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基于双注意力机制的混凝土裂缝动态识别轻量化模型研究与应用

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基于双注意力机制的混凝土裂缝动态识别轻量化模型研究与应用

作者：宋明朝齐鲁工业大学

学位级别：硕士

随着社会的快速发展和对基础设施要求的持续提高,人们越来越重视以混凝土为材料的道路、桥梁以及房屋等建筑物的安全性。由于混凝土的抗拉伸强度较低,因此,在外力作用、自然侵蚀以及温度变化等因素的影响下,混凝土结构的负载能力和耐用... 详细信息

随着社会的快速发展和对基础设施要求的持续提高,人们越来越重视以混凝土为材料的道路、桥梁以及房屋等建筑物的安全性。由于混凝土的抗拉伸强度较低,因此,在外力作用、自然侵蚀以及温度变化等因素的影响下,混凝土结构的负载能力和耐用性大幅降低。在上述原因的加持下,以裂缝为典型代表的缺陷将不可避免地出现在混凝土建筑中,这极大地影响着人们的生命和财产安全。所以,混凝土表面裂缝检测对混凝土结构的及时维护十分重要。传统的人工检查是一项劳动密集型工作,存在效率较低并且极易受个人主观原因影响的问题。因此,混凝土裂缝的精准高效自动识别方法已经成为近年来人们广泛关注的热点问题。目前,基于深度学习卷积神经网络和残差网络的目标检测算法是实现此任务的主要途径。然而,利用上述检测算法实现裂缝识别任务往往具有精度低和计算成本高的问题,导致检测结果可靠性低,而且无法在低算力和存储空间有限的嵌入式设备或移动设备上顺利运行。本文以经典的单阶段目标检测算法YOLOv5s为基线模型,进行优化和改进,提升检测精度并有效降低计算复杂度,提出了在混凝土裂缝检测任务中性能更优的YOLOv5-DCA(DualAttention Convolutional Aggregation)检测方法。同时,为了提升模型在不同混凝土结构上的适用性和鲁棒性,本文构建了道路、桥梁以及楼房场景下复杂的混凝土裂缝数据集对检测模型进行训练。此外,本文还设计出一项用于混凝土裂缝识别任务的可视化系统。针对标准卷积算法计算量大和轻量级卷积算法特征提取能力不佳的问题,本文提出了一种新型的轻量级卷积方法DSGConv替换基线模型中的Conv模块。其具备更好的特征提取能力,明显提高了检测的准确性,同时降低了计算的复杂程度。此外,为了有效减小网络体积,本文构建了一种基于DSGConv的局部跨阶段模块DSGCSP替换YOLOv5s中的C3模块,通过拟合残差的方式来提升模型的检测性能。同时,为了进一步提升检测网络的性能,本文引入了一种基于坐标注意力机制的注意力算法BCA和基于SE注意力机制的注意力方法BSE插入至骨干网络中。实验数据显示:YOLOv5-DCA将网络参数量和计算量分别降低了32.9%和23.4%,召回率、精确度、F1分数、m AP@.5以及m AP@.95为75.2%、85.2%、79%、81.2%和63.8%,以上指标分别提升了0.7%、5.1%、2%、3.9%和6.9%,并且网络体积减小,仅占9.57MB。因此,结果表明YOLOv5-DCA有效提高了裂缝检测的准确性,同时降低了模型尺寸和计算成本,更加满足了嵌入式设备和移动设备对轻量级网络的要求。最后,为了提升混凝土裂缝检测任务的简易性和可操作性,本文在Windows系统下开发了一种用于此任务的可视化系统,集成了音视频传输、网络加载、网络初始化和裂缝视频检测等一系列功能,并利用DJI Mavic 3无人机的单目相机为裂缝图像采集工具完成了混凝土裂缝检测工作。

关键词：深度学习轻量化模型注意力机制图像处理裂缝识别

基于双参考帧的多源着色结果融合的视频着色方法

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 183-191页

作者：孟桦唐金辉代龙泉南京理工大学计算机科学与工程学院南京210094

对黑白视频着色时,为了更好地利用参考帧信息,提出一种基于双参考帧的多源着色结果融合的着色方法.首先,采用硬注意力融合子模块融合双参考帧提供的颜色信息,以防止双帧语义匹配模块着色时不合理参考信息导致的颜色模糊问题.然后,使用... 详细信息

