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基于深度学习的无人艇水面目标检测技术研究

基于深度学习的无人艇水面目标检测技术研究

作者：颜廷楠大连海事大学

学位级别：硕士

随着航海活动的增加,监控海上交通状况、检测海上目标、保护贸易船只、海防的需求也越来越大。上述问题均离不开无人艇的工作,而要想无人艇能够在海上自主航行或有操作人员远程遥控航行需要无人艇具备环境感知能力,基于可见光的目标检... 详细信息

随着航海活动的增加,监控海上交通状况、检测海上目标、保护贸易船只、海防的需求也越来越大。上述问题均离不开无人艇的工作,而要想无人艇能够在海上自主航行或有操作人员远程遥控航行需要无人艇具备环境感知能力,基于可见光的目标检测技术是无人艇具备环境感知能力的重要一环。本文以水面目标(浮标、游艇、集装箱船、散货船、邮轮)作为研究对象,制作无人艇水面目标检测数据集,研究实时目标检测算法,解决无人艇水面目标实时检测问题,对于拓展海洋经济发展空间,推动船舶与海洋工程装备创新发展具有十分重要的意义。(1)针对公开海上目标数据集数量少,数据集质量低,重复图片多的问题,本文根据研究课题需要,从SHIPSPOTTING网站获取约4万张图片,精心筛选出符合本课题研究的2665张图片,对每张图片使用Label Img工具进行人工标注。针对图片中相同种类的目标大小相似的情况,根据实际情况对所有图片进行随机缩放,提高数据集的丰富度。缩放的同时根据每张图片的原始标注文件生成新的标注文件。对数据集中的所有图片在HSV色彩空间中使用色彩增强,提高训练的网络模型性能。(2)简述目标检测领域算法的研究现状,介绍目前主流的研究方法。着重介绍目前性能较高的三种目标检测算法的SSD、Faster R-CNN和Yolov4基本原理和网络结构。使用USV5330数据集和已经公开的Seaships(7000)数据集训练上述三种算法。从损失图像、m AP、FPS等多个指标分析实验结果找出性能最好的目标检测算法并验证USV5330数据集的有效性。最终选择综合性能最强的Yolov4作为本研究课题的基础算法。(3)在Yolov4的基础上设计MLC-CSPP＿Yolov4无人艇水面目标检测算法。在主干网络中使用MLC模块和CMP模块代替CSPX减少网络深度加强深层语义与浅层语义联系,增强网络特征提取能力。在SPP网络结构中添加已经被证明有效的CSP结构形成新的CSPP网络降低网络权重参数,使得网络更加容易训练。在推理阶段通过将已知的权重参数所在分支合并减轻GPU计算消耗提高检测速度。(4)将改进后的目标检测算法MLC-CSPP＿Yolov4在USV5330数据集上训练得到的模型应用在实际的检测系统中,开发了两种针对不同场景使用的目标检测系统分别是艇载检测系统和岸基检测系统,对两套系统分别作了系统测试,能够正常运行,完成本课题研究的需要。

关键词：水上实时目标检测无人艇 Yolov4 结构重参数化数据增强

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g-C_3N_4光催化性能的研究进展

无机材料学报 2014年第8期29卷 785-794页

作者：楚增勇原博颜廷楠国防科学技术大学理学院长沙410073

利用光催化剂将太阳能转化为人类可以直接利用的能量,并用其解决地球资源的枯竭和生存环境的恶化是可再生清洁能源研究的一个方向。g-C3N4的独特结构赋予其良好的光催化性能,使之成为光催化领域的研究热点。目前在光催化领域,g-C3N4主... 详细信息

利用光催化剂将太阳能转化为人类可以直接利用的能量,并用其解决地球资源的枯竭和生存环境的恶化是可再生清洁能源研究的一个方向。g-C3N4的独特结构赋予其良好的光催化性能,使之成为光催化领域的研究热点。目前在光催化领域,g-C3N4主要用于催化污染物分解、水解制氢制氧、有机合成及氧气还原。在实际应用中,为进一步提高g-C3N4的光催化效果,科研工作者开发了多种改进方法,例如物理复合改性、化学掺杂改性、微观结构调整等。本文主要论述了g-C3N4在光催化领域的应用以及光催化性能的改进方法,简要阐述了光催化和各种改进方法的机理,分析了目前g-C3N4在光催化领域面临的问题和挑战,展望了g-C3N4的应用前景。

关键词： g-C3N4 光催化改进方法综述

消费升级视角下互联网使用对农村生活垃圾减量的影响

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华中农业大学学报（社会科学版） 2024年第3期 80-91页

