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基于深度学习的小样本目标检测算法研究

基于深度学习的小样本目标检测算法研究

作者：甘望阳太原科技大学

学位级别：硕士

基于深度学习的目标检测算法通常依赖于大量训练数据进行有监督训练,以达到较好的检测性能。但在一些特殊应用场景中,如军事侦查、濒危物种识别和罕见病种诊断,获取足够样本的图像数据集困难重重。此外,数据集的标记过程主要依赖于人力... 详细信息

基于深度学习的目标检测算法通常依赖于大量训练数据进行有监督训练,以达到较好的检测性能。但在一些特殊应用场景中,如军事侦查、濒危物种识别和罕见病种诊断,获取足够样本的图像数据集困难重重。此外,数据集的标记过程主要依赖于人力,这不仅耗费大量的时间和劳动力,而且标记的准确性很容易受到个人主观判断的影响,导致遗漏和错误标记的情况频繁发生。传统的强监督目标检测算法在这些小样本场景下往往表现不佳,鉴于此,学者们致力于研究小样本目标检测算法,旨在模拟人类的快速学习能力,通过少量样本快速适应新任务,从而降低数据依赖,减少标注成本。在面对小样本目标检测(Few-shot Object Detection,FSOD)任务时,样本的有限性使得物体尺度的变化问题更加明显,进而对模型的检测效果造成了较大的负面影响。现实世界中,即使是同一类别的物体,其外观差异有时也会很大,这种差异能够显著影响支持集与查询集之间的信息互动,进而导致模型的检测能力下降。另外,物体的遮挡现象可能会阻碍特征的完整提取,导致关键特征表示不足,有时甚至导致重要特征的丢失,使得模型的检测效果不佳。为了缓解尺度变化问题以及由外观变化和遮挡引起的误检和漏检问题,本文针对小样本目标检测任务提出了两种算法,主要研究内容如下:(1)由于小样本场景下新类样本数量稀少且尺度分布稀疏,因此尺度变化问题将严重影响小样本目标检测模型的性能。除此之外,支持集目标的外观变化以及遮挡将导致支持特征无法有效引导查询特征,从而造成漏检与误检现象的发生。针对上述问题,本文提出了基于多尺度特征融合与注意力机制的小样本目标检测模型(Few-Shot Object Detection Based on Multi-scale Feature Fusion and Attention Mechanism,MFFAFSOD)。首先,引入空洞空间卷积池化金字塔(Atrous Spatial Pyramid Pooling,ASPP)模块,采用不同空洞率的空洞卷积对骨干网络提取的特征进行进一步处理,旨在获得不同感受野的特征,从而捕获多尺度的目标细节。然后,加入双向特征金字塔网络(Bidirectional Feature Pyramid Network,Bi-FPN),以双向跨尺度连接的方式对多尺度特征进行有效融合,生成更具综合性和代表性的查询特征与支持特征,从而显著改善尺度变化问题。其次,本文提出了注意力引导特征增强模块(Attention-Enhanced Feature Refinement,AEFR),该模块能够促使查询特征与支持特征自适应聚焦关键信息,提升它们的辨别能力。通过这种方式,查询特征与支持特征能够更有效地相互融合,增强了模型在目标外观变化和部分遮挡情况下的鲁棒性,从而减少误检与漏检现象的发生。最后,将细粒度查询特征输入RPN网络产生候选区域,使用分类头与边界框回归头对候选区域进行目标分类与目标定位。以PASCAL VOC和MS COCO数据集作为测试数据集进行实验验证,结果证明MFFA-FSOD相较于其他主流小样本目标检测模型表现出了更为优越的检测性能。具体而言,相较于基线模型DCNet,所提模型在m AP平均值方面取得了3.5%与2.1%的提升。(2)尽管MFFA-FSOD有效提升了模型在小样本条件下的检测精度,但在细粒度识别、建立精确的语义关系及特征解耦方面还有改进空间,为了更好地缓解尺度变化问题、外观差异及遮挡造成的漏检与误检问题,本文提出了基于语义对齐与分层关系学习的小样本目标检测模型(Few-Shot Object Detection Based on Semantic Alignment and Hierarchical Relationship Learning,SAHR-FSOD)。该模型采用语义对齐、分层关系学习和特定的解耦头策略,旨在进一步提高小样本目标检测模型的准确性和鲁棒性。首先,垂直特征融合模块(Vertical Fusion Module,VFM)优化了跨尺度特征融合,增强了模型对尺度变化的适应性。其次,分层关系融合模块(Hierarchical Relation Fusion Module,HRFM)通过分层关系学习,提升了模型对支持集与查询集微小差异的识别能力。最后,解耦头则为分类和定位任务提供了精确的特征处理,从而提升了整体检测效果。在PASCAL VOC与MS COCO数据集上的实验结果表明,SAHR-FSOD与现有主流方法相比取得了具有竞争力的结果,证明了算法的有效性。

