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融合熵聚类和增广变邻策略的蚁群优化算法

计算机集成制造系统 2024年第6期30卷 2115-2129页

作者：李晗珂游晓明刘升上海工程技术大学电子电气工程学院上海201620 上海工程技术大学管理学院上海201620

针对蚁群算法求解大规模旅行商问题时存在收敛速度慢、易陷入局部最优的问题,提出一种融合熵聚类和增广变邻策略的蚁群优化算法。首先提出融合信息熵的聚类策略,利用熵确定最佳截断距离对数据集进行合理划分;通过求解每个子簇形成初始路... 详细信息

针对蚁群算法求解大规模旅行商问题时存在收敛速度慢、易陷入局部最优的问题,提出一种融合熵聚类和增广变邻策略的蚁群优化算法。首先提出融合信息熵的聚类策略,利用熵确定最佳截断距离对数据集进行合理划分;通过求解每个子簇形成初始路径,并为全局寻优提供导向信息素,从而提升收敛速度。其次提出增广变邻策略,将蚂蚁分为爬行蚁和滑翔蚁,滑翔蚁引入的增广变邻策略在迭代后更新节点和邻居信息素,而且通过邻居数量随最优解质量动态匹配,来强化邻居节点探索,以平衡收敛速度与解的质量。当算法陷入停滞时,利用路径相似性机制平滑非公共路径信息素,帮助算法跳出局部最优。通过对旅行商问题数据集进行实验仿真表明,所提算法有效平衡了收敛速度与解的精度,尤其对于大规模问题,显著提高了解的质量。

关键词：蚁群算法旅行商问题熵聚类增广变邻路径相似性

基于实例分割的大场景下茶叶嫩芽轮廓提取与采摘点定位

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农业工程学报 2024年第15期40卷 135-142页

作者：李翰林高延峰熊根良李昀谦杨雅心上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620

为了解决野外大场景下茶叶嫩芽识别与采摘点精确定位问题,提出了一种基于实例分割的Yolov5s-segment改进算法。该算法首先引入P2微小目标检测层,解决原始Yolov5s-segment网络P3、P4、P5检测层对于小目标检测能力不佳的问题。其次,在主... 详细信息

为了解决野外大场景下茶叶嫩芽识别与采摘点精确定位问题,提出了一种基于实例分割的Yolov5s-segment改进算法。该算法首先引入P2微小目标检测层,解决原始Yolov5s-segment网络P3、P4、P5检测层对于小目标检测能力不佳的问题。其次,在主干网络末端增加CBAM(convolutional block attention module)注意力机制模块,提升模型的抗干扰能力,实现野外自然光照环境下茶叶嫩芽轮廓特征提取。最后,根据嫩芽轮廓特征进行采摘点精确定位。研究结果表明,相较于原始Yolov5s-segment模型,改进模型的精确度、召回率、F1分数、平均精度均值mAP50和mAP50-95分别提升了7.0、8.9、8.1、8.3、7.3个百分点。使用该方法可以准确提取大场景下的单芽、一芽一叶、一芽两叶三种类型茶叶嫩芽轮廓,并且实现采摘点的精确定位。研究结果为名优茶智能化快速采摘提供了一定的理论基础。

关键词：图像处理图像识别茶叶嫩芽 Yolov5s-segment 轮廓提取采摘点定位

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基于边缘引导的纺织品纹样数字化修复方法

纺织学报 2024年第2期45卷 101-111页

作者：张婧辛斌杰袁智杰许颖琦上海工程技术大学纺织服装学院上海201620

针对破损纺织品文物人工修复周期长、易造成二次破坏等问题,提出一种用改进的Criminisi算法修复破损传统纺织品纹样的数字化方法。该算法通过对缺失边缘进行重构还原纺织品纹样的结构,用于引导进一步的纹理修复。首先使用线性或二阶贝... 详细信息

针对破损纺织品文物人工修复周期长、易造成二次破坏等问题,提出一种用改进的Criminisi算法修复破损传统纺织品纹样的数字化方法。该算法通过对缺失边缘进行重构还原纺织品纹样的结构,用于引导进一步的纹理修复。首先使用线性或二阶贝塞尔曲线拟合缺失边缘,以恢复结构;然后利用多分辨率图像中的结构信息计算更有效的优先权,确定当前待修复块;再在多分辨率图像中根据颜色、梯度和边界特征计算多个候选匹配块,从中选择最佳匹配块以减少选择过程中的随机性;最后通过分割复制的最佳匹配块进行填补,以减少对已知信息区域的覆盖,迭代完成全部破损区域的修复。实验结果表明,本文算法对存在较多结构破坏的真实纺织品彩色图像可快速实现较为自然的修复效果。

