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基于改进MobileNetV2-SSD的河道漂浮物检测方法及应用

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基于改进MobileNetV2-SSD的河道漂浮物检测方法及应用

作者：汪际泉南昌大学

学位级别：硕士

“生态文明建设是关系中华民族永续发展的千年大计”。河流是生态系统和人类社会发展的重要组成部分,直接影响着周边地区的生态环境和人民生活水平。针对河流监管方式数智化需要,致力于解决当前河流监管仍然依赖大量人力去现场查看或观... 详细信息

“生态文明建设是关系中华民族永续发展的千年大计”。河流是生态系统和人类社会发展的重要组成部分,直接影响着周边地区的生态环境和人民生活水平。针对河流监管方式数智化需要,致力于解决当前河流监管仍然依赖大量人力去现场查看或观看监控视频来判断河流状况这一不足,研究基于深度学习的河流监管方法,提出基于深度学习的河道漂浮物检测模型,旨在通过人工智能+河流监管模式改进和提升河流监管的效果,保护河流的生态环境。主要研究工作与阶段性成果如下。(1)河道漂浮物样本数据集的采集与预处理。通过采集无人船拍摄的漂浮物图像和各个公开数据集构建水面漂浮物图像样本2600张,涵盖瓶子、船舶、塑料垃圾和水草四个主要类别。针对漂浮物图像易受噪声和局部光照等因素影响导致图像质量较差的问题,对样本进行了滤波去噪和图像均衡化预处理等操作。针对样本类别不均衡的问题,提出基于ADASYN(Adaptive Synthetic Sampling)算法的样本增强,有效改进少数类样本数据量。最后构建的河道漂浮物数据集共包含4个类别,6000张图像,共计13164个标注对象,为后续模型训练提供较充分的样本数。(2)基础模型的选择与优化改进。在自建数据集上,结合迁移学习技术,对Faster RCNN、YOLOv3、VGG16-SSD等经典目标检测模型进行了训练。同时,考虑到实际应用中对模型轻量化的需求,还特别训练了Mobile Net-SSD和Mobile Net V2-SSD等轻量化目标检测模型。通过对精确度、召回率、F1分数、m AP值和检测速度等五个关键实验评价指标的充分对比分析,得到综合性能最佳的基础模型即Mobile Net V2-SSD模型,为后续优化提供基础模型选择。针对基础模型在河道漂浮物检测中的不足,进行了一系列优化改进工作。首先,针对小目标检测性能不佳的问题,引入一种改进的多尺度特征融合模块,通过融合浅层特征和深层特征,丰富浅层特征的语义信息,从而提高对小目标的检测能力;其次,针对漂浮物图像背景复杂导致的漏检问题,进一步优化所提出的模型,即在改进的模型中引入CA注意力机制。优化后模型中的特征图包含更丰富的通道间信息、横向和纵向空间信息,从而强化了漂浮物区域的特征,促使网络更准确地定位漂浮物信息,增强网络识别能力;最后,在样本集上进行模型训练和测试,测试表明改进模型对比原模型在精确率、召回率、F1分数和m AP值等四个评价指标上分别提升了4.57%、8.53%、6.82%和6.21%,充分验证了改进模型的有效性。(3)河道漂浮物的检测系统设计与实现。基于优化后的河道漂浮物检测模型和软件工程方法进行系统的设计与实现,简要给出了需求分析、系统设计、系统实现和系统测试等内容,侧重给出了设计与实现河道漂浮物检测模型,并详细给出了测试示例。

关键词：河道漂浮物目标检测 MobileNetV2-SSD 多尺度特征融合注意力机制

气候变化背景下蒙古高原冬旱时空演变特征及未来趋势研究

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气候变化背景下蒙古高原冬旱时空演变特征及未来趋势研究

作者：陶际峰内蒙古师范大学

学位级别：硕士

基于超大型三轴仪的堆石料动力特性缩尺效应研究

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水利学报 2024年第5期55卷 528-536页

作者：邹德高宁凡伟刘京茂崔更尧孔宪京大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学水利工程学院辽宁大连116024

