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基于深度学习的船舶焊缝缺陷检测研究

基于深度学习的船舶焊缝缺陷检测研究

作者：黄春森重庆交通大学

学位级别：硕士

船舶焊缝缺陷检测在船舶制造和维护中具有重要的意义,然而,传统的检测方法存在过度依赖主观性、容易造成漏检和误检、效率低下等问题。基于深度学习的缺陷检测算法可以更准确、更快速地检测船舶焊缝缺陷。尽管如此,由于焊缝缺陷样本量... 详细信息

船舶焊缝缺陷检测在船舶制造和维护中具有重要的意义,然而,传统的检测方法存在过度依赖主观性、容易造成漏检和误检、效率低下等问题。基于深度学习的缺陷检测算法可以更准确、更快速地检测船舶焊缝缺陷。尽管如此,由于焊缝缺陷样本量不足和缺陷样本数量差异大导致模型泛化能力不足、不同类型缺陷相似度高、焊缝缺陷复杂多样等原因,现有深度学习算法在船舶焊缝缺陷检测领域的应用并不成熟。因此,本文对基于深度学习的船舶焊缝缺陷检测算法展开研究。针对缺陷样本量不足和缺陷样本数量差异大导致模型泛化能力不足的问题,本文提出Mosaic数据增强和Mixup数据增强结合的方法扩充数据集样本,以提升模型的泛化能力。首先,采用多途径搜集船舶焊缝TOFD图像,并将船舶焊缝缺陷质量分为三个等级,利用标记软件Label Img进行图像标注;接着利用尺寸调整和归一化结合的数据预处理方法将TOFD图像像素统一;然后提出Mosaic数据增强和Mixup数据增强结合的方法扩充数据集样本,并减小各种类型缺陷样本数量差异。最终得到自制船舶焊缝TOFD图像数据集TOFD-SWDD(TOFD-Ship Weld Defect Detection)。针对现有深度学习算法对船舶焊缝TOFD图像中缺陷表征精度不高的问题,本文提出了一种基于改进YOLOv8的船舶焊缝缺陷检测算法CG-YOLOv8(Coordinate Attention and GSConv-You Only Look Once version 8)。CG-YOLOv8以YOLOv8为基础,融入坐标注意力机制模块,结合了空间注意力和通道注意力,通过将位置的坐标信息编码到特征表示中,然后基于这些编码后的坐标信息计算每个位置的注意力权重,帮助模型更好地理解图像中各个目标的位置关系,极大提升了模型对焊缝缺陷特征的提取能力;融入GSConv混合卷积模块,改进传统卷积操作的性能和效率,在减少模型参数和计算量的同时,保持模型的检测性能。在自制船舶焊缝TOFD图像数据集TOFD-SWDD上的实验结果表明,相较其他缺陷检测算法,CG-YOLOv8算法的检测精度和推理速度更具优势。本文在改进算法CG-YOLOv8的基础上,基于Py Qt5工具包和其他开发工具,设计并开发了基于CG-YOLOv8的船舶焊缝缺陷检测系统。综上,本文提出Mosaic数据增强和Mixup数据增强结合的数据增强方法扩充数据集样本量的同时减小缺陷样本数量差异,构建了自制船舶焊缝TOFD图像数据集TOFD-SWDD,提出了一种基于改进YOLOv8的船舶焊缝缺陷检测算法CG-YOLOv8,设计并开发了基于CG-YOLOv8的船舶焊缝缺陷检测系统,实现了对船舶焊缝缺陷高精度、快速的检测,为船舶制造的质量控制提供了保障。

关键词：船舶焊缝缺陷识别深度学习数据增强注意力机制

基于深度学习的智能网联汽车入侵检测技术研究

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基于深度学习的智能网联汽车入侵检测技术研究

作者：陈显森电子科技大学

学位级别：硕士

基于高光谱成像技术的稻谷品质与缺陷快速无损检测研究

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基于高光谱成像技术的稻谷品质与缺陷快速无损检测研究

作者：曹烁森浙江农林大学

学位级别：硕士

水稻在生长发育或者存储过程中,由于环境等的影响,有部分稻谷出现变质或者病斑、瘪谷、蛀虫、霉变和空秕等的缺陷,不仅会造成稻谷的损失,还会导致稻谷的品质下降。因此为了对稻谷的品质进行研究分析,高光谱成像技术作为一种新兴的光学... 详细信息

