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基于双目视觉的手术器械定位系统设计

现代工程科技 2023年第5期2卷 113-116页

作者：任金霞曾海金江西理工大学电气工程与自动化学院江西赣州341000

本文设计了一种手术器械定位系统,以手术器械上的LED作为标志点,基于双目视觉原理对标志物进行图像采集与预处理、特征提取、立体匹配、三维重建,得到标识物三维坐标,从而对手术器械的尖端定位。

关键词：手术定位双目视觉图像分割特征提取立体匹配

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基于全变差与低秩分解的高光谱图像复原

基于全变差与低秩分解的高光谱图像复原

作者：曾海金西北农林科技大学

学位级别：硕士

高光谱图像可以提供同一场景中数百个连续波段的光谱信息,在农业、军事、地理和环境等诸多研究领域被广泛应用。近年来,它们在遥感领域引起了学者们极大的研究兴趣。但受观察条件和传感器的限制,高光谱成像仪采集到的高光谱图像通常会... 详细信息

高光谱图像可以提供同一场景中数百个连续波段的光谱信息,在农业、军事、地理和环境等诸多研究领域被广泛应用。近年来,它们在遥感领域引起了学者们极大的研究兴趣。但受观察条件和传感器的限制,高光谱成像仪采集到的高光谱图像通常会受到各种噪声的污染,例如高斯噪声、条带、死线和脉冲噪声等。这些噪声严重降低了高光谱图像的质量,进而影响后续特征分类、目标检测、解混等处理和应用的精度。因此,为了克服噪声污染问题,我们需要从数据的角度,对原始高光谱图像进行预处理,以提升数据的质量,为后续应用提供数据质量保障。本文首先回顾了高光谱图像去噪的国内外研究现状,并从现有的研究出发,总结和分析了各类方法的机理、优点和局限性,包括基于自然图像的高光谱去噪技术、矩阵去噪技术、张量去噪技术、基于深度学习的高光谱去噪方法。然后,归纳出了目前高光谱图像去噪领域亟待解决的几个问题。针对这些高光谱去噪难题,本文结合数学理论和高光谱图像的实际物理结构,在现有最新技术的基础上,提出了基于低秩理论、正则化方法和深度学习技术的高光谱图像去噪方法。主要研究内容如下:(1)针对高光谱图像去噪问题,基于2-D全变差正则化的低秩模型,是消除混合噪声的经典方法。一般地,低秩矩阵的秩通过核范数进行近似,而核范数则通过将所有奇异值相加来定义,这本质上是奇异值的L-范数,因此会导致不可忽略的近似误差,进而使得所估计出的矩阵可能会出明显偏差。此外,基于2-D全变差的方法仅以独立的方式探索各波段的空间信息,未考虑光谱维度的相关性。针对上述难题,本文首次提出了一种全新的空-谱全变差正则化的非凸局部低秩矩阵复原方法,以消除高光谱图像中的混合噪声。一方面,由于非独立同分布的噪声和异常值的存在,真实的高光谱图像数据在全局范围内并不是理想低秩的,但清晰的高光谱图像数据仍具有其潜在的局部低秩属性。根据这一事实,我们利用一种全新的L范数来表示局部低秩先验。另一方面,针对高光谱图像在全局空间和光谱域中的分段平滑结构,为了克服传统的逐波段全变差的缺点,本文使用3-D空-谱全变差正则化以同时探索全局的空间和光谱平滑结构。在模拟和真实高光谱图像数据集上的实验结果表明,联合使用局部低秩矩阵和全局空-谱全变差有利于保留局部细节和整体结构信息。(2)针对高光谱图像复原任务,近年来,主要的方法可分为模型驱动的无监督方法和数据驱动的深度学习方法这两大类。基于模型的方法针对某些高光谱任务有效,但是此类技术依赖的手动设计的正则项大多数无法完全反映真实数据中的复杂结构。另一方面,数据驱动的方法与传统模型驱动方法相比具有一定优越性,但此类方法里的网络往往不是专门为具体的高光谱任务而设计的,故不具备可解释性。此外,基于深度学习的方法对算力、数据、参数量等均具有较高的要求。针对上述问题,在灵活可扩展的即插即用框架下,通过融合传统物理复原模型和最新卷积神经网络的优势,我们提出了基于低秩张量近似的高光谱图像复原卷积神经网络。具体地,首先利用基于Tucker分解的低秩张量分解方法充分探索高光谱图像空间域和光谱域中的全局相关性。然后,为了克服传统技术的缺陷,进一步探索Tucker分解无法刻画的先验信息,我们利用最新的基于卷积神经网络的方法来表示传统数学理论工具无法刻画的隐式先验信息。在即插即用框架下,这两者的有机融合使得我们的模型可以同时探索高光谱图像中的物理先验和复杂的隐式先验,从而达到更好的图像复原效果。最后,我们设计了交替方向乘子法以快速求解所提出的模型,模拟和真实高光谱数据实验表明,与其他最新方法相比,本文提出的模型在定量和定性评价上均能获得最佳的复原效果。

