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基于ViT-改进YOLOv7的稻田杂草识别

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农业工程学报 2024年第10期40卷 185-193页

作者：陈学深吴昌鹏党佩娜张恩造陈彦学汤存耀齐龙华南农业大学工程学院广州510642

为解决光线遮蔽、藻萍干扰以及稻叶尖形状相似等复杂环境导致稻田杂草识别效果不理想问题,该研究提出一种基于组合深度学习的杂草识别方法。引入MSRCP(multi-scale retinex with color preservation)对图像进行增强,以提高图像亮度及对... 详细信息

为解决光线遮蔽、藻萍干扰以及稻叶尖形状相似等复杂环境导致稻田杂草识别效果不理想问题,该研究提出一种基于组合深度学习的杂草识别方法。引入MSRCP(multi-scale retinex with color preservation)对图像进行增强,以提高图像亮度及对比度;加入ViT分类网络去除干扰背景,以提高模型在复杂环境下对小目标杂草的识别性能。在YOLOv7模型中主干特征提取网络替换为GhostNet网络,并引入CA注意力机制,以增强主干特征提取网络对杂草特征提取能力及简化模型参数计算量。消融试验表明:改进后的YOLOv7模型平均精度均值为88.2%,较原YOLOv7模型提高了3.3个百分点,参数量减少10.43 M,计算量减少66.54×109次/s。识别前先经过MSRCP图像增强后,与原模型相比,改进YOLOv7模型的平均精度均值提高了2.6个百分点,光线遮蔽、藻萍干扰以及稻叶尖形状相似的复杂环境下平均精度均值分别提高5.3、3.6、3.1个百分点,加入ViT分类网络后,较原模型平均精度均值整体提升了4.4个百分点,光线遮蔽、藻萍干扰一级稻叶尖形状相似的复杂环境下的平均精度均值较原模型整体提升了6.2、6.1、5.7个百分点。ViT-改进YOLOv7模型的平均精度均值为92.6%,相比于YOLOv5s、YOLOXs、MobilenetV3-YOLOv7、YOLOv8和改进YOLOv7分别提高了11.6、10.1、5.0、4.2、4.4个百分点。研究结果可为稻田复杂环境的杂草精准识别提供支撑。

关键词：机器视觉深度学习 YOLOv7 ViT 稻田杂草识别

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SGTR事故工况下射流行为模拟实验研究

工程热物理学报 2024年第4期45卷 955-961页

作者：陈松徽程辉成松柏中山大学中法核工程与技术学院珠海519082 哈尔滨工程大学核科学与技术学院哈尔滨150001

蒸汽发生器传热管破口(SGTR)事故属于铅冷快堆(LFR)中一类较为严重的事故。在SGTR事故工况下,二回路冷却剂水会与一回路中的高温熔融铅铋合金直接接触,从而发生强烈的相互作用。为了进一步研究水射流在熔融铅铋中的注入行为,本研究设计... 详细信息

蒸汽发生器传热管破口(SGTR)事故属于铅冷快堆(LFR)中一类较为严重的事故。在SGTR事故工况下,二回路冷却剂水会与一回路中的高温熔融铅铋合金直接接触,从而发生强烈的相互作用。为了进一步研究水射流在熔融铅铋中的注入行为,本研究设计和搭建了液体射流两相流动可视化实验平台,并进行了一系列模拟实验。研究中首先探讨了沸腾(包含闪蒸)和非沸腾工况下的射流流型演化过程及规律,并定量分析了射流注入速率对最大注入深度的影响规律,最后基于实验数据运用Froude数理论对非沸腾工况下注入速度与最大注入深度进行了分析,并获得了无量纲半经验关系式。

关键词：铅冷快堆蒸汽发生器破口事故射流注入深度射流行为

基于ICS优化RBF的水库水质三维预测方法

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农业机械学报 2024年第2期55卷 306-314页

作者：谢再秘贾宝柱王骥莫春梅广东海洋大学船舶与海运学院湛江524088 广东海洋大学电子与信息工程学院湛江524088

针对已有水质预测模型在数据降噪、网络参数初始值设置和优化、精度提高等方面能力的不足,构建了一种优化的水质三维预测模型。利用主成分分析算法筛选出水质关键参数,并基于自适应噪声的完全集合经验模态分解算法结合小波阈值模型对三... 详细信息

