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基于深度学习的轻量化图像超分辨率重建算法研究

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基于深度学习的轻量化图像超分辨率重建算法研究

作者：耿铭昆中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

学位级别：硕士

图像超分辨率重建是一项底层的计算机视觉任务,其目的在于根据退化而来的丢失了部分高频信息的低分辨率图像,重建出更加接近退化前高分辨率图像的超分辨率图像。由于高分辨率的图像往往包含更多细节,所以互联网媒体、遥感、医学诊断、... 详细信息

图像超分辨率重建是一项底层的计算机视觉任务,其目的在于根据退化而来的丢失了部分高频信息的低分辨率图像,重建出更加接近退化前高分辨率图像的超分辨率图像。由于高分辨率的图像往往包含更多细节,所以互联网媒体、遥感、医学诊断、军事侦察、空间探测等领域对于高分辨率的图像都有迫切的需求。但是在硬件层面上对成像系统进行改进以提高分辨率受到诸多因素的限制,使得在软件层面上通过算法对低分辨率图像进行超分辨率重建成为提高图像分辨率的重要手段,这也使得图像超分辨率重建技术具有很高的研究意义。近年来,基于深度学习的方法在图像超分辨率重建领域表现出了突出的性能,但这些算法大都凭借更深的深度以及更高的卷积核数量来实现更高的性能,导致当前的大部分方法存在参数量大、运算量高等问题。在实际应用场景如在轨计算中能够提供的算力以及存储空间往往有限,高参数量、高计算复杂度的深度学习模型往往难以部署。针对上述问题,本文旨在设计一种轻量化的、具有嵌入式部署潜力的基于深度学习的图像超分辨率重建算法。针对这一目的,本文首先提出了一种基于拉普拉斯图像金字塔的轻量化图像超分辨率卷积神经网络LRN(Lightweight Laplacian Pyramid Recursive and Residual Network)。该网络通过引入参数共享思想以及递归思想,将参数量压缩为其原型算法Lap SRN(Laplacian Pyramid Super-Resolution Network)参数量的3.98%。对LRN在基准图像数据集进行了2倍、4倍以及8倍的超分辨率重建测试实验。实验结果表明LRN以极低的参数量达到了与Lap SRN相当的超分辨率重建性能,证明了LRN的轻量化性以及有效性。进一步对LRN进行了火星遥感图像数据集超分辨率重建测试,在4倍以及8倍火星遥感影像超分辨率重建测试实验中LRN表现出了相较Lap SRN略高的客观评价指标值,二者视觉效果相似。实验结果证明了LRN对于不同领域特征的有效性,该算法具有一定的泛化能力。虽然LRN在降低参数量的同时维持了网络性能,但由于递归块的引入即网络深度的加深,LRN的计算复杂度仍有待降低,并且性能也有待提高。针对这一问题,本文又提出了基于Swin Transformer的轻量化图像超分辨率重建网络LSTN(Light-weight super-resolution network using Swin Transformer)。对LSTN进行了基准图像数据集的超分辨率重建实验并进行了轻量化程度可视化分析。LSTN以极低的28K(10)参数量提升为代价大幅度提高了算法性能并降低了计算量,2倍超分辨率任务中对于Urban100数据集的测试结果相较Lap SRN在PSNR以及SSIM指标下分别提升了1.08d B以及0.012。计算量方面,LSTN相较LRN对于720P图像的2倍超分辨率重建计算量Multi-Adds数量(乘加数)由374G(10)下降至82G,在与其他轻量化算法的计算复杂度比较中也显示了先进水平。实验结果证明LSTN是一个参数量低、计算复杂度低、具有嵌入式部署潜力的、具有较高性能的基于深度学习的图像超分辨率重建算法。由于LSTN具有性能提升的潜力,进一步复杂化LSTN并提出了STN模型,对STN进行了基准图像数据集测试。2倍超分辨率任务中对于Urban100数据集的测试结果相较Lap SRN在PSNR以及SSIM指标下分别提升了2.27d B以及0.0229。实验结果证明了STN的性能优越性以及LSTN网络的拓展性。

