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融合全局-局部上下文信息的小目标多人姿态估计

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计算机工程 2024年第4期50卷 342-349页

作者：龙辰志陈平李传坤中北大学信息探测与处理山西省重点实验室山西太原030051

尽管多人2D姿态估计方法趋近成熟,但是现有方法无法有效识别小目标的姿态。针对当前小目标姿态难以识别的问题,提出一种融合全局-局部上下文信息的多人姿态估计方法。利用高分辨率网络(HRNet)输出的不同尺度特征对人体的多个解剖中心进... 详细信息

尽管多人2D姿态估计方法趋近成熟,但是现有方法无法有效识别小目标的姿态。针对当前小目标姿态难以识别的问题,提出一种融合全局-局部上下文信息的多人姿态估计方法。利用高分辨率网络(HRNet)输出的不同尺度特征对人体的多个解剖中心进行粗糙的定位,通过多个中心点给小目标提供更多的监督信息,提高对小目标的定位能力。以定位的人体中心点坐标为线索,通过可变形采样的方式提取中心点附近不同尺度的局部上下文信息,并计算不同目标局部上下文信息之间的对比损失以提高目标之间的判别能力。以HRNet网络的低分辨率特征作为全局上下文信息,以局部上下文信息作为交叉注意力的查询,结合全局和局部上下文信息构建多层Transformer模型,增强小目标的上下文信息。将增强的小目标上下文信息作为聚类中心,解耦多尺度融合的特征得到不同目标对应的关键点热图,从而实现小目标多人姿态估计。实验结果表明,该方法能够有效提高小目标姿态的识别性能,在COCO test-dev2017数据集上取得了69.0%的平均精度(AP),APM比对偶解剖中心(DAC)方法提高1.4个百分点。

关键词：姿态估计小目标多中心点注意力上下文信息

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一种自适应网格细化的卫星干扰源定位方法

火力与指挥控制 2024年第8期49卷 152-158,165页

作者：任洋姚金杰赵昶淳中北大学信息探测与处理山西省重点实验室太原030051

针对目前使用固定网格分辨率的直接定位(DPD)方法对卫星导航干扰源进行定位时,定位精度较低、计算复杂度高的问题,提出一种自适应网格细化的直接定位方法。使用差分匹配滤波器得到TOA的粗估计值,缩小定位区域,得到干扰源位置粗估计,使... 详细信息

针对目前使用固定网格分辨率的直接定位(DPD)方法对卫星导航干扰源进行定位时,定位精度较低、计算复杂度高的问题,提出一种自适应网格细化的直接定位方法。使用差分匹配滤波器得到TOA的粗估计值,缩小定位区域,得到干扰源位置粗估计,使用迭代网格细化,得到高精度的定位结果。仿真实验表明,在低信噪比情况下,定位精度较传统两步定位提高90%;20 m网格分辨率下,较DPD定位方法其计算复杂度降低了24倍。

关键词：卫星导航系统直接定位自适应网格细化干扰源定位网格分辨率

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内弹道加速度信号误差优化方法研究

火炮发射与控制学报 2024年第2期45卷 28-35,49页

作者：董浩森边瑞卿张永杰康良伟胡宇李凯中北大学信息探测与处理山西省重点实验室山西太原030051

在使用弹载存储式加速度传感器系统进行火炮内弹道的运动参数获取时,由于其内部电源纹波与传感器自身所携带干扰等原因,采集到的加速度信号携带多种噪声,导致加速度解算误差变大。为了减小加速度的解算误差,提出了基于改进自适应噪声的... 详细信息

在使用弹载存储式加速度传感器系统进行火炮内弹道的运动参数获取时,由于其内部电源纹波与传感器自身所携带干扰等原因,采集到的加速度信号携带多种噪声,导致加速度解算误差变大。为了减小加速度的解算误差,提出了基于改进自适应噪声的完备集成经验模态分解(ICEEMDAN)的加速度信号处理方法,并根据Spearman相关系数与模糊熵值的综合评价方式对模态分量进行降噪处理,使用处理后的模态分量进行加速度信号重构。对重构前后的加速度信号进行时频域分析和多种算法滤波效果对比,结果表明,信号中的噪声被有效滤除,相对于数字滤波、平滑滤波、EMD等算法,ICEEMDAN算法处理后的加速度信号的信噪比有明显提高;处理后的加速度信号解算的平均相对误差率为2.67%,相比于直接对原始信号速度解算,平均相对误差率减小了9.43%。因此在对内弹道加速度信号进行解算时,使用ICEEMDAN算法进行信号处理可以有效降低积分解算误差。