针对已有水质预测模型在数据降噪、网络参数初始值设置和优化、精度提高等方面能力的不足,构建了一种优化的水质三维预测模型。利用主成分分析算法筛选出水质关键参数,并基于自适应噪声的完全集合经验模态分解算法结合小波阈值模型对三维水质参数和气象数据降噪处理,使用3维卷积神经网络(Three-dimensional convolutional neural networks,3-D CNN)提取出特征数据集,自编码器(Autoencoder,AE)获得径向基函数(Radial basis function,RBF)网络参数初始化值,改进布谷鸟搜索算法(Improved cuckoo search,ICS)优化更新网络中超参数动态初始化值。广东省湛江市徐闻县大水桥水库区域22个典型在线监测站点以及6个手持监测点的实测数据对比验证结果表明,浊度和藻密度分别与总氮含量强正相关,叶绿素含量与气温强正相关,所提出的水质预测模型在5个典型精准性评价指标方面优于已有文献方法。研究成果可为管理部门和研究者对水质监测提供参考。

关键词：水质三维预测改进布谷鸟搜索算法卷积神经网络自编码器径向基神经网络

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基于强化学习的B型主动脉夹层定位方法

生物医学工程学杂志 2024年第5期41卷 878-885页

作者：曾安林先扬赵靖亮潘丹杨宝瑶刘鑫广东工业大学计算机学院广州510006 广东技术师范大学电子与信息学院广州510665

主动脉夹层分割中存在主动脉夹层与周围器官和血管的对比度低、夹层形态差异大以及背景噪声大等问题。针对以上问题,本文提出一种基于强化学习的B型主动脉夹层定位方法,借助两阶段分割模型,使用深度强化学习执行第一阶段的主动脉定位任... 详细信息

主动脉夹层分割中存在主动脉夹层与周围器官和血管的对比度低、夹层形态差异大以及背景噪声大等问题。针对以上问题,本文提出一种基于强化学习的B型主动脉夹层定位方法,借助两阶段分割模型,使用深度强化学习执行第一阶段的主动脉定位任务,保证定位目标的完整性;在第二阶段,使用第一阶段的粗分割结果作为输入,得到精细的分割结果。为了提高一阶段分割结果的召回率(Recall),使定位结果更完整地包含分割目标,本文设计了基于Recall变化方向的强化学习奖励函数;同时,将定位窗口与视野窗口分离,减少分割目标缺失的情况。本文选取Unet、TransUnet、SwinUnet以及MT-Unet作为基准分割模型,通过实验验证,本文的两阶段分割流程结果中多数指标均优于基准结果,其中Dice指标分别提高1.34%、0.89%、27.66%和7.37%。综上,将本文的B型夹层定位方法加入分割流程,最终的分割精度较基准模型结果有所提升,对于分割效果较差的模型提升效果更显著。

关键词：主动脉夹层两阶段分割强化学习奖励函数

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基于聚类和自适应滤波的成像式心率检测方法

光学学报 2024年第9期44卷 200-210页

作者：黄漫萍彭力韩鹏骆开庆刘冬梅陈淼邱健华南师范大学电子与信息工程学院广东佛山528225 广东省光电检测工程技术研究中心广东佛山528225

提出了应用于成像式光电容积描记(IPPG)的凹透镜变形算法和肤色像素聚类的感兴趣区域(ROI)动态选取方法,以及针对脉搏波(BVP)信号的自适应归一化最小均方误差(NLMS)滤波算法来解决IPPG心率检测方法在头部运动及光照变化干扰等运动场景... 详细信息

