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融合i-vector嵌入和密集连接星型生成对抗网络的语音转换研究

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融合i-vector嵌入和密集连接星型生成对抗网络的语音转换研究

作者：袁昌龙南京邮电大学

学位级别：硕士

语音是一个人发声时产生的一种包含说话人个性特征、语义信息以及情感信息的信号。语音转换的含义是将源说话人的声音进行转换,使其听起来具有目标说话人的个性特征,并且转换前后具有相同的语义信息。语音转换可分为平行文本的语音转换... 详细信息

语音是一个人发声时产生的一种包含说话人个性特征、语义信息以及情感信息的信号。语音转换的含义是将源说话人的声音进行转换,使其听起来具有目标说话人的个性特征,并且转换前后具有相同的语义信息。语音转换可分为平行文本的语音转换和非平行文本的语音转换,平行文本是指源说话人和目标说话人的发音的语音时长、说话内容、情感韵律等保持一致。然而,在实际任务场景中,收集平行语音十分耗时耗力,并且在跨语种转换,医疗辅助领域根本无法获得。此外,即使收集到这样的平行数据,大多语音转换方法仍然需要对训练数据进行时间对齐,对齐过程不可避免会引入误差,并需要其他复杂的过程,如精确的语料预处理或者手动纠正来解决时间对齐错误的问题。由于平行文本语音转换技术在实际应用中的局限性,非平行语音转换技术成为当前语音转换研究的热点和难点,其中基于星型生成对抗网络的语音转换方法提供了非平行文本条件下的多对多语音转换框架,基于此框架,本文提出一种基于融合i-vector嵌入和密集连接星型生成对抗网络的语音转换方法,以此来改善语音转换的性能。首先,提出了基于融合i-vector嵌入的Star GAN语音转换方法。为了更好地提升合成语音的个性相似度,本文在星型生成对抗网络模型中融合i-vector嵌入,i-vector是说话人是被领域中常用的一种特征,能够充分地表征说话人的个性特征,从而较好地提升转换语音的个性相似度,主客观评测结果表明本文提出的方案相比于基线系统,转换后语音的平均MCD值降低了3.25%,平均MOS值提升了8.02%,平均ABX值提升了5.25%,说明本文提出的方法在提升说话人个性相似度的同时也改善了语音音质。进一步,提出了基于融合i-vector嵌入和Dense Net-Star GAN的语音转换方法。本文将密集连接网络引入星型生成对抗网络模型中来提升转换语音的音质,密集连接网络的引入可以很好地解决训练过程中网络退化问题,有利于训练过程中梯度的反向传播,以此来提升生成器编码阶段的语义信息的提取能力,进一步,本文采用高斯误差线性单元替换传统的整流线性单元作为Star GAN模型的激活函数,辅助解决深层网络在训练过程中梯度消失的问题,加快其收敛速度,从而较好地改善转换后语音的音质。最后,将上述两个改进点结合在一起,提出了基于融合i-vector嵌入和Dense Net-Star GAN的语音转换方法,主客观评测的结果表明本文提出的方案相比于基线系统,转换后语音的平均MCD值降低了7.72%,平均MOS提升了15.24%,平均ABX值提升了6.55%,说明本文提出的方案明显地改善了语音音质,同时也改善了说话人个性相似度。

关键词：语音转换密集连接网络生成对抗网络高斯误差线性单元 i-vector WORLD模型

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高速公路弯道换道决策及运动规划优化

重庆大学学报 2024年第3期47卷 30-43页

作者：袁昌莫天石舒红重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

弯道换道决策及运动规划算法主要影响自动驾驶汽车的安全性和操纵稳定性。针对高速公路弯道换道场景决策的安全性和行驶效率不够高的问题,提出新的基于主车相对前车的驾驶不满意度的决策算法。为了提高运动规划算法实时性,采用路径-速... 详细信息

弯道换道决策及运动规划算法主要影响自动驾驶汽车的安全性和操纵稳定性。针对高速公路弯道换道场景决策的安全性和行驶效率不够高的问题,提出新的基于主车相对前车的驾驶不满意度的决策算法。为了提高运动规划算法实时性,采用路径-速度解耦框架进行主车换道轨迹规划。对于路径规划,选择五次多项式曲线,采用考虑安全、舒适和高效性的4个换道路径评价指标,实现最优路径规划。对于速度规划,结合动态规划与二次规划优化获取平滑速度规划曲线。仿真结果表明基于驾驶不满意度的换道决策模型能选择更高效和安全的行驶方式。在典型的主车换道场景,主车最大质心侧偏角,最大横摆角速度的数值均小,表明换道轨迹规划算法能确保主车换道的安全性和操纵稳定性。

