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改进YOLOv7的木材表面缺陷检测算法

计算机工程与应用 2024年第7期60卷 175-182页

作者：江兴旺赵兴强南京信息工程大学自动化学院南京210044

优质木材深受人们喜爱,但木材存在多种缺陷导致优质木材产量少,木材利用率低。运用深度学习的目标检测算法可以实现木材表面缺陷的快速稳定检测,以此提高木材的优质化和利用率。针对目前木材表面缺陷目标小、密集和复杂等特点导致检测... 详细信息

优质木材深受人们喜爱,但木材存在多种缺陷导致优质木材产量少,木材利用率低。运用深度学习的目标检测算法可以实现木材表面缺陷的快速稳定检测,以此提高木材的优质化和利用率。针对目前木材表面缺陷目标小、密集和复杂等特点导致检测精度较差的问题,提出了一种基于改进YOLOv7的木材表面缺陷检测模型YOLOv7-ESS。针对木材的裂缝缺陷存在极端长宽比例而影响检测效果的问题,嵌入注意力模块ECBAM,通过加强对极端长宽比例缺陷的注意力,提高模型的特征提取能力。针对在提取特征时木材表面小缺陷特征信息丢失严重的问题,引入浅层加权特征融合网络SFPN,以深层特征图作为输出,同时有效利用浅层特征信息,提高小缺陷的识别准确率。引入SIoU损失函数,提升模型收敛速度及模型精度。结果表明,YOLOv7-ESS模型平均检测精度为94.7%,较YOLOv7检测精度提高了11.2个百分点,满足木材生产加工时的缺陷检测要求。

关键词：木材表面缺陷检测 YOLOv7 特征融合注意力机制损失函数

坡耕地红壤剖面磷的储存容量及其流失风险研究

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土壤学报 2024年第1期61卷 98-109页

作者：李欢樊慧琳张佳敏王艳玲南京信息工程大学应用气象学院南京210044

基于土壤磷储存容量的变化差异,准确评估与判断坡耕旱地与稻田红壤磷的剖面流失风险。以江西鹰潭孙家典型红壤小流域内位于坡上(T)、坡中(M)及坡下(B)的花生旱地(PU)及稻田(PF)各发生层土壤为对象,分析了各发生层土壤全磷(TP)、有效磷(O... 详细信息

基于土壤磷储存容量的变化差异,准确评估与判断坡耕旱地与稻田红壤磷的剖面流失风险。以江西鹰潭孙家典型红壤小流域内位于坡上(T)、坡中(M)及坡下(B)的花生旱地(PU)及稻田(PF)各发生层土壤为对象,分析了各发生层土壤全磷(TP)、有效磷(Olsen-P)、磷饱和率(PSR)、磷吸持指数(phosphorussorptionindex,PSI)及磷储存容量(Soil phosphorus storage capacity,SPSC)随剖面的变化特征及差异,估测了坡耕地红壤磷的剖面流失风险,探讨了土壤pH、Eh及容重(BD)等因子对坡耕地红壤发生层SPSC的影响差异。结果表明,不同坡位花生旱地与稻田红壤表层TP、Olsen-P含量均显著高于底层土壤,且稻田红壤TP与Olsen-P的剖面变异显著高于花生旱地剖面。与耕作层(Ap1)相比,花生旱地底层土壤PSI显著增加了33.1%~146%,且随剖面深度增加而缓慢降低;而稻田红壤PSI则随着剖面深度增加而增大。花生旱地与稻田红壤(PF-M除外)PSR均随着剖面深度的增加而逐渐降低,SPSC变化范围分别为–89.2~298.3 mg·kg^(-1)与^(-1)38.1~101.1mg·kg^(-1)。PU-T与PU-M剖面SPSC均为正值,且随剖面深度增加呈降低趋势;而PU-B(耕作亚层Ap2除外)剖面的SPSC均为负值。PF-T(氧化还原层Br2除外)、PF-M(Ap1除外)及PF-B剖面各发生层的SPSC均为负值,且随剖面深度增加变化显著。基于SPSC理论对坡耕红壤剖面土壤磷储量及其环境流失风险的评估,花生旱地土壤磷沿剖面及坡位的迁移与运移迹象明显,当土壤Olsen-P>27.6mg·kg^(-1)时,花生旱地剖面土壤磷的流失风险将急剧增加,应及时采取管控措施。稻田红壤剖面各发生层均存在不同程度的磷流失风险,需立即停止施磷并及时采取有效措施。

