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基于概率推断的动态切片裁剪方法

基于概率推断的动态切片裁剪方法

作者：夏嘉斌上海交通大学

学位级别：硕士

动态程序切片能够在程序运行出现异常的情形下有效地捕获到导致该异常出现的错误代码以及传播错误数据的程序运行路径。动态切片技术由于其能够把检查程序错误的范围缩小，成为程序调试的重要工具之一。但是，普通的程序动态切片技术并... 详细信息

动态程序切片能够在程序运行出现异常的情形下有效地捕获到导致该异常出现的错误代码以及传播错误数据的程序运行路径。动态切片技术由于其能够把检查程序错误的范围缩小，成为程序调试的重要工具之一。但是，普通的程序动态切片技术并没有对于切片结果提供额外的参数辅助程序员进一步缩减排查空间，使得在大型程序的切片结果中仍然会出现大小超出理想范围的切片，造成程序调试依旧面临着巨大的人力消耗，直接导致程序维护的高昂代价。自动化错误检测技术能够通过添加辅助信息的方式使得程序切片能够以更加突出的方式显现出程序错误的可能位置，从而让动态切片技术成为更高效的协同调试工具。数据挖掘领域的一部分研究将其技术运用到程序自动错误分析中，但是迄今的主要研究对象仍然停留在程序谓词和返回值上，并不能够满足现实程序多种多样的错误类型。为了提高程序调试的效率，本文提出了一种基于概率推演自动计算动态程序切片中每条语句的正确概率并赋予优先度、进而裁剪的方法。首先从程序运行过程抽取其相应的动态依赖关系图;然后根据依赖关系转化成贝叶斯网络;随后在该网络上运行概率推演并统计，得到程序静态语句的正确概率;最后采用二分聚类的统计方式对切片进行裁剪。实验表明激进的裁剪策略能使4%的代码量覆盖27.49%的错误;而保守的策略可使66%的代码量覆盖84.66%的缺陷。数据说明使用裁剪后的动态程序切片结果可进一步提高调试人员定位缺陷和分析故障的效率。

关键词：动态切片程序调试概率推演自动化程序分析

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“钢-铅”粘接结构非接触激光超声检测方法

红外与激光工程 2018年第1期47卷 226-232页

作者：夏嘉斌孙广开宋潮周正干合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009 北京信息科技大学光电测试技术北京市重点实验室北京100101 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 中北大学电气与控制工程学院山西太原030051

为了解决核工业领域防辐射用钢铅粘接结构的非接触、高精度无损检测问题,研究激光超声检测方法。建立了粘接结构模型,分析了激光超声的传播及脱粘导致的声波反射和衰减;实验测量了良好粘接与脱粘处的窄带激光超声信号,观测到脱粘导致的... 详细信息

为了解决核工业领域防辐射用钢铅粘接结构的非接触、高精度无损检测问题,研究激光超声检测方法。建立了粘接结构模型,分析了激光超声的传播及脱粘导致的声波反射和衰减;实验测量了良好粘接与脱粘处的窄带激光超声信号,观测到脱粘导致的界面反射信号幅度变化;分析得出表征脱粘的激光超声反射系数与声波频率和测量位置的关系;通过激光超声C扫描方法实现模拟脱粘试样的检测与成像。研究表明:激光超声方法可以实现两层钢铅粘接结构脱粘的成像检测,在核工业防辐射结构检测中具有应用前景。

关键词：核工业粘接结构脱粘激光超声无损检测

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基于卷积神经网络的混叠光谱解调方法

红外与激光工程 2022年第5期51卷 263-271页

作者：刘瀚霖辛璟焘庄炜夏嘉斌祝连庆北京信息科技大学光电测试技术与仪器教育部重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009

研究了一种基于深度学习的光纤光栅混叠FBG光谱解调方法。利用卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)模型处理混叠光谱非线性序列模型问题,通过一维卷积神经网络预测识别混叠光谱中心波长,并搭建了并联结构的混叠光谱数据自... 详细信息

研究了一种基于深度学习的光纤光栅混叠FBG光谱解调方法。利用卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)模型处理混叠光谱非线性序列模型问题,通过一维卷积神经网络预测识别混叠光谱中心波长,并搭建了并联结构的混叠光谱数据自动采集实验系统,验证了混叠光谱的中心波长高精度解调。实验分析了训练样本、迭代次数对训练时间、测试时间、解调精度的影响,并对训练完成后的模型进行了解调时间测试。分别与其他解调算法进行了解调精度和测试时间对比,同时对同一组光谱数据使用解调模型算法及最高点寻峰算法进行中心波长值的对比并进行误差分析。实验结果表明:解调模型均方根误差结果为0.08258 pm,使用Intel(R)Core(TM)i7-8550U CPU(Central Processing Unit)的解调计算时间为0.338 s。研究结果表明:采用卷积神经网络模型对于混叠光谱中心波长解调结果的准确性具有合理性,与其他算法相比,文中的解调算法在解调精度和时间上具有优势,模型大小在400 kB以下,所需算力较小,可部署在小型嵌入式设备中,在大规模机载传感网络,结构健康监测中有良好的应用前景。

