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基于特征增强的海面强干扰目标检测

激光与光电子学进展 2024年

作者：龙翔陈华杰吴浩宇余迪杭州电子科技大学自动化学院

针对海上搜救行动中海面目标检测任务所面临的高动态背景干扰、多尺度目标检测、小目标特征信息易丢失等问题，本研究基于特征增强、自适应特征融合的思想，以YOLOv8网络为基线模型，提出了一种改进的TS-YOLOv8网络：首先，基于Transfor... 详细信息

针对海上搜救行动中海面目标检测任务所面临的高动态背景干扰、多尺度目标检测、小目标特征信息易丢失等问题，本研究基于特征增强、自适应特征融合的思想，以YOLOv8网络为基线模型，提出了一种改进的TS-YOLOv8网络：首先，基于Transformer中的查询机制设计了TFF(Transformer-based Feature Fusion,TFF)模块，通过不同尺度特征之间的深度信息交互，对各特征层实现特征增强，然后再利用可学习参数对各层特征进行自适应特征融合。其次，引入了几乎无参数的Shuffle Attention注意力机制，在保持网络轻量化的同时捕捉到更多复杂的特征信息。在AFO数据集上，通过与多种主流检测算法的对比实验以及多组消融实验，本方法的m AP50达到了95.14%，相较于基线模型提升了5.6%,m AP95提升了7.38%，检测速度达到了110帧/s。在SeaDronesSee数据集上，通过多组消融实验，本方法的m AP50达到了91.34%，相较于基线模型提升了4.47%,m AP95提升了5.92%，检测速度达到了106帧/s。这些结果充分满足了海上搜救任务的苛刻要求。

关键词：特征融合特征增强目标检测海上搜救

改进一维卷积神经网络的隧道围岩收敛变形分级预测

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应用基础与工程科学学报 2024年第1期32卷 145-159页

作者：吴浩陈运涛朱赵辉李秀文岳强中国水利水电科学研究院北京100048 中交天津港湾工程研究院有限公司天津300222 山东农业大学水利土木工程学院山东泰安271018

隧道围岩收敛变化是认识围岩和支护结构动态作用及其时空演变机理的前提,变形分级准确预测是对围岩稳定性和支护结构有效性评估的重要基础.本文提出了改进一维卷积和支持向量机融合深度网络的隧道收敛变形分级预报模型.根据围岩变形的... 详细信息

隧道围岩收敛变化是认识围岩和支护结构动态作用及其时空演变机理的前提,变形分级准确预测是对围岩稳定性和支护结构有效性评估的重要基础.本文提出了改进一维卷积和支持向量机融合深度网络的隧道收敛变形分级预报模型.根据围岩变形的主要影响因素和特征类型,选取强度应力比、隧道埋深、隧道等效直径、支护刚度和岩体质量指标,建立了变形等级的识别框架.收集了159组国内外经典的隧道收敛变形实例数据,采用全局均值池化层和支持向量机改进传统卷积神经网络中全连接层和Softmax层进行等级分类,利用改进的一维卷积神经网络自动提取隧道变形的隐含典型特征.运用衰减学习率和Dropout正则化深度学习训练技巧,防止模型出现过拟合.与其他方法的结果对比,证明了该方法有着更好的准确率和鲁棒性,模型完全利用数据驱动实现有限数据集的深层复杂且微妙关系学习.应用于多雄拉公路隧道的围岩收敛变形分级预测,预测结果与现场实际一致,进一步验证了方法的准确性和适用性.研究结果有利于提高隧道收敛变形预测的理论水平和可靠性,为类似工程提供参考.

关键词：隧道工程收敛变形预测深度学习改进一维卷积神经网络

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盾构机滚刀刀箱的瞬时冲击分析及结构优化

机械设计 2024年第9期 111-118页

作者：袁文征高文梁吴浩闫阳中铁工程装备集团有限公司

为解决实际盾构机施工过程中刀箱结构局部失效的问题，文中根据滚刀破岩载荷特点和实际滚刀螺栓固定状态，提出了瞬时冲击的分析方法，采用有限元计算了不同螺栓固定状态下的滚刀对刀箱的冲击作用，所得到的计算结果与实际刀箱失效特征... 详细信息

为解决实际盾构机施工过程中刀箱结构局部失效的问题，文中根据滚刀破岩载荷特点和实际滚刀螺栓固定状态，提出了瞬时冲击的分析方法，采用有限元计算了不同螺栓固定状态下的滚刀对刀箱的冲击作用，所得到的计算结果与实际刀箱失效特征对比表明，螺栓松动量达到4 mm时，滚刀刀轴对刀箱结构的冲击作用导致局部结构承受过大的冲击能量，局部应力超出材料强度，结构失效风险较大。通过将L形块与刀箱焊接优化传力路径，优化L形块结构增大了冲击作用面积，可以有效解决冲击造成的刀箱结构局部失效风险过高的问题。

