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室内场景二维拓扑识别及三维拓扑重建

室内场景二维拓扑识别及三维拓扑重建

作者：邵碧尧杭州电子科技大学

学位级别：硕士

场景的三维拓扑结构对场景的理解和重建至关重要,一直是计算机视觉领域的研究重点,其在房地产和家具设计等行业中非常具有应用前景。近年来随着深度学习,人工智能的飞速发展,如何结合深度学习的方法来更好的解决这一问题成为了众多研究... 详细信息

场景的三维拓扑结构对场景的理解和重建至关重要,一直是计算机视觉领域的研究重点,其在房地产和家具设计等行业中非常具有应用前景。近年来随着深度学习,人工智能的飞速发展,如何结合深度学习的方法来更好的解决这一问题成为了众多研究人员关注的热点问题。在本文中,我们提出了一种用于从单个二维图像重建室内场景的三维拓扑结构的完全自动的解决方案。基于我们目前已有的了解,这是第一个全自动实现室内场景下基于单张二维图像的场景三维拓扑结果重建的技术。我们提出的方法包含三个关键算法模块:(1)文中提出了一种新的全卷积神经网络,实现网络可以仅通过一个训练过程便直接识别得到组成房间二维拓扑的三类交线的位置,同时很大程度地提升了对交线位置识别的质量。(2)文中提出了一种新的二维拓扑节点优化算法(Topology anchor points optimization),用于自动识别输入图像的布局拓扑,使用卷积神经网络提取得到特征对拓扑结构进行优化调整。(3)文中提出了一种场景三维拓扑重建算法,仅利用二维拓扑节点信息进行具有等式约束和非等式约束的非线性优化,以重建最终的场景三维布局。为了验证我们提出算法的鲁棒性和有效性,我们在公共数据集LSUN,Hedau和3DGP上分别进行了较为完整的实验证明,通过得到结果的对比可以定性地对方法效果进行评价,通过计算结果的平均像素误差可以定量地评价算法性能。实验结果表明,该方法可以处理不同图像中的不同布局拓扑,且可以在各种图像上实现精确的三维拓扑重建,同近年来领域内的工作对比有明显提升。

关键词：室内场景二维拓扑三维拓扑全卷积神经网络非线性优化

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多孔复合泡沫的构筑及其生物传感研究进展

化学通报 2024年

作者：曾龙华尧静萍谢舒勇钟程萱邵熙宇戴胜平陈文通井冈山大学化学化工学院

多孔复合泡沫作为一种新型功能材料，具有比表面积高、孔隙率高、密度低、柔韧性和生物相容性好等优点，在健康检测、电子皮肤、生物识别等生物传感领域具有广阔的应用前景。首先，本文分别对多孔复合泡沫的特点及其化学发泡法、模板法... 详细信息

多孔复合泡沫作为一种新型功能材料，具有比表面积高、孔隙率高、密度低、柔韧性和生物相容性好等优点，在健康检测、电子皮肤、生物识别等生物传感领域具有广阔的应用前景。首先，本文分别对多孔复合泡沫的特点及其化学发泡法、模板法、自组装法等构筑方法进行介绍。通过引入纳米粒子、生物分子或者功能性聚合物的方法对复合泡沫进行结构调整和功能改性，以实现对外力或生物分子的高灵敏和高选择性检测。然后，分析了基于多孔复合泡沫的压阻式传感器、电容式传感器、摩擦电式传感器和生物传感器的传感机理。探讨了以多孔复合泡沫为活性层的生物传感器在智能穿戴、运动监测、生物识别等方面的应用研究进展。最后，总结了多孔复合泡沫材料在生物传感领域的优缺点，并展望了其发展趋势。

关键词：多孔复合泡沫构筑方法生物传感健康监测

基于深度文本聚类的论文与专利数据融合方法研究

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数据分析与知识发现 2024年第4期8卷 112-124页

作者：谢士尧王小梅中国科学院科技战略咨询研究院北京100190 中国科学院大学公共政策与管理学院北京100049

【目的】克服论文与专利之间语言特征差异的障碍,将论文和专利数据按照研究主题集成融合。【方法】以维基百科为基本分类体系,通过半自动方式构建少量标注集,设计半监督深度文本聚类模型,将相似主题的论文与专利聚类融合,设计指标评估... 详细信息

【目的】克服论文与专利之间语言特征差异的障碍,将论文和专利数据按照研究主题集成融合。【方法】以维基百科为基本分类体系,通过半自动方式构建少量标注集,设计半监督深度文本聚类模型,将相似主题的论文与专利聚类融合,设计指标评估数据融合结果的质量。【结果】所提模型在两个数据集上的聚类准确率比其他基线模型提升了2.4~11.9个百分点,数据融合结果的质量评估得分超过0.9,优于基线模型,可以在已知主题的基础上补充研究主题。【局限】未利用融合数据开展实证分析,聚类数目需要人工确定。【结论】所提模型可以从论文和专利差异化的文本中提取与主题相关的特征,有效地实现数据融合。