关键词：坡耕地红壤土壤磷储存容量发生层花生旱地稻田

混合多目标灰狼算法求解多目标VRPTW问题

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计算机工程与应用 2024年第11期60卷 309-318页

作者：陈凯龚毅光南京信息工程大学自动化学院南京210044

针对带时间窗的多目标车辆路径规划问题,建立了最小化总成本和均衡度的多目标车辆路径优化模型,并提出了一种混合多目标灰狼算法进行求解。主要设计3点策略:(1)设计新的编码解码方式实现连续灰狼位置向量向离散客户序列的转化。(2)采用... 详细信息

针对带时间窗的多目标车辆路径规划问题,建立了最小化总成本和均衡度的多目标车辆路径优化模型,并提出了一种混合多目标灰狼算法进行求解。主要设计3点策略:(1)设计新的编码解码方式实现连续灰狼位置向量向离散客户序列的转化。(2)采用收敛性指标和分布性指标来进行决策个体的选择。(3)设计了多种删除、插入算子实施局部路径优化。为说明算法的有效性,以Solomon中的部分算例为例,将该算法与MOIGA和改进的ACO算法进行实验对比。实验结果表明,所提出的混合多目标灰狼算法能找到更好的Pareto解,并且性能优于其他进化算法。

关键词：多目标优化车辆路径规划问题灰狼算法时间窗

基于法布里-珀罗干涉和反共振效应的光纤温湿度传感器

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光学学报 2024年第5期44卷 261-270页

作者：胡子怡常建华金澳博陈鸣徐遥南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044

提出并制备了一种基于法布里-珀罗干涉仪(FPI)和反共振(AR)效应的光纤温湿度传感器。将单模光纤(SMF)和端面固化了聚酰亚胺(PI)的带涂层无芯光纤(NCF)插入非封闭硅管两端构建FPI,利用具有相似光程的空气腔和空气-PI混合腔产生光谱叠加... 详细信息

提出并制备了一种基于法布里-珀罗干涉仪(FPI)和反共振(AR)效应的光纤温湿度传感器。将单模光纤(SMF)和端面固化了聚酰亚胺(PI)的带涂层无芯光纤(NCF)插入非封闭硅管两端构建FPI,利用具有相似光程的空气腔和空气-PI混合腔产生光谱叠加的游标效应,显著提高相对湿度检测灵敏度。NCF包层的光和部分折射进丙烯酸树脂涂层的光耦合形成AR,利用温度引起涂层折射率的改变导致AR非透射波长产生漂移,实现对温度的高灵敏度测量。实验结果表明:在10%~80%的相对湿度范围内,相对湿度灵敏度为510.25 pm/%;在26~35℃的温度范围内,温度灵敏度可达-4.48 nm/℃。该传感器具有成本低、灵敏度高的优点,在生物医学、健康监测等方面具有重要的应用价值。

关键词：传感器光纤传感器温湿度游标效应法布里-珀罗干涉仪反共振

保护Transformer模型知识产权的鲁棒水印

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信息安全学报 2024年第5期9卷 127-138页

作者：王保卫郑伟钤南京信息工程大学软件学院南京210044

作为自然语言处理(NLP)领域最强大的深度学习模型,Transformer在机器翻译和自然语言生成等任务中表现出色。同时,这意味着Transformer模型的知识产权(IPR)侵权风险也越来越大,尤其那些训练成本很高的大型模型。尽管目前存在针对卷积神... 详细信息

