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人体坐立运动的膝关节动力学研究

生物医学工程学杂志 2022年第5期39卷 982-990页

作者：苏鹏王思锴张力刘甜岳超张勤俭北京信息科技大学机电工程学院北京100192 国家康复辅具研究中心附属康复医院北京100176

坐立运动是人体最常见的运动行为之一,膝关节是人体坐立运动的主要承力关节,因此进行坐立运动过程的膝关节动力学研究具有重要意义。基于力矩平衡原理对坐立运动的膝关节动力学进行分析,结合光学动作捕捉和六维支撑力测试所得数据,计算... 详细信息

坐立运动是人体最常见的运动行为之一,膝关节是人体坐立运动的主要承力关节,因此进行坐立运动过程的膝关节动力学研究具有重要意义。基于力矩平衡原理对坐立运动的膝关节动力学进行分析,结合光学动作捕捉和六维支撑力测试所得数据,计算求得膝关节力矩曲线。为了验证实验数据和动力学分析的准确性,建立人体模型,根据实验数据拟合角度和角速度多项式方程,进行坐立运动的膝关节动力学仿真。结果显示计算数据和仿真数据在范围和变化趋势方面一致。综合膝关节力矩变化规律,揭示了膝关节力矩与地面反作用力的关系。坐立运动中膝关节力矩和地面反作用力成正比关系,比值为5~6,且由坐到立过程中,加速度先增大后减小最后反向增加,力矩最大值发生在膝关节夹角约140°时,而由立到坐过程中,力矩在初始阶段最大。坐立运动的膝关节动力学研究结果有益于坐立康复辅具的优化设计及力反馈控制,并可为膝关节康复训练提供理论指导。

关键词：关节力矩地面反作用力坐立运动动力学模型动作捕捉

乘风破浪二十年——访北京城建勘测设计研究院有限责任公司院长王思锴

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中国测绘 2020年第9期 32-35页

作者：公海燕王思锴不详北京城建勘测设计研究院有限责任公司

直至上世纪末,我国只有少数一线城市开通地铁。进入21世纪,随着经济的飞速发展,我国的城市地铁建设迈上了发展的快车道,据资料显示,截至2019年12月31日,中国内地累计有40个城市开通城轨交通运营线路6730.27千米。勘测是地铁建设中的重... 详细信息

直至上世纪末,我国只有少数一线城市开通地铁。进入21世纪,随着经济的飞速发展,我国的城市地铁建设迈上了发展的快车道,据资料显示,截至2019年12月31日,中国内地累计有40个城市开通城轨交通运营线路6730.27千米。勘测是地铁建设中的重要环节。创建于1958年的北京城建勘测设计研究院有限责任公司(以下简称"北京城勘院"),是全国第一家从事地下铁道勘察、测绘的企业。伴随着我国地铁建设的发展,北京城勘院现已成为我国现代轨道交通领域具有强大竞争实力的大型综合勘测设计企业。

关键词：勘测设计地铁建设地下铁道运营线路城轨交通一线城市现代轨道交通

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基于分布计算的心电特征波检测算法研究

仪器仪表学报 2022年第11期43卷 142-150页

作者：苏鹏郭强王思锴王美淳张雷雨北京信息科技大学机电工程学院北京100192 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192 北京工业大学先进制造技术北京市重点实验室北京100124

体外反搏装置依据心电信号对下肢进行加压及释放,需要识别率高、实时性强的心电特征波检测方法。借鉴传统医学信号处理方法,本文提出一种基于改进差分阈值和分布计算的心电特征信号检测算法,采用低通滤波和移动平均滤波等预处理方法对... 详细信息

体外反搏装置依据心电信号对下肢进行加压及释放,需要识别率高、实时性强的心电特征波检测方法。借鉴传统医学信号处理方法,本文提出一种基于改进差分阈值和分布计算的心电特征信号检测算法,采用低通滤波和移动平均滤波等预处理方法对心电信号进行平滑预处理,借助自适应差分双阈值法和分布计算法,识别和确定R波、P波及T波的位置。基于MIT-BIH数据库及心电采样模块进行仿真分析和实验验证。结果表明:该算法对心电信号R波的综合识别准确率为99.9%,识别P波和T波准确率为99.87%,算法平均耗时仅为0.65 s,可识别常见类型心电信号特征波,能很好地满足体外反搏等装置快速识别心电特征波的需求。

关键词：体外反搏心电信号分布计算改进差分算法特征波检测

新一代人工智能驱动下地图学研究的机遇与挑战

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地球信息科学学报 2024年第1期26卷 35-45页

作者：张岸朱俊锴中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室北京100101 中国科学院大学北京100049

随着生成式人工智能(AIGC)为代表的新一代人工智能的快速发展,加速了各个学科转向人工智能驱动的科学研究,地理空间智能(GeoAI)技术在解决传统制图学任务注定会比传统的方法具有更好的性能,地图学也因此迎来了新的机遇与挑战,产生智能... 详细信息

