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一种样本密度自适应的局部增强线性嵌入算法

机械科学与技术 2023年

作者：贾凯巍刘庆强东北石油大学电气信息工程学院

局部线性嵌入（LLE）算法在挖掘高维空间的局部结构时，需要人工指定近邻点的个数，无法保证算法的特征提取能力。为了解决这个问题，提出一种样本密度自适应的局部增强线性嵌入算法（SDA-LELE）。首先，利用样本点与其近邻点之间的距... 详细信息

局部线性嵌入（LLE）算法在挖掘高维空间的局部结构时，需要人工指定近邻点的个数，无法保证算法的特征提取能力。为了解决这个问题，提出一种样本密度自适应的局部增强线性嵌入算法（SDA-LELE）。首先，利用样本点与其近邻点之间的距离之和，衡量样本分布的稀疏稠密程度，从而自适应地选取近邻点个数；接着，采用局部增强算法，增加相邻样本间的权重，从而使样本在保持局部线性结构的同时也保持局部近邻结构，增强算法特征提取能力；最后，将算法应用在凯斯西储大学和东北石油大学轴承数据集上，并进行了可视化、Fisher信息等实验。实验结果表明，SDA-LELE算法比其他算法能提取出更多的显著特征，获得更好的降维效果。

关键词：流形学习局部线性嵌入自适应邻域特征提取轴承诊断

基于LP和LP模式共存的单光纤光镊实现生物细胞多路捕获和操纵

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光学学报 2022年

作者：陈朋党雨婷钟慧姜春雷东北石油大学电气信息工程学院

本文提出了一种用于生物细胞多路捕获与操纵的单光纤光镊。基于两种不同模式的光纤错位拼接，实现LP和LP模式共存，该光镊的输出光场具有多个聚焦光斑，能够在多个支路上同时捕获和操纵多个生物细胞。仿真和实验结果表明，该光镊能够在...

本文提出了一种用于生物细胞多路捕获与操纵的单光纤光镊。基于两种不同模式的光纤错位拼接，实现LP和LP模式共存，该光镊的输出光场具有多个聚焦光斑，能够在多个支路上同时捕获和操纵多个生物细胞。仿真和实验结果表明，该光镊能够在3个支路上同时捕获和操纵多个小球藻细胞，在光镊移动速度约为14μm/s时仍保持捕获稳定。该光镊结构简单，为生物传感和直接检测生物信号提供了更多可能。

关键词：

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基于高阶LP模式的鳍豚形可发射光纤传送带

光学学报 2022年

作者：高丙坤荣玉菲姜春雷陈朋水华胜吴昊董太极孙雨闫文迪东北石油大学电气信息工程学院

微粒运输和定向操纵在生物领域和医学新技术方面有着广阔的应用前景。本文设计了一种鳍豚形光纤光镊结构，其结合高阶LP模式实现了光纤传送带功能。通过将650nm光源输入1550nm单模光纤中激发高能量比的LP模式，增强了光纤侧边缘的光场... 详细信息

微粒运输和定向操纵在生物领域和医学新技术方面有着广阔的应用前景。本文设计了一种鳍豚形光纤光镊结构，其结合高阶LP模式实现了光纤传送带功能。通过将650nm光源输入1550nm单模光纤中激发高能量比的LP模式，增强了光纤侧边缘的光场强度。从而，在较低光功率的情况下，将聚苯乙烯微粒(5μm)捕获在光纤周围侧边缘处，并且沿光纤边缘运输至尖端处，最终以粒子枪形式将微粒弹射出去。应用有限元法仿真了鳍豚形光纤探针的光场强度分布，分析了微粒在光纤上的受力情况，并在不同光功率下与普通锥形光纤进行了对比实验，验证了该结构的优越性。该方法设备简单，为光纤操纵提供了新的可能。

关键词：微粒运输定向操纵鳍豚形光纤 LP 模式

基于1D-RSCNN的嵌入式轴承故障实时检测

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吉林大学学报（工学版） 2022年第2期52卷 310-317页

作者：王秀芳孙双丁春阳东北石油大学电气信息工程学院黑龙江大庆163318

针对传统故障诊断模型参数多,训练、检测时间长,抗噪性差,不适用于在线实时诊断的问题,提出了基于残差连接和一维可分离卷积(1D-RSCNN)的滚动轴承故障诊断方法,构建了由Jetson Nano和信号采集电路组成的嵌入式系统。利用一维可分离卷积... 详细信息

