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基于深度强化学习的全景视频传输优化

基于深度强化学习的全景视频传输优化

作者：陈梓豪深圳大学

学位级别：硕士

超高清全景视频的广泛应用需求,对全景视频传输技术提出了挑战。全景视频从球面投影到二维网格平面后,经过压缩生成待传输的视频流文件。相应的,全景视频传输策略的设计需要考虑投影格式的影响。为了提供用户沉浸式体验,超高清全景视频... 详细信息

超高清全景视频的广泛应用需求,对全景视频传输技术提出了挑战。全景视频从球面投影到二维网格平面后,经过压缩生成待传输的视频流文件。相应的,全景视频传输策略的设计需要考虑投影格式的影响。为了提供用户沉浸式体验,超高清全景视频的空间分辨率极高,需要极大的带宽资源。基于分块的全景视频传输方案需要同时考虑空间和质量的自适应调度,以实现带宽资源受限环境下的用户体验最优。本文针对全景视频传输优化的核心问题,在内容制作和传输过程等方面基于深度强化学习提出了三个解决方案。(1)立方体投影方式常用于投影全景视频。然而默认的立方体投影方法,未能有效考虑前景对象的分布,导致部分前景对象跨越多个投影平面,存在明显的失真。为了解决上述问题,本文提出一种基于深度Q学习(Deep Q-Learning,DQL)的全景图像内容自适应立方体投影方法,通过分析前景对象的分布,在有限次迭代中快速地预测水平旋转角度,优化立方体投影结果。实验结果表明,相比已有的投影优化方法,文中提出的方法有效降低前景对象的失真程度。(2)针对全景视频传输过程的优化,本文提出一种应用于单用户点播场景的全景视频传输方案,该方案采用基础层和增强层的协作传输方式,为用户视口内传输高码率的图块和为用户视口外覆盖低码率的基础块。方案执行时采用视口预测算法准确预测未来数秒内用户视口,又称预测视口;然后使用基于异步优势执行者-评论者算法(Asynchronous Advantage Actor-Critic,A3C)的码率自适应算法选择预测视口内图块的码率,以及动态缩减图块的预取时间以提高视口预测算法的准确率。实验结果证明,在单用户点播场景中,该方案能够在整个传输过程中获得更高的用户质量体验。(3)为了在多用户点播场景中同时优化多用户的观看体验,基于上述方案,本文提出一种应用于多用户点播场景的全景视频传输方案,方案的核心是在内容分发网络的边缘设备(例如基站)中添加边缘计算以及边缘缓存能力。基站使用请求队列收集和整理不同用户的全景视频请求,分析带宽和边缘缓存等因素,使用基于A3C的全局码率算法分配多个用户视口内图块的码率。边缘缓存用于短时间存储频繁使用的图块,便于重复调用。为了进一步高效利用边缘缓存,本文提出一种与视口相关的优化置换算法,有效提高图块置换效率。实验结果证明在多用户场景中,该方案能够在服务端下行带宽不变的前提下,为所有用户提供高质量的沉浸式体验,降低服务端吞吐压力。

关键词：全景视频深度强化学习投影传输

HIIT训练对大学生高水平女子足球运动员有氧耐力影响的研究 ——基于不同小组的主题对抗训练

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HIIT训练对大学生高水平女子足球运动员有氧耐力影响的研究 ...

作者：陈梓豪东北师范大学

学位级别：硕士

世界女足逐渐形成了高速度、强对抗的“男子化”足球比赛风格,在对抗日益激烈的比赛过程中,运动员的有氧耐力作为体能状态的基础是非常重要的。现阶段,HIIT训练是足球运动中有氧训练的常用方法,然而这种方法的应用比较单一,着重于无球... 详细信息

