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基于深度学习的多场景电子元器件检测技术研究

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基于深度学习的多场景电子元器件检测技术研究

作者：夏子林江苏大学

学位级别：硕士

近年来,人工智能以及智能制造得到蓬勃的发展,其中关键的机器视觉技术广泛运用于各种生产线,不仅能够提高效率、降低成本,同时也能降低工人劳动强度,提高企业智能化水平。当前,电子元器件的装配大多依靠人工插装,不仅费时费力,而且成本... 详细信息

近年来,人工智能以及智能制造得到蓬勃的发展,其中关键的机器视觉技术广泛运用于各种生产线,不仅能够提高效率、降低成本,同时也能降低工人劳动强度,提高企业智能化水平。当前,电子元器件的装配大多依靠人工插装,不仅费时费力,而且成本高、效率低。因此,基于机器视觉技术实现电子元器件自动装配成为关键。电子元器件尺寸小、特征弱,同一电子元器件在不同装配场景下由于位姿变化使得特征差异较大。针对每一装配场景分别构建检测模型,会导致在装配过程中频繁切换模型以适应不同场景,极大的影响装配效率。多场景电子元器件检测是实现电子元器件装配的关键步骤,但目前缺乏可靠的解决方法。针对上述问题,本文展开了多场景电子元器件检测方法研究,主要研究内容及相关结论如下:(1)多场景电子元器件高精度检测方法研究。首先构建了多场景电子元器件检测数据集,该数据集包含装配前、装配中、装配后三个场景。然后针对目标检测方法中主干特征提取网络、特征融合网络、预测网络、辅助训练方法分别进行深入研究,进而提出了多场景电子元器件高精度检测方法。同时,考虑到基于Io U(Intersection over Union)阈值的正负样本匹配方法训练得到的模型性能会受到所设置超参数(Io U阈值)的影响,提出了基于K-Means的自适应正负样本匹配方法,其不需要设置超参数,而是在网络学习过程中同步优化与调整自身方法。最后在公共数据集Pascal VOC和所构建的多场景电子元器件数据集上进行对比实验,结果表明,所提出方法性能表现突出,实现最高的m AP(83.44%和98.83%)、较低的计算量(44.26GMac)和较小的参数量(29.3M),在多场景电子元器件检测任务上具有较高的精度。(2)基于知识蒸馏的轻量化电子元器件检测方法研究。为进一步实现多场景电子元器件快速、准确检测,首先构建了轻量化电子元器件检测模型。然后,为了弥补模型轻量化所造成精度下降的问题,以所构建高精度检测模型为教师网络,以所构建轻量化模型为学生网络,利用知识蒸馏的方法提高学生网络精度。考虑到教师网络和学生网络之间存在着表达差异等问题,并且为了学习教师网络丰富的类相关特征,同时也能对类不相关特征进行差异学习,提出了基于特征与通道结合的知识蒸馏方法。最后分别在公共数据集Pascal VOC以及所构建的多场景电子元器件检测数据集上进行对比实验。结果表明,相比于教师网络,学生网络参数量(13.32M)降低55%,计算量(28.7GMac)降低35%。基于特征与通道结合的知识蒸馏方法在公共数据集和多场景电子元器件检测数据集上能够使学生网络的m AP分别提升了3.91%和1.13%,效果显著。(3)多场景电子元器件检测系统实现和分析。首先根据系统的功能需求对系统的总体方案进行设计,进而完成系统硬件平台的搭建以及软件系统的设计,接着对系统的功能进行实现与测试。最后采集装配过程中不同场景下电子元器件的200张图像对系统进行实验验证,系统平均准确率(Precision)为98.74%,平均召回率(Recall)为96.44%,m AP为97.74%,能够实现电子元器件快速、准确检测。综上所述,本文针对多场景电子元器件检测方法进行深入研究,对目标检测、轻量化模型、知识蒸馏进行深入分析。提出了多场景电子元器件高精度检测方法。同时,为了进一步实现电子元器件快速、准确检测,提出了基于知识蒸馏的轻量化电子元器件检测方法。设计并实现了多场景电子元器件检测系统,并进行了相关对比实验,结果表明,本文提出的多场景电子元器件检测方法以及所构建的检测系统,能够实现电子元器件快速、准确检测,研究工作具有一定的科学意义与工程意义。