水稻在生长发育或者存储过程中,由于环境等的影响,有部分稻谷出现变质或者病斑、瘪谷、蛀虫、霉变和空秕等的缺陷,不仅会造成稻谷的损失,还会导致稻谷的品质下降。因此为了对稻谷的品质进行研究分析,高光谱成像技术作为一种新兴的光学检测技术,以其快速、无损、简便等优点被广泛应用于农业的各个领域。本研究利用高光谱成像技术结合化学计量学方法开展稻谷中水分和脂肪酸含量快速无损检测,及内部缺陷的快速判别研究。主要研究内容与结论如下:1.利用高光谱成像技术对稻谷的水分和脂肪酸含量进行快速检测研究。采用7种预处理方法进行光谱预处理,利用VCPA（variable combination population analysis）、CARS（competitive adaptive reweighted sampling）和SPA（sequential projection algorithm）三种方法筛选特征波长变量,并应用PLS方法建立稻谷水分和脂肪酸含量预测模型。此外,通过对比稻谷和糙米的水分和脂肪酸模型性能差异,探究了稻壳对预测模型性能的影响。研究发现,原始稻谷比糙米模型的预测精度差,稻壳会在一定程度上干扰稻谷水分和脂肪酸模型的预测精度,但是经过特征波长选择后,可以消除这种影响。在稻谷-水分模型中,最优模型为SG2-VCPA-PLS,R=0.932 5,RMSEP=0.006 8;在稻谷-脂肪酸模型中,最优模型为SG2-VCPA-PLS,R=0.853 6,RMSEP=2.491 7;在糙米-水分模型中,最优模型为SG2-VCPA-PLS,R=0.957 2,RMSEP=0.006 2;在糙米-脂肪酸模型中,最优模型为SNV-VCPA-PLS,R=0.754 1,RMSEP=2.722 3。2.本研究采用4种预处理和2种特征波长选择方法,并应用PLS-DA方法建立上述缺陷的二元分类判别模型。提取稻谷的能量、熵、惯性矩和相关度四种纹理特征,进一步构建基于光谱特征和纹理特征融合的稻谷内部缺陷判别模型。结果表明,正常-病斑的融合判别模型的预测集分类准确率为90.45%;正常-瘪谷融合后的预测集分类准确率为92.83%;正常-蛀虫融合后的预测集分类准确率为96.10%;正常-霉变融合后的预测集分类准确率为86.91%;正常-空秕融合后的预测集分类准确率为96.15%。上述研究结果表明,高光谱成像技术能够实现稻谷水分和脂肪酸含量的快速检测以及缺陷颗粒的快速鉴别,有利于评估稻谷品质,减少人力和检测耗时。今后,可进一步发掘高光谱成像技术的潜力,为稻谷种植、收获、加工及存储提供技术支持和保障。

关键词：高光谱稻谷品质检测缺陷判别二元分类

超高层建筑风荷载特性和风振响应干扰效应的研究

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超高层建筑风荷载特性和风振响应干扰效应的研究

作者：王乾森石家庄铁道大学

学位级别：硕士

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压带式带式输送机关键技术研究

压带式带式输送机关键技术研究

作者：韩惠森太原科技大学

学位级别：硕士

输送带是压带式输送机上保证其稳定升的最重要的部件之一,建立合理的输送带模型进行计算分析,对于压带式输送机上输送带受力状况的研究意义重大。由于压带式输送机在升运行过程中受力情况复杂,故对压带式输送机的主升段进行有限元分析,... 详细信息

