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基于深度神经网络的癫痫脑电分析与处理

基于深度神经网络的癫痫脑电分析与处理

作者：高广淼山东师范大学

学位级别：硕士

癫痫是一种会发生在各个年龄段的神经生物学疾病,发作时具有急性、反复性的特点。癫痫一直是医学上极难治疗的疾病,传统的癫痫脑电信号分析是医护人员通过视觉监测脑电图来完成的,但是这一过程会掺杂较多的主观因素,易造成检测结果的不... 详细信息

癫痫是一种会发生在各个年龄段的神经生物学疾病,发作时具有急性、反复性的特点。癫痫一直是医学上极难治疗的疾病,传统的癫痫脑电信号分析是医护人员通过视觉监测脑电图来完成的,但是这一过程会掺杂较多的主观因素,易造成检测结果的不准确。同时,人工检测耗时,这会给医护人员带来一定的工作负担从而造成较低的工作效率。因此为了解决上述问题,本文分别针对新生儿癫痫发作自动检测和致痫区脑电识别提出了两种深度学习模型。由于新生儿癫痫发作时没有外在身体表现,只体现在重复的脑电图活动中,因此,通过对脑电信号的处理与分类,来自动检测新生儿的癫痫发作尤为重要。本文将稀疏表示与深度学习相结合,构建了一种深度稀疏表示分类(Deep Sparse Representation Classification,DSRC)模型来检测新生儿连续长程脑电记录中的癫痫发作。首先,对脑电信号进行预处理与特征提取,之后将脑电特征送入DSRC模型进行训练和分类。DSRC模型由卷积自编码器与稀疏表示分类器组成。卷积自编码器即自编码器与卷积神经网络结合用来实现多层次的特征提取,稀疏表示分类器位于编码器与解码器之间用来实现对癫痫脑电信号的分类。本文所提出的DSRC模型对Helsinki数据库中的36名新生儿患者进行了性能评估与测试,得到的平均准确率为91.24%、平均灵敏度为89.37%,平均特异性为93.11%。针对致痫区脑电识别,本文将多项式混沌展开(Polynomial Chaos Expansions,PCE)与深度人工神经网络(Deep Artificial Neural Network,DANN)结合,构建了一种深度任意多项式混沌神经网络(Deep Arbitrary Polynomial Chaos Neural Network,DAPCNN)分类模型。首先,对脑电信号进行预处理与特征提取,然后将脑电特征送入DAPCNN分类模型。在本文中,从PCE的齐次混沌理论的角度来分析DANN中的神经信号处理。采用PCE理论的数据驱动泛化,即任意多项式混沌,在DANN的每个神经节点上构建相应的多变量正交表示,通过自适应构建数据驱动的每一层多变量正交基来分解穿越多层结构的神经信号。DAPCNN与传统的DANN训练过程一致,并且所有训练的权重都会自动确定相应的多变量数据驱动的标准正交基。本文所提出的DAPCNN分类模型在Bern-Barcelona数据库上进行了性能评估与测试,得到的准确率为86.05%,灵敏度为85.87%,特异性为86.22%,实验结果表明了该方法的有效性,并且与其他已发表的致痫区脑电信号自动识别方法对比进一步证明了本文方法的优势。本文所提出的两种深度学习模型分别在新生儿癫痫发作检测和致痫区脑电识别上都达到了令人满意的效果,从而表明了本文所提出方法的良好性能。在未来的工作中,将通过与医院的合作,进一步完善和测试本文所提出的方法。

关键词：脑电信号深度学习神经网络稀疏表示多项式混沌展开

驾校场景下基于连续图像的3D目标检测算法的研究与实现

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驾校场景下基于连续图像的3D目标检测算法的研究与实现

作者：高广智电子科技大学

学位级别：硕士

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仿捕蝇草的软体机械手制备及其控制系统研究

仿捕蝇草的软体机械手制备及其控制系统研究

作者：高广明西安理工大学

学位级别：硕士

传统的刚性机械手已经广泛应用于生产生活中,在代替人完成繁重、枯燥的劳动以及实现生产自动化等方面发挥了重要作用。刚性机械手在人-机交互的环境存在潜在的安全问题,软体机械手在人机交互、康复辅助器械以及易碎物品分拣等方面具有... 详细信息