关键词：高光谱图像复原全变差非凸近似深度先验

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基于频率加权张量核范数的高光谱图像复原

中国图象图形学报 2021年第8期26卷 1910-1925页

作者：刘盛曾海金孔文凤张鹏丹西北农林科技大学理学院杨凌712100 西北农林科技大学信息工程学院杨凌712100

目的高光谱图像复原是高光谱领域中一个重要的预处理步骤,能够有效去除成像条件所带来的不利影响,提升后续处理任务的精度。张量核范数被广泛应用于高光谱复原问题中,得到了较好的结果。然而,在张量核范数的定义中,它对张量所有奇异值... 详细信息

目的高光谱图像复原是高光谱领域中一个重要的预处理步骤,能够有效去除成像条件所带来的不利影响,提升后续处理任务的精度。张量核范数被广泛应用于高光谱复原问题中,得到了较好的结果。然而,在张量核范数的定义中,它对张量所有奇异值使用相同的阈值进行收缩,未充分考虑高光谱的物理意义,得到了次优的结果。为了提升高光谱图像复原的精度,本文提出了基于频率加权张量核范数的高光谱复原算法。方法在张量的频率域内,对清晰的高光谱图像添加噪声,图像信息在低频部分变化较小,而在高频部分变化巨大。基于这样的物理意义,定义了一种频率加权张量核范数来逼近张量秩函数,提出了频率域权重的自适应确定方法,让其能减少对低频部分的收缩,同时加大高频部分惩罚。然后将其应用于高光谱图像复原和去噪问题中,并基于交替方向乘子法设计了相应最小化问题的快速求解算法。结果在4个高光谱数据集上与相关方法进行对比仿真实验,高采样率条件下在Washington DC Mall数据集上,相比性能第2的模型,本文模型复原结果的PSNR(peak signal-to-noise ratio)提升了1.76 dB;在Stuff数据集上,PSNR值提升了2.91 dB。高噪声条件下,在Pavia数据集上相比性能第2的模型,本文模型去噪结果的PSNR提升了8.61 dB;在Indian数据集上,PSNR值提升了10.77 dB。结论本文模型可以更好地探索高光谱图像的低秩特性,使复原的图像在保持主体信息的同时,复原出更多图像纹理细节。

关键词：高光谱图像复原低秩张量核范数频率域加权

人工智能赋能高等教育:逻辑理路、典型场景与实践进路

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西安交通大学学报（社会科学版） 2024年第3期44卷 11-20页

作者：刘嘉豪曾海军金婉莹李至晟祁彬斌北京师范大学教育学部北京100875 北京师范大学智慧学习研究院北京100875 北京师范大学互联网教育智能技术及应用国家工程研究中心北京102206

人工智能正在重构教育空间与活动流程,改变高等教育领域中师生的学习、生活与思维模式。通过对人工智能赋能高等教育的整体性和贯通式分析,探索迈向智能时代的高等教育可持续发展与推进路径。首先,基于赋能理论,沿着“目标—手段—主体... 详细信息

人工智能正在重构教育空间与活动流程,改变高等教育领域中师生的学习、生活与思维模式。通过对人工智能赋能高等教育的整体性和贯通式分析,探索迈向智能时代的高等教育可持续发展与推进路径。首先,基于赋能理论,沿着“目标—手段—主体—场景”的思路,厘清人工智能赋能高等教育的逻辑理路,探讨可信人工智能作为高等教育赋能的关键引擎,与教育场景持续互动演进,助力高等教育强国建设。其次,基于“学生—教师—学校”多主体视角剖析人工智能赋能高等教育的典型场景,赋能学生体现在学习支持、生活支持与就业支持,赋能教师着眼于学术研究、课堂教学与专业发展,赋能学校主要聚焦学科建设、教育管理与环境升级等方面。最后,基于价值取向、数字能力、场景驱动、社会实验等视角,探讨人工智能赋能高等教育的实践进路,以期促进人工智能规范而有序地融入高等教育生态。