随着生成式人工智能(AIGC)为代表的新一代人工智能的快速发展,加速了各个学科转向人工智能驱动的科学研究,地理空间智能(GeoAI)技术在解决传统制图学任务注定会比传统的方法具有更好的性能,地图学也因此迎来了新的机遇与挑战,产生智能地图制图新领域,形成智能地图制图学。地图学研究有人工智能传统,但是过去受限于人工智能工具的计算能力等原因,并未取得很大的进展。随着进入智能化时代,人与机器都将成为制图与读图的主体。地图内容的产生经历了专家生成内容和用户生成内容的阶段,正在向人工智能生成内容阶段发展。人工智能与地图传输模型的结合衍生出智能地图传输模型,包括制图信息智能获取、智能制图、智能读图、地图信息智能解读4个环节,进而从这4个方面对智能地图的研究进展进行了分析和梳理。研究显示,使用智能化方法解决地图学问题的研究仍然处于起步阶段,人工智能与地图学结合仍存在诸多挑战,包括缺乏训练数据集、模型算法缺乏泛化能力和可解释性等,这些也是未来可以发展的方向。

关键词：生成式人工智能智能地图制图学地理空间智能智能读图智能制图

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读心系统理论之争:双系统还是单系统?

系统科学学报 2024年 1-6页

作者：李鸿锴中国科学技术大学科技哲学系

读心双系统理论的提出是为了解决读心研究中的发展谜题,该理论认为人类具备最小读心系统和完全读心系统两个独立并行的系统,二者之间没有直接的信息流通。然而,这一理论同时也面临着种种挑战,未能有效解决发展谜题。读心单系统理论认为... 详细信息

读心双系统理论的提出是为了解决读心研究中的发展谜题,该理论认为人类具备最小读心系统和完全读心系统两个独立并行的系统,二者之间没有直接的信息流通。然而,这一理论同时也面临着种种挑战,未能有效解决发展谜题。读心单系统理论认为只存在一个读心系统,并借此避免了双系统理论所陷入的困境。单系统理论也可以被视为一种不同形式的双系统理论,其中系统之间是包含与被包含的关系。这导致两个读心系统理论在系统的关系上产生了争论。从心理模块性和向下模块化的角度来看,读心单系统理论要优于读心双系统理论,能对当前读心研究中的现象做出更好的解释。

关键词：读心错误信念测试发展谜题系统理论模块

基于时空信息的城市轨道交通管理关键技术研究与应用

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中国科技成果 2024年第11期25卷 F0003-F0003页

作者：马海志于淼李禄维王思锴许文斌吴炳涛荆虹波崔志远李文航徐永亮北京城建勘测设计研究院有限责任公司北京市测绘设计研究院中国科学院空天信息创新研究院

随着中国交通基础设施建设的快速发展,城市轨道交通已成为大中城市公共交通的主要组成部分.截至2023年底,我国共有59个城市开通城轨运营,总运营里程11232.65公里.地铁运营线路地处城市繁华区,周边环境复杂、安全风险因素较多;保护区内... 详细信息

随着中国交通基础设施建设的快速发展,城市轨道交通已成为大中城市公共交通的主要组成部分.截至2023年底,我国共有59个城市开通城轨运营,总运营里程11232.65公里.地铁运营线路地处城市繁华区,周边环境复杂、安全风险因素较多;保护区内作业工程多,风险隐患多,满足"实时掌控、全局把握"的需求.我国城轨交通行业信息化建设已步入快速发展阶段,将新兴信息技术与城轨交通业务深度融合,推进城市轨道交通系统向网联化、协同化和智能化发展,成为行业主要发展方向.

关键词：城市轨道交通系统城轨交通运营里程公共交通地铁运营风险隐患时空信息智能化发展

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基于局部对齐单目视频深度的三维场景重建

中国科学技术大学学报 2024年第4期54卷 13-22,12,66页

作者：徐光锴赵峰中国科学技术大学信息科学技术学院类脑智能技术及应用国家工程实验室安徽合肥230027

单目深度估计方法在各种场景下已经取得了较强的鲁棒性,该类方法通常预测尺度偏移量未知的不变仿射深度而非度量深度,因为收集大规模的不变仿射深度训练数据比收集度量深度训练数据容易得多。然而,在某些基于视频的应用场景中,例如视频... 详细信息