传统的刚性机械手已经广泛应用于生产生活中,在代替人完成繁重、枯燥的劳动以及实现生产自动化等方面发挥了重要作用。刚性机械手在人-机交互的环境存在潜在的安全问题,软体机械手在人机交互、康复辅助器械以及易碎物品分拣等方面具有广泛应用,但是软体机械手在动作速度和手指动作准确性方面存在不足。论文基于仿生原理,从仿生机械手优化设计方面开展系统研究,设计制备了一种能够快速响应的软体机械手,搭建控制系统监控实时状态并反馈控制。论文的主要研究工作包括:(1)基于捕蝇草快速闭合的机理,提出一种具有双稳态结构的软体机械手,对手指单元进行设计,将其分为三个部分:稳态块、主体和限制层,在主体两端嵌入钕铁硼磁铁。选用硅橡胶作为主体部分的材料,PDMS作为稳态块和限制层的材料,选取材料本构模型,确定模型参数值。采用D-H法进行运动学分析,得到手指单元的末端姿态表示:根据力矩平衡原理进行静力学分析,得到手指单元的伸长比和手指弯曲角度的表达式。(2)对软体手指单元的弯曲性能进行仿真分析,使用Abaqus仿真软件建立有限元模型,优化软体手指单元的结构参数,并通过手指单元的接触和夹持应力分析外部碰撞块的移动速度和稳态块相对于主体的位置对于稳态阈值切换的影响,得到具备较好弯曲性能的结构参数和触发条件。(3)完成了软体机械手控制系统的设计开发。选择磁力作为驱动,设计用于硬件系统供电的直流可调降压模块产生可通过单片机调节的电压,选型硬件模块,搭建控制系统的硬件部分。编写传感器信号采集、电压控制、串口通信和上位机程序,通过上位机显示和记录传感器数据并实现对电磁铁的反馈控制。(4)根据仿真优化之后的结构参数,对浇铸模具和软体机械手的底座进行设计,为保证稳态块与主体连接稳固,对模具进行一体化设计。设计软体手指单元的指尖以便更好地抓取物体,设计不同张开角度的底座以适应不同应用场景。使用3D打印机打印浇铸模具、底座和指尖,根据制备流程固化成型软体手指单元,将指尖、手指单元和底座通过铷铁硼磁铁吸合组装成软体机械手并搭载控制系统。通过实验测试手指单元的弯曲和快速响应性能,测试控制系统,根据保存的曲线图分析软体机械手的实时状态。

关键词：软体机械手仿生捕蝇草结构设计优化上/下位机控制

图里翻译规范理论下《玉米》英译本的译者主体性研究

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图里翻译规范理论下《玉米》英译本的译者主体性研究

作者：高广敏牡丹江师范学院

学位级别：硕士

《玉米》是中国当代作家毕飞宇创作的小说集,生动再现了上世纪70年代的乡村生活与文化特色。2010年由葛浩文主译的《玉米》英译本出版,次年3月获得英仕曼亚洲文学奖。葛浩文是著名的翻译学家,翻译了超70部中文小说,对中国文学的国际传... 详细信息