关键词：人工智能高等教育教育数字化赋能理论教育场景

贵阳市喀斯特地区表层土壤Cd空间分异特征及其影响因素

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环境科学 2024年第7期45卷 4312-4320页

作者：曾海莲陆晓辉贵州师范大学地理与环境科学学院贵阳550025 贵州省喀斯特山地生态环境国家重点实验室培育基地贵阳550025

为探究地质高背景区土壤Cd含量的空间分异特征及其变异规律,以贵阳市喀斯特地貌区表层土壤为研究对象,采集14 421件表层土壤,综合运用全局Moran's I指数、冷热点分析、半方差函数与克里金插值等方法,揭示土壤Cd含量的空间结构和分布规律... 详细信息

为探究地质高背景区土壤Cd含量的空间分异特征及其变异规律,以贵阳市喀斯特地貌区表层土壤为研究对象,采集14 421件表层土壤,综合运用全局Moran's I指数、冷热点分析、半方差函数与克里金插值等方法,揭示土壤Cd含量的空间结构和分布规律,并通过方差分析与地理探测器分析环境因子对土壤Cd含量的影响及其主控因子.结果表明:(1)贵阳市喀斯特表层土壤ω(Cd)范围介于0.03~1.36 mg·kg^(-1)之间,平均值为0.440 mg·kg^(-1),分别为贵州省土壤Cd背景值和中国土壤Cd背景值的1.77倍和5.95倍;土壤Cd超标率为30%,是我国土壤Cd超标率(7%)的4.29倍.(2)土壤Cd含量存在显著的空间正相关性,全局空间上呈现聚集分布,而局部区域上东北和西南地区表现为热点区,北部为冷点区;土壤Cd含量的块金系数为10.37%,表明土壤Cd主要受结构性因素影响.(3)空间分布上,土壤Cd呈现不同的累积趋势,息烽县、修文县、清镇市、花溪区和南明区等区域部分块状土壤ω(Cd)小于0.3 mg·kg^(-1);土壤ω(Cd)介于0.3~0.6 mg·kg^(-1)分布面积最广,白云区、乌当区、观山湖区和云岩区土壤Cd整体上介于这一含量范围;土壤ω(Cd)介于0.6~0.9 mg·kg^(-1)集中分布于清镇市西南部、花溪区南部以及开阳县北部,而土壤ω(Cd)介于0.9~1.2mg·kg^(-1)主要聚集在清镇市西南部;土壤ω(Cd)极值(>1.2 mg·kg^(-1))多分布于开阳县、修文县、清镇市和花溪区等地区.(4)方差分析与地理探测器结果表明,不同环境因子对土壤Cd空间分异影响显著,但对土壤Cd含量的解释力具有差异,其大小依次为:地层(0.176 5)>土壤类型(0.026 0)>有机质(0.025 1)>海拔(0.010 5)>母岩(0.007 3)>土地利用(0.006 4)>p H(0.001 3),并且地层与任意环境因子的交互作用均最大,因此地层是影响土壤Cd含量空间分异的主要因子.

关键词：镉(Cd) 空间分异地理探测器地统计分析影响因素

“观象”是一种“象”思维吗?——来自一种“观”念的反思

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现代哲学 2024年第2期 127-136页

作者：曾海军四川大学哲学系成都610064

象思维一开始就存在着与概念思维难以匹配的失衡状态,用以刻画中国哲学自身的思维方式,可谓先天不足。象之为物既面临着是否还具有客观性的问题,也因其不具备确定性而始终得不到有效的阐明。象思维的提出以某种更激进的方式打破了过去... 详细信息

象思维一开始就存在着与概念思维难以匹配的失衡状态,用以刻画中国哲学自身的思维方式,可谓先天不足。象之为物既面临着是否还具有客观性的问题,也因其不具备确定性而始终得不到有效的阐明。象思维的提出以某种更激进的方式打破了过去直觉主义的基本格局,但就其保持着直觉主义一贯具有的模糊性特点而言,依然面临着巨大的挑战。“象”完全心灵化了,所谓“象思维”也就成为如何由人的心灵来主导艺术意境的问题。由“观”所打开的是整个历史文化传统的大视野,可以有效扭转“象”的心灵化趋势,而由“观”所形成的观念区别于概念,也足以取代由“象”提出的象思维区别于概念思维。与其说观象是一种象思维,不如说是一种观念。