关键词：超分辨率重建深度学习轻量化拉普拉斯图像金字塔

基于结构化信息辅助的动态视觉惯性里程计研究

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基于结构化信息辅助的动态视觉惯性里程计研究

作者：耿铭泽电子科技大学

学位级别：硕士

不同性状TMDs阻变存储器的制备与性能研究

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不同性状TMDs阻变存储器的制备与性能研究

作者：耿铭涛西安工业大学

学位级别：硕士

TMDs具有特殊的层状结构和优异的电学性能,被认为是开发高性能、低功耗阻变存储器的有潜力材料。已有研究表明,TMDs在阻变存储器中展现出出色的可重写性、快速响应时间和低功耗等特点,显示其在信息存储领域的巨大潜力。因此,本研究旨在... 详细信息

TMDs具有特殊的层状结构和优异的电学性能,被认为是开发高性能、低功耗阻变存储器的有潜力材料。已有研究表明,TMDs在阻变存储器中展现出出色的可重写性、快速响应时间和低功耗等特点,显示其在信息存储领域的巨大潜力。因此,本研究旨在探索TMDs材料在阻变存储器中的应用潜力,并通过制备不同范德华层间空隙半径的TMDs材料,成功开发出低功耗、高开关比和高循环耐受性的阻变存储器。主要内容如下:（1）获得不同处理工艺对MX2的形貌和结构的影响规律:通过三种处理工艺:液相超声法、细胞破碎法和球磨法,对Sn S2纳米结构进行了合成与表征。结果表明,随着处理时间延长,Sn S2晶粒尺寸减小,分散性提升,层间距增大。处理条件为球磨48 h时,其晶粒尺寸最小,约为500 nm～1μm,层间距最大,达到0.590 nm。展现出最佳剥离效果,被认为是制备MX2粉末材料的最优条件。在经过球磨处理的WS2,Mo S2和Mo Se2粉末材料,其晶粒尺寸明显减小,层间距均增大为0.615 nm,0.613 nm和0.668 nm。（2）获得不同处理工艺、不同层间空隙半径合成MX2粉末材料对MX2阻变存储器的影响规律:采用抽滤法和旋涂法制备的MX2悬浮液并将其制备成阻变层薄膜,构建Ag/PMMA/MX2/Cu阻变存储器。结果显示,MX2材料的阻变特性受到其范德华层间空隙半径（rg）的影响,不同材料的性能也有所差异。当rg较大时,对应的器件具有更低的SET电压、更高的开关比和更好的循环耐受性。其中,具有较大rg的Sn S2粉末材料展现出最佳性能,其SET电压为0.19 V,开关比高达6×10～5,循环耐受性可达400次,优于其他类型的存储器。Ag/PMMA/MX2/Cu RRAM的阻变性能受到Ag+离子迁移和Ag导电细丝的形成与断裂的共同调控。其中Ag/PMMA/Sn S2/Cu RRAM符合欧姆传导机制,而其他三种Ag/PMMA/MX2/Cu RRAM则受到空间电荷限制传导机制的影响。（3）采用磨薄法对2H-MX2薄膜材料进行磨制,并研究不同条件对2H-MX2阻变存储器的影响:当薄膜厚度为35μm,Icc为0.01 A,Vstop为0.5 V时,层状Ag/2H-Sn S2/Cu RRAM具有较低的SET电压（0.11 V）、高开关比（10～5）和良好的循环次数（638次）。此外,通过设置不同的限制电流,可实现多级低电阻态（LRS）,且随着限制电流增加,器件电流也随之增加。同样也可以通过调节截止电压可以实现多级存储,通过在不同的电压范围内设置不同的截止电压,可以实现多个电阻状态的存储。研究还发现,较薄的阻变层能够实现更低的操作电压。

关键词： TMDs 阻变存储器液相超声法细胞破碎法球磨法

敦煌莫高窟三兔藻井纹样在现代首饰中的创新运用

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服装设计师 2024年第4期 71-75页

作者：耿铭涵上海工程技术大学纺织服装学院

敦煌莫高窟中的三兔藻井纹样内容丰富、纹饰精美,是敦煌图案的精华部分,也是敦煌文化艺术的闪光点,具有较高的艺术审美价值和应用价值。从设计学角度出发,运用现代设计方法对三兔藻井纹样的典型特征进行分析,提取出初始图形单元,利用几... 详细信息

