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基于深度学习的无人机视角下小目标检测方法研究

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基于深度学习的无人机视角下小目标检测方法研究

作者：杨晨曦重庆交通大学

学位级别：硕士

无人机凭借其独特的视角和灵活性,在物流、抢险救灾、安防监控以及农业管理等多个领域展现出重要的应用价值。在无人机航拍图像的处理过程中,由于目标尺度通常较小、背景环境复杂多变以及计算资源有限,使得准确、快速地实现目标检测成... 详细信息

无人机凭借其独特的视角和灵活性,在物流、抢险救灾、安防监控以及农业管理等多个领域展现出重要的应用价值。在无人机航拍图像的处理过程中,由于目标尺度通常较小、背景环境复杂多变以及计算资源有限,使得准确、快速地实现目标检测成为挑战。本文针对上述问题,基于公开数据集Vis Drone2019-DET,选择YOLOv5s算法作为基线网络,针对提升小目标检测精度和网络模型轻量化展开研究,主要研究内容如下:(1)针对无人机航拍中目标尺寸微小、背景复杂及目标间遮挡等挑战,基于YOLOv5s网络提出了YOLOv5s-ours。首先,增加小目标检测层,将浅层特征传递至深层,充分利用各层次特征信息。同时,删去最深层的大目标检测层,减少计算冗余,专注于小目标检测。其次,引入动态检测头Dy Head以灵活适应不同类型目标,减少下采样带来的信息损失。再者,在模型Neck端引入动态稀疏注意力机制,动态调整特征权重,从而聚焦关键特征。针对小目标定位损失及遮挡问题,优化了损失函数和非极大抑制算法。采用Focal-EIo U损失函数捕捉小目标定位误差,优化训练过程。结合Soft-NMS和EIo U思想,提出EIo U-Soft-NMS算法,在抑制重叠框的同时,能够更好地保留遮挡目标。将本文提出的网络模型在Vis Drone2019-DET数据集上进行验证。实验结果表明,其m AP@0.5指标为46.1%,相对于YOLOv5s提升14.0%,证明了改进算法的有效性。(2)针对无人机存储空间较小、算力有限的问题,本文在YOLOv5s-ours的基础上,进一步设计了两种轻量化网络,即G-YOLOv5s-ours和SC-YOLOv5s-ours。具体而言,G-YOLOv5s-ours引入了Ghost模块来进行特征提取和压缩。该模块有效地增强了特征表达能力,大幅减少了冗余计算。另一方面,SC-YOLOv5s-ours则通过空间和通道重构模块,针对性地减少了特征图中的冗余信息。实验结果表明,相较于YOLOv5s-ours,两种轻量化网络均能显著降低权重文件大小和参数量,同时对检测精度影响较小。为无人机设备的实时目标检测提供了更为高效和轻量级的解决方案。(3)为简化操作、便于使用,本文基于PyTorch深度学习框架设计了一款便携式小目标检测系统。通过交互页面,用户可以方便地选择权重文件、设置Io U阈值和置信度等参数。上传图片或视频后,系统能够自动进行检测,并将带有检测框的结果输出,为小目标检测的实际应用提供了便捷的工具。

关键词：无人机航拍 YOLOv5算法小目标检测轻量化网络

基于车桥耦合振动的混合梁桥钢混结合段力学性能研究

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基于车桥耦合振动的混合梁桥钢混结合段力学性能研究

作者：郭晨曦重庆交通大学

学位级别：硕士

随着我国交通建设的快速发展,混合梁桥因其独特的优势在工程实践中得到了广泛应用。钢混结合段作为这类桥型的核心部位,其连接性能对桥梁结构的整体受力状态和长期稳定性有着直接影响。由于结合段的刚度突变和构造复杂性,加之车桥耦合... 详细信息