关键词：自动驾驶汽车运动规划决策驾驶不满意度优化

酸性干湿循环作用下岩溶区灰岩的损伤本构研究

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长江科学院院报 2024年

作者：张研袁普龙黄兰淘广西岩土力学与工程重点实验室桂林理工大学土木工程学院

为更好地探究灰岩在酸性干湿循环作用下的损伤规律，以桂林岩溶区灰岩作为研究对象，对其开展不同酸性干湿循环作用下的常规三轴压缩试验，分析灰岩损伤后的强度和变形特征。通过建立灰岩在酸性干湿循环-荷载作用下的几何损伤模型，引入... 详细信息

为更好地探究灰岩在酸性干湿循环作用下的损伤规律，以桂林岩溶区灰岩作为研究对象，对其开展不同酸性干湿循环作用下的常规三轴压缩试验，分析灰岩损伤后的强度和变形特征。通过建立灰岩在酸性干湿循环-荷载作用下的几何损伤模型，引入Weibull分布函数和复合损伤变量，得到灰岩的统计损伤本构模型。结果表明：在酸性干湿循环作用下，灰岩的内部结构遭到破坏，相较于峰值应力，弹性模量的劣化度更高；模型模拟曲线和试验数据吻合度较高，能够客观地反映灰岩三轴受压破坏的应力-应变全过程和变形特征；灰岩的总损伤演化曲线基本呈“s”型，分为初始损伤阶段、损伤快速发展阶段、损伤减缓发展阶段、完全损伤阶段；pH值的减小在同一循环次数下对灰岩的脆性有增强效应。研究结果可为岩溶区的岩土工程建设、边坡治理等提供参考。

关键词：酸性环境干湿循环灰岩损伤本构损伤演化

基于场致应变的钛酸铋钠基压电纤维复合材料性能研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第8期55卷 2857-2866页

作者：陈宇龙汤林袁晰罗行张斗中南大学粉末冶金研究院湖南长沙410083 中南大学化学化工学院湖南长沙410083

基于钛酸铋钠基无铅陶瓷制备压电纤维复合材料,并研究BNT基压电陶瓷纤维体积分数对复合材料的影响。研究结果表明:随压电陶瓷体积分数的增加,自由应变和顶端位移增大;当压电陶瓷体积分数为81.40%时,在0~1500 V正弦电压激励下,自由应变... 详细信息

基于钛酸铋钠基无铅陶瓷制备压电纤维复合材料,并研究BNT基压电陶瓷纤维体积分数对复合材料的影响。研究结果表明:随压电陶瓷体积分数的增加,自由应变和顶端位移增大;当压电陶瓷体积分数为81.40%时,在0~1500 V正弦电压激励下,自由应变和顶端位移最大分别达到543×10^(-6)和14.92 mm;在循环寿命实验中,经历1.0×10^(6)次循环后性能依然稳定,具有优异的耐疲劳性能,作为柔性驱动器应用前景广阔。

关键词：压电纤维复合材料钛酸铋钠场致应变驱动性能

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基于自编码网络的碑文图像修复技术研究

基于自编码网络的碑文图像修复技术研究

作者：袁宗龙齐鲁工业大学

学位级别：硕士

中国的碑刻文字在中华优秀文化传承中扮演着重要的角色,不仅是中国书法艺术的载体,也是历史、文学、艺术等多个领域的宝贵文化。然而,由于人为或自然因素,大量碑文损毁,人工修复困难且成本高。神经网络的发展为碑文图像数字化修复提供... 详细信息

