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基于状态转移算法和U-net的医学图像分割

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中南大学学报（自然科学版） 2023年第4期54卷 1358-1369页

作者：周晓君耿传玉阳春华中南大学自动化学院湖南长沙410083 鹏城实验室广东深圳518000

U-net在医学图像分割领域应用广泛,但存在小目标分割精度低、模型收敛慢等问题,且其结构和超参数的设定对网络性能有很大影响。为此,本文提出基于混合状态转移算法的U-net结构设计方法,以获取不同分割任务下的较优的U-net体系结构。首先... 详细信息

U-net在医学图像分割领域应用广泛,但存在小目标分割精度低、模型收敛慢等问题,且其结构和超参数的设定对网络性能有很大影响。为此,本文提出基于混合状态转移算法的U-net结构设计方法,以获取不同分割任务下的较优的U-net体系结构。首先,提出一种可变深度的编码策略来表示U-net中不同的构建块和潜在的最优深度;其次,通过混合状态转移算法优化网络结构中的超参数和连接权重初始值;再次,设计一种新的交互操作来生成具有潜力的个体,利用迁移学习策略和减少epoch的方法加速网络个体的进化;最后,在心脏MRI、肝脏LiTS这2个医学图像数据集中进行测试,验证本文方法的有效性。研究结果表明:与经典的语义分割网络相比,本文所提方法在Dice、Jaccard、VOE等分割性能评价指标中有更好的表现,验证了本文所提算法的可行性和有效性。

关键词： U-net 状态转移算法医学图像分割网络结构设计

基于混合电位的锌冶炼除钴过程动力学建模方法

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第2期53卷 502-513页

作者：梁壹厅阳春华朱红求孙备中南大学自动化学院湖南长沙410083

为解决湿法炼锌净化除钴过程机理建模困难的问题,首先,将影响除钴效果的反应归纳为电化学反应、锌离子的水解和吸附反应。其次对微电池电势分布引入等电位假设,建立除钴过程电化学反应速率方程、混合电位方程;引入饱和函数模拟铜锑添加... 详细信息

为解决湿法炼锌净化除钴过程机理建模困难的问题,首先,将影响除钴效果的反应归纳为电化学反应、锌离子的水解和吸附反应。其次对微电池电势分布引入等电位假设,建立除钴过程电化学反应速率方程、混合电位方程;引入饱和函数模拟铜锑添加剂的催化效应,并基于水解和吸附平衡反应原理建立锌离子水解和吸附反应速率方程。最后,基于质量守恒定律建立批式除钴过程的状态空间方程,通过实验数据对模型进行辨识和验证。研究结果表明:该模型能较好地反映锌粉浓度、铜锑浓度、p H对除钴反应的影响。

关键词：除钴过程机理建模混合电位反应平衡批式模型

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知识驱动的冶金企业原料供应链订单分配方法

智能科学与技术学报 2022年第3期4卷 355-370页

作者：刘一顺阳春华黄科科中南大学自动化学院湖南长沙410083

原料供应链是安全稳定生产的前提和保障,订单分配作为供应链的前置环节,是企业关注的重点。冶金行业原料成分复杂、供应商量大质异、信息耦合关联,当前专家决策模式面对如此复杂的订单分配问题时劳动强度大且难以适应海量信息,导致决策... 详细信息

原料供应链是安全稳定生产的前提和保障,订单分配作为供应链的前置环节,是企业关注的重点。冶金行业原料成分复杂、供应商量大质异、信息耦合关联,当前专家决策模式面对如此复杂的订单分配问题时劳动强度大且难以适应海量信息,导致决策效率低、采购成本高、原料质量难以保障。针对该问题,提出了知识驱动的冶金企业原料供应链订单分配方法。首先,在确定多层次供应商评价体系的基础上,通过熵权法和模糊层次分析法充分利用供货数据知识和专家经验知识,结合兼容度和差异度合理分配评价指标的重要度。然后,基于TOPSIS构建多属性决策评价模型,自动获得各供应商综合绩效与排名,实现对供应商的高效评价管理。最后,综合考虑供应商供货特性知识、配矿机理知识、经营状况知识等,建立多目标订货量分配模型,自动获得复杂资源约束下各供应商的最优订货量。以国内某锌冶炼企业为例,采用原料供应链相关数据对所提方法的有效性及适用性进行验证。结果表明,所提方法可以自动地完成供应商评价、订货量分配等知识型工作,极大地降低了人工劳动强度,提高了决策效率,并有效降低了采购成本,提升了原料质量。

关键词：供应链优化订单分配知识驱动冶金工业

基于k-近邻互信息的前向式变量选择方法及在水质参数软测量中的应用

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系统工程理论与实践 2022年第1期42卷 253-261页

作者：王威阳春华韩洁李文婷李勇刚中南大学自动化学院长沙410083

软测量技术通过构造易测量的辅助变量与难测量的主导变量间的数学模型,实现对难测变量的实时预测.为有效分析辅助变量间的相关性和冗余性并实现变量精选,本文提出了一种基于k-近邻互信息的前向式变量选择方法.该方法以变量前向累加互信... 详细信息

软测量技术通过构造易测量的辅助变量与难测量的主导变量间的数学模型,实现对难测变量的实时预测.为有效分析辅助变量间的相关性和冗余性并实现变量精选,本文提出了一种基于k-近邻互信息的前向式变量选择方法.该方法以变量前向累加互信息值最大化为准则选择相关变量,同时计算每次累加变量与已选择变量子集间的互信息值来判断所累加变量是否为冗余变量,通过设定冗余互信息阈值,实现冗余变量的剔除,得到最优辅助输入变量子集.基于数值案例仿真结果验证了本文所提变量选择方法的可行性与有效性,在准确选取辅助变量的同时降低了算法复杂度.最后,该方法成功应用于污水处理过程中出水生化需氧量(biochemical oxygen demand,BOD)预测模型的输入变量选择上,利用精选出的辅助变量有效提高了模型预测精度.

