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基于肌电−惯性融合的人体运动估计:高斯滤波网络方法

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自动化学报 2024年第5期50卷 991-1000页

作者：杨旭升李福祥胡佛张文安浙江工业大学信息工程学院杭州310023 浙江省嵌入式系统联合重点实验室杭州310023

本文研究了基于肌电(Electromyography,EMG)−惯性融合的人体运动估计问题,提出了一种序贯渐进高斯滤波网络(Sequential progressive Gaussian filtering network,SPGF-net)估计方法来形成肌电和惯性的互补性优势,以提高人体运动估计精... 详细信息

本文研究了基于肌电(Electromyography,EMG)−惯性融合的人体运动估计问题,提出了一种序贯渐进高斯滤波网络(Sequential progressive Gaussian filtering network,SPGF-net)估计方法来形成肌电和惯性的互补性优势,以提高人体运动估计精度和稳定性.首先,利用卷积神经网络对观测数据进行特征提取,以及利用长短期记忆(Long short-term memory,LSTM)网络模型来学习噪声统计特性和量测模型.其次,采用序贯融合的方式融合异构传感器量测特征,以建立高斯滤波与深度学习相结合的网络模型来实现人体运动估计.特别地,引入渐进量测更新对网络量测特征的不确定性进行补偿.最后,通过实验结果表明,相比于现有的卡尔曼滤波网络,该融合方法在上肢关节角度估计中的均方根误差(Root mean square error,RMSE)下降了13.8%,相关系数(R^(2))提高了4.36%.

关键词：高斯滤波网络多传感器融合人体运动估计非线性卡尔曼滤波

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基于多引导结构感知网络的深度补全

控制与决策 2024年第2期39卷 401-410页

作者：孙虎金宇强张文安付明磊浙江工业大学信息工程学院杭州310023 浙江省嵌入式系统联合重点实验室杭州310023

针对三维场景深度信息观测稀疏问题,提出一种融合彩色图像的多引导结构感知网络模型以补全稀疏深度.首先,利用三维平面法向量与场景梯度信息之间的映射关系,设计一种两分支主干网络框架,结合图像特征和几何特征进行深度预测,以充分提取... 详细信息

针对三维场景深度信息观测稀疏问题,提出一种融合彩色图像的多引导结构感知网络模型以补全稀疏深度.首先,利用三维平面法向量与场景梯度信息之间的映射关系,设计一种两分支主干网络框架,结合图像特征和几何特征进行深度预测,以充分提取空间位置信息的特征表示;然后,考虑到大范围场景下不同物体的结构差异性,基于网络通道注意力机制设计一种自适应感受野的结构感知模块,以对不同尺度的信息进行表征;最后,在网络采样的过程中,以不同尺寸图像为指导对预测子深度图进行滤波并修复物体的边缘细节.公开数据集上的实验结果表明,所设计的深度补全算法可以获得准确的稠密深度,同时通过两个下游感知任务进行深入评估,表明利用所提出方法能够有效提升其他感知任务的效果.

关键词：稀疏场景深度补全结构感知多传感器融合图像引导滤波自适应感受野

基于长短期记忆网络的FRP约束混凝土圆柱循环轴压应力-应变预测模型

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工程力学 2024年第2期41卷 98-111页

作者：姜克杰胡松韩强北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京工业大学北京100124

纤维增强复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)已被广泛应用于既有混凝土结构的加固改造和新建结构中。FRP约束混凝土柱在地震作用下通常会受到轴压的往复循环作用,研究FRP约束混凝土在循环轴压作用下的应力-应变特性对于FRP在实际... 详细信息

纤维增强复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)已被广泛应用于既有混凝土结构的加固改造和新建结构中。FRP约束混凝土柱在地震作用下通常会受到轴压的往复循环作用,研究FRP约束混凝土在循环轴压作用下的应力-应变特性对于FRP在实际工程中的应用具有重要意义。该文提出了一种用于建模循环轴压下FRP约束混凝土柱应力-应变特性的神经网络预测模型,该模型采用长短期记忆(Long short-term memory,LSTM)单元对循环应力-应变曲线中的滞回特性进行建模,构件的物理参数被有效地集成在网络的输入中。该模型能以端到端的方式进行高效的训练且不依赖任何专家经验。制作了一个包含166个FRP约束普通混凝土柱的循环轴压数据库,在该数据库上对模型的准确性和鲁棒性进行了充分的评估,结果表明测试集平均预测误差仅为0.32 MPa。此外,对网络结构和超参数的影响进行了详细的讨论,结果表明该模型具有出色的预测性能。

关键词： FRP约束混凝土循环轴压应力-应变曲线 LSTM 机器学习

基于就医活动推断的老年人公交就医可达性研究

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交通运输系统工程与信息 2024年第1期24卷 221-229页