堆石料的缩尺效应是导致高土石坝变形预测不准的重要因素之一,目前针对堆石料静力缩尺效应的影响已有部分研究,但针对堆石料动力变形特性的缩尺效应研究仍十分鲜见。本文对两河口板岩及古水玄武岩开展了超大型(试样直径800 mm,最大粒径... 详细信息

堆石料的缩尺效应是导致高土石坝变形预测不准的重要因素之一,目前针对堆石料静力缩尺效应的影响已有部分研究,但针对堆石料动力变形特性的缩尺效应研究仍十分鲜见。本文对两河口板岩及古水玄武岩开展了超大型(试样直径800 mm,最大粒径为160 mm)和常规大型三轴(试样直径300 mm,最大粒径为60 mm)动剪切模量和阻尼比试验,研究了平行相似级配条件下最大粒径对最大动剪切模量、动剪切模量比、阻尼比以及沈珠江等效线性模型参数的影响。试验结果表明:①超大型三轴试验的最大动剪切模量大于常规大型三轴试验,随着动剪应变的增大,超大型和常规大型三轴试验的最大动剪切模量差别逐渐减小;②超大型三轴试验的动剪切模量比G_(d)/G_(dmax)小于常规大型三轴试验,即超大型三轴试验的动剪模量比衰减得更快;③超大型三轴试验的阻尼比大于常规大型三轴试验,随着动剪应变的增加,二者的差距逐渐增大;④超大型三轴试验得到的沈珠江等效线性模型参数k_(2)、k_(1)以及λ_(max)分别是常规大型三轴试验的1.14~1.32倍、1.26~1.31倍以及1.31~1.44倍,超大型和常规大型三轴试验得到的模量指数n差别不大。本文研究成果可为同类工程动力响应分析提供更加合理的试验与数值计算依据。

关键词：堆石料超大型三轴缩尺效应动剪切模量阻尼比

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晚清民国时期《嵩高灵庙碑》的接受研究

晚清民国时期《嵩高灵庙碑》的接受研究

作者：龙际斌中国艺术研究院

学位级别：硕士

《中岳嵩高灵庙碑》为北魏著名碑刻。北魏太安二年(456年)立,一说太延年间(435～440年)立,今在河南登封县。此碑字体古拙,是由隶书向楷书过渡书体。传为寇谦之书。寇为昌平人,著名道学家,活动于嵩、华间。康有为评此碑书为“体兼隶楷,... 详细信息

《中岳嵩高灵庙碑》为北魏著名碑刻。北魏太安二年(456年)立,一说太延年间(435～440年)立,今在河南登封县。此碑字体古拙,是由隶书向楷书过渡书体。传为寇谦之书。寇为昌平人,著名道学家,活动于嵩、华间。康有为评此碑书为“体兼隶楷,笔互方圆”,并称赞此碑“《灵庙碑阴》真正书之极则,得其指甲,可无唐宋人矣”、“浑金璞玉,宝采难名”,可谓推崇备至。《中岳嵩高灵庙碑》早在宋代就已见于著录,直至明末清初,金石学蓬勃发展,访碑之风逐渐兴起,尤其到清代中后期,碑学盛于帖学,此碑便被广大书法家所接受和临习。本文从《嵩高灵庙碑》的书法特色来分析其艺术价值,从学人的著录、书家的评价以及临仿来分析后世对它的接受情况,通过分析不同书家的临仿和取法,以期挖掘此碑的价值和接受角度。

关键词：《嵩高灵庙碑》隶楷晚清民国接受

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密度泛函理论在光催化中的普遍应用

Chinese Journal of Catalysis 2024年第6期61卷 1-36页

作者：杜仕文章福祥中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室洁净能源国家实验室能源材料化学协同创新中心辽宁大连116023

在低碳发展的背景下,开发利用清洁无污染的太阳能对满足未来日益增长的能源需求至关重要.半导体光催化技术可将太阳能转化为化学能,为可再生能源的发展提供了重要支持.因此,深入理解光催化剂与光催化活性之间的内在关联,对于优化和提升... 详细信息