关键词：深度文本聚类数据融合论文专利研究主题识别

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基于孔变形的复合材料连接件疲劳性能分析

复合材料学报 2024年第3期41卷 1516-1527页

作者：刘学术王学尧大连理工大学运载工程与力学学部大连116033

在复合材料的实际应用中,以装配组件或紧固件失效作为复合材料螺栓连接失效的判定准具有极大的风险性。在分析复合材料疲劳损伤发展特点的基础上,本文提出了一种基于连接孔变形的螺接结构疲劳寿命预测方法,并以碳纤维复合材料双钉单剪... 详细信息

在复合材料的实际应用中,以装配组件或紧固件失效作为复合材料螺栓连接失效的判定准具有极大的风险性。在分析复合材料疲劳损伤发展特点的基础上,本文提出了一种基于连接孔变形的螺接结构疲劳寿命预测方法,并以碳纤维复合材料双钉单剪及单钉双剪连接拉-拉疲劳性能实验数据对模型进行了验证。结果表明:连接孔的变形量能很好地反映连接结构疲劳损伤的发展过程,本文所提的疲劳寿命预测模型的最大误差不超过-3.62%,装配间隙的存在可导致连接件疲劳寿命下降高达64.8%。

关键词：复合材料螺栓连接疲劳寿命孔变形装配间隙

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土木工程设计公式智能发现方法

建筑结构学报 2024年第7期45卷 80-88页

作者：陈培尧王琛丁然樊健生清华大学土木工程系

土木工程智能计算技术具有高准确性和高效性，但由于黑盒性质，其结果难以被研究者与工程师理解，阻碍了其在以安全性为首要原则的实际工程中的推广应用。为此，提出一种基于量纲分析与工程先验知识的设计公式智能发现方法，通过智能计... 详细信息

土木工程智能计算技术具有高准确性和高效性，但由于黑盒性质，其结果难以被研究者与工程师理解，阻碍了其在以安全性为首要原则的实际工程中的推广应用。为此，提出一种基于量纲分析与工程先验知识的设计公式智能发现方法，通过智能计算技术自动从试验数据中识别出影响材料与构件性能的关键特征，并智能生成量纲平衡、物理含义清晰、力学可解释性高的设计计算公式。基于符号回归表达式树建立了考虑量纲约束的公式智能生成模型，能够保证公式的力学合理性；研发了针对多力学-几何变量场景的归一化方法与基于谱聚类和决策树的工程特征分段算法，进一步提高了模型的稳定性和准确性。以配筋水泥基材料连梁的受剪承载力为例验证该方法的有效性，结果表明：智能生成的公式相较于人工经验公式计算结果准确性提高61.3%,拟合相关性提高23.3%,相关系数达0.90,性能优异；此外，与传统符号回归方法相比，智能生成的公式不仅更为准确，且具有量纲正确性，工程泛化能力更强；同时，有助于揭示力学机理，加速新材料、新结构从试验到设计方法的落地转化流程。

关键词：土木工程设计公式人工智能符号回归力学可解释性

悬索桥竖弯涡振MTMD减振控制效果和参数优化研究

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桥梁建设 2024年第2期54卷 77-83页

作者：陈宇苑仁安王哲尧中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430056

为研究多重调谐质量阻尼器(Multiple Tuned Mass Damper,MTMD)抑制桥梁单阶涡振的性能,建立桥梁结构-MTMD系统竖弯涡振广义单自由度动力方程,以某大跨度悬索桥为背景进行MTMD减振控制效果和参数优化分析。采用数值方法求解动力方程,获... 详细信息

为研究多重调谐质量阻尼器(Multiple Tuned Mass Damper,MTMD)抑制桥梁单阶涡振的性能,建立桥梁结构-MTMD系统竖弯涡振广义单自由度动力方程,以某大跨度悬索桥为背景进行MTMD减振控制效果和参数优化分析。采用数值方法求解动力方程,获得系统在简谐涡激力下达到稳态谐振时结构的动力放大系数和MTMD对结构的附加模态阻尼比,并与单一频率调谐质量阻尼器(Single Tuned Mass Damper,STMD)的减振控制效果进行对比,然后以附加模态阻尼比为目标对MTMD进行参数优化。结果表明:MTMD比最优参数STMD拥有更宽的控制频带和更好的减振效果,经优化后的MTMD减振性能优于最优参数STMD。实际应用MTMD时,应选择较大广义质量、5~7种频率规格,并根据二者找到无量纲频率范围和各TMD阻尼比的惟一最优取值。

关键词：悬索桥竖弯涡振多重调谐质量阻尼器参数优化动力放大系数附加模态阻尼比振动控制

基于二阶统计特性的方向向量估计算法的DOA估计

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电子与信息学报 2024年第2期46卷 697-704页