作为自然语言处理(NLP)领域最强大的深度学习模型,Transformer在机器翻译和自然语言生成等任务中表现出色。同时,这意味着Transformer模型的知识产权(IPR)侵权风险也越来越大,尤其那些训练成本很高的大型模型。尽管目前存在针对卷积神经网络(ConvolutionalNeuralNetworks)和生成对抗网络(GenerativeAdversarialNetworks)等模型的所有权验证方法,但针对Transformer的工作还很欠缺。因此,为了完善Transformer的知识产权保护,让版权所有者在黑盒环境和白盒环境下都能够有效验证Transformer模型所有权,本文首先提出了一种基于额外关注力的白盒水印方案,该方案将所有者签名嵌入模型中并能够抵抗各种攻击,包括通常水印无法抵御的模糊攻击(不破坏现有水印而是加入攻击者水印造成所有权混淆)。之后,本文提出了一个基于混合触发器(HybridTriggers)的后门添加方案,该方案在不访问模型源码的黑盒情况下实现了对模型所有权的验证,具有良好的隐蔽性和抗去除性。此外,本文研究了一种新形式的模糊攻击,实验结果表明,面对这种攻击,本文提出的水印方案优于现有的深度神经网络水印方案。本文为Transformer提供了一个更鲁棒的水印方案,解决了现有技术的局限性,加强了Transformer的知识产权保护。

关键词：深度神经网络知识产权保护所有权验证鲁棒水印

基于双模态高效特征学习的高分辨率遥感图像分割

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遥感学报 2024年第2期28卷 481-493页

作者：张银胜吉茹童俊毅杨宇龙胡宇翔单慧琳无锡学院电子信息工程学院无锡214105 南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

遥感图像因具有丰富的语义信息和空间信息,增加了语义分割的难度。然而已有提取双模态特征的分割方法采用相同的主干网络,没有考虑互补特征的差异,存在特征提取、特征融合和上采样恢复细节信息不足等问题,无法准确高效的学习高分辨率遥... 详细信息

遥感图像因具有丰富的语义信息和空间信息,增加了语义分割的难度。然而已有提取双模态特征的分割方法采用相同的主干网络,没有考虑互补特征的差异,存在特征提取、特征融合和上采样恢复细节信息不足等问题,无法准确高效的学习高分辨率遥感图像信息。因此,本文提出基于双模态高效特征学习的高分辨率遥感图像分割算法。首先,针对不同模态的遥感图像设计合适的编码器,高效的提取双模态特征,并通过交互加强模块减少不同路径特征之间的差异。其次,提出双模态特征聚合模块和深层特征提取模块进一步融合和提取双模态特征,使网络能够充分学习互补信息。最后,提出多层特征上采样模块,利用语义信息丰富的高层特征对细节信息丰富的低层特征进行加权操作,逐步上采样实现特征高效恢复,提升分割性能。实验结果表明,所提算法在ISPRS Potsdam和Vaihingen数据集上的总体精度分别达到了94.52%、90.45%,能够高效的提取并融合高分辨率遥感图像的双模态特征,提高遥感图像分割的准确率。

关键词：遥感图像分割高效特征提取交互融合双模态特征聚合深层特征提取多层特征上采样

高灵敏度游标增敏型光纤法布里-珀罗应变传感器

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光学学报 2024年第16期44卷 59-67页

作者：芮菲葛益娴苏蕊倪海彬南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心江苏南京210044

提出并制备一种游标增敏型光纤法布里-珀罗(法珀)应变传感器,实现高灵敏度应变测量。该传感器由两个单模光纤-空芯光纤-单模光纤结构的法布里-珀罗干涉仪(FPI)并联组成,分别作为传感腔和参考腔。保持传感腔不变,选择不同的参考腔,利用... 详细信息

提出并制备一种游标增敏型光纤法布里-珀罗(法珀)应变传感器,实现高灵敏度应变测量。该传感器由两个单模光纤-空芯光纤-单模光纤结构的法布里-珀罗干涉仪(FPI)并联组成,分别作为传感腔和参考腔。保持传感腔不变,选择不同的参考腔,利用游标效应解调,追踪并联后反射谱包络的漂移,可实现不同的放大倍数。实验结果表明:在0~900με的应变范围内,单个传感腔的应变灵敏度为1.31 pm/με,并联之后传感器的应变灵敏度分别达到-11.50 pm/με和-12.76 pm/με,放大了8.70倍和9.74倍,传感器的应变灵敏度显著提升,同时,传感器具备制作简单、高灵敏度、易操作和低成本等特点,具有广阔的应用前景。

