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基于改进ResNet的带孔蛋胚裂纹检测方法

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中国农机化学报 2024年第7期45卷 201-208,221页

作者：李运良赵明岩王鑫闫泓硕李育蝉中国计量大学机电工程学院杭州市310018

将病毒注入蛋胚培养疫苗时,针头冲击使注射孔周围产生裂纹导致培养失败。为解决目前人工手持照蛋器在暗室通过肉眼检测蛋胚裂纹效率低、误判率高这一问题,提出一种结合多光谱通道注意(MSCA)机制与并行堆叠拓扑(PST)模块的带孔蛋胚裂纹... 详细信息

将病毒注入蛋胚培养疫苗时,针头冲击使注射孔周围产生裂纹导致培养失败。为解决目前人工手持照蛋器在暗室通过肉眼检测蛋胚裂纹效率低、误判率高这一问题,提出一种结合多光谱通道注意(MSCA)机制与并行堆叠拓扑(PST)模块的带孔蛋胚裂纹检测方法。首先搭建带孔蛋胚裂纹检测黑箱,采集病毒注射后带孔蛋胚的线形、网状、星形裂纹和带孔完好蛋胚图像并建立数据集;接着以ResNet-50为骨干模型,将其后4层的第一个残差模块替换为PST模块,以增加模型初期图像表达能力;最后在每个PST模块与残差模块后引入MSCA机制,MSCA机制通过二维离散余弦变换(2DDCT)压缩数据得到各通道频率分量,采用神经结构搜索(NAS)方式得到最佳频率分量,即对权重重新分配,增加裂纹特征权重比例,以确保模型快速、精准识别带孔蛋胚裂纹。结果表明,改进的网络模型对带孔蛋胚裂纹检测时间为0.42 s/枚,检测精度为96.43%,检测效率高于人工作业。与原始ResNet-50相比,检测精度提高3.66%,优于其他经典卷积网络模型,改进模型可用于疫苗培育前带孔蛋胚裂纹自动检测。

关键词：裂纹检测带孔蛋胚改进残差网络多光谱通道注意机制并行堆叠拓扑模块

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基于三维重建的菠萝螺旋去刺方法与实验

实验技术与管理 2024年

作者：钱世炯赵明岩陈浩克梁喜凤魏艳红中国计量大学机电工程学院

为实现菠萝自动化刺眼去除作业，提出一种菠萝螺旋去刺轨迹搜寻算法。首先通过三维重建技术获取菠萝表面的点云数据；再利用Otsu方法确定最佳图像二值化阈值，提取菠萝刺眼点云，并通过DBSCAN聚类算法，将菠萝刺眼点云分成不同组别，提... 详细信息

为实现菠萝自动化刺眼去除作业，提出一种菠萝螺旋去刺轨迹搜寻算法。首先通过三维重建技术获取菠萝表面的点云数据；再利用Otsu方法确定最佳图像二值化阈值，提取菠萝刺眼点云，并通过DBSCAN聚类算法，将菠萝刺眼点云分成不同组别，提取菠萝刺眼信息；然后提出轨迹搜寻算法，通过计算匹配代价的方式解决轨迹搜寻中刺眼缺失及偏移问题；最后根据所寻轨迹规划去刺终端路径，实现菠萝螺旋去刺。实验结果表明：每个螺旋条上平均刺眼数量为11.1，平均遗漏刺眼数为0.53，去刺轨迹搜寻质量较高；刺眼完全去除率为98%，不完全去除率为1.39%，去除率大于95%，平均耗时41.7s，去眼效率高、效果良好；刺眼偏心距均值的平均值为0.57 mm，刺眼过切深度均值的平均值为2.63 mm，整体误差较小。刺眼去除精度能满足自动化去眼作业要求，可为菠萝自动去除刺眼提供技术支持。

关键词：菠萝菠萝刺眼去除三维重建点云处理轨迹搜寻

基于改进YOLOv8的轻量化甘薯品质分级实验研究

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实验技术与管理 2024年第6期41卷 47-56页

作者：许程翔赵明岩梁喜凤应欣展焦俊章中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

为实现不同品质甘薯的自动化分级,提出一种基于改进YOLOv8的轻量化甘薯品质分级方法。首先该方法将调整后的EdgeNeXt替换原YOLOv8s模型中的主干网络,降低模型的参数量、计算量及权重大小;然后使用SCConv卷积改进的C2f C模块,进一步降低... 详细信息

