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轻量化机器人抓取位姿实时检测算法

浙江大学学报（工学版） 2024年第3期58卷 599-610页

作者：宋明俊严文邓益昭张俊然涂海燕四川大学电气工程学院四川成都610065

针对机器人对形状、大小、种类变化不一的未知物体的抓取,提出轻量化的抓取位姿实时检测算法RTGN,以进一步提升抓取检测准确率及检测速度.设计多尺度空洞卷积模块,以构建轻量化的特征提取主干网络;设计混合注意力模块,以加强网络对重要... 详细信息

针对机器人对形状、大小、种类变化不一的未知物体的抓取,提出轻量化的抓取位姿实时检测算法RTGN,以进一步提升抓取检测准确率及检测速度.设计多尺度空洞卷积模块,以构建轻量化的特征提取主干网络;设计混合注意力模块,以加强网络对重要抓取特征的关注;引入金字塔池化模块融合多层级特征,以提升网络对物体的抓取感知能力.在Cornell抓取数据集上进行测试,RTGN检测速度为142帧/s,在图像拆分和对象拆分上的检测准确率分别为98.26%和97.65%;在实际抓取环境下进行抓取实验,机器人对20类未知物体进行400次抓取,抓取成功率为96.0%.实验结果表明,RTGN的检测准确率和检测速度较现有方法有明显提升,对物体的位置和姿态变化具有较强的适应性,并且能够有效地泛化到形状、大小、种类等变化不一的未知物体的抓取检测中.

关键词：机器人抓取抓取检测注意力机制卷积神经网络深度学习非结构化环境

基于脑-小脑连接梯度的AD患者脑功能层级结构变化研究

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磁共振成像 2024年第5期15卷 1-7页

作者：何美荣莫贤游晚芳孙昂张俊然四川大学电气工程学院成都610065 西北民族大学电气工程学院兰州730030

目的采用基于梯度的方法分析阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)大脑皮层组织沿脑-小脑连接梯度的功能层级结构及其与小脑相互作用的改变,以及与认知功能障碍之间的联系。材料与方法基于AD神经影像学计划(Alzheimer’s Disease Neur... 详细信息

目的采用基于梯度的方法分析阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)大脑皮层组织沿脑-小脑连接梯度的功能层级结构及其与小脑相互作用的改变,以及与认知功能障碍之间的联系。材料与方法基于AD神经影像学计划(Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative,ADNI)公开数据库,共纳入33名AD患者和46名年龄、性别相匹配的健康对照(healthy controls,HC)。采用梯度计算方法,通过对所有被试的脑-小脑静息态功能连接矩阵进行非线性分解,得到了每个被试的脑-小脑功能连接梯度。采用双样本t检验进行组间的脑-小脑梯度分数差异分析,以及梯度异常的脑区与小脑功能连接的组间比较,并采用相关分析评估了异常的梯度分数以及功能连接值与临床量表分数的相关性。结果与HC组相比,AD组在涉及高级认知功能区域右侧颞下回(right inferior temporal gyrus,RITG)(t=4.71,P<0.001)的梯度分数发生局部性改变,进一步基于梯度异常脑区为种子点的功能连接分析显示出RITG到小脑双侧CrusⅡ区域以及延伸到的ⅦB区(右侧:t=-4.89,P<0.001,左侧:t=-4.98,P<0.001)功能连接的降低。临床量表相关性分析显示,AD患者的梯度异常脑区的连接梯度分数与社会活动功能(Functional Activity Questionnaire,FAQ)评分密切相关(r=0.40,P=0.025)。结论AD患者参与高级认知功能的局部区域功能层级结构的异常变化及其与小脑双侧CrusⅡ和ⅦB脑区的功能连接降低可能是认知功能受损的潜在因素之一。

关键词：阿尔茨海默病脑-小脑连接梯度静息态功能连接磁共振成像功能层级结构

一种自适应多点标记的多景深絮体含量的计算方法

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一种自适应多点标记的多景深絮体含量的计算方法

基于PIV技术的非饱和膨胀土径向劈裂试验研究

2023中国自动化大会

作者：罗杰张俊然四川大学电气工程学院

加入絮凝剂后,在混凝阶段估计出絮体的含量是污水处理工艺中的重要一环。现有的絮体估计方法是先对絮体图像进行分割,再通过形态学算法进行量化,从而估计出絮体的含量。然而,这类方法存在过程复杂,标注成本较高等局限性。因此,本文提出... 详细信息

