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基于特征融合的单目深度估计的研究

基于特征融合的单目深度估计的研究

作者：胡高杰南京信息工程大学

学位级别：硕士

依据单幅彩色图像估计密集深度属于计算机视觉中较为火热的研究方向,在实际的生活中也起到了尤为关键的作用。例如,目前自动驾驶、智能机器人、三维场景重建等智能应用中都需要该项技术的支持。近些年,由于计算机视觉中的自然语言NLP、... 详细信息

依据单幅彩色图像估计密集深度属于计算机视觉中较为火热的研究方向,在实际的生活中也起到了尤为关键的作用。例如,目前自动驾驶、智能机器人、三维场景重建等智能应用中都需要该项技术的支持。近些年,由于计算机视觉中的自然语言NLP、图像分类、目标检测、分割等领域中的技术性突破,推动深度学习发展的同时,也促进了单目深度估计方向的研究。本文着重于单目深度估计的研究,随着Transformer在图像分类、目标检测、分割等其他计算机视觉上的爆火,许多的研究者已经尝试将Transformer应用到深度估计的研究当中。本文尝试融合Transformer与传统的卷积模型,在公开的自动驾驶数据集KITTI与纽约大学室内数据集NYU＿v2上取得了性能的提升,以及在额外的SUNRGBD数据集上验证了模型泛化能力的增强。并优化数据增强方法用于提升模型的预测性能和改进损失函数用于改善模型对远距离目标的预测效果。主要的创新有以下几点:(1)提出一种新的基于深度信息感知的单目深度估计模型结构。将标签深度图作为输入加入到模型的训练过程中。旨在训练阶段利用像素级别的散度损失PKL约束模型编码阶段能够从单幅彩色图像中感知真实深度的隐藏特征,以增强编码特征与目标深度图之间的相似性,提升模型最终的预测效果。从另一层面而言这属于一种将深度图的编码特征与彩色图像的编码实现特征融合的过程。(2)提出了双编码——解码的单目深度估计的模型结构。该结构的编码部分由Transformer与CNN两个编码器组成,分别用于提取彩色图像的全局特征与局部特征。以往的深度估计模型结构一般都是单编码——解码,其中单编码器只能获取到全局特征或者是局部特征,但该编码器可以获取到更加充分的高级语义信息,用于下游的深度估计任务,显著地提升了模型的预测性能,并且增强模型的泛化能力。此外设计了不附加额外参数的特征融合模块。(3)提出一种新的损失函数:带权重的尺度不变损失(SILoss-weight)。本文通过观察不同深度值范围下的评估结果,发现模型对于远距离像素的深度估计效果远差与近距离的估计效果。通过分析整个数据集的深度分布,猜测这是由于每张彩色图像中远距离像素点与近距离像素点在数量上极度不平衡导致的。因此本文通过提出一种新的损失函数,通过为大值深度给予更多的权重来提升远距离像素训练时的梯度值,以解决深度值分布不平衡问题,有效地提升了模型对远距离像素的预测效果。并且此损失在近距离的预测效果上并不差于原本的损失函数,甚至还有略微提升。(4)提出一种新的数据增强方法:带掩膜的数据增强方法(Cut Depth-mask)。本文在数据预处理阶段,选择将输入彩色图像中的一个随机区域使用标签深度图进行替换。但在实际的应用中发现预先获取到的标签深度图存在大量的缺失值,这对于模型的训练过程来说不够友好,甚至会影响模型预测深度图的质量。因此本文设计了一种带掩膜的数据增强方法:将原本缺失值的深度像素值保留原有的彩色图像像素值,并且替换区域的矩形框作用垂直与水平两个方向。此数据增强方法具有以下两个优点:一是有效解决了缺失值的问题;二是极大地提升了模型输入图像的丰富程度,有助于模型泛化能力的增强;三是只占用训练阶段极少的训练成本。为了充分验证本文方法的有效性,实验数据集选择两种不同的类型:室外数据集、室内数据集。首先选择在室外数据集KITTI以及室内数据集NYU＿V2上进行训练与测试,通过大量的实验结果表明提出的模型优于当前其他的主流方法。其次为了体现本文模型泛化能力的提升,选择在同为室内数据集的SUNRGBD上进行评估测试,测试模型选用NYU＿V2下训练的模型。