为实现不同品质甘薯的自动化分级,提出一种基于改进YOLOv8的轻量化甘薯品质分级方法。首先该方法将调整后的EdgeNeXt替换原YOLOv8s模型中的主干网络,降低模型的参数量、计算量及权重大小;然后使用SCConv卷积改进的C2f C模块,进一步降低模型的复杂度;考虑到模型因轻量化造成的性能下降,最后使用CARAFE轻量化算子及基于FocalLoss和MPDIo U提出的Focal C-MPDIo U损失函数,替换原模型的上采样模块及损失函数,提高模型检测性能。实验结果显示,改进后的轻量化模型的参数量、计算量和权重大小相比原模型分别下降了38.3%、32.7%和37.8%,精确率和平均精度均值分别提升了0.3和0.9个百分点。对比Faster RCNN、SSD、YOLOv3、YOLOv7-tiny,改进后的模型在模型复杂度及检测性能上具有显著优势,研究结果可为后续甘薯品质分级设备的视觉模块部署提供参考,为甘薯品质自动化分级提供技术支持。

关键词：甘薯 YOLOv8s 轻量化品质分级 EdgeNeXt 设备部署

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基于三维重构的乌鳢整皮剥离系统设计与试验

农业工程学报 2024年第1期40卷 100-111页

作者：翟晓东赵明岩蒋昕余林敏王炜智黄章炜中国计量大学机电工程学院杭州310018

针对乌鳢脂肪层薄、皮肉分离难度大、手工剥取效率低且存在安全隐患等问题,该研究设计了基于三维重构的乌鳢整皮自动剥离系统。针对其头部、鱼身、鱼尾截面变化剧烈,表皮黏滑难以固定、臀鳍坚硬严重干扰剥皮作业等特点,采集并分析其形... 详细信息

针对乌鳢脂肪层薄、皮肉分离难度大、手工剥取效率低且存在安全隐患等问题,该研究设计了基于三维重构的乌鳢整皮自动剥离系统。针对其头部、鱼身、鱼尾截面变化剧烈,表皮黏滑难以固定、臀鳍坚硬严重干扰剥皮作业等特点,采集并分析其形态特征参数,设计了装夹机构、切割机构、皮肉分离机构及剥皮终端。开发了视觉系统,对待剥皮对象进行三维重建,根据重建结果,通过算法控制、规划各执行机构路径,实现了乌鳢整皮快速、准确剥取。以单台乌鳢整皮剥离机的单尾鱼皮剥离时长、鱼皮剥取率、皮肉分离指数及鱼皮破损率为指标,对样机性能进行分析。试验结果表明:单尾鱼平均剥离时长为183 s,鱼皮剥取率均值为94.60%,皮肉分离指数均值为9.93,鱼皮破损率均值为6.25%,符合整皮剥离工艺要求。该研究结果可为鱼类整皮剥取自动化系统的研发与设计提供参考。

关键词：设计试验鱼皮剥离机乌鳢三维重构

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黑鱼整皮剥离系统切割刀具工作参数优化与试验

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农业工程学报 2023年第5期39卷 249-255页

作者：赵明岩翟晓东林敏中国计量大学机电工程学院杭州310018

为降低黑鱼整皮剥取过程中鱼皮损伤,提高鱼皮完整度,该研究以“杭鳢1号”黑鱼为试验对象,对刀具工作参数进行优化。以切割刀片的齿形构造、旋转方向、刀片直径、刀片厚度、刀片转速为主要因素,在自行搭建的黑鱼整皮剥离装置上进行单因... 详细信息

为降低黑鱼整皮剥取过程中鱼皮损伤,提高鱼皮完整度,该研究以“杭鳢1号”黑鱼为试验对象,对刀具工作参数进行优化。以切割刀片的齿形构造、旋转方向、刀片直径、刀片厚度、刀片转速为主要因素,在自行搭建的黑鱼整皮剥离装置上进行单因素试验与正交试验,研究各因素对切割质量、切口损伤程度及鱼皮损伤的影响。单因素试验结果表明:采用无齿圆形刀片、反向切割、刀片直径为60~100 mm、厚度为1.2~1.8mm之间、转速为2 500~3 500 r/min时切割效果较好,切口整齐平滑,切割过程对切口损伤小,切口质量感官评分及切割指数分值较高。正交试验结果表明,影响切口感官评分因素依次为:切割刀片直径、刀片厚度、刀片转速;影响切口切割指数因素依次为:刀片直径、刀片转速、刀片厚度;刀片直径80 mm、刀片厚度1.2 mm、刀片转速3 000 r/min时,切口感官评分及切割指数分值最高。对优化试验结果进行验证试验,切口光滑平整,无明显损伤,切口感官评分达到9.30分,切割指数可达9.15,符合黑鱼剥皮的工艺要求。该研究可为鱼类整皮自动化剥离系统研制提供参考。