关键词：光纤光栅混叠光谱光谱数据采集系统卷积神经网络

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基于概率推演的动态程序切片优先度计算方法

计算机与现代化 2013年第3期 12-16页

作者：夏嘉斌上海交通大学软件学院上海200240

为了提高程序调试的效率,本文提出一种基于概率推演自动计算动态程序切片中每条语句的正确概率并赋予优先度的方法。首先从程序运行过程抽取其相应的动态依赖关系图;然后根据依赖关系转化成贝叶斯网络;最后在该网络上运行概率推演并统计... 详细信息

为了提高程序调试的效率,本文提出一种基于概率推演自动计算动态程序切片中每条语句的正确概率并赋予优先度的方法。首先从程序运行过程抽取其相应的动态依赖关系图;然后根据依赖关系转化成贝叶斯网络;最后在该网络上运行概率推演并统计,得到程序静态语句的正确概率。使用具有优先度的动态程序切片结果可进一步提高调试人员定位缺陷和分析故障的效率。实验表明本方法平均可将实际错误排名在切片结果的前20.2%。

关键词：动态切片程序调试概率推演自动化程序分析错误定位

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奥氏体不锈钢材料模型有限元动静力学分析

工具技术 2021年第11期55卷 88-92页

作者：罗章何巍夏嘉斌董明利北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室

为了降低真实加载试验的风险和复杂程度,根据实际材料特征和属性参数,采用有限元分析方法对比选择了5mm×5mm×2.5mm六面体单元,并进行不锈钢材料模型网格划分及动静力学节点处应力应变分析。结果表明,通过加载50N和60N静态载荷观察到... 详细信息

为了降低真实加载试验的风险和复杂程度,根据实际材料特征和属性参数,采用有限元分析方法对比选择了5mm×5mm×2.5mm六面体单元,并进行不锈钢材料模型网格划分及动静力学节点处应力应变分析。结果表明,通过加载50N和60N静态载荷观察到模型最大应力应变位置集中区域靠近约束处,最大应力分别为66.6167MPa和79.9400MPa,最大应变分别为0.412E-03、0.494E-03;加载5min、10min,大小为1~30N的随机载荷进行瞬态分析发现,外部载荷加载时间会影响模型节点处的最大应力应变值。仿真结果说明,有限元法可有效分析不锈钢材料模型受力后节点的应力应变变化,为研究材料的受力损伤及受力疲劳提供了分析方法。

关键词：有限元分析网格划分静态分析瞬态分析

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基于深度学习的舌鳞癌拉曼光谱分割方法

激光与光电子学进展 2023年第2期60卷 424-431页

作者：刘金阳于明鑫冀胜楠祝连庆张韬丁静雅夏嘉斌北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192 中国北方化学研究院集团有限公司北京100089

拉曼光谱能够反映生物组织的分子结构变化,可用于舌鳞癌组织检测。然而,现有方法仅能够鉴别舌鳞癌组织属性,判断组织是否发生癌变,无法定位舌鳞癌组织拉曼光谱的重要谱带区域。因此,提出一种基于深度学习的舌鳞癌组织拉曼光谱重要谱带... 详细信息

拉曼光谱能够反映生物组织的分子结构变化,可用于舌鳞癌组织检测。然而,现有方法仅能够鉴别舌鳞癌组织属性,判断组织是否发生癌变,无法定位舌鳞癌组织拉曼光谱的重要谱带区域。因此,提出一种基于深度学习的舌鳞癌组织拉曼光谱重要谱带区域分割方法。首先,利用光纤拉曼光谱采集设备采集22位病人44块肿瘤组织的拉曼光谱数据,对数据进行预处理、标注,并分为训练集和测试集;然后,建立谱带区域深度卷积神经网络模型,该模型包括三个基本模块,即拉曼光谱特征提取网络、重要谱带推荐网络以及重要谱带回归网络。其中拉曼光谱特征提取网络用于提取舌鳞癌组织光谱特征,重要谱带推荐网络和重要谱带回归网络用于分割舌鳞癌组织光谱的重要谱带区域。实验结果显示,在交并比为0.7的判断标准下,所提方法对舌鳞癌组织重要谱带分割的平均精度为99%。

