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基于自监督学习的遥感图像目标检测算法研究

基于自监督学习的遥感图像目标检测算法研究

作者：段睿长春工业大学

学位级别：硕士

遥感图像目标检测任务在诸如天气预报、环境监测及军事应用等等领域均有应用,近年来随着神经网络技术的发展,基于深度学习的方法在目标检测领域已经成为主流。但是由于遥感图像小目标众多、标注成本大、各类标签数量不均衡、背景复杂等... 详细信息

遥感图像目标检测任务在诸如天气预报、环境监测及军事应用等等领域均有应用,近年来随着神经网络技术的发展,基于深度学习的方法在目标检测领域已经成为主流。但是由于遥感图像小目标众多、标注成本大、各类标签数量不均衡、背景复杂等问题的存在,导致了如何提升遥感目标检测模型的性能在现在仍然是一个有挑战性的课题。针对上述问题,本文以遥感图像目标检测为课题,对基于深度学习技术的遥感图像目标检测算法开展研究,主要研究工作如下:(1)在第三章引入了一种自监督学习训练框架来应对缺乏标注数据的挑战。这一框架首先利用大量不需要标注的遥感图片对模型进行无监督预训练,使得模型能够初步学习到遥感图像的特征和结构信息。随后在此基础上进一步在下游任务上使用有标签的遥感数据进行微调,从而进一步提高模型的性能。通过这样的训练方式,我们能够在不增加标注成本的情况下,有效地提高模型对于遥感图像的检测效果,从而更好地应对数据稀缺和标注成本高昂的挑战。具体地,我们选择了经典的目标检测算法Sparse R-CNN作为基准模型,并在其基础上引入了随机查询块检测辅助任务(Pretext Task)来构建自监督训练框架。我们首先基于DOTA-v1.0数据集制作了预训练数据集,然后在DIOR数据集上进行了验证。实验结果显示,相较于基准Sparse R-CNN模型,改进后的UP Sparse R-CNN在mAP指标上提升了2.275个百分点。(2)针对遥感图像中小目标众多、类间相似度过大以及图像细节丰富等特点,论文第四章提出了一系列改进措施以提高目标检测的性能称作Feature Enhancement Sparse R-CNN。首先,引入选择查询收集模块,通过此模块,原本级联传递的查询特征可以更充分地利用中间层的结果,从而使得损失计算更加科学,检测结果更加健壮。这样的设计能够有效地提高模型对于复杂场景的适应能力,特别是在存在大量小目标和类间相似度高的情况下,能够更准确地捕捉目标的特征和上下文信息。接着,在此基础之上进一步增加空间感知模块和尺度感知模块,以增强基准模型从空间和尺度两个方面感知特征的能力。空间感知模块有助于模型更好地理解目标在图像中的位置和相互关系,从而提高检测的准确性和稳定性。尺度感知模块则能够使模型对于不同尺度的目标具有更好的感知能力,从而增强模型对于图像细节丰富的情况下的检测表现。最后,本工作在DIOR数据集上验证了改进的有效性,与基准Sparse R-CNN模型相比,我们的模型在mAP上提升了4.796个百分点。

关键词：遥感图像基于查询的目标检测方法自监督学习特征融合

量测不确定性条件下的箱粒子滤波目标跟踪方法

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电子与信息学报 2024年第9期46卷 3654-3661页

作者：王宁段睿周笑仪西北工业大学航海学院西安710072

在复杂水下环境中,主动声呐的量测值在距离和方位分辨率上存在较大的不确定性,即一个目标回波的能量可能覆盖声呐距离-方位能量谱的多个相邻位置网格。并且,当环境中混响较强时,上述量测不确定性将引起多个区域性的杂波干扰。为了减小... 详细信息

在复杂水下环境中,主动声呐的量测值在距离和方位分辨率上存在较大的不确定性,即一个目标回波的能量可能覆盖声呐距离-方位能量谱的多个相邻位置网格。并且,当环境中混响较强时,上述量测不确定性将引起多个区域性的杂波干扰。为了减小状态空间估计的偏差,基于粒子滤波(PF)的跟踪方法需要大量粒子来近似后验概率密度,跟踪的实时性急剧降低。针对上述问题,该文提出一种基于区间量测的箱粒子滤波跟踪方法(IBPF),对主动声呐量测值进行区间表示,即用一个表示距离和方位区间的箱粒子代替点值量测,用区间表示这种量测不确定性,在提高状态估计稳定性的同时,极大程度地减少了后验概率密度估计所需的粒子数,从而进一步提高计算效率。实验结果表明,所提IBPF与PF相比,能以更高的计算效率获得更优的跟踪性能,对目标的跟踪时间缩短了18.06%,跟踪成功帧数增加了4.29%。

关键词：水下目标跟踪主动声呐箱粒子滤波量测不确定

智慧养老数据资源治理体系研究:基于活动理论视角

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西安交通大学学报（社会科学版） 2024年第3期44卷 40-51页