作者：侯进盛尧宝张波西南交通大学信息科学与技术学院智能感知智慧运维实验室成都611756

为了减小天线阵流形误差对波达方向(DOA)估计结果的影响,以及克服基于传统盲源分离算法的DOA估计算法不能应用于少通道测向设备的不足,提出一种基于2阶统计特性的方向向量估计算法的DOA估计算法。首先,根据确定性最大似然(DML)估计算法... 详细信息

为了减小天线阵流形误差对波达方向(DOA)估计结果的影响,以及克服基于传统盲源分离算法的DOA估计算法不能应用于少通道测向设备的不足,提出一种基于2阶统计特性的方向向量估计算法的DOA估计算法。首先,根据确定性最大似然(DML)估计算法谱函数的特征,构造关于协方差矩阵的酉约束下的优化问题;然后,通过优化该问题获得各个单信号的实际方向向量;最后,将各个单信号的实际方向向量输入到空间谱算法中实现DOA估计。由于将多信号的DOA估计转化为多个单信号的DOA估计,因此在天线阵列流形存在误差时,所提算法比传统的DOA方法具有更好的DOA估计性能。由于所提算法仅需使用协方差矩阵,因此所提算法可应用于少通道测向设备。由仿真实验结果可知,在阵列流形存在误差以及测向设备为少通道测向设备时,与传统DOA方法相比,所提算法的DOA估计的准确度、抗扰度以及分辨率更高。

关键词： DOA估计天线阵列流形误差盲源分离酉约束

低温破碎及装药结构对内弹道性能影响的数值分析

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火炸药学报 2024年第4期47卷 381-392页

作者：林杨淦刘东尧南京理工大学能源与动力工程学院江苏南京210094

以大口径火炮密实装药发射安全性为背景,对火药颗粒低温破碎及装药结构对内弹道特性的影响进行了数学建模和仿真分析。针对中心点传火管结构的大口径火炮密实装药,建立传火管及装药床的双一维两相流数学模型,结合膛内火药颗粒应力及破... 详细信息

以大口径火炮密实装药发射安全性为背景,对火药颗粒低温破碎及装药结构对内弹道特性的影响进行了数学建模和仿真分析。针对中心点传火管结构的大口径火炮密实装药,建立传火管及装药床的双一维两相流数学模型,结合膛内火药颗粒应力及破碎度函数,采用数值差分方法对内弹道过程进行数值仿真,研究火药温度及混合装药方案对火药颗粒破碎度及火炮内弹道性能的影响。结果表明,在低温条件下,单一装药结构火药颗粒将发生破碎,且破碎度随温度降低而增大,在-20℃和-40℃条件下,最大破碎度分别达到1.896和2.487,膛内压力分别为690.32MPa和803.64MPa,增幅达到16.4%;在总装药质量6.25kg不变的条件下,小颗粒药装药质量从0增至0.4kg,最大破碎度从2.487减至1.803,膛内压力从803.64MPa减至740.81MPa,由此可见混合装药结构可以有效避免火药颗粒的破碎。

关键词：物理化学火药破碎低温破碎内弹道发射安全性大口径火炮

改进区域生长算法的海洋航道浅剖底质层界智能识别

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测绘学报 2024年第3期53卷 493-502页

作者：蒋廷臣孟皓凡王晓王朝金杨毅宁尧尧闫玉茹江苏海洋大学海洋技术与测绘学院江苏连云港222005 江苏省海洋遥感工程研究中心江苏连云港222005 武汉长江航道救助打捞局湖北武汉430010 上海达华测绘科技有限公司上海201208 自然资源部滨海盐沼湿地生态与资源重点实验室江苏南京210007

海底勘测对海洋资源开发利用保护、海洋工程建设和国防安全等具有重要意义,浅地层剖面仪是一种能够勘测海底浅表层底质分布的声学设备,目前剖面仪的底质识别精度取决于操作者的主观性,可靠性较差,为提高效率和解译精度,需进一步研究底... 详细信息

海底勘测对海洋资源开发利用保护、海洋工程建设和国防安全等具有重要意义,浅地层剖面仪是一种能够勘测海底浅表层底质分布的声学设备,目前剖面仪的底质识别精度取决于操作者的主观性,可靠性较差,为提高效率和解译精度,需进一步研究底质层界自动识别模型。本文提出了适用于海底底质层界识别且不需要人工干预的区域生长改进算法,即在灰度映射和噪声剔除研究的基础上,研究根据迭代最大类间差算法提取图像层界骨架信息,将骨架信息作为初始生长点位,以流变特性修正生长指向,结合灰度加权映射曲线和峰谷波长约束生长邻域,通过本文算法分割层界,提取边缘、连接成线,从而实现海底底质层界识别。连云港港航道浅剖实测数据试验证明,本文算法能够有效识别底质层界,且识别精度达到厘米级,满足海底底质解译分析要求。

关键词：浅地层剖面仪底质层界最大类间差算法区域生长算法自动识别