世界女足逐渐形成了高速度、强对抗的“男子化”足球比赛风格,在对抗日益激烈的比赛过程中,运动员的有氧耐力作为体能状态的基础是非常重要的。现阶段,HIIT训练是足球运动中有氧训练的常用方法,然而这种方法的应用比较单一,着重于无球状态下的跑动训练,因此,划分不同的小组,进行有主题、有对抗的结合足球运动专项特点的HIIT训练的研究具有一定的必要性。通过实验对训练效果进行验证,为大学生高水平女子足球运动员找到一种更为有效,更为科学的训练方法。研究方法:本文主要运用实验法以24名东北师范大学体育学院女足队员为实验对象,东北师范大学体育学院女足分别在16-17年和18-19年全国青少年校园足球联赛（大学女子高水平组超冠联赛）中获得两次全国总冠军,其运动水平符合大学生高水平女子足球运动员的要求。其中16名为一级运动员,8名为二级运动员,随机分为实验组（n=8+4）和对照组（n=8+4）。实验组中分为3v3小组和5v5小组,除去守门员,3v3小组中2名一级运动员,2名二级运动员;5v5小组中6名一级运动员,2名二级运动员。实验组在实验期间以3v3和5v5不同的小组形式,在传球、射门和运球突破不同的主题下,进行HIIT训练,对照组则进行正常训练。4周后,对比各组实验前后YO-YO测试和12分钟跑测试结果,并且对实验中不同的组织形式产生的运动负荷进行比较。得出以下研究结果:（1）实验组经过4周的HIIT不同小组的主题对抗训练,大学生高水平女子足球运动员的YO-YO测试成绩提高15.03%,相比于其他单纯通过跑的形式进行HIIT训练来提高高水平女子足球运动员有氧耐力的方法具有中度改善的效果。（2）实验组经过4周的HIIT不同小组的主题对抗训练,实验前后YO-YO测试和12分钟跑测试成绩的提高均具有非常显著性（P＜0.01）,且YO-YO测试成绩的提高幅度高于12分钟跑测试。（3）对照组经过4周的正常训练,实验前后YO-YO测试和12分钟跑测试成绩的提高均没有显著性（P＞0.05）。（4）实验组中3v3小组和5v5小组实验前后YO-YO测试和12分钟跑测试成绩的提高均具有显著性（P＜0.05）,且3v3小组YO-YO测试和12分钟跑测试成绩的提高幅度都要高于5v5小组。（5）实验组中一级运动员和二级运动员实验前后YO-YO测试和12分钟跑测试成绩的提高均具有显著性（P＜0.05）,且二级运动员YO-YO测试和12分钟跑测试成绩的提高幅度都要高于一级运动员。（6）3v3小组和5v5小组的运动负荷对比中,3v3小组进行传球主题训练时,一级运动员的负荷量和负荷强度非常显著提高（P＜0.01）,二级运动员的负荷量和负荷强度显著提高（P＜0.05）;3v3小组进行射门主题训练时,一级运动员的负荷强度显著提高（P＜0.05）以及负荷量非常显著提高（P＜0.01）,使二级运动员的负荷量有显著提高（P＜0.05）。（7）不同运动水平的运动员的运动负荷对比中,一级运动员分别在传球主题训练的3v3小组中和运球突破主题训练的5v5小组中,其心率3区和心率4区的时间显著低于二级运动员（P＜0.05）。（8）传球、射门和运球突破三个主题的运动负荷对比中,进行运球突破主题训练时,一级运动员在5v5小组中的运动负荷强度显著增加（P＜0.05）,运动负荷量非常显著增加（P＜0.01）。（9）三个主题各进行三次训练,结果显示每进行一次训练,运动负荷强度持续降低。结论:（1）首次将HIIT训练与不同小组的对抗训练相结合运用到足球训练当中,实验证明进行符合足球运动专项特点的HIIT主题对抗训练,能够有效提高大学生高水平女子足球运动员的有氧耐力水平。（2）HIIT主题对抗训练可以更好的提高大学生高水平女子足球运动员的专项有氧耐力水平。（3）3v3小组形式的提高更为有效;二级运动员的提高更为有效。（4）3v3小组的传球、射门训练运动负荷更大;一级运动员在3v3传球训练和5v5运球突破训练中的恢复能力更强;运球突破训练时5v5小组中一级运动员的运动负荷更大。（5）本实验符合运动训练的规律,运动员对相同的训练进行多次训练后会产生一定的适应性。

