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基于机器视觉与深度学习的挡风玻璃雨滴检测方法研究

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基于机器视觉与深度学习的挡风玻璃雨滴检测方法研究

作者：江炜盐城工学院

学位级别：硕士

雨天行车过程中,挡风玻璃上的雨滴容易影响驾驶员视野,增加交通事故的发生率。智能雨刮系统通过各类传感器可以检测到挡风玻璃上雨滴并自动刮去雨滴,省去手动操作雨刮开关的过程,无需时刻关注雨量的大小,有效缓解驾驶员疲劳,减少意外发... 详细信息

雨天行车过程中,挡风玻璃上的雨滴容易影响驾驶员视野,增加交通事故的发生率。智能雨刮系统通过各类传感器可以检测到挡风玻璃上雨滴并自动刮去雨滴,省去手动操作雨刮开关的过程,无需时刻关注雨量的大小,有效缓解驾驶员疲劳,减少意外发生率。随着机器视觉与深度学习的不断发展,使用车载摄像头代替雨量传感器检测挡风玻璃上的雨滴,成为一种新的思路。在复杂的雨天环境中,车载摄像头拍摄到的雨滴在图像上通常以半透明小目标的形式出现,且部分雨滴边界与背景相似,增加了识别难度。此外,在实际场景中,雨滴随机出现在挡风玻璃上各处,导致目标检测模型所计算数据量激增,而车载移动端设备功率有限,无法进行大规模图形计算,需要对雨滴检测模型进行轻量化。因此,本文设计了一种搭载车载摄像头的雨滴检测与雨刮控制系统,以YOLO模型作为雨滴检测框架,并提出两种改进模型,再根据雨滴检测结果判断雨量大小并驱动雨刮模块刮去雨滴,实现不同雨况下雨滴检测、雨量判断、雨刮自动控制。首先,针对基于视觉的雨滴检测模型计算资源需求高,不利于部署到车载嵌入式设备的问题,提出一种改进的轻量级雨滴检测模型YOLOv5-RGA。使用轻量化网络Rep VGG模块和Ghost-Bottleneck模块替代主干网络的卷积模块和C3模块,改善网络的特征提取能力,降低网络的参数量和计算量。使用Adam优化器代替SGD优化器,加快收敛速度,提高网络模型的平均精度。经过实验验证,在本文雨滴数据集下,YOLOv5-RGA模型相较于YOLOv5源码,m AP提高0.8%,参数量降低了48.5%,计算量降低了35.2%。轻量级网络模型YOLOv5-RGA大大降低硬件开销,更有助于模型的部署。其次,为了更好的改善小雨滴难以检测,检测速度较慢的问题,提出了一种改进的雨滴检测模型YOLOv8-ours。通过创新的LP234检测头,去除多余的大目标检测头,增加小目标检测头,做到提高小目标的检测能力的同时缩短检测时间。更换对小目标检测效果更好的损失函数WIo U＿v1,进一步提高平均检测精度,缩短检测时间。经过实验证明,在雨滴数据集下,YOLOv8-ours模型相较于YOLOv8n模型,m AP提高了1.7%,FPS提高了28.6,参数量只有0.9 M。最后,基于上述改进的模型,构建了基于视觉传感器的汽车挡风玻璃雨滴检测与雨刮控制系统。首先,通过雨滴检测与雨刮控制流程图和硬件设计方案,详细展示了整个系统的工作流程和雨刮控制逻辑。其次,通过软件设计方案,在基于Py QT5用户界面展示雨滴检测效果,统计雨量信息、制定雨量判定方法。最后,通过对比实验验证了雨量判定方法的可行性。