作者：翁剑成张云飞林鹏飞李文杰北京工业大学交通工程北京市重点实验室北京100124 北京工业大学信息学部北京100124

为准确评估老年人公交就医出行的实际可达性,本文基于老年卡数据构建公交出行链,提出基于公交出行链的老年人就医活动推断方法,获取老年人的实际就医出行需求和出行时间。引入公交实时到站数据以反映公交实际运营水平对就医可达性的影响... 详细信息

为准确评估老年人公交就医出行的实际可达性,本文基于老年卡数据构建公交出行链,提出基于公交出行链的老年人就医活动推断方法,获取老年人的实际就医出行需求和出行时间。引入公交实时到站数据以反映公交实际运营水平对就医可达性的影响,构建面向出行全过程的实际出行成本矩阵,包括等候时间、乘车时间、换乘时间。考虑不同医院服务供给能力差异构建综合服务能力指标,引入分级服务半径和高斯距离衰减函数,提出基于改进两步移动搜索法的老年人公交就医可达性计算方法。以北京市六环内区域为例进行实证分析,结果表明:老年人公交就医可达性整体呈现由中心向外围递减的趋势,在城市外围区域其分布也存在空间异质性,五环路外的东部和西部区域可达性较好,而北部、东北部区域的可达性相对较差;各区域高峰时段的平均可达性均明显低于平峰时段的平均可达性。本文可为提升老年人就医出行可达性和公交系统适老化水平提供支撑。

关键词：城市交通实际可达性两步移动搜索法老年乘客就医出行链

基于双阶段元学习的小样本中医舌色域自适应分类方法

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电子与信息学报 2024年第3期46卷 986-994页

作者：卓力张雷贾童瑶李晓光张辉北京工业大学计算智能与智能系统北京重点实验室北京100124 北京工业大学信息学部北京100124

舌色是中医(TCM)望诊最关注的诊察特征之一。在实际应用中,通过一台设备采集到的舌象数据训练得到的舌色分类模型应用于另一台设备时,由于舌象数据分布特性不一致,分类性能往往急剧下降。为此,该文提出一种基于双阶段元学习的小样本中... 详细信息

舌色是中医(TCM)望诊最关注的诊察特征之一。在实际应用中,通过一台设备采集到的舌象数据训练得到的舌色分类模型应用于另一台设备时,由于舌象数据分布特性不一致,分类性能往往急剧下降。为此,该文提出一种基于双阶段元学习的小样本中医舌色域自适应分类方法。首先,设计了一种双阶段元学习训练策略,从源域有标注样本中提取域不变特征,并利用目标域的少量有标注数据对网络模型进行微调,使得模型可以快速适应目标域的新样本特性,提高舌色分类模型的泛化能力并克服过拟合。接下来,提出了一种渐进高质量伪标签生成方法,利用训练好的模型对目标域的未标注样本进行预测,从中挑选出置信度高的预测结果作为伪标签,逐步生成高质量的伪标签。最后,利用这些高质量的伪标签,结合目标域的有标注数据对模型进行训练,得到舌色分类模型。考虑到伪标签中含有噪声问题,采用了对比正则化函数,可以有效抑制噪声样本在训练过程中产生的负面影响,提升目标域舌色分类准确率。在两个自建中医舌色分类数据集上的实验结果表明,在目标域仅提供20张有标注样本的情况下,舌色分类准确率达到了91.3%,与目标域有监督的分类性能仅差2.05%。

关键词：中医舌色分类小样本域自适应双阶段元学习

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基于噪声样本渐近修正的中医舌色分类方法

电子学报 2024年第5期52卷 1450-1459页

作者：孙亮亮李艳萍张辉卓力北京工业大学信息学部北京100124 北京工业大学计算智能与智能系统北京重点实验室北京100124

基于深度学习的中医舌色分类模型具备良好的性能,但是依赖大量正确标注的样本.由于人工标注样本费时费力,不可避免地存在错误标注,导致模型在训练过程中对噪声样本过拟合,使其泛化能力变差.为此,本文提出了一种基于噪声样本渐近修正的... 详细信息

基于深度学习的中医舌色分类模型具备良好的性能,但是依赖大量正确标注的样本.由于人工标注样本费时费力,不可避免地存在错误标注,导致模型在训练过程中对噪声样本过拟合,使其泛化能力变差.为此,本文提出了一种基于噪声样本渐近修正的中医舌色分类方法.首先,根据舌色分类的特点,提出了一种全局-局部特征融合方法,将其嵌入到ResNet18骨干网络中,构建了舌色分类网络,并采用集成学习范式,提高分类模型的可靠性和稳定性;其次,针对噪声样本下的舌色分类网络训练问题,提出了样本注意力机制和噪声样本标签重新标注机制,在训练过程中对干净样本和噪声样本加以区分,赋予不同的权重,并逐步对噪声样本标签进行修正;最后,采用Boostrapping损失函数降低模型对噪声样本的关注度,抑制噪声样本对分类性能的影响.将提出的方法在两个自建的舌色分类数据集上进行了实验验证,结果表明,该方法通过渐进地对噪声标签进行校正,可以获得比现有的有噪样本下图像分类方法更高的分类精度,Acc指标分别达到了94.6%和93.65%.