关键词：电子元器件深度学习目标检测知识蒸馏

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基于深度学习的色环电阻检测与判读方法研究

电子测量技术 2022年第11期45卷 126-133页

作者：张可顾寄南夏子林李静江苏大学机械工程学院镇江212013

色环电阻作为常用的电子元器件,其阻值主要通过色环颜色表示。色环颜色依靠人工判断,效率低且误检率高。传统基于图像处理的色环判断,鲁棒性不高、受光照等物理因素影响较大。基于此,提出了一种基于深度学习的色环检测及判读方法。首先... 详细信息

色环电阻作为常用的电子元器件,其阻值主要通过色环颜色表示。色环颜色依靠人工判断,效率低且误检率高。传统基于图像处理的色环判断,鲁棒性不高、受光照等物理因素影响较大。基于此,提出了一种基于深度学习的色环检测及判读方法。首先利用提出的目标检测算法实现色环检测和电阻本体检测,其次利用提出的颜色关系匹配方法结合检测结果,判断色环与电阻本体的从属关系并进行色环排序。最后利用提出的阻值推断方法,结合色码表,完成色环电阻的实时检测与判读。实验结果显示,相较于其他检测算法,该算法在色环检测的准确度上有更好的表现,达到98.71%,且网络的参数量仅10.61 M、计算量仅31.68 GMAC。在测试集上随机抽取20张图片进行验证,阻值判读的准确率高达98.59%。

关键词：目标检测色环电阻深度学习

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格氏栲天然林灌木生物量模型研究

西北林学院学报 2024年第4期39卷 30-38页

作者：夏子濠贾勃王新杰刘佳荣北京林业大学林学院北京100083

为探索适宜方法预测格氏栲天然林灌木生物量,以福建三明格氏栲自然保护区4种灌木的实测数据为基础,构建总生物量与各分量生物量的非线性独立模型。运用相容性模型解决生物量相容性问题,采用加权回归法消除模型的异方差。接着建立人工神... 详细信息

为探索适宜方法预测格氏栲天然林灌木生物量,以福建三明格氏栲自然保护区4种灌木的实测数据为基础,构建总生物量与各分量生物量的非线性独立模型。运用相容性模型解决生物量相容性问题,采用加权回归法消除模型的异方差。接着建立人工神经网络,与相容性模型进行精度对比,比较模型优劣。结果表明,1)4种灌木总量和各分量的生物量独立模型总体上受地径因子影响更大,二元模型在精度上要优于一元模型,决定系数(R^(2))基本提高了0.02以上。2)相容性模型与独立模型在精度上的差别不大,在某些分量模型的精度上甚至有所下降。3)人工神经网络预测灌木生物量在精度上相较相容性模型有明显提升,人工神经网络总量和各分量生物量模型较对应相容性模型R^(2)大部分可提高0.03以上,提高值最大可达0.21,且对相容性模型中精度较低的模型也有较好的预测效果,相容性模型中R^(2)林灌木生物量提供理论参考。

关键词：灌木生物量非线性相容性模型人工神经网络天然林

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金沙江观音岩水库消落带绝对优势植物的表型可塑性与适应策略

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湖泊科学 2024年第1期36卷 261-273页

作者：江维薇查子霞肖衡林湖北工业大学土木建筑与环境学院武汉430068 河湖健康智慧感知与生态修复教育部重点实验室武汉430068

金沙江是长江上游梯级大库富集之地,在金沙江地区选择典型水库开展植物表型可塑性和适应策略研究对该区一众水库生态治理具有重要的参考价值。本文以金沙江观音岩水库消落带为研究区,定量比较了经多年周期性水淹干扰后,绝对优势植物根... 详细信息