关键词：纺织品文物修复图像修复多分辨率图像结构信息

基于人体臂部的连续动态服装压力预测模型及准确性表征方法

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纺织学报 2024年第7期45卷 150-158页

作者：谢红张林蔚沈云萍上海工程技术大学纺织服装学院上海201600

通过建立人体臂部与弹性压力臂套的三维有限元模型,对弹性压力臂套的穿套过程及人体肘关节着装后屈曲的2种工况进行数值模拟,计算得到人体臂部软组织外表面及弹性压力臂套随时间变化的等效应力;基于此数据建立线性回归模型,选取均方根... 详细信息

通过建立人体臂部与弹性压力臂套的三维有限元模型,对弹性压力臂套的穿套过程及人体肘关节着装后屈曲的2种工况进行数值模拟,计算得到人体臂部软组织外表面及弹性压力臂套随时间变化的等效应力;基于此数据建立线性回归模型,选取均方根误差作为线性回归模型表征指标,以用于表征织物基传感器测试的准确性。最后对模型进行应用,在有限元模型中选取臂部肘关节外侧屈曲点处,提取此处随时间变化的应力曲线,基于曲线上的特征点建立线性回归模型;选取2种柔性传感器,将其缝制在与模型屈曲点处同样的位置,测试匀速屈肘时的电信号数据,并通过力电耦合模型将电信号转换为应力值。选取均方根误差(RMSE)作为表征线性回归模型的指标,对2种传感器测试数据进行分析,结果显示其中一款传感器的测试值的回归效果与真实值的差距较小,可以认为此传感器运用于肘部弯曲测试准确度更高,效果更好。

关键词：织物基传感器连续动态压力数值模拟服装压力人体臂部压力臂套

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面料拉伸性能与运动文胸防震功能的定量关系

纺织学报 2024年第1期45卷 161-167页

作者：盛欣洋陈晓娜卢娅娅李艳梅孙光武上海工程技术大学纺织服装学院上海201620

为探究面料拉伸性能与运动文胸防震功能之间的定量关系,选取6种不同针织面料,先分别测量不同面料拉伸率为30%时的弹性模量来表征其拉伸性能,然后将这6种面料作为罩杯部分用料制作文胸,其它部位为同种面料。以运动假人为实验对象,在其表... 详细信息

为探究面料拉伸性能与运动文胸防震功能之间的定量关系,选取6种不同针织面料,先分别测量不同面料拉伸率为30%时的弹性模量来表征其拉伸性能,然后将这6种面料作为罩杯部分用料制作文胸,其它部位为同种面料。以运动假人为实验对象,在其表面选取7个位置粘贴标记点,采用三维人体动作捕捉系统,采集实验对象在模拟10 km/h跑步过程中各标记点的坐标变化,并计算出各点在局部坐标系下的相对位移。以运动过程中运动文胸对乳房竖直位移的减小作用来表征其防震功能,通过曲线拟合与模型筛选得出面料拉伸性能与文胸防震功能的定量关系。结果表明:6款罩杯面料动态最大拉伸率均值为30%,说明实验中用拉伸率为30%时的弹性模量表征面料的拉伸性能较为合理。罩杯面料弹性模量与乳房竖直位移间存在显著负相关,即面料弹性模量越大,乳房竖直位移越小,表明文胸防震功能越好;幂函数模型可作为以罩杯面料弹性模量预测75C实验对象10 km/h跑步运动时乳房竖直位移的首选模型。未来可通过测量罩杯与乳房之间的静动态压力及乳房-罩杯整体刚度探究罩杯面料拉伸性能对文胸防震功能的影响机制。

关键词：运动文胸面料弹性模量防震功能乳房竖直位移曲线拟合运动假人

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基于W几何形的恒星光谱分子带检测

光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2279-2283页

作者：陈奋王颖刘福窑上海工程技术大学数理与统计学院上海201620 上海工程技术大学计算物理与应用研究中心上海201620

研究关注由分子内部能级变化引起的光谱分子带的识别和检测,有助于研究恒星光谱类型和参数估计。首先从分子带的曲线趋势出发,运用曲线分析对分子带进行识别,并剔除具备W形但下降趋势明显的伪分子带。借鉴多类型多分类准则的识别思路,... 详细信息

研究关注由分子内部能级变化引起的光谱分子带的识别和检测,有助于研究恒星光谱类型和参数估计。首先从分子带的曲线趋势出发,运用曲线分析对分子带进行识别,并剔除具备W形但下降趋势明显的伪分子带。借鉴多类型多分类准则的识别思路,将检测出的分子带尖峰深度、W形宽度、曲线趋势和回升趋势四个参数作为训练特征。这四个参数综合考虑了始点变化速率、曲线变化趋势、极值点分布和曲线形状因素。其次,为了验证该方法的可行性与可靠性,利用LightGBM(light gradient boosting machine)模型分别对F型恒星光谱和分子带特征参数进行识别,准确率分别为97.62%和99.16%,进一步验证了所提取分子带的准确性。本工作不仅能挖掘出晚期恒星,提高数据标签的准确性,还能在准确识别的基础上,利用LightGBM机器学习模型检测未知型光谱自动识别晚期恒星,提高了识别效率并且减少了内存占用。

