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语义流引导采样结合注意力机制的脑肿瘤图像分割

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光学精密工程 2024年第4期32卷 565-577页

作者：宋建丽吕晓琪谷宇内蒙古科技大学信息工程学院内蒙古包头市014010 内蒙古工业大学信息工程学院内蒙古呼和浩特010051

U型网络结构的脑肿瘤自动分割方法由于多次卷积和采样操作会造成信息损失,导致分割效果不佳。为解决这一问题,提出了能够利用语义信息流引导上采样特征恢复的特征对齐单元,并在此基础上设计轻量级的双重注意力特征对齐网络(DAFANet)。首... 详细信息

U型网络结构的脑肿瘤自动分割方法由于多次卷积和采样操作会造成信息损失,导致分割效果不佳。为解决这一问题,提出了能够利用语义信息流引导上采样特征恢复的特征对齐单元,并在此基础上设计轻量级的双重注意力特征对齐网络(DAFANet)。首先,将特征对齐单元分别引入3D UNet、DMFNet和HDCNet三个经典网络,以验证其有效性和泛化性。其次,在DMFNet基础上构造轻量级的双重注意力特征对齐网络DAFANet,利用特征对齐单元强化上采样过程中的特征恢复,3D期望最大化注意力机制同时作用于特征对齐路径和级联路径,用于重点获取上下文的全程依赖关系。同时使用广义Dice损失函数提升数据不平衡时的分割精度并加快模型收敛。最后,在BraTS2018和BraTS2019公开数据集进行验证,文中所提算法在ET,WT和TC区域的分割精度分别达到80.44%,90.07%,84.57%和78.11%,90.10%,82.21%。相较于当前流行的分割网络,具有对增强肿瘤区域更好的分割效果,更擅长处理细节和边缘信息。

关键词：脑肿瘤图像分割特征对齐注意力机制轻量化

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基于深度学习的公交行驶轨迹预测研究综述

计算机工程与应用 2024年第9期60卷 65-78页

作者：杨晨曦庄旭菲陈俊楠李衡内蒙古工业大学信息工程学院呼和浩特010080

公交行驶轨迹预测是对公交车到达线路上的重要轨迹点,如站点和道路交叉口等,进行到达时间预测。准确预测公交车到达站点和道路交叉口的时间,可以提高城市公交系统的运行效率和服务质量,对于城市公共交通规划和公交调度至关重要。从公交... 详细信息

公交行驶轨迹预测是对公交车到达线路上的重要轨迹点,如站点和道路交叉口等,进行到达时间预测。准确预测公交车到达站点和道路交叉口的时间,可以提高城市公交系统的运行效率和服务质量,对于城市公共交通规划和公交调度至关重要。从公交行驶轨迹预测方法的发展现状入手,分析了影响公交运行的相关因素,归纳并探讨了不同类型的相关数据集以及数据预处理方法。依照其发展脉络将公交行驶轨迹预测方法分为基于历史数据的模型、以时间序列模型为代表的参数模型以及包括机器学习和深度学习方法的非参数模型三大类,并总结分析了不同方法的优势和局限性。由于基于深度学习的相关模型在时间序列预测任务中表现出了优越性能,因此越来越多的学者开始采用基于深度学习的模型来解决公交行驶轨迹预测问题,同时考虑将城市道路所展现的空间特征与时间特征相结合以进一步提高预测精度。最后,阐述了公交行驶轨迹预测研究领域中面临的挑战,并对该领域未来的发展进行总结分析与趋势展望。

关键词：公交行驶轨迹预测深度学习时空特征时间序列预测智能交通

Al_(x)CoCrFeNi系高熵合金物相结构及力学稳定性第一性原理计算和试验研究

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稀有金属 2024年第5期48卷 671-681页

作者：吴亚楠韩春霞刘瑞赵二俊崔亚强李泽刘景顺内蒙古工业大学材料科学与工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学理学院内蒙古呼和浩特010051

高熵合金因其独特的组织结构和多种效应展现出良好的力学性能,近年来成为广泛研究的焦点。采用第一性原理计算和试验相结合的方法,研究了Al_(x)CoCrFeNi(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.0;摩尔分数)系高熵合金的物相结构和力学性能,探究不同Al... 详细信息

