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基于Transformer和小波分析的图像去雨研究

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基于Transformer和小波分析的图像去雨研究

作者：方思严湖北大学

学位级别：硕士

雨天的雨纹会遮挡和扭曲背景信息,造成图像质量下降,影响目标检测和语义分割等下游视觉算法的性能,因此研究图像去雨具有重要意义。目前许多图像去雨方法存在恢复细节能力不足的问题,因为大多数去雨方法主要基于卷积神经网络实现,而卷... 详细信息

雨天的雨纹会遮挡和扭曲背景信息,造成图像质量下降,影响目标检测和语义分割等下游视觉算法的性能,因此研究图像去雨具有重要意义。目前许多图像去雨方法存在恢复细节能力不足的问题,因为大多数去雨方法主要基于卷积神经网络实现,而卷积存在感受野小和固定权重两个缺陷,使网络难以分离与背景交织重叠的雨纹,最近兴起的Transformer能弥补这些缺陷。此外,现有去雨方法在利用频域信息方面存在不足,对不同频域特征的建模能力有待提升。基于以上分析,本文研究工作如下:(1)为发挥Transformer与卷积的各自优势并充分利用频域信息来解决现有去雨方法恢复细节能力不足的问题,提出基于Transformer并行注意力的小波域去雨网络(WDDNet)。WDDNet通过小波变换将各尺度特征图分解为低频和高频部分,利用多注意力模块从低频和高频中分别学习背景轮廓和纹理细节,使模块专注于提取特定信息。多注意力模块由并行注意力模块和通道分组注意力模块组成。并行注意力模块结合了Transformer的非局部建模能力和卷积的局部建模能力。通道分组注意力模块在通道维度进行图像级交互,实现了空间全局注意力。实验结果表明,WDDNet通过增强恢复细节的能力提高了去雨性能,在合成数据集、真实数据集以及联合目标检测任务中的表现均优于目前先进的去雨方法。(2)由于雨纹的复杂程度高,单阶段网络往往无法彻底去除雨纹,本文进一步提出了基于小波卷积Transformer的多阶段去雨网络(MSDNet)。小波卷积Transformer让自注意力在低频和高频中分别进行,增强模型对不同频域特征的建模能力,同时利用卷积提取跨窗口和前馈层中的局部特征,强化Transformer的局部建模能力。多阶段策略将去雨过程分解为多个子阶段,使每个子阶段都专注于去除不同级别的雨纹,并通过融合不同阶段的多尺度特征增强网络检测复杂雨纹的能力。实验结果表明,MSDNet具有更强的去雨性能,在合成数据集、真实数据集以及联合语义分割任务中的效果优于目前先进的去雨方法。

关键词：图像去雨 Transformer 小波分析深度学习

基于不可分提升小波的双U-Former图像去雨网络

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计算机应用 2023年第10期43卷 3251-3259页

作者：刘斌方思严湖北大学计算机与信息工程学院武汉430062

针对基于张量积小波的去雨方法无法捕获所有方向的高频雨纹的问题,提出基于不可分提升小波的双U-Former网络(DUFN)。首先,利用各向同性的不可分提升小波捕捉各个方向的高频雨纹,相较于哈尔小波等张量积小波只能捕捉3个方向的高频雨纹,D... 详细信息