敦煌莫高窟中的三兔藻井纹样内容丰富、纹饰精美,是敦煌图案的精华部分,也是敦煌文化艺术的闪光点,具有较高的艺术审美价值和应用价值。从设计学角度出发,运用现代设计方法对三兔藻井纹样的典型特征进行分析,提取出初始图形单元,利用几何分割的方式对提取出的基本图形单元进行重构与设计再造,生成创新衍生方案;结合现代消费者的审美认知,将创新衍生方案应用于现代中性化的首饰设计中,使产品既符合现代消费者审美认知,同时又具有民族特色与文化内涵。该研究一方面有利于敦煌文化的保护与传承,另一方面也可以为其他传统图案和纹样在首饰设计中的创新应用提供方法参考。

关键词：敦煌艺术三兔藻井首饰设计创新

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基层党建在企业文化建设中的引领作用探讨

中外企业文化 2024年第1期 190-192页

作者：耿铭悦南开大学马克思主义学院

本研究旨在探讨基层党建在企业文化建设中的引领作用。通过回顾基层党建的概念、特点和理论基础，以及企业文化的概念和影响因素，详细分析了基层党建如何塑造企业核心价值观、传播企业文化以及营造企业氛围。案例研究表明，基层党建活... 详细信息

本研究旨在探讨基层党建在企业文化建设中的引领作用。通过回顾基层党建的概念、特点和理论基础，以及企业文化的概念和影响因素，详细分析了基层党建如何塑造企业核心价值观、传播企业文化以及营造企业氛围。案例研究表明，基层党建活动在不同类型的企业中都产生了积极影响，但也存在一些挑战，如管理层支持度和员工参与度。研究探讨了深化基层党建与企业文化的融合，以创造更加健康和成功的企业文化的路径。这对中国企业和管理者具有重要意义，有助于传播和践行社会主义核心价值观。

关键词：基层党建企业文化引领作用

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新时代党的自我革命制度规范体系的三重维度

山西高等学校社会科学学报 2024年第5期36卷 59-65页

作者：耿铭悦祖金玉南开大学马克思主义学院天津300350

党的自我革命制度规范体系是新时代新征程推进全面从严治党,实现党的自我革命制度化、规范化的重大战略举措,有其自身的生成逻辑、构建原则和实践路径。新时代完善党的自我革命制度规范体系必须深刻理解党的自我革命制度规范体系的理论... 详细信息

党的自我革命制度规范体系是新时代新征程推进全面从严治党,实现党的自我革命制度化、规范化的重大战略举措,有其自身的生成逻辑、构建原则和实践路径。新时代完善党的自我革命制度规范体系必须深刻理解党的自我革命制度规范体系的理论逻辑、历史逻辑和现实逻辑;必须牢牢坚持以中国共产党的领导为根本保证、以党章为最高统领、以民主集中制为基本原则、以人民为中心的价值立场,制度治党、依规治党,更好地推进全面从严治党,从而以党的自我革命引领伟大社会革命。

关键词：新时代全面从严治党党的自我革命制度规范体系

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基于轨道不平顺匹配的多源融合列车定位方法

哈尔滨工程大学学报 2024年第7期45卷 1358-1366页

作者：周禹昆陈起金牛小骥武汉大学卫星导航定位技术研究中心湖北武汉430000

列车定位是保障铁路安全高效运营的基础,面向先进列车运行控制系统高精度、连续、可靠的位置服务需求,研究高精度、高可靠、低成本的匹配定位源提升列车定位系统的稳健性和准确度具有重要的现实意义。本文提出一种无布设轨道特征信号-... 详细信息

列车定位是保障铁路安全高效运营的基础,面向先进列车运行控制系统高精度、连续、可靠的位置服务需求,研究高精度、高可靠、低成本的匹配定位源提升列车定位系统的稳健性和准确度具有重要的现实意义。本文提出一种无布设轨道特征信号-轨道不平顺,利用惯性导航系统感知和测量轨道不平顺信号实现匹配定位,结合列车运动约束,实现了无布设情况下的全自主、全天候、全地域的连续可靠的组合定位。为了验证该方案的可行性,本文在真实铁路线路上进行了列车车载试验。试验结果表明:一个典型的战术级IMU可以实现0.6 m(98.46%置信度)的列车定位精度。该方法为多传感器融合的列车定位系统提供了一种新的定位信号源,可以用于提高车载列车定位系统的准确性和稳健性。