对黑白视频着色时,为了更好地利用参考帧信息,提出一种基于双参考帧的多源着色结果融合的着色方法.首先,采用硬注意力融合子模块融合双参考帧提供的颜色信息,以防止双帧语义匹配模块着色时不合理参考信息导致的颜色模糊问题.然后,使用多源着色结果融合模块融合通过双帧光流传播模块、双帧语义匹配模块以及遮挡信息得到的着色结果,进而产生更优质的着色结果.实验结果表明,该方法在Davis30测试集上的峰值信噪比(PSNR)、结构相似性(SSIM)和颜色分布一致性指数(CDC)分别为37.36 dB、0.980 5、0.003 748,说明该方法能够通过多种融合方式充分利用双参考帧的信息为灰度帧着色,并生成美观且具有较好时间一致性的着色结果.

关键词：融合双参考帧视频着色遮挡

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动力电池梯次利用下风力发电企业储能电站租赁策略选择：容量计费还是两部制收费？

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中国管理科学 2024年

作者：宋明珍马腾孔令丞谢家平新疆财经大学工商管理学院(MBA学院) 上海财经大学商学院华东理工大学商学院

配置储能电站有利于提升可再生能源电力的消纳水平，助力能源结构调整与双碳目标的实现，但储能租赁收费方式是否合理将会影响租赁规模。本文以风电为研究对象，考虑风力资源存在间歇性与高峰期电力需求存在随机波动的双重不确定性、政... 详细信息

配置储能电站有利于提升可再生能源电力的消纳水平，助力能源结构调整与双碳目标的实现，但储能租赁收费方式是否合理将会影响租赁规模。本文以风电为研究对象，考虑风力资源存在间歇性与高峰期电力需求存在随机波动的双重不确定性、政府对风电项目储能电站配置要求约束，引入动力电池梯次利用，针对储能使用新电池还是动力电池、租赁实行容量计费还是“容量+电量”两部制收费，组合形成四种租赁策略，研究基于分时定价下风电商利润最大化的储能电站租赁策略选择问题。研究发现：(1)当租赁总成本不高于同时考虑夜间概率与容量保持率的净火电价格时，四种租赁策略均存在最优租赁容量。(2)降低电池租赁等成本可以激励风电商增加租赁容量，存在使最优租赁容量取得最大值的容量保持率阈值。(3)单位租赁成本相对火电价格具备优势的租赁策略、消除容量保持率影响后单位租赁成本处于优势的电池策略，可以激励风电商扩大租赁规模。(4)政府储能电站配置约束对租赁策略的选择影响明显；利用动力电池能够增加容量租赁计费策略的占优空间；提高电量价格、在较低容量保持率下提高单位辅助成本时，容量租赁计费策略为最优选择。

关键词：容量决策租赁策略选择储能动力电池梯次利用双碳目标

基于深度学习的母幼斑海豹（Phoca largha）发声与行为识别研究

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基于深度学习的母幼斑海豹（Phoca largha）发声与行为识别研究

作者：宋明元大连海洋大学

学位级别：硕士

动物通过行为来表达自己的情绪和各种生理需求,通过研究动物各种各样的行为,有助于了解动物的生活习性、探究动物通讯交流方式以及揭示行为变化规律,进而制定更加科学和有效的动物保护措施。本研究利用视频监测技术(Video monitoring te... 详细信息

