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结合对抗互信息的多变量时间序列抗噪异常检测

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计算机应用研究 2024年第8期41卷 2384-2391页

作者：张本初乔焰胡荣耀合肥工业大学工业安全与应急技术安徽省重点实验室合肥230601

近年来,对多变量时间序列的异常检测在各领域中逐渐突显出其重要性。然而,由于多变量时间序列的时空依赖性以及采集所存在的噪声干扰,使得模型学习到的分布与真实分布存在一定的偏差,进而影响检测性能。为了解决以上问题,提出一种结合... 详细信息

近年来,对多变量时间序列的异常检测在各领域中逐渐突显出其重要性。然而,由于多变量时间序列的时空依赖性以及采集所存在的噪声干扰,使得模型学习到的分布与真实分布存在一定的偏差,进而影响检测性能。为了解决以上问题,提出一种结合对抗互信息的多变量时间序列抗噪异常检测模型(RADAM)。通过设计对比学习机制来达到多变量时间序列全局信息和局部信息的互信息最大化,以此来学习多变量时间序列的时间与空间依赖性;利用自适应权重和过滤器模块减少噪声样本对于训练过程的干扰,使模型在训练过程中具备较高的抗噪能力。在五个真实数据集上与六个先进的同类异常检测方法进行了对比实验,实验结果证明RADAM性能明显优于其他基线模型,说明RADAM能显著提升在包含噪声的多变量时间序列数据集上异常检测的准确度。

关键词：多变量时间序列抗噪异常检测生成对抗学习对比学习互信息最大化

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基于定子电流法的绕线转子无刷双馈发电机偏心故障研究

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中国电机工程学报 2024年第8期44卷 3260-3268,I0027页

作者：阚超豪张恒方裕超蒋涛程源新能源利用与节能重点实验室(合肥工业大学) 安徽省合肥市230009

绕线转子无刷双馈电机在船舶轴带发电以及风力发电等领域中具有良好的应用前景。转子偏心是一种常见的机械故障,威胁着现代化工业体系的稳定运转,因此实现其状态检测和故障诊断非常关键。由于无刷双馈电机具有特殊的定、转子绕组结构以... 详细信息

绕线转子无刷双馈电机在船舶轴带发电以及风力发电等领域中具有良好的应用前景。转子偏心是一种常见的机械故障,威胁着现代化工业体系的稳定运转,因此实现其状态检测和故障诊断非常关键。由于无刷双馈电机具有特殊的定、转子绕组结构以及复杂的气隙磁场,因此传统的故障检测方法无法直接用于该类电机。该文通过定子电流法提取了功率绕组电流的特征频率分量作为故障指标,实现对静偏心、动偏心以及混合偏心的无创诊断。建立故障电机的时步有限元模型,并通过详细的故障机理分析,得出不同类型的偏心故障可能导致的特征频率信号。最后,以一台2/4对极无刷双馈电机为例,并通过有限元仿真、样机试验验证解析法的结论,为绕线转子无刷双馈电机偏心故障的精准检测提供了理论依据。

关键词：无刷双馈发电机转子偏心时步有限元法频谱分析故障诊断

基于扩散概率模型的去噪预测网络预测人体运动

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小型微型计算机系统 2024年

作者：王婷玉谢文军王冬李琳刘晓平合肥工业大学计算机与信息学院合肥工业大学软件学院合肥工业大学工业安全与应急技术安徽省重点实验室

近年来，深度学习方法在人体运动预测方面取得了良好的进展，目前单一阶段方法在预测的准确性和多样性上仍存在改进空间，而采用多阶段方式则导致难以端到端预测。为此，本文提出了一种基于扩散概率模型的去噪预测网络，旨在以端到端的... 详细信息

近年来，深度学习方法在人体运动预测方面取得了良好的进展，目前单一阶段方法在预测的准确性和多样性上仍存在改进空间，而采用多阶段方式则导致难以端到端预测。为此，本文提出了一种基于扩散概率模型的去噪预测网络，旨在以端到端的方式去预测出准确多样的人体运动。其中提出了一个基于Transformer的模块，包含一个无softmax的修正线性自注意力，提升了人体运动预测的准确性。此外，本文还提出了一种基于DPM-Solver++的扩散模型采样策略，预测出更加连续和多样性的人体运动姿态序列，并将预测出同一质量人体运动姿态序列的采样时间缩减至一半以下。最后，将本文方法在两个标准数据集Human3.6M和HumanEva-I上进行充分评估。实验结果表明，本文方法优于最先进的单一阶段的方法。