作者：张丰翼颜廷武范怡楠华中农业大学经济管理学院/湖北农村发展研究中心湖北武汉430070

基于湖北省967份农户调查数据,采用内生转换模型,聚焦抑制废弃物产生源头措施,着眼农村地区和微观层面,在“反事实”分析框架下实证检验互联网使用对农村居民生活垃圾减量的影响,并进一步从消费升级视角探究其中的作用机制。研究结果表... 详细信息

基于湖北省967份农户调查数据,采用内生转换模型,聚焦抑制废弃物产生源头措施,着眼农村地区和微观层面,在“反事实”分析框架下实证检验互联网使用对农村居民生活垃圾减量的影响,并进一步从消费升级视角探究其中的作用机制。研究结果表明:(1)互联网使用显著促进了农村居民生活垃圾减量,反事实结果表明,使用互联网的农户假如未使用互联网,其生活垃圾产生量将显著增加。(2)消费升级是互联网使用作用于生活垃圾减量的主要传导机制。其中,互联网购物带来的消费数量提升会增加生活垃圾产生量,但是消费结构优化又进一步抑制生活垃圾产生量。进一步的异质性分析表明,互联网对男性、老龄人群、受教育程度较低和收入水平较高的农户影响效果更为显著。提出为切实改善农村人居环境,各级政府应积极采取夯实互联网基础设施、倡导理性消费、加快生产和生活方式全面绿色转型等措施,促进农村生活垃圾减量,提高农村生活垃圾治理效率。

关键词：消费升级消费结构生活垃圾减量互联网使用内生转换模型

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石墨相氮化碳的改性与应用

石墨相氮化碳的改性与应用

作者：颜廷楠湘潭大学

学位级别：硕士

石墨相氮化碳(g-CN)的光吸收区域与可见光部分重叠、化学性质稳定、无毒、原材料丰富、制备方法简单,这些优点使其备受青睐。本文立足前人的研究,得到了三种改性后的g-CN,采用BET、固体紫外可见漫反射光谱(DRS)、Raman光谱(Raman)、扫... 详细信息

石墨相氮化碳(g-CN)的光吸收区域与可见光部分重叠、化学性质稳定、无毒、原材料丰富、制备方法简单,这些优点使其备受青睐。本文立足前人的研究,得到了三种改性后的g-CN,采用BET、固体紫外可见漫反射光谱(DRS)、Raman光谱(Raman)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等对所制备材料的结构以及性能进行了表征。论文的主要研究内容与实验结果如下:1.通过高速剪切法成功制备了单层g-CN纳米片,纳米片直径在5030nm范围内,厚度大约0.7 nm。单层g-CN纳米片降解Rh B的速率常数是块状g-CN的4.2倍。高速剪切法制备单层g-CN纳米片有产率高、水中分散性较好等优点,实验发现部分剥离的g-CN在工业上有更好的应用前景。2.在不同金属氯化物中合成了不同性能的g-CN,实验结果表明g-CN的结晶性、带隙、溶解性、光催化性能都有一定程度的改变。在KCl中600℃煅烧得到的g-CN结晶性最好,Li Cl中合成的g-CN带隙最小,Ca Cl2中合成的g-CN溶解性能最佳。当煅烧温度为500℃时CaCl2中生成的g-CN光催化性能最佳,当煅烧温度为600℃时KCl中生成的g-CN光催化性能最好。G-500Ca,G-600K两种样品其光催化降解Rh B的速率常数分别为0.01789和0.0274,而相同质量在500℃和600℃下直接合成的g-CN分解速率常数分别为0.01039和0.01768。3.利用水热法制备了g-CN量子点,将该量子点与1mol/L葡萄糖溶液混合,在180℃水热10h得到了碳凝胶,经炭化以及活化后得到了直径大约9μm的活性炭球。实验结果表明,添加g-CN量子点后活性炭球的产率、石墨化程度、比表面积等都有一定程度的提高,与此同时g-CN量子点作为一种掺氮试剂,大幅度提高了材料的含氮量。通过循环伏安法、交流阻抗、恒流充放电等电化学表征方法,发现AC的阻抗性能极为优异,当电流密度为2Ag时质量比电容为281Fg,在10Ag是电容保留率为91.6%。

关键词：石墨相氮化碳高速剪切超级电容器光催化剂罗丹明B

不同处理方式对蒙古栎压条生长和生根性状的影响

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西南林业大学学报（自然科学） 2024年第2期44卷 1-10页

作者：颜廷武王克瀚朱健李光陈若楠冯健辽宁省林业科学研究院辽宁沈阳110032 辽宁白石砬子森林生态系统国家定位观测研究站辽宁丹东118201 辽宁省经济林研究所辽宁大连116031 岫岩满族自治县国有清凉山林场辽宁鞍山114312 国有清原满族自治县城郊林场辽宁抚顺113300