关键词：模态分解相关系数加速度误差优化内弹道

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融合结构与纹理特征的壁画缺陷修复

电子测量技术 2024年

作者：李慧李光亚吴杰尉晋宁中北大学信息与通信工程学院信息探测与处理山西省重点实验室

针对现有算法在修复花纹复杂的壁画时存在结构混乱和纹理模糊等缺陷，提出一种融合结构与纹理特征引导的双重生成对抗网络模型。首先将U-Net引入双重生成网络，利用方向和通道双注意力机制提取到的纹理和结构信息分别引导结构、纹理解... 详细信息

针对现有算法在修复花纹复杂的壁画时存在结构混乱和纹理模糊等缺陷，提出一种融合结构与纹理特征引导的双重生成对抗网络模型。首先将U-Net引入双重生成网络，利用方向和通道双注意力机制提取到的纹理和结构信息分别引导结构、纹理解码器完成对结构与纹理的特征重构，并结合空洞残差块与跳跃连接实现多尺度特征融合提取。其次将两个分支输出的特征图通过双门控特征融合模块深度融合，完成特征信息交互。最后通过联合双判别器对抗完成缺陷修复，增强壁画修复效果的细节丰富度和全局一致性。实验使用自制数据集五台山某处非国宝级真实壁画进行训练及测试，并通过对比实验和消融实验验证，所提算法在峰值信噪比指标上平均提升4.24 dB，结构相似性指标上平均提升3.6%。实验表明该方法可以对受损的壁画进行有效修复，使其呈现出较好的结构、纹理信息，且视觉效果更清晰自然。

关键词：壁画修复结构纹理引导注意力机制双门控特征融合

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正电子发射粒子示踪的关键技术与进展

过程工程学报 2024年第4期24卷 381-390页

作者：李坤吴利芸陈平韩焱中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室山西太原030051 中北大学信息探测与处理山西省重点实验室山西太原030051 中北大学教育部仪器科学与动态测试重点实验室山西太原030051 太原工业学院机械工程系山西太原030008

多相流参数检测对工业过程装置的设计和优化至关重要,但其多尺度与内在复杂性限制了对多相流动过程的理解,在流动机制方面仍有许多关键问题尚未明晰。正电子发射粒子示踪(PEPT)是一种面向工业过程中复杂多相流的新型无扰、无损的核成像... 详细信息

多相流参数检测对工业过程装置的设计和优化至关重要,但其多尺度与内在复杂性限制了对多相流动过程的理解,在流动机制方面仍有许多关键问题尚未明晰。正电子发射粒子示踪(PEPT)是一种面向工业过程中复杂多相流的新型无扰、无损的核成像方法,利用γ光子探测对放射性标记的示踪颗粒进行三维动力学成像。由于γ光子具有高穿透性、不受电磁场影响等特点,使得PEPT在非透明复杂多相流检测上具有独特优势。目前主要应用于化工、食品、制药等工业领域内多相流动现象的测量和系统物理参数提取。然而,小型化示踪颗粒制备困难、多个示踪颗粒同时定位效果差等问题严重阻碍了PEPT技术的进一步应用和推广。本工作首先介绍了PEPT技术的基本原理;然后重点从示踪颗粒、算法、硬件系统、数据处理及应用等方面讨论了PEPT关键技术及其研究进展,并指出其中存在的问题和潜在的发展方向;最后,对PEPT技术的发展和应用进行总结和展望。

关键词：多相流无损检测正电子发射粒子示踪示踪颗粒 γ光子探测定位算法

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基于反向知识蒸馏的工件异常检测算法研究

激光杂志 2024年第8期45卷 92-97页

作者：张晓涌王黎明李璇韩星程中北大学信息与通信工程学院太原030051 信息探测与处理山西省重点实验室(中北大学) 太原030051

工件异常检测是工业生产中极其关键的一环,由于异常样本数量少,随机性大,有监督学习不能完全学习到所有的异常类型,存在模型稳定性差的问题,针对上述问题,研究了一种基于反向知识蒸馏的无监督工件异常检测算法,利用ResNet网络结构设计... 详细信息

工件异常检测是工业生产中极其关键的一环,由于异常样本数量少,随机性大,有监督学习不能完全学习到所有的异常类型,存在模型稳定性差的问题,针对上述问题,研究了一种基于反向知识蒸馏的无监督工件异常检测算法,利用ResNet网络结构设计的教师模型和学生模型作为主干网络,教师模型真实地提取图像特征,学生模型根据先验知识重构图像,采取逆向结构扩大异常状况的特异性;中间加入记忆模块和掩码注意力模块,提取出样本的多维特征信息,避免遗漏图像中的细节信息;记忆模块之后添加的掩码注意力机制,将图像的多维度、多层次特征整合起来,进一步提升了检测的精确度。在两个公开工业异常检测数据集上进行实验的结果表明,所提算法能有效地定位细小异常,且相比普通知识蒸馏算法AUC提升了5%~7%。