关键词：滚刀刀箱破岩载荷瞬时冲击结构优化

两栖攻击舰舰载直升机群出动作业一体化调度研究

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：韩维韩啸华苏析超王刘松吴浩南海军航空大学航空基础学院海军航空大学航空作战勤务学院中国人民解放军91860部队

甲板作业调度是提升舰载机出动率的关键技术。针对两栖攻击舰舰载直升机群出动作业多阶段、高耦合特性，提出一种包含出库及甲板调运、机务勤务保障、出动离场在内的调度模型和优化算法。首先，深入分析了舰载直升机出动作业流程，基于... 详细信息

甲板作业调度是提升舰载机出动率的关键技术。针对两栖攻击舰舰载直升机群出动作业多阶段、高耦合特性，提出一种包含出库及甲板调运、机务勤务保障、出动离场在内的调度模型和优化算法。首先，深入分析了舰载直升机出动作业流程，基于各阶段的逻辑约束和资源约束，以最小化机群出动时间为优化目标，建立了舰载直升机群出动作业一体化调度模型；随后，将该问题转化为具有转移时间特征的资源受限项目调度问题，基于串行调度生成机制，设计了一种两段编码的遗传-邻域搜索算法求解。通过对12架舰载直升机集中出动案例进行的仿真实验，验证了调度模型和算法在优化出动流程方面的有效性，显著降低了机群出动准备时间，进一步发现机务勤务保障阶段的决策在全局调度中更为关键。

关键词：两栖攻击舰舰载直升机出动作业一体化调度资源受限项目调度

西藏南部下鲁硅岩早白垩世欧特里夫期的放射虫化石

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微体古生物学报 2024年第2期41卷 142-160页

作者：吴浩若许波杨群中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院南京地质古生物研究所南京210008 中国科学院南京地质古生物研究所古生物学与油气地层应用重点实验室南京210008

目前,早白垩世欧特里夫期尚无可世界广泛对比的放射虫带。但一些地区,特别是西特提斯地区,该时间段放射虫化石组合记录,已为其他地区欧特里夫期放射虫硅岩时代的厘定提供了可能。西藏南部日喀则地区的下鲁硅岩,已发现早侏罗世-白垩纪中... 详细信息

目前,早白垩世欧特里夫期尚无可世界广泛对比的放射虫带。但一些地区,特别是西特提斯地区,该时间段放射虫化石组合记录,已为其他地区欧特里夫期放射虫硅岩时代的厘定提供了可能。西藏南部日喀则地区的下鲁硅岩,已发现早侏罗世-白垩纪中期的多个放射虫带,标志着新特提斯东段一个长期存在的大洋盆地。建立下鲁硅岩的完整放射虫分带系统,对东特提斯广泛分布的硅质岩时代确定及地质演化历史的研究,都有重要意义,但包括欧特里夫期在内的一些时期的放射虫组合尚未发现。为寻找欧特里夫期化石记录,本文对日喀则地区下鲁硅岩的样品80-133重新研究,描述放射虫化石26属的41种,包括5个新种。其中,与下鲁硅岩瓦兰今期(标本80-141)化石组合的共同种仅有3个。而Alievium regulare(Wu et Li),Archaeodictyomitra coniforma Dumitrica,***(Mizutani),*** Dumitrica,Cryptamphorella crepida O’Dogherty,***(Aliev),Hemicryptocapsa capita Tan,Praeconosphaera sphaeroconus(Rüst),Pseudodictyomitra lanceloti Schaaf,Thanarla pacifica Nakaseko et Nishimura的存在,显示该组合可与西特提斯、阿曼、日本和西太平洋等地的欧特里夫期放射虫动物群对比,为下鲁硅岩该时期放射虫化石的首次报道。

关键词：放射虫下鲁硅岩欧特里夫期早白垩世西藏

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模型驱动反卷积网络用于大视场光片图像恢复

激光与光电子学进展 2024年

作者：吴浩洋赵晓君杨孝全海南大学生物医学工程学院华中科技大学武汉光电国家研究中心

光片荧光显微成像系统已广泛应用于大体积生物样本成像。然而随着光片系统视场的扩大，成像会在整个视野范围内产生空间不均匀的退化，传统的模型驱动方法和深度学习方法均具有空间不变性，无法直接用于消除这种退化。本文首次提出在模... 详细信息

光片荧光显微成像系统已广泛应用于大体积生物样本成像。然而随着光片系统视场的扩大，成像会在整个视野范围内产生空间不均匀的退化，传统的模型驱动方法和深度学习方法均具有空间不变性，无法直接用于消除这种退化。本文首次提出在模型驱动的反卷积网络中引入位置信息，通过训练时随机选择退化规律不同的训练图像对、图像恢复时采取分块对应重建的方法，实现了位置相关的模型驱动反卷积网络。实验结果表明，该网络可以实现对大视场光片图像的快速反卷积，并提高了图像处理效率、图像质量和视场内图像质量的均匀性。