关键词： HIIT训练大学生高水平女子足球运动员有氧耐力

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稻谷储藏品质变化规律及预测模型的研究

稻谷储藏品质变化规律及预测模型的研究

作者：陈梓豪中南林业科技大学

学位级别：硕士

我国粮食采后损失严重,粮食生产土地的缩减以及粮食产量提高的技术瓶颈等问题无不体现了减少粮食储藏损失的重要性。相较于传统的滞后且耗时耗力的粮情管理措施,基于粮食品质指标在不同环境情况下的变化规律构建的储粮品质模型,能合理... 详细信息

我国粮食采后损失严重,粮食生产土地的缩减以及粮食产量提高的技术瓶颈等问题无不体现了减少粮食储藏损失的重要性。相较于传统的滞后且耗时耗力的粮情管理措施,基于粮食品质指标在不同环境情况下的变化规律构建的储粮品质模型,能合理预测粮食储藏品质,不仅可以帮助监管者及时采取相应防控措施延缓储粮的劣变,还能节省人力物力、减少资源浪费,进而实现绿色储粮安全管理,因而具有广阔的应用前景。然而当前储粮模型还存在环境参数设置不全面、实验时间较短和生物因素重视不够等不足,针对上述问题,本研究设置不同储藏环境条件,模拟实际粮仓内的环境情况,探究不同初始水分含量（MC0）稻谷的品质指标在储藏过程中的变化情况,建立数据库,进而构建稻谷储藏品质预测模型。主要研究内容及结论如下:一、设置了 20℃、25℃、30℃、35℃和40℃的环境温度,40%、60%、80%、95%的相对湿度（RH）,调节稻谷MC0至12%、14%、16%,储藏时间最长达380 d,研究了稻谷在储藏过程中水分、霉菌数、孢子数、脂肪酸值、食味值和色泽的变化情况。40%RH环境中,稻谷含水量呈下降趋势,60%和80%RH环境中,稻谷含水量基本保持平稳,95%RH环境中,稻谷水分含量呈上升趋势,MC0和环境温度越高,稻谷含水量变化越快;稻谷MC0为12%时,即使在适宜的温度、湿度环境下,霉菌数仍保持安全水平,25℃中MC0为14%的稻谷储藏260 d后也有霉变风险,MC0为16%的稻谷极易滋生霉菌,80 d内就发生劣变;40℃高温、95%高湿以及16%高MC0均不利于稻谷的长期储藏,会在100d内引发稻谷孢子数超标,25℃以上温度中长期储藏的稻谷孢子数也存在超标风险;40℃高温以及80%以上相对湿度环境下MC0为16%的稻谷脂肪酸值在100 d内均会超过临界值,其他储藏环境中的稻谷300 d后脂肪酸值会超过临界值,且温湿度越高,增速越快;稻谷食味值与稻谷储藏品质呈正相关,随储藏时间的增加而降低;稻谷色泽在储藏过程中a*、b*发生了明显改变,说明稻谷红绿色和黄蓝色的变化明显。二、利用气相色谱质谱联用技术分析了稻谷在不同储藏环境下挥发性物质种类及相对含量的变化,结果表明十二烷、4,6-二甲基十二烷、十三烷、壬醛、癸醛、萘、1,2-苯二甲酸二丁酯、3-氨基苯乙炔及2-正戊基呋喃等特征挥发性物质在储藏过程中含量稳定,可进一步分析其与稻谷储藏品质的关系,不同储藏环境中的稻谷样品对应的挥发性物质也有所不同,如通过烷烃类物质可以区分不同储藏温湿度及储藏时间的稻谷,通过苯环类物质可以区分不同储藏湿度及储藏时间的稻谷,为稻谷储藏品质预测模型中新变量的引入提供了理论依据。三、将稻谷储藏早期最易超过临界值的孢子数以及稻谷储藏中后期易达到劣变水平的脂肪酸值作为预测指标,构建了两种稻谷储藏品质预测模型:建立多元线性回归模型,探究多个自变量与预测指标间的关系,实现对稻谷脂肪酸值和孢子数的分别预测;建立反向传播神经网络（BPNN）预测模型,实现多个自变量对稻谷脂肪酸值及孢子数的同时预测。与多元线性回归模型的拟合优度（R2=0.47）相比,BPNN预测模型的拟合优度（R2=0.87）更高,预测效果更好。从隐含层激励函数以及隐含层节点数两个方面进一步优化BPNN预测模型,以平均绝对百分比误差（MAPE）作为指标对39个模型进行评价,得出隐藏层激励函数为tanh,节点数为14的BPNN预测模型脂肪酸值和孢子数的预测值MAPE最低,分别为5.99%、3.93%,模型稳定性较高,可指导实际仓储中环境参数的调控以满足既定储藏期的要求。

