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基于深度学习的肋骨骨折检测算法研究

基于深度学习的肋骨骨折检测算法研究

作者：吴亿明南昌大学

学位级别：硕士

肋骨骨折是一种非常常见的胸部损伤,交通事故、高空坠落以及日常运动都有可能造成肋骨骨折的情况,并且可能会引发严重的并发症。医学上通常是通过计算机断层扫描技术(CT)以判断是否骨折以及骨折的位置,但是由于一例CT数据中包括序列的C... 详细信息

肋骨骨折是一种非常常见的胸部损伤,交通事故、高空坠落以及日常运动都有可能造成肋骨骨折的情况,并且可能会引发严重的并发症。医学上通常是通过计算机断层扫描技术(CT)以判断是否骨折以及骨折的位置,但是由于一例CT数据中包括序列的CT图像,造成医师人工阅片困难和效率低下。并且由于肋骨骨折的复杂性和多样性,以及与其他胸部损伤的相似性,使得传统的方法漏检率和误检率高,而基于深度学习的肋骨骨折检测方法具有检测效果好、速度较快等优势。本文将基于深度学习的方法对肋骨骨折的自动检测展开研究。针对此次的肋骨骨折检测任务,本文选用的数据集为公开数据集和合作医院数据集两种。公开数据集Rib Frac共包含660例CT影像,转换成切片共计28682张。合作医院数据集包含140例患者的肋骨骨折数据集,经由专业医师标注的有50例CT影像,含有骨折位置的切片有4356张。两个数据集的纳入标准一致,具备一致性和合格稳定性,能够混合进行训练。本文采用的肋骨骨折检测算法为YOLOv8s网络,用该网络模型与其他几种主流目标检测算法做对比实验,通过对实验结果分析,YOLOv8s网络模型的平均准确率均值(mAP＿0.5)能够达到0.8942,并且精确度和召回率均超过其他算法模型,验证了本文所选用网络的可行性。以选用的YOLOv8s模型为基准,针对存在的一些问题进行改进,加入合作医院数据集解决了样本类别不均衡的问题;提出一种新的C2f-faster模块使网络更加轻量化,推理速度也由之前的18.9ms/张下降到12.4ms/张;添加注意力机制使其更加关注感兴趣的部分,有效提升模型的检测精度;分类损失函数改进解决模型的难样本分类问题。最终使用所有改进方案将m AP＿0.5从0.8942提升到0.9468。并通过预测结果和原网络模型对比,实际预测结果明显好于原网络模型。本文提出的基于改进YOLOv8s的肋骨骨折检测模型能有效解决传统方法漏检率和误检率较高、医师工作量大、效率低等问题,为肋骨骨折的高精度检测提供良好的解决方案,并显著减轻医师的工作负担。

关键词：肋骨骨折检测深度学习 YOLOv8s 注意力机制

红外热成像在原发性痛经虚实辨证及经皮穴位电刺激疗效评价中的应用

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红外热成像在原发性痛经虚实辨证及经皮穴位电刺激疗效评价中的应...

作者：陈亿斌南方医科大学

学位级别：硕士

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超宽带脉冲作用下抗干扰器件的特性分析

强激光与粒子束 2024年第1期36卷 62-69页

作者：陈圣贤胡明李永龙袁雪林中山大学电子与通信工程学院广东深圳518107

基于高重频超宽带脉冲,研究了高重频超宽带脉冲对自适应调零天线和PIN限幅器的抗干扰性能的影响。基于Matlab和ADS仿真软件搭建模型,并通过实验平台对ADS的仿真结果进行验证。实验结果表明:对于导航接收机中的自适应调零天线,超宽带干... 详细信息

基于高重频超宽带脉冲,研究了高重频超宽带脉冲对自适应调零天线和PIN限幅器的抗干扰性能的影响。基于Matlab和ADS仿真软件搭建模型,并通过实验平台对ADS的仿真结果进行验证。实验结果表明:对于导航接收机中的自适应调零天线,超宽带干扰脉冲会使其射频链路产生饱和效应,从而使功率倒置算法失效,进而无法在干扰方向形成零陷;对于PIN限幅器,超宽带干扰脉冲可以使其产生明显的尖峰泄露效应。相较于ns量级的窄谱高功率微波脉冲,超宽带脉冲对限幅器的干扰能力更强。

关键词：超宽带电磁脉冲自适应调零天线 PIN限幅器尖峰泄露饱和效应

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重频超宽带电磁脉冲对GPS导航接收机的效应研究

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强激光与粒子束 2024年第3期36卷 65-71页

作者：胡明陈圣贤李永龙袁雪林中山大学电子与通信工程学院广东深圳518107

全球定位系统(GPS)在被广泛应用的同时,也容易受到外界的干扰,因此研究GPS导航接收机的可靠性具有重要意义。超宽带(UWB)电磁脉冲具有陡峭的上升沿和宽频谱,能够对GPS进行干扰,是一种新型导航干扰手段。通过分析重频超宽带电磁脉冲的能... 详细信息