中国的碑刻文字在中华优秀文化传承中扮演着重要的角色,不仅是中国书法艺术的载体,也是历史、文学、艺术等多个领域的宝贵文化。然而,由于人为或自然因素,大量碑文损毁,人工修复困难且成本高。神经网络的发展为碑文图像数字化修复提供了理论基础。本文旨在使用神经网络模型对古代碑文字符进行修复。首先,本文分析了碑文字符修复的研究意义;其次介绍图像修复和文字修复的研究现状以及卷积神经网络和自注意力机制相关理论;接着重点详述本文的主要研究内容,包括创建了一个小型碑文字符数据集,设计了二值自编码器用于修复二值碑文字符,并提出了基于分支卷积通道注意力模块的碑文字符修复模型,最后结合前两个工作提出了交叉自编码器。以下是本文的主要工作内容:(1)现有文字修复模型的解码重建过程未能得到充分加强,传统的反卷积上采样模块仅能从低分辨率特征图中提取局部空间点以生成高分辨率细节。本文聚焦于这个问题,在U-Net(U-shaped network,U-Net)的解码器中引入了自注意力机制,并设计了二值自编码器,模型的解码器还使用了谱归一化进行优化训练。自注意力机制通过计算各位置的特征加权来确定响应度,这种计算注意力向量的成本较低。谱归一化技术优化了二值自编码器的反卷积解码重建过程。此外,在编码器中还加入了扩张卷积,以提高掩码文字特征提取的完整性和准确性。在二值碑文数据集上,二值自编码器的训练结果明显优于传统的图像修复模型和文字修复模型,无论是在定量分析还是定性分析上均有显著提升。实验证明,预训练的二值自编码器能够成功修复缺失的碑文字符笔画。(2)现有的文字修复模型大多直接借鉴图像修复算法,导致对碑文字符的特征提取能力不足,同时也缺乏对掩码区域和未掩码区域权重的度量。针对以上两个问题,本文提出了分支卷积通道注意力模块,以取代编码器的下采样模块,并设计了字符自编码器。分支卷积通道注意力模块采用残差结构以提高模型的表征能力,并且利用通道注意力对字符的不同区域进行加权。模型训练时使用最小二乘对抗损失替换最大最小对数对抗损失,因为最小二乘对抗损失更适合小型数据集的训练。实验证明,无论是在碑文数据集上还是手写汉字数据集上,字符自编码器的字符修复效果均优于现有的字符修复模型,并且字符自编码器的训练成本远低于手写汉字修复生成模型。(3)当前的文字修复网络研究主要集中在三个方面:加强编码过程,即特征提取;着重于加强解码过程,即文字重建;以及改进损失函数以更好地训练模型。然而,迄今为止还没有研究能够同时兼顾文字修复的编码和解码过程。为了解决这一问题,本文借鉴图像修复领域的多阶段修复网络,并提出了交叉自编码器。该自编码器由一组并行编码器和并行解码器组成,旨在同时加强文字修复的编码和解码过程。两个并行编码器分别采用扩张卷积和分支卷积通道注意力模块以并行方式提取文字特征,而并行解码器则引入自注意力机制,采用不同的损失函数进行训练,并共享参数以实现字符的解码和重建。通过对比碑文数据集的实验结果,验证了交叉自编码器同时加强编码器和解码器的字符修复效果优于仅加强编码器或解码器的模型。最后的实验证明,字符的掩码区域必须与缺失区域相匹配才能成功完成修复任务。

关键词：碑文数据集二值自编码器字符自编码器交叉自编码器碑文字符修复

基于改进PSO-RBF神经网络的三维边坡可靠度分析

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地球科学 2024年第5期49卷 1706-1721页

作者：彭宗桓盛建龙叶祖洋袁乾峰武汉科技大学资源与环境工程学院湖北武汉430081 冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室湖北武汉430081

三维边坡模型能真实反映边坡空间效应,提升边坡可靠度计算精度,然而由于三维边坡模型计算量庞大且安全系数缺少显示表达,边坡可靠度分析主要以二维简化模型为主,针对三维边坡可靠度分析的研究仍存在不足.提出一种基于Spencer方法、自适... 详细信息

三维边坡模型能真实反映边坡空间效应,提升边坡可靠度计算精度,然而由于三维边坡模型计算量庞大且安全系数缺少显示表达,边坡可靠度分析主要以二维简化模型为主,针对三维边坡可靠度分析的研究仍存在不足.提出一种基于Spencer方法、自适应变异粒子群优化算法(PSO)和径向基函数神经网络(RBF)的三维边坡可靠度分析方法.通过对传统PSO算法引入变异算子,改善了其搜索精度较低、后期迭代效率不高等缺点.以三维Spencer方法为基础,结合改进PSO算法与RBF神经网络构建三维边坡安全系数的计算模型进行可靠度分析,实现三维边坡功能函数的显示化,通过标椎椭球滑体可靠度分析,验证了该方法相较于传统方法计算精度和效率的提升;进一步研究了卡基娃左岸边坡减载开挖过程稳定性及可靠度的变化规律,结果表明:削坡减载作用后有效提升了边坡的稳定性,边坡失效概率减小了近2个数量级.