《玉米》是中国当代作家毕飞宇创作的小说集,生动再现了上世纪70年代的乡村生活与文化特色。2010年由葛浩文主译的《玉米》英译本出版,次年3月获得英仕曼亚洲文学奖。葛浩文是著名的翻译学家,翻译了超70部中文小说,对中国文学的国际传播做出了突出贡献。本文采用图里翻译规范理论框架,以《玉米》英译本为案例,分析葛浩文在整个翻译过程中译者主体性的发挥,旨在深化译者主体性研究和葛浩文翻译研究。本研究以图里翻译规范理论为框架,深入分析葛浩文《玉米》英译本的翻译过程,从预备、初始及操作规范三个层面出发,细致探讨文本外译者在翻译选择时受到的各影响因素,文本内译者宏观与微观的翻译选择,并分析在不同翻译规范下译者主体性的发挥。研究发现,译者在翻译过程中受不同翻译规范的影响,进行合理的翻译选择并发挥译者主体性。在预备规范层面,葛浩文受社会文化因素、译者个人翻译偏好以及出版社因素的影响,对文本进行合理选择;在初始规范层面,葛浩文尽可能在充分性和可接受性翻译之间进行平衡,在文本宏观层面的叙述和表达上选择充分性翻译,在具体的文本翻译上兼顾可读性选择可接受性翻译;在操作规范层面,译者选择直译为主,辅之以音译、意译等方法进行翻译,尽量忠实于源文语言和文化,在内容和形式上力求接近小说文学性与时代性等特征。研究发现表明,尽管翻译规范强调了译者选择的不同方面,但它们相互之间是互补的,共同致力于增强译者翻译的充分性、可接受性以及文学性。译者在翻译中既需要维护文本文学的独特性,还要适度削弱并修补因文化差异而引起的阅读困难,以充分实现在整个翻译过程中的主体性发挥。通过探讨《玉米》英译本中体现的译者主体性,有助于更全面客观地理解葛浩文及其翻译作品,同时助推中国文学和中国文化更有效地传播。

关键词：译者主体性图里翻译规范理论《玉米》英译本葛浩文

基于MICP的固化粉尘微生物抑尘剂试验研究

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煤矿安全 2024年第3期55卷 91-98页

作者：高广义中铁隧道勘察设计研究院有限公司广东广州511458

为降低露天煤矿排土场粉尘浓度,减轻和防止粉尘危害。基于微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)固化粉尘技术,探究了环境因素(温度、pH)对巴氏芽孢杆菌生长的影响,通过测定CaCO_(3)的产量来评估细菌浓度、胶结液浓度和营养液浓度对固化效果的影响... 详细信息

为降低露天煤矿排土场粉尘浓度,减轻和防止粉尘危害。基于微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)固化粉尘技术,探究了环境因素(温度、pH)对巴氏芽孢杆菌生长的影响,通过测定CaCO_(3)的产量来评估细菌浓度、胶结液浓度和营养液浓度对固化效果的影响;通过设计正交试验,采用矩阵分析法对巴氏芽孢杆菌微生物抑尘剂配比进行优化,提出1种新型高效、环保矿用微生物抑尘剂。结果表明:巴氏芽孢杆菌的最佳培养条件为30~35℃、pH7.5左右,微生物抑尘剂适用于偏高温、中碱性环境下的露天煤矿;微生物诱导碳酸钙沉淀过程CaCO_(3)的生成量与营养物质浓度和菌液浓度呈正相关关系,CaCO_(3)的生成量随胶结液浓度(尿素、氯化钙)增大呈现先增大后减小的趋势;巴氏芽孢杆菌微生物抑尘剂具有良好的渗透性、抗强风、保水、抗雨淋等综合性能,巴氏芽孢杆菌微生物抑尘剂成分配比优化方案为:巴氏芽孢杆菌菌液OD600值为1,胶结液(尿素、氯化钙混合溶液)取0.5 mol/L,营养物质溶液取2 g/L。

关键词：煤矿降尘微生物抑尘剂巴氏芽孢杆菌 MICP 粉尘防治

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基于深度学习的化纤产品缺陷检测技术研究

基于深度学习的化纤产品缺陷检测技术研究

作者：高广源天津职业技术师范大学

学位级别：硕士

化纤是一种重要纺织原料,在生产过程中,由于压力不均、机械抖动等问题,会产生成型不良、油污污染等缺陷,影响产品质量,所以在产品出厂前对其进行缺陷检测尤为重要。目前主要采用人工灯检法,该方法受主观因素影响大,易漏检且检测结果一... 详细信息