针对传统故障诊断模型参数多,训练、检测时间长,抗噪性差,不适用于在线实时诊断的问题,提出了基于残差连接和一维可分离卷积(1D-RSCNN)的滚动轴承故障诊断方法,构建了由Jetson Nano和信号采集电路组成的嵌入式系统。利用一维可分离卷积和全局平均池化对模型尺寸进行压缩,改善传统卷积的运算效率;通过宽卷积核,残差网络中引入Dropout提高对噪声的容忍度。试验结果表明,该方法诊断准确率高达99.92%,与其他模型相比,诊断精度高,实时性好,抗干扰能力强,适用于电机轴承故障的实时检测。

关键词：电机故障嵌入式一维可分离卷积残差连接 Jetson Nano

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低频运行时MMC电容电压纹波抑制策略究

电气工程学报 2023年

作者：刘伟赵诗坛东北石油大学电气信息工程学院

低频运行时，模块化多电平变换器(Modular multilevel converter,MMC)存在较大的低频电容电压纹波，使输出电压波形畸变。针对这一问题，提出一种改进的高频注入策略。首先针对调制过程中模块电压计算值与实际值之间存在一定偏差的问题... 详细信息

低频运行时，模块化多电平变换器(Modular multilevel converter,MMC)存在较大的低频电容电压纹波，使输出电压波形畸变。针对这一问题，提出一种改进的高频注入策略。首先针对调制过程中模块电压计算值与实际值之间存在一定偏差的问题，选择采用基于实际值的调制方法。接着分析电容电压波动机理，并对高频注入基本原理进行分析，为了在现有高频注入法的基础上进一步优化高频环流幅值，提出方波和梯形波相结合的高频注入方法。最后，利用Matlab/Simulink对所提方法进行仿真验证，结果表明该方法可在实现低频电压纹波抑制的基础上进一步优化高频环流和桥臂电流幅值，减小系统损耗。

关键词：模块化多电平变换器低频运行调制方法高频注入

基于层次多任务深度学习的绝缘子自爆缺陷检测

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电工技术学报 2021年第7期36卷 1407-1415页

作者：徐建军黄立达闫丽梅伊娜东北石油大学电气信息工程学院大庆163318

绝缘子是电力线路中重要且使用广泛的器件,随着近年来无人机巡线的迅速普及,从航拍图像中检测绝缘子自爆缺陷成为热点问题。在航拍图像中,自爆绝缘子与正常绝缘子的区分难度相对更大,该文提出一种基于层次多任务深度学习的绝缘子自爆缺... 详细信息

绝缘子是电力线路中重要且使用广泛的器件,随着近年来无人机巡线的迅速普及,从航拍图像中检测绝缘子自爆缺陷成为热点问题。在航拍图像中,自爆绝缘子与正常绝缘子的区分难度相对更大,该文提出一种基于层次多任务深度学习的绝缘子自爆缺陷检测模型,使用专用的卷积神经网络区分自爆绝缘子和正常绝缘子,并结合多任务学习和特征融合方法提高分类准确率。同时,针对缺乏自爆类数据的问题,提出制作合成图像的数据增强方法。实验结果表明,添加合成图像能有效提高自爆类召回率;层次多任务学习模型与平面分类模型及普通层次模型相比具有更强的分类能力。

关键词：绝缘子多任务学习缺陷检测深度学习层次分类

基于亚像素边缘检测和圆心修正补偿的高精度相机标定方法

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激光与光电子学进展 2024年第8期61卷 136-144页

作者：康朝海洪立任伟建霍凤财东北石油大学电气信息工程学院黑龙江大庆163318

基于圆形标定板的相机标定过程中,当镜头畸变较大时图像质量降低、圆形投影边缘模糊,导致标定产生误差。基于此,提出一种基于亚像素边缘检测和圆心修正补偿的高精度相机方法。首先,通过Canny-Zernike矩法提取亚像素级的圆形特征轮廓点,... 详细信息

