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基于可见光与红外遥感图像的林火烟雾检测研究

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基于可见光与红外遥感图像的林火烟雾检测研究

作者：宋智豪南京林业大学

学位级别：硕士

森林资源无论对于地球生态环境还是人类生存发展都尤为关键。而森林火灾对森林资源的危害性极大,突发性强、蔓延速度快等特点一直都是导致其处置救助困难的原因。如果在森林火灾发生的早期,及时发现并处置,可以大大降低火灾带来的危害... 详细信息

森林资源无论对于地球生态环境还是人类生存发展都尤为关键。而森林火灾对森林资源的危害性极大,突发性强、蔓延速度快等特点一直都是导致其处置救助困难的原因。如果在森林火灾发生的早期,及时发现并处置,可以大大降低火灾带来的危害。为此,各国研究人员都开始了积极的森林防火领域的相关研究。基于计算机视觉的目标检测算法与基于红外图像的森林防火研究逐渐成为热点。本文以河北省张家口市崇礼区无人机遥感视角下的林火视频数据作为研究对象,制作超过12000张的烟雾目标检测数据集及可见光与红外图像融合数据集,并开展林火烟雾的实时目标监测任务以及林区可见光与红外图像融合方面的研究,这些研究有助于早期发现林区火源及可疑人员,为冬奥会期间的森林防火安全提供保障。主要内容如下:1.提出一种旨在减小信息瓶颈的基于YOLOv7算法的目标检测网络SIR-YOLO。在详细介绍了原版YOLOv7各部分结构后,分析原版算法出现的误检问题。借助信息瓶颈理论,提出语义信息回顾模块SIR,并详细介绍其结构及作用。后在此基础上增加通道注意力机制,经过实验评估,两者相较原始YOLOv7网络在AP50指标上,分别提升了7%和8%,拥有较高的检测精度以及实时检测能力。2.提出一种端到端的无监督可见光与红外图像融合网络VIF-GRL-Net。作为图像融合任务,融合后图像既拥有可见光图像高清、语义丰富的特点,也具有红外图像对热点敏感的特点。在防火任务中,可结合目标检测网络二次确认林中火源或可疑人员,得到更加精确的检测结果,也可为目标检测或其他任务提供语义信息更丰富的训练数据。本研究在VIF-Net的基础上,首先对其做三通道彩色化处理。接着,加入GRL模块以提升融合效果。最后,加入MSE损失函数,增强网络的解码过程。最终融合后图像质量超过对比方法,在计算时间上也具有优势。3.设计并开发基于无人机的冬奥会崇礼区智慧森林防火系统。根据项目需求及实地考察数据,对系统结构进行设计,探究防火系统响应延迟问题,并给出具体解决方案。后介绍系统各模块与模块间的协调关系,并将本研究中提出的SIR-YOLO和VIF-GRL-Net应用于系统中。

关键词：烟雾目标检测 SIR-YOLO 图像融合 VIF-GRL-Net 防火系统

基于自适应样本均衡与信息融合的林火检测数据增强方法

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林业科学 2023年第6期59卷 88-101页

作者：吴福明宋智豪王超符利勇业巧林南京林业大学信息科学技术学院南京210037 中国林业科学研究院资源信息研究所北京100091 国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室北京100091

【目的】提出一种基于自适应样本均衡与信息融合的林火检测数据增强(SMA)方法,以解决因林火样本数据难以获取、各类别分布不均衡、场景表达能力不充分等导致林火检测效果不佳的问题。【方法】以河北省张家口市崇礼区采集的无人机林火图... 详细信息