加入絮凝剂后,在混凝阶段估计出絮体的含量是污水处理工艺中的重要一环。现有的絮体估计方法是先对絮体图像进行分割,再通过形态学算法进行量化,从而估计出絮体的含量。然而,这类方法存在过程复杂,标注成本较高等局限性。因此,本文提出了一种标注成本较低且能够自适应获取场景深度信息的絮体含量估计方法。该方法通过多点标记目标絮体这一思路构建出了可以线性反应絮体所包含物质量的密度图,继而引入了一个比数量密度更能线性描述对象所包含物质量的新指标——含量。此外,本方法引入了一个3*3的求和结构,通过求和为不同场景深度的絮体图像加权,有效缓解了二维图像中目标的视差问题。最后,为了验证本方法的实际效果,针对私有的絮体图像数据集(共包含450张分辨率均为640*640的RGB彩色图像,其中共有62,584个标签点),手动搭建了一个多尺度空洞卷积融合的网络结构进行实验,具体结果指标为MAE=14.1,结果显示,本方法切实具有一定的可行性。

关键词：絮体密度图含量估计多点标记深度信息处理

来源： cnki会议评论

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水利水电技术（中英文） 2024年第S1期55卷 378-385页

作者：马世茂于怀昌孙统领张俊然王闯王子睿中国南水北调集团中线有限公司渠首分公司河南南阳473000 华北水利水电大学河南郑州450046

非饱和膨胀土的径向劈裂强度与裂隙扩展之间存在密切联系,分析不同含水率下非饱和膨胀土的裂隙演化机制,对南水北调中线工程膨胀土渠段的工程灾害防治具有重要的理论意义和工程实用价值。联合运用WP4C仪、压力板和PIV(Particle image ve... 详细信息

非饱和膨胀土的径向劈裂强度与裂隙扩展之间存在密切联系,分析不同含水率下非饱和膨胀土的裂隙演化机制,对南水北调中线工程膨胀土渠段的工程灾害防治具有重要的理论意义和工程实用价值。联合运用WP4C仪、压力板和PIV(Particle image velocimetry,PIV)劈裂试验系统,对南水北调中线工程邓州段某高填方渠堤非饱和膨胀土进行了一系列的持水特性试验和劈裂试验,结合持水特征曲线,揭示了不同含水率膨胀土的劈裂强度、裂隙演化过程、位移矢量场的变化规律及其内在机理。试验表明:(1)膨胀土的含水率和饱和度均随吸力的增大而减小。在低吸力范围内膨胀土试样含水率和饱和度随吸力的增加而减小趋势缓慢;在高吸力范围内,含水率和饱和度与吸力基本呈线性关系,随吸力的增加,试样的含水率和饱和度显著减小。(2)含水率对膨胀土的劈裂强度具有显著影响。随含水率的增加,试样的劈裂峰值荷载呈先增加后减小的变化规律,劈裂峰值荷载在含水率为3%~12%范围内持续增加,而在12%~24%范围内持续减小;上述试验现象与不同含水率膨胀土试样具有不同的颗粒间液桥作用有密切的内在联系。(3)不同含水率下膨胀土劈裂试验荷载-位移曲线均可分为荷载接触阶段、荷载线性增加阶段、张拉破坏阶段和残余阶段。膨胀土劈裂试验不同阶段的裂隙、位移矢量场的变化规律与荷载-位移曲线变化之间存在着一一对应关系。

关键词： PIV技术膨胀土劈裂含水率持水特性位移矢量场

基于1D-CNN的脑连接特征融合分类方法研究

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基于1D-CNN的脑连接特征融合分类方法研究

2023中国自动化大会

作者：罗昌宇张俊然莫贤伍雅嘉

为了解决脑功能连接分类领域在提取特征时忽略高阶特征、分类时提取差异信息不足等问题,提出了一种基于1D-CNN的脑功能连接特征融合分类方法。本文在特征提取环节,将低阶点到点的节点功能连接与高阶边到边的连边功能连接进行特征融合,... 详细信息

