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一种轻量级高效X射线焊缝图像缺陷检测方法

焊接学报 2024年第7期45卷 41-49页

作者：王睿高少泽刘卫朋王刚河北工业大学人工智能与数据科学学院天津300131 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001

针对当前深度学习模型在焊缝缺陷检测工作中成本高、速度慢、不易在终端部署应用等问题,提出一种效果良好的轻量级高效模型(lightweight and high-precision optimized detection model,LHODM).首先,搭建新型主干网络并设计超轻量卷积UL... 详细信息

针对当前深度学习模型在焊缝缺陷检测工作中成本高、速度慢、不易在终端部署应用等问题,提出一种效果良好的轻量级高效模型(lightweight and high-precision optimized detection model,LHODM).首先,搭建新型主干网络并设计超轻量卷积ULConv作为网络基础卷积,降低模型深度,用Depthwise操作生成更多有效冗余特征映射,减少参数与运算量.其次,设计高效轻量级专注模块ELCC,在响应模型轻量化前提下,考虑焊缝缺陷分布特性与成像规律,从水平和垂直两个方向捕获孤立区域关系,结合轻量级上采样算子CARAFE,使模型特征重组时具有更大的感受野,更有效地利用环境周围信息,弥补轻量化造成的精度损失.最后,为提高收敛速度和损失函数效率,设计OS-Io U损失函数,考虑期望回归向量之间的夹角,重新定义惩罚项及相关性,强化距离损失和形状损失关注程度.结果表明,LHODM模型检测准确率和检测速度达到91.62%和63.47帧/s,参数量仅为3.99 M,有效解决了焊缝缺陷检测工作中成本高和速度慢的问题.

关键词：缺陷检测焊缝深度学习目标检测轻量化

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基于剪切波分裂的地球内部各向异性研究综述

大地测量与地球动力学 2024年

作者：刘剑王睿敏李丽河北工程大学地球科学与工程学院中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所山西省地震局太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站

地球内部圈层存在各向异性，且各向异性成因机制不同。剪切波分裂可揭示不同构造、不同深度各向异性介质特征，为地球深部动力学演化研究和地震预测提供重要信息。本文介绍地球内部各向异性成因机制，总结剪切波分裂方法发展情况，以及... 详细信息

地球内部圈层存在各向异性，且各向异性成因机制不同。剪切波分裂可揭示不同构造、不同深度各向异性介质特征，为地球深部动力学演化研究和地震预测提供重要信息。本文介绍地球内部各向异性成因机制，总结剪切波分裂方法发展情况，以及利用剪切波分裂方法研究地壳和地幔介质各向异性的成果与进展，并在此基础上综合分析壳幔耦合模式。

关键词：剪切波分裂各向异性介质地壳地幔壳幔耦合模式

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基于运动想象的手部康复机器人研究与设计

基于运动想象的手部康复机器人研究与设计

作者：王睿曲阜师范大学

学位级别：硕士

手部运动障碍的出现源于多种复杂的神经系统疾病和外部物理伤害,这些因素通过影响神经通路或损伤肌肉结构从而使手部功能受限。根据康复治疗理论,高强度和重复性的动作已经被确认为是促进手部功能康复的有效措施。另外,在康复训练过程... 详细信息