【目的】提出一种基于自适应样本均衡与信息融合的林火检测数据增强(SMA)方法,以解决因林火样本数据难以获取、各类别分布不均衡、场景表达能力不充分等导致林火检测效果不佳的问题。【方法】以河北省张家口市崇礼区采集的无人机林火图像为研究对象:1)对无人机视频进行预处理,构建原始数据集;2)采用类别统计、标注框中心化等方法分析数据存在的问题,如小目标居多、类别分布不均衡和标注框尺寸分散等;3)针对类别分布失衡问题,引入自适应参数,实现样本动态调整;4)为保证信息跨样本融合的有效性,提出新的参数指标IOA作为判定阈值,并给出合理参考值;5)设计12组消融试验,以无人机采集数据为样本,根据控制变量原则,对比原始数据、随机数据增强、马赛克数据增强和SMA方法在SSD、YOLOv3、YOLOv4主流算法中的林火检测结果;6)以MAP(平均查准率)为指标,评估不同数据增强方法在同一算法中的效果。【结果】消融试验结果显示,SMA方法在SSD、YOLOv3、YOLOv4算法中MAP分别为48.16%、82.02%、67.79%,相比原始数据分别提升12.14%、11.50%、36.83%,相比随机数据增强分别提升11.95%、4.86%、16.33%,相比马赛克数据增强分别提升1.06%、18.24%、1.79%。【结论】现有数据增强方法未能充分利用林火数据中蕴涵的信息,SMA方法引入自适应参数可解决样本分布不均衡问题,IOA指标引入能够实现数据跨样本融合。SMA方法在SSD、YOLOv3和YOLOv4算法中MAP相较传统方法均有提升,表现出对林火数据检测的有效性。

关键词：森林防火烟火检测样本均衡自适应数据增强信息融合

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翅膀下的思念

新作文(初中版)(2004-2011) 2007年第4期 20-21页

作者：宋智豪湖北省荆门市沙洋县外国语学校三(10)班 448200

我相信天国,那是一种不可破灭的美好,支撑着我断断续续的韶华。我想天的尽头一定有一扇门,上面写满了繁冗漫长的历史,天使张开翅膀撒下纯白色的思念……

关键词：候鸟天使羽毛

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三年

满分阅读（高中版） 2009年第7期 34-35页

作者：宋智豪湖北省荆门市沙洋县沙洋高中高二

无数个夏天繁复地交叠在一起。气温不断攀升一个又一个顶峰．太阳的光点在瞳孔里形成交集，于是所有的时光集中于一点，不断拉长，形成一年中自昼最长的日子——夏至。那么是在多少年前的这一天，照相机的镜头迅速旋转．闪光灯炽烈的光... 详细信息

无数个夏天繁复地交叠在一起。气温不断攀升一个又一个顶峰．太阳的光点在瞳孔里形成交集，于是所有的时光集中于一点，不断拉长，形成一年中自昼最长的日子——夏至。那么是在多少年前的这一天，照相机的镜头迅速旋转．闪光灯炽烈的光伴随着快门的“咔嚓”声在云彩里突兀地闪烁起．随之被剪裁在暗红色底片上的是四十张被烈日烘烤成赭红色眉头微皱的脸，定格着三年的岁月。

关键词：高中作文语文教学《三年》宋智豪

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葡萄酒降酸酵母菌株的筛选及鉴定

中文科技期刊数据库（全文版）自然科学 2021年第5期 207-209页

作者：宋智豪刘宁杨斌张晓静潘春梅河南牧业经济学院河南郑州450046 河南白酒风格工程技术研究中心河南郑州450046

该试验通过对分离自黄河故道地区的150株按照形态分类为非酿酒酵母的菌株,经培养后采用分光光度计在OD600处测其吸光值的方法,筛选出32株在含有20 g/L浓度苹果酸、柠檬酸及酒石酸的培养液中表现出很强生命力的菌株。通过接种至含有12 g/... 详细信息

该试验通过对分离自黄河故道地区的150株按照形态分类为非酿酒酵母的菌株,经培养后采用分光光度计在OD600处测其吸光值的方法,筛选出32株在含有20 g/L浓度苹果酸、柠檬酸及酒石酸的培养液中表现出很强生命力的菌株。通过接种至含有12 g/L浓度苹果酸、柠檬酸及酒石酸的培养液中,筛选出2株降酸效果最好的非酿酒酵母菌株。酵母Ch0-4降解苹果酸和柠檬酸的能力最强;Ch0-7可降解35%的酒石酸。并且在培养8 d后酵母降酸能力均被抑制,培养液酸度不再下降。