关键词：单目深度估计深度信息感知双编码结构损失函数数据增强

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非均匀壁面棒束间流场结构的数值分析

工程热物理学报 2016年第11期37卷 2338-2343页

作者：胡高杰于雷海军工程大学核能科学与工程系武汉430033

本文采用CFD方法对棒束内的流动状况进行非稳态模拟,利用已知的实验结果对计算模型进行验证,详细分析了非均匀壁面粗糙度条件下雷诺数对冷却剂交混流动特性的影响。结果表明:非均匀壁面粗糙度对棒柬间速度场分布及交混系数有明显的影响... 详细信息

本文采用CFD方法对棒束内的流动状况进行非稳态模拟,利用已知的实验结果对计算模型进行验证,详细分析了非均匀壁面粗糙度条件下雷诺数对冷却剂交混流动特性的影响。结果表明:非均匀壁面粗糙度对棒柬间速度场分布及交混系数有明显的影响。并且,当流动雷诺数提高时,棒束间的交混强度先增强然后减弱,存在一个最佳的流动雷诺数条件,在此雷诺数下,非均匀壁面粗糙度棒束间的湍流交混和相干涡结构最强烈。

关键词： URANS 非均匀壁面横向流动

彩色多普勒超声技术诊断主动脉夹层的临床应用进展

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内蒙古医科大学学报 2023年第S1期45卷 196-198页

作者：任军勇胡高杰内蒙古医科大学附属医院超声科内蒙古呼和浩特010050

彩色多普勒超声技术是医院最常用的疾病检查手段,通过多普勒超声的方式对人体各个器官的病变进行检测,尤其对心脏和血管等疾病的检查效果突出[1,2]。主动脉夹层是指由于不同的客观因素导致机体主动脉内膜形成破口,从而导致主动脉腔内的... 详细信息

彩色多普勒超声技术是医院最常用的疾病检查手段,通过多普勒超声的方式对人体各个器官的病变进行检测,尤其对心脏和血管等疾病的检查效果突出[1,2]。主动脉夹层是指由于不同的客观因素导致机体主动脉内膜形成破口,从而导致主动脉腔内的血流通过破口进入主动脉壁中层,使得主动脉内膜剥离,容易造成主动脉破裂,属于危重的外科急症[3]。

关键词：彩色多普勒超声主动脉夹层诊断

超声造影联合剪切波弹性成像在甲状腺TI-RADS 4类结节鉴别诊断中的应用价值

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内蒙古医科大学学报 2023年第5期45卷 511-514页

作者：胡高杰张小杉杨梅内蒙古医科大学附属医院超声科内蒙古呼和浩特010050 内蒙古医科大学附属医院PICU 内蒙古呼和浩特010050

目的探讨超声造影(CEUS)联合剪切波弹性成像(SWE)诊断甲状腺TI-RADS 4类结节的临床应用价值。方法将内蒙古医科大学附属医院二维符合TI-RADS 4类甲状腺结节患者145例(共170个结节)纳入研究,术前行CEUS以及SWE检查,以病理结果为金标准绘... 详细信息

目的探讨超声造影(CEUS)联合剪切波弹性成像(SWE)诊断甲状腺TI-RADS 4类结节的临床应用价值。方法将内蒙古医科大学附属医院二维符合TI-RADS 4类甲状腺结节患者145例(共170个结节)纳入研究,术前行CEUS以及SWE检查,以病理结果为金标准绘制特征曲线(ROC),对比曲线下面积(AUC)值,比较CEUS、SWE以及两者联合诊断TI-RADS 4类结节的临床应用价值。结果170个结节中,良性56个、恶性114个;与术后病理结果对比,CEUS、SWE、CEUS联合SWE三种方式诊断TI-RADS 4类结节良恶性的敏感度、特异度及准确率不同,CEUS分别为85.96%(98/114)、73.21%(41/56)及82.35%(140/170);以Emax值≥46.1 kPa为截断值,SWE分别为94.74%(108/114)、75.00%(42/56)及87.06%(148/170);CEUS联合SWE分别为97.37%(111/114)、75.00%(42/56)及90.00%(153/170)。联合方法、CEUS评分及SWE的AUC分别为0.893、0.791、0.842。ROC曲线分析显示,CEUS联合SWE诊断的AUC最大(0.893),与CEUS(0.791)或SWE(0.842)比较,差异均具有统计学意义(P<0.05)。结论CEUS联合SWE可提高TI-RADS 4类结节的诊断效能,可为结节的定性诊断提供参考。