单目深度估计方法在各种场景下已经取得了较强的鲁棒性,该类方法通常预测尺度偏移量未知的不变仿射深度而非度量深度,因为收集大规模的不变仿射深度训练数据比收集度量深度训练数据容易得多。然而,在某些基于视频的应用场景中,例如视频深度估计和三维场景重建,每帧预测的深度中存在的未知比例和偏移量值可能会导致预测的深度不一致。为了解决该问题,我们提出了一种基于局部加权线性回归的方法,通过利用稀疏锚点恢复深度的尺度图和偏移量图,以保证连续帧之间的一致性。大量的实验表明,我们的方法可以在几个零样本基准上显著降低现有技术方法的Rel误差(相对误差)。此外,我们收集了630万张RGBD图像对来训练鲁棒的深度模型。通过局部恢复尺度和偏移量,我们的ResNet50-backbone模型性能甚至超过了最先进的DPT ViT-Large模型。与基于几何的重建方法相结合,我们提出了一种新的稠密三维场景重建流程,既能受益于稀疏点的尺度一致性,又能受益于单目深度估计方法的鲁棒性。通过对视频的每一帧依次预测深度图,我们可以重建出准确的三维场景几何信息。

关键词：三维场景重建单目深度估计局部加权线性回归

基于内电势幅值/频率和网络有功/无功电流工作点的变换器并网交流系统小扰动线性化方法

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中国电机工程学报 2024年第3期44卷 1081-1093,I0019页

作者：王思成袁小明强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 湖北省武汉市430074

当今电力系统不明机理的振荡问题频发,亟需回归振荡的能量交换本质以认识和分析系统动态过程。系统受扰后设备将根据输入和输出有功/无功功率或电流不平衡调节内电势频率和幅值,进而调节网络中各设备端口有功/无功电流及设备输出功率。... 详细信息

当今电力系统不明机理的振荡问题频发,亟需回归振荡的能量交换本质以认识和分析系统动态过程。系统受扰后设备将根据输入和输出有功/无功功率或电流不平衡调节内电势频率和幅值,进而调节网络中各设备端口有功/无功电流及设备输出功率。在此闭环动态过程中内电势幅值/频率对应的设备储能与有功/无功电流对应的网络储能将在一定水平上彼此交换。因此,系统动态分析的工作点和相应的小扰动数学关系应当基于表征系统储能水平的内电势幅值/频率和有功/无功电流来进行确定和构建。然而,现有研究仍然缺乏对交流系统动态过程能量内涵的认识,目前尚未从能量角度开展认识和分析交流系统动态过程的相关工作。鉴于此,该文旨在提出基于内电势幅值/频率和有功/无功电流工作点的交流电力系统小扰动线性化方法。首先以变换器并网交流系统为例,从系统基本结构及其传输有功/无功的闭环运行原理出发,通过阐述在系统受扰后内电势幅值/频率和有功/无功电流不断迭代更新的闭环动态过程中变换器和网络在一定储能水平上相互交换有功/无功的机制,明确内电势幅值/频率和有功/无功电流的稳态直流量是交流系统的工作点,并澄清其所蕴含的有功/无功存储水平物理内涵。基于内电势幅值/频率和有功/无功电流工作点,该文提出描述变换器/网络的内电势幅值/频率和有功/无功电流间的激励-响应小扰动非线性关系及其线性化的物理认识和相应的线性化方法,然后结合仿真说明系统小扰动线性化关系的适用性,最终阐释小扰动初期交、直流电气量的动态演化行为。

关键词：交流系统系统振荡小扰动线性化工作点

基于局部对齐单目视频深度的三维场景重建（英文）

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中国科学技术大学学报 2024年第4期 14-24页

作者：徐光锴赵峰中国科学技术大学信息科学技术学院类脑智能技术及应用国家工程实验室

单目深度估计方法在各种场景下已经取得了较强的鲁棒性，该类方法通常预测尺度偏移量未知的不变仿射深度而非度量深度，因为收集大规模的不变仿射深度训练数据比收集度量深度训练数据容易得多。然而，在某些基于视频的应用场景中，例如... 详细信息

单目深度估计方法在各种场景下已经取得了较强的鲁棒性，该类方法通常预测尺度偏移量未知的不变仿射深度而非度量深度，因为收集大规模的不变仿射深度训练数据比收集度量深度训练数据容易得多。然而，在某些基于视频的应用场景中，例如视频深度估计和三维场景重建，每帧预测的深度中存在的未知比例和偏移量值可能会导致预测的深度不一致。为了解决该问题，我们提出了一种基于局部加权线性回归的方法，通过利用稀疏锚点恢复深度的尺度图和偏移量图，以保证连续帧之间的一致性。大量的实验表明，我们的方法可以在几个零样本基准上显著降低现有技术方法的Rel误差(相对误差)。此外，我们收集了630万张RGBD图像对来训练鲁棒的深度模型。通过局部恢复尺度和偏移量，我们的ResNet50-backbone模型性能甚至超过了最先进的DPT ViT-Large模型。与基于几何的重建方法相结合，我们提出了一种新的稠密三维场景重建流程，既能受益于稀疏点的尺度一致性，又能受益于单目深度估计方法的鲁棒性。通过对视频的每一帧依次预测深度图，我们可以重建出准确的三维场景几何信息。

关键词：三维场景重建单目深度估计局部加权线性回归