针对基于张量积小波的去雨方法无法捕获所有方向的高频雨纹的问题,提出基于不可分提升小波的双U-Former网络(DUFN)。首先,利用各向同性的不可分提升小波捕捉各个方向的高频雨纹,相较于哈尔小波等张量积小波只能捕捉3个方向的高频雨纹,DUFN能获得更全面的雨纹信息;其次,在各尺度上串联两个由Transformer Block(TB)构成的U-Net,将浅层解码器的语义特征传递到深层阶段,并更彻底地去除雨纹;同时,使用尺度引导编码器通过浅层各尺度信息引导编码阶段,并利用基于CBAM(Convolutional Block Attention Module)的门控融合模块(GFM)使融合过程更专注于有雨区域。实验结果表明,相较于先进方法SPDNet(Structure-Preserving Deraining Network),在Rain200H、Rain200L、Rain1200和Rain12这4个合成数据集上,DUFN的结构相似度(SSIM)平均提高了0.0097,在Rain200H、Rain200L和Rain12这3个合成数据集上,DUFN的峰值信噪比(PSNR)平均提高了0.657 dB;在真实世界数据集SPA-Data上,相较于先进方法ECNetLL(Embedding Consistency Network+Layered Long short-term memory),DUFN的PSNR和SSIM分别提高了0.976 dB和0.0031。验证了DUFN可以通过增强捕捉高频信息的能力提升去雨性能。

关键词：图像去雨不可分提升小波多尺度 Transformer 尺度引导

政策文献量化研究中的PMC指数模型应用述评

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现代情报 2024年第4期44卷 168-176页

作者：方思越刘清中国科学院武汉文献情报中心湖北武汉430071 中国科学院大学经济与管理学院信息资源管理系北京100190

[目的/意义]PMC指数模型是政策文献量化研究的重要方法之一,相关研究成果丰富,需要系统总结,以促进该方法的进一步发展。[方法/过程]使用文献计量方法,分析国内应用PMC指数模型的现状,整理出PMC指数模型的一般流程,对流程中各步骤的实... 详细信息

[目的/意义]PMC指数模型是政策文献量化研究的重要方法之一,相关研究成果丰富,需要系统总结,以促进该方法的进一步发展。[方法/过程]使用文献计量方法,分析国内应用PMC指数模型的现状,整理出PMC指数模型的一般流程,对流程中各步骤的实践状况进行描述,并展开如何更合理使用该模型的讨论。[结果/结论]PMC指数模型应用于政策评价是一种狭义的评价,对其合理使用需要明确这一定位,构建科学的指标体系,保证应用过程中政策文本的前后一致性。

关键词：政策文献量化 PMC指数模型计量分析综述

基于YOLOv7的复杂环境苹果定位识别技术研究

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基于YOLOv7的复杂环境苹果定位识别技术研究

作者：方思文河南农业大学

学位级别：硕士

苹果生产对农村经济的发展、农民增收、生态环境的改善、出口创汇等都起到了很大的促进作用。目前,我国的苹果采摘主要依赖人工,而人工采摘所需费用约占成本的50%至70%。苹果采摘机器人在农业生产中具有巨大的应用潜力,不仅可以减轻采... 详细信息