关键词：稻谷储藏品质指标挥发性物质数学模型

肺结节精准早筛及肺癌危险因素调查——基于医院体检数据分析

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肺结节精准早筛及肺癌危险因素调查——基于医院体检数据分析

作者：陈梓豪华南理工大学

学位级别：硕士

目的现今,肺癌已成为发生率与病死率增速最快、最显著危及人类健康与生命的恶性肿瘤。肺癌发病年龄也在逐年降低,目前我国75%的肺癌患者年龄在45～65岁之间。肺癌早期症状较为隐匿,不具有特异性,前期可无明显症状,因此年轻人群的肺癌检... 详细信息

目的现今,肺癌已成为发生率与病死率增速最快、最显著危及人类健康与生命的恶性肿瘤。肺癌发病年龄也在逐年降低,目前我国75%的肺癌患者年龄在45～65岁之间。肺癌早期症状较为隐匿,不具有特异性,前期可无明显症状,因此年轻人群的肺癌检出主要是靠影像学肺癌筛查。就此,本文以医院职工人群肺癌筛查结果为切入点,以该社区人群为代表窥探在肺癌普查的情况下当代中国人群肺癌的真实发病率,并通过收集调查问卷,监测区域内大气空气质量,监测电离辐射职业暴露作为评价医院工作环境和正常社区生活环境差异的方法,并尝试分析在日常生活和工作环境之中的肺癌发病风险因子。我们还将通过机器学习和深度学习的方法,计算多次随访的影像学特征和肺小结节病理及浸润程度之间的相关性,包括放射学(如CT值、影像特征与肺癌病理类型的相关性)、计算机视觉(如定量特征提取动态分析随访过程中的小结节微进展)和机器学习(如肺小结节良恶性及浸润程度分类评估)。中心目标是构建一个无创高效且经济的肺小结节术前病理预测模型,区分惰性缓慢和快速进展的结节类型,纠正影像科医生或外科医生的过度诊断和过度治疗,同时可以精准识别高风险高度恶性的肺小结节从而达到早诊早治,将肺癌扼杀在早期,提高肺癌患者的治愈率和生存率。方法选取2019年1月至2022年3月于广东省人民医院进行低剂量CT肺癌筛查的2552位年龄≥40岁的职工作为研究对象,记录受检者的筛查结果和影像DICOM资料,通过影像学专家排查出的可疑肺小结节,交给胸外科制定随访或手术策略,胸外科根据NCCN肺小结节处理指南及综合患者意愿对可疑肺癌职工进行手术和定期随访,手术后患者的病理结果会被记录,根据病理分型及浸润程度分层,作为分组依据纳入人工智能良恶性及浸润程度预测模型。对筛查结果阴性、结节随访患者、肺癌确诊患者进行分层抽样的方法进行问卷调查,调查内容包括既往史、吸烟史、工作环境、生活环境、饮食作息、睡眠锻炼、心理健康等,并分析肺癌相关危险因素。同时在医院区域环境内布设大气空气质量监测仪,每10000m办公区设置一枚,全院24枚,7×24h监测,根据监测结果绘制粉尘浓度等高地形图,比较院内区域空气质量与城市整体空气治疗的差异,分析办公区域肺癌发病率与办公区空气质量的相关性。另外,收集电离辐射职业暴露风险的职工进行定量辐射监测,分析院内工作环境的放射剂量安全情况以及射线暴露所带来的肺癌致病风险。