随着我国交通建设的快速发展,混合梁桥因其独特的优势在工程实践中得到了广泛应用。钢混结合段作为这类桥型的核心部位,其连接性能对桥梁结构的整体受力状态和长期稳定性有着直接影响。由于结合段的刚度突变和构造复杂性,加之车桥耦合振动的作用,对其静力和疲劳性能提出了更加严苛的要求。然而,当前对其疲劳性能的研究主要方法为施加等效疲劳荷载,对于车桥耦合振动可能引发的问题考虑不足。同时,我国规范在计算此类桥型的动力冲击系数时仍存在一定的局限性。基于此,对依托工程结合段进行了仿真模拟,研究了结合段在静力作用下的力学行为;基于车桥耦合振动分析了不同因素对桥梁响应的影响;通过引入桥面退化模型对规范中的动力冲击系数计算公式进行了针对性修正;研究了结合段细部位置在桥面退化条件下的疲劳性能。主要研究内容及成果如下:(1)静力性能研究:采用ANSYS等软件进行了联合仿真,针对一座四跨梁拱组合体系刚构混合梁桥建立了多尺度模型,分析了桥梁的高阶模态以探明其振动特性,考察了结合段在静力作用下的力学行为,对结合段整体应力、主要构件应力分布、应力不均匀情况、结合段传力路径进行了深入研究,结果表明结合段具有足够的承载能力,内力传递路径明确,力流传递顺畅。(2)动力性能研究:使用接触约束法于ANSYS中对车桥时变耦合振动系统进行了求解,将桥梁位移响应、加速度响应、Sperling指标、动力冲击系数等作为考察指标,分析了车重、车速及桥面不平整度对桥梁响应的影响。结果表明:桥梁对于车速变化并不敏感;车重的增加会使桥梁最大位移及加速度响应线性递增,但动力冲击系数会随之递减;桥面不平整度对桥梁响应影响极大,桥面状况退化到极差时动力冲击系数会大于规范取值。(3)动力冲击系数公式修正:在考虑桥面退化的基础上,通过回归分析对现有规范公式进行了相应的修正,拟合出一种以运营时长t及桥梁基频f作为变量的适用于特定运营条件下四跨梁拱组合体系刚构桥的动力冲击系数计算公式。(4)疲劳性能研究:使用热点应力研究了轮压作用位置PBL开孔板与承压板、顶板焊缝处的疲劳性能,探讨了疲劳分析中考虑桥面退化的必要性,在此基础上分析了各因素对疲劳寿命的影响。结果表明:桥面退化会使疲劳损伤最大增加34.6倍,车速100km/h以内不会导致结合段在运营期内发生疲劳破坏,持续超载81.3%会导致桥梁在98年时疲劳破坏。

关键词：钢混结合段车桥耦合振动桥面退化动力冲击系数疲劳损伤

藏东南地区树木生长对大气和土壤湿度的响应差异

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第四纪研究 2024年第4期44卷 976-986页

作者：安文玲许晨曦中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院新生代地质与环境重点实验室北京100029

在大气二氧化碳浓度(CO_(2))升高和全球变暖背景下,大气饱和水汽压差(VPD)和土壤湿度对树木生长的影响得到广泛的关注。青藏高原东南部森林生态系统对全球变化响应敏感,随着温度迅速升高和南亚夏季风降水减少,干湿变化对区域森林生态系... 详细信息

在大气二氧化碳浓度(CO_(2))升高和全球变暖背景下,大气饱和水汽压差(VPD)和土壤湿度对树木生长的影响得到广泛的关注。青藏高原东南部森林生态系统对全球变化响应敏感,随着温度迅速升高和南亚夏季风降水减少,干湿变化对区域森林生态系统的影响逐渐引起学术界的重视。然而,树木生长对大气和土壤湿度的响应特征依然未知。本研究使用藏东南地区28个样点的树轮宽度序列,分析了1960年以来树木生长与大气和土壤湿度在不同季节和时段的关系。研究发现,生长季早期,树木生长主要受到VPD的限制,而在生长季中晚期,则主要受到土壤湿度的控制。同时,VPD与树木生长的关系存在季节上的转变,即生长季早期,VPD与树木生长呈负相关,而在生长季中期转变为正相关。这种现象可能与生长季早期VPD值较高,气孔关闭导致树木生长下降;而生长季中期,VPD值较低,且不再是主要控制因子,较低的VPD对蒸腾有促进作用,而且温度的升高会有利于形成层分裂分化,从而促进树木生长。从长时间尺度上来看,树木生长与VPD和土壤湿度的关系并不稳定。1978年后的大气和土壤干旱可能造成了树木生长与VPD关系的减弱,使得树木生长与土壤湿度关系增强,树木生长更依赖于土壤湿度的变化。

