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基于双流特征融合的肺结节图像分割网络

现代电子技术 2025年第01期48卷 1-7页

作者：郝胜男庞建华华北理工大学人工智能学院

为了提高对肺结节的准确分割，文中提出一种CSF-UNet的双骨干网络特征提取方法。使用两种不同侧重的骨干网络并行提取图像特征，通过利用ConvNeXt网络提取局部特征，并结合Swin Transformer网络提取全局特征来提升模型的特征提取能力。... 详细信息

为了提高对肺结节的准确分割，文中提出一种CSF-UNet的双骨干网络特征提取方法。使用两种不同侧重的骨干网络并行提取图像特征，通过利用ConvNeXt网络提取局部特征，并结合Swin Transformer网络提取全局特征来提升模型的特征提取能力。提出了一种自适应大核融合模块，有效地融合两种不同规格的特征，通过串联两个大核卷积获得更大的感受野和动态选择机制来突出重要的空间区域。在SPPF中融合了ECA通道注意力和密集链接，提出了ESPP模块以进一步挖掘双骨干网络提取的高级语义信息，使网络更加关注重要的特征通道。在LIDC数据集上的实验结果表明，提出的模型在3个指标上优于基本UNet模型以及最近几年其他研究团队提出的针对该数据集的分割网络。最终，CSF-UNet模型实现了78.1%的IoU、87.71%的DSC、87.19%的敏感度和88.23%的精确度。这些结果表明，该模型在肺结节分割方面表现出良好的性能，对医生进行早期肺结节诊断具有重要的临床意义和应用价值。

关键词：肺结节 Transformer ConvNeXt 注意力机制计算机视觉双骨干网络

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Cu-Fe合金凝固过程中结构变化研究

原子与分子物理学报 2025年第6期42卷 183-192页

作者：王旭锋张真豪高绪锋金雅璇张寒雨李运刚华北理工大学冶金与能源学院唐山063210

采用分子动力学模拟方法研究了Cu_(100-X)Fe_(X)(X=1%、3%、5%)合金在冷却速率为2×10^(10)K/s条件下合金凝固过程.研究表明,Fe含量为1%时,随着合金温度的降低Fe原子始终保持均匀分布的状态,未出现Fe原子聚集现象,晶体结构是以FCC为主... 详细信息

采用分子动力学模拟方法研究了Cu_(100-X)Fe_(X)(X=1%、3%、5%)合金在冷却速率为2×10^(10)K/s条件下合金凝固过程.研究表明,Fe含量为1%时,随着合金温度的降低Fe原子始终保持均匀分布的状态,未出现Fe原子聚集现象,晶体结构是以FCC为主的Cu基体,Fe原子以固溶形式存在于基体中.Fe含量为3%时,随着合金温度的降低Fe原子有聚集趋势,但BCC晶体结构占比较小,晶体结构仍是以FCC为主的Cu基体.Fe含量为5%,随着合金温度的降低Fe原子发生明显聚集,最终形成以FCC、HCP晶体类型为主镶嵌Fe原子的Cu基体.研究了Fe团簇的形成过程,结果表明,Fe团簇的形成、长大是一个连续的过程,该过程受形核生长机制控制,不同阶段形成Fe团簇的大小和数量受Fe-Fe原子相互作用力、Fe原子的扩散能力以及Fe团簇与Cu基体间的界面能三个因素共同影响.