金沙江是长江上游梯级大库富集之地,在金沙江地区选择典型水库开展植物表型可塑性和适应策略研究对该区一众水库生态治理具有重要的参考价值。本文以金沙江观音岩水库消落带为研究区,定量比较了经多年周期性水淹干扰后,绝对优势植物根茎叶性状的表型可塑性,分析了绝对优势植物应对主导因子的关键性状及其协同响应特征和权衡策略。结果表明:1)调查共记录了植物种类11科21属21种,优势度大于0.1的仅有狗牙根和苍耳,为绝对优势种。2)淹水对狗牙根和苍耳功能性状具有极显著影响,是二者功能性状变异的主导因子。3)狗牙根的株高、主茎长、分茎数量、主茎宽、叶片数量和叶面积,以及苍耳的分茎数量、叶片数量、根冠比和比叶面积的表型可塑性指数均超过0.6,是应对淹水的敏感性状。但是,狗牙根的叶片数量、叶面积以及苍耳的比叶面积对淹水的可塑性响应表现出短期时效性,为非适应性可塑性。4)淹水深度调控狗牙根在“逃避”策略和“静默”策略之间的权衡选择,并通过不同的性状组合以及地上和地下部分资源分配以协同响应。5)淹水导致狗牙根和苍耳的生态对策趋同,均采取S/SR策略。此外,相比于狗牙根为水库消落带的普遍推荐种,苍耳因其存在水质污染风险而褒贬不一,但苍耳具有重要的药用价值,能否在每次淹水来临前进行刈割值得进一步探讨。

关键词：功能性状表型可塑性指数绝对优势种生态策略消落带

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骨组织工程镁基支架的制备研究进展

材料导报 2024年第4期38卷 128-138页

作者：李再久夏臣平刘明诏金青林昆明理工大学民航与航空学院昆明650500 昆明理工大学材料科学与工程学院昆明650093

骨组织工程为受损骨、病变骨的治疗提供了重要的途径。如何获得易于骨修复、高强度且具有良好生物相容性的支架,是当前骨组织工程支架应用的技术难点和研究热点之一。支架材料的种类及制备方法是影响骨组织工程结构及性能的主要因素。... 详细信息

骨组织工程为受损骨、病变骨的治疗提供了重要的途径。如何获得易于骨修复、高强度且具有良好生物相容性的支架,是当前骨组织工程支架应用的技术难点和研究热点之一。支架材料的种类及制备方法是影响骨组织工程结构及性能的主要因素。镁基合金因在生物相容性、降解行为等方面具有突出表现而受到了普遍的关注,被认为是一种前景广阔的骨组织工程支架材料。常见的骨组织工程镁基支架制备方法有熔体发泡法、渗流铸造法、固/气共晶定向凝固法和增材制造法等,然而现有制备方法在孔隙结构精细控制及造孔残留物对镁基支架生物相容性的影响等方面仍需进一步研究。本文综述了骨组织工程镁基支架的制备方法,分析了影响镁基支架孔隙结构和性能的因素,总结了每种制备方法的优缺点,并对未来的研究方向进行了展望。

关键词：骨组织工程镁基支架制备方法孔隙结构

生物炭对植烟土壤性质及烤烟生长发育和产量品质的影响

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生物炭对植烟土壤性质及烤烟生长发育和产量品质的影响

作者：赛子林牡丹江师范学院

学位级别：硕士

烤烟是我国主要的经济作物之一。近年来,由于烟草连作导致烟田土壤有机质含量降低,极大限制了烤烟生产的可持续发展。生物炭富含碳,施用后可以降低土壤容重、改变p H值、增加微生物的种类和数量等,对改良土壤具有重要意义。针对黑龙江... 详细信息