全球定位系统(GPS)在被广泛应用的同时,也容易受到外界的干扰,因此研究GPS导航接收机的可靠性具有重要意义。超宽带(UWB)电磁脉冲具有陡峭的上升沿和宽频谱,能够对GPS进行干扰,是一种新型导航干扰手段。通过分析重频超宽带电磁脉冲的能量谱线分布情况探究了其对GPS导航接收机的干扰机理,对重频UWB电磁脉冲对GPS接收机干扰效果与脉冲参数之间的关系进行了研究。结果表明:重频UWB电磁脉冲可以对导航接收机射频前端电路造成非线性干扰,降低接收机的捕获性能,提高脉冲场强或者重频可以增强干扰效果,甚至导致接收机失去捕获能力。

关键词：电磁脉冲超宽带导航接收机捕获性能压制干扰

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基于压力波的微小脉动流量测量方法研究

基于压力波的微小脉动流量测量方法研究

作者：王亿文北京化工大学

学位级别：硕士

对于小口径液体输送管道,由动力装置压力波动引起的脉动流量测量难度极大。针对这一问题,本文提出了一种基于压力波的微小脉动流量测量方法,设计并制作了基于压力波的微小脉动流量传感器样机,搭建实流实验平台对传感器样机性能进行测试... 详细信息

对于小口径液体输送管道,由动力装置压力波动引起的脉动流量测量难度极大。针对这一问题,本文提出了一种基于压力波的微小脉动流量测量方法,设计并制作了基于压力波的微小脉动流量传感器样机,搭建实流实验平台对传感器样机性能进行测试,对提出的测量方法进行验证,具体研究内容如下:(1)设计了基于压力波的微小脉动流量传感器,通过理论分析得到流速与压力、压力与管壁应力、应力与PVDF压电薄膜电压的转换关系,并最终建立测量机理模型。(2)建立流体域和管道模型,通过ANSYS双向流固耦合仿真计算,对建立的机理模型进行验证,研究了不同管道内径、管道长度以及管壁厚度等参数的影响规律,并在此基础上对样机尺寸进行优化调整。(3)加工制作基于压力波的微小脉动流量传感器样机,搭建了流速-压力及实流实验平台,通过实验对传感器机理模型进行验证,并通过标定实验对传感器样机的测量误差、重复性等性能进行测试,最终验证本文提出测量方法的可行性。

关键词：流量测量微小脉动流量压力波动 PVDF压电薄膜

基于对数型障碍Lyapunov函数的俯仰驾驶仪设计

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航空兵器 2024年第2期31卷 106-113页

作者：王伟杨婧林时尧王宏王少龙北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学中国-阿联酋智能无人系统“一带一路”联合实验室北京100081 中国兵器科学研究院北京100089 西北工业集团有限公司西安710043

相控阵雷达制导拦截弹在拦截高速大机动目标时,弹体气动参数剧烈非线性变化影响控制系统对大攻角的响应效果,应设计考虑攻角指令跟踪误差约束的鲁棒自动驾驶仪控制律。基于双幂次趋近律和对数型障碍李雅普诺夫函数设计了鲁棒非线性自动... 详细信息

相控阵雷达制导拦截弹在拦截高速大机动目标时,弹体气动参数剧烈非线性变化影响控制系统对大攻角的响应效果,应设计考虑攻角指令跟踪误差约束的鲁棒自动驾驶仪控制律。基于双幂次趋近律和对数型障碍李雅普诺夫函数设计了鲁棒非线性自动驾驶仪控制律,可将攻角指令的跟踪误差快速收敛于约束范围内。通过降阶扩张状态观测器对系统中存在的气动参数不确定性和系统外部扰动进行在线估计和补偿。稳定性分析和数值仿真表明,攻角可在1 s内达到稳态且攻角响应的稳态误差<10-4°,所提出的自动驾驶仪控制律具有较强的鲁棒性,能够准确稳定地跟踪攻角指令,控制导弹产生所需过载进而精准拦截目标。

关键词：障碍李雅普诺夫函数双幂次趋近律鲁棒非线性自动驾驶仪扩张状态观测器

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面向集合任务的多无人机电力巡检任务分配方法研究

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系统工程理论与实践 2024年

作者：赵慧敏罗贺阴酉龙林世忠王国强合肥工业大学管理学院过程优化与智能决策教育部重点实验室安徽省空天系统智能管理工程研究中心国网安徽省电力有限公司无人机巡检作业管理中心安徽送变电工程有限公司