关键词：甲状腺结节 TI-RADS 超声造影弹性成像

新冠疫情背景下BOPPPS教学模组联合PBL在儿科护理线上教学中的应用

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内蒙古医科大学学报 2022年第S1期44卷 124-126,131页

作者：杨梅胡高杰刘国强内蒙古医科大学附属医院儿科内蒙古呼和浩特010050 内蒙古医科大学附属医院超声科内蒙古呼和浩特010050

在线教学引领护理临床教育的发展,同时正成为当前医学高校教学改革的重要内容,随着护理在线教学任务和手段的不断推进,线上教学的有效性逐渐引起众多学者关注,尤其是在当前新冠肺炎疫情防控局面下,全面、全程化的在线教学形式的重要性... 详细信息

在线教学引领护理临床教育的发展,同时正成为当前医学高校教学改革的重要内容,随着护理在线教学任务和手段的不断推进,线上教学的有效性逐渐引起众多学者关注,尤其是在当前新冠肺炎疫情防控局面下,全面、全程化的在线教学形式的重要性愈加凸显。这种形式下,如何进一步提升教学空间,“使教师教学行为更好适应教学目标,进而最大限度地提高线上学习效果”,对疫情防控下的医学教育的发展具有战略意义。

关键词：新冠疫情 BOPPPS PBL 儿科护理在线教学

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用于缓减UTSG倒流的U型管改进研究

原子能科学技术 2018年第1期52卷 64-69页

作者：胡高杰于雷郝建立李伟通海军工程大学核能科学与工程系湖北武汉430033

针对自然循环条件下蒸汽发生器部分并联U型管出现的倒流现象,以增强自然循环能力和减少倒流为目的,提出非对称U型管改进方案。基于基本守恒方程,建立了非对称U型管流动传热计算模型和自然循环冷热源位差计算模型。在此基础上,以某型核... 详细信息

针对自然循环条件下蒸汽发生器部分并联U型管出现的倒流现象,以增强自然循环能力和减少倒流为目的,提出非对称U型管改进方案。基于基本守恒方程,建立了非对称U型管流动传热计算模型和自然循环冷热源位差计算模型。在此基础上,以某型核动力装置U型管为原型,对改进前后U型管倒流临界流量与回路冷热源位差的变化进行了计算分析。计算结果表明:非对称U型管改进使倒流临界流量明显减小,回路冷热源位差明显提升。适当调整U型管上升段与下降段长度比可减少倒流发生,提高自然循环能力。

关键词：非对称U型管倒流自然循环冷热源位差

日粮粗蛋白水平和周期变动对奶公犊牛肌肉品质及相关基因表达的影响

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日粮粗蛋白水平和周期变动对奶公犊牛肌肉品质及相关基因表达的影...

作者：胡高杰河南农业大学

学位级别：硕士

试验一为了研究日粮蛋白水平对奶公犊牛肌肉品质及相关基因表达量的影响,本试验所需4-6月龄的荷斯坦奶公犊牛,选择体重相近且体况良好且健康的奶公犊牛12头,采用单因素完全随机分为2组,每组6头牛,分别饲喂高蛋白组（饲喂粗蛋白水平为17.... 详细信息