手部运动障碍的出现源于多种复杂的神经系统疾病和外部物理伤害,这些因素通过影响神经通路或损伤肌肉结构从而使手部功能受限。根据康复治疗理论,高强度和重复性的动作已经被确认为是促进手部功能康复的有效措施。另外,在康复训练过程中融入主观意识,能够进一步提高大脑与手之间的联系,提高康复训练的效率。对于手部运动障碍患者,运动想象脑机接口(Motor Imagery Brain-Computer Interface,MI BCI)技术可以通过大脑想象手部运动,从而控制外部设备动作来帮助患者进行手部活动。为此,本文设计了基于运动想象的手部康复机器人系统,主要工作内容如下:(1)为解决传统分类算法不能充分利用脑电信号(Electroencephalogram,EEG)特征的问题,本文提出了一个双分支CNN-BiLSTM模型,用于提取运动想象脑电信号所蕴含的时频特征和时序特征,并输出分类结果。该模型具有两个互补的特征提取分支,EEG-BiLSTM分支使用双向长短期记忆网络(Bi-directional Long Short-Term Memory,BiLSTM),针对滤波后的EEG信号进行时序特征的提取,CWT-CNN分支使用卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN),对经过连续小波变换(Continuous Wavelet Transform,CWT)生成的时频图进行时频分析。最后将两个分支提取的特征进行融合,形成一个一维向量,并将其输入到分类器中,完成对运动想象 EEG 信号的解码,并输出分类标签。经过消融实验和对比实验验证,本文提出的双分支 CNN-BiLSTM 模型在公共数据集上的平均准确率均高于单一分支模型和只提取部分特征的模型,证明了所设计模型能够更好地提取脑电信号的特征,改善分类效果。(2)考虑到大多数手部康复机器人只有被动康复的局限性,本文自主设计了一种具有主动康复和被动康复的安全轻量的手部康复机器人系统。首先,使用 SOLIDWORKS 软件完成手部康复机器人导引块的结构设计,使用 3D 打印技术完成导引块的制作,实现了手部康复机器人的轻量化。其次,完成了手部康复机器人下位机系统的主控模块、推杆电机驱动模块、传感器模块等硬件电路设计和控制程序。最后,完成了手部康复机器人上位机软件设计,主要包括脑电信号采集提示、运动控制界面和脑电信号显示。(3)基于上述设计的系统,通过被动和主动两种控制实验,验证了手部康复机器人参与康复训练的可行性。在被动实验中,通过对正常手指弯曲角度和使用手部康复机器人的手指弯曲角度进行对比,验证了本文所设计的手部康复机器人能够完成手部康复训练任务。此外,主动实验结果表明进行运动想象对手部康复机器人控制的有效性。

关键词：运动想象脑电信号双分支CNN-BiLSTM 手部康复机器人

好莱坞科幻电影中的人工生命叙事——“后人类电影”的批判传统

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电影文学 2024年第16期 20-24页

作者：韩皎然韩国清州大学韩国清州28497

近年来,基于后人类理论的科幻电影批评乃至对“后人类电影”的讨论成为电影研究新的热点。这一现象既同后人类理论的创新发展相联系,也同主流科幻电影的“后人类转向”相关。当代好莱坞科幻电影中人工生命叙事的历史形成与当下特征,是... 详细信息

近年来,基于后人类理论的科幻电影批评乃至对“后人类电影”的讨论成为电影研究新的热点。这一现象既同后人类理论的创新发展相联系,也同主流科幻电影的“后人类转向”相关。当代好莱坞科幻电影中人工生命叙事的历史形成与当下特征,是新世纪以来科幻电影将以人工生命为代表的现代科技与人类社会的深度融合设定为既定生存现实。借用后人类主义的核心观点,由此扩充对生命边界的探索。这一全新叙事特征与冷战话语下形成的“后人类电影”批判传统形成了鲜明的话语断裂,进而凸显了隐藏在当前人工生命叙事背后的以技术崇拜与垄断为表征的思想表达。

关键词：批判视角人工生命叙事后人类电影好莱坞

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基于射流飞控技术的环量控制阶段数值研究

清华大学学报（自然科学版） 2024年第2期64卷 346-357页

作者：王睿雯毕殿方黄旭东清华大学航天航空学院北京100084

环量控制技术通过调节射流喷气量实现翼型气动性能的提升,在Coanda效应作用下,翼型环量会发生改变,且尾缘后流场出现分离。目前环量控制的分离位置与射流位置、射流高度及射流强度的关系尚不明确。该文主要研究了Coanda效应对流场分布... 详细信息