关键词：智能雨刮卷积神经网络雨滴目标检测 YOLO模型改进

生活圈视阈下公园绿地圈层分布及其协同区位演变特征——以南京为例

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中国园林 2024年第8期 91-96页

作者：江炜邵大伟吴殿鸣苏州科技大学建筑与城市规划学院

公园绿地是城市的民生性生态福祉，揭示其时空分布规律是提升生活圈生态宜居质量的关键。基于生活圈全服务设施要素体系，利用POI与土地利用数据，借助多环缓冲区与协同区位商方法，系统揭示2012、2016、2020年南京中心城区公园绿地布... 详细信息

公园绿地是城市的民生性生态福祉，揭示其时空分布规律是提升生活圈生态宜居质量的关键。基于生活圈全服务设施要素体系，利用POI与土地利用数据，借助多环缓冲区与协同区位商方法，系统揭示2012、2016、2020年南京中心城区公园绿地布局特征与水平。结果表明：1)公园绿地集聚性与临近性在古城>副城>主城边缘，圈层特征显著；2)公园绿地在各级生活圈分布由均衡渐趋聚集，5min生活圈是游园、社区公园的核心聚集区，大型公园绿地则多圈层均衡分布；3)公园绿地协同区位水平快速、均衡提升，其中游园与生活配套设施协同区位特征近似，社区公园与大型公园绿地协同区位水平仍较低。提出通过复合增效与跨区延伸、挖潜拓维与内外联动、多功能补位与缩距提质，满足不同区域居民日常性、偶发性活动需求。成果深化了生活圈中公园绿地布局演化规律，可为协同配置公园绿地与服务设施要素提供科学依据。

关键词：风景园林公园绿地生活圈时空分布协同区位商南京

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利用信息瓶颈的多模态情感分析

计算机工程与应用 2024年第2期60卷 137-146页

作者：程子晨李彦葛江炜纠梦菲张敬伟天津师范大学电子与通信工程学院天津300387 天津市无线移动通信与无线电能传输重点实验室天津300387

在多模态情感分析领域,之前的研究主要集中在如何针对不同模态的信息进行交互融合。然而基于各种复杂的融合策略会使得生成的多模态表示向量不可避免地携带大量与下游任务无关的噪声信息,这会导致较高的过拟合风险,并且影响高质量预测... 详细信息

在多模态情感分析领域,之前的研究主要集中在如何针对不同模态的信息进行交互融合。然而基于各种复杂的融合策略会使得生成的多模态表示向量不可避免地携带大量与下游任务无关的噪声信息,这会导致较高的过拟合风险,并且影响高质量预测结果的生成。为解决上述问题,根据信息瓶颈理论,设计了包含两个互信息估计器的互信息估计模块,旨在优化多模态表示向量与真实标签之间的互信息下界,同时最小化多模态表示向量与输入数据之间的互信息,以达到寻找一种简洁的、具有较好预测能力的多模态表示向量。利用MOSI、MOSEI和CH-SIMS数据集进行对比实验,结果表明提出的方法是富有成效的。

关键词：多模态情感分析信息瓶颈理论互信息估计

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基于综合犹豫模糊熵的多属性决策研究

控制与决策 2024年第6期39卷 2022-2030页

作者：刘赢关欣李易城海军航空大学山东烟台264001 93116部队沈阳110000

针对犹豫模糊集现有熵测度存在的计算过程复杂以及反直觉等现象,提出一种综合犹豫模糊熵,并基于累积前景理论,改进传统的TOPSIS决策方法,构建属性权重未知下的多属性决策模型.首先,在模糊度和非明确度的基础上,给出犹豫模糊熵新的公理... 详细信息

针对犹豫模糊集现有熵测度存在的计算过程复杂以及反直觉等现象,提出一种综合犹豫模糊熵,并基于累积前景理论,改进传统的TOPSIS决策方法,构建属性权重未知下的多属性决策模型.首先,在模糊度和非明确度的基础上,给出犹豫模糊熵新的公理化定义;然后,定义综合犹豫模糊熵,并证明其满足新的公理化定义,与现有犹豫模糊熵的对比分析表明,综合犹豫模糊熵在更为合理表征犹豫模糊元模糊性的同时,也解决了反直觉的问题;最后应用改进TOPSIS方法对所提出的综合性熵测度进行仿真分析,通过实例分析验证所提出的犹豫模糊熵的有效性.相比现有熵测度,综合犹豫模糊熵还具有计算简单和易于理解等优点,改进TOPSIS方法能够考虑决策者的心理偏好,相比传统决策手段,其决策效果更为合理.