关键词：优化渔业正交试验刀具黑鱼鱼皮剥离机

中国股票市场与债券市场联动关系及影响因素研究

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中国股票市场与债券市场联动关系及影响因素研究

作者：赵明岩辽宁大学

学位级别：硕士

随着金融市场的发展,股票市场和债券市场扮演着越来越重要的角色,两市之间是否能形成有效的资源配置将决定金融改革的效率,但从现阶段来看,股票市场与债券市场发展不均衡的问题尤为突出。而通过分析股票市场与债券市场收益率的联动关系... 详细信息

随着金融市场的发展,股票市场和债券市场扮演着越来越重要的角色,两市之间是否能形成有效的资源配置将决定金融改革的效率,但从现阶段来看,股票市场与债券市场发展不均衡的问题尤为突出。而通过分析股票市场与债券市场收益率的联动关系,不仅可以明确两市相互作用机理,还能判断金融市场的有效性,因此有必要对其进行深入研究。本文将主要采用理论与实证相结合的研究方法分析我国股票市场与利率债市场、信用债市场收益率联动关系的存在性,以及这种联动关系受哪些因素影响。同时设定这种联动关系主要包括因果关系、长期均衡关系以及短期冲击对均衡关系的修正,并比较分析股票市场与不同债券市场的联动关系及其影响因素是否具有一致性,从而提出相应政策建议。本文首先从有效市场理论、投资组合理论和行为金融理论出发论证股票市场与债券市场联动的理论基础,然后对股票市场与债券市场收益率联动的影响机制进行理论分析,总结出利率、货币供应量、通货膨胀率、汇率和经济总量等影响因素,并在实证研究之前对我国股票市场与债券市场的发展现状进行简单地梳理归纳。实证部分将分为两方面,首先利用向量自回归模型考察股票市场与不同债券市场收益率之间是否存在联动关系,主要采取了脉冲响应函数和方差分解等研究方法;在第二部分令股票市场与不同债券市场收益率的相关系数分别作为因变量,采用协整检验的方法和向量误差修正模型研究利率等变量对相关系数的影响程度。实证结果表明,股票市场与不同债券市场之间的联动关系和影响因素基本保持一致。在联动关系的存在性方面,整体来说股债两市收益率受自身波动冲击的影响较大,受对方市场波动的影响很小,因此联动关系相对较弱,而且基本呈现不稳定和不均衡的特征;而在影响因素方面,股债两市收益率的相关系数与各宏观经济之间存在长期协整关系,其中利率、货币供应量和汇率对联动关系的影响较大,通货膨胀率和经济总量对其影响较小,并建立向量误差修正模型对各影响因素进行短期修正,使实证结果将更加真实可靠。最后,对实证结果进行分析发现造成联动关系不稳定的重要原因是股票市场与债券市场的分割状态。结合理论分析和股债两市的发展现状为证券市场的持续发展提出可行性建议,包括疏通股债两市的信息传导渠道、持续推进利率市场化改革、加强监管力度和大力发展机构投资者等。

关键词：股票市场债券市场联动关系向量自回归模型

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小波域音频信息隐写技术的研究与实现

小波域音频信息隐写技术的研究与实现

作者：赵明岩北京邮电大学

学位级别：硕士

随着科学技术的快速发展,大量优秀的原创多媒体作品通过数字化传播的方式得到更多的人欣赏。然而数字传播的便捷性也滋生了盗版猖獗的现象。为了防止多媒体数据被滥用,保护原创作者的合法权益,营造健康的创作环境,保护多媒体数据的版权... 详细信息