关键词：三维边坡稳定可靠度粒子群优化算法神经网络岩土工程工程地质

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飞秒激光液相烧蚀的超快观测展望(特邀)

中国激光 2024年第4期51卷 215-235页

作者：苏子康袁世龙李祥隆张学强北京理工大学机械与车辆学院激光微纳制造研究所北京100081 北京化工大学材料科学与工程学院北京100029

飞秒激光液相烧蚀技术具有局部、瞬时、超快、超强等典型极端制造特点,在精密加工和纳米材料合成领域展现了独特优势。然而,飞秒激光液相烧蚀是跨多时间、空间尺度,多物理化学现象耦合的复杂过程,现阶段研究缺乏全面有效手段、对机理理... 详细信息

飞秒激光液相烧蚀技术具有局部、瞬时、超快、超强等典型极端制造特点,在精密加工和纳米材料合成领域展现了独特优势。然而,飞秒激光液相烧蚀是跨多时间、空间尺度,多物理化学现象耦合的复杂过程,现阶段研究缺乏全面有效手段、对机理理解不足。简要介绍了飞秒激光液相烧蚀的基本过程和相关超快观测技术的发展历程,并进一步总结了超快观测技术在光丝、溶剂化电子、等离子体、气泡演化等过程中的应用。最后总结了飞秒激光液相烧蚀方法、观测和机理研究存在的问题,并基于现有问题对未来飞秒激光液相烧蚀中可能应用的超快观测技术进行了展望。

关键词：激光技术飞秒激光液相烧蚀极端制造泵浦探测超快动力学纳米颗粒

SiO_2加入量对Si_2N_2O结合SiC试样相组成与显微结构的影响

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耐火材料 2008年第1期42卷 14-17页

作者：刘春侠吕祥青李杰黄志刚袁昌龙中钢集团洛阳耐火材料研究院洛阳471039

以纯度均〉97％的磨料级黑SiC、硅粉和SiO2粉为原料，加入临时结合剂，混练15～20min后，在油压机上压成125mm×25mm×25mm的试样，再将干燥后的生坯在高纯氮气中于1450℃10h氮化烧成后，制成了SiO2加入量（w）分别为0、4％、6％、8％... 详细信息

以纯度均〉97％的磨料级黑SiC、硅粉和SiO2粉为原料，加入临时结合剂，混练15～20min后，在油压机上压成125mm×25mm×25mm的试样，再将干燥后的生坯在高纯氮气中于1450℃10h氮化烧成后，制成了SiO2加入量（w）分别为0、4％、6％、8％、10％的Si2N2O结合SiC试样，以研究SiO2加入量对材料相组成与显微结构的影响。结果表明：随着SiO2细粉加入量的增加，试样基质中的Si2N2O生成量逐渐增加，Si3N4量逐渐降低；试样的整体结构变得越来越致密，孔洞部位Si2N2O晶体的发育越来越趋于完全。

关键词：氧氮化硅结合碳化硅相组成显微结构

酸性干湿循环作用下岩溶区灰岩声发射特征研究

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金属矿山 2024年

作者：张研袁普龙范聪荆浩然广西岩土力学与工程重点实验室桂林理工大学土木工程学院

为进一步探究岩溶区地表灰岩受酸雨侵蚀后的力学损伤特性，使灰岩分别在pH=3、5、7溶液中进行10、20、30、40次干湿循环，而后分别在围压为3、5 MPa下进行常规三轴压缩试验，并采用声发射技术全程监测记录。针对不同工况下所采集到的应... 详细信息

为进一步探究岩溶区地表灰岩受酸雨侵蚀后的力学损伤特性，使灰岩分别在pH=3、5、7溶液中进行10、20、30、40次干湿循环，而后分别在围压为3、5 MPa下进行常规三轴压缩试验，并采用声发射技术全程监测记录。针对不同工况下所采集到的应力和振铃计数、累计振铃计数、RA、AF值、声发射b值等声发射特征值进行分析，研究结果表明：振铃计数与累计振铃计数随着酸性干湿循环次数的增加而减少，灰岩受压破坏时间有所提前，灰岩表现出由脆性破坏转向延性破坏的趋势。相较于干湿循环次数，pH值对灰岩性质劣化的影响更大。灰岩在三轴受压时的破坏形式与所处的酸性环境和干湿循环次数无明显关系，与围压大小有关。声发射b值在灰岩破坏前易出现平静期，可以视作破坏前兆。研究结果以期为岩溶区岩质边坡的治理和灾害预警提供参考。

关键词：酸性环境干湿循环灰岩三轴压缩试验声发射