输送带是压带式输送机上保证其稳定升的最重要的部件之一,建立合理的输送带模型进行计算分析,对于压带式输送机上输送带受力状况的研究意义重大。由于压带式输送机在升运行过程中受力情况复杂,故对压带式输送机的主升段进行有限元分析,求解出输送带上应力应变的分布规律,对合理选用输送带的型号,降低维护成本以及节能减排都具有十分重要的意义。压带式输送机作为大倾角带式输送机的一种,输送路径可以灵活布置,可实现任意角度多种物料的大倾角升输送,已广泛应用于各个领域,输送各种物料。为了使压带式输送机更好地运用于工程实践,探寻影响输送机稳定运行的因素以及该因素对输送机运行的影响规律,为后续对压带式输送机的优化设计供一定的理论支撑,可以极大高输送机的输送效率,为实际的工程运用供一定的理论指导。本文,首先通过研究现有压带式输送机原理及设计方法,对其关键部件尺寸进行计算,包括压带贴紧边长度、物料截面高度、物料最大截面积等,建立主升段受力模型。随后进一步分析和完善相关的计算公式,并进行合理的推导,充分考虑物料和上覆盖带的重力影响,计算出施加在覆盖带上保证物料不发生下滑的最小压紧力临界值,同时在直角坐标系中建立主升段相邻托辊组间承载带的抛物线模型,推导承载带的曲线方程和最大悬垂度计算式,进而计算出施加在覆盖带和承载带两端的拉紧力。其次,在确定了压紧力和拉紧力之后利用有限元分析软件ANSYS Workbench对压带式输送机主升段进行相应的有限元分析,分析不同托辊直径以及不同托辊组槽角对输送带压陷阻力的影响规律;另外在计算出满足物料不发生下滑的最小压紧力数值时,逐步加大主压紧力以及侧边压紧力数值,分析出随着压紧力不断增大对两条输送带的影响规律,并且拟合曲线确定压紧力的取值范围。最后,由于覆盖带承载带和物料在运行时非常容易发生共振,故对局部模型做预应力模态分析,得出六阶模态振型和频率;并且为验证压紧力能否满足不漏料条件以及压陷滚动阻力要求,对局部模型做瞬态动力学分析。本文的研究结果对压带式带式输送机的设计以及结构优化都具有一定的参考价值,同时也能够为其在实际的工况运用中供有效的指导意义。

关键词：压带式输送机载荷计算有限元分析瞬态动力学分析

精确模式匹配算法族的可重用设计及其装配平台

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精确模式匹配算法族的可重用设计及其装配平台

作者：陈名森江西师范大学

学位级别：硕士

红鳍东方鲀快、慢生长家系肠组织全转录组的比较分析

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红鳍东方鲀快、慢生长家系肠组织全转录组的比较分析

作者：王昱森大连海洋大学

学位级别：硕士

红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)作为我国重要的养殖经济鱼类,其不仅营养丰富,肉质鲜美,河鲀毒素也拥有极高的医学价值。肠道作为营养摄取、病原体识别和调节肠道微生物等多功能核心组织,一直受到广泛研究。肠道可以吸收营养物质并抵御... 详细信息