烤烟是我国主要的经济作物之一。近年来,由于烟草连作导致烟田土壤有机质含量降低,极大限制了烤烟生产的可持续发展。生物炭富含碳,施用后可以降低土壤容重、改变p H值、增加微生物的种类和数量等,对改良土壤具有重要意义。针对黑龙江省植烟黑土质量下降、烤烟品质下降及工业可用性降低等问题,结合生物炭的土壤改良作用,本试验采用小区定位实验,随机区组设计,研究连作条件下玉米秸秆生物炭不同施用量和玉米秸秆炭基有机肥不同施用量对植烟黑土性质及烤烟生长发育和产量品质的影响。主要研究结果如下:（1）施用生物炭影响了植烟黑土的理化性质。施用后降低了土壤容重,显著增加了土壤含水量和p H值,提升了土壤碱解氮和速效磷含量;有机质含量由36.43g·kg增加至43.01g·kg;15和25t·hm生物炭处理显著提升了土壤颗粒有机碳含量,显著降低了易氧化有机碳含量。（2）施用生物炭影响了植烟黑土的真菌群落及酶活性。不同施用量下土壤真菌群落结构、功能及组装过程差异显著。低浓度生物炭施用量(5t·hm)增强了土壤真菌群落之间的相互作用,提高了群落的稳定性,真菌网络结构更稳定,真菌群落多样性最高,土壤脲酶活性和过氧化氢酶活性提升效果显著。（3）施用生物炭对烤烟生长发育产生影响。与对照相比,施用生物炭增加了株高、叶长、叶宽等指标,降低了不同时期烤烟叶片SPAD,有利于促进叶片成熟。（4）施用生物炭显著提高了烤烟的产量品质。与对照相比,施加生物炭有利于促进烤后烟叶化学成分趋于协调,能显著提高单叶重、烤烟产量和上等烟率。（5）由相关性综合分析得出,在添加生物炭的背景下,植烟黑土有机质与烤烟橘色烟率,土壤碱解氮与上等烟率均呈显著正相关。土壤有机质与易氧化有机碳呈极显著负相关,与颗粒有机碳呈极显著正相关,土壤速效钾与颗粒有机碳呈显著负相关。（6）施用炭基有机肥对植烟黑土的理化性质和烤烟的生长发育均会产生影响。结果表明,施加炭基有机肥可以增加土壤含水量、增加速效磷和有机质含量;显著提升各处理碱解氮含量;炭基肥900kg·hm处理土壤速效钾含量最高(215.60mg·kg),与其他处理差异显著;始采期600kg·hm和900kg·hm处理显著增加了茎粗;降低了角斑病发病率和病情指数,有利于烟株生长。此外,施加炭基有机肥促进了烤后烟叶化学成分的协调,提高烤烟产量和质量。相关性分析得出,添加炭基有机肥后,土壤碱解氮含量与烤烟产量呈显著正相关。综合来看,炭基有机肥用量以600kg·hm效果最佳。

关键词：生物炭连作植烟黑土烤烟生长发育土壤性质

槽道各向异性黏弹性流体中微生物游动特性的数值研究

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力学学报 2024年第4期56卷 1138-1147页

作者：王远欧阳振宇夏严朱晨琳林昭武浙江大学力学系流体工程研究所杭州310027 宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315211 中国计量大学机电工程学院杭州310018

近年来,微生物游动特性的研究逐渐成为流体力学的热点问题之一.深入了解微生物在复杂流体中的游动特性可以为微型器件的设计制造提供帮助.已有研究结果表明,管道中微生物存在复杂的行为特征,其内在的动力学机理尚未清楚.本文采用浸没边... 详细信息

近年来,微生物游动特性的研究逐渐成为流体力学的热点问题之一.深入了解微生物在复杂流体中的游动特性可以为微型器件的设计制造提供帮助.已有研究结果表明,管道中微生物存在复杂的行为特征,其内在的动力学机理尚未清楚.本文采用浸没边界法,引入泰勒波动板模型,探讨槽道中微生物在各向异性黏弹性流体中的游动特性;重点分析槽道壁面约束对微生物行为特征的影响规律.数值模拟结果表明,与自由游动相比,槽道中微生物游动呈现加速现象,而且槽道壁面附近加速效果更显著.另外,槽道中微生物游动效率比自由游动时更高.进一步受力分析,发现流体压力对微生物游动起推动作用,黏性力起阻碍作用.与这两者相比,聚合物产生的弹性力则小很多,几乎可以忽略.槽道中微生物受到更大的流体压力,认为加速现象与此相关.