在低碳发展的背景下,开发利用清洁无污染的太阳能对满足未来日益增长的能源需求至关重要.半导体光催化技术可将太阳能转化为化学能,为可再生能源的发展提供了重要支持.因此,深入理解光催化剂与光催化活性之间的内在关联,对于优化和提升光催化效率至关重要.尽管科研人员在设计开发用于光催化反应的新材料方面付出了巨大努力,但对半导体的内在性质、表面活性位点和催化反应机理之间的深层次联系,仍缺乏充分的理解和认识.基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算是揭示材料内禀电子结构性质和反应过程能量变化的重要工具,正逐渐获得研究者的广泛关注.并且,随着计算方法的不断优化,该领域也取得了显著的进步.本文通过系统梳理国内外代表性研究工作,深入探讨了DFT计算在光催化领域中的广泛应用.首先,总结了DFT计算在光催化领域中的六大优势:(1)预测光催化材料的电子结构,如能带结构、能带间隙和能级;(2)预测表面反应的吸附位点、吸附能等变化;(3)在原子水平上揭示电荷转移过程,包括电子和空穴的运动;(4)阐明光催化剂与底物之间的相互作用;(5)预测光催化材料中空位、间隙和掺杂等缺陷的形成及其影响;(6)阐明光催化反应的机理细节,包括中间物种、过渡态和反应途径等.接着,简要概述了常用于第一性原理计算的软件和计算方法,并特别关注了如何利用不同策略来纠正传统DFT方法对半导体电子结构特性的不适当估计.随后,分析了基于DFT计算的半导体电子和能量特性的典型研究案例,如能带结构、态密度、电荷分布、功函数、形成能和吸附自由能等.此外,还详细阐述了半导体催化剂在多种太阳能驱动反应中的基本应用,包括析氢反应、析氧反应、氧还原反应、CO_(2)还原反应和氮还原反应等.最后,指出了DFT计算在光催化研究中的机遇与挑战,并展望了未来可能的发展方向.综上,本文系统综述了DFT计算在光催化领域中的广泛应用,旨在深入理解光催化反应中“组成-结构-功能”之间的关系,并为未来开发设计用于太阳能到化学能催化转化的高效稳定催化剂提供参考.

关键词：光催化密度泛函理论第一性原理计算电子结构能量性质

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论习近平文化思想的世界观和方法论

湖南社会科学 2024年第4期 24-31页

作者：雷志佳丁成际安徽大学马克思主义学院

习近平文化思想是马克思主义文化理论同中国文化建设具体实际相结合、同中华优秀传统文化相结合的最新理论成果，是中国共产党文化建设经验的总结中生成的新的规律性认识，深刻蕴含着习近平新时代中国特色社会主义思想“六个必须坚持”... 详细信息

习近平文化思想是马克思主义文化理论同中国文化建设具体实际相结合、同中华优秀传统文化相结合的最新理论成果，是中国共产党文化建设经验的总结中生成的新的规律性认识，深刻蕴含着习近平新时代中国特色社会主义思想“六个必须坚持”的立场观点方法。凸显了坚持人民至上的文化价值观、坚持自信自立的文化发展观、坚持守正创新的文化认识论、坚持问题导向的文化实践论、坚持系统观念的文化方法论、坚持胸怀天下的文化格局观。体悟习近平文化思想的世界观和方法论，对于做好新时代新征程宣传思想文化工作，建设社会主义文化强国具有重要价值意蕴。

关键词：习近平文化思想中国共产党世界观方法论

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基于波前编码的消色差稀疏孔径超构透镜

中国激光 2024年第6期51卷 246-253页

作者：张敬巍胡敬佩董延更曾爱军黄惠杰中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室上海201800 中国科学院大学北京100049

光学稀疏孔径技术以其所具有的降低透镜加工面积、增大数值孔径和提升分辨率的能力被应用到超构透镜的设计和优化中。然而,目前稀疏孔径超构透镜的研究仅限于单波长,通常难以应用到宽波段成像领域。笔者基于波前编码和稀疏孔径技术设计... 详细信息