动物通过行为来表达自己的情绪和各种生理需求,通过研究动物各种各样的行为,有助于了解动物的生活习性、探究动物通讯交流方式以及揭示行为变化规律,进而制定更加科学和有效的动物保护措施。本研究利用视频监测技术(Video monitoring technology)与被动声学监测技术(passive acoustics monitoring),连续采集了人工豢养斑海豹(Phoca largha)在哺乳期内的行为视频与发声音频,并定义了斑海豹的五种行为,分别是母兽的抚幼行为与求食行为,以及幼崽的逃避行为、渴求哺乳行为与断乳初期行为。使用焦点取样法与0-1取样法记录了每种行为在不同时期内的发生次数,并对行为目的以及行为变化趋势进行了深入分析;将采集得到的行为视频按照行为类别制作为数据集,搭建神经网络,训练卷积神经网络模型,并对斑海豹的行为进行分析识别以及效果评估;利用声学软件解析斑海豹的发声频谱特征,通过单因素方差分析了斑海豹在不同行为下的发声差异,并对比了母兽及幼崽的发声差异。本文的主要研究结果如下:1、在哺乳期内,母兽与幼崽的各种行为在发生次数上均呈现出不同的变化趋势。母兽的抚幼行为在幼崽第1周龄内尤为明显,在幼崽第2周龄与第3周龄内有所减少,直至幼崽第4周龄内行为完全消失;母兽的求食行为在幼崽第1—2周龄内有明显增多趋势,在幼崽第3周龄内逐渐减少,但不会完全消失,在幼崽第4周龄内基本保持恒定;幼崽的逃避行为在第1—2周龄内呈现增多趋势,第3周龄内骤减,其后保持恒定;幼崽的渴求哺乳行为在第1—2周龄内逐渐增加,在第2周龄内的末期与第3周龄内的初期渴求哺乳行为发生次数达到最大值,其后该行为发生次数逐渐减少直至消失;断乳初期行为只发生在幼崽第2周龄内的末期与第3周龄内的初期,在第1周龄内与第4周龄内不发生此行为。2、在使用卷积神经网络模型(Convolutional Neural Networks)对母幼斑海豹的行为进行识别的过程中,主要经过数据收集、数据预处理、数据集制作,构建卷积神经网络模型、卷积神经网络训练以及测试和评估等步骤。在卷积神经网络训练过程中,随着迭代次数的增加,训练集和测试集的准确率逐步上升并趋于稳定,测试集精度比训练集精度略高;训练迭代的次数Epoch在40左右时,精度已达到最高,最高精度达到87.6%,该卷积神经网络模型在斑海豹的行为识别上达到了较好的识别效果。3、母兽与幼崽在哺乳期内存在频繁且多种形式的声通讯交流。实验过程中共获取到母兽的发声次数340次,行为发生次数226次,单次行为下的平均发声次数为1.50次;以及幼崽的发声次数1350次,行为发生次数590次,单次行为下的平均发声次数为2.29次。母兽在抚幼行为下的发声主频率峰值为1000.9±153.5 Hz,对应声压级为112.8±2.0 d B,发声持续时长为1.71±3.8 s;母兽在求食行为下的发声主频率峰值为856.9±359.4 Hz,对应声压级为111.3±4.2 d B,发声持续时长为1.59±3.5 s;斑海豹幼崽在逃避行为下的发声主频率峰值为473.0±156.7 Hz,对应声压级为110.1±5.1 d B,发声持续时长为2.11±3.2 s;斑海豹幼崽在渴求哺乳行为下的发声主频率峰值为917.9±396.8 Hz,对应声压级为107.6±4.1 d B,发声持续时长为2.10±3.4 s;斑海豹幼崽在断乳初期的发声主频率峰值为662.9±180.1 Hz,对应声压级为119.4±5.6 d B,发声持续时长为2.51±1.8 s。母兽发声频率集中在497.8Hz—1216.6 Hz,幼崽发声频率集中在316.3 Hz—1314.7 Hz。斑海豹母兽与幼崽在不同行为下的声信号声压级均存在显著性差异(P<0.01)。在哺乳期内,母兽及幼崽的各种行为变化与幼崽的生长发育状态密切相关,每种行为都是它们应对复杂多变的环境并确保它们自身能够存活的关键生存策略。深度学习卷积神经网络模型可较精准地提取到数据集中的斑海豹动作特征,并取得较好的行为识别效果,在一定程度上提高斑海豹行为分析的客观性与准确性。母兽与幼崽在不同行为下的发声均存在一定差异,它们能够借助这些不同的声音特征传达多样的信息。母兽与幼崽的声信号特征存在着明显的差异,这种发声差异可能与所处生长阶段不同或发声目的不同有关。研究人工豢养斑海豹母兽与幼崽在哺乳期内的行为与发声,有助于了解其行为特征,掌握其在人工豢养环境下的状态,以及探究母子间声音通讯交流作用。通过放归健康的、适应力强的个体,还可以为野外斑海豹种群数量的增长做出贡献,并为野外种群探测、救助救治提供一定参考依据。