提出了应用于成像式光电容积描记(IPPG)的凹透镜变形算法和肤色像素聚类的感兴趣区域(ROI)动态选取方法,以及针对脉搏波(BVP)信号的自适应归一化最小均方误差(NLMS)滤波算法来解决IPPG心率检测方法在头部运动及光照变化干扰等运动场景下存在的测量结果准确度低和波动性大等问题。首先,利用凹透镜变形算法将面部肤色区域进行图像扭曲和膨胀。其次,通过K-means++聚类方法进行皮肤区域像素选取。然后,应用CHROM算法对BVP信号进行预降噪处理。上述处理方法构成了ROI动态选取方法,可解决头部运动带来的影响。最后,采用提出的自适应NLMS算法对BVP信号进行光照变化干扰的自适应滤波后,完成心率的计算。实验结果表明,所提出的心率检测方法在运动场景下的平均绝对误差(MAE)达到0.92次/min,即使在光照剧烈变化的条件下MAE也能达到2.20次/min。该方法能够有效解决IPPG技术中ROI定位不准、选取困难以及受光照变化影响严重等不足。

关键词：生物技术成像式光电容积描记凹透镜变形 K-means++聚类归一化最小均方误差算法

副溶血性弧菌luxS缺失株的构建及其生物学特性

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食品科学 2024年第13期45卷 96-103页

作者：杨静贤王清清董小刚徐浩婷钟青萍华南农业大学食品学院广东省食品质量安全重点实验室广东广州510642

本实验通过同源重组技术构建副溶血性弧菌(Vibrio parahaemolyticus)luxS突变株,比较野生株和突变株的生长能力、4,5-二羟基-2,3-戊二酮(4,5-dihydroxy-2,3-pentanedione,DPD)含量、生物被膜形成能力、运动能力、药物敏感性、胞外蛋白... 详细信息

本实验通过同源重组技术构建副溶血性弧菌(Vibrio parahaemolyticus)luxS突变株,比较野生株和突变株的生长能力、4,5-二羟基-2,3-戊二酮(4,5-dihydroxy-2,3-pentanedione,DPD)含量、生物被膜形成能力、运动能力、药物敏感性、胞外蛋白分泌能力以及群体感应相关基因的表达量,研究LuxS/AI-2群体感应系统LuxS基因缺失后对副溶血性弧菌生物学特性的影响。结果显示,敲除luxS基因并不影响菌株的药物敏感性和生长能力;与野生株相比,突变株的DPD含量、泳动能力显著降低,而生物被膜形成能力、培养24 h的胞外蛋白酶分泌能力显著增强;实时聚合酶链式反应结果显示突变株的鞭毛合成基因flgM的表达量显著上升,而溶血素分泌相关基因toxS、鞭毛合成基因flaA、外膜蛋白基因ompW的表达量均显著下降。本实验可为进一步研究副溶血性弧菌LuxS/AI-2群体感应系统对其生物学特性的调控机制提供参考,有助于预防和控制副溶血性弧菌。

关键词：副溶血性弧菌 luxS基因群体感应生物被膜

粤东连平—河源—汕尾地震测深剖面地壳速度结构及其意义

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地球物理学报 2024年第6期67卷 2304-2321页

作者：叶秀薇吕作勇王亮宋佳佳段永红王帅军宋向辉郑金宝皮伟广东省地震局(中国地震局地震监测与减灾技术重点实验室广东省地震预警与重大工程安全诊断重点实验室)广州510070 中国地震局地球物理勘探中心郑州450002 河南省地球物理空间信息研究院河南省地质物探工程技术研究中心郑州450004

为适应防灾减灾工作的需要,广东省地震局联合中国地震局地球物理勘探中心、河南省地球物理空间信息研究院于2021年在粤东地区实施了人工地震宽角反射/折射探测,以期获得粤东地区深部地壳速度结构.本文采用地震射线走时正演对粤东地区NW... 详细信息

为适应防灾减灾工作的需要,广东省地震局联合中国地震局地球物理勘探中心、河南省地球物理空间信息研究院于2021年在粤东地区实施了人工地震宽角反射/折射探测,以期获得粤东地区深部地壳速度结构.本文采用地震射线走时正演对粤东地区NW向连平—河源—海丰测线数据进行了处理解释,构建了该剖面的二维壳幔速度结构模型.该模型表明,沿剖面自NW向SE,莫霍面深度由32 km缓慢抬升至29 km,广州—恩平断裂带、河源—邵武断裂带和政和—大埔断裂带的对应位置都显示莫霍面有抬升现象;研究区存在多条NE向展布深大断裂;中地壳发育低速异常区域(低速体)受断裂控制,主要分布于政和—大埔断裂带NW内陆方向,可能与中生代早期岩浆活动形成的花岗岩质岩浆相关.我们认为壳内低速区域(低速体)可能是影响研究区深部孕震环境的重要因素.