在无人机电力巡检过程中，一个待巡检部件通常对应多个位置不同且均符合拍摄要求的任务点，这些拍摄任务点构成一个集合任务。为了保证巡检质量，通常要求无人机多次采集待巡检部件的图片，即访问集合任务中的多个拍摄任务点。本文针对... 详细信息

在无人机电力巡检过程中，一个待巡检部件通常对应多个位置不同且均符合拍摄要求的任务点，这些拍摄任务点构成一个集合任务。为了保证巡检质量，通常要求无人机多次采集待巡检部件的图片，即访问集合任务中的多个拍摄任务点。本文针对上述特点，将面向集合任务的多无人机电力巡检任务分配问题建模为最小最大化多站点家庭旅行商问题（Minmax Multi-Depot Family Traveling Salesman Problem， Minmax-MDFTSP），并设计了一种强化遗传算法框架。在该框架下，提出了染色体校验及修正机制、组合交换变异算子、基于贪婪策略的局部调优算子，设计了基于强化学习的遗传算法参数调优方法。性能实验结果表明，本文方法在求解质量和求解效率方面均具有明显优势。此外，通过消融实验验证了强化遗传算法框架中各个部分的有效性。最后结合实际场景下的具体案例，通过实地飞行验证了本文方法相对于现有巡检方式的优势。

关键词：电力巡检多无人机任务分配强化学习遗传算法

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顿悟问题解决的组块重构机制：破解和组合

顿悟问题解决的组块重构机制：破解和组合

作者：李亿珠广州大学

学位级别：硕士

(组块)重构是顿悟问题解决的关键认知机制,它涉及破解旧格式塔/组块和形成新格式塔/组块两个子过程。以往研究聚焦了组块重构的破解过程机制,但破解和组合两过程是否分别在组块重构中起作用以及二者在认知神经机制上是否存在差异仍不清... 详细信息

(组块)重构是顿悟问题解决的关键认知机制,它涉及破解旧格式塔/组块和形成新格式塔/组块两个子过程。以往研究聚焦了组块重构的破解过程机制,但破解和组合两过程是否分别在组块重构中起作用以及二者在认知神经机制上是否存在差异仍不清楚。本研究基于汉字转换任务、经典火柴棒任务、汉字减法/加法任务,并结合眼动和近红外技术,通过4个实验探讨了破解和组合过程对顿悟的组块重构机制的贡献并比较了二者在认知神经机制上的异同。具体而言,实验1a和1b结合汉字转换任务和眼动技术分别探讨了组块重构的破解过程和组合过程机制。实验1a操纵了破解过程的组块紧密性(紧密vs.松散)并保持组合过程都为松散组块,实验1b操纵了组合过程的组块紧密性(紧密vs.松散)并保持破解过程都为松散组块。结果主要发现,相较于松散组块,对紧密组块的破解或组合导致了更低的正确率、更高的反应时、更强的“啊哈”情绪体验(以惊讶和突然感受为指标);在眼动指标上,获解前8秒,紧密条件(相对于松散条件)有着更长的注视时间与更多的注视次数、以及瞳孔的扩张。实验2进一步结合火柴棒任务和眼动技术探讨了组块重构的破解过程和组合过程机制,在控制兴趣区物理刺激相同的情况下,发现与实验1一致的结果,并且在时间进程上发现了“先破解——后组合”的眼动模式。实验3结合汉字转换任务和近红外技术探讨了诱发范式下组块重构中破解和组合的神经机制及差异。被试分别在四个条件下完成紧密或松散组块的破解和组合。行为结果与实验1/2类似,且破解和组合过程都涉及紧密组块操作时带来最大的困难,诱发式破解带来左侧背外侧前额叶的激活。实验4结合汉字减法/加法任务和近红外技术探讨了自发范式下组块重构的破解和组合过程的神经机制及差异,结果主要发现依赖组合的重构激活额极、双侧背外侧前额叶等与执行控制相关大脑皮层,而依赖破解的重构在内侧前额皮层等脑区则表现为“失活”(负激活)。本研究表明:1)顿悟问题解决中,组块重构涉及破解和组合两个子过程,并且单独依赖某一过程可实现问题表征的重构与顿悟;2)顿悟重构的破解和组合过程可分别引发“啊哈”情感体验,因果性地引发惊讶与突然感;3)通过组块重构完成顿悟问题解决,可能涉及在心理表征操作上的“先破解,后组合”的模式;4)组块重构的破解和组合过程存在区分的大脑血氧变化响应模式:执行控制与默认网络都对重构路径有贡献,通过组合完成组块重构可能需要更多前额执行控制网络的参与,而破解路径体现了内侧前额皮层等默认网络的脑区广泛“失活”。

关键词：破解组合组块重构组块紧密性 fNIRS

污雪反照率回馈效应对东北地区空气质量影响研究

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污雪反照率回馈效应对东北地区空气质量影响研究

作者：文泽亿中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所)

学位级别：硕士