关键词：藏东南树木生长大气饱和水汽压差土壤湿度

基于三分支图外部注意力网络的轻量化跨域序列推荐

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计算机研究与发展 2024年第8期61卷 1930-1944页

作者：张劲羽马晨曦李超赵中英山东科技大学计算机科学与工程学院山东青岛266590

跨域序列推荐(cross-domain sequential recommendation,CSR)旨在通过挖掘用户在多域混合序列中的行为偏好来为其提供跨域个性化推荐服务.近年来,研究人员开始尝试将图卷积网络(graph convolution network,GCN)集成到CSR中,以建模用户... 详细信息

跨域序列推荐(cross-domain sequential recommendation,CSR)旨在通过挖掘用户在多域混合序列中的行为偏好来为其提供跨域个性化推荐服务.近年来,研究人员开始尝试将图卷积网络(graph convolution network,GCN)集成到CSR中,以建模用户和项目之间的复杂关系.然而,基于图的CSR方法大多通过复杂的结构来捕捉用户在多个域中的序列行为模式,这导致其通常具有较高的计算复杂度和较大的内存开销,限制了模型在资源受限设备上的应用.此外,已有的轻量级图跨域序列推荐方法认为,应该采用单层聚合协议(single layer aggregating protocol,SLAP)来学习跨域序列图(cross-domain sequential graph,CSG)上的嵌入表示.基于这种协议的图卷积网络,能够规避多层聚合协议所带来的额外跨域噪声,但却难以捕捉域内的高阶序列依赖关系.为了解决上述挑战,提出了一种轻量级的三分支图外部注意力网络(tri-branches graph external attention network,TEA-Net).具体而言,TEA-Net首先将原始CSG分为域间以及域内序列图,并设计了一种并行的三分支图卷积网络结构来学习图中的节点表示.该结构能够以较低的计算开销,在不引入额外跨域噪声的条件下,学习域间的低阶协同过滤关系和域内的高阶序列依赖关系.其次,在三分支结构的基础上,提出了一种改良的外部注意力(external attention,EA)组件,该组件移除了EA中的非线性通道,使其能够以更低的开销挖掘项目序列依赖关系并将注意力权重在多个分支上共享.在2个真实数据集上进行了广泛的实验来验证TEA-Net的性能表现.与10种最先进的CSR方法相比,TEA-Net在轻量化性能和预测精度方面均取得了更好的结果.

关键词：推荐系统轻量化跨域序列推荐外部注意力图神经网络协同过滤

基于柔性纳米纤维构建SiO2气凝胶及其力/热性能研究

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基于柔性纳米纤维构建SiO2气凝胶及其力/热性能研究

作者：李晨曦西安理工大学

学位级别：硕士

SiO2气凝胶因其具有独特的介孔以及纤细的多孔骨架结构,广泛应用于保温隔热、防火阻燃、吸声降噪、吸附过滤、储能等领域。现有的SiO2颗粒气凝胶由于相邻颗粒间存在珍珠项链状结构,导致脆性大,回弹性差,掉粉严重,严重限制了气凝胶的实... 详细信息

