书烽范芳蕾史冬敏蓝宁东华理工大学机械与电子工程学院南昌330013 东华理工大学江西省新能源工艺及装备工程技术研究中心南昌330013

相变储能材料(PCM)具有储热密度大、储/放热过程几乎恒温性等优点,是解决电子器件狭小空间下高热流密度问题的理想方案,但相变材料本身的导热系数较低、传热效率差等特性却限制了其应用范围。针对上述难题,以石蜡作为相变材料,通过3D打... 详细信息

相变储能材料(PCM)具有储热密度大、储/放热过程几乎恒温性等优点,是解决电子器件狭小空间下高热流密度问题的理想方案,但相变材料本身的导热系数较低、传热效率差等特性却限制了其应用范围。针对上述难题,以石蜡作为相变材料,通过3D打印制备多孔铝骨架,再采用水浴灌注法将石蜡灌注到多孔铝骨架中,制备出多孔铝骨架/复合相变材料(AS-PCM)。通过实验探究了95%、85%、75%3种孔隙率的温控性能。实验结果表明,添加多孔铝骨架可增强PCM的热传递,从而降低热源温度。在较大的功率下,AS-PCM对传热的改善更为明显。熔化完成前,低孔隙率AS-PCM热沉的底部温度和温度梯度更低,使用多孔铝骨架代替泡沫金属,为提高PCMs的导热性能提供了了新的多孔金属基体。

关键词：多孔铝骨架 3D打印复合相变材料温控性能

中国性、地域性与“听读”的博弈——方言与当代文学创作的“当下性”

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长江文艺 2024年第15期 135-137页

作者：房子兮不详

纵观中国现当代文学,“方言写作”现象不可忽视。从早期韩邦庆用吴语写《海上花列传》、鲁迅用绍兴方言写《离婚》,到后来林斤澜以温州方言写《矮凳桥风情》、金宇澄用沪语写《繁花》,方言写作未曾断绝,并随着《繁花》影视剧改编进一步... 详细信息

纵观中国现当代文学,“方言写作”现象不可忽视。从早期韩邦庆用吴语写《海上花列传》、鲁迅用绍兴方言写《离婚》,到后来林斤澜以温州方言写《矮凳桥风情》、金宇澄用沪语写《繁花》,方言写作未曾断绝,并随着《繁花》影视剧改编进一步兴盛。然而,“方言”与当下的文学创作,特别是小说创作,如何构成有效的艺术生产力?

关键词：《海上花列传》当代文学创作方言写作《离婚》中国现当代文学林斤澜韩邦庆艺术生产力

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新时代四川清音的保护、传承与创新

四川戏剧 2024年第5期 108-111页

作者：王子兮四川省曲艺研究院

四川清音是流行于川渝地区具有四川语言、语音特点的传统民间曲艺艺术。新时代,其保护、传承和创新面临着很大的挑战。首先是民间性和音乐性决定了保存和搜求的困难,其次是时代和文化土壤的变化决定了其生存发展的艰难。活化一种地域性... 详细信息

四川清音是流行于川渝地区具有四川语言、语音特点的传统民间曲艺艺术。新时代,其保护、传承和创新面临着很大的挑战。首先是民间性和音乐性决定了保存和搜求的困难,其次是时代和文化土壤的变化决定了其生存发展的艰难。活化一种地域性比较强的民间曲艺,最关键最有效的路径是进行商业化。通过跨行业进行多元视阈的研究、激活受众基础和吸收多样化人才、新媒体形式的多元化传播与推广等路径,能进一步创造和激活四川清音发展的生存空间,促进四川清音在新时代的有效传承。

关键词：曲艺研究四川清音保护传承

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双有源桥串联谐振变换器的暂态过程与控制

中国电机工程学报 2024年第8期44卷 3189-3201,I0021页

作者：李卓蓝张宇强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 湖北省武汉市430074

基于移相控制的双有源桥串联谐振变换器(dual-bridge series resonant converter,DBSRC)在传输功率的快速调控过程中,移相角将发生较大的阶跃变化,导致谐振腔出现大幅度长时间的振荡过程,不仅严重恶化了变换器的动态性能,电路元件也会... 详细信息

基于移相控制的双有源桥串联谐振变换器(dual-bridge series resonant converter,DBSRC)在传输功率的快速调控过程中,移相角将发生较大的阶跃变化,导致谐振腔出现大幅度长时间的振荡过程,不仅严重恶化了变换器的动态性能,电路元件也会面临严重的过电压和过电流风险。该文首先基于基波分析法推导DBSRC暂态过程的通用计算模型,分析暂态过程中的振荡特性,精确估算暂态过程中的谐振电压峰值、谐振电流峰值以及暂态过渡时间,评估暂态过程中的过电压与过电流程度。基于暂态过程计算模型,提出一种振荡的抑制方法,使变换器在一个开关周期后能够到达新的稳定状态,有效地避免了过电压与过电流的风险,并且大幅改善了闭环控制的动态特性。最后,通过仿真与实验结果验证理论分析和所提出的控制方法。

关键词：双有源桥串联谐振变换器暂态过程暂态建模电压应力电流应力振荡抑制

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