苹果生产对农村经济的发展、农民增收、生态环境的改善、出口创汇等都起到了很大的促进作用。目前,我国的苹果采摘主要依赖人工,而人工采摘所需费用约占成本的50%至70%。苹果采摘机器人在农业生产中具有巨大的应用潜力,不仅可以减轻采摘工人的劳动负担,降低生产成本,还能提高采摘效率。针对基于目标检测技术的苹果采摘机器人,目前已有研究主要集中在对苹果进行快速识别与精准定位上。然而当下苹果目标识别在自然环境下仍存在诸多挑战,如果实的相互遮挡、树枝树叶对果实的遮挡以及光照条件都会影响其识别的准确性。因此,研究出准确高效的苹果目标识别算法至关重要。本文以白天、夜晚、逆光、红青混合、密集、不同遮挡程度情况下的苹果作为研究对象,通过改进YOLOv7模型,可更精确地识别和定位图像中的苹果,为果园管理和自动化采摘系统提供高效解决方案。主要研究内容如下:(1)基于YOLO的苹果目标识别模型研究。在果园实地采集苹果图像数据,对图像进行筛选后使用Label Img软件进行苹果位置标记,而后进行数据增强,构建苹果目标识别图像数据集,包含白天、逆光等八种共28745张苹果图像。本文选取YOLOv5全系列模型和部分YOLOv7模型开展苹果数据集训练与对比测试。结果表明:在相同数据集和训练参数下,YOLOv7-e6模型的精度均值(mean Average Precision,m AP)为97.4%,FPS值为23,模型训练精度优于其他模型但检测速度稍低,光线强弱对训练准确度影响很大。(2)基于YOLOv7-tiny苹果目标识别算法的改进。为提高对目标识别模型的检测速度,选择轻量化模型YOLOv7-tiny进行改进。YOLOv7-tiny模型简化了网络的卷积层以及高效长程聚合网络的卷积数。为提高目标识别模型对弱光数据集的检测精度,在YOLOv7-tiny模型骨干网络中添加压缩和激励注意力机制(Squeeze and Excitation,SE)、卷积块注意力机制(Convolutional Block Attention Module,CBAM)。通过对比实验发现,嵌入CBAM注意力机制后的YOLOv7-tiny模型性能表现最佳,其在弱光数据集下的m AP值为93.6%,比YOLOv7-e6模型提高了2.8%。(3)基于改进后的ELAN-CBAM-YOLOv7-tiny模型开发果园管理软件。针对果园缺乏苹果目标识别检测的实用性方法的问题,将改进后的YOLOv7-tiny模型集成到MATLAB中,设计出一款既能识别出苹果又能指导果农智慧种植的软件。该软件集成了苹果图像识别与计数、适宜性分析和病害资讯推送等功能。软件可根据上传的苹果图像自动识别并计数,还能根据地区特定参数评估种植某种苹果的适宜性,以及主动推送相关的病害防治资讯。帮助果农优化管理决策,为果园的日常管理和决策制定提供技术支持。

关键词：苹果目标识别 YOLO算法注意力机制果园管理软件

双活性位铈基催化剂在CVOCs催化燃烧反应中的研究

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双活性位铈基催化剂在CVOCs催化燃烧反应中的研究

作者：方思勇重庆三峡学院

学位级别：硕士

4V营销理论视角下图书直播带货模式构建及应用分析

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出版广角 2024年第6期 58-62页

作者：金永成严思语上海理工大学出版学院

直播带货凭借全新的内容形式吸引出版机构纷纷采取直播售书营销模式。为了推动出版深度融合,满足用户的知识需求,激发书业活力,出版机构可尝试采用4V营销理论构建图书直播的营销模式,即从差异化的内容定位、差异化的主播形象塑造、差异... 详细信息

直播带货凭借全新的内容形式吸引出版机构纷纷采取直播售书营销模式。为了推动出版深度融合,满足用户的知识需求,激发书业活力,出版机构可尝试采用4V营销理论构建图书直播的营销模式,即从差异化的内容定位、差异化的主播形象塑造、差异化的图书选品来构建图书直播的差异性,从核心功能、延伸功能和附加功能来塑造直播间的弹性功能,从文化价值、技术价值和服务价值等方面提高直播间附加价值以赢得市场,从情绪价值和知识价值两方面引发用户共鸣,从而使用户产生购买意愿和行为。

关键词：图书直播知识营销 4V营销理论

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非能动余热排出系统过冷沸腾传热特性研究

核动力工程 2024年第3期45卷 258-262页

作者：汪宇卢庆陈志辉郝承明赵京严思伟中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

小型核电厂非能动余热排出系统(PRS)冷却水过冷沸腾会引起流动不稳定问题,从而影响反应堆安全性。通过静态传热分析,获取流动状态下避免净蒸汽产生的传热管外壁温度限值,并通过提高冷却水出口管出口位置标高和冷却水管内径的方法提高PR... 详细信息

小型核电厂非能动余热排出系统(PRS)冷却水过冷沸腾会引起流动不稳定问题,从而影响反应堆安全性。通过静态传热分析,获取流动状态下避免净蒸汽产生的传热管外壁温度限值,并通过提高冷却水出口管出口位置标高和冷却水管内径的方法提高PRS系统冷却水的自然循环流量。研究结果表明,改进方案实施后,冷却水自然循环能力提升,系统排热能力有所提升,可以有效降低冷却水沸腾强度,避免产生过多蒸汽,使PRS系统稳定运行。