以蒙古栎当年生枝条为穗材,采用不同种类和浓度的外源生长物质、不同基质及不同压条方式作为试验处理,测定并分析穗材生长量、生物量和生根性状,旨在筛选最优外源生长物质的种类和浓度、基质组成及压条方式。结果表明:吲哚丁酸钾和ABT1... 详细信息

以蒙古栎当年生枝条为穗材,采用不同种类和浓度的外源生长物质、不同基质及不同压条方式作为试验处理,测定并分析穗材生长量、生物量和生根性状,旨在筛选最优外源生长物质的种类和浓度、基质组成及压条方式。结果表明:吲哚丁酸钾和ABT1对蒙古栎压条穗材生根均具有明显的促进作用,但存在一定差异。10000 mg/L ABT1的根、茎、叶和单株等生物量分别是5000 mg/L吲哚丁酸钾的4.07倍、1.57倍、1.29倍和1.48倍,生根率、生根量和最长根长分别是5^(#)处理的1.9倍、3.16倍和1.47倍,偏根率仅为38.79%。因此ABT1更适宜作为蒙古栎压条穗材生根的促进剂,其10000 mg/L浓度处理穗材时,生根率、生根量和最长根长分别达到了23.84%、7.05条和16.71 cm。14^(#)处理的株高、地径、茎生物量、叶生物量、单株生物量、生根率、最长根长和偏根率等指标均优于其他基质处理,为蒙古栎压条较适宜的基质。横缢处理组均生根,而非横缢处理组均不生根,表明横缢对蒙古栎压条穗材生根非常重要。采用直立压条方式的株高、地径、根生物量、茎生物量、叶生物量、单株生物量、生根率、生根量和最长根粗等指标均高于倒伏压条方式,直立压条为蒙古栎适宜压条方式。

关键词：蒙古栎压条繁育外源生长物质基质生根

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基于交叉注意力的多任务交通场景检测模型

北京航空航天大学学报 2024年第5期50卷 1491-1499页

作者：牛国臣王晓楠中国民航大学机器人研究所天津300300 中国民航大学民航智慧机场理论与系统重点实验室天津300300

感知是自动驾驶的基础和关键,但大多数单个模型无法同时完成交通目标、可行驶区域和车道线等多项检测任务。提出一种基于交叉注意力的多任务交通场景检测模型,可以同时检测交通目标、可行驶区域和车道线。使用编解码网络提取初始特征,... 详细信息

感知是自动驾驶的基础和关键,但大多数单个模型无法同时完成交通目标、可行驶区域和车道线等多项检测任务。提出一种基于交叉注意力的多任务交通场景检测模型,可以同时检测交通目标、可行驶区域和车道线。使用编解码网络提取初始特征,利用混合空洞卷积对初始特征进行强化,并通过交叉注意力模块得到分割和检测特征图。在分割特征图上进行语义分割,在检测特征图上进行目标检测。实验结果表明:在具有挑战性的BDD100K数据集中,所提模型在任务精度和总体计算效率方面优于其他多任务模型。

关键词：注意力机制多任务学习自动驾驶目标检测混合空洞卷积

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深空通信长无模糊距离高精度再生测距码设计

航空学报 2024年第12期45卷 158-168页

作者：奚雅楠党小宇李赛南京航空航天大学电子信息工程学院南京211106 杭州电子科技大学电子信息学院杭州310018

在低信噪比环境中及极远测距范围内获得高精度距离测量量是深空测距面临的挑战。再生测距系统通过在航天器中将测距码再生,可将下行链路信噪比提升约30dB,从而解决低信噪比问题,但是已知测距码的无模糊测距距离难以满足未来深空测距需... 详细信息

在低信噪比环境中及极远测距范围内获得高精度距离测量量是深空测距面临的挑战。再生测距系统通过在航天器中将测距码再生,可将下行链路信噪比提升约30dB,从而解决低信噪比问题,但是已知测距码的无模糊测距距离难以满足未来深空测距需要。通过对复合函数与测距误差的关系进行系统分析,提出通过改变复合函数降低测距误差的方法,并用m序列及新复合函数设计新测距码。共设计8个新测距码,测距误差方差比已知测距码降低0.28~3.78dB,无模糊测距距离从7.5×10^(4)km提升至117×10^(4)~17884×10^(4)km,扩展了15~2384倍。其中包含一种直流分量为0的完全均衡的测距码。仿真结果表明:新测距码能为未来深空通信及深空探测提供更远距离内更高精度的距离测量支撑。

