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Depth-Guided Vision Transformer With Normalizing Flows for Monocular 3D Object Detection

IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica 2024年第3期11卷 673-689页

作者： Cong Pan Junran Peng zhaoxiang zhang the Center for Research on Intelligent Perception and Computing(CRIPAC) National Laboratory of Pattern Recognition(NLPR)Institute of AutomationChinese Academy of Sciences(CASIA)Beijing 100190 the School of Future Technology University of Chinese Academy of Sciences(UCAS)Beijing 100049China the Huawei Inc. Beijing 100085China IEEE the Institute of Automation Chinese Academy of Sciences(CASIA)Beijing 100190 the University of Chinese Academy of Sciences(UCAS) Beijing 100049 the Centre for Artificial Intelligence and Robotics Hong Kong Institute of Science&Innovation Chinese Academy of Sciences(HKISI CAS)Hong Kong 999077China

Monocular 3D object detection is challenging due to the lack of accurate depth *** methods estimate the pixel-wise depth maps from off-the-shelf depth estimators and then use them as an additional input to augment the RGB ***-based methods attempt to convert estimated depth maps to pseudo-LiDAR and then use LiDAR-based object detectors or focus on the perspective of image and depth fusion ***,they demonstrate limited performance and efficiency as a result of depth inaccuracy and complex fusion mode with *** from these approaches,our proposed depth-guided vision transformer with a normalizing flows(NF-DVT)network uses normalizing flows to build priors in depth maps to achieve more accurate depth *** we develop a novel Swin-Transformer-based backbone with a fusion module to process RGB image patches and depth map patches with two separate branches and fuse them using cross-attention to exchange information with each ***,with the help of pixel-wise relative depth values in depth maps,we develop new relative position embeddings in the cross-attention mechanism to capture more accurate sequence ordering of input *** method is the first Swin-Transformer-based backbone architecture for monocular 3D object *** experimental results on the KITTI and the challenging Waymo Open datasets show the effectiveness of our proposed method and superior performance over previous counterparts.

关键词： Monocular 3D object detection normalizing flows Swin Transformer

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Emergence of machine language: towards symbolic intelligence with neural networks

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National Science Review 2024年第4期11卷 27-30页

作者： Yuqi Wang Xu-Yao zhang Cheng-Lin Liu Tieniu Tan zhaoxiang zhang State Key Laboratory of Multimodal Artificial Intelligence Systems Institute of AutomationChinese Academy of Sciences

Representation learning is a core issue in artificial intelligence (AI). Currently,there exists a disparity in the choice of representation between humans and machines. Humans rely on discrete language for communicati...

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Brain-inspired artificial intelligence research: A review

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Science China Technological Sciences 2024年第8期67卷 2282-2296页

作者： WANG GuoYin BAO HuaNan LIU Qun ZHOU TianGang WU Si HUANG TieJun YU ZhaoFei LU CeWu GONG YiHong zhang zhaoxiang HE Sheng Chongqing Key Laboratory of Computational Intelligence Chongqing University of Posts and Telecommunications Key Laboratory of Cyberspace Big Data Intelligent Security Chongqing University of Posts and Telecommunications College of Computer and Information Science Chongqing Normal University State Key Laboratory of Brain and Cognitive Science Institute of Biophysics Chinese Academy of Sciences Institute of Biophysics Chinese Academy of Sciences School of Psychological and Cognitive Sciences Peking University State Key Laboratory of Multimedia Information Processing School of Computer Science Peking University Department of Computer Science School of Electronics Information and Electrical Engineering Shanghai Jiao Tong University Faculty of Electronic and Information Engineering Xi'an Jiaotong University The Center for Research on Intelligent Perception and Computing Institute of Automation Chinese Academy of Sciences