高熵合金因其独特的组织结构和多种效应展现出良好的力学性能,近年来成为广泛研究的焦点。采用第一性原理计算和试验相结合的方法,研究了Al_(x)CoCrFeNi(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7,1.0;摩尔分数)系高熵合金的物相结构和力学性能,探究不同Al含量对高熵合金组织结构及力学性能的影响。采用虚拟晶体近似(VCA)法计算发现:随Al含量增加,合金的晶格常数呈增大趋势,密度逐渐减小;合金共价键特性增强,塑性降低,原子间平均成键能力和变形抗力逐渐增强,不易发生弹性变形。采用真空电弧熔炼法制备出系列合金试样并对其进行研究分析,结果表明:Al元素加入使合金发生晶格畸变,其晶体结构由单一面心立方(fcc)结构先转变为fcc+体心立方(bcc)混合结构,随后转变为单一bcc结构。同时,Al含量的增加会使合金硬度和弹性模量值升高,延展性降低。理论预测值与试验结果吻合良好,进而证明VCA法用于Al_(x)CoCrFeNi系高熵合金物相结构及力学性能预测具有较高的准确性,可为设计开发新型高熵合金提供参考依据。

关键词： Al_(x)CoCrFeNi系高熵合金第一性原理计算虚拟晶体近似(VCA) 物相结构力学性能

拉曼光谱联合WOA特征筛选的矿井水源识别方法研究

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光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 1039-1044页

作者：周茗皓陈小刚崔继峰卞凯胡锋内蒙古工业大学理学院内蒙古呼和浩特010051 安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232001

在矿井突水灾害防治过程中,准确、快速判别突水水源类型对煤矿安全生产意义非常重大,而传统的水化学方法存在耗时长、检测复杂等不足,为此提出采用拉曼光谱进行矿井突水水源辨识这一新思路。首先从淮南矿区采集老空水、顶板砂岩裂隙水... 详细信息

在矿井突水灾害防治过程中,准确、快速判别突水水源类型对煤矿安全生产意义非常重大,而传统的水化学方法存在耗时长、检测复杂等不足,为此提出采用拉曼光谱进行矿井突水水源辨识这一新思路。首先从淮南矿区采集老空水、顶板砂岩裂隙水、奥灰水、太灰水和地表水以及它们混合的水样作为实验对象,并借助拉曼光谱系统收集水样的拉曼光谱数据。随后,采用常见的光谱预处理方法对原始拉曼光谱进行降噪。接着,采用鲸鱼优化算法(WOA)对水样的拉曼光谱进行特征信息筛选,得到最能够表征矿井水样的特征拉曼信息。最后,将筛选出的特征拉曼信息作为输入,分别构建BP神经网络(BPNN)、K-近邻算法(KNN)、支持向量机(SVM)、决策树(DT)以及朴素贝叶斯(NB)分类模型,以此来验证拉曼光谱结合WOA筛选特征拉曼信息用于矿井水源识别的可行性。实验证明:利用WOA可以从2048个拉曼数据点中筛选得到102个特征拉曼信息,将拉曼信息的点数缩减为原来的4.98%,而且WOA筛选的特征拉曼信息的建模精度高于全拉曼数据建模精度,此外,采用WOA筛选的特征拉曼信息构建BPNN、KNN、SVM、DT和NB水源辨识模型时,其分析速度都有着不同程度的提升。研究结果表明,采用WOA筛选矿井水源拉曼光谱的特征信息,可以有效地减少拉曼光谱数据的冗余,提升拉曼光谱分析的速度,这可以为矿井水源的快速检测提供借鉴。

关键词：拉曼光谱矿井突水水源识别鲸鱼优化算法特征筛选

镜面积尘物化特性及其对菲涅耳高倍聚光光伏及光热系统的影响

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光学学报 2024年第5期44卷 101-111页

作者：王亚辉苏日力格赵宁赵晓燕邱云峰内蒙古工业大学能源与动力工程学院内蒙古呼和浩特010051

针对菲涅尔高倍聚光光伏及光热系统的镜面因暴露于自然环境,其表面积尘对系统输出特性产生较大影响这一问题,参考测试点自然积尘成分和地表情况,选取6种典型积尘颗粒,采用X射线衍射分析仪、能谱仪和扫描电镜等设备,研究其颗粒形貌、物... 详细信息

