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Journal of Ocean University of China 2020年第5期19卷 1042-1050页

作者： cheng haoyuan CHU Jinkui ZHANG Ran GUI Xinyuan TIAN Lianbiao The Key Laboratory for Micro/Nano Technology and System of Liaoning Province Dalian University of TechnologyDalian 116024China

As an important tool for marine exploration, the autonomous underwater vehicle(AUV) must home in and dock at a docking station(DS) to be recharged, repaired, or to exchange information at set intervals. However, the complex and hostile underwater environment makes this process challenging. This study proposes a real-time method based on polarized optical guidance for determining the position and attitude of the AUV relative to its DS. Four polarized artificial underwater landmarks are positioned at the DS, which are recognized by the AUV vision system. Compared with light intensity, the polarization of a light beam is known to be better maintained at greater propagation distances, especially in underwater environments. The proposed method, which is inspired by the ability of marine animals to communicate, calculates the pose parameters in less than 10 ms without any other navigational information. The simulation results reveal that the angle errors are small and the position errors are no more than 0.116 m within 100 m in the coastal ocean. The results of underwater experiments further demonstrate the feasibility of the proposed method, which extends the operating distance of the AUV beyond what is currently possible while maintaining the precision of traditional optical guidance.

关键词： polarization optical guidance AUV underwater docking position and attitude estimation

Bioinspired Polarized Optical Flow Enables Turbid Underwater Target Motion Estimation

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Journal of Ocean University of China 2024年第4期23卷 915-923页

作者： cheng haoyuan ZHAO Shujie ZHU Jinchi YU Hao CHU Jinkui College of Engineering Ocean University of ChinaQingdao 266100China Key Laboratory for Micro/Nano Technology and System of Liaoning Province Dalian University of TechnologyDalian 116024China

Underwater target motion estimation is a challenge for ocean military and scientific *** this work,we propose a method based on the combination of polarization imaging and optical flow for turbid underwater target *** imaging can reduce the influence of backscattered light and obtain high-quality images *** optical flow shows the motion and structural information of the *** use polarized optical flow to obtain the optical flow field and estimate the target *** experimental results of different targets under varying water turbidity levels illustrate that our method is realizable and *** precision is verified by comparing the results with the precise displacement data and calculating two error *** proposed method based on polarized optical flow can obtain accurate displacement information and a good recognition *** target segmentation based on the Otsu method further proves the superiority of the polarized optical flow under turbid *** study is valuable for target detection and motion estimation in scattering environments.

关键词： turbid underwater motion estimation polarization imaging optical flow

人才生态视角下城市人才吸引力提升组态路径研究——基于模糊集定性比较分析方法

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重庆大学学报（社会科学版） 2023年第1期29卷 151-164页

作者：冉景亮成浩源重庆工商大学工商管理学院重庆400067

党中央和国务院长期实施科教兴国战略,并不断强化现代化建设的人才支撑。鉴于城市是人才汇聚的“洼地”和人才使用的“高地”,对城市人才战略的研究有利于管窥国家人才战略实施的基本状况。同时,人才是城市创造力的价值源泉,也是城市吸... 详细信息