Artificial intelligence(AI) systems surpass certain human intelligence abilities in a statistical sense as a whole, but are not yet the true realization of these human intelligence abilities and behaviors. There are differences, and even contradictions, between the cognition and behavior of AI systems and humans. With the goal of achieving general AI, this study contains a review of the role of cognitive science in inspiring the development of the three mainstream academic branches of AI based on the three-layer framework proposed by David Marr, and the limitations of the current development of AI are explored and analyzed. The differences and inconsistencies between the cognition mechanisms of the human brain and the computation mechanisms of AI systems are analyzed. They are found to be the cause of the differences and contradictions between the cognition and behavior of AI systems and humans. Additionally, eight important research directions and their scientific issues that need to focus on braininspired AI research are proposed: highly imitated bionic information processing, a large-scale deep learning model that balances structure and function, multi-granularity joint problem solving bidirectionally driven by data and knowledge, AI models that simulate specific brain structures, a collaborative processing mechanism with the physical separation of perceptual processing and interpretive analysis, embodied intelligence that integrates the brain cognitive mechanism and AI computation mechanisms,intelligence simulation from individual intelligence to group intelligence(social intelligence), and AI-assisted brain cognitive intelligence.

关键词： artificial intelligence cognitive science brain science intelligence science large language model

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弱纹理环境下融合点线特征的双目视觉同步定位与建图

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光学精密工程 2024年第5期32卷 752-763页

作者：龚坤徐鑫陈小庆许悦雷张兆祥西北工业大学无人系统技术研究院陕西西安710072 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院北京100850

针对室内弱纹理环境下基于点特征的视觉同步定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)存在的轨迹漂移等问题,提出了一种融合点线特征的双目视觉SLAM系统,并对线特征的提取与匹配问题展开研究。为了提高线特征的质量,通... 详细信息

针对室内弱纹理环境下基于点特征的视觉同步定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)存在的轨迹漂移等问题,提出了一种融合点线特征的双目视觉SLAM系统,并对线特征的提取与匹配问题展开研究。为了提高线特征的质量,通过长度与梯度抑制、短线合并等方法,进一步改进LSD(Line Segment Detector)线特征提取方法。同时,通过将匹配问题转换为优化问题,并利用几何约束构建代价函数,提出了一种基于几何约束的快速线段三角化方法。实验结果表明,本文所提方法在多个数据集上的表现都优于基于描述子的传统方法,尤其在室内弱纹理场景下,其平均匹配精度达到91.67%,平均匹配时间仅需7.4 ms。基于此方法,双目视觉SLAM系统在弱纹理数据集上与已有算法ORBSLAM2,PL-SLAM的定位误差分别为1.24,7.49,3.67 m,定位精度优于现有算法。

关键词：双目视觉线特征提取视觉同步定位与建图特征匹配

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温度及其波动对橡胶密封硫化过程影响的仿真分析

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化工学报 2024年第2期75卷 715-726页

作者：张兆想蔡茂坤任志英贾晓红郭飞福州大学机械工程及自动化学院福建福州350108 清华大学高端装备界面科学与技术全国重点实验室北京100084

硫化是橡胶密封成型过程的关键工艺,对橡胶密封产品性能有决定性影响。目前橡胶行业多采用经验式硫化成型方法,对橡胶密封硫化演变过程缺乏理解,难以理论指导橡胶密封实际生产过程。针对这一制约橡胶密封质量提升的薄弱环节,开展了橡胶... 详细信息

硫化是橡胶密封成型过程的关键工艺,对橡胶密封产品性能有决定性影响。目前橡胶行业多采用经验式硫化成型方法,对橡胶密封硫化演变过程缺乏理解,难以理论指导橡胶密封实际生产过程。针对这一制约橡胶密封质量提升的薄弱环节,开展了橡胶密封硫化成型过程数值仿真研究。基于胶料的积分型反应动力学模型与变物性参数传热控制方程,建立了橡胶制品热-化学耦合的瞬态仿真模型,实现了橡胶制品成型过程时变温度场及硫化程度场的实时预测,并通过试验验证了模型及求解方法的正确性。进而,仿真分析了典型结构密封件的硫化过程,探讨了模具温度、胶料预热温度和温度波动行为对橡胶密封硫化成型过程的影响规律,最后为橡胶密封实际硫化生产提供了参考。