关键词：异常检测知识蒸馏注意力机制记忆模块深度学习机器视觉。

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一种基于特征位移的手势识别方法

电子测量技术 2024年第8期47卷 141-147页

作者：刘翔刘新妹李传坤张晋钊中北大学信息探测与处理山西省重点实验室太原030051 中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051

针对卷积操作受到遍历规则的限制,只能提取单个骨骼节点的特征信息,不能对相邻节点之间的有效特征信息进行融合,导致表达能力有限的问题,提出了一种基于特征位移模块的手势识别神经网络。该网络采用常规时空图卷积神经网络的架构,并将... 详细信息

针对卷积操作受到遍历规则的限制,只能提取单个骨骼节点的特征信息,不能对相邻节点之间的有效特征信息进行融合,导致表达能力有限的问题,提出了一种基于特征位移模块的手势识别神经网络。该网络采用常规时空图卷积神经网络的架构,并将常规时空卷积模块替换为特征位移模块,实现相邻节点特征信息之间的融合。利用特征位移模块对位移信道进行重新排序,实现提取骨骼节点的全局化特征信息,进一步完成对手势信息的高效准确分类。并在公开数据集DHG-14/28和FPHA上验证该特征位移模块,在14类、28类和FPHA手势数据集的分类准确度分别达到了95.11%、93.01%和92.67%。实验结果表明,该网络模型能够更好更有效的挖掘全局特征信息,在常见的手势识别数据集上达到了优秀的性能。

关键词：手势识别卷积神经网络特征位移图卷积神经网络深度学习

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基于衰减层析的地下浅层震动能量场重建方法

电子测量技术 2024年第3期47卷 42-47页

作者：马明星李剑臧丹枫曾援郭陈莉中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室太原030051 中北大学信息探测与处理山西省重点实验室太原030051

针对地下浅层震动能量场重建过程中高精度、各向异性的需求,提出一种基于衰减层析的地下浅层震动能量场重建方法。首先,根据速度场模型通过射线追踪计算出地下震动波的传播路径;其次,使用对数谱比法对地下介质的品质因子进行反演;然后,... 详细信息

针对地下浅层震动能量场重建过程中高精度、各向异性的需求,提出一种基于衰减层析的地下浅层震动能量场重建方法。首先,根据速度场模型通过射线追踪计算出地下震动波的传播路径;其次,使用对数谱比法对地下介质的品质因子进行反演;然后,求出震动波在不同传播距离情况下的吸收衰减系数;最后,对震动波进行吸收衰减及几何扩散衰减得到地下浅层震动能量场。仿真结果表明,重建的震动能量场与正演结果的均方根误差为7.653,单个网格的重建能量值与正演结果的最大相对误差为15.3%,平均相对误差3.4%,提出的方法相较于传统方法能够提升地下浅层震动能量场重建精度,对地下浅层震动能量场重建具有一定的应用参考价值。

关键词：射线追踪衰减层析成像衰减系数浅层能量场

谐振式光学陀螺噪声抑制技术研究现状(特邀)

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光子学报 2024年第5期53卷 39-56页

作者：王飞白禹卜韩南朝铭张仕泽李溢凡周彦汝邢恩博刘来刘文耀唐军刘俊中北大学山西省量子传感与精密测量重点实验室太原030051 中北大学仪器与电子学院动态测试技术国家重点实验室太原030051

谐振式光学陀螺仪利用光学谐振腔在时空上对光波极强的局域增强效应,有望成为兼具高精度和小体积的光学陀螺。然而,谐振式陀螺转动产生的Sagnac效应相对微弱,容易受到陀螺系统内非互易性以及互易性噪声的干扰,成为其精度提升的瓶颈。在... 详细信息

谐振式光学陀螺仪利用光学谐振腔在时空上对光波极强的局域增强效应,有望成为兼具高精度和小体积的光学陀螺。然而,谐振式陀螺转动产生的Sagnac效应相对微弱,容易受到陀螺系统内非互易性以及互易性噪声的干扰,成为其精度提升的瓶颈。在陀螺的小型化过程中这一问题更加凸显。因此,对谐振式光学陀螺仪进行噪声抑制显得尤为重要。本文详细综述了谐振式光学陀螺中非互易性和互易性两大类噪声的原理及其抑制方法,总结了该领域近来年的研究现状及未来挑战与发展趋势,为我国谐振式光学陀螺发展提供参考。

关键词：谐振式陀螺光学陀螺光学噪声抑制背向散射效应克尔效应