环量控制技术通过调节射流喷气量实现翼型气动性能的提升,在Coanda效应作用下,翼型环量会发生改变,且尾缘后流场出现分离。目前环量控制的分离位置与射流位置、射流高度及射流强度的关系尚不明确。该文主要研究了Coanda效应对流场分布及升阻力特性的影响,并对环量控制的不同控制阶段进行了分析。首先,对NACA0012标准翼型进行尾缘修型,改变尾缘曲率和喷口高度等参数,验证环量控制的有效性;其次,在考虑攻角、动量系数、射流速度3个关键参数的情况下,引入Coanda偏转角,揭示了环量控制的Coanda效应的触发及抑制机理;最后,对NACA0012修型翼型和CC-E0020EJ环量控制翼型提出了分离预测思路。针对环量控制技术中2个控制阶段,通过推阻分解法对升力、阻力进行解构,解释了尾缘后流场分离与再附的超临界现象,提出了分离区域的分析方法。结果表明:Coanda偏转角可以作为动量系数与升力系数的物理判据,翼型下表面的压力损失导致超环量阶段的射流效率降低。

关键词：环量控制 Coanda效应失速特性射流飞行控制气动增升

海洋湍流下的深度学习UWOC自适应传输策略研究

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海洋湍流下的深度学习UWOC自适应传输策略研究

作者：王睿西安理工大学

学位级别：硕士

水下无线光通信(Underwater Wireless Optical Communication,UWOC)系统的有效性和可靠性易受海洋环境中吸收、散射和湍流等多种因素的影响,从而导致通信性能降低。将深度学习技术应用于UWOC系统,利用深度自动编码器实现端到端通信为提... 详细信息

水下无线光通信(Underwater Wireless Optical Communication,UWOC)系统的有效性和可靠性易受海洋环境中吸收、散射和湍流等多种因素的影响,从而导致通信性能降低。将深度学习技术应用于UWOC系统,利用深度自动编码器实现端到端通信为提高UWOC系统性能提供了可行方案。在基于自动编码器的UWOC系统中,为了动态调整传输参数以优化系统传输性能,确保在不同信道条件下实现高速可靠的通信,就需要利用自适应传输技术。因此,开展自适应传输方案的设计并应用于UWOC系统具有重要的意义。本文针对自动编码器的数据速率和可靠性受限问题,分别提出了具有均方误差(Mean Squared Error,MSE)约束的自适应传输方案,以及基于水下信道估计的自动编码器组自适应传输方案,针对这两种方案在不同海洋信道条件下进行了系统性能的仿真评估与研究。本文主要研究内容如下:1.考虑水下链路损耗和Gamma-Gamma湍流影响的水下联合信道模型,利用具有深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)的自动编码器建立了 UWOC系统。首先,针对自动编码器采用独热矢量传输数据速率受限问题,提出了一种根据最小均方误差准则选择最优独热矢量实现的自适应传输方案,分别采用信噪比和湍流强度训练集合进行网络训练以提高自动编码器的泛化性能。然后,对比分析了基于自动编码器的UWOC系统与传统MPSK通信系统的性能,并在不同水下信道环境中,针对单一训练条件和集合训练条件对比分析了非自适应与自适应自动编码器的传输性能。仿真结果表明,自动编码器与传统通信系统相比不仅简化了通信系统模型,而且在相同信道条件下具有更优的误码率性能。不同训练条件下的自适应传输方案均可获得比非自适应方案更低的误码率和更高的数据速率。2.针对基于自动编码器的UWOC系统可靠性受实际水下信道随机变化的影响问题,减少自动编码器在实际信道下进行复杂在线训练的需求,最大化通信系统端到端的传输性能,本文提出了一种基于水下信道估计的自动编码器组自适应传输方案。该方案根据在线传输阶段的信道瞬时状态估计信息,在发送端自适应选择最优编解码器进行信号传输。为了在接收端准确获得信道增益并反馈给发送端,提出了一种基于深度神经网络的信道估计方法,利用大量模拟生成的UWOC联合信道数据离线训练学习信道特性。对比分析了水下信道DNN估计、传统LS和MMSE估计方法的MSE估计性能,并基于编解码器数量讨论了基于信道估计的自动编码器组自适应传输性能,探究了自动编码器组部署成本与系统性能之间的内在权衡。仿真结果表明,DNN信道估计相较于传统信道估计具有更优的MSE性能,在不同水下信道环境下基于DNN信道估计的自适应传输可以获得比非自适应传输更低的系统误码率,最优编解码器数量的选择在保证自适应传输系统可靠性的同时也降低了系统复杂度。