化纤是一种重要纺织原料,在生产过程中,由于压力不均、机械抖动等问题,会产生成型不良、油污污染等缺陷,影响产品质量,所以在产品出厂前对其进行缺陷检测尤为重要。目前主要采用人工灯检法,该方法受主观因素影响大,易漏检且检测结果一致性差。本文提出改进深度学习算法,实现化纤产品的表面缺陷的自动检测。(1)设计并实现缺陷在线检测硬件系统并构建数据集。根据缺陷性状设计并搭建图像采集硬件环境,包括传感器、控制器、交换机、服务器等;计算相关参数选择能够满足要求的工业相机及镜头,优化光源种类及打光方式,在线采集高质量缺陷图像;通过多边形方式对图像中的缺陷进行标注,构成数据集。(2)设计了一种特征增强的数据预处理方法。运用二值化滤波、连通域提取、霍尔圆检测、遮罩裁剪等图像处理技术,消除杂乱背景干扰;利用滤波锐化等算法,突出强化所需检测特征;实验对比研究了深度学习模型不同主干网络和不同优化器对网络训练性能的影响,并确定最佳网络模型。与原始图像相比,使用背景去除和特征增强的图像,缺陷检出准确率提高11.2个百分点,检出效果理想。(3)改进了主流级联检测结构,以满足工业现场检测对召回率的严格要求。设计了前后置头,在前置头中,采用更低的Io U(Intersection over Union)阈值,以选择更多的预选框进入逐级调整的过程,减少漏检;后置头作为实例分割头,利用最优检测框,提高实例分割的检测精度;设计了基于残差的信息流结构以对齐和连接各检测头提取的特征,送入实例分割头,保留浅层和逐级调整的深层特征,提高分割的检测效果;引入组归一化和权重归一化,解决了微批次造成的训练不稳定。改进方法在实例分割的平均精度提升了2.2个百分点,检测框的平均召回提升了14.2个百分点,具有明显的性能优势。通过研究化纤产品缺陷特征,设计并实现了图像在线采集系统、数据预处理方法以及深度学习模型网络结构;通过消融实验及对比实验证明,本文提出的基于深度学习的化纤产品缺陷检测技术能够有效检出化纤产品的外观缺陷,具有较大的实用价值。

关键词：化纤缺陷表面检测图像技术分类网络实例分割

高速列车曲线通过性能分析及脱轨影响因素研究

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铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 901-912页

作者：高广军卓天宇关维元重载快捷大功率电力机车全国重点实验室湖南长沙410075 中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心湖南长沙410075

列车往往会因为线路不平顺或自身运行状态问题发生脱轨事故,由于实际运行情况下列车以编组形式出现,因此对编组列车脱轨评价对象的筛选以及在此基础上的影响因素分析是至关重要的。在SIMPACK中建立编组列车动力学仿真模型,针对脱轨系数... 详细信息

列车往往会因为线路不平顺或自身运行状态问题发生脱轨事故,由于实际运行情况下列车以编组形式出现,因此对编组列车脱轨评价对象的筛选以及在此基础上的影响因素分析是至关重要的。在SIMPACK中建立编组列车动力学仿真模型,针对脱轨系数和轮重减载率这2种评价指标,采用数值仿真分析方法筛选典型运行状态下8编组列车在不同评价体系下的评价对象,比较轨道不平顺性、轨底坡、运行速度、曲线半径以及曲线超高这5种脱轨影响因素的变化规律,并采用全因子采样的方法对影响因素进行均匀采样,应用Sobol全局敏感性分析方法对影响列车脱轨的影响因素进行权重分析。研究结果表明:在编组列车26种不同工况下,第1节车的相同位置脱轨系数较其他车辆最大,该车前转向架前轮对的轮重减载率及其弯道内侧车轮的脱轨系数最大的情况分别占85%和81%,两者可以作为编组列车脱轨影响因素分析的目标。轨道不平顺性系数和轨底坡对于高速列车脱轨的影响较小,其变化趋势接近线性。运行速度对于高速列车运行安全性的影响最大,其次是曲线半径,然后则是曲线超高。运行速度对于列车运行产生的影响相对较大,即最容易导致列车曲线通过脱轨事故的发生,在实际运行环节中应当予以重视。