关键词：小样本学习元学习多尺度特征融合注意力机制支持查询信息交互

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含硼冷镦钢10B21热轧盘条的开发

含硼冷镦钢10B21热轧盘条的开发

基于共价有机骨架材料的酶原位封装方法及分析应用研究

全国金属制品信息网第22届年会暨2010金属制品行业技术信息交流会

作者：甘望益何毅杨浩高利容诸葛宇明峰公雄江苏省(沙钢)钢铁研究院江苏沙钢集团有限公司

根据含硼冷镦钢的设计要求,采用电炉—精炼炉—连铸—大盘卷控轧控冷短流程生产工艺,成功开发了高强度冷镦钢ASE 10B21。盘条化学成分波动小,并能保证良好的淬透性和冷镦性能。经用户使用制造成8.8级螺栓,强韧性匹配较好,完全满足高强... 详细信息

根据含硼冷镦钢的设计要求,采用电炉—精炼炉—连铸—大盘卷控轧控冷短流程生产工艺,成功开发了高强度冷镦钢ASE 10B21。盘条化学成分波动小,并能保证良好的淬透性和冷镦性能。经用户使用制造成8.8级螺栓,强韧性匹配较好,完全满足高强度紧固件的性能要求。

关键词： ASE 10B21 高强度紧固件硼钢冷镦钢螺栓

来源： cnki会议评论

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基于共价有机骨架材料的酶原位封装方法及分析应用研究

作者：甘益佳北京化工大学

学位级别：硕士

酶是一种具有高效率、特异性和选择性的多功能催化剂。然而,游离酶结构的脆弱性和难以重复使用的性质使其实际应用有一定的局限性。原位封装酶策略可以克服酶的尺寸限制,并解决酶在恶劣环境中敏感性降低的问题,使酶的活性和稳定性大大... 详细信息

酶是一种具有高效率、特异性和选择性的多功能催化剂。然而,游离酶结构的脆弱性和难以重复使用的性质使其实际应用有一定的局限性。原位封装酶策略可以克服酶的尺寸限制,并解决酶在恶劣环境中敏感性降低的问题,使酶的活性和稳定性大大提高。共价有机框架(COFs)是原位封装酶的理想载体。但是,关于COFs原位封装酶体系的构建仍存在着一些问题,例如,COFs封装酶过程对酶不友好,封装步骤繁琐、封装酶载体传质阻力高、COFs疏水性界面和酶相互作用,影响酶构象自由等。本论文针对目前COFs原位封装酶策略面临的挑战和难点,构筑了高活性和高稳定性的酶@COFs封装体系,实现对多种生物标志物的分析检测。主要研究内容如下:(1)针对COFs原位封装酶策略中酶缺乏构象自由以及封装材料具有高传质阻力使得酶活性降低的问题,受自然界细胞结构的启发,合成了一种外壳厚度可调的类细胞COF胶囊,用于在室温下原位封装酶。极薄的胶囊壳可以缩短传质距离,降低传质阻力,有利于底物的运输。此外,COF的中空胶囊结构为游离酶提供了舒适的微环境,使封装酶的构象得到维持,从而提高了催化活性。COF胶囊还可以保护酶免受恶劣环境的影响,使封装酶表现出超高的稳定性。基于HRP@COF-45 nm优异的催化活性构建了比色分析方法,用于检测细胞裂解液中的谷胱甘肽。该方法检出限低、线性范围宽,具有优异的选择性和检测效果。本研究突破了多孔有机框架材料封装酶封装过程不友好、封装步骤繁琐、封装酶载体传质阻力大等局限性,为多孔有机框架材料原位封装酶提供了新视角。(2)针对疏水的COFs界面与酶相互作用引起酶构象变化,使得酶活性降低的问题,提出一种在温和可控的条件下将天然酶原位封装在亲水性COF中的通用策略。使用带有羟基基团的1,3,5-三甲酰基间苯三酚(Tp),制备亲水性的COF,为封装酶提供亲水的微环境。制备的GOx@COF-Tp可以维持酶构象,从而保持与天然酶相当的生物催化功能。此外,GOx@COF-Tp在高温环境、螯合剂、尿素和其他有机溶剂中展现出超高的稳定性和优异的酶活性。基于GOx@COF-Tp构建了比色传感器,用于人血清中葡萄糖的分析检测,具有较低的检出限和合适的检测范围,检测结果令人满意。本研究不仅为酶@COF生物催化剂的简易合成提供了新的参考,也为构建高活性和稳定性的COF原位封装体系提供了新的思路。