关键词： Cu-Fe合金快速凝固晶体结构 Fe团簇

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基于改进YOLOv8的红外船舶检测

电光与控制 2025年第1期32卷 61-67页

作者：王海群魏培旭解浩龙左嘉炜华北理工大学电气工程学院河北唐山063000

针对现有红外船舶检测算法检测精度低和实时性不足问题,提出一种基于改进YOLOv8的红外船舶检测算法。首先,将设计的MCA机制引入到YOLOv8的主干网络,增强主干网络的多尺度特征提取能力;其次,对YOLOv8的检测头进行共享参数和重参数化设计... 详细信息

针对现有红外船舶检测算法检测精度低和实时性不足问题,提出一种基于改进YOLOv8的红外船舶检测算法。首先,将设计的MCA机制引入到YOLOv8的主干网络,增强主干网络的多尺度特征提取能力;其次,对YOLOv8的检测头进行共享参数和重参数化设计,以此提升检测头的检测效率;然后,使用BiFPN结构改进YOLOv8的颈部网络,利用双向信息流和可学习权重加强网络的特征表达能力;最后,使用Faster Block对YOLOv8的C2f模块进行改进,保持精度的同时减少参数量,提升算法的检测速度。该算法在红外船舶数据集上测试,mAP值达到了93.1%,相比较原算法提高了2.5个百分点,参数量比原算法减少了32.6%。实验结果表明,改进后的算法比原算法有了较大提升,证明了改进算法的有效性。

关键词：红外船舶检测 YOLOv8 注意力机制 BiFPN

改进YOLOv8n的无人机航拍图像检测算法

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电光与控制 2025年第1期32卷 34-40,67页

作者：梁秀满贾梓涵刘振东于海峰李然华北理工大学电气工程学院河北唐山063000

针对无人机航拍图像中目标小、尺度变化大和背景干扰等因素导致检测精度低、定位不准确的问题,提出一种改进YOLOv8n的无人机航拍图像目标检测算法。首先改进C2f模块,利用可变形卷积(DCN)替换其Bottleneck中的卷积以适应航拍图像中物体... 详细信息

针对无人机航拍图像中目标小、尺度变化大和背景干扰等因素导致检测精度低、定位不准确的问题,提出一种改进YOLOv8n的无人机航拍图像目标检测算法。首先改进C2f模块,利用可变形卷积(DCN)替换其Bottleneck中的卷积以适应航拍图像中物体的形变和尺度变化,同时,在主干网络引入LSK注意力机制,实现动态调整空间感受野,从而在特征提取阶段更灵活地适应不同目标对背景信息需求的差异;然后改进颈部网络,增加一个较浅的检测层并移除大目标检测层,使网络能更有效地捕获小目标的特征以提升检测精度;最后引入WIoU损失函数,使模型更加关注低质量样本,得到更高的检测精度。在VisDrone2019数据集上进行对比实验和消融实验,mAP_(50)值较基线算法模型提升了5.2个百分点,参数量减少了20%,检测速度(FPS)达到87帧/s,能够满足实时性的检测需求。与主流算法进行对比实验,所提算法表现优于目前的主流算法。在DOTA数据集上进行泛化实验,mAP_(50)值提升了1.7个百分点,证明所提算法具有通用性。

关键词：无人机图像 YOLOv8n 注意力机制可变形卷积 WIoU

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基于颜色线模型和多尺度融合的水下图像增强

控制与决策 2025年第1期 162-169页

作者：梁秀满赵治刚于海峰刘振东李鑫滨华北理工大学电气工程学院燕山大学电气工程学院

针对水下图像出现蓝绿色偏、雾化和噪声等问题,提出一种基于颜色线模型和多尺度融合的水下图像增强算法.首先,设计一种局部自适应颜色校正方法对退化图像进行预处理,提高图像颜色线拟合效果并降低图像色偏的程度;然后,构建一种利用颜色... 详细信息

针对水下图像出现蓝绿色偏、雾化和噪声等问题,提出一种基于颜色线模型和多尺度融合的水下图像增强算法.首先,设计一种局部自适应颜色校正方法对退化图像进行预处理,提高图像颜色线拟合效果并降低图像色偏的程度;然后,构建一种利用颜色线和背景光矢量求解偏置来估计透射率的凸优化算法,求得准确的模型参数来恢复图像实现图像去雾;接着,将预处理后的图像利用白平衡算法来补偿颜色的深度选择性吸收所造成的偏色,将白平衡处理后的图像分别利用伽玛校正和基于颜色线约束的噪声抑制算法进行处理,分别得到提高全局对比度和抑制噪声的图像;最后,对去雾、对比度增强和低噪声图像进行多尺度融合,得到特征丰富的水下增强图像.实验结果表明:所提出方法能够有效解决水下图像的色偏、雾化和噪声现象;相对于各对比算法,在水下彩色图像质量评价指标和峰值信噪比上分别提高了18.37%和42.16%,更好地保留了水下图像的颜色并降低了图像噪声.