党中央和国务院长期实施科教兴国战略,并不断强化现代化建设的人才支撑。鉴于城市是人才汇聚的“洼地”和人才使用的“高地”,对城市人才战略的研究有利于管窥国家人才战略实施的基本状况。同时,人才是城市创造力的价值源泉,也是城市吸引力的重要标志,全国各地党委政府通常都高度重视本地区人才战略的制定和执行,并且也有不少城市在人才争夺中已经取得了竞争优势。探索城市人才吸引力的内在机理,科学回答各个城市为什么产生人才吸引力,成为学术研究的重要使命。但是,目前学术界对我国各城市产生人才吸引力的内在机理的研究还不够深入,对城市人才战略成功经验的归纳和总结还存在欠缺。为了探索不同城市如何优化城市人才生态以提升人才吸引力的基本模式,本文采用模糊集定性比较分析方法(fuzzy sets QCA,fsQCA)对我国32个城市进行探索和研究,具体从组态视角分析我国城市人才生态与人才吸引力的关系,探索性地识别出提升城市人才吸引力的路径选择方案。研究发现:(1)单个人才生态要素并不构成高城市人才吸引力的必要条件,但是优化科技创新生态对于提高城市人才吸引力有较为普适的作用。(2)存在4种不同人才生态环境产生高城市人才吸引力的组态路径,即经济主导下社会文化驱动型、经济主导下科创-生活-自然驱动型、经济主导下生活驱动型、科技主导型。通过对各个城市人才政策和相关要素禀赋简要梳理,发现各市人才生态建设实践与4种组态路径具有高度的一致性,即形成了相互印证的关系。此外,非高人才吸引力的城市也存在两种人才生态组态,一是城市人才生态中各要素均呈现非高水平状态,二是在良好的自然生态环境下,不重视城市的经济发展、科技创新,忽视人才的生活环境和社会文化需求,也不能提高城市对人才的吸引力。总体上讲,根据城市人才环境生态组态路径的归纳和总结,说明城市高人才吸引力实现方式具有诸多共性规律,这对我国城市基于自身资源禀赋,精准优化人才生态以提升对人才的吸引力具有重要启示。

关键词：人才生态人才吸引力人才强国战略城市群区域协调发展定性比较分析

基于无监督学习和注意力机制的水下偏振图像融合

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光学精密工程 2023年第21期31卷 3212-3220页

作者：巩文哲褚金奎成昊远张然大连理工大学辽宁省微纳米系统重点实验室辽宁大连116024

针对光线在水体中传播会受到吸收和散射影响,仅使用传统的强度相机获取水下图像存在成像结果亮度偏低、图像模糊、细节丢失等问题,将深度融合网络应用于水下偏振图像,即用深度学习的方法将水下偏振度图像与光强图像融合。分析水下主动... 详细信息

针对光线在水体中传播会受到吸收和散射影响,仅使用传统的强度相机获取水下图像存在成像结果亮度偏低、图像模糊、细节丢失等问题,将深度融合网络应用于水下偏振图像,即用深度学习的方法将水下偏振度图像与光强图像融合。分析水下主动偏振成像模型,搭建实验装置获取水下偏振图像构建训练数据集,并进行适当变换以扩充数据集。构建基于无监督学习和注意力机制引导的用于融合偏振度和光强图像的端到端学习框架,并对损失函数及权重参数进行阐述。使用制作的数据集在不同的损失权重参数下进行网络训练,基于不同的图像评价指标对融合后的图像进行评估。实验结果表明,融合后的水下图像细节更为丰富,相比于光强图像信息熵提升24.48%,标准差提升139%。相比于其他传统融合算法,该方法不需要人工调节权重参数,运算速度较快,具有较强的稳定性和自适应性,对于海洋探测、水下目标识别等领域的应用研究具有重要意义。

关键词：偏振成像水下图像增强图像融合深度学习

多微电网虚拟备用模型在计及不确定性的需求侧资源分配中的应用

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电力自动化设备 2022年第2期42卷 210-216页

作者：程浩原艾芊孙东磊李雪亮上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海200240 国网山东省电力公司经济技术研究院山东济南250021

为了提高区域多微电网群的运行效率以及节省运行成本,依托图论和缺电调度合约,建立需求侧相互支援的多微电网虚拟备用模型,同时将不确定性变量融入激励性需求响应模型中。结合IEEE 33节点系统内区域多微电网模型,讨论缺电调度中虚拟备... 详细信息

为了提高区域多微电网群的运行效率以及节省运行成本,依托图论和缺电调度合约,建立需求侧相互支援的多微电网虚拟备用模型,同时将不确定性变量融入激励性需求响应模型中。结合IEEE 33节点系统内区域多微电网模型,讨论缺电调度中虚拟备用和需求响应成本与合约购电比例的关系,证明了缺电调度合约的吸引力。对日内不同随机缺电情景进行仿真和成本对比,结果证明了所提模型在缺电调度中具有成本优势。