关键词：模型驱动反卷积网络光片荧光成像位置相关图像恢复

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退行性腰椎侧凸的发病机制及治疗决策

中华医学杂志 2024年第33期104卷 3092-3095页

作者：谢嵘丁元清吴浩复旦大学附属华山医院神经外科上海200040 首都医科大学宣武医院神经外科北京100053

退行性腰椎侧凸(DLS)是一种以腰椎异常侧凸为主要特征的脊柱畸形疾病,常见于50岁以上的个体。其发病机制涉及椎间盘退变、韧带和肌肉退化、遗传及环境因素等多方面。在治疗上,非手术方式,如药物治疗、物理疗法和锻炼被推荐为首选。然而... 详细信息

退行性腰椎侧凸(DLS)是一种以腰椎异常侧凸为主要特征的脊柱畸形疾病,常见于50岁以上的个体。其发病机制涉及椎间盘退变、韧带和肌肉退化、遗传及环境因素等多方面。在治疗上,非手术方式,如药物治疗、物理疗法和锻炼被推荐为首选。然而,对于病情严重的个案,个体化手术治疗也是可考虑的选择,合理的分型是手术决策的关键。现有研究主要集中于脊柱骨性结构,忽视了神经和肌肉等因素。未来的跨学科研究有望探索更全面、更有效的治疗方法,有助于恢复患者脊柱脊髓功能。

关键词：腰椎退行性腰椎侧凸脊柱畸形脊柱退行性病变

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基于改进YOLO v8的铁路人员入侵检测方法研究

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：吴浩楠史宏王瑞杨文胡昊中国铁道科学研究院研究生部中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所

我国铁路运输规模庞大，运行环境复杂，一旦人员入侵铁路运行区域，将严重威胁铁路运输安全。使用智能算法对铁路沿线摄像头采集到的视频图像进行分析检测，实时判断是否存在安全隐患，可以高效地维护铁路运输安全。然而，由于铁路沿线... 详细信息

我国铁路运输规模庞大，运行环境复杂，一旦人员入侵铁路运行区域，将严重威胁铁路运输安全。使用智能算法对铁路沿线摄像头采集到的视频图像进行分析检测，实时判断是否存在安全隐患，可以高效地维护铁路运输安全。然而，由于铁路沿线摄像头分布不均匀，当有远距离人员入侵时，在视频图像中呈现为小目标，易产生误检、漏检的问题。针对上述问题，提出一种改进的YOLOv8人员入侵检测方法。首先，在YOLOv8模型的Backbone层引入坐标注意力机制，提升了模型对小目标的特征提取能力，还增强了其在复杂背景下的鲁棒性；其次，将Head层中的检测头改为融合了尺寸感知，空间感知和任务感知的动态检测头，将多个感知模块融合至一个检测头，使模型在检测不同尺寸目标时更加精准和高效；最后，将损失函数改为Wise Intersection over Union(Wise-IoU)，使网络可以动态聚焦学习，更加专注于关键特征，提高了模型的泛化能力。经实验验证，每种改进均显著提升了模型的检测效果，与原始YOLOv8n模型相比，改进模型的精确率和召回率分别提升了2.2%和2.3%，达到91.6%和83.7%,mAP50和mAP50-95分别提升了2.6%和2.9%，达到89.9%和60.9%。相较其他先进的目标检测方法，研究结果也有更高的平均检测精度，证明其在铁路人员入侵检测场景中具有更高的应用价值，为铁路运输安全提供了更加可靠的技术保障。

关键词： YOLOv8算法人员检测注意力机制检测头损失函数

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城市内涝洪水数值模拟及三维场景构建研究

水文 2024年

作者：唐楷文徐刚吴浩阮全胜三峡大学水利与环境学院

为了更好地评估城市内涝洪水灾害，探讨了基于水动力学模型的城市内涝洪水模拟方法及基于GIS技术的三维场景构建技术。通过将SWMM与OpenFOAM耦合，提出了一种城市洪涝数值模拟模型，用于定量模拟洪水过程，获得了城市内涝洪水在不同时... 详细信息

为了更好地评估城市内涝洪水灾害，探讨了基于水动力学模型的城市内涝洪水模拟方法及基于GIS技术的三维场景构建技术。通过将SWMM与OpenFOAM耦合，提出了一种城市洪涝数值模拟模型，用于定量模拟洪水过程，获得了城市内涝洪水在不同时间点的流速、水深和流量网格数据。在城市地形和建筑实景模型方面，提出了一种三维洪水场景构建方法，弥补了传统二维场景模型仅具有单一水平面高程信息的不足。以随州市张家坂桥渠排水区为研究区，分析了不同重现期暴雨情况下的城市洪涝模拟效果。结果表明，经过实测降雨验证，模型在研究区域内表现出较高的精度；同时，三维洪水场景能够准确反映城市洪涝过程的状态，为评估城市内涝洪水灾害及城市防洪排涝能力建设提供了技术支持。

关键词：城市洪涝水动力学模型耦合数值模拟三维场景构建城市洪涝灾害评估