针对菲涅尔高倍聚光光伏及光热系统的镜面因暴露于自然环境,其表面积尘对系统输出特性产生较大影响这一问题,参考测试点自然积尘成分和地表情况,选取6种典型积尘颗粒,采用X射线衍射分析仪、能谱仪和扫描电镜等设备,研究其颗粒形貌、物质和元素组成;并开展菲涅耳高倍聚光光伏及光热系统实验研究,利用灰色关联度法处理实验数据,分析积尘物化性质对系统电热输出性能的影响。结果表明,积尘成分复杂,岩石类颗粒中碳酸钙、碳酸镁钙、钙钠长石含量较多,煤矸石和焦炭颗粒中包含大量的硅酸盐;各类型积尘对系统电热输出影响不同,其中镜面积尘煤矸石粉末每增加1 g/m^(2),系统综合性能下降15%,影响最大;积尘物质组成对系统电功率(E)影响关联度排序为E_(SiO_(2)>E_(Fe_(2)O_(3)>E_(CaCO_(3)>E_(CaMg)(CO_(3)_(2),对系统热功率(T)的影响大小排序为T_(SiO_(2)>T_(CaCO_(3)>T_(Fe_(2)O_(3)>T_(CaMg(CO_(3)_(2);颗粒元素对系统电热输出(P)的影响相同,大小排序为P_(O)>P_(Al)>P_(Ca)>P_(Mg)>P_(Fe)>P_(Si)>P_(C)。

关键词：测量菲涅耳系统积尘颗粒物质组成颗粒元素电热输出性能

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面向交通标志的改进YOLO目标检测算法

图学学报 2024年

作者：赵磊李栋房建东曹琪内蒙古工业大学信息工程学院

针对当前算法在面对交通标志时存在识别精度低、检测错误较多等问题，提出了一种基于YOLOv5优化的交通标志检测方法。在Backbone部分，为了获得不同大小的感受野，不同复杂度的特征，并增强特征图的重要特征，抑制冗余特征，使用DBB重... 详细信息

针对当前算法在面对交通标志时存在识别精度低、检测错误较多等问题，提出了一种基于YOLOv5优化的交通标志检测方法。在Backbone部分，为了获得不同大小的感受野，不同复杂度的特征，并增强特征图的重要特征，抑制冗余特征，使用DBB重参数模块代替Conv卷积，并加入SE注意力机制；在Neck部分，设计了新的SLA Neck，聚合来自不同层的特征图，有效防止小目标特征信息损失，对融合后的特征进行上采样，增加小目标检测层，增强浅层语义信息；在Head部分引入IoU-Aware查询选择，即将IoU分数引入分类分支的目标函数，预测框与GT的IoU作为类别预测的标签，以实现对正样本分类和定位的一致性约束；使用SIoU损失函数代替CIoU损失函数，考虑真实框与预测框之间的方向，提升收敛速度和推理能力。实验结果表明，在TT100K数据集下，所提出的改进方法相较于YOLOv5m，计算量减少了3.3%，参数量减少了34.8%，而mAP、mAP@50:95分别提升了13.8%和10.4%。实验说明，该模型在减少模型参数量及大小的同时提高了检测精度，具有应用价值。

关键词：交通标志检测 YOLOv5 重参数化注意力机制 SLA

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跨尺度点匹配结合多尺度特征融合的图像配准

液晶与显示 2024年第8期39卷 1090-1102页

作者：欧卓林吕晓琪谷宇内蒙古科技大学信息工程学院内蒙古包头014010 内蒙古工业大学信息工程学院内蒙古呼和浩特010051

图像配准在脑部疾病的计算机辅助诊疗和远程手术等方面具有重要作用。U-Net及其变体网络广泛应用于医学图像配准领域,在配准精确度和配准时间上取得了较好效果。然而,现有的配准模型在处理复杂图像形变时,难以学习到图像中微小结构的边... 详细信息