SiO2气凝胶因其具有独特的介孔以及纤细的多孔骨架结构,广泛应用于保温隔热、防火阻燃、吸声降噪、吸附过滤、储能等领域。现有的SiO2颗粒气凝胶由于相邻颗粒间存在珍珠项链状结构,导致脆性大,回弹性差,掉粉严重,严重限制了气凝胶的实际应用。以柔性纳米纤维为结构单元,设计制备SiO2纤维气凝胶可以改善脆性,提高材料的结构连续性和回弹性。然而,目前关于SiO2纤维气凝胶的回弹机理尚不明确。针对此问题,本文首先采用静电纺丝和煅烧制备SiO2纳米纤维膜,研究PVA比例和烧结温度对SiO2纤维膜相组成、纤维直径、柔性和拉伸性能的影响,揭示SiO2纤维膜的柔性机理;在此基础上,基于柔性SiO2纤维采用冷冻干燥法制备SiO2纤维气凝胶,研究了纤维比例和固含量对纤维气凝胶结构、表面形貌、压缩性能和隔热性能的影响,分析了纤维气凝胶的回弹机理和隔热机理。本文的主要研究结果如下:（1）采用静电纺丝法制备了柔性SiO2纳米纤维膜,研究了PVA比例和烧结温度对SiO2纤维膜纤维直径、柔性和拉伸性能的影响。烧结温度越高,纤维直径逐渐减小,而PVA比例增大,直径逐渐增大。600℃、PVA溶液与硅溶胶比例为1时制备的纤维膜具有最高的拉伸强度为0.98 MPa。烧结温度对纤维膜柔性的影响比较大,烧结温度越高,所制备的纤维膜的柔性越差,其中烧结温度为600℃制备的纤维膜柔性最好,为84 m N;而PVA比例对纤维膜柔性影响较小。其中烧结温度为700℃、PVA溶液与硅溶胶比例为1时制备的纤维膜的纤维表面光滑、连续性好且直径分布更均匀,并且700℃制备的纤维膜具有较好的柔性。（2）纤维膜的柔性与其内部非晶结构和纤维直径有关,纤维在变形过程中内部分子间键长键角会由于受到外力的作用而发生变化,非晶结构在收到外力作用时,由于其的无序结构使得拥有充足的空间进行键长和键角的变形,而不易发生断裂,这种内部分子间键长键角的变化使得单根纤维乃至纤维膜具有一定的柔性。此外根据纤维柔性定义可以得出其柔性与纤维直径成反比,纤维直径越大,其柔性越差。（3）采用冷冻干燥法制备了SiO2纤维气凝胶,研究了纤维比例以及固含量对纤维气凝胶结构、压缩性能和隔热性能的影响。纤维气凝胶具有低密度、低体积收缩率以及高孔隙率的特性,其中固含量为0.5%制备的纤维气凝胶密度最低,仅为3.61 mg/cm3,同时具有最高的孔隙率,高达99.84%。固含量为2.5%制备的SiO2纤维气凝胶具有较大的压缩强度和压缩模量,分别为87.8 k Pa和209.1 k Pa,且制备的纤维气凝胶具有一定的回弹性能,即使在液氮和丁烷喷灯火焰下仍能保持好的回弹性能。SiO2纤维气凝胶具有低热导率,其中固含量为0.5%制备的纤维气凝胶热导率仅为29.6 m W/（m·K）。（4）SiO2纤维气凝胶受到外力作用时,从单个孔结构到孔壁再到单根纤维,会依次产生形变,其受到的应力会被柔性SiO2纳米纤维构成的孔壁弯曲和吸收,当外力移除时,因其内部柔性SiO2纳米纤维作用下一步步从单根纤维到孔壁再到单个孔结构逐渐恢复,从而使得纤维气凝胶整体具有一定的回弹性。通过计算分析与实验验证,建立了纤维气凝胶最小单元的变化模型,计算得出了纤维气凝胶的回弹性能与两结点间纤维长度以及纤维所能承受的最小曲率半径有关。SiO2纤维气凝胶内部传热主要为气相传热和固相传热,其低热导率与其内部错综复杂的网络结构和纳米尺寸的小孔隙有关。

关键词：纳米纤维柔性气凝胶回弹性能隔热

FITI联合超声C-TIRADS对鉴别甲状腺良恶性结节诊断效能的研究

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FITI联合超声C-TIRADS对鉴别甲状腺良恶性结节诊断效能的研究

作者：吕晨曦安徽医科大学

学位级别：硕士

生态产品文化服务价值核算体系优化与应用研究

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生态产品文化服务价值核算体系优化与应用研究

作者：顾晨曦河北大学

学位级别：硕士

生态产品价值实现是践行“绿水青山就是金山银山”的关键路径,加快建立生态系统生产总值（Gross ecosystem product,GEP）核算体系,围绕供给、调节（支持）和文化服务功能明确并统一核算指标和方法,是生态产品价值实现的基础和前提。然... 详细信息

