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基于深度学习的运动目标分割算法研究

基于深度学习的运动目标分割算法研究

作者：徐邦武江南大学

学位级别：硕士

运动目标分割旨在分割给定视频中的运动物体,是计算机视觉领域内的重要研究方向之一。目前,运动目标分割仍然存在很多难点,如共面和共线运动退化、背景误判、运动噪声和多尺度等问题。为了有效地解决上述问题,本文结合几何的方法和深度... 详细信息

运动目标分割旨在分割给定视频中的运动物体,是计算机视觉领域内的重要研究方向之一。目前,运动目标分割仍然存在很多难点,如共面和共线运动退化、背景误判、运动噪声和多尺度等问题。为了有效地解决上述问题,本文结合几何的方法和深度学习的方法,提出了三种运动目标分割方法,以提高运动目标分割的效果。本文的主要研究内容如下:1.基于几何分析运动感知的运动目标分割算法。相比传统的运动目标分割算法,基于深度学习的运动目标分割算法展现出极大的优势。然而,目前大部分的基于卷积神经网络的方法都是依赖2D光流图中的运动信息来分割运动物体,往往忽略了光流图中存在着错误的2D光流,也没有考虑到运动分割中存在的共面和共线运动退化问题。为此,为了解决运动退化所引发的运动目标分割难点,提出了基于几何分析运动感知的运动目标分割算法。针对共面和共线运动退化问题,本文提出重投影代价和光流对比代价,利用几何的方法计算运动物体的运动与背景运动的差异。同时,为了检测2D运动特征较弱的运动物体,结合物体的2D运动与3D运动,并提出双向运动约束,旨在增强物体的运动特征。为了减少背景的误判,引入运动预测分支以生成运动热力图并捕获运动区域。为了准确地获得运动物体的掩模,采用运动实例分割分支进一步提取物体的运动信息以分割运动物体。在常用的运动目标分割数据集上的实验结果表明,本文提出的方法能够有效地提升运动目标分割的结果。2.外观融合运动感知的运动目标分割算法。虽然重投影代价和光流对比代价能够用于检测共面和共线运动的物体,但依然存在一些问题。重投影代价难以分割远处的运动物体,光流对比代价不能分割2D光流模长与背景一致,但方向不一致的运动物体。为此,对于重投影代价,采用背景光流的模长信息来调整不同距离运动物体的代价值,并提出均衡重投影代价。针对光流对比代价,引入物体的运动方向信息,提出相对光流对比代价。同时,为了更有效地分割非刚性的运动物体,减少背景的误判,提出外观融合运动感知的运动目标分割算法。其中,采用多模块共同注意力门控,促进物体的外观信息与运动信息的自适应融合,以提取有效的时空特征。针对浅层次运动特征存在较多运动噪声问题,提出多层运动融合模块,融合不同层次的运动特征,以丰富浅层次运动特征的语义信息。对于背景误判问题,提出基于运动的注意力模块,利用物体的运动信息抑制显著的静态物体,并突显运动的物体。最后,通过在常用的运动目标分割数据集上的实验表明本文提出方法的优越性。3.自适应特征融合运动感知的运动目标分割算法。为了有效地解决运动目标分割领域内的运动噪声和多尺度问题,提出了自适应特征融合运动感知的运动目标分割算法。其中,为了获得更丰富的运动特征,提高运动目标分割的正确率,基于代价的运动特征生成模块中融合了重投影代价和均衡重投影代价,并生成光流差异代价。同时,设计双向光流对比代价以有效地检测运动速度较慢的运动物体。为了有效地减少运动噪声对分割结果的影响,改进多层运动融合模块,提出自适应多层融合分支,旨在促进不同层次运动特征的自适应融合,以加强网络对重要层次运动特征的关注。为了更好的处理多尺度问题,采用逐层解码器和位置与掩模预测模块,并引入多层监督策略,结合不同层次特征的优点,以更好地分割不同尺度的运动物体。大量的实验也证明了本文提出方法的优越性。

关键词：运动目标分割深度学习共面和共线运动退化背景误判运动噪声

变转速下L_(1,1,2)范数与张量核范数联合约束的TRPCA滚动轴承故障特征提取方法

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振动与冲击 2024年第7期43卷 84-93页

作者：王冉曹徐张军武余亮上海海事大学物流工程学院上海201306 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室上海200240

滚动轴承作为旋转机械设备的重要部件之一,其工作状态直接影响旋转设备的运行安全,因此其故障特征的有效提取对于保障机械设备正常运行具有重要的意义。实际应用中滚动轴承通常以变化的速度运行,并且单一传感器采集的轴承的非平稳信号... 详细信息