图像配准在脑部疾病的计算机辅助诊疗和远程手术等方面具有重要作用。U-Net及其变体网络广泛应用于医学图像配准领域,在配准精确度和配准时间上取得了较好效果。然而,现有的配准模型在处理复杂图像形变时,难以学习到图像中微小结构的边缘特征,且忽视了不同尺度上下文信息的关联。针对上述问题,本文提出了一种基于跨尺度点匹配结合多尺度特征融合的配准模型。首先,在模型的编码结构中引入跨尺度点匹配模块,增强对图像突出区域特征的表达以及对微小结构边缘细节特征的把握;然后,在解码结构中对多尺度特征进行融合,形成更全面的特征描述;最后,在多尺度特征融合模块中融入注意力模块,突出空间和通道的信息。在3个脑部核磁共振(Magnetic Resonance,MR)数据集上的实验结果表明,以OASIS-3数据集为例,本文方法的配准精确度相较于Affine、SyN、VoxelMorph以及CycleMorph等方法,本文方法分别提升了23.5%、12.4%、0.9%和2.1%;ASD值相较于各方法分别降低了1.074、0.434、0.043和0.076。本文提出的模型能更好地把握图像的特征信息,提升配准的精确度,对医学图像配准的发展具有重要意义。

关键词：医学图像配准编码器-解码器结构特征加权特征匹配注意力机制

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极端风况下兆瓦级风力机动力学特性研究

中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4417-4425,I0020页

作者：李治国高志鹰张立茹汪建文内蒙古工业大学机械工程学院内蒙古自治区呼和浩特市010051 内蒙古工业大学能源与动力工程学院内蒙古自治区呼和浩特市010051

鉴于强湍流和风向突变等极端风况导致风电机组事故频发的现状,该文提出一种适用于各种复杂风况的大型兆瓦级风力机动力学响应计算方法。将叶素动量理论、混合梁理论、有限单元法、修正的Newmark-β法及Lanczos解耦技术相结合,考虑柔性... 详细信息

鉴于强湍流和风向突变等极端风况导致风电机组事故频发的现状,该文提出一种适用于各种复杂风况的大型兆瓦级风力机动力学响应计算方法。将叶素动量理论、混合梁理论、有限单元法、修正的Newmark-β法及Lanczos解耦技术相结合,考虑柔性风轮的非定常入流效应、剪切变形和离心刚化效应、气动-结构阻尼影响、柔性部件结构耦合及非线性大变形等特性,探究极端连续阵风和极端湍流风况下风力机的动力学特性。研究发现,风向角会引起冲击载荷效应致使叶片和塔筒位移在趋于稳定前出现较大突变现象;叶片挥舞变形受极端湍流脉动特性影响较大,纵向湍流分量导致塔筒前后方向振动剧烈。结果可为极端风况下风力机气弹稳定性能判定、风电机组整机刚柔耦合动力学仿真技术实现提供一定参考。

关键词：兆瓦级风力机极端风况动态响应动力学特性

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入射偏角对非跟踪复合抛物面聚光器性能影响

中国石油大学学报（自然科学版） 2024年第2期48卷 151-160页

作者：常泽辉刘雪东郭梓珩内蒙古工业大学能源与动力工程学院内蒙古呼和浩特010051 内蒙古工业大学太阳能应用技术工程中心内蒙古呼和浩特010051

为了降低复合抛物面聚光器对跟踪精度的要求,提高其在集热过程中的光热转化能力,探究入射偏角对新型复合抛物面聚光器非跟踪工况时光热性能的影响机制。理论分析该聚光器在集热过程中的能量转化关系,并利用光学仿真软件TracePro研究入... 详细信息

为了降低复合抛物面聚光器对跟踪精度的要求,提高其在集热过程中的光热转化能力,探究入射偏角对新型复合抛物面聚光器非跟踪工况时光热性能的影响机制。理论分析该聚光器在集热过程中的能量转化关系,并利用光学仿真软件TracePro研究入射偏角对聚光器光学性能的影响规律;在此基础上搭建非跟踪复合抛物面聚光器性能测试试验台,在实际天气条件下测试分析聚光器光热性能随径向入射偏角的变化规律。结果表明:当光线正入射时,聚光器的光线接收率与聚光效率分别为100%和83.42%;当径向入射偏角α为16°时,该聚光器的光线接收率与聚光效率分别为53.00%和44.82%;当轴向入射偏角β为30°时,光线接收率与聚光效率分别为88.74%和74.42%;在空气流速为3.7 m/s时,聚光器的最高出口温度与瞬时集热量分别为31.3℃和782.8 W,分别比聚光器接收上偏10°和下偏10°入射辐射时提高了3.7、6.1℃和131.0、217.9 W;该聚光器接收正入射辐射时的平均光热转化效率为77.45%,比接收上偏10°和下偏10°入射辐射的平均光热转化效率高42.14%和52.97%。

关键词：太阳能入射偏角复合抛物面非跟踪聚光