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频域多方向C-UNet及动态损失的工业烟尘图像分割

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控制理论与应用 2024年第3期41卷 543-554页

作者：张大锦刘辉陈甫刚赵安昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650500 昆明理工大学云南省人工智能重点实验室云南昆明650500 云南昆钢电子信息科技有限公司云南昆明650302

工业烟尘污染等级监测中烟尘的准确分割是污染等级判定的重要前提.针对边缘模糊且方向多变烟尘在特征提取过程中边缘方向细节信息提取困难、分割不准确的问题,本文提出一种频域多方向C-UNet及动态损失的工业烟尘图像分割方法.首先,通过... 详细信息

工业烟尘污染等级监测中烟尘的准确分割是污染等级判定的重要前提.针对边缘模糊且方向多变烟尘在特征提取过程中边缘方向细节信息提取困难、分割不准确的问题,本文提出一种频域多方向C-UNet及动态损失的工业烟尘图像分割方法.首先,通过构建轮廓波多方向分解下采样结构增强编码阶段烟尘边缘方向信息的提取能力;其次,通过轮廓波变换提取烟尘8个边缘方向细节信息进行跳跃连接,提升持续采样过程中细节信息的表达准确度;然后,构建轮廓波细节重构上采样结构增强解码阶段烟尘边缘细节信息的恢复能力;最后,提出一种动态加权策略构建组合损失函数来优化训练网络,增强网络对烟尘边缘特征的提取能力.结果表明,本文方法与U-Net和其他同类方法相比在指标上有较好提升,改善了烟尘边缘分割不准确的问题,在不同烟尘场景上的分割效果也优于现有分割模型.

关键词：工业烟尘图像分割轮廓波变换特征提取动态损失函数

基于WGKSOM-DRCA自适应即时学习的转炉炼钢终点碳温软测量方法

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计算机集成制造系统 2024年第1期30卷 103-117页

作者：陈棕鑫刘辉陈甫刚刘建勋昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650500 昆明理工大学云南省人工智能重点实验室云南昆明650500 云南昆钢电子信息科技有限公司云南昆明650302

转炉炼钢终点碳温的准确预测是实现转炉终点控制的关键。针对转炉生产过程数据存在波动性大和非线性特点引起传统即时学习度量的算法学习集质量低,进而削弱模型预测性能的问题,提出了一种基于加权高斯核自组织映射动态相关成分分析(WGKS... 详细信息

转炉炼钢终点碳温的准确预测是实现转炉终点控制的关键。针对转炉生产过程数据存在波动性大和非线性特点引起传统即时学习度量的算法学习集质量低,进而削弱模型预测性能的问题,提出了一种基于加权高斯核自组织映射动态相关成分分析(WGKSOM-DRCA)自适应即时学习软测量建模方法用于转炉炼钢终点碳温预测。首先,采用引入标签信息的WGK度量准则构造WGKSOM聚类算法引导聚类方向,提高算法的聚类质量并降低类簇数据波动性对于建模的影响;其次,利用高斯后验概率计算待测样本的隶属度并通过引入动态因子构建DRCA度量策略,从而实现自适应的样本选择,进一步提升待测样本对应的局部算法学习集质量并用于局部模型训练,最终输出终点碳温的预测结果。实验表明,所提算法在转炉炼钢终点碳温预测上相对于其他算法有更好的表现,在±0.02%的预测误差范围,碳含量的预测精度为92%,在±10℃的误差范围,温度的预测精度为93.5%。

关键词：转炉炼钢即时学习软测量自组织映射高斯核函数相关成分分析

衔接注意力机制与残差ASPP的W-Net工业烟尘图像分割

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控制理论与应用 2023年第1期40卷 160-171页

作者：詹光莉刘辉陈甫刚杨路昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650500 昆明理工大学云南省人工智能重点实验室云南昆明650500 云南昆钢电子信息科技有限公司云南昆明650302

工业烟尘图像分割是基于烟尘图像监测污染等级判定的重要环节.针对工业烟尘分割时存在的小目标烟尘漏检、大目标烟尘误检以及分割结果精度低等问题,提出了一种结合衔接注意力机制和残差空洞空间金字塔池化(ASPP)的W-Net网络.使用衔接注... 详细信息

工业烟尘图像分割是基于烟尘图像监测污染等级判定的重要环节.针对工业烟尘分割时存在的小目标烟尘漏检、大目标烟尘误检以及分割结果精度低等问题,提出了一种结合衔接注意力机制和残差空洞空间金字塔池化(ASPP)的W-Net网络.使用衔接注意力机制将两个U-Net网络组合成W-Net,W-Net能充分利用烟尘的轮廓、位置信息进行烟尘粗分割和细分割操作,两次分割能达到更精细的分割效果;此外,针对W-Net中的普通卷积功能过于简单而不能更好地提取烟尘特征的问题,提出一种兼具残差块和ASPP功能的残差ASPP结构,同时还能根据大小目标烟尘的特点进行针对性分割,分割结果更全面完整.实验结果表明,结合衔接注意力机制与残差ASPP的W-Net以较小的分割效率损失为代价获得了较高的分割精度,Recall,IoU与F-score指标提高了4%~5%,解决了大小目标烟尘存在的分割问题,烟尘的分割效果也优于其他语义分割网络.