关键词：固定化酶原位封装共价有机框架材料生物传感

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面向深度调峰的汽轮机超音速喷嘴设计

工程热物理学报 2024年第6期45卷 1656-1662页

作者：甘益明黄畅彭世亮陈思远王卫良暨南大学能源电力研究中心珠海519070

“双碳”愿景下可再生能源电力快速增长,其随机波动性迫使火电机组深度调峰以实现电力平衡。然而常规火电机组调节级渐缩式喷嘴难以高效利用临界压比以下的大压差对应的理想焓降,是机组在低负荷工况采用滑压运行致使机组能耗急剧攀升的... 详细信息

“双碳”愿景下可再生能源电力快速增长,其随机波动性迫使火电机组深度调峰以实现电力平衡。然而常规火电机组调节级渐缩式喷嘴难以高效利用临界压比以下的大压差对应的理想焓降,是机组在低负荷工况采用滑压运行致使机组能耗急剧攀升的内在原因之一。本文以320 MW汽轮机常规调节级喷嘴为研究对象,开展面向深度调峰需求(20%~40%低负荷区间)的高效超音速喷嘴设计研究,并通过CFD模拟分析超音速喷嘴的低负荷区热力性能。研究表明,相比于常规喷嘴,设计的超音速喷嘴满足20%~40%负荷区间效率净增1.08%~8.40%;但受超音速喷嘴斜切结构影响,超音速喷嘴I的最优运行压力与设计值偏离了0.7 MPa。本文的研究成果可为火电机组深度调峰深度节能技术研发提供理论支撑。

关键词：深度调峰火电机组调节级超音速喷嘴数值模拟

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融合多尺度特征与注意力的小样本目标检测

小型微型计算机系统 2024年

作者：张英俊甘望阳谢斌红张睿太原科技大学计算机科学与技术学院

针对现有小样本目标检测模型存在的尺度变化问题，支持集与查询集之间的外观变化、遮挡导致的误检与漏检问题，本文提出一种融合多尺度特征与注意力的小样本目标检测模型。首先，采用ResNet-101网络进行特征提取，同时引入ASPP（Atrous ... 详细信息

针对现有小样本目标检测模型存在的尺度变化问题，支持集与查询集之间的外观变化、遮挡导致的误检与漏检问题，本文提出一种融合多尺度特征与注意力的小样本目标检测模型。首先，采用ResNet-101网络进行特征提取，同时引入ASPP（Atrous Spatial Pyramid Pooling）模块获取不同的感受野，以捕获目标细节信息的多尺度特征。其次，采用Bi-FPN网络进行多尺度特征融合，获得更具代表性的查询特征与支持特征，有效缓解尺度变化问题。然后，利用提出的注意力引导特征增强模块对查询特征与支持特征进行自身关注，使得它们具有更好的判别能力，由此促进查询特征与支持特征的融合，以更好地应对外观变化和遮挡带来的挑战，从而缓解误检、漏检问题。最后，将分类头与边界框回归头进行解耦，分别对RPN网络基于细粒度查询特征产生的候选区域进行目标分类与目标定位。在PASCAL VOC与MS COCO数据集上的实验结果表明，所提模型的检测性能优于主流的小样本目标检测模型，相较于基线模型DCNet，mAP平均分别提升了3.5%与2.1%。

关键词：小样本学习元学习目标检测多尺度特征融合注意力机制

¹⁸F-FDG PET/CT在神经母细胞瘤诊疗过程中的价值评估

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临床医学进展 2024年第4期14卷 1395-1401页

作者：甘恩李时望华中科技大学同济医学院附属协和医院小儿外科湖北武汉

神经母细胞瘤(Neuroblastoma, NB)是婴幼儿最常见的颅外实体肿瘤,各患儿的临床表现、疗效及预后等方面存在较大差异,肿瘤可自然消退或广泛转移,约有半数患儿就诊时即存在多处转移,分期较晚。18F氟代脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描(18F-FD... 详细信息

神经母细胞瘤(Neuroblastoma, NB)是婴幼儿最常见的颅外实体肿瘤,各患儿的临床表现、疗效及预后等方面存在较大差异,肿瘤可自然消退或广泛转移,约有半数患儿就诊时即存在多处转移,分期较晚。18F氟代脱氧葡萄糖正电子发射断层扫描(18F-FDG PET/CT)已经广泛应用于成人肿瘤的诊疗过程中,但在儿童实体肿瘤中的应用相对滞后。本文对近十年来NB的研究进行了文献综述,阐述了18F-FDG PET/CT在NB患儿从诊断、分期、预后、治疗到复发监测整个诊疗过程中的指导意义。

关键词：神经母细胞瘤 18F-FDG PET/CT 小儿实体瘤诊断分期预后复发监测

核心素养视角下初中数学高效课堂构建策略探析

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中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 2024年第7期 0051-0054页

