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基于无线通信的视觉识别自动救生系统的设计

电脑知识与技术 2024年第9期20卷 96-98页

作者：全刘辉李玉香澹台梦阳胡腾达桂林信息科技学院信息工程学院广西桂林541004

水上乐园、江边、水库等大型游泳场所,常有客流量大或人流稀少的极端情况。虽然很多场所配备救生员,但也会出现不能及时准确发现溺水者并进行施救。针对以上现象,设计了一款基于无线通信的视觉识别自动救生系统。该系统手环部分以STM32... 详细信息

水上乐园、江边、水库等大型游泳场所,常有客流量大或人流稀少的极端情况。虽然很多场所配备救生员,但也会出现不能及时准确发现溺水者并进行施救。针对以上现象,设计了一款基于无线通信的视觉识别自动救生系统。该系统手环部分以STM32微控制器为控制核心,使用MAX30102血氧心率集成芯片采集脉搏信号,经STM32主控芯片预处理和特征提取,计算当前的心率,从而判断佩戴者是否遇险。此外,手环采用无线充电方式,在报警的同时自动打开救生气囊,为救援争取宝贵时间;无线通信部分使用ZigBee将手环的报警数据传输到上位机,救生筏接收到数据后通过视觉识别等方法进行快速定位并迅速展开救援。解决了传统人力监控因观察不到位、发现不及时而错过黄金救援时期的问题。大大降低了救援所需的时间,节省了人力和物力,保证了游泳者的生命安全。

关键词：防溺水心率检测无线通信实时定位无线充电

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基于深度神经网络的微弱生命信号识别

光学学报 2024年

作者：李燕李亮赵晨宇张玉禄贺云梁培中国计量大学光学与电子科技学院南京信息工程大学电子与信息工程学院武汉理工大学信息工程学院

毫米波雷达的生命信号检测是一种广泛应用于医学、生物科学等领域的非接触式信号检测技术，利用深度学习提取微弱生命信号（如昆虫）的特征即可有效识别包裹中的活体。当前基于深度学习的微弱信号识别方法存在数据集体量小、对微小型冷... 详细信息

毫米波雷达的生命信号检测是一种广泛应用于医学、生物科学等领域的非接触式信号检测技术，利用深度学习提取微弱生命信号（如昆虫）的特征即可有效识别包裹中的活体。当前基于深度学习的微弱信号识别方法存在数据集体量小、对微小型冷血活体数据处理算法单一等困难，从而造成微弱生命信号活体生物识别准确率低、鲁棒性差等问题。为有效解决这些问题，本文提出了一种基于trans-shrink-net(transformer-shrink-net)阈值收缩神经网络结合CA-CFAR(Cell Averaging-Constant False Alarm Rate，基于单元平均的恒虚警率)算法前置处理的毫米波雷达微弱生命信号识别技术。该方法采用恒虚警检测算法提取雷达谱的生命信号特征，建立了数据量为80G的标准数据集，训练数据超100000条，同时结合trans-shrink-net神经网络学习微弱生命信号的全局分布特征，通过阈值残差块引入位置敏感性，经多层感知机输出生命信号预测结果。实测结果表明，所述方法可以有效提取到微弱生命信号的特征并准确识别生命活体，在提升鲁棒性的前提下，对于微弱生命活体识别准确率可达96.17%。

关键词：毫米波雷达信号特征提取 transformer神经网络活体信号识别

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新工科背景下信号与系统课程思政实践

计算机教育 2024年第6期 89-92,98页

作者：周宏敏桂林信息科技学院信息工程学院广西桂林541004

以信号与系统课程的“卷积积分”为例,挖掘其蕴含的课程思政元素,探讨如何进行课程思政教学设计,从课前、课中、课后介绍课程思政实践过程,最后说明教学效果。

关键词：新工科信号与系统课程思政教学案例卷积积分

LoRa无线传输技术在智能防溺水系统中的应用

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电脑知识与技术 2024年第9期20卷 93-95页

作者：李玉香全刘辉澹台梦阳桂林信息科技学院信息工程学院广西桂林541004

现有的智能防溺水系统中,无线传输技术多采用Wi-Fi或蓝牙方式。然而,这两种无线传输方式存在传输距离短、稳定性较差、功耗较高等问题,导致系统只能在特定小范围内使用。这无法有效保障户外野生水域游泳者或工作人员的安全。同时,更稳... 详细信息