作者：左美云段睿睿林琳中国人民大学信息学院北京100872 中国移动通信研究院用户与市场研究所北京100053

智慧养老产业市场规模不断扩大,产生了一系列有价值的数据资源,但全国智慧养老数据资源共享程度低、不成体系,呈现出不集成、不统一和不均衡的“三不”问题,导致数据资源价值难以充分发挥,阻碍了各养老服务主体的合作和效益提升,也影响... 详细信息

智慧养老产业市场规模不断扩大,产生了一系列有价值的数据资源,但全国智慧养老数据资源共享程度低、不成体系,呈现出不集成、不统一和不均衡的“三不”问题,导致数据资源价值难以充分发挥,阻碍了各养老服务主体的合作和效益提升,也影响了老年人对养老服务的满意度,因而亟须建立和完善智慧养老数据资源治理体系。尤其是对于治理过程中各个要素如何协同、面向具体场景的治理活动如何展开等难题,利用规范分析方法,基于活动理论提出智慧养老领域数据资源治理体系的整体框架,对其中的治理主体、客体、共同体、规则、工具和分工六大要素展开详细分析,并基于康复场景构建老年人康复活动中的数据资源治理流程。提出基于本体模型并包含“元数据—主数据—参考数据”三个层次的数据资源分类体系,发现智慧养老数据资源的治理模式将经历从无中心引导型的分布式治理到单中心集聚型的集中式治理,再到多中心孤岛型的分布集中式治理,最后形成多中心合作型的网络式治理,在不同阶段可相应构建督促机制、注册机制、协商机制、权责机制、激励机制、监管机制等治理机制。

关键词：智慧养老数据资源治理体系活动理论场景应用

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采用格拉斯曼流型的深海单帧基混响抑制方法

声学学报 2024年第1期49卷 58-66页

作者：朱云超段睿杨坤德王宁郭鸿博西北工业大学航海学院西安710072 海洋声学信息感知工业和信息化部重点实验室西安710072

提出了一种混响抑制方法以抑制深海环境中的混响干扰。基于时空谱矩阵中信号(混响和目标)旁瓣的低秩性与主瓣的稀疏性差异,将混响抑制问题建模为矩阵的低秩、稀疏和扰动三项分解。采用格拉斯曼流型计算混响低秩空间,并对稀疏矩阵稀疏性... 详细信息

提出了一种混响抑制方法以抑制深海环境中的混响干扰。基于时空谱矩阵中信号(混响和目标)旁瓣的低秩性与主瓣的稀疏性差异,将混响抑制问题建模为矩阵的低秩、稀疏和扰动三项分解。采用格拉斯曼流型计算混响低秩空间,并对稀疏矩阵稀疏性进行约束,提出了一种混响快速抑制方法。基于随机正交模型与随机稀疏模型仿真分析了所提方法的有效性。结合南海实测深海混响数据和目标仿真信号对所提方法的有效性进行了实验验证。结果表明,与已有的序列随机投影子空间追踪与稀疏滤波(SRPSS)方法相比,所提方法的混响抑制性能相似,但耗时减少可达55%。

关键词：混响抑制矩阵分解单帧基格拉斯曼流型

光热驱动的膜分离生物甲烷制氢过程建模与仿真分析

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化工学报 2024年第3期75卷 967-973页

作者：王沛段睿明张广儒金万勤可再生能源发电技术教育部工程研究中心江苏南京210098 南京工业大学材料化学工程国家重点实验室江苏南京211816

光热驱动的甲烷重整制氢技术,是将太阳能转化为燃料的主要技术路径之一。引入聚光集热技术,可实现太阳能的全光谱利用,有效提高太阳能到燃料化学能的转化效率,同时显著降低系统能耗及碳排放。将多孔碳化硅吸热体和La_(1-x)Sr_(x)Co_(1-y... 详细信息

光热驱动的甲烷重整制氢技术,是将太阳能转化为燃料的主要技术路径之一。引入聚光集热技术,可实现太阳能的全光谱利用,有效提高太阳能到燃料化学能的转化效率,同时显著降低系统能耗及碳排放。将多孔碳化硅吸热体和La_(1-x)Sr_(x)Co_(1-y)Fe_(y)O_(3-δ)钙钛矿透氧膜结合,提出一种光热驱动的膜反应制氢的设计思路,实现了连续、高效的制氢过程。完成了该反应过程的概念设计,建立考虑辐射-传热-膜分离-反应的数值模型并进行仿真模拟;重点评估了膜表面的温度均匀性,并分析温度对膜内反应及出口产物的影响规律。结果表明,该模型可以有效精准描述概念设计过程。研究成果可为光热驱动的高温膜反应器设计和放大提供理论依据以及初步设计方法。

关键词：动态建模动态仿真太阳能甲烷部分氧化制氢透氧膜概念设计

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庄浪 “村企联建”助推中药材产业发展

庄浪 “村企联建”助推中药材产业发展

甘肃经济日报

作者：段睿珺张沛杰白丽红

近日，走进庄浪县丹参科技创新园，工人们分工明确，正在娴熟地栽种丹参苗。“手脚麻利一天能有100多元的收入。”庄浪县岳堡镇崔家村党支部书记崔荣荣说，村上成立了公司，村集体经济增收有了保障，大伙儿收入提高了，村民们对过上好... 详细信息

近日，走进庄浪县丹参科技创新园，工人们分工明确，正在娴熟地栽种丹参苗。“手脚麻利一天能有100多元的收入。”庄浪县岳堡镇崔家村党支部书记崔荣荣说，村上成立了公司，村集体经济增收有了保障，大伙儿收入提高了，村民们对过上好日子也充满了信心。近年来，庄浪县坚持党......