关键词：非能动余热排出系统(PRS) 过冷沸腾静态传热分析自然循环

基于深度迁移强化学习的含弹性资源电网调度优化方法

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控制工程 2024年

作者：唐昊严臻方道宏李端超国网安徽省电力有限公司合肥工业大学电气与自动化工程学院

深度调峰机组、柔性负荷等具备弹性调节能力的电力资源的发展，一方面有助于提升电网调度运行的灵活性，缓解新能源和负荷波动对系统运行造成的影响，另一方面也增加了调度优化任务的复杂性。为提升弹性资源介入后新调度任务的优化效率... 详细信息

深度调峰机组、柔性负荷等具备弹性调节能力的电力资源的发展，一方面有助于提升电网调度运行的灵活性，缓解新能源和负荷波动对系统运行造成的影响，另一方面也增加了调度优化任务的复杂性。为提升弹性资源介入后新调度任务的优化效率，本文提出了一种基于深度迁移强化学习技术的电力系统实时调度优化方法。首先，建立了电力系统调度模型及深度强化学习优化框架。然后，针对弹性资源介入电力系统所导致的新任务状态-动作空间维度提升的场景，提出了一种深度网络输入输出通道扩展(Input Output Expansion，IOE)方法，以解决一类深度强化学习算法中的知识跨维度迁移问题。最后，以改进的IEEE39节点为例进行仿真计算，结果表明所提的网络扩展方法实现了历史调度知识的有效迁移，提高了新任务场景下深度强化学习的调度优化效率。

关键词：电力调度弹性资源模型深度强化学习迁移学习

Ni/SiO_(2)催化剂催化2-甲基呋喃加氢性能

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精细化工 2024年第5期41卷 1060-1066,1075页

作者：方姿予张炜王金鼎种思颖张雅静王康军沈阳化工大学化学工程学院辽宁沈阳110142

以硝酸镍为镍源、酸/碱性硅溶胶为硅源,采用共沉淀法制备了2种Ni/SiO_(2)催化剂。采用固定床反应器,评价Ni/SiO_(2)催化剂对于2-甲基呋喃(2-MF)气相加氢合成2-甲基四氢呋喃(2-MTHF)的反应性能。通过XRD、N_(2)等温吸附-脱附、H_(2)-TPR... 详细信息

以硝酸镍为镍源、酸/碱性硅溶胶为硅源,采用共沉淀法制备了2种Ni/SiO_(2)催化剂。采用固定床反应器,评价Ni/SiO_(2)催化剂对于2-甲基呋喃(2-MF)气相加氢合成2-甲基四氢呋喃(2-MTHF)的反应性能。通过XRD、N_(2)等温吸附-脱附、H_(2)-TPR、NH3-TPD、XPS、FTIR和TEM对催化剂进行了表征。考察了硅溶胶的酸碱性对Ni/SiO_(2)催化剂结构及性能的影响。结果表明,以酸性硅溶胶为硅源制备的Ni/SiO_(2)催化剂以弱酸中心酸量为主且存在中强酸中心,比表面积、平均孔径大,因而该催化剂加氢活性和2-MTHF的选择性较高。Ni/SiO_(2)催化剂稳定性良好,在最优反应条件〔温度90℃、H_(2)压力2 MPa、质量空速4.4 g 2-MF/(g催化剂·h)、H_(2)与2-MF物质的量之比为4∶1〕下进行催化剂稳定性测试(200 h),2-MF的转化率达到99.8%,2-MTHF的选择性均保持在97.5%左右。

关键词： 2-甲基四氢呋喃 2-甲基呋喃共沉淀法 Ni/SiO_(2) 酸碱性催化技术