关键词：斑海豹被动声学视频监测深度学习行为分析

父母婚姻冲突与中学生欺凌行为的关系：越轨同伴交往和感觉寻求的作用

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心理发展与教育 2024年 235-244页

作者：刘燊范航王喆宋明华滕瀚中国科学技术大学人文与社会科学学院安徽农业大学人文社会科学学院心理学系中国人民大学心理学系湖州师范学院心理健康教育指导中心

为考察父母婚姻冲突与中学生欺凌行为的关系，同时探讨越轨同伴交往和感觉寻求在其中发挥的作用，采用问卷法对508名中学生进行调查。结果发现：（1）在控制性别和学段后，父母婚姻冲突显著正向预测中学生欺凌行为；（2）越轨同伴交往... 详细信息

为考察父母婚姻冲突与中学生欺凌行为的关系，同时探讨越轨同伴交往和感觉寻求在其中发挥的作用，采用问卷法对508名中学生进行调查。结果发现：（1）在控制性别和学段后，父母婚姻冲突显著正向预测中学生欺凌行为；（2）越轨同伴交往在父母婚姻冲突与中学生欺凌行为的关系中起部分中介作用；（3）感觉寻求调节了“父母婚姻冲突→越轨同伴交往→中学生欺凌行为”这一中介过程的后半路径。研究结果不仅有利于从生态系统理论的视角理解父母婚姻冲突与中学生欺凌行为之间的关系及其内在机制，还为预防和干预中学生校园欺凌事件的发生提供了理论和实证证据。

关键词：父母婚姻冲突欺凌行为越轨同伴交往感觉寻求中学生

基于YOLO算法的轻量级与高精度道路目标检测方法研究

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基于YOLO算法的轻量级与高精度道路目标检测方法研究

作者：宋明轩长春工业大学

学位级别：硕士

道路目标检测作为环境感知技术的重要组成部分,主要应用于公路运输安全领域。能够实时感知道路环境内目标信息,再依据检测内容为汽车驾驶提供决策辅助,确保公路运输安全性。然而,现有算法模型过大、功能单一,难以适用于存储资源受限的... 详细信息

道路目标检测作为环境感知技术的重要组成部分,主要应用于公路运输安全领域。能够实时感知道路环境内目标信息,再依据检测内容为汽车驾驶提供决策辅助,确保公路运输安全性。然而,现有算法模型过大、功能单一,难以适用于存储资源受限的实际场景;此外,算法检测精度和实时性较差,在复杂环境场景下应用受限。为此,本文以提高环境感知能力为研究目标,以改进单阶段检测的YOLO算法为研究方法,在总结现有算法基础上,围绕着存储受限和复杂环境两种场景,开展轻量级与高精度道路目标检测方法研究,具体研究内容如下:(1)存储受限场景面临占用内存过大以及算法功能单一的应用难题。针对道路目标检测中存储受限的应用场景,本文基于YOLOv4-tiny网络结构提出一种轻量级多功能的道路目标检测方法。首先,引入SPPF池化结构增强特征提取能力;其次,改进FPN结构,以引入CSPnet残差结构并扩增单向通道提升特征传递能力;然后,通过Mosaic算法训练模型,实现轻量化检测功能;最后,结合单目测距及车距转换方法求解实际距离,设置三级别距离提示信息,扩增车距预警功能。以PASCAL VOC数据集的实验数据为例,算法精度达到81.25%,速度为0.023秒,较原算法性能提升3.59%。说明本章方法保持轻量级体积的同时,实现同一算法的多任务应用,适用于存储受限条件下进行道路目标检测任务。(2)复杂环境场景面临雨、雪、雾等恶劣天气以及汽车、交通灯等密集目标的应用难题。针对道路目标检测中复杂环境的应用场景,本文基于YOLOv5网络结构提出一种高精度实时性的道路目标检测方法。首先,添加远处目标检测层,扩增网络对远处目标的检测范围;其次,解耦检测头利用双分支结构进行定位分类,提升目标位置及类别的检测精度;最后,采用K-means++算法重聚类先验框,使先验框适配道路目标尺寸,实现高精度检测功能。以BDD100K数据集的实验数据为例,算法精度达到55.6%,速度为0.011秒,较原算法性能提升6.7%。说明本章方法保证实时性速度的同时,达到更高水准的检测功效,适用于复杂环境条件下进行道路目标检测任务。