现有的智能防溺水系统中,无线传输技术多采用Wi-Fi或蓝牙方式。然而,这两种无线传输方式存在传输距离短、稳定性较差、功耗较高等问题,导致系统只能在特定小范围内使用。这无法有效保障户外野生水域游泳者或工作人员的安全。同时,更稳定的通信方式如水声通信、光通信、电磁波通信和磁通信,存在天线尺寸巨大、通信速度慢等问题。为此,该研究旨在探索LoRa无线传输技术在智能防溺水系统中的应用。通过将该技术应用于智能救生手环和自动救生船上,实现求救者心率情况和定位坐标的快速传输,从而提高救援效率和准确性。研究证明了LoRa无线传输技术在智能防溺水系统中的重要作用。该系统为溺水事故救援提供了高效、准确的解决方案,有望在实际应用中发挥重要作用。未来的研究可以进一步优化系统性能,并考虑其他相关因素,以提升整体救援效果。

关键词： LoRa 无线传输防溺水

复杂场景下自适应注意力机制融合实时语义分割

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电子与信息学报 2024年第8期46卷 3334-3342页

作者：陈丹刘乐王晨昊白熙茹王子晨西安理工大学自动化与信息工程学院西安710048 陕西职业技术学院电子信息工程学院西安710038

实现高准确度和低计算负担是卷积神经网络(CNN)实时语义分割面临的严峻挑战。针对复杂城市街道场景目标种类众多、光照变化大等特点,该文设计了一种高效的实时语义分割自适应注意力机制融合网络(AAFNet)分别提取图像空间细节和语义信息... 详细信息

实现高准确度和低计算负担是卷积神经网络(CNN)实时语义分割面临的严峻挑战。针对复杂城市街道场景目标种类众多、光照变化大等特点,该文设计了一种高效的实时语义分割自适应注意力机制融合网络(AAFNet)分别提取图像空间细节和语义信息,再经过特征融合网络(FFN)获得准确语义图像。AAFNet采用扩展的深度可分离卷积(DDW)可增大语义特征提取感受野,提出自适应平均池化(Avp)和自适应最大池化(Amp)构成自适应注意力机制融合模块(AAFM),可细化目标边缘分割效果并降低小目标的漏分率。最后在复杂城市街道场景Cityscapes和CamVid数据集上分别进行了语义分割实验,所设计的AAFNet以32帧/s(Cityscapes)和52帧/s(CamVid)的推理速度获得73.0%和69.8%的平均分割精度(mIoU),且与扩展的空间注意力网络(DSANet)、多尺度上下文融合网络(MSCFNet)以及轻量级双边非对称残差网络(LBARNet)相比,AAFNet平均分割精度最高。

关键词：卷积神经网络复杂城市街道场景扩展的深度可分离卷积自适应注意力机制融合分割精度

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FA-SORT:轻量化的多车辆跟踪算法

计算机工程与应用 2024年第9期60卷 122-134页

作者：欧阳博朱勇建杨礼康王本源浙江科技学院机械与能源工程学院杭州310023 上海应用技术大学计算机科学与信息工程学院上海401800 宁波敏捷信息科技有限公司浙江宁波315300

近年来,无人机因体积小、灵活性好等优势被广泛应用在车辆跟踪领域。当无人机在高空飞行时,其捕捉的图像中车辆目标存在像素点少、拥挤以及被遮挡的情况。现有的多目标跟踪研究方法在车辆被遮挡过程中发生非线性运动时,使用卡尔曼滤波预... 详细信息

近年来,无人机因体积小、灵活性好等优势被广泛应用在车辆跟踪领域。当无人机在高空飞行时,其捕捉的图像中车辆目标存在像素点少、拥挤以及被遮挡的情况。现有的多目标跟踪研究方法在车辆被遮挡过程中发生非线性运动时,使用卡尔曼滤波预测,会出现车辆位置预测不准确的问题。为了解决这些问题,采用先检测后跟踪(tracking by detection,TBD)范式,对YOLOv8检测算法进行改进,在网络结构中引入了BiFormer稀疏动态注意力模块,用于提取小目标特征信息。同时使用轻量级上采样算子CARAFE替换原最近邻插值上采样,减少上采样过程中小目标特征丢失的问题。提出一种轻量化跟踪模型FA-SORT,针对SORT算法提出三点改进:改进KF、添加速度方向一致性匹配和检测值匹配。在自制地组合了多个车辆数据集上验证改进的YOLOv8算法。实验结果表明,与YOLOv8相比,精确率(precision)提高了0.97%,召回率(recall)提高了0.898%。对所提出的FA-SORT算法使用UAVDT数据集进行验证,结果表明,与现有的多目标跟踪算法相比,HOTA指标首个达到70.05%,IDF1达到87.45%,跟踪速度达到29.93 FPS。验证了FA-SORT跟踪算法在多车辆跟踪任务中的优越性。

关键词：多车辆跟踪目标检测速度方向一致性匹配检测值匹配无人机图像

基于分层监测域人工势场法的无人驾驶车辆路径规划

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计算机集成制造系统 2024年第5期30卷 1908-1918页