关键词：中医舌色分类噪声样本样本注意力机制重新标注机制 Boostrapping损失

行人过街事件网联HUD预警系统对驾驶行为的影响

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 114-125页

作者：边扬张钰赵晓华赵雪娜李雪玮北京工业大学交通工程北京市重点实验室北京100124

为探索行人过街事件网联环境下平视显示预警系统在不同天气条件下对驾驶行为的影响,以论证预警系统的有效性。文中首先设计基线条件(Baseline)、低头显示(HDD)、平视显示(HUD)3种预警系统,依托驾驶模拟平台开发晴天和雾天天气条件下城... 详细信息

为探索行人过街事件网联环境下平视显示预警系统在不同天气条件下对驾驶行为的影响,以论证预警系统的有效性。文中首先设计基线条件(Baseline)、低头显示(HDD)、平视显示(HUD)3种预警系统,依托驾驶模拟平台开发晴天和雾天天气条件下城市道路网联场景,通过实验测试提取驾驶行为参数;然后,从微观层面刻画行人过街事件网联HUD预警系统作用下驾驶行为的整个空间变化过程,分析预警系统和天气状况两种因素对驾驶行为的作用规律,构建包含避险阶段和恢复阶段的驾驶行为影响模式,提出了反映避险阶段安全水平、恢复阶段恢复水平以及全过程稳定水平等3个层面的综合指标体系,包括首次制动距离、最小冲突距离、恢复稳定时间、速度恢复量、最大减速度和最大加速度;最后,量化不同预警系统(Baseline/HDD/HUD)、天气状况(晴天/雾天)以及两因素间交互作用对驾驶行为的影响。结果表明:行人过街网联HUD预警系统对驾驶人在避险阶段和恢复阶段中的驾驶行为存在显著性作用,显著提高避险阶段驾驶行为的安全水平,同时对恢复阶段恢复效率具有明显的提升作用,也显著影响全过程运行特性的稳定水平;在雾天条件下行人过街网联HUD预警系统表现出更为明显的优势。

关键词：网联环境平视显示预警系统行人过街事件驾驶行为驾驶模拟技术

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钨铼锇三元混合基扩散阴极的制备及发射性能

稀有金属材料与工程 2024年第6期53卷 1718-1725页

作者：方浩鑫刘伟杨韵斐周帆王金淑北京工业大学新型功能材料教育部重点实验室北京100124

采用固液混合法制备出铼钨核壳粉体,然后加入锇粉经预处理后制备出具有特殊包覆结构的三元混合粉体。粉体经过压制、烧结、浸渍、洗盐和退火等工艺制备出钨铼锇三元混合基阴极,经过411盐浸渍后,脉冲发射测试发现三元混合基阴极中成分为W... 详细信息

采用固液混合法制备出铼钨核壳粉体,然后加入锇粉经预处理后制备出具有特殊包覆结构的三元混合粉体。粉体经过压制、烧结、浸渍、洗盐和退火等工艺制备出钨铼锇三元混合基阴极,经过411盐浸渍后,脉冲发射测试发现三元混合基阴极中成分为W2Re1Os1阴极的电子发射性能最好,在1050℃电流发射密度能够达到35A/cm^(2),电流发射密度略高于同类型的二元混合基阴极,达到覆钨铼锇三元膜阴极的水平。通过实验验证在钨铼锇三元混合基阴极浸渍过程中,Re和Os与活性盐均不发生反应,活性物质是由W和活性盐反应产生的。

关键词：混合基阴极电子发射钨铼锇

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过渡区内纳米颗粒的曳力特性模拟研究

物理学报 2024年第7期73卷 244-251页

作者：刘旺旺张克学王军夏国栋北京工业大学传热强化与过程节能教育部重点实验室传热与能源利用北京重点实验室北京100124

在过渡区内,关于纳米颗粒曳力计算及输运特性的研究较为困难,通常会采用一些近似方法,将自由分子区或者连续介质区的理论计算式进行修正,以适用于过渡区,但是其准确性值得商榷.本文基于分子动力学模拟方法,研究了过渡区内纳米颗粒的曳... 详细信息

在过渡区内,关于纳米颗粒曳力计算及输运特性的研究较为困难,通常会采用一些近似方法,将自由分子区或者连续介质区的理论计算式进行修正,以适用于过渡区,但是其准确性值得商榷.本文基于分子动力学模拟方法,研究了过渡区内纳米颗粒的曳力特性,并与相关理论进行对比.结果表明,气-固分子间相互作用对纳米颗粒的曳力具有显著影响.当气固结合强度较弱时,理论计算结果与分子动力学模拟值吻合较好;当气固结合强度较强时,分子动力学模拟结果明显大于理论值,这是由于气体分子在纳米颗粒表面的吸附所导致.基于气体分子在颗粒表面的吸附特性,提出引入有效颗粒半径修正,其过渡区内曳力的理论计算结果与分子动力学模拟结果吻合较好.

关键词：纳米颗粒过渡区曳力分子动力学模拟