关键词：中药材创新园

来源： cnki报纸评论

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液晶弹性体微结构及其应用

液晶与显示 2024年第3期39卷 266-277页

作者：段睿珏李磊曾宪兵郭玉冰北京理工大学医学技术学院北京100081

液晶弹性体因其可编程的形变与高达400%的应变而在微型医用机器人、可调控表面微结构、微流控等微观尺度领域有着重要的潜在应用。液晶弹性体微结构的制作需要同时兼顾高分辨率分子取向和高精度微米尺度结构,对分子取向和微纳加工技术... 详细信息

液晶弹性体因其可编程的形变与高达400%的应变而在微型医用机器人、可调控表面微结构、微流控等微观尺度领域有着重要的潜在应用。液晶弹性体微结构的制作需要同时兼顾高分辨率分子取向和高精度微米尺度结构,对分子取向和微纳加工技术有着很高的要求。本文综述了液晶弹性体分子取向的方法和微结构的先进加工技术,总结了其在微驱动器、人工肌肉纤维、可调控表面等方向的应用进展,并展望了液晶弹性体微结构在微型医用机器人领域的未来发展趋势。

关键词：液晶弹性体微结构分子取向微型机器人

医务人员对老年头颈癌患者实施术前预立医疗照护计划的观点:Q方法

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International Journal of Nursing Sciences 2024年第2期11卷 162-170,I0001页

作者：杨慧贤段睿睿丁永霞徐晶田艳芝 School of Nursing Shanxi Medical UniversityTaiyuanChina

目的调查头颈外科医务人员对老年头颈癌手术患者术前实施预立医疗照护计划的观点。方法采用Q方法,结合量性和质性方法探索和分析参与者的态度。参与者对半结构式访谈和文献综述产生的35个Q陈述进行排序,并在后续的半结构式访谈中解释排... 详细信息

目的调查头颈外科医务人员对老年头颈癌手术患者术前实施预立医疗照护计划的观点。方法采用Q方法,结合量性和质性方法探索和分析参与者的态度。参与者对半结构式访谈和文献综述产生的35个Q陈述进行排序,并在后续的半结构式访谈中解释排序原因,分析数据形成因子序列以说明参与者的观点。结果共有15名医务人员参与本研究,包括8名医生和7名护士。医务人员对术前实施预立医疗照护计划的观点各不相同,分为3类:维护患者的自主权,患者的知识和传统文化背景影响术前实施预立医疗照护计划,缺乏实施术前预立医疗照护计划的信心。结论尽管本研究中头颈外科医护人员能够认识到术前讨论预立医疗照护计划的益处,但患者认知水平的限制、传统文化价值观、医护人员能力不足及相关法律和政策不健全等因素导致这些医护人员对术前咨询和与患者讨论预立医疗照护计划存有疑虑。未来的研究应探讨克服术前预立医疗照护计划讨论障碍的策略。

关键词：老年人预立医疗照护计划手术头颈癌安宁疗护

南水北调中线工程突发水污染生态补偿机制研究

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华北水利水电大学学报（自然科学版） 2024年第2期45卷 101-108页

作者：刘钢李睿萌段睿睿牛富天津大学复杂管理系统实验室天津300072 天津大学管理与经济学部天津300072 中国人民大学信息学院北京100084 河北工程大学水利水电学院河北邯郸056038

突发水污染已成为制约南水北调中线工程可持续调水的重大安全隐患,亟须解决南水北调中线工程突发水污染的生态补偿机制设计问题。针对应由中线局承担责任的南水北调中线干渠突发水污染场景,从多利益相关者合作视角出发,明确了中线局向... 详细信息

突发水污染已成为制约南水北调中线工程可持续调水的重大安全隐患,亟须解决南水北调中线工程突发水污染的生态补偿机制设计问题。针对应由中线局承担责任的南水北调中线干渠突发水污染场景,从多利益相关者合作视角出发,明确了中线局向纳污地政府提供生态补水的突发水污染生态补偿机制,基于合作博弈理论,构建了中线局与纳污地政府合作联盟的纳什议价模型,并以河南省邓州市为例开展研究,主要研究结果表明:①生态补水天数与纳污总损失呈现出显著的正向相关关系,且伴随纳污总损失逐步增大,中线局议价能力对补水天数的影响能力呈现出边际递减特征。②中线局生态补水成本与生态补水天数具有显著的正向关系,随着中线局议价能力的增强,生态补水成本的规模效益呈现一定的弱化趋势。③在一定的生态补水规模范围内,中线局与纳污地政府能够达成有效的合作联盟。

关键词：南水北调中线工程突发水污染纳什议价博弈生态补偿机制