关键词：象思维观象概念观念

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在政道与治道之间:汉初皇权的正当性与稳定性分析

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社会科学研究 2024年第3期 159-168页

作者：曾海军四川大学哲学系四川成都610064

儒生辕固生与道家黄生在景帝跟前争论汤武革命,这是在面对高帝代秦是否具有正当性的问题,而景帝却看到了对权力稳定性的威胁。汉初先后发生过两次继位之争,一次是刘邦想更换太子,被叔孙通用晋献公的历史教训给拦住;一次是窦太后想景帝... 详细信息

儒生辕固生与道家黄生在景帝跟前争论汤武革命,这是在面对高帝代秦是否具有正当性的问题,而景帝却看到了对权力稳定性的威胁。汉初先后发生过两次继位之争,一次是刘邦想更换太子,被叔孙通用晋献公的历史教训给拦住;一次是窦太后想景帝立其弟梁王为太子,被袁盎、窦婴等人运用公羊的“君子大居正”之义成功阻止。这两次事件都因威胁到权力的稳定性而起,而在应对过程中却体现了政道的自觉意识,故在政道与治道之间无法割裂看待。

关键词：政道治道皇权汉初

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熊十力的经学革命与革命经学

中国哲学史 2024年第4期 96-105页

作者：曾海龙上海大学哲学系

作为现代新儒学的奠基人物,熊十力遍疑今文学与古文学,并无清晰的今古文学之分野。但就对经典的阐释理路与思想特质而言,他无疑是位不折不扣的今文学家。对熊十力经学思想的考察,须立足于两个方面:一方面要理解新唯识论系统与其经学论... 详细信息

作为现代新儒学的奠基人物,熊十力遍疑今文学与古文学,并无清晰的今古文学之分野。但就对经典的阐释理路与思想特质而言,他无疑是位不折不扣的今文学家。对熊十力经学思想的考察,须立足于两个方面:一方面要理解新唯识论系统与其经学论述的关系,一方面要追问他通过经学创明了何种政教主张。就前一方面而言,熊十力延续、批判并深化了康有为等人的近世今文学,并将经学义理与性理之学融会为一体,以“六经注我”的方式对传统经学进行了进一步革命。就后一方面而言,熊十力的经学革命催生出了革命经学,进而否定了康有为的现代中国方案,这又印证了传统中国向现代中国转型的内在逻辑。

关键词：经学革命大同三世熊十力

基于非冲突合流策略的交叉口灵活信号控制方法

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交通运输系统工程与信息 2024年第2期24卷 86-95页

作者：黄玮李世昌曾海鹏中山大学智能工程学院广东518107

汽车行业智能化和网联化的发展使车辆轨迹能够实现精细化控制,为改进城市交叉口交通信号控制方法提供了新思路。本文提出一种基于非冲突合流策略的灵活信号控制方法,将同时容纳直行和左转来车的合流相位定义为非冲突相位,在双环相位结... 详细信息

汽车行业智能化和网联化的发展使车辆轨迹能够实现精细化控制,为改进城市交叉口交通信号控制方法提供了新思路。本文提出一种基于非冲突合流策略的灵活信号控制方法,将同时容纳直行和左转来车的合流相位定义为非冲突相位,在双环相位结构基础上融入合流策略,形成一种具备12个动作空间的双环合流信号相位结构。在优化相位结构基础上,进一步提出改进的强化学习算法求解信号配时,以车辆到达情况为输入,当前状态下车辆等待时间最小为目标,充分考虑双环结构下相位切换的实际规律,学习当前状态下的最优相位控制策略。在SUMO(Simulation of Urban Mobility)仿真中根据算例需求生成场景数据,对比传统双环结构和双环合流相位结构在感应控制和改进强化学习算法下的不同控制策略的性能指标,分析网联车渗透率对控制效果的影响。结果显示:基于非冲突合流策略和改进强化学习算法能够在提升相位切换灵活性的基础上生成更加符合现实规律的相位配时方案;在不同交通流量条件,尤其是高流量和交通量分布不均衡的场景下,相较于双环相位结构和感应控制方法降低约37%的车均延误,提升了信号控制方案实际运行效果。

关键词：智能交通非冲突合流策略改进强化学习灵活信号控制智能体动作设计

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