关键词：橡胶密封加工制造反应动力学温度波动数值分析

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可变形模块化履带机器人构型转换原理与验证

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高技术通讯 2024年第3期34卷 290-301页

作者：张兆详冯靖凯刘金国张荣鹏沈阳化工大学信息工程学院沈阳110142 中国科学院沈阳自动化研究所沈阳110016 中国科学院大学北京110049 中国科学院机器人与智能制造研究所沈阳110169

为实现机器人在不同环境中能够通过改变自身构型跨越障碍并完成任务,需对可变形模块化履带机器人构型之间的相互转换进行研究。以具有27种构型的机器人为研究对象,该机器人构成一个构型网络,每种构型被定义为加权定向构型网络中的一个... 详细信息

为实现机器人在不同环境中能够通过改变自身构型跨越障碍并完成任务,需对可变形模块化履带机器人构型之间的相互转换进行研究。以具有27种构型的机器人为研究对象,该机器人构成一个构型网络,每种构型被定义为加权定向构型网络中的一个节点。从一种构型到另一种构型的转换由非负权值的有向路径表示,权值均为1。采用Floyd算法,通过对距离矩阵和路由矩阵的迭代计算,求出构型网络中任意2种构型之间相互转换的最短步数与经过的中间构型。实物实验给出了可变形模块化履带机器人27种构型之间的相互转换以及面对不同环境以不同的构型应对的结果。实验结果表明,该机器人可以通过最短路径实现构型之间的相互转换,并且随着所处环境的不同,机器人可以改变自身构型顺利跨越障碍并完成任务。

关键词：模块化可变形履带机器人构型转换

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浅薄层特超稠油油藏冷热交替开采技术研究

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油气地质与采收率 2024年第1期31卷 103-110页

作者：张兆祥张仲平郑万刚殷方好佟彤中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究院山东东营257000 山东省稠油开采技术重点实验室山东东营257000

针对浅薄层特超稠油油藏蒸汽吞吐开发初期面临的油层厚度薄、原油黏度高、蒸汽热损失大、吞吐有效期短等问题,提出了冷热交替大周期吞吐开发模式,有效改善开发效果。为此开展了浅薄层特超稠油油藏冷热交替开采三维物理模拟研究,结果表明... 详细信息

针对浅薄层特超稠油油藏蒸汽吞吐开发初期面临的油层厚度薄、原油黏度高、蒸汽热损失大、吞吐有效期短等问题,提出了冷热交替大周期吞吐开发模式,有效改善开发效果。为此开展了浅薄层特超稠油油藏冷热交替开采三维物理模拟研究,结果表明:受顶底盖层热损失影响,蒸汽吞吐温度下降迅速,峰值产量较高,但单周期生产时间较短,约100 min;降黏吞吐可以降低吞吐井附近含油饱和度,提高产油速度,降低含水率,延长吞吐周期50 min以上;提高温度可以增强降黏剂的降黏效果,第二周期开始冷热交替改善效果优于第一周期,其生产时间延长60 min,含水率降低45%,周期采出程度提高1.7%。利用数值模拟方法优化了冷热交替的注入参数,建立了该技术的政策界限:最佳转冷热交替的时机为2~3周期,注入强度为0.02 t/m;适用的油层厚度小于8 m,原油黏度小于200000 mPa•s,含油饱和度大于0.6,渗透率大于1000 mD。

关键词：冷热交替浅薄层特超稠油物理模拟生产时间

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Toward few-shot domain adaptation with perturbation-invariant representation and transferable prototypes

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Frontiers of Computer Science 2022年第3期16卷 83-93页

作者： Junsong FAN Yuxi WANG He GUAN Chunfeng SONG zhaoxiang zhang Center for Research on Intelligent Perception and Computing National Laboratory of Pattern RecognitionInstitute of AutomationChinese Academy of SciencesBeijing 100190China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Centre for Artificial Intelligence and Robotics HKISI CASHongKong 999077China