关键词：拉曼光谱舌鳞癌卷积神经网络光谱分割

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拉曼光谱技术在口腔癌诊断中的研究进展

中国医学科学院学报 2020年第3期42卷 399-404页

作者：朱智慧孟凡皓夏嘉斌徐晓凤胡阳张爱金张韬中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院口腔科北京100730 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192

口腔癌是临床常见的疾病,近年来其发病率呈上升趋势,严重威胁患者的生命安全。当前口腔癌的治疗是以手术为主的综合治疗,疾病的早期诊断及原发灶切除的彻底性直接影响患者的预后。拉曼光谱是一种通过光与物质相互作用产生的非弹性散射... 详细信息

口腔癌是临床常见的疾病,近年来其发病率呈上升趋势,严重威胁患者的生命安全。当前口腔癌的治疗是以手术为主的综合治疗,疾病的早期诊断及原发灶切除的彻底性直接影响患者的预后。拉曼光谱是一种通过光与物质相互作用产生的非弹性散射光来进行检测的光学技术,能够探测生物化学和生物分子结构及组织构象的振动光谱,可提供细胞、组织或生物流体“化学指纹信息”,在医学领域有较多应用。随着相关技术及光学仪器的发展,拉曼光谱在医学领域中的研究也取得了较大进展。本文总结了拉曼光谱在口腔癌诊治中的研究进展,探讨了其临床应用面临的挑战及前景。

关键词：拉曼光谱口腔癌诊断指纹分子

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基于深度学习的机翼蒙皮载荷计算方法

电子测量与仪器学报 2022年第4期36卷 1-8页

作者：刘佳玮于明鑫祝连庆夏嘉斌闫光梁生珺北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100016 北京信息科技大学北京市光电测试技术重点实验室北京100192 北京信息科技大学光纤传感与系统北京实验室北京100016

针对传统的载荷标定方程计算机翼蒙皮载荷精度低的问题,提出了一种基于深度学习的机翼蒙皮载荷计算新方法。考虑真实机翼蒙皮受力复杂,首先建立了机翼蒙皮试验件模型,使用Ansys仿真软件对试验件进行有限元分析,获得应变与载荷仿真数据,... 详细信息

针对传统的载荷标定方程计算机翼蒙皮载荷精度低的问题,提出了一种基于深度学习的机翼蒙皮载荷计算新方法。考虑真实机翼蒙皮受力复杂,首先建立了机翼蒙皮试验件模型,使用Ansys仿真软件对试验件进行有限元分析,获得应变与载荷仿真数据,并对仿真数据进行数据清洗与预处理;其次,构建深度神经网络模型,将应变与载荷作为神经网络模型的输入与输出值,采用Adam算法优化提出的载荷计算模型;最后,在测试集上对载荷值进行预测,使用平均相对误差与绝对值差作为评价指标。实验结果显示,基于深度学习的载荷计算方法在小载荷数据上平均绝对误差为0.081 N,在正常载荷数据上的平均相对误差为0.0638%;与传统载荷计算方法比较,本文提出的新方法计算的载荷精度明显优于传统方法。

关键词：机翼蒙皮载荷计算深度学习应变载荷标定方程

基于10.6μm波长的小型化非线性全光衍射深度神经网络建模方法

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激光与光电子学进展 2021年第8期58卷 395-406页

作者：孙一宸董明利于明鑫夏嘉斌张旭白雨晨鹿利单祝连庆北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室北京100192

提出了一种基于10.6μm波长的小型化非线性全光衍射深度神经网络建模方法。采用波长为10.6μm的二氧化碳(CO2)激光光源,其对应的神经网络物理尺寸为1mm×1mm,依据相关的光学物理参数特性,构建了基于10.6μm波长的非线性全光衍射深度神... 详细信息

提出了一种基于10.6μm波长的小型化非线性全光衍射深度神经网络建模方法。采用波长为10.6μm的二氧化碳(CO2)激光光源,其对应的神经网络物理尺寸为1mm×1mm,依据相关的光学物理参数特性,构建了基于10.6μm波长的非线性全光衍射深度神经网络模型框架,使用网格搜索法确定最优的神经网络模型超参数,并选择交叉熵损失函数和Adam优化器对神经网络进行了优化。分别在MNIST手写数字数据集和Fashion-MNIST数据集上对该方法进行了测试,其分类结果分别达到了0.9630和0.8743。所提方法为制备小型化的全光衍射光栅提供了理论参考。

关键词：光计算非线性全光衍射深度神经网络激活函数 10.6μm 深度学习