关键词： W几何形特征分子带检测曲线趋势分类识别恒星光谱

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精英协同进化的蜉蝣算法

浙江大学学报（工学版） 2024年第7期58卷 1346-1356页

作者：吴慧玲刘升上海工程技术大学管理学院上海201620

蜉蝣算法的种群多样性低、寻优性能差,为此提出基于精英协同进化的蜉蝣算法(ECMA).将雄性蜉蝣种群根据自身种群适应度分为精英种群和普通种群,精英个体进行自我学习以保持种群的多样性,实现高水平的全局搜索;普通个体飞向统一目标进行... 详细信息

蜉蝣算法的种群多样性低、寻优性能差,为此提出基于精英协同进化的蜉蝣算法(ECMA).将雄性蜉蝣种群根据自身种群适应度分为精英种群和普通种群,精英个体进行自我学习以保持种群的多样性,实现高水平的全局搜索;普通个体飞向统一目标进行局部开发,以提高ECMA的收敛速度.根据婚姻市场理论改进雌性蜉蝣的位置更新,提高ECMA的寻优性能;引入新的自适应重力系数平衡全局搜索和局部开发能力,提高ECMA的收敛精度;引入莱维飞行的跳出策略,避免ECMA陷入局部最优.基于20个基准测试函数和CEC2019测试函数进行算法的仿真优化分析,与蜉蝣算法以及其他优秀的群智能算法相比,ECMA在寻优精度、收敛速度和稳定性方面均有较大提升.

关键词：蜉蝣算法精英策略协同进化莱维飞行婚姻市场理论

基于连续碳纤维3D打印的结构拓扑优化及工艺研究

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材料科学与工艺 2024年第1期32卷 88-99页

作者：张荣耀钱波刘钢上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201600

本文利用3D打印技术制备了“椭圆形跑道”样件来研究不同纤维角度和纤维层分布对样件机械性能的影响,并通过实验考察各种力学测试中样件的断裂模式。然后基于变密度的拓扑优化理论对三点弯曲梁、C形夹和弹架悬臂进行结构拓扑优化,并通... 详细信息

本文利用3D打印技术制备了“椭圆形跑道”样件来研究不同纤维角度和纤维层分布对样件机械性能的影响,并通过实验考察各种力学测试中样件的断裂模式。然后基于变密度的拓扑优化理论对三点弯曲梁、C形夹和弹架悬臂进行结构拓扑优化,并通过力学性能实验进行验证。结果表明,在所有的测试中都观察到样件具有各向异性的机械性能,其中纤维方向具有最高的强度和刚度,而跨层方向具有较低的强度和刚度。通过有限元分析和压缩试验表明,经过拓扑优化的连续碳纤维3D打印弹架悬臂结构能够经受住极端运行条件的考验。

关键词：弹架悬臂拓扑优化连续碳纤维 3D打印变密度法

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超疏水-高疏油SiC膜的制备及性能

化工进展 2024年第8期43卷 4516-4522页

作者：李莉蔡鑫宇陈寅杰张文启李光辉饶品华上海工程技术大学化学化工学院上海201620 上海工程技术大学环境与资源创新中心上海201620

基于SiO_(2)粒子共混喷涂与浸渍方法,研发了一种在SiC膜上制备超疏水-高疏油表面的工艺。通过喷涂不同粒径的SiO_(2)颗粒,在SiC膜表面构造具有双疏性能的微纳双重粗糙结构,然后通过浸渍将十七氟癸基三甲氧基硅烷接枝至SiC膜表面,成功制... 详细信息

基于SiO_(2)粒子共混喷涂与浸渍方法,研发了一种在SiC膜上制备超疏水-高疏油表面的工艺。通过喷涂不同粒径的SiO_(2)颗粒,在SiC膜表面构造具有双疏性能的微纳双重粗糙结构,然后通过浸渍将十七氟癸基三甲氧基硅烷接枝至SiC膜表面,成功制备了具有超疏水-高疏油特性和优异自清洁性能的SiC膜。通过改变含氟量、粗糙度,分析了各参数对表面润湿性的影响。经改性后所得超疏水-高疏油SiC膜表面上水和正十六烷的静态接触角分别为152.6°和146.3°,滚动角分别为5.2°和10.2°,这归因于SiC膜表面的微纳结构和低表面能物质降低了其与其他物质的黏附力。在强酸和强碱溶液中,超疏水-高疏油SiC膜表现出稳定的双疏性。本研究为在无机膜上构建具有优异耐酸碱性的超疏水-高疏油表面提供了一种简便的工艺。

关键词： SiC膜喷涂超疏水-高疏油表面修饰自清洁