基于圆形标定板的相机标定过程中,当镜头畸变较大时图像质量降低、圆形投影边缘模糊,导致标定产生误差。基于此,提出一种基于亚像素边缘检测和圆心修正补偿的高精度相机方法。首先,通过Canny-Zernike矩法提取亚像素级的圆形特征轮廓点,使用边缘点链连接独立轮廓点,得到闭环的精确特征轮廓,增强对模糊边缘轮廓的提取能力;其次,对内外轮廓分别采样取点拟合椭圆,将两者中心的均值作为特征点,并通过三点判断排序法得到有序特征点集后进行粗标定;最后,用粗标定参数对轮廓的采样点集进行校正,重新获取中心坐标后反投影回图像上进行相机精标定,实现畸变情况下的圆心修正补偿标定。实验结果表明,所提方法有效提高了镜头畸变较大时相机标定的精度。

关键词：相机标定 Canny-Zernike矩边缘点链圆心修正补偿

基于改进YOLOv7-tiny的无人机航拍图像小目标检测算法

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工程科学与技术 2023年

作者：张光华李聪发李钢硬卢为党东北石油大学电气信息工程学院浙江工业大学信息工程学院

无人机航拍图像目标检测已成为无人机应用场景中的一项重要技术，针对无人机航拍图像中目标尺度变化大、小尺寸目标分布密集、背景复杂而导致的漏检和误检问题，本文提出一种基于YOLOv7-tiny改进的带有ConvMixer检测头的无人机航拍图像... 详细信息

无人机航拍图像目标检测已成为无人机应用场景中的一项重要技术，针对无人机航拍图像中目标尺度变化大、小尺寸目标分布密集、背景复杂而导致的漏检和误检问题，本文提出一种基于YOLOv7-tiny改进的带有ConvMixer检测头的无人机航拍图像小目标检测算法。首先，将激活函数LeakyReLU替换为SiLU，弥补LeakyReLU缺少的非线性表达，提升模型训练时的收敛速度与模型泛化性；其次，为了增强对多尺度目标的特征提取能力，该算法额外设计了小目标检测层，并衍生出一个微小目标检测头，增大了模型感受野，更好地解决目标尺度剧烈变化带来的大尺度方差问题，提升了小目标的检测能力；另外本文算法在预测头部分集成ConvMixer层，ConvMixer中的深度卷积和逐点卷积有助于找到传递给预测头的特征信息中的空间和通道关系，提升对微小目标的处理能力；最后，将YOLOv7-tiny的耦合检测头替换为更高效的解耦头，对定位与分类任务解耦出单独的特征通道，增强对目标的分类和定位能力。为全面验证每个改进点的有效性，本文从两个方向设计了消融实验，并对比分析了改进算法与其他算法的检测性能。实验结果表明本文算法在Visdrone2021数据集上平均精度均值mAP达到40.9%，较基线算法提升3.7个百分点，模型内存为28.2MB，检测速度达到35.8帧/秒，改进算法综合性能与对比的主流先进算法相比较优，通过检测效果分析可知本文算法在无人机航拍图像检测上的误检和漏检问题得到较大改善。本文算法在准确性和实时性能胜任航拍图像小目标检测任务。

关键词：无人机航拍图像小目标检测 SiLU ConvMixer 更高效的解耦头

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基于局部线性增强嵌入的轴承故障诊断

组合机床与自动化加工技术 2023年第5期 68-72,76页

作者：殷海双张瑞东北石油大学电气信息工程学院大庆163318

由于实际采集数据的局部邻域并非位于线性子空间中,传统的局部线性嵌入算法无法出提取显著特征。针对该问题,提出了局部线性增强嵌入(local linear augmentation embedding,LLAE)算法。首先通过高维重构模型挖掘出流形的本质结构;然后... 详细信息

由于实际采集数据的局部邻域并非位于线性子空间中,传统的局部线性嵌入算法无法出提取显著特征。针对该问题,提出了局部线性增强嵌入(local linear augmentation embedding,LLAE)算法。首先通过高维重构模型挖掘出流形的本质结构;然后将邻域线性增强策略引入到低维目标函数的构造中,通过构造均值和方差模型,获得样本的显著特征。在两个轴承数据集上进行了大量的实验,LLAE算法获得了良好的可视化和聚类效果,识别精度达到了97%以上。这表明LLAE算法能够提取出显著的特征,实现更有效的故障诊断。

关键词：局部线性嵌入特征提取故障诊断邻域线性增强邻域线性度