关键词：葡萄酒抗酸降酸酵母筛选鉴定

区域综合能源系统多能流计算及易受影响区域辨识研究

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区域综合能源系统多能流计算及易受影响区域辨识研究

作者：宋智帆广西大学

学位级别：硕士

王建中《翻身道情》之演奏技巧与情感表现研究

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王建中《翻身道情》之演奏技巧与情感表现研究

作者：宋智英燕山大学

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水下旋翼式平台近水底扰动定深控制方法研究

中南大学学报（自然科学版） 2024年第1期55卷 116-130页

作者：宋智斌黎时宇戴建生天津大学机械工程学院天津300354 天津大学现代机构学与机器人学中心天津300354 机构理论与装备设计教育部重点实验室天津300354 南方科技大学机器人研究院广东深圳518055 伦敦国王学院机器人学中心英国伦敦WC2R 2LS

针对水下旋翼式平台在近水底工作时的时变非线性干扰问题,提出一种基于干扰观测器的动态面控制器以实现水下旋翼式平台的近水底定深控制。首先,采用水下航行器建模理论并结合牛顿欧拉方法建立水下旋翼式平台的运动学和动力学模型;然后,... 详细信息

针对水下旋翼式平台在近水底工作时的时变非线性干扰问题,提出一种基于干扰观测器的动态面控制器以实现水下旋翼式平台的近水底定深控制。首先,采用水下航行器建模理论并结合牛顿欧拉方法建立水下旋翼式平台的运动学和动力学模型;然后,采用动态面控制方法处理系统的非线性特性,引入一阶滤波器对虚拟控制律进行滤波,以此来代替复杂的微分运算,同时,通过非线性干扰观测器对系统内外部总扰动进行观测估计,并通过李雅普诺夫理论证明系统的稳定性;通过仿真实验验证所设计控制策略在白噪声模拟的随机干扰和参数不确定条件下的有效性;最后,设计开发实验样机,并在不同期望深度的近水底开展定深实验。研究结果表明:在水底反冲击力的作用下,相比动态面控制和串级PID控制,采用所设计的控制策略,平台姿态通道和深度通道的控制精度均有不同程度的提高,说明所提出的控制方法具有较好的鲁棒性,可有效解决近水底扰动问题。

关键词：水下旋翼式平台近水底扰动定深控制动态面控制干扰观测器

改进的单相三电平PWM整流器中点电位平衡模型预测控制

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太阳能学报 2024年第6期45卷 125-131页

作者：张笛崔晶林辉宋智威西安铁路职业技术学院牵引动力学院西安710026 西南交通大学电气工程学院成都611756

针对单相三电平脉冲整流器存在中点电位不平衡问题,提出一种评价函数,在模型预测算法的基础上增加了一个评价因子,在无需额外的中点电位平衡模块条件下实现了单相三电平脉冲整流器中点电位平衡。为降低硬件设计成本,提高电路可靠性,采... 详细信息

针对单相三电平脉冲整流器存在中点电位不平衡问题,提出一种评价函数,在模型预测算法的基础上增加了一个评价因子,在无需额外的中点电位平衡模块条件下实现了单相三电平脉冲整流器中点电位平衡。为降低硬件设计成本,提高电路可靠性,采用无网压传感器算法,但传统的无网压传感器会因引入一阶低通滤波器而产生相位偏移和幅值衰减的问题;为解决相位和幅值问题,提出一种改进的无网压传感器算法,利用α-β的垂直关系进行幅值和相位补偿,得到无相位偏移和幅值衰减的网侧交流电压。通过实验验证了所提控制方法的正确性和有效性。

关键词：电力整流器脉宽调制谐波分析预测控制系统分布式发电