关键词：水下图像增强颜色线模型多尺度融合颜色校正凸优化噪声抑制

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二甲双胍抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路保护骨关节炎模型大鼠关节软骨

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中国组织工程研究 2025年第5期29卷 1003-1012页

作者：徐田杰樊佳欣郭小玲贾祥赵兴旺刘凯楠王茜华北理工大学基础医学院河北省唐山市063000 华北理工大学附属医院骨科河北省唐山市063000 邢台医学高等专科学校河北省邢台市054000

背景:研究表明,二甲双胍具有抗炎、抗肿瘤、抗衰老与血管保护作用,可抑制骨关节炎的进展,但其具体的作用机制仍不明确。目的:探讨二甲双胍对骨关节炎模型大鼠软骨保护的作用机制。方法:取40只雄性SD大鼠,采用随机数字表法分4组(n=10):... 详细信息

背景:研究表明,二甲双胍具有抗炎、抗肿瘤、抗衰老与血管保护作用,可抑制骨关节炎的进展,但其具体的作用机制仍不明确。目的:探讨二甲双胍对骨关节炎模型大鼠软骨保护的作用机制。方法:取40只雄性SD大鼠,采用随机数字表法分4组(n=10):空白组不进行任何手术,假手术组暴露关节腔,模型组、二甲双胍组采用改良Hulth法建立骨关节炎模型;造模后1 d,二甲双胍组大鼠灌胃给予二甲双胍200 mg/(kg·d),模型组、空白组、假手术组灌胃给予生理盐水,连续给药4周。给药结束后,苏木精-伊红、甲苯胺蓝和番红O-固绿染色观察大鼠膝关节软骨病理形态,免疫组化染色与Western blotting检测大鼠软骨组织中SOX9、Ⅱ型胶原、ADAMTS5、Beclin1、P62、p-PI3K、PI3K、p-AKT、AKT、p-mTOR、mTOR的蛋白表达。结果与结论:①苏木精-伊红、甲苯胺蓝和番红O-固绿染色结果显示,空白组、假手术组大鼠膝关节软骨表面光滑,组织形态正常;模型组大鼠膝关节软骨表面不规则,软骨组织出现缺损,软骨细胞数量减少,软骨基质中蛋白多糖含量减少;相较于模型组,二甲双胍组大鼠膝关节软骨结构损伤有明显改善,软骨表面趋于平整,软骨细胞数量与软骨基质中蛋白多糖含量增加;②免疫组化染色与Western blotting检测结果显示,与空白组、假手术组比较,模型组大鼠软骨组织中SOX9、Ⅱ型胶原、Beclin1蛋白表达降低(P<0.05),ADAMTS5、P62及p-PI3K、p-AKT、p-mTOR蛋白表达升高(P<0.05);与模型组比较,二甲双胍组大鼠软骨组织中SOX9、Ⅱ型胶原、Beclin1蛋白表达升高(P<0.05),ADAMTS5、P62及p-PI3K、p-AKT、p-mTOR蛋白表达降低(P<0.05);③结果表明,二甲双胍可通过抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路的活化提高骨关节炎模型大鼠软骨细胞自噬活性、减少软骨基质降解,进而发挥关节软骨保护作用。