关键词：公路运输安全技术环境感知道路目标检测卷积神经网络 YOLO算法

双碳目标背景下电力集团储能电站与传统能源碳减排投资决策

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管理工程学报 2024年

作者：宋明珍谢吉青孔令丞谢家平上海财经大学商学院新疆财经大学工商管理学院华东理工大学商学院

为有效调整电力集团能源结构以支撑我国双碳目标的实现,电力集团储能电站与传统能源碳减排(CCUS机组)投资决策研究已成为当下亟待研究的热点问题。为此,本文同时考虑风电间歇性与高峰期电力需求存在随机波动情景,将分时定价研究框架运... 详细信息

为有效调整电力集团能源结构以支撑我国双碳目标的实现,电力集团储能电站与传统能源碳减排(CCUS机组)投资决策研究已成为当下亟待研究的热点问题。为此,本文同时考虑风电间歇性与高峰期电力需求存在随机波动情景,将分时定价研究框架运用至储能电站与CCUS机组联合投资决策模型构建中,研究不同策略下电力集团储能电站或CCUS机组最优投资决策与最优策略选择。研究发现:(1)各投资策略均存在最优容量水平,但需要储能电站与CCUS机组单位投资成本、CCUS机组单位运营成本满足一定上限条件,且最优容量受化石能源消费占比约束影响明显;除碳价较低且CCUS机组单位运营成本偏高情形外,联合投资(ST)策略始终是利润视角下的最优投资策略。(2)提高碳价、降低峰谷电价差值会提升最优投资容量,较高的发电与运营成本将降低最优CCUS机组容量;投资储能电站能够降低减排强度阈值,对CCUS机组产生一定的减排挤出效应。(3)当电力需求价格敏感度偏高且峰谷电价差值较大、碳价与CCUS机组单位运营成本同步增加、单位投资成本差异较大时,单一投资(NT或SN)策略碳排放水平最低,否则,ST策略始终为最优投资策略。

关键词：容量决策储能 CCUS机组双碳目标电力集团

马克思主义中国化时代化文艺理论百年发展的历史成就

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新视野 2024年第4期 14-23页

作者：宋贵伦宋明晏北京师范大学中国教育与社会发展研究院北京市100032 北京师范大学社会学院中共北京市委《前线》杂志社融媒体发展部北京市101101

在马克思主义中国化时代化文艺理论百年发展历程中,形成了毛泽东文艺思想、中国特色社会主义文艺理论体系、习近平关于文艺工作的重要论述三大重要理论成果。其中有四个具体成果是带有标志性的,一是新民主主义革命时期毛泽东发表的《在... 详细信息

在马克思主义中国化时代化文艺理论百年发展历程中,形成了毛泽东文艺思想、中国特色社会主义文艺理论体系、习近平关于文艺工作的重要论述三大重要理论成果。其中有四个具体成果是带有标志性的,一是新民主主义革命时期毛泽东发表的《在延安文艺座谈会上的讲话》,二是社会主义革命和建设时期毛泽东和党中央提出的“双百”方针,三是改革开放新时期邓小平发表的《在中国文学艺术工作者第四次代表大会上的祝辞》,四是中国特色社会主义新时代习近平发表的《在文艺工作座谈会上的讲话》。三大重要理论成果及四个标志性成果,既一脉相承又与时俱进,历史性地回答了“时代之问”,推动了马克思主义中国化时代化文艺理论创新发展,促进了中国文艺繁荣发展。

关键词：文艺理论马克思主义中国化时代化标志性成果历史成就

端粒在生命早期不良环境和代谢性疾病关系中的联系作用

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中国儿童保健杂志 2024年

作者：何雨桦熊菲四川大学华西第二医院儿科四川大学华西第二医院出生缺陷与相关妇儿疾病教育部重点实验室

大量流行病学和动物实验研究显示,除了生活方式和基因遗传外,生命早期不良因素暴露可能通过对胎儿端粒长度的影响,进而增加其成年后代谢性疾病的发生风险。然而早期不良因素暴露使代谢性疾病风险增加的机制尚不清楚。端粒生物学信息探... 详细信息

大量流行病学和动物实验研究显示,除了生活方式和基因遗传外,生命早期不良因素暴露可能通过对胎儿端粒长度的影响,进而增加其成年后代谢性疾病的发生风险。然而早期不良因素暴露使代谢性疾病风险增加的机制尚不清楚。端粒生物学信息探索可能为预测生命早期不良环境暴露及生后健康问题提供新的途径。

关键词：端粒端粒酶宫内因素代谢性疾病