关键词：人体运动预测扩散概率模型去噪预测网络修正的线性自注意力 DPM-Solver++

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基于视角统一的手姿态估计优化方法

计算机应用研究 2024年

作者：曹忠锐谢文军王冬钮立超王婷玉刘晓平合肥工业大学计算机与信息学院合肥工业大学软件学院合肥工业大学工业安全与应急技术安徽省重点实验室

从深度图像中准确估计手的三维姿态是计算机视觉领域的重要任务。然而，由于手的自遮挡和关节自相似性，使得手姿态估计任务极具挑战性。为了克服这些困难，考察了深度图像采样视角对于估计精度的影响，提出了一种基于视角统一(Unified ... 详细信息

从深度图像中准确估计手的三维姿态是计算机视觉领域的重要任务。然而，由于手的自遮挡和关节自相似性，使得手姿态估计任务极具挑战性。为了克服这些困难，考察了深度图像采样视角对于估计精度的影响，提出了一种基于视角统一(Unified View Point,UVP)的网络，该网络旨在将输入的深度图像重采样为更易于估计的“正面”视角，而后通过原始视角下的特征提高关节估计精度。首先，提出了视角转换模块，实现对输入的单张深度图像的视角旋转，提供作为补充的第二视角；然后，提出了视角统一损失函数，确保转换后的第二视角为“正面”视角，最大程度规避自遮挡问题；最后，通过改变卷积组合结构、降低网络深度等网络轻量化手段，进一步优化方法的性能。通过在三个公开的手姿态数据集(包括ICVL、NYU和MSRA)上进行实验，本方法分别取得了4.92mm、7.43mm和7.02mm的平均关节位置误差，且在搭载RTX3070的计算机上能以159.39 fps的速度运行。可见，转换深度图的采样视角，并融合双视角下的特征有利于提高手部姿态估计的精度。同时，所提出的方法具备自适应性，并表现出优秀的泛化能力，可以推广到大多数基于单深度图像的手部姿态估计模型，为深度学习在三维手姿态估计中的应用提供了有力支持。

关键词：手部姿态估计手关节自遮挡视角统一深度图像点云变换

基于深度学习的人脸呈现攻击检测方法研究进展

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计算机科学 2024年

作者：孙锐王菲冯惠东张旭东高隽合肥工业大学计算机与信息学院工业安全与应急技术安徽省重点实验室

随着人脸识别技术广泛应用于公共安全、金融支付等领域，呈现攻击（Presentation Attacks， PAs）对人脸识别系统的安全性构成了严峻挑战。呈现攻击检测技术（Presentation Attacks Detection， PAD）旨在判断输入人脸的真伪，对维护识... 详细信息

随着人脸识别技术广泛应用于公共安全、金融支付等领域，呈现攻击（Presentation Attacks， PAs）对人脸识别系统的安全性构成了严峻挑战。呈现攻击检测技术（Presentation Attacks Detection， PAD）旨在判断输入人脸的真伪，对维护识别系统的安全性和鲁棒性具有重要的研究意义。由于大规模数据集的不断涌现，基于深度学习的呈现攻击检测方法逐渐成为该领域的主流。文章对近期基于深度学习的人脸呈现攻击检测方法进行了综述。首先，概述了呈现攻击检测的定义、实施方式和常见的攻击类型；其次，分别从单模态和多模态入手，对近五年来深度学习类方法的发展趋势、技术原理和优缺点进行详细分析和总结；然后，介绍了PAD研究中使用的典型数据集及其特点，并给出算法的评估标准、协议和性能结果；最后，总结了PAD研究中面临的主要问题并展望了未来的发展趋势。

关键词：呈现攻击检测单模态多模态人脸呈现数据集深度学习

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基于三维数字图像相关法的刚体位姿估计

光学学报 2024年第8期44卷 106-114页

作者：王永红陈婉琳侯冰菲王标合肥工业大学仪器科学与光电工程学院安徽合肥230009 合肥工业大学测量理论与精密仪器安徽省重点实验室安徽合肥230009

针对传统位姿测量的不足,提出了一种基于三维数字图像相关(3D-DIC)法的空间刚体位姿估计方法,该方法利用双目相机拍摄待测物运动前后的图像序列,通过3D-DIC方法进行匹配计算,获得待测物运动前后的全场坐标信息,选择计算点坐标后对其进... 详细信息

针对传统位姿测量的不足,提出了一种基于三维数字图像相关(3D-DIC)法的空间刚体位姿估计方法,该方法利用双目相机拍摄待测物运动前后的图像序列,通过3D-DIC方法进行匹配计算,获得待测物运动前后的全场坐标信息,选择计算点坐标后对其进行奇异值分解,求得位姿参数。针对3D-DIC在测量大旋转时误差较大的情况,提出了一种增加中间图像的匹配计算方法。通过平移自由度和旋转自由度的实验验证,本文方法可实现空间刚体多个位姿参数的测量,三个平移自由度的测量误差均小于0.07 mm,测量角度小于10°时,偏航角和滚转角的测量误差均小于0.2°。