作者：甘益前广西贵港市港南区新塘镇第三初级中学广西贵港537100

现如今,新课改与核心素养理念得到人们的广泛关注,不管是学校还是教师,都对创新教学提升了关注度,教学思路与教学模式也要紧随新课改与核心素养理念的基本要求。这就要求教师在开展教学实践活动中不断地积累教学经验,掌握教学活动规律,... 详细信息

现如今,新课改与核心素养理念得到人们的广泛关注,不管是学校还是教师,都对创新教学提升了关注度,教学思路与教学模式也要紧随新课改与核心素养理念的基本要求。这就要求教师在开展教学实践活动中不断地积累教学经验,掌握教学活动规律,依托多样化的教学模式,打造出高效的教学课堂。基于此,文章首先阐述初中数学核心素养的含义,分析了初中数学教学活动中培养学生核心素养的意义,并结合现阶段初中数学教学存在的问题,提出一些可行性建议,旨在进一步提升初中数学教学效率与质量。

关键词：核心素养初中数学高效课堂构建

川藏过渡区不同气温和风速下沥青混合料降温与压实特性

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西南大学学报（自然科学版） 2024年第7期46卷 149-163页

作者：吴霞何兆益张思源甘祥丽重庆交通大学土木工程学院重庆400074 江西应用技术职业学院建筑工程学院江西赣州341000 四川省交通建设集团有限责任公司成都610041

川藏过渡区气温和风速复杂多变,在进行沥青混合料摊铺碾压时难以有效控制其压实质量.为此,以川藏过渡区德昌至会理高速公路LM3标段为依托开展现场铺筑试验.首先基于理论分析和现场实测对SMA-13、 AC-20C及AC-20共3种不同沥青混合料在铺... 详细信息

川藏过渡区气温和风速复杂多变,在进行沥青混合料摊铺碾压时难以有效控制其压实质量.为此,以川藏过渡区德昌至会理高速公路LM3标段为依托开展现场铺筑试验.首先基于理论分析和现场实测对SMA-13、 AC-20C及AC-20共3种不同沥青混合料在铺筑过程中的降温规律进行分析.然后对气温、风速及混合料类型共3个因素开展SPSS正交分析,从而获得其对有效碾压时间的影响性排序.进一步根据降温规律建立沥青混合料的碾压温度估算模型,同时开展室内变温击实试验对其最佳击实温度进行估算.结果表明:当风速小于6 m/s且气温大于5℃时,AC-20C与AC-20的碾压质量较好;当风速大于3 m/s且气温为5~15℃时,SMA-13的碾压质量欠佳;对有效碾压时间的双因素影响性排序为气温&风速>气温&混合料类型>风速&混合料类型;SMA-13、 AC-20C及AC-20的最佳击实温度分别为169℃,166℃,152℃.最后基于分数阶理论,给出了不同气温、风速下不同类型沥青混合料的现场摊铺和碾压温度建议值.

关键词：沥青混合料压实质量气温风速降温规律实测

PLA/PCL@EBS超细纤维贴肤材料的熔喷制备工艺及其柔软性

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塑料工业 2024年第2期52卷 16-23,38页

作者：秦子轩张恒甘益李晗翟倩杨自强甄琪中原工学院纺织学院河南郑州451191 河南逸祥卫生材料有限公司河南郑州452373 中原工学院服装学院河南郑州451191

为开发新型聚乳酸(PLA)基可降解贴肤用超细纤维材料,采用聚乙二醇(PEG)和乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)对PLA/聚己内酯(PCL)体系进行共混改性。通过熔喷工艺制备出PLA/PCL@EBS超细纤维材料,并对共混聚合物的热力学特性、样品形貌和柔软性等进... 详细信息

为开发新型聚乳酸(PLA)基可降解贴肤用超细纤维材料,采用聚乙二醇(PEG)和乙撑双硬脂酸酰胺(EBS)对PLA/聚己内酯(PCL)体系进行共混改性。通过熔喷工艺制备出PLA/PCL@EBS超细纤维材料,并对共混聚合物的热力学特性、样品形貌和柔软性等进行实验分析。结果表明,加入PCL和EBS能够削弱PLA大分子间作用力,提高分子链运动能力,提升材料柔韧性能。此外,当模头温度为216℃时,材料纵向最大拉伸强度为64.42 N,较204℃时增加216%,断裂伸长率提高67%,力学性能大大提高。接收距离(DCD)增大,则提升了材料透气性能,当DCD最大为32 cm时,材料孔隙率与透气率分别为92.4%和327.4 mm/s。最后,模头温度和DCD对柔软度得分的影响规律进行响应面分析,为提高PLA/PCL@EBS熔喷非织造材料在贴肤领域应用提供思路。

关键词：聚乳酸聚己内酯乙撑双硬脂酸酰胺共混熔喷超细纤维柔软性贴肤