为了解决脑功能连接分类领域在提取特征时忽略高阶特征、分类时提取差异信息不足等问题,提出了一种基于1D-CNN的脑功能连接特征融合分类方法。本文在特征提取环节,将低阶点到点的节点功能连接与高阶边到边的连边功能连接进行特征融合,将低高阶信息进行特征选择后输入分类模块;在模型分类环节,将普通卷积与空洞卷积进行拼接以增大感受野,以提取脑区之间差异信息。在多站点公开ABIDEⅠ数据集上实验表明,本文方法对自闭症患者与健康对照组分类准确率ACC、敏感度SEN和特异性SPE分别达到88.43%、88.02%和91.67%,与其它同类算法相比,具有较高的分类准确率。

关键词：连边功能连接特征融合空洞卷积脑功能连接分类 rs-fMRI

来源： cnki会议评论

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基于细粒度特征提取的轻量骨龄评估级联方法

计算机仿真 2024年第4期41卷 199-204页

作者：李南欣张俊然程勃超四川大学电气工程学院四川成都610065 四川大学华西第二医院四川成都610041

针对现有骨龄自动评估模型细节特征提取能力较弱且没有兼顾手骨发育特点的问题,提出了一种基于轻量级网络的两阶段骨龄评估级联模型。首先,定位提取手掌区域进行背景去噪。其次,提出了一种新型的轴向空间注意力与多尺度并行空洞卷积相结... 详细信息

针对现有骨龄自动评估模型细节特征提取能力较弱且没有兼顾手骨发育特点的问题,提出了一种基于轻量级网络的两阶段骨龄评估级联模型。首先,定位提取手掌区域进行背景去噪。其次,提出了一种新型的轴向空间注意力与多尺度并行空洞卷积相结合,融入模型中,从而提升模型细节特征提取能力。同时,将每个骨龄标签转化为两点分布向量,充分利用个体手骨发育的信息。实验结果表明,模型预测结果的平均绝对误差为4.80且评估误差在±0.5、±1、±2岁以内的准确率分别为69.26%、95.60%、99.80%。本研究提出的模型不仅能快速准确的评估骨龄,且充分考虑了手骨发育过程中所包含的信息,同时,基于轻量化的架构为其后续推广应用提供了基础,具有良好的临床应用前景。

关键词：轴向空间注意力多尺度空洞卷积两点分布骨龄标签级联模型轻量化

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基于深度学习的住院部口服药分类模型的构建

护理研究 2024年第6期38卷 948-954页

作者：王茜玉李南欣向凡李杨唐良友向军莲张俊然四川大学电气工程学院四川610065 德阳市人民医院

目的:基于深度学习法构建针对住院部的口服药分类模型。方法:模拟实际应用场景,采集95类药丸图片构建数据集,并对其进行图片预处理操作;以MobileNet V2网络为基础架构建立药丸分类模型,并在模型中嵌入注意力机制以增强网络特征通道间的... 详细信息

目的:基于深度学习法构建针对住院部的口服药分类模型。方法:模拟实际应用场景,采集95类药丸图片构建数据集,并对其进行图片预处理操作;以MobileNet V2网络为基础架构建立药丸分类模型,并在模型中嵌入注意力机制以增强网络特征通道间的依赖关系;融合迁移学习的方法,利用自建药丸数据集对模型进行训练和测试,通过模型分类准确率和模型参数量指标检测模型性能。结果:本研究构建的模型在自然环境中采集的口服药丸图片分类方面表现卓越,通过使用包含95类药丸、总计728张图片的自建数据集进行训练和测试,模型分类准确率为95.8%,分别比MobileNet V2、ShuffleNet V2、ResNet50高11.6%、14.3%、11.3%。模型参数量为2.55 M,约为ResNet50的1/10。结论:本研究构建的模型可以较好地平衡模型的复杂度和分类准确率,为药房等场景下涉及的药丸自动分类系统提供技术路线和效果验证,对于提升药房发药、病房分药等具体情形的护理自动化水平具有一定的理论和实际应用价值。