关键词：编组列车脱轨因素对象评估 Sobol全局敏感性分析轨道安全

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极高水压下微裂隙竖井井底车场硐室堵水注浆施工关键技术——以大瑞铁路高黎贡山隧道1#竖井为例

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隧道建设（中英文） 2024年第5期44卷 1086-1095页

作者：高广义翟康博谷晴天中铁隧道局集团特种高新技术有限公司上海200120

为有效解决极高水压下微裂隙狭小硐室安全掘进中突水淹井的施工难题,依托大瑞铁路高黎贡山隧道1#竖井井底车场硐室超前堵水施工,针对竖井极高水压(7.6 MPa),地层蒙脱石含量高、可注性差,井底排水能力有限,注浆堵水难度大、要求高等特点... 详细信息

为有效解决极高水压下微裂隙狭小硐室安全掘进中突水淹井的施工难题,依托大瑞铁路高黎贡山隧道1#竖井井底车场硐室超前堵水施工,针对竖井极高水压(7.6 MPa),地层蒙脱石含量高、可注性差,井底排水能力有限,注浆堵水难度大、要求高等特点,在钻注设备选型配套和设备拆卸吊装、极高水压防突措施、超前堵水启动和结束标准制定等方面进行现场试验研究与应用,得出以下结论:1)提出极高水压下微裂隙深大竖井井底车场超前堵水注浆“合理步距、封堵水流;由外到内、环环相扣;间隔跳孔、锁定水源;增加补孔、局部加强”的原则;2)定制大功率窄体履带式液压钻机并配置无级变速超高压低流量双液泵,满足狭小空间钻机反复拆、吊快速安全施工;3)采用溶液型的改性脲醛树脂,以2~3倍静水压力作为注浆终压,有效解决了地层可注性差的问题,达到了较好的堵水效果;4)通过原位压水试验预测前方涌水量并结合井内实际抽排能力,明确“以堵为主、限量排放”的治水原则,利用钻孔压水试验计算渗透系数并以此来制定超前注浆启动标准,以达到注浆效果的渗透系数确定堵水结束标准;5)确定注浆最优循环长度为25 m,综合施工效率达到最高。

关键词：极高水压深大竖井铁路隧道注浆设备配套高压堵水

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基于误差累积因子的高超声速飞行器渐进控制

航空学报 2024年

作者：梁帅高广乐曲晓雷李雅君西安理工大学自动化与信息工程学院西北工业大学自动化学院西安现代控制技术研究所

研究高超声速飞行器在模型未知情况下的轨迹渐进跟踪控制问题。在缺乏模型先验知识的情况下，尽管传统基于神经网络/模糊系统的智能控制算法能够通过对模型中未知动态进行重构和补偿实现对期望指令的稳定跟踪，但是由于重构误差的存在... 详细信息

研究高超声速飞行器在模型未知情况下的轨迹渐进跟踪控制问题。在缺乏模型先验知识的情况下，尽管传统基于神经网络/模糊系统的智能控制算法能够通过对模型中未知动态进行重构和补偿实现对期望指令的稳定跟踪，但是由于重构误差的存在，并不能获得精确跟踪结果。为解决高超声速飞行器在未知模型下的渐进跟踪控制问题，本文引入误差累积因子的概念构建了一种改进型Lyapunov函数，并基于此设计了一种新型模糊自适应控制算法，该算法通过保证设计的Lyapunov函数始终有界来实现系统的渐进跟踪性能，无需对模糊重构误差进行额外处理。Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性，对比仿真验证了所提控制算法的有效性。

关键词：高超声速飞行器误差累积因子渐进控制重构误差自适应控制