滚动轴承作为旋转机械设备的重要部件之一,其工作状态直接影响旋转设备的运行安全,因此其故障特征的有效提取对于保障机械设备正常运行具有重要的意义。实际应用中滚动轴承通常以变化的速度运行,并且单一传感器采集的轴承的非平稳信号往往被严重的背景噪声覆盖,使得故障特征的提取非常困难。为了解决这一问题,提出一种变转速下L_(1,1,2)范数与张量核范数联合约束的张量主成分分析(tensor robust principal component analysis,TRPCA)滚动轴承故障特征提取方法。首先,使用时频表示(time-frequency representation,TFR)作为正向切片构建张量,分别探讨滚动轴承时变故障特征在张量域中的管稀疏性和背景噪声在张量域中的低管秩性。进而使用L_(1,1,2)范数与张量核范数联合约束的TRPCA对故障特征张量进行提取,得到管稀疏的故障特征张量。最后将提取的故障特征张量在通道索引中进行融合,得到能够有效表征故障特征的时频表示。仿真和试验分析验证了该方法在轴承故障特征提取中的有效性。

关键词：张量故障特征提取变转速工况张量主成分分析(TRPCA) 管稀疏

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急流条件下桥梁深水基础筑岛围堰设计

人民长江 2024年第S01期55卷 125-128页

作者：秦清波尹邦武周涛长江勘测规划设计研究有限责任公司湖北武汉430010

在急流河道中建设大型桥梁基础工程时常用深水基础,其施工钢围堰平台存在定位和下沉困难、水流冲击变形大、造价高等施工难点。依托乌东德水电站库区雅砻江上的若水大桥工程,研究了急流条件下桥梁深水基础围堰选型,提出了戗堤进占筑岛... 详细信息

在急流河道中建设大型桥梁基础工程时常用深水基础,其施工钢围堰平台存在定位和下沉困难、水流冲击变形大、造价高等施工难点。依托乌东德水电站库区雅砻江上的若水大桥工程,研究了急流条件下桥梁深水基础围堰选型,提出了戗堤进占筑岛围堰设计方案。该方案分区采用不同材料填筑围堰平台,墩位处设置混凝土咬合桩支护进行基坑开挖,有效解决了急流条件下桥梁深水基础施工难题,可作为同类桥梁施工平台设计的参考。

关键词：桥梁基础急流条件筑岛围堰混凝土咬合桩若水大桥

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基于DRNN-LSTM-IPSO的锅炉经济运行优化目标值

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科学技术与工程 2024年第7期24卷 2749-2758页

作者：钱虹王海心徐邦智上海电力大学自动化工程学院上海200090 上海市电站自动化技术重点实验室上海200072

锅炉作为火电厂的重要设备,提高其运行经济性直接影响电厂的生产效益,而锅炉运行参数优化目标值的合理确定是保障锅炉经济运行的关键。首先提出改进的高斯混合模型算法应用于工况划分,即通过划分数据的分散度作为依据并基于马氏距离来... 详细信息

锅炉作为火电厂的重要设备,提高其运行经济性直接影响电厂的生产效益,而锅炉运行参数优化目标值的合理确定是保障锅炉经济运行的关键。首先提出改进的高斯混合模型算法应用于工况划分,即通过划分数据的分散度作为依据并基于马氏距离来构建评价准则函数,以确定聚类数;其次通过构建具备长短时记忆功能的深度循环神经网络(deep recurrent neural network with long-short term memory, DRNN-LSTM)建立各工况区间下的经济模型;最后在经济模型构建的基础上,针对传统粒子群算法容易陷入局部极值问题,通过对惯性权重和加速因子进行调整得到改进的粒子群算法(improved particle swarm optimization, IPSO),可更加精准地在不同工况下进行区间范围内寻优,确定运行参数的优化目标值。实验结果表明,采用本文方法确定的优化目标值对应供电煤耗优于历史最优运行值,说明了该方法在挖掘锅炉优化运行潜力上具有一定的优势,按此方案调整锅炉运行可有效降低能耗水平,以达到锅炉经济运行的目的。

关键词：工况划分改进的高斯混合模型 DRNN-LSTM IPSO 优化目标值

农业大数据在玉米-水稻轮作系统中的应用分析

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农村科学实验 2024年第4期 52-54页

作者：徐求邦桂平市社坡镇农业农村中心广西贵港537206

我国正处在由传统农业向现代农业转型的重要阶段,大数据技术已被广泛应用于农村现代化建设,为解决农村现代化发展进程中出现的各种问题提供了新的思路与途径。该文以玉米-水稻轮作系统为研究对象,分析了大数据技术在该系统中的应用,阐... 详细信息

我国正处在由传统农业向现代农业转型的重要阶段,大数据技术已被广泛应用于农村现代化建设,为解决农村现代化发展进程中出现的各种问题提供了新的思路与途径。该文以玉米-水稻轮作系统为研究对象,分析了大数据技术在该系统中的应用,阐述了农业大数据对提高农业生产效率、促进农业现代化发展的重要意义,旨在为相关产业的发展提供决策支持与实践指导。