关键词：工业烟尘图像分割注意力机制空洞空间金字塔池化 W-Net

一种DDMCN火焰图像特征提取的转炉炼钢碳含量实时预测方法

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控制与决策 2023年第10期38卷 2795-2804页

作者：刘旭琛刘辉陈甫刚李超昆明理工大学信息工程与自动化学院昆明650500 昆明理工大学云南省人工智能重点实验室昆明650500 云南昆钢电子信息科技有限公司昆明650500

转炉炼钢终点控制作为吹炼末期重要操作的关键是碳含量准确实时预测,而熔池中碳含量的氧化速率能够反映在炉口火焰纹理变化上,因此提取火焰纹理的准确特征是终点碳含量预测的关键,但是火焰纹理具有多方向多尺度不规则的特征描述难点.鉴... 详细信息

转炉炼钢终点控制作为吹炼末期重要操作的关键是碳含量准确实时预测,而熔池中碳含量的氧化速率能够反映在炉口火焰纹理变化上,因此提取火焰纹理的准确特征是终点碳含量预测的关键,但是火焰纹理具有多方向多尺度不规则的特征描述难点.鉴于此,提出一种导数非线性映射方向加权多层复杂网络彩色纹理描述符,符合火焰不规则纹理的多尺度多方向特点.首先,将HSI空间下火焰图像映射至相位空间以增强空间位置关联信息;然后,基于复杂网络给出一种反映不同尺度顶点间连续变化的导数关系权重公式,结合方向信息构建炉口火焰图像的多尺度不规则方向加权彩色纹理复杂网络;最后,计算顶点方向加权度特征量化复杂网络拓扑连接模式,构建火焰彩色纹理特征,建立KNN回归模型预测终点碳含量.实验结果表明,所提出算法满足实际转炉炼钢吹炼过程实时性要求.

关键词：转炉炼钢特征提取纹理分析复杂网络高阶局部导数模式彩色纹理

频域多方向C-UNet及动态损失的工业烟尘图像分割

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控制理论与应用 2023年

作者：张大锦刘辉陈甫刚赵安云南昆钢电子信息科技有限公司昆明理工大学云南省人工智能重点实验室昆明理工大学信息工程与自动化学院

工业烟尘污染等级监测中烟尘的准确分割是污染等级判定的重要前提.针对边缘模糊且方向多变烟尘在特征提取过程中边缘方向细节信息提取困难,分割不准确的问题,提出一种频域多方向C-UNet(Contourlet U-Net)及动态损失的工业烟尘图像分割方... 详细信息

工业烟尘污染等级监测中烟尘的准确分割是污染等级判定的重要前提.针对边缘模糊且方向多变烟尘在特征提取过程中边缘方向细节信息提取困难,分割不准确的问题,提出一种频域多方向C-UNet(Contourlet U-Net)及动态损失的工业烟尘图像分割方法.首先,通过构建轮廓波多方向分解下采样结构增强编码阶段烟尘边缘方向信息的提取能力;其次,通过轮廓波变换提取烟尘八个边缘方向细节信息进行跳跃连接,提升持续采样过程中细节信息的表达准确度;然后,构建轮廓波细节重构上采样结构增强解码阶段烟尘边缘细节信息的恢复能力;最后,提出一种动态加权策略构建组合损失函数来优化训练网络,增强网络对烟尘边缘特征的提取能力.结果表明,本文方法与U-Net和其他同类方法相比在指标上有较好提升,改善了烟尘边缘分割不准确的问题,在不同烟尘场景上的分割效果也优于现有分割模型.