随着科学技术的快速发展,大量优秀的原创多媒体作品通过数字化传播的方式得到更多的人欣赏。然而数字传播的便捷性也滋生了盗版猖獗的现象。为了防止多媒体数据被滥用,保护原创作者的合法权益,营造健康的创作环境,保护多媒体数据的版权势在必行。信息隐写技术利用人类听视觉系统的特点通过将水印信息以不可感知的形式隐藏在多媒体作品中,因其优秀的隐蔽性在多媒体数字水印领域得到了广泛应用。本文主要针对数字音频作品的小波域信息隐写技术进行研究。首先对目前音频的信息隐写技术涉及的鲁棒性、不可感知性和隐藏容量这三种性能指标之间的关系进行分析,并针对目前小波域音频信息隐写技术主流算法进行仿真,基于传统算法目前存在的普适性和透明性较差问题提出了一种基于心理声学模型的小波域音频信息隐写算法。通过与传统算法进行对比分析得到本文提出的算法在三种性能方面的优势。最后基于提出的算法设计实现了应用于音频文件的小波域隐写技术的收发软件系统。本文主要的创新点和研究成果如下:1、提出了基于离散小波变换(Discrete Wavelet Transform,DWT)的自适应音频信息隐写技术。针对现有小波域音频信息隐写算法存在的不足,设计出了一种根据心理声学模型计算结果动态调整嵌入强度的小波域音频信息隐写技术。该技术首先对音频信号经离散小波变换得到的小波系数重新排列构造高维矩阵,再使用奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)对矩阵进行处理得到矩阵的奇异值,最后利用心理声学模型计算的结果动态调整奇异值的嵌入强度,使得算法在普适性和不可感知性方面得到较大的性能提升。2、根据本文提出的小波域音频信息隐写技术设计并完成了嵌入端软件和提取端软件开发。在计算机端利用QT开发信息嵌入软件并完成了软件界面设计和信息嵌入功能开发工作。在移动设备端完成了适用于Android和Harmony系统的信息提取软件的界面设计和功能接入工作。该软件提高了算法系统的使用便捷度,降低了使用者的学习成本。

关键词：离散小波变换奇异值分解数字隐写心理声学模型

基于改进YOLOv5s的黑皮鸡枞菌检测方法

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农业工程学报 2023年第12期39卷 265-274页

作者：赵明岩吴顺海李一欣左银华中国计量大学机电工程学院杭州310018

为解决黑皮鸡枞菌种植环境下背景土壤与菌菇辨识度较低、样本分布密集、类间相互遮挡等问题,该研究提出一种基于改进YOLOv5s的目标检测方法。首先,在骨干网络中融入RFBSE模块,使网络关注重点区域,通过施加通道注意力机制,增强对黑皮鸡... 详细信息

为解决黑皮鸡枞菌种植环境下背景土壤与菌菇辨识度较低、样本分布密集、类间相互遮挡等问题,该研究提出一种基于改进YOLOv5s的目标检测方法。首先,在骨干网络中融入RFBSE模块,使网络关注重点区域,通过施加通道注意力机制,增强对黑皮鸡枞菌特征表达能力;其次,设计多分支采样DCSPP池化模块,加强局部信息与全局信息的融合;第三,在颈部网络采用RFP结构,通过添加额外反馈信息促进语义信息传递,增强鸡枞菌样本密集遮挡场景下的检测能力,对RFP结构级联方式及网络间融合结构做轻量化处理,降低参数计算量和内存使用。试验结果表明,通过添加RFBSE模块,多分支池化模块以及采用递归金字塔结构对模型检测能力均有不同提升效果,最终模型平均精度均值mAP、精确率、召回率分别达到90.8%、86.5%、84.8%。对比原YOLOv5s模型算法,mAP、精确率、召回率分别提高2.7、3.8、3.9个百分点,并通过生成热力图提高模型检测过程的可解释性。试验结果表明改进后的模型可在复杂环境下准确、快速地识别黑皮鸡枞菌,为黑皮鸡枞菌采摘机器人的开发提供技术支持。

关键词：目标检测图像处理黑皮鸡枞菌卷积神经网络递归金字塔结构

基于改进MobileViT模型的大球盖菇品质分级实验研究

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实验技术与管理 2023年第9期40卷 81-90页

作者：左银华赵明岩吴顺海李一欣中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

针对传统大球盖菇人工分级劳动强度大、效率低、一致性差等问题,提出基于MobileViT模型的改进方法。通过设计自适应分支的多尺度模块、增加局部与全局特征融合、引入双重注意力模块等,提高特征提取能力,增强模型鲁棒性。实验结果表明,... 详细信息

针对传统大球盖菇人工分级劳动强度大、效率低、一致性差等问题,提出基于MobileViT模型的改进方法。通过设计自适应分支的多尺度模块、增加局部与全局特征融合、引入双重注意力模块等,提高特征提取能力,增强模型鲁棒性。实验结果表明,改进后的XCA-MobileViT对实验平台上5个级别的大球盖菇数据集平均识别准确率达97.71%,相较于Mobile Vi T模型准确率提高2.34%,参数量和计算量分别下降0.401M和140.2 M。通过对两个菌菇公开数据集进行的验证实验发现,XCA-MobileViT的F1分及准确率超越对比的其他模型,具有良好的泛化性。

关键词：深度学习多尺度特征双重注意力大球盖菇 MobileViT