关键词：光纤光学光纤传感法布里-珀罗干涉仪并联游标增敏应变

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地表臭氧浓度升高对麦田水热通量的影响

农业工程学报 2024年第8期40卷 116-124页

作者：徐诗韵徐彦森张宇杰冯兆忠南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 南京信息工程大学江苏省农业气象重点实验室南京210044

臭氧(O_(3))浓度升高危害小麦生长,现有研究尚不清楚推广新的小麦品种能否减缓O_(3)对籽粒产量、农田蒸散和水分利用效率的负面效应,且研究O_(3)浓度升高对麦田水分利用效率的影响对农业用水管理具有重要意义。该研究利用完全开放式O_(3... 详细信息

臭氧(O_(3))浓度升高危害小麦生长,现有研究尚不清楚推广新的小麦品种能否减缓O_(3)对籽粒产量、农田蒸散和水分利用效率的负面效应,且研究O_(3)浓度升高对麦田水分利用效率的影响对农业用水管理具有重要意义。该研究利用完全开放式O_(3)浓度升高平台(O_(3)-FACE),通过连续观测农田小气候特征,结合能量平衡法分析O_(3)浓度升高对麦田水热通量、小麦籽粒产量和田间水分利用效率的影响。结果表明:O_(3)浓度升高显著降低了开花后第32天小麦旗叶的叶绿素含量,降低了乳熟–成熟期的麦田潜热通量平均值和正午峰值,但影响幅度较小。O_(3)浓度升高对麦田平均水热通量及其分配无显著影响,也未影响籽粒产量、产量组成和田间水分利用效率。不同于10年前江淮地区主推的扬辐麦2号、烟农19和嘉兴002等品种,当前推广的农麦88表现出极强的O_(3)抗性。在O_(3)浓度不断升高背景下,种植农麦88有助于减缓O_(3)浓度升高对田间蒸散和水分利用效率的影响。

关键词：臭氧水热通量产量蒸散发冠层温度小麦

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西安市城市气溶胶污染岛长时间序列特征分析

生态与农村环境学报 2024年第4期40卷 490-498页

作者：李芮陈健陆嘉栋祝善友南京信息工程大学遥感与测绘工程学院江苏南京210044 南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044

城市气溶胶污染岛(UAPI)对人体健康、城市热环境、城市气候、大气辐射传输等有重要影响。该研究利用西安市2016—2019年城郊多个站点的PM_(2.5)数据定量化计算UAPI强度,分析PM_(2.5)和UAPI强度的日变化和年变化规律,并使用经验模态分解... 详细信息

城市气溶胶污染岛(UAPI)对人体健康、城市热环境、城市气候、大气辐射传输等有重要影响。该研究利用西安市2016—2019年城郊多个站点的PM_(2.5)数据定量化计算UAPI强度,分析PM_(2.5)和UAPI强度的日变化和年变化规律,并使用经验模态分解方法(EMD)对UAPI强度的长时间序列多尺度特征进行分析。结果表明,西安市具有明显的城市气溶胶污染岛效应,UAPI强度大于10μg·m^(-3)的比例达87.63%。在日内变化上,UAPI强度呈现夜晚高、白天低的特点;在年内变化上,呈现冬春高、夏秋低的“U”型分布特征;在年际变化上,2016—2019年UAPI效应呈逐年减弱的变化特征。利用EMD分解可以很好地揭示UAPI强度的多尺度特征,如IMF2、IMF4、IMF6分别体现了UAPI强度以周、月、年为周期的变化特征。对比PM_(2.5)和UAPI强度的时间序列,该方法可以较好地排除跨区域传输污染和大区域二次污染等对UAPI强度的影响。

关键词： PM_(2.5) 城市气溶胶污染岛城乡差异经验模态分解