关键词：多微电网群缺电调度合约虚拟备用不确定性需求响应资源分配

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天空光主导的波浪水面下偏振分布模型仿真

光学学报 2020年第20期40卷 12-19页

作者：褚金奎田连标成昊远桂心远张培奇大连理工大学辽宁省微纳米技术及系统重点实验室辽宁大连116024

研究了由天空光主导的波浪水面下的偏振分布模式,验证了在波浪水面下使用偏振导航的可行性,讨论了不同太阳位置和水面波浪情况对水下偏振分布模式的影响。利用CoxMunk海浪模型描述波浪水面,建立了考虑大气Rayleigh散射、气-水界面折射... 详细信息

研究了由天空光主导的波浪水面下的偏振分布模式,验证了在波浪水面下使用偏振导航的可行性,讨论了不同太阳位置和水面波浪情况对水下偏振分布模式的影响。利用CoxMunk海浪模型描述波浪水面,建立了考虑大气Rayleigh散射、气-水界面折射及水分子单次Rayleigh散射的基于Stokes矢量和Mueller矩阵的水下偏振传输模型。仿真结果与实测结果的一致性证明了所提模型的正确性。结果表明,由天空光主导的波浪水面下偏振分布模式是可以预测的,这主要与太阳位置和水面波浪情况有关。所提模型可以更准确地分析波浪水面下偏振特性。为水下偏振导航的应用提供了理论依据。

关键词：海洋光学偏振散射波浪

基于神经网络和偏振成像的多浑浊度水下图像恢复

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激光与光电子学进展 2022年第4期59卷 54-60页

作者：桂心远张然成昊远田连标褚金奎大连理工大学机械工程学院辽宁省微/纳米技术与系统重点实验室辽宁大连116024

水下成像是海洋探索最常用的方法之一,越来越多的研究表明偏振是某些水下生物在低光照下拥有视觉的关键。提出了一种基于深度学习和偏振成像的多浑浊度水下图像恢复方法。通过拍摄清水和不同浑浊度的水下偏振图像获得多浑浊度水下偏振... 详细信息

水下成像是海洋探索最常用的方法之一,越来越多的研究表明偏振是某些水下生物在低光照下拥有视觉的关键。提出了一种基于深度学习和偏振成像的多浑浊度水下图像恢复方法。通过拍摄清水和不同浑浊度的水下偏振图像获得多浑浊度水下偏振数据集。提出小尺寸神经网络,让网络更好地学习到不同浑浊度水下偏振信息到清晰水下图像的映射关系,并针对不同场景需求提出不同步长的滑动窗口叠加方法。结果表明,所提出的偏振方法能有效恢复水下图像,在不同浑浊度下恢复的峰值信噪比相比原图平均提高47.39%。该方法将深度学习与偏振成像技术相结合,能够在多浑浊度环境下恢复水下图像,克服了利用普通图像得到的水下图像恢复效果差的问题。

关键词：图像处理水下图像恢复神经网络偏振成像计算机视觉

一种基于双分支注意力神经网络的皮肤癌检测框架

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中国生物医学工程学报 2024年第2期43卷 153-161页

作者：王玉峰成昊沅万承北张博石爱菊南京邮电大学通信与信息工程学院南京210003 南京邮电大学理学院南京210046

皮肤癌是一种主要的癌症,在过去几十年中快速增长,早期发现可以极大提高治愈率。近年来,基于皮肤镜图像利用深度学习模型(尤其是各种卷积神经网络)对皮肤癌进行识别和分类获得了广泛应用。但是与传统的图像识别分类不同,皮肤病检测任务... 详细信息