关键词：华南大陆粤东地区人工地震测深壳幔精细速度结构壳内低速体

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自适应振动式稻田株间柔性机械除草性能试验

吉林大学学报（工学版） 2024年第2期54卷 375-384页

作者：陈学深熊悦淞程楠马旭齐龙华南农业大学工程学院广州510642

为解决现有稻田株间机械除草作业性能严重依赖机具对行质量的问题,设计了一种无需避苗作业的株间除草机。该机采用双排柔性刷指作为除草部件,前排除草部件纵向梳刷拉拔杂草,同时对梳刷后稻株倒伏状态进行自动识别。后排除草部件横向振... 详细信息

为解决现有稻田株间机械除草作业性能严重依赖机具对行质量的问题,设计了一种无需避苗作业的株间除草机。该机采用双排柔性刷指作为除草部件,前排除草部件纵向梳刷拉拔杂草,同时对梳刷后稻株倒伏状态进行自动识别。后排除草部件横向振动拨耙杂草,同时根据前排识别结果实时控制振动作业的启停,用以兼顾除草率与伤苗率。基于触觉感知方法建立了稻株倒伏识别系统,通过气压传感器的电位变化获取稻株根系与前排刷指相互作用的力学反馈数据,以电位峰度及均值为辨识特征,基于支持向量机构建稻株倒伏与未倒伏辨识模型,实现稻株倒伏自动识别。应用液压马达构建了后排除草部件的横向振动系统,对前排除草部件作用下已倒伏稻株停止振动作业,实现振动作业的自适应控制。稻株倒伏识别田间试验表明:稻株倒伏识别精度为83.11%。除草模式对比试验结果表明:无感知振动模式的除草率为58.11%,伤苗率为21.39%;无感知无振动模式的除草率为27.89%,伤苗率为4%;有感知振动模式的除草率为56.17%,伤苗率为5.83%。综合试验结果可知,有感知振动除草模式更适宜稻田株间杂草机械防控的生产要求。

关键词：农业工程与信息技术水稻机械除草株间辨识

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局域芯片分布特征辨识及自适应变步长扫描与匹配

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计算机集成制造系统 2024年第4期30卷 1273-1285页

作者：吴涛周意黄智雄叶玮琳吴福培李斌汕头大学智能制造技术教育部重点实验室广东汕头515063 华中科技大学机械科学与工程学院湖北武汉430074

为解决LED芯片检测与分选中的漏扫、匹配错误等关键问题,提出自适应变步长扫描方法。该方法对当前局域分布特性进行分析,利用晶圆片局部形变的连续性与保持性对邻近区域芯片分布进行预测,实施步长调整。在检测端,提出基于8邻域位置模型... 详细信息

为解决LED芯片检测与分选中的漏扫、匹配错误等关键问题,提出自适应变步长扫描方法。该方法对当前局域分布特性进行分析,利用晶圆片局部形变的连续性与保持性对邻近区域芯片分布进行预测,实施步长调整。在检测端,提出基于8邻域位置模型的区域芯片分布特征表征与描述方法,确立自适应步长调整策略,建立物理地址映射视图以及归一化逻辑视图。在分选端,利用已知物理地址映射图和归一化逻辑视图,对扫描区域、步长与路径进行规划,在遍历芯片的同时,实现芯片匹配。实测表明,相比冗余方法,该方法能够以低于4%的冗余率,实现漏扫率低于0.5%,提升扫描效率近23%。由于只针对有意义的芯片进行查找,可实现接近100%的匹配率,显著改善了算法效率和抗干扰能力。

关键词：晶圆片映射视图逻辑归一化主动遍历位置关系索引匹配