关键词：水下无线光通信自动编码器自适应传输深度学习信道估计

问题提出视域下高中数学复习课教学设计研究 ——以“直线的方程”复习课为例

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问题提出视域下高中数学复习课教学设计研究 ——以“直线的方程...

作者：皎金辉云南师范大学

学位级别：硕士

基于故障预测与健康管理的动车组智能运维技术

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中国铁路 2024年第7期 179-187页

作者：张惟皎中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所北京100081 国家铁路智能运输系统工程技术研究中心北京100081

动车组故障预测与健康管理(PHM)技术是构建动车组精准化运用维修体系的关键环节,对完善动车组全生命周期管理、推进动车组造修水平提升具有十分重要的意义。通过对动车组运维需求分析,提出了基于PHM技术的动车组智能运维目标,以及包含... 详细信息

动车组故障预测与健康管理(PHM)技术是构建动车组精准化运用维修体系的关键环节,对完善动车组全生命周期管理、推进动车组造修水平提升具有十分重要的意义。通过对动车组运维需求分析,提出了基于PHM技术的动车组智能运维目标,以及包含状态监测、故障预测、健康评估、决策支持和运维分析等功能的系统设计架构;构建了基于PHM的动车组智能运维规范体系。对动车组全生命周期数据分析、PHM模型构建、高频流式计算方法、异构模型统一管理、PHM驱动的运维生产组织等技术展开研究。基于PHM的智能运维系统在全路获得了应用,实现了监测、决策与执行全流程信息流通。

关键词：智能高铁高铁动车组 PHM 总体架构规范体系流式计算

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液化诱发剪切应变局部化的近场动力学模拟

岩土力学 2024年第10期 3130-3138页

作者：孙伟王睿张建民中山大学土木工程学院隧道工程灾变防控与智能建养全国重点实验室清华大学水利水电工程系清华大学水圈科学与水利工程全国重点实验室

在含有低渗透性土层的可液化地基中，液化引起的超静孔压累积和重分布可能导致孔隙水集中至低渗透性土层底局部区域，从而引发剪切应变局部化和延迟破坏现象。引入一种正则化技术——非局部近场动力学（peridynamics，简称PD）理论来模... 详细信息

在含有低渗透性土层的可液化地基中，液化引起的超静孔压累积和重分布可能导致孔隙水集中至低渗透性土层底局部区域，从而引发剪切应变局部化和延迟破坏现象。引入一种正则化技术——非局部近场动力学（peridynamics，简称PD）理论来模拟此类现象，以克服采用经典有限元方法（finite element method，简称FEM）模拟应变局部化时通常具有的网格依赖性问题。计算模型采用PD和FEM分别模拟固相和流体相，并使用砂土液化大变形本构模型（CycLiq）模拟可液化砂土。在验证了所提出方法的有效性后，使用多种不同离散密度的计算模型，分析了具有低渗透性夹层的一维倾斜场地的地震响应。从理论和数值上，说明了所提出的方法在模拟液化引起的剪切应变局部化时，可以消除网格依赖性。同时参数分析表明，相同条件下，低渗透性夹层位置越高，夹层渗透系数相比砂层越小，则地基因剪切应变局部化产生的侧向位移量越大。

关键词：液化地震剪切应变局部化延迟破坏近场动力学

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