关键词：农业大数据玉米-水稻轮作应用分析

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膜分离与变压吸附耦合工艺提氦试验研究

膜科学与技术 2024年第2期44卷 150-156页

作者：邹彦荣张瑾孙启邦罗宗敏徐徜徉中石化绿源地热能开发有限公司雄安071800 中国石化华北油气分公司采气二厂咸阳712000 西安石油大学地球科学与工程学院西安710065 西安石油大学陕西省油气成藏地质学重点实验室西安710065 天邦膜技术国家工程研究中心有限责任公司大连116000

我国氦气资源贫乏,主要依靠进口.近年来,已在多个盆地发现2种不同类型的氦气资源,其中含氦天然气资源丰富但品位低,地热水溶性伴生氦气品位高,但受限于地热水的开采,可采资源量较小,还未到工业化利用阶段.目前国内外氦气提取主要采用深... 详细信息

我国氦气资源贫乏,主要依靠进口.近年来,已在多个盆地发现2种不同类型的氦气资源,其中含氦天然气资源丰富但品位低,地热水溶性伴生氦气品位高,但受限于地热水的开采,可采资源量较小,还未到工业化利用阶段.目前国内外氦气提取主要采用深冷法技术,应用在我国存在能耗高、经济性差的问题.在三普2号地热井开展地热水溶氦气的常温膜分离与变压吸附耦合工艺提取试验,将体积分数为3%左右的氦气利用膜分离工艺提浓至50%左右,提浓后的气体再利用变压吸附工艺提纯至99%以上,通过2种技术的联合运用,在国内首次完成了常温膜分离与变压吸附技术耦合工艺提氦试验.该技术也即将成果转化,应用到我国的天然气田提氦,对解决我国氦气供需矛盾、降低对外依存度具有重要的作用.

关键词：膜分离变压吸附耦合工艺氦气提纯

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面向电力系统差异化业务的数据处理架构与低时延传输方法研究

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南京邮电大学学报(自然科学版) 2024年

作者：夏元轶滕昌志徐波徐邦宁赵海涛国网江苏省电力有限公司南京邮电大学通信与信息工程学院

面向差异化业务需求，电力物联网（EIoT， Electric Internet of Things）需要设计与之适配的数据处理架构，该架构将引入数据缓存、边缘处理等功能，并且涵盖EIoT中数据的清洗、过滤和融合等关键步骤。此外，在该架构基础上，需要同时... 详细信息

面向差异化业务需求，电力物联网（EIoT， Electric Internet of Things）需要设计与之适配的数据处理架构，该架构将引入数据缓存、边缘处理等功能，并且涵盖EIoT中数据的清洗、过滤和融合等关键步骤。此外，在该架构基础上，需要同时满足大规模数据传输需求，尤其是将电力终端的能源效率（EE， Energy Efficiency）作为保障测量、监控、控制等多个电力运行环节超可靠低延迟通信（URLLC， Ultra-Reliable and Low-Latency Communication）的重要依据。在URLLC中，功率分配被认为是提高能效与数据处理效率有效方法。然而，由于URLLC的特殊要求，传统香农公式在其中并不适用。因此，需要使用有限块长度编码理论来确保超可靠和低延迟的通信。本文优化了EIoT中URLLC的能效问题，并引入自适应深度神经网络，该技术可以根据不同电力设备接入数量，动态优化深度神经网络参数。深度神经网络将要优化的功率分配函数参数化，以无监督的方式离线训练，并可以在线部署以实现实时的功率分配结果。最终，仿真结果表明了所提方法在数据处理效率方面的有效性。

关键词：数据处理架构电力物联网超可靠低延时通信功率控制

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基于遗传算法和CVaR实现投资组合优化

经济研究导刊 2024年第13期 71-74页

作者：徐邦玺上海理工大学上海200093

投资组合问题是当前金融学研究的热点内容,主要面对的问题是在满足给定收益下将固定数目的资金分配到多种资产上使得风险最小化。与VaR风险测度相比,CVaR具有更好的数理统计性质,CVaR满足次可加性、正齐次性、单调性及传递不变性,因而C... 详细信息

投资组合问题是当前金融学研究的热点内容,主要面对的问题是在满足给定收益下将固定数目的资金分配到多种资产上使得风险最小化。与VaR风险测度相比,CVaR具有更好的数理统计性质,CVaR满足次可加性、正齐次性、单调性及传递不变性,因而CVaR是一种一致性的风险计量方法。因此,可以利用CVaR与VaR度量风险,优化投资组合的问题。针对遗传算法全局搜索能力强,但仅限于求最大值,且求解单变量的缺陷,进一步改进了原有的GA算法,使得优化后的遗传算法可以支持高维数据的估计,以及下降法优化损失函数。实验结果表明,新方法GA-CVaR能有效优化组合模型,可以使投资组合的风险降到最低。

关键词：遗传算法 CVaR 机器学习投资组合

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诺贝尔化学奖全书

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