最后综合以上因素,使用深度学习(Deep learning)结合机器学习(Machine learning)的方法,构建基于动态随访CT体素时空特征变化的计算机视觉可视化肺小结节模型。结果共有2552位年龄≥40的员工参与肺癌筛查,发现可疑肺结节233例,随访跟踪124例,手术切除109例,其中病理确认为肺癌的有103例,估算本院40岁以上职工肺癌发病率为103/2552=4.0%。医生、护理人员、医技人员、行政人员、后勤人员之间的职业发病率对比未见显著性差异(p=0.184)。女性职工肺癌发病率显著高于男性(4.7%vs2.4%p=0.02)。随着年龄增大和结节CT值密度增加,结节的浸润程度增加。PM2.5在医院办公区域内与城市平均值无明显差异(P>0.05),未见院内粉尘浓度分布与办公区域间的发病率相关性;职工电离辐射的暴露剂量均在中国放射卫生防护基本标准(GB-4792-84)规定的安全范围内,辐射定量未见与肺癌发病率相关性(P>0.05)。动态随访CT体素时空特征变化的计算机视觉模型受试者工作特征曲线下面积为0.894±0.044,良恶性的敏感度为88.2%,特异性为87.1%,具有良好的性能,可协助临床对疑难肺结节的诊断与管理。结论高筛查率带来了肺癌的高发病率和高假阳性率,目前基于小样本的肺癌风险因子分析无法发现导致肺癌的直接原因,但随着肺小结节的检出量日益增高,建立一个高效的病理预测模型有助于辅助临床医生诊治并符合卫生经济学需求。基于动态随访CT体素时空特征变化的计算机视觉可视化肺小结节模型可有效识别出短期内高概率进展的高风险结节,对早期肺癌的手术和随访决策有一定的辅助作用,达到更精准的早诊早治。

关键词：肺结节早期筛查风险因子人工智能病理预测

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国外再生水饮用回用的案例分析与启示

中国给水排水 2021年第14期37卷 13-22,31页

作者：陈梓豪许萍北京建筑大学城市雨水系统与水环境教育部重点实验室水环境国家级实验教学示范中心北京100044

由于全球水资源的持续紧张,如何更加高效地利用再生水成为亟需解决的问题。近年来再生水饮用回用成为国际研究热点,其具有无需在城市内单独新建配水管网,同时又能提高再生水利用效率等优点。目前,再生水饮用回用在水资源长期短缺的国家... 详细信息

由于全球水资源的持续紧张,如何更加高效地利用再生水成为亟需解决的问题。近年来再生水饮用回用成为国际研究热点,其具有无需在城市内单独新建配水管网,同时又能提高再生水利用效率等优点。目前,再生水饮用回用在水资源长期短缺的国家已有实际应用,但其尚未在我国引起广泛的关注与重视,也无应用案例。在简要回顾全球再生水饮用回用概况的基础上,分别选取国外间接饮用回用和直接饮用回用的典型案例,对其主要工艺与出水水质、风险管控措施、成本与能耗进行剖析,在此基础上对我国再生水饮用回用提出思考与启示,以期对再生水饮用回用在我国的发展起到借鉴作用。

关键词：水资源短缺再生水饮用回用再生水处理工艺