Domain adaptation(DA)for semantic segmentation aims to reduce the annotation burden for the dense pixellevel prediction *** focuses on tackling the domain gap problem and manages to transfer knowledge learned from abundant source data to new target *** recent works have achieved rapid progress in this field,they still underperform fully supervised models with a large margin due to the absence of any available hints in the target *** that few-shot labels are cheap to obtain in practical applications,wc attempt to leverage them to mitigate the performance gap between DA and fully supervised *** key to this problem is to leverage the few-shot labels to learn robust domain-invariant predictions *** this end,we first design a data perturbation strategy to enhance the robustness of the ***,a transferable prototype module is proposed to bridge the domain gap based on the source data and few-shot *** means of these proposed methods,our approach can perform on par with the fully supervised models to some *** conduct extensive experiments to demonstrate the effectiveness of the proposed methods and report the state-of-the-art performance on two popular DA tasks,i.e.,from GTA5 to Cityscapes and SYNTHIA to Cityscapes.

关键词： domain adaptation semantic segmentation

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N-fold Bernoulli probability based adaptive fast-tracking algorithm and its application to autonomous aerial refuelling

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Chinese Journal of Aeronautics 2023年第1期36卷 356-368页

作者： Jarhinbek RASOL Yuelei XU Qing ZHOU Tian HUI zhaoxiang zhang Unmanned System Research Institute Northwestern Polytechnical UniversityXi’an 710072China

Recently,deep learning has been widely utilized for object tracking ***,deep learning encounters limits in tasks such as Autonomous Aerial Refueling(AAR),where the target object can vary substantially in size,requiring high-precision real-time performance in embedded *** paper presents a novel embedded adaptiveness single-object tracking framework based on an improved YOLOv4 detection approach and an n-fold Bernoulli probability ***,an Asymmetric Convolutional Network(ACNet)and dense blocks are combined with the YOLOv4 architecture to detect small objects with high precision when similar objects are in the *** prior object information,such as its location in the previous frame and its speed,is utilized to adaptively track objects of various ***,based on the n-fold Bernoulli probability theorem,we develop a filter that uses statistical laws to reduce the false positive rate of object *** evaluate the efficiency of our algorithm,a new AAR dataset is collected,and extensive AAR detection and tracking experiments are *** results demonstrate that our improved detection algorithm is better than the original YOLOv4 algorithm on small and similar object detection tasks;the object tracking algorithm is better than state-of-the-art object tracking algorithms on refueling drogue tracking tasks.

关键词： Autonomous aerial refueling N-fold Bernoulli probability theorem Object detection Object tracking YOLOv4

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单水平井SAGD开发效果分析及工艺参数优化

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中国石油大学学报(自然科学版) 2024年第4期48卷 175-180页

作者：于田田梁伟段龙宾帕尔哈提·阿布都克里木徐宸盖平原陈丽媛张兆祥王新伟中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究院山东省稠油开采技术省级重点实验室中国石油大学(华东)新能源学院新疆油田分公司实验检测研究院泰州油恒油气工程服务有限公司

单水平井蒸汽辅助重力泄油（SAGD）技术有望提高薄层特稠油油藏开发效果，但开发效果受储层特性、工艺参数等影响大。采用CMG软件进行薄层特稠油油藏单水平井SAGD开发的数值模拟研究，明确油藏特性对单水平井SAGD开发效果的影响规律，... 详细信息

单水平井蒸汽辅助重力泄油（SAGD）技术有望提高薄层特稠油油藏开发效果，但开发效果受储层特性、工艺参数等影响大。采用CMG软件进行薄层特稠油油藏单水平井SAGD开发的数值模拟研究，明确油藏特性对单水平井SAGD开发效果的影响规律，并以哈浅22块油藏参数为基础，优化吞吐预热轮次、SAGD射孔注汽长度、注汽速度等工艺参数。结果表明：单水平井SAGD可实现薄层特稠油油藏的有效开发，最终采收率达21%,但开采油汽比仅约为0.082;在渗透率不小于2 530×10-3μm2,孔隙度不小于30.3%,含油饱和度不小于65%时，单水平井SAGD能达到较好的应用效果；优选最佳的单水平井SAGD蒸汽吞吐预热轮次为8次，趾端注汽长度为100 m,注汽速度为100 m3/d。

关键词： SAGD 单水平井数值模拟油藏特性参数优化

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