关键词：犹豫模糊集犹豫模糊熵模糊度非明确度累积前景理论改进TOPSIS方法

聚合物转化SiHfCN陶瓷的制备及其吸波性能

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无机材料学报 2024年第6期39卷 681-690页

作者：张育育吴轶城孙佳付前刚西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室陕西省纤维增强轻质复合材料重点实验室西安710072

聚合物转化SiCN陶瓷得益于质量轻和热膨胀系数低等优势,在电磁波吸收领域受到广泛关注。由于电磁损耗机制单一及耐温性不足,SiCN陶瓷的吸波性能有待进一步提高,借助多组元协同作用增强吸波性能是可行的途径之一。本工作对聚氮硅烷结合... 详细信息

聚合物转化SiCN陶瓷得益于质量轻和热膨胀系数低等优势,在电磁波吸收领域受到广泛关注。由于电磁损耗机制单一及耐温性不足,SiCN陶瓷的吸波性能有待进一步提高,借助多组元协同作用增强吸波性能是可行的途径之一。本工作对聚氮硅烷结合不同化合物进行单源化改性得到SiHfCN、SiHfCN-C、SiHfCN-B和SiHfCN-N等四种纳米陶瓷。结果表明:SiHfCN中由于Hf源的含氧量高达13.5%(质量分数),生成HfO_(2)和SiO_(2),使其最低反射损耗(Reflection loss,RL_(min))仅为–13.8 dB,有效吸收带宽(Effective absorption bandwidth,EAB)仅为0.42 GHz。相比于SiHfCN,含Hf聚合物分别与C源、B源和N源共改性增加了聚合物转化陶瓷的界面和导电相,SiHfCN-C、SiHfCN-B和SiHfCN-N的介电常数实部和虚部分别提高了1.4~1.8和2.7~3.9倍,RL_(min)分别为-50.6、-57.3和-63.5 dB,EAB分别为3.53、3.99和4.01 GHz,吸波性能得到了显著改善。SiHfCN-C中大量的自由碳抑制了HfO_(2)的生成,增强了电导损耗。SiHfCN-B中生成了B–N和B–C键,且析出的纳米棒状HfSiO_(4)提供了更多的异质界面,增强了极化损耗。SiHfCN-N中因引入大量N使N–C键数量增加,强化了偶极子极化损耗,同时生成纳米碳片,不仅可以增强电导损耗,而且提供大量界面,改善了阻抗匹配并增强了界面极化,因而SiHfCN-N具有最佳的吸波性能。

关键词：聚合物转化陶瓷聚氮硅烷超高温陶瓷吸波性能

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新课标背景下程序设计模块的教学原则

中国现代教育装备 2024年第6期 64-66页

作者：唐江炜江苏省南京市宁海中学分校 210036

计算思维是新课标中明确提出的信息科技核心素养之一。程序设计教学对计算思维培养具有重要意义。在新课标指引下的信息科技课堂中,程序设计模块的教学应遵循三个原则:创设真实情境,体验信息科技;弱化代码书写,提高课堂效率;强化算法理... 详细信息

计算思维是新课标中明确提出的信息科技核心素养之一。程序设计教学对计算思维培养具有重要意义。在新课标指引下的信息科技课堂中,程序设计模块的教学应遵循三个原则:创设真实情境,体验信息科技;弱化代码书写,提高课堂效率;强化算法理解,发展计算思维。