皮肤癌是一种主要的癌症,在过去几十年中快速增长,早期发现可以极大提高治愈率。近年来,基于皮肤镜图像利用深度学习模型(尤其是各种卷积神经网络)对皮肤癌进行识别和分类获得了广泛应用。但是与传统的图像识别分类不同,皮肤病检测任务存在数据不平衡、类间差异性小以及皮损面积占比少等方面的挑战。为此,本研究提出一种基于双分支注意力卷积神经网络(DACNN)皮肤癌分类框架。在数据预处理阶段,根据更细粒度的皮肤病类别,对数据集进行分解,降低数据不平衡程度。从网络结构上,上分支网络利用注意力残差学习(ARL)模块有效提取潜在的病变区域特征,接着利用损伤定位网络(LLN)模块定位病变区域。对其裁剪放大输入由ARL构成的下分支网络,进行局部细节的特征提取,然后结合上下分支网络的特征,进行有效的识别。最后,为了进一步缓解数据不平衡问题,在训练阶段中采用加权损失函数。在包含10015张皮肤镜图像数据集上,对所提出的DACNN模型与几种典型的皮肤病变检测框架进行了实验验证和比较。结果表明,DACNN皮肤癌变检测框架的Sensitivity、Accuracy和F1_score等性能指标分别达到了0.922、0.942和0.933,与已有的递归注意力卷积神经网络模型RACNN相比,以上3个指标分别提升了3.48%、2.95%和3.44%。总之,对于各类图像数不平衡,类间图像差异性小以及皮损面积占比少的皮肤镜图像而言,采用适当的类分解,以及双分支注意力神经网络结构首先对潜在的病变区域进行定位放大,然后进行局部细节的特征提取,能够极大的提高皮肤癌的检测准确度。

关键词：皮肤癌双分支神经网络注意力机制数据不平衡

关于细胞-组织视角的能源互联网分布式自治系统形态特征的讨论

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全球能源互联网 2019年第5期2卷 466-475页

作者：程浩原艾芊高扬贺兴吕天光上海交通大学电子信息与电气工程学院

以能源互联网为代表的能源工业核心方案促进了多种能源和电力的互动,极大地改变了多种复杂网络的结构层次和耦合模式。在此背景下,比较了信息互联网和能源互联网的特点,总结了能源互联网关键技术和研究难点,并提出能源路由器等物理设备... 详细信息

以能源互联网为代表的能源工业核心方案促进了多种能源和电力的互动,极大地改变了多种复杂网络的结构层次和耦合模式。在此背景下,比较了信息互联网和能源互联网的特点,总结了能源互联网关键技术和研究难点,并提出能源路由器等物理设备在SoS(system of systems)概念下的全新意义。然后,在总结了目前能源互联网的几种架构和运行形态的基础上,提出细胞-组织(cell-tissue)视角下能源互联网的形态特征和描述方法,并在信息网络安全、运行状态评估和网络建模技术方法等诸多核心问题上,展望能源互联网现实应用的研究重点。

关键词：能源互联网能源路由器 SoS 形态特征细胞-组织

细胞-组织认知下的主动配电系统双层多目标控制策略

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电力建设 2020年第5期41卷 81-91页

作者：赵海兵张焕云葛杨程浩原高文浩艾芊国网山东省电力公司德州供电公司山东省德州市253000 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海市200240

近年来,大规模的可再生能源已被广泛集成到电力系统中,配电系统的主导形式也从传统配电网逐渐转变到微网集群。由于风、光等可再生能源具有不确定性,为了优化可再生资源在电力系统中的整合效果,并考虑对微网集群的智能化管理以改善配网... 详细信息

近年来,大规模的可再生能源已被广泛集成到电力系统中,配电系统的主导形式也从传统配电网逐渐转变到微网集群。由于风、光等可再生能源具有不确定性,为了优化可再生资源在电力系统中的整合效果,并考虑对微网集群的智能化管理以改善配网运行水平,基于"细胞-组织"结构提出了一种新型双层多目标动态能量管理策略;然后在主动配电系统中将主动配电网和微网集群之间的关系进行了分类,并提出能量博弈矩阵和双层多目标控制策略对主动配电网和微网集群的能量管理进行描述和实现;最后采用分层-带精英策略的快速非支配排序混合遗传算法(hierarchical genetic algorithm-NSGA-Ⅱ,HGA-NSGA-Ⅱ)求解能量管理问题,并通过对基于多微网的混合IEEE-33电力系统的仿真分析,验证了所提控制策略在功耗水平、能源利用率和仿真运算时间等方面上的优势。

关键词：细胞-组织微网主动配电系统多目标能量管理 NSGA-Ⅱ