生态产品价值实现是践行“绿水青山就是金山银山”的关键路径,加快建立生态系统生产总值（Gross ecosystem product,GEP）核算体系,围绕供给、调节（支持）和文化服务功能明确并统一核算指标和方法,是生态产品价值实现的基础和前提。然而,目前文化服务价值核算的不确定性较高,是GEP核算中的难点,亟需结合实践进一步探索优化。本研究基于对现行16套GEP核算标准/规范以及生态系统文化服务逻辑框架和主流分类体系的梳理,以科学性、必要性、实用性和可操作性为原则,通过初选和专家打分筛选了核算指标体系;然后通过对比论证和实地调查,确定各指标项的核算方法和关键参数,并以涞源县为例进行核算对比;最后基于优化核算模型,充分收集统计年鉴、遥感影像、手机信令和网络媒体大数据等,以县（市、区）为单元对保定市-雄安新区2020年的生态产品文化服务价值进行了核算。主要研究结果如下:（1）研究初步筛选了包括生态旅游等在内的16项生态产品文化价值核算指标,经专家打分和权威性校正后发现,生态旅游、景观增值和休闲游憩价值的四项原则得分均较高,而自然哲学和信仰价值在必要性和实用性上得分均最低。根据所选指标需满足各项原则得分前1/2的要求,构建了包含生态旅游及康养价值、休闲游憩价值、景观增值价值和自然资源遗产价值4项指标的生态产品文化服务价值核算指标体系。（2）根据现有标准/规范,结合问卷调查结果,探索确定各指标项的核算方法和关键参数,优化构建了生态产品文化价值核算模型。最终确定生态旅游及康养价值采用旅行费用法进行核算;休闲游憩价值采用条件价值法进行核算,并调查确定了研究区公园绿地人均支付意愿在50-100元/人/年之间;景观增值价值采用享乐价格法进行核算;自然资源遗产价值以散生古树为核算主体,采用条件价值法核算,并调查确定了研究区散生古树文化价值平均支付意愿为142.27元/人/年。（3）基于上述生态产品文化服务价值核算优化模型,得到保定市-雄安新区2020年生态产品文化服务价值总值为1106.05亿元,其中生态旅游及康养价值、休闲游憩价值、景观增值价值和自然资源遗产（古树）价值分别为1074.49、0.47、27.59和3.49亿元。将生态产品文化服务价值按总值、地均价值和人均价值在各县（市、区）尺度上进行可视化分析,发现莲池区的总价值和地均价值均最高,分别为162.07亿元和5521.12万元/km2,竞秀区人均价值最高,为2.64万元/人,而生态资源更为丰富的涞源、阜平等西部山区生态产品文化价值体现度相对较低,亟待进一步挖掘和传承发展。

关键词：生态产品生态系统文化服务指标体系价值核算价值实现

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中职教师数字素养提升策略研究

中职教师数字素养提升策略研究

作者：李晨曦广东技术师范大学

学位级别：硕士

人工智能的“技能—任务—职业”三重替代效应下职业教育人才培养的根本转型

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教育与职业 2024年第6期1054卷 54-61页

作者：郭达尹晨曦天津职业技术师范大学世界技能大赛中国研究中心天津职业技术师范大学职业教育学院天津300222

人工智能重塑了人类的技能、工作任务乃至整个职业,形成了“技能—任务—职业”三重替代效应。为了适应人工智能的“三重替代”效应,直接面对劳动市场和职业变迁的职业教育人才培养需进行根本转型。一是适应工业时代向智能时代转型的新... 详细信息

人工智能重塑了人类的技能、工作任务乃至整个职业,形成了“技能—任务—职业”三重替代效应。为了适应人工智能的“三重替代”效应,直接面对劳动市场和职业变迁的职业教育人才培养需进行根本转型。一是适应工业时代向智能时代转型的新需求,将培养“工具人”的教育理念转变为培养具有创造性的人。二是应对“三重替代”效应的冲击,动态调整人才类型的供给结构。三是适应人工智能对职业教育实践的新要求,通过变革传统课堂中教师、教法和教材三要素,逐步形成由具备人工智能素养的教师、具备人工智能技术特性的教法和开发囊括人工智能不易替代的关键技能内容的教材所构成的新课堂。

关键词：人工智能技能替代任务替代职业替代职业教育人才培养