试验一为了研究日粮蛋白水平对奶公犊牛肌肉品质及相关基因表达量的影响,本试验所需4-6月龄的荷斯坦奶公犊牛,选择体重相近且体况良好且健康的奶公犊牛12头,采用单因素完全随机分为2组,每组6头牛,分别饲喂高蛋白组（饲喂粗蛋白水平为17.27%的饲粮）和低蛋白组（饲喂粗蛋白水平为12.50%的饲粮）。结果表明:1.两个试验组的系水力和熟肉率差异不显著（P＞0.05）;就剪切力而言,高低蛋白两组间没有显著差异（P＞0.05）;与高蛋白组相比,低蛋白组的45 min pH和24 h pH略微波动但差异不显著（P＞0.05）。2.高低蛋白试验组肌肉中的干物质含量没有显著的变化（P＞0.05）;而高蛋白日粮组肌肉中的粗蛋白质含量显著高于低蛋白日粮组（P＜0.05）;高低蛋白两个试验组的粗脂肪含量差异不显著（P＞0.05）;高低蛋白组的粗灰分含量没有显著变化（P＞0.05）。3.高蛋白组肌肉中的苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸以及赖氨酸的含量都显著高于低蛋白组（P＜0.05）,而饲喂高蛋白水平日粮对组氨酸、精氨酸、蛋氨酸以及苯丙氨酸的含量没有显著影响（P＞0.05）;所测的非必需氨基酸中丙氨酸、甘氨酸、谷氨酸、天门冬氨酸以及胱氨酸的含量都由日粮蛋白水平的提高而提高,且差异显著（P＜0.05）;而日粮蛋白水平对脯氨酸、酪氨酸和丝氨酸的含量没有显著的影响（P＞0.05）。4.本研究中分别测了饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和酸这几种脂肪酸,饱和脂肪酸中肉豆蔻酸、棕榈酸、珠光脂酸、硬脂酸以及花生酸等差异均不显著（P＞0.05）,饱和脂肪酸总量差异同样不显著（P＞0.05）;而不饱和脂肪酸中饲喂高蛋白水平日粮组的肌肉中的亚油酸含量显著高于饲喂低蛋白水平日粮组（P＜0.05）,不饱和脂肪酸总量以及UFA/SFA差异均不显著（P＞0.05）。5.从相关基因表达量来看,与高蛋白组相比,低蛋白组的肌肉中FABP4基因的表达量较高蛋白组有一个明显的升高,且差异显著（P＜0.05）;而两个试验组肌肉中的DGA T1、H-FABP和SCD基因表达量差异不显著（P＞0.05）。试验二本试验选择体重相近且体况良好且健康的4-6月龄的荷斯坦奶公犊牛12头,采用单因素完全随机分为2组,每组6头牛,分别为稳定蛋白组（饲喂粗蛋白水平为14.89%的饲粮）、波动蛋白组（饲喂粗蛋白水平为1 2.50%和17.27%间隔48 h变动的日粮）。结果表明:1.稳定蛋白组肌肉的熟肉率和系水力与波动蛋白组差异不显著（P＞0.05）;就剪切力而言,波动蛋白组略微高于稳定蛋白组但没有显著的变化（P＞0.05）;与稳定蛋白组相比,波动蛋白组的45 min pH和24 h pH差异不显著（P＞0.05）。2.稳定蛋白组和波动蛋白试验组肌肉中的干物质含量没有显著的变化（P＞0.05）;与稳定蛋白组肌肉相比,波动蛋白组肌肉中的粗蛋白质含量有上升的趋势（0.05＜P＜0.1）;稳定蛋白组和波动蛋白两个试验组肌肉的粗脂肪及粗灰分含量没有显著变化（P＞0.05）。3.饲喂波动蛋白水平日粮组肌肉中组氨酸的含量要显著高于稳定蛋白组（P＜0.05）,而波动蛋白日粮组与饲喂稳定蛋白日粮组相比肌肉中精氨酸、苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸没有显著变化（P＞0.05）,饲喂两种日粮肌肉中的赖氨酸含量差异显著,稳定蛋白水平日粮组与波动蛋白水平组分别是1.03±0.05和3.04±0.47;饲喂波动蛋白组日粮肌肉中的必需氨基酸总量较饲喂稳定蛋白组的肌肉有升高的趋势（0.05＜P＜0.1）。而就非必需氨基酸含量而言,饲喂波动蛋白日粮的肌肉中的谷氨酸、丝氨酸以及天门冬氨酸的含量有显著的升高（P＜0.05）,而酪氨酸、丙氨酸、胱氨酸以及脯氨酸的含量差异不显著（P＞0.05）。4.本研究中对肌肉中饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和多不饱和酸含量进行测定,其中饱和脂肪酸中肉豆蔻酸、棕榈酸、珠光脂酸、硬脂酸以及花生酸等差异均不显著（P＞0.05）;而不饱和脂肪酸中饲喂高蛋白水平日粮组的肌肉中的十七碳烯酸含量显著高于饲喂低蛋白水平日粮组（P＜0.05）,试验结果中UFA/SFA及PUFA/SFA的差异均不显著（P＞0.05）,但是饲喂稳定蛋白组肌肉中的总脂肪酸含量显著高于波动蛋白水平日粮组（P＜0.05）,分别是23.94±0.69 和 22.95±0.15。5.与稳定蛋白组相比,波动蛋白组的肌肉中FABP4基因的表达量较稳定蛋白组有一个明显的升高,但是差异不显著（P＞0.05）;而两个饲喂组肌肉中的DGAT1基因表达量差异不显著（P＞0.05）;饲喂稳定蛋白组和饲喂波动蛋白组的H-FABP的基因表达量同样差异不显著（P＞0.05）;与稳定蛋白组相比,饲喂波动蛋白组的试验组肌肉中的SCD的基因表达量显著低于稳定蛋白组（P＜0.05）。