作者：潘玉恒陶艺鑫鲁维佳李国燕王丽天津城建大学计算机与信息工程学院天津300384

针对传统人工势场法在路径规划中存在易陷入局部极小值点、障碍物附近目标点不可达以及固定步长下易发生碰撞的问题,提出一种基于分层监测域的自适应人工势场法(APFLMD)。设计了分层监测域模型,通过建立安全避障范围,实现无人驾驶车辆... 详细信息

针对传统人工势场法在路径规划中存在易陷入局部极小值点、障碍物附近目标点不可达以及固定步长下易发生碰撞的问题,提出一种基于分层监测域的自适应人工势场法(APFLMD)。设计了分层监测域模型,通过建立安全避障范围,实现无人驾驶车辆速度的自适应变化,以提高车辆的避障能力。为避免无人驾驶车辆陷入局部极小值点区域,利用路径点的聚集情况实现局部极小值点的检测。设计了等势圈切线点,并结合二次贝塞尔曲线对路径进行优化,且目标点位于斥力等势圈内部时,提出一种虚拟随机引导策略,以帮助车辆逃离局部极小值点。最后,在斥力场函数中添加距离因子以解决障碍物附近目标点不可达问题。仿真结果表明,在复杂环境下APFLMD算法相较于对比算法,可分别降低49.23%的车辆行驶时间、19.4%的路径长度和车辆能耗以及82.12%的路径平滑度。

关键词：无人驾驶车辆路径规划人工势场法监测域

基于Resnet和FrFT的水下多目标定位

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 127-134页

作者：刘树东马子枫王燕张艳天津城建大学计算机与信息工程学院天津300384

针对水下多目标定位精度依赖采样间隔的问题,提出了将深度残差网络(ResNet)和分数傅里叶变换(FrFT)相结合的多目标定位算法(MLRF).首先,建立水下多目标定位仿真模型;其次,使用ResNet训练了一种适合多目标定位的网络;然后,对回波进行FrF... 详细信息

针对水下多目标定位精度依赖采样间隔的问题,提出了将深度残差网络(ResNet)和分数傅里叶变换(FrFT)相结合的多目标定位算法(MLRF).首先,建立水下多目标定位仿真模型;其次,使用ResNet训练了一种适合多目标定位的网络;然后,对回波进行FrFT得到其频谱图,使用ResNet检测频谱峰值并计算目标个数;最后,设计了一个多目标定位算法来区分不同目标数据,并估计每个目标的位置和速度.通过仿真对比了信噪比(SNR)和锚节点数量对定位的影响.实验结果表明:MLRF算法的定位均方根误差随信噪比和锚节点数量的增加而减小,并在SNR为-5时均方误差在2 m以下.该方法受噪声影响较小,能够有效应对水下多目标定位问题,并有助于水下多目标跟踪的研究.

关键词：水下定位多目标定位分数傅里叶变换深度残差网络传感器

基于结构功能交叉神经网络的多模态医学图像融合

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光学精密工程 2024年第2期32卷 252-267页

作者：邸敬郭文庆任莉杨燕廉敬兰州交通大学电子与信息工程学院甘肃兰州730070

针对多模态医学图像融合中存在纹理细节模糊和对比度低的问题,提出了一种结构功能交叉神经网络的多模态医学图像融合方法。首先,根据医学图像的结构信息和功能信息设计了结构功能交叉神经网络模型,不仅有效地提取解剖学和功能学医学图... 详细信息

针对多模态医学图像融合中存在纹理细节模糊和对比度低的问题,提出了一种结构功能交叉神经网络的多模态医学图像融合方法。首先,根据医学图像的结构信息和功能信息设计了结构功能交叉神经网络模型,不仅有效地提取解剖学和功能学医学图像的结构信息和功能信息,而且能够实现这两种信息之间的交互,从而很好地提取医学图像的纹理细节信息。其次,利用交叉网络通道和空间特征变化构造了一种新的注意力机制,通过不断调整结构信息和功能信息权重来融合图像,提高了融合图像的对比度和轮廓信息。最后,设计了一个从融合图像到源图像的分解过程,由于分解图像的质量直接取决于融合结果,因此分解过程可以使融合图像包含更多的细节信息。通过与近年来提出的7种高水平方法相比,本文方法的AG,EN,SF,MI,QAB/F和CC客观评价指标分别平均提高了22.87%,19.64%,23.02%,12.70%,6.79%,30.35%,说明本文方法能够获得纹理细节更清晰、对比度更好的融合结果,在主观视觉和客观指标上都优于其他对比算法。

关键词：多模态医学图像融合结构功能信息交叉网络注意力机制分解网络

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