光学稀疏孔径技术以其所具有的降低透镜加工面积、增大数值孔径和提升分辨率的能力被应用到超构透镜的设计和优化中。然而,目前稀疏孔径超构透镜的研究仅限于单波长,通常难以应用到宽波段成像领域。笔者基于波前编码和稀疏孔径技术设计了一种消色差稀疏孔径超构透镜。该消色差稀疏孔径超构透镜在加工面积降低至全孔径超构透镜25%的情况下,在可见光波段(400~700 nm)可实现与理想透镜一致的分辨率。该消色差稀疏孔径超构透镜既实现了对可见光波段的消色差,又解决了大孔径超构透镜的加工难题,具有加工成本低、消色差范围大、成像清晰等特点,在图像采集领域具有重要的应用价值。

关键词：光学器件超构透镜消色差光学稀疏孔径波前编码维纳滤波

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棱形石墨烯纳米孔道内离子传输性能的分子动力学模拟

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原子与分子物理学报 2024年第5期41卷 46-60页

作者：张勇蒋更平武汉科技大学理学院武汉430081

纳米通道的尺寸、结构和表面化学对其内部溶液的分布结构和输运性质有着重大影响.本文研究了一种全新的菱形石墨烯纳米通道.这种理想的通道与最近被广泛研究的金属有机框架材料(MOF)的内部结构类似,有着与传统的碳纳米管截然不同的内部... 详细信息

纳米通道的尺寸、结构和表面化学对其内部溶液的分布结构和输运性质有着重大影响.本文研究了一种全新的菱形石墨烯纳米通道.这种理想的通道与最近被广泛研究的金属有机框架材料(MOF)的内部结构类似,有着与传统的碳纳米管截然不同的内部结构.本文使用分子动力学模拟的方法研究在不同尺寸的菱形石墨烯纳米通道内的KCl溶液的性质,并将其与同尺寸的单壁碳纳米管进行了比较.研究结果表明在小孔道内(<20)其内部的溶液结构呈现若干个密度极高的聚集区域,即出现了结晶化的趋势.这一研究结果,将为MOF的结构设计提供思路,从而有望实现类似于生物离子通道的高选择性和高传输能力.

关键词：纳米通道分子动力学模拟离子输运

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基于邻域向量主成分分析图像增强的旁瓣弱光信号检测方法

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中国激光 2024年第6期51卷 109-123页

作者：王拯洲王力段亚轩李刚魏际同中国科学院西安光学精密机械研究所先进光学仪器研究室陕西西安710119

针对基于旁瓣光束衍射反演的强激光远场焦斑测量无法提取旁瓣图像更外围最小可测信号的问题,笔者提出了基于邻域向量主成分分析(NVPCA)图像增强的旁瓣弱光信号区域波峰参数检测方法。采取的主要优化措施为:首先,将旁瓣图像中的每个像素... 详细信息

针对基于旁瓣光束衍射反演的强激光远场焦斑测量无法提取旁瓣图像更外围最小可测信号的问题,笔者提出了基于邻域向量主成分分析(NVPCA)图像增强的旁瓣弱光信号区域波峰参数检测方法。采取的主要优化措施为:首先,将旁瓣图像中的每个像素和它的8邻域像素看作一个列向量,构建一个9维数据立方体,选择主成分分析变换后的第1维数据为NVPCA图像;其次,通过角度变换转化检测对象,检测所有方向上一维旁瓣曲线的各个波峰参数,获得旁瓣弱光信号区域能量的量化分布;然后,搜索每个旁瓣波峰在所有方向上的极大值位置点,连接对应位置点生成每个旁瓣波峰的极大值圆环,计算各极大值圆环的灰度均值;最后,选择大于局域对比度方法(LCM)目标分离阈值且最小的极大值圆环的灰度均值作为整个旁瓣光束的最小可测信号。实验结果表明,采用基于NVPCA图像增强的旁瓣弱光信号检测方法能够从旁瓣图像的第5波峰环分离和提取最小可测信号,动态范围比值提升至原来的1.528倍,各旁瓣波峰参数满足精度要求,为未来大型激光装置强激光远场的精确测量奠定了基础。

关键词：远场测量邻域向量主成分分析旁瓣光束衍射反演角度变换旁瓣波峰参数检测

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