关键词：新课标程序设计计算思维

农作物资源在户外体育活动中的开发与应用——以“2023未来农业产业发展大会”为例

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核农学报 2024年第7期38卷 I0004-I0005页

作者：邓泽城郑州电力职业技术学院公共教学部

随着健康意识的提升,户外体育活动逐渐受到人们的青睐。在这一背景下,如何利用身边的自然资源,特别是丰富的农作物资源,为户外体育活动增添新的活力,成为值得探讨的课题。农作物资源作为大自然赐予人类的宝贵财富,不仅为人们的饮食提供... 详细信息

随着健康意识的提升,户外体育活动逐渐受到人们的青睐。在这一背景下,如何利用身边的自然资源,特别是丰富的农作物资源,为户外体育活动增添新的活力,成为值得探讨的课题。农作物资源作为大自然赐予人类的宝贵财富,不仅为人们的饮食提供了丰富的选择,更在户外体育活动中展现出巨大的潜力。通过开发与应用农作物资源,可以设计出更加贴近自然、富有创意的户外体育活动。

关键词：户外体育活动农作物资源健康意识自然资源富有创意开发与应用贴近自然新的活力

税收优先权在民事执行程序中的适用——以宋某与ST公司执行异议案为例

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税务研究 2024年第5期 115-120页

作者：王霞曹城湘潭大学法学院

一、基本案情2021年1月,宋某基于人民法院因其与ST公司民间借贷纠纷一案作出的民事调解书向H市T区法院(以下简称“T区法院”)申请强制执行,T区法院立案后,依法对查封的ST公司所有的两宗国有土地使用权及地上建筑物进行了网络司法拍卖。2... 详细信息

一、基本案情2021年1月,宋某基于人民法院因其与ST公司民间借贷纠纷一案作出的民事调解书向H市T区法院(以下简称“T区法院”)申请强制执行,T区法院立案后,依法对查封的ST公司所有的两宗国有土地使用权及地上建筑物进行了网络司法拍卖。2021年8月,两宗国有土地使用权及地上建筑物拍卖成交。

关键词：民事调解书网络司法拍卖国有土地使用权税收优先权执行异议民事执行程序地上建筑物拍卖成交

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基于HSBSO算法的城市物流无人机指派

计算机工程与应用 2024年

作者：张书琴夏洪山江炜杨文凯王莫凡常州工学院航空与机械工程学院/飞行学院南京航空航天大学民航学院

针对头脑风暴优化算法求解带有时间窗同时寄取快递的城市物流无人机任务指派效果差、收敛速度慢等问题，提出了一种混合策略改进的头脑风暴优化算法（Hybrid Strategy-improved Brain Storm Optimization ，HSBSO）。通过Sobol序列初始... 详细信息

针对头脑风暴优化算法求解带有时间窗同时寄取快递的城市物流无人机任务指派效果差、收敛速度慢等问题，提出了一种混合策略改进的头脑风暴优化算法（Hybrid Strategy-improved Brain Storm Optimization ，HSBSO）。通过Sobol序列初始化种群，增加种群多样性；引入改进的Sine混沌映射修正中间粒子，再用量子行为产生新粒子，提高算法全局搜索能力的同时加快收敛速度；二次函数动态调整局部搜索概率，控制全局搜索及局部搜索的精度；最后，运用基于观测的变异学习策略跳出局部最优。实验结果表明，HSBSO算法与基本BSO算法、GA及SA相比，平均适应度值分别降低1.5%、21.4%及5.7%，程序运行时间分别下降4.5%、98.2%及70.2%，HSBSO算法运行时间增长率为每客户2.2s，且HSBSO获得的90%解的适应度值优于BSO适应度值的平均值。同时，基于观测的变异学习策略在跳出局部最优的能力及稳定性方面也显著优于莱维飞行、动态透镜成像及透镜成像反向学习策略。

关键词：城市物流无人机量子行为 SINE混沌映射基于观测的变异学习策略头脑风暴优化算法