关键词：微生物黏弹性流体各向异性槽道浸没边界法

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淮北煤田临涣矿区煤的孔隙结构分析

自然科学 2024年第2期12卷 358-364页

作者：未子林魏强柳振宇赵孔雨夏胡斌宿州学院资源与土木工程学院安徽宿州

为分析淮北煤田临涣矿区煤样的孔隙结构,以淮北煤田临涣矿区煤为研究对象,结合低温N2吸附实验和数理统计方法,分析了煤的孔隙结构及分形特征,讨论了孔隙结构参数与分形维数的关系。结果表明:煤的低温N2等温曲线与IUPAC分类的Ⅳ型接近,... 详细信息

为分析淮北煤田临涣矿区煤样的孔隙结构,以淮北煤田临涣矿区煤为研究对象,结合低温N2吸附实验和数理统计方法,分析了煤的孔隙结构及分形特征,讨论了孔隙结构参数与分形维数的关系。结果表明:煤的低温N2等温曲线与IUPAC分类的Ⅳ型接近,回滞环近似H3和H4型,主要为平板状和狭缝型孔隙。煤的孔容介于0.06~0.45 cm3/100g (平均值:0.15 cm3/100 g),比表面积介于0.19~2.25 m2/g (平均值:0.68 m2/g)。分形维数D1介于2.328~2.7122 (平均值:2.534),分形维数D2介于2.432~2.5933 (平均值:2.531),反映了孔隙结构的非均质性程度较高。由分形维数和孔容和比表面积的关系知:煤样分形维数D1与孔容与比表面积之间没有关系;分形维数D2与孔容和比表面积均存在弱正相关关系。

关键词：孔隙结构孔容比表面积分形维数淮北煤田

日粮中添加油茶苗提取物对肉鸡生长性能及生理参数的影响

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中国饲料 2024年第8期 116-119页

作者：褚丽娜夏久林重庆科创职业学院重庆402160

文章旨在探究在日粮中添加油茶苗提取物对肉鸡生长性能与生理参数的影响,试验将600只1日龄AA肉仔鸡随机分成4个处理组,每组5个重复,每个重复30只;对照组饲喂基础日粮,处理1、2、3组分别在基础日粮中添加200、400及800 mg/kg的油茶苗提... 详细信息

文章旨在探究在日粮中添加油茶苗提取物对肉鸡生长性能与生理参数的影响,试验将600只1日龄AA肉仔鸡随机分成4个处理组,每组5个重复,每个重复30只;对照组饲喂基础日粮,处理1、2、3组分别在基础日粮中添加200、400及800 mg/kg的油茶苗提取物。本次试验从1日龄开始直至49日龄结束。试验结果表明,与对照组相比,各处理组肉鸡的平均日采食量均呈增高趋势,但差异不显著(P> 0.05);各处理组肉鸡试验末体重及平均日增重数据皆随油茶苗提取物添加量的增多呈先增高后降低的趋势,其中处理1、2组肉鸡试验末体重与平均日增重皆显著高于其他两组(P <0.05);与对照组相比,处理1、2、3组料重比分别显著降低0.02、0.03、0.01(P <0.05),其中处理2组料重比最低。与对照组相比,日粮添加油茶苗提取物对肉鸡生理参数的血液指标有显著影响(P <0.05),各处理组血红蛋白及红细胞比容明显更高,且血清葡萄糖含量明显降低。各处理组肉鸡血红蛋白及红细胞比容皆随油茶苗提取物添加量的增多呈先增高后降低的趋势,同时血清葡萄糖含量皆随油茶苗提取物添加量的增多呈先降低后增高的趋势,其中处理2组肉鸡血红蛋白及红细胞比容显著高于其他三组,血清葡萄糖含量显著低于其他三组(P<0.05)。综上所述,在本试验条件下,日粮添加油茶苗提取物能确切改善肉鸡的生长性能及生理参数,添加量为400 mg/kg的效果最好。

关键词：肉鸡油茶苗提取物生长性能生理参数