红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)作为我国重要的养殖经济鱼类,其不仅营养丰富,肉质鲜美,河鲀毒素也拥有极高的医学价值。肠道作为营养摄取、病原体识别和调节肠道微生物等多功能核心组织,一直受到广泛研究。肠道可以吸收营养物质并抵御病原体、微生物和细菌毒素进入内部环境,作为鱼类与外部环境接触面积最大的器官,肠道受到多种因素的影响,进而影响了鱼类的健康生长。通过研究红鳍东方鲀肠组织,可以深入了解其与生长相关的代谢途径,鱼类肠道也是很多鱼类病原体的入侵门户,研究其转录组可以揭示其免疫应答机制,有助于预防和控制鱼类疾病的发生,为红鳍东方鲀的养殖提供科学指导。为培育优良生长性状的红鳍东方鲀,本研究以12月龄红鳍东方鲀快速生长和慢速生长的全同胞家系为研究对象,利用全转录组测序技术对快、慢生长家系的红鳍东方鲀肠组织进行分析,挖掘肠道中调控生长的关键相关基因和非编码RNA,为培育优质苗种提供参考。通过全转录组测序,从生长慢、快家系的红鳍东方鲀中共鉴定到了24,723个m RNAs和8,087个非编码RNA,非编码RNA中包括5,110个lnc RNA,319个circ RNA和2,658个mi RNA。本研究共筛选获得1,115个差异表达基因和252个差异表达非编码RNA。通过KEGG分析发现,共发现了33个生长发育相关的差异基因,这些生长差异的基因主要参与了VEGF和MAPK信号通路。发现了23个细胞凋亡与免疫相关的差异基因,并于程序性坏死途径中发现了一个表达模块IFN-RIPK1/3,它可能是红鳍东方鲀抑制某些细菌病毒的关键免疫模块。在自噬-动物和m TOR信号通路中发现了一个共同的表达模块TSC1/2-m TORC1,它可能是红鳍东方鲀骨骼发育的关键调节模式,这些骨骼细胞发育相关基因的差异表达可能在红鳍东方鲀快速生长家系中发挥重要作用。在DElnc RNA靶基因KEGG富集到的通路中,发现三条与红鳍东方鲀生长发育相关的通路,分别是ECM受体相互作用通路、Wnt信号通路、MAPK信号通路。于ECM受体相互作用通路中富集到105个DElnc RNA靶基因。于Wnt信号通路通路中富集到179个DElnc RNA靶基因。于MAPK信号通路中富集到299个DElnc RNA靶基因。在DEcirc RNA靶基因KEGG富集到的通路中,发现三条表达显著的通路,分别是细胞粘附分子通路、SNARE在囊泡运输中的相互作用通路、胞吞作用通路。细胞粘附分子通路与免疫相关,富集到1个DEcirc RNA靶基因。SNARE在囊泡运输中的相互作用通路与癌细胞相关,富集到1个DEcirc RNA靶基因。胞吞作用通路也癌细胞相关,富集到1个DEcirc RNA靶基因。通过KEGG分析发现DEmi RNA的靶基因主要富集到了蛋白质的消化和吸收、m TOR信号通路、Wnt信号通路、过氧化物酶体等通路中。蛋白质的消化和吸收信号通路是富集DEmi RNA靶基差异最显著的信号通路,该信号通路富集到了3个DEmi RNA的靶基因。在m TOR通路中富集到2个DEmi RNA靶基因。在过氧化物酶体通路中富集到3个DElnc RNA靶基因。在Wnt信号通路中富集到3个DEmi RNA靶基因。本研究深入挖掘红鳍东方鲀肠道组织中生长相关基因以及非编码RNA,发掘了生长发育相关的表达模块以及免疫相关的模块,为后续培育优质品种提供参考。

关键词：红鳍东方鲀全转录组分析 mRNA 非编码RNA

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简支T型梁桥接触爆炸下动态响应及损伤研究

简支T型梁桥接触爆炸下动态响应及损伤研究

作者：邱玉森西南科技大学

学位级别：硕士

落石对缓冲土层的冲击力及冲击深度理论与试验研究

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西南交通大学学报 2024年第5期59卷 1078-1085页

作者：王玉锁杨竣翔肖宗扬李传宝田四明王伟姚庆晨赵状西南交通大学土木工程学院四川成都611752 中国铁路经济规划研究院有限公司北京100080

为阐明基于Hertz接触理论的落石冲击力、冲击深度计算方法及缓冲土层强化系数确定方法的适用性和可行性,通过足尺模型试验、反演分析及数理统计,开展体积约1 m^(3)重约2 t的立方体和球顶锥体2种落石形状、1~10 m下落高度及0.5~2.0 m缓... 详细信息

为阐明基于Hertz接触理论的落石冲击力、冲击深度计算方法及缓冲土层强化系数确定方法的适用性和可行性,通过足尺模型试验、反演分析及数理统计,开展体积约1 m^(3)重约2 t的立方体和球顶锥体2种落石形状、1~10 m下落高度及0.5~2.0 m缓冲土层厚度的落石冲击试验研究,进行砂土缓冲层强化系数的确定及落石冲击力、冲击深度理论与试验结果的对比分析.研究结论表明:根据试验结果反演分析,99.7%置信区间的砂土缓冲层强化系数建议取值范围为0.25~10.00 GN/m^(5/2);理论计算得到的立方体落石冲击力均值较试验值平均偏大140%,球顶锥体偏大21%;理论计算得到的立方体落石冲击深度均值较试验值平均偏大112%,球顶锥体偏大5%;在强化系数99.7%置信区间内计算得到的落石冲击力和冲击深度范围值可包含全部的落石冲击力和冲击深度;相同条件下球顶锥体落石的冲击深度试验值大于立方体的冲击深度试验值,缓冲层厚度越大时冲击深度增大,而落石冲击力离散性较大,与落石形状和缓冲层厚度无明显相关性.

关键词：落石冲击力落石冲击深度缓冲土层弹塑性强化