关键词：列车定位轨道不平顺特征匹配车载传感器定位系统惯性导航系统组合导航多源融合列车运动约束

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中国城市群土地绿色利用效率时空演变及爬升曲线模拟

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资源科学 2024年第1期46卷 187-204页

作者：曾鹏蒋晓昆陈意广西民族大学民族学与社会学学院南宁530006 广西民族大学经济学院南宁530006

【目的】旨在揭示和验证城市群土地绿色利用效率的波浪式爬升规律,为推动城市群区域内土地绿色联合利用、综合提升城市群土地绿色利用效率提供决策依据。【方法】利用2006—2020年面板数据,以中国城市群为研究对象,首先基于城市群城市... 详细信息

【目的】旨在揭示和验证城市群土地绿色利用效率的波浪式爬升规律,为推动城市群区域内土地绿色联合利用、综合提升城市群土地绿色利用效率提供决策依据。【方法】利用2006—2020年面板数据,以中国城市群为研究对象,首先基于城市群城市功能互动理论、空间正义理论和人地系统适应性理论剖析城市群土地绿色利用效率演化的基本原理并建立函数模型;继而运用非期望产出超效率SBM模型、联合强度及门槛模型、数值模拟等方法,探究城市群土地绿色利用效率时空特征和爬升规律。【结果】(1)中国城市群土地绿色利用效率总体呈上升趋势,基本遵循波浪式爬升规律,空间上呈现“南北高中间低,西高东低”的分布特征;(2)中心城市与邻近城市土地绿色利用联合强度不断增大,且存在门槛限制,中心城市联合周边城市进行土地绿色利用的过程,呈现中心城市向外围“阶梯式”的扩散形态。(3)城市群土地绿色利用效率随时间变化和城市联合发展的波浪爬升曲线得到实践验证,拟合效果良好。【结论】应加强城市群中心城市与邻近城市在土地资源绿色利用领域的合作。明确城市功能定位,通过功能疏解或集聚、产业链整合、产业互动融合发展等方式,推动形成高质量发展的国土空间开发格局。

关键词：城市群土地绿色利用效率爬升规律联合门槛模拟验证中国

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单电压环构网型并网逆变器暂态稳定性分析

电力系统保护与控制 2024年第10期52卷 118-127页

作者：王泽昆程鹏贾利民华北电力大学国家能源交通融合发展研究院北京102206 先进轨道交通自主运行全国重点实验室(北京交通大学) 北京100044

随着电力电子化电力系统的快速发展,构网型并网逆变器作为新型电源得到了广泛关注,其中单电压环构网型并网逆变器因具有更强的小信号稳定性而在新能源并网中具有独特优势。同时,构网型并网逆变器在大扰动下呈现与同步电机不同的暂态响应... 详细信息

随着电力电子化电力系统的快速发展,构网型并网逆变器作为新型电源得到了广泛关注,其中单电压环构网型并网逆变器因具有更强的小信号稳定性而在新能源并网中具有独特优势。同时,构网型并网逆变器在大扰动下呈现与同步电机不同的暂态响应,容易产生暂态失稳。针对这一问题,以单电压环构网型并网逆变器大扰动模型为基础,采用相平面图的方法分析了大扰动下功率控制环、电压控制环对逆变器的暂态作用,给出了关键控制器参数对暂态稳定性的影响,刻画了功角的暂态响应特性。同时,揭示了有功控制环、无功控制环和单电压环在暂态期间会改变功角超调量、逆变器输出电压幅值和变化率,进而影响并网逆变器的暂态稳定性。基于上述分析,给出了减小有功和无功下垂系数,增大电压积分系数和低通滤波器截止角频率的控制参数优化方法,可增强单电压环构网型并网逆变器暂态稳定性。最后,通过Matlab/Simulink仿真验证了分析的准确性与可行性。

关键词：构网型并网逆变器暂态稳定性单电压环相平面图大扰动

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