关键词：测量数字图像相关法位姿估计六自由度

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多阶段应急物资多目标连续分配问题建模与求解

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计算机工程 2024年

作者：张国富管燕妮苏兆品岳峰智能互联系统安徽省实验室(合肥工业大学) 合肥工业大学计算机与信息学院工业安全与应急技术安徽省重点实验室(合肥工业大学)

大型自然灾害应急物资分配是展开受灾点应急救援的基础，主要研究如何对受自然灾害地点周边的应急物资进行合理的调配以尽快的让应急物资从各个储备站输送到受灾点，保障事故救援的顺利开展。然而，已有研究大都局限于单个阶段的应急物... 详细信息

大型自然灾害应急物资分配是展开受灾点应急救援的基础，主要研究如何对受自然灾害地点周边的应急物资进行合理的调配以尽快的让应急物资从各个储备站输送到受灾点，保障事故救援的顺利开展。然而，已有研究大都局限于单个阶段的应急物资分配，且过于强调应急响应的时效性而忽视了物资消耗的连续性。为此，构建了一种面向多储备站、多种应急物资、多受灾点、多阶段连续分配应急物资的多目标分配模型，并分析推演了满足物资阶段内连续消耗的约束条件，然后基于非支配排序遗传算法和启发式策略设计了一种大型自然灾害应急物资多目标分配算法。最后，通过仿真实验验证了所提方法的有效性。实验结果表明，所提方法同时兼顾了大型自然灾害应急响应的连续性和时效性要求，可为大型自然灾害应急救援提供更多更好的应急物资分配方案。

关键词：应急物资连续分配多目标优化非支配排序遗传算法启发式策略可持续灾害供应链

计及风电PSS与PLL耦合对功角振荡影响的DFIG控制参数协调优化

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高电压技术 2024年第4期50卷 1571-1582,I0035页

作者：李生虎齐楠夏伟健新能源利用与节能安徽省重点实验室(合肥工业大学) 合肥230009 合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009

双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)装设电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS),有助于抑制同步发电机间功角振荡,但抑制效果受DFIG锁相环(phase-locked loop,PLL)跟踪误差影响。考虑PSS与PLL耦合特性对功角振荡的影响,提出改善振荡抑制效果的DFIG控制参数协调优化算法。首先基于DFIG有功控制的分解等效结构绘制DFIG-PSS与锁相误差的耦合路径,提出耦合特性解析表达。然后建立耦合解析表达对控制参数的轨迹灵敏度向量,以向量2-范数之比定义耦合强度,量化耦合特性对功角振荡的影响程度。最后基于耦合强度指标,提出带有PLL参数动态不等式约束的多步优化模型,以协调DFIG控制参数取值,提高并网系统对功角振荡的抑制效果。仿真结果证实了耦合特性对功角振荡的影响,验证了所提协调优化算法的有效性。

关键词：功角振荡双馈感应发电机电力系统稳定器锁相环耦合特性多步协调优化

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基于双通道多尺度特征提取和注意力的SAR与多光谱图像融合

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红外技术 2024年第1期46卷 61-73页

作者：种法亭董张玉杨学志曾庆旺合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230031 工业安全与应急技术安徽省重点实验室安徽合肥230031 智能互联系统安徽省实验室安徽合肥230031

图像融合的根本任务是提取图像特征,由于合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像和多光谱(Multi Spectral,MS)图像存在通道差异,针对现有算法难以充分提取和利用SAR图像的高频细节信息和多光谱图像的低频光谱信息,融合图像存... 详细信息

图像融合的根本任务是提取图像特征,由于合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像和多光谱(Multi Spectral,MS)图像存在通道差异,针对现有算法难以充分提取和利用SAR图像的高频细节信息和多光谱图像的低频光谱信息,融合图像存在细节丢失和光谱失真问题。本文提出了一种基于双通道多尺度特征提取和混合注意力的图像融合算法。首先采用双通道网络提取SAR和多光谱图像的多尺度高频细节特征和低频光谱特征,并连续使用不同空洞率的扩张卷积扩大感受野。然后将提取的特征映射到混合注意力模块中进行特征增强,再将这些增强特征与上采样的多光谱图像叠加。同时构建了基于光谱角度距离的损失函数,可以进一步缓解细节丢失和光谱失真。最后通过解码网络重建图像,得到高分辨率的融合图像。实验结果表明,本文算法达到了领先水平,并且融合图像在细节和光谱上保持了较好的平衡。

关键词： SAR图像融合扩张卷积多尺度提取残差网络注意力机制