关键词：犊牛日粮蛋白水平波动蛋白肌肉品质营养成分氨基酸脂肪酸相关基因表达量

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基于视觉的多无人机多地面目标追踪研究

基于视觉的多无人机多地面目标追踪研究

作者：胡高杰哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着无人机技术的快速发展和完善,单无人机追踪地面目标已经难以满足日益复杂的执行任务,多无人机协同工作逐渐成为无人机在实际应用中的一种主要呈现方式,比如民用方面有无人机群实现交通监管,军用方面多无人机实现对地面目标协同追踪... 详细信息

随着无人机技术的快速发展和完善,单无人机追踪地面目标已经难以满足日益复杂的执行任务,多无人机协同工作逐渐成为无人机在实际应用中的一种主要呈现方式,比如民用方面有无人机群实现交通监管,军用方面多无人机实现对地面目标协同追踪打击等。而目前随着计算机视觉技术在各个领域的广泛应用,将视觉技术与无人机相结合实现目标识别和追踪在诸多领域都有巨大的应用价值,这也是将来无人机平台的一个重大研究方向。本文主要针对在复杂场景下,解决多个无人机利用视觉跟踪技术完成多个地面目标的跟踪任务。多机多目标跟踪是通过无人机之间的信息交互实现对多个地面目标的分配和跟踪,主要分为无人机群的协调交互和单无人机平台的跟踪定位两部分。本文利用计算机视觉技术在单无人机平台上完成目标定位和跟踪,目前常用的视觉跟踪算法大多利用传统图像方法或者深度网络对目标进行特征提取,再使用分类器实现目标和背景的区分从而实现定位跟踪。多无人机多目标分配根据场景和应用的不同,一般可分为集中式分配、分布式分配、混合分配等几种方式,主要采用启发式算法完成最优分配方案的实现。本文通过改进传统的相关滤波目标跟踪算法,采用多特征加权融合,权重因子自学习的特征提取方式完成目标特征提取,并利用类别分类器对图像中的目标和背景分类。为了减少特征提取的信噪比,引入空间置信蒙版,从像素级提高目标定位的精度。为了兼顾跟踪速度和精度,本文提出了基于特征层的多位置搜索自适应尺度估计。在多机多目标跟踪方面,无人机容易受到其机载资源限制和自然因素影响,故多目标分配和跟踪是一个受多重条件约束的目标优化问题。本文采用基于遗传算法的集中式目标预分配和基于扩展合同网算法的目标重分配。在跟踪过程中,根据环境类型的变化和无人机自身收益的变化趋势,多无人机之间交替变换跟踪目标,实现无人机群整体跟踪效果的稳定提升和获得信息值的最大化。本文在UAV123数据集上对目标跟踪算法进行验证,采用跟踪精度和跟踪成功率作为评价指标并与传统算法进行对比,得到了一定的提升效果。在无人机目标分配方面对算法进行仿真,对分配方案代价函数变化曲线图和无人机群整体收益变化进行分析,验证了本文算法在预分配和重分配方面的有效性和合理性。

关键词：多无人机多目标跟踪视觉跟踪任务分配

SPOC联合PBL模式在超声科生产实习教学中的应用初探

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内蒙古医科大学学报 2022年第S1期44卷 17-19页

作者：胡高杰任军勇李昊昌樊炳慧内蒙古医科大学附属医院超声科内蒙古呼和浩特010050

医学影像学是一门实践性很强的学科,超声医学又是其中重要分支之一,如何让学生在掌握必要的理论基础、基本知识的同时,提高对影像图像的独立分析与判断能力,是教学中一个非常重要的环节。传统的教育模式已不能完全适应和满足当前教学的... 详细信息

医学影像学是一门实践性很强的学科,超声医学又是其中重要分支之一,如何让学生在掌握必要的理论基础、基本知识的同时,提高对影像图像的独立分析与判断能力,是教学中一个非常重要的环节。传统的教育模式已不能完全适应和满足当前教学的发展要求。超声医学实践具有复杂性、特殊性,这决定了超声专业教学的难度。

关键词： SPOC PBL:教学超声