关键词：深空通信再生测距伪随机测距码 m序列无模糊距离测距精度

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堆载和固结对高饱和度废弃黏土抗剪强度影响

中国环境科学 2024年第8期44卷 4446-4454页

作者：徐辉王锦楠李升智王璐楠詹良通浙江理工大学建筑工程学院浙江杭州310018 浙江理工大学科技与艺术学院浙江绍兴312369 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室浙江杭州310058

以杭州某基坑开挖渣土为研究对象,开展了24组大尺寸固结-直剪试验,研究了瞬时、阶梯型和斜坡型3种加载方式下高饱和度黏土固结过程抗剪强度的变化规律.结果表明,在上覆荷载作用下,土体产生瞬时压缩,压缩量随荷载的增大而增加;在3种加载... 详细信息

以杭州某基坑开挖渣土为研究对象,开展了24组大尺寸固结-直剪试验,研究了瞬时、阶梯型和斜坡型3种加载方式下高饱和度黏土固结过程抗剪强度的变化规律.结果表明,在上覆荷载作用下,土体产生瞬时压缩,压缩量随荷载的增大而增加;在3种加载方式下,当最终荷载相同时,最终沉降量较为接近;剪切曲线为应变硬化型,初始切线模量和最终剪应力均随固结度或上覆荷载的增大而提高;加载方式对初始切线模量有一定影响,对最终剪应力影响较小;抗剪强度随固结度的增长呈线性增大趋势,增大幅度随荷载的增大而显著;在3种加载方式下,当上覆荷载和固结度相同时,抗剪强度基本接近.基于试验结果,建立了高饱和度黏土固结过程抗剪强度预测模型,并利用本文试验数据和文献数据验证了其可靠性.模型分析结果表明:随着固结度的增长,抗剪强度包络线截距呈线性增大,而弯曲程度呈线性减小.在高饱和度废弃黏土堆填工程中,可采用本文建立的模型来预测不同堆填方式下土体固结过程的抗剪强度.

关键词：高饱和度黏土固结度堆载方式抗剪强度

基于信息扩散模型的沣东新城区土壤重金属潜在生态风险评估

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环境科学 2024年第3期45卷 1749-1759页

作者：杨楠楠韩玲刘明长安大学土地工程学院西安710064 陕西省土地整治重点实验室西安710075

我国目前大规模的新区建设导致严峻的区域土壤重金属污染形势.以沣东新城为研究靶区,进行重金属含量特征描述性统计及克里金插值分析,进一步结合潜在生态风险指数与信息扩散理论,构建基于风险评估的信息扩散模型,探讨了Pb、 Cu、 Cd和H... 详细信息

我国目前大规模的新区建设导致严峻的区域土壤重金属污染形势.以沣东新城为研究靶区,进行重金属含量特征描述性统计及克里金插值分析,进一步结合潜在生态风险指数与信息扩散理论,构建基于风险评估的信息扩散模型,探讨了Pb、 Cu、 Cd和Hg的污染程度、污染风险及风险发生概率.结果表明,研究区内4种土壤重金属的含量均值远超土壤重金属背景值,分别是背景值的1.943(Pb)、 1.419(Cu)、 3.074(Cd)和3.567(Hg)倍,且重金属分布受人为干扰较大呈强变异性(CV>65%).其中,Pb和Cu污染分布主要受到工业生产与建设用地开发的影响,工业活动、农业活动及交通运输是主要的Cd污染源,而工业建设是造成Hg污染的主要因素.重金属潜在生态风险指数平均值分别为9.716(Pb)、 7.095(Cu)、 92.292(Cd)和142.469(Hg),区域综合潜在生态风险指数(RI)均值为251.573,表明区域整体处于较高的潜在生态风险状态.区域Pb和Cu整体处于轻度潜在生态风险,而Cd和Hg以中风险与较高风险为主,表明Cd和Hg是区域重金属污染的主导因素.信息扩散潜在生态风险模型评估结果显示,区域综合潜在生态风险各等级的概率排序为:较高(38.98%)>中度(38.55%)>高(5.89%)>轻微(5.15%)>极高(3.56%),Cd、 Hg元素各潜在生态风险等级的超越概率远大于Pb和Cu,Hg元素各污染等级的超越概率分别为轻微(94.89%)、中度(66.85%)、较高(23.62%)、高(3.9%)和极高(2%),其中仅轻微等级的超越概率小于Cd.潜在生态风险等级的污染概率预测误差均小于5%,体现了基于风险评估的信息扩散模型的可靠性.研究结果可为样本受限地区的土壤重金属潜在生态风险监测与管控提供技术借鉴与支持.

关键词：土壤重金属污染评价潜在生态风险信息扩散概率预测