关键词：软测量 k-近邻互信息前向式变量选择相关性冗余性

不确定条件下的湿法炼锌除铜过程机会约束优化控制

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化工学报 2020年第3期71卷 1226-1233页

作者：王湘月周晓君阳春华中南大学自动化学院湖南长沙410083

除铜过程是湿法炼锌净化工艺中的重要步骤,受生产环境多变、矿源多样、机理复杂等因素的影响,除铜过程存在不确定性,影响生产的稳定性和可靠性。针对除铜过程中入口溶液流量、底流返回量和入口铜离子浓度的不确定性,造成出口铜离子浓度... 详细信息

除铜过程是湿法炼锌净化工艺中的重要步骤,受生产环境多变、矿源多样、机理复杂等因素的影响,除铜过程存在不确定性,影响生产的稳定性和可靠性。针对除铜过程中入口溶液流量、底流返回量和入口铜离子浓度的不确定性,造成出口铜离子浓度不稳定的问题,研究不确定条件下的除铜过程机会约束优化控制方法。首先分析了除铜过程的不确定性,利用统计学方法分析不确定参数的分布特性,引入了机会约束的思想,将不确定条件下的除铜过程优化问题建模为机会约束优化问题。然后采用可行域映射方法,将机会约束优化问题转化为非线性规划问题。最后,使用序列二次规划求解该非线性规划问题。Monte Carlo仿真验证了该方法的有效性,可以提高系统的鲁棒性。

关键词：过程控制非线性动力学 Monte Carlo模拟除铜过程不确定优化机会约束优化

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状态转移算法原理与发展

自动化学报 2021年

作者：周晓君阳春华桂卫华中南大学自动化学院鹏城实验室

状态转移算法是基于状态和状态转移的概念及现代控制理论中状态空间表示法提出的一种智能型随机性全局优化方法,由于其优良的全局搜索能力和快速收敛性,在许多优化问题中得到了很好的应用.本文系统地阐述了基本状态转移算法的原理和内... 详细信息

状态转移算法是基于状态和状态转移的概念及现代控制理论中状态空间表示法提出的一种智能型随机性全局优化方法,由于其优良的全局搜索能力和快速收敛性,在许多优化问题中得到了很好的应用.本文系统地阐述了基本状态转移算法的原理和内在特性,从理论研究与应用研究两方面综述了状态转移算法的发展历程与现状,并对其未来发展趋势进行了展望.

关键词：状态转移算法全局优化智能优化启发式搜索

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针铁矿法沉铁过程铁离子浓度集成预测模型

控制与决策 2012年第3期27卷 329-334,342页

作者：熊富强桂卫华阳春华中南大学信息科学与工程学院长沙410083

针对某冶炼生产企业针铁矿法沉铁过程Fe2+浓度和Fe3+浓度难以实时检测的问题,在奥拓昆普生产设备和工艺的基础上,利用改进最小二乘支持向量机模型具有对小样本进行非线性预测、过程神经网络可充分表达历史数据序列中时间累积效应的特点... 详细信息

针对某冶炼生产企业针铁矿法沉铁过程Fe2+浓度和Fe3+浓度难以实时检测的问题,在奥拓昆普生产设备和工艺的基础上,利用改进最小二乘支持向量机模型具有对小样本进行非线性预测、过程神经网络可充分表达历史数据序列中时间累积效应的特点,提出一种基于信息熵方法的集成预测模型.仿真实验表明,集成预测模型具有良好的预测性能,预测效果能满足针铁矿法沉铁过程对铁离子浓度值的误差要求.

关键词：针铁矿法沉铁过程 Fe2+浓度和Fe3+浓度改进最小二乘支持向量机过程神经网络集成预测模型

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基于混沌离散序列的图像加密算法研究

上海交通大学学报 2017年第10期51卷 1273-1280页

作者：陈宁贺小滨桂卫华阳春华中南大学信息科学与工程学院长沙410083

针对传统加密算法密钥空间小、加密结构简单等不足,提出了一种能极大扩充加密密钥的双重图像加密算法.在发送端,通过连续混沌系统产生图像位置映射矩阵对图像像素位置进行置乱,再通过将图像像素值信息加入离散混沌系统进行扰乱.加密的... 详细信息

针对传统加密算法密钥空间小、加密结构简单等不足,提出了一种能极大扩充加密密钥的双重图像加密算法.在发送端,通过连续混沌系统产生图像位置映射矩阵对图像像素位置进行置乱,再通过将图像像素值信息加入离散混沌系统进行扰乱.加密的图像通过以太网进行传输,并在接收端进行像素值同步解密和位置复原.该方法同时利用混沌系统的初值敏感性和混沌系统的同步性对图像进行双重加密.构造的双重混沌图像加密系统结构复杂不易破解且具有极大的密钥空间.实验表明,基于Liu混沌系统与离散混沌同步系统的双重图像加密能够抵挡图像统计攻击与无穷举攻击,并能够在Windows系统上进行实现.

关键词：图像混沌加密连续混沌系统离散混沌系统

Optimization and control of solution purification process in zinc hydrometallurgy

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