关键词：工业烟尘图像分割轮廓波变换特征提取动态损失函数

基于CJS-SLLE降维与即时学习的转炉炼钢终点碳温软测量方法

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控制理论与应用 2023年第10期40卷 1839-1850页

作者：赵安刘辉陈甫刚刘旭琛张大锦昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650500 昆明理工大学云南省人工智能重点实验室云南昆明650500 云南昆钢电子信息科技有限公司云南昆明650500

转炉炼钢中碳温的准确检测是终点判断的关键,基于数据驱动的终点碳温软测量方法是一种有效途径,但转炉炼钢生产过程数据存在高维度、非线性和数据波动大的问题.针对这一问题,本文提出一种降维与即时学习的终点碳温软测量(CJS-SLLE)算法... 详细信息

转炉炼钢中碳温的准确检测是终点判断的关键,基于数据驱动的终点碳温软测量方法是一种有效途径,但转炉炼钢生产过程数据存在高维度、非线性和数据波动大的问题.针对这一问题,本文提出一种降维与即时学习的终点碳温软测量(CJS-SLLE)算法用于过程数据的监督降维.通过在距离度量中引入量化后的碳温标签信息,从而构造了一种带有监督信息的度量方式实现类内类间方差的调整,然后在带标签信息的基础上引入数据间方向信息,从而实现了样本标签、方向和距离三者信息融合的一种新型(CJS)相似性度量策略,应用到局部线性嵌入中获得高维训练样本低维坐标;其次,提出一种自适应局部线性投影策略用于无标签待测样本,实现其低维坐标中同样包含标签信息;最后,根据即时学习算法选取样本子集建立偏最小二乘局部回归模型对终点碳温预测.在实际转炉炼钢生产过程数据仿真下,碳含量在±0.02%误差范围内预测精度达到90%,温度在±10℃误差范围内预测精度达到87%.

关键词：转炉炼钢即时学习相似性度量预测分析降维

基于改进遗传算法的转炉炼钢过程数据特征选择

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仪器仪表学报 2019年第12期40卷 185-195页

作者：刘辉曾鹏飞巫乔顺陈甫刚昆明理工大学信息工程与自动化学院昆明650500 昆明理工大学云南省人工智能重点实验室昆明650500 云南昆钢电子信息科技有限公司昆明650500

转炉炼钢生产过程数据特征选择是实现终点碳温预报的关键,针对生产过程高维数据不利于快速精确预测终点碳温的问题,提出一种改进遗传算法的转炉炼钢生产过程数据特征选择方法。首先采用皮尔逊相关系数衡量不同特征的重要贡献度,进而构... 详细信息

转炉炼钢生产过程数据特征选择是实现终点碳温预报的关键,针对生产过程高维数据不利于快速精确预测终点碳温的问题,提出一种改进遗传算法的转炉炼钢生产过程数据特征选择方法。首先采用皮尔逊相关系数衡量不同特征的重要贡献度,进而构造反映过程数据特征与终点碳温相关性的目标函数;然后通过目标函数定义了种群的最大、最小、平均适应度和随机个体适应度值4个变量,建立了一种自适应调节交叉变异概率机制,使得迭代寻优时种群分布更加合理的同时又提高了算法后期收敛速度,防止陷入局部最优。最后进行实际钢厂生产过程数据特征选择验证和对比实验,结果表明,特征选择平均用时为0.25 s,用于终点预报中温度误差在±5℃的精度为85.67%,碳含量预测误差在±0.01%的精度为80.67%。

关键词：转炉炼钢特征选择碳温预测改进遗传算法

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昆钢配矿系统与互联网大数据技术的融合研究

昆钢科技 2019年第6期 57-62页

作者：葛居娜胡兴康陈甫刚李云财技术中心信息中心

本文主要针对昆钢现有的高炉配矿生产成本问题进行分析,重点阐述了昆钢配矿系统在互联大数据技术冲击下的机遇和挑战,提出收集高炉生产配矿各个环节的一线生产数据加以分析整理,引用线性规划优化计算模型,设计开发配矿决策系统解决现有... 详细信息

本文主要针对昆钢现有的高炉配矿生产成本问题进行分析,重点阐述了昆钢配矿系统在互联大数据技术冲击下的机遇和挑战,提出收集高炉生产配矿各个环节的一线生产数据加以分析整理,引用线性规划优化计算模型,设计开发配矿决策系统解决现有问题,达到成本或效益优化目标,最终与互联网大数据技术进行融合的可行性及对其进行建设和实现的探讨。

关键词：配矿系统互联网大数据技术融合

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铁前全成本优化模型设计与应用

昆明冶金高等专科学校学报 2020年第1期36卷 6-11页

作者：尹业华陈甫刚李云财云南昆钢电子信息科技有限公司云南昆明650300

提出了配料化模型的设计思路,模型是以铁水利润最大为目标函数,综合考虑了矿石库存量、烧结矿、球团矿、铁水和炉渣等工业指标及工序成本等关键因素,在指导生产有矿和矿石计划采购过程中起到了很好的降成本作用。

关键词：烧结配料模型用矿结构工业指标