关键词：骨关节炎关节软骨自噬二甲双胍 PI3K/AKT/mTOR信号通路

改进Informed-RRT^(*)算法的移动机器人路径规划

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电光与控制 2025年第1期32卷 48-53页

作者：葛超张鑫源王红伦志新华北理工大学电气工程学院河北唐山063000 唐山学院计算中心河北唐山063000

针对Informed-RRT^(*)算法初始路径形成缓慢、失败率高及路径质量差的问题,提出基于人工势场法的选点策略。首先,筛选出优质采样点,同时,引入双向直连的贪心策略和动态步长策略,快速获得初始路径并尽快进入遍历寻优阶段;其次,通过新的... 详细信息

针对Informed-RRT^(*)算法初始路径形成缓慢、失败率高及路径质量差的问题,提出基于人工势场法的选点策略。首先,筛选出优质采样点,同时,引入双向直连的贪心策略和动态步长策略,快速获得初始路径并尽快进入遍历寻优阶段;其次,通过新的采样策略及评价函数,保证规划路径更优;最后,对路径优化处理,所得路径更适合移动机器人的行驶。仿真实验结果表明,改进算法相比于Informed-RRT^(*)算法性能更优,其中,改进算法在不同环境中的成功率均为100%,同时也证明了在限定采样次数下改进算法的收敛速度、路径质量均优于原算法。

关键词：移动机器路径规划人工势场法动态步长路径优化处理 Informed-RRT^(*)

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唐山市植被覆盖度时空演变及地形因子的响应

华北理工大学学报（自然科学版） 2025年第1期47卷 88-95页

作者：曹琳吴风华华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210

植被覆盖度在生态环境质量评价、地表过程监测和生态保护决策等方面发挥着重要作用。研究基于GEE平台,采用像元二分法获取唐山市不同时段的植被覆盖度。通过Sen趋势分析和MK检验探讨植被覆盖度的时空演变情况。利用GIS叠加分析研究植被... 详细信息

植被覆盖度在生态环境质量评价、地表过程监测和生态保护决策等方面发挥着重要作用。研究基于GEE平台,采用像元二分法获取唐山市不同时段的植被覆盖度。通过Sen趋势分析和MK检验探讨植被覆盖度的时空演变情况。利用GIS叠加分析研究植被覆盖度与地形因子的关系。结果表明:(1)唐山市植被覆盖度稳定,城市建设区域和南部沿海地区较低,中部和北部低山区较高,中等级及以上占比超过65%。(2)在2001~2021年间,唐山市的植被覆盖度轻微改善,改善面积达到了39.041%。(3)植被覆盖度与高程和坡度显著相关,特别在高程200米以上和坡度15°~32°范围内,中高等级和高等级植被覆盖度较高。探究植被覆盖度演变对该地区的生态环境改善具有重要意义。

关键词：植被覆盖度时空演化地形因子

多源数据融合的山东半岛城市群建成区时空演变

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华北理工大学学报（自然科学版） 2025年第1期47卷 62-69页

作者：刘亚静杨子健华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210

随着城市化进程的推进,快速精准地提取城市群建成区,并深入剖析其时空特征,对未来城市的可持续发展至关重要。夜间灯光数据能够很好的对城市区域进行识别,现已广泛的用于城市建成区的提取,但是单一的灯光数据无法完全准确的对建成区进... 详细信息

随着城市化进程的推进,快速精准地提取城市群建成区,并深入剖析其时空特征,对未来城市的可持续发展至关重要。夜间灯光数据能够很好的对城市区域进行识别,现已广泛的用于城市建成区的提取,但是单一的灯光数据无法完全准确的对建成区进行提取,会导致建成区的提取误差。为了准确揭示山东半岛城市群时空演化特征和主导因素,本文运用了EVI(增强植被指数)、道路密度网和夜间灯光数据等多源数据融合的REANI指数对建成区进行提取,分析山东半岛城市群建成区的时空演变。通过REANI指数提取城市群建成区,结果表明,山东半岛城市群近从20年扩张速度和扩张强度稳步提升,形成以西部为主,东部为辅的单一扩张模式,并且城市群扩张受到经济因素最显著,社会、自然因素次之。

关键词：多源数据城市群扩张时空演变驱动力分析