关键词：药房口服药图像处理分类模型深度学习 MobileNet V2网络

原状膨胀土干湿过程中持水特性及孔隙结构分析

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应用基础与工程科学学报 2022年第3期30卷 736-747页

作者：何芳婵张俊然郑州大学水利科学与工程学院河南郑州450001 河南省科达水利勘测设计有限公司河南郑州450003 华北水利水电大学河南省岩土力学与水工结构重点实验室河南郑州450046

国内外学者对重塑膨胀土的持水特性和孔隙结构研究较多,但对干湿过程中原状膨胀土的持水特性和孔隙结构研究较少.运用WP4C仪量测原状与重塑膨胀土在脱湿与吸湿过程中的土水特征曲线,同时用压汞法量测脱湿到不同吸力时原状和重塑膨胀土... 详细信息

国内外学者对重塑膨胀土的持水特性和孔隙结构研究较多,但对干湿过程中原状膨胀土的持水特性和孔隙结构研究较少.运用WP4C仪量测原状与重塑膨胀土在脱湿与吸湿过程中的土水特征曲线,同时用压汞法量测脱湿到不同吸力时原状和重塑膨胀土的孔隙结构.试验结果表明:原状与重塑膨胀土的土水特征曲线均有明显的滞回特性,但原状膨胀土的滞回圈比重塑试样的要大.原状土的累计汞压入体积量曲线高于重塑土的,两者曲线变化特征一致;随着含水率的减小累积分布曲线整体向下移动.关于孔径分布曲线,原状样的孔隙分布曲线为单峰,但干化后原状样的曲线上单峰逐渐消失;干化后的原状土和重塑土的曲线具有相似性,颗粒间孔隙在0.1~0.01μm间均存在峰值,但积聚体内孔隙所对应的峰值存在差异;原状膨胀土的曲线波动幅度和频率较重塑膨胀土的大,且原状土的分布曲线具有明显的锯齿状,从而导致原状土具有更明显的瓶颈效应,这可解释原状样的滞回圈比重塑样大的现象.

关键词：原状膨胀土干湿过程孔隙结构土水特征曲线 WP4C 滞回圈孔径分布

基于PIV劈裂试验膨润土抗拉强度公式的修正

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土木工程学报 2023年第4期56卷 119-128页

作者：张俊然翟天雅华北水利水电大学河南省岩土力学与结构工程重点实验室河南郑州450046

用于高放废物深地质处置库的压实膨润土砌块因绑扎起吊,会受到拉应力的作用产生拉张裂隙进而影响其使用效果,因此系统研究膨润土的抗拉强度具有重要工程实际意义。基于粒子图像测速技术对压实膨润土进行了一系列的劈裂试验和直接拉伸试... 详细信息

用于高放废物深地质处置库的压实膨润土砌块因绑扎起吊,会受到拉应力的作用产生拉张裂隙进而影响其使用效果,因此系统研究膨润土的抗拉强度具有重要工程实际意义。基于粒子图像测速技术对压实膨润土进行了一系列的劈裂试验和直接拉伸试验,探求快速且准确获得膨润土抗拉强度的试验方法,同时基于PIV劈裂试验对膨润土抗拉强度公式进行了修正。试验结果表明:压实膨润土的抗拉强度随着含水率的增加呈先增加后减小的趋势,当含水率为13%时其抗拉强度最大。应力-位移关系曲线、位移矢量场和裂隙特征在阶段性划分中存在明显的一一对应关系。当压实膨润土的含水率和初始干密度均相同时,劈裂试验获得的抗拉强度大于直接拉伸强度。采用Frydman提出的修正系数2g和PIV劈裂试验获取的变形参数对劈裂抗拉强度进行修正,修正效果较好。同时在经典巴西劈裂公式基础上引入一个简化修正系数K,结合PIV劈裂试验结果也可快速、准确地获得压实膨润土的直接拉伸强度。

关键词：粒子图像测速技术膨润土劈裂试验直接拉伸试验抗拉强度裂隙