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缺失值场景下的多元时间序列异常检测算法

计算机科学 2024年第7期51卷 108-115页

作者：曾子辉李超洋廖清哈尔滨工业大学(深圳)计算机科学与技术学院广东深圳518055 鹏城实验室广东深圳518055

时间序列异常检测是工业界中一个重要的研究领域。当前的时间序列异常检测方法侧重于面向完整的时间序列数据进行异常检测,而没有考虑到包含工业场景中网络异常、传感器损坏等所导致的缺失值的时间序列异常检测任务。文中针对工业场景... 详细信息

时间序列异常检测是工业界中一个重要的研究领域。当前的时间序列异常检测方法侧重于面向完整的时间序列数据进行异常检测,而没有考虑到包含工业场景中网络异常、传感器损坏等所导致的缺失值的时间序列异常检测任务。文中针对工业场景中更加常见的含缺失值的时间序列异常检测任务,提出了一种基于注意力重新表征的时间序列异常检测算法MMAD(Missing Multivariate Time Series Anomaly Detection)。具体来说,MMAD首先将包含缺失值的时间序列数据通过时间位置编码对时间序列中不同时间戳的空间关联进行建模,然后通过掩码注意力表征模块学习不同时间戳之间数据的关联关系并将其表征为一个高维的嵌入式编码矩阵,从而将包含缺失值的多元时间序列表示为不含缺失值的高维表征,最后引入条件标准化流对该表征进行重建,以重建概率作为异常评分,重建概率越小代表样本越异常。在3个经典时间序列数据集上进行实验,结果表明,相比其他基线方法,MMAD性能平均提升了11%,验证了MMAD在缺失值场景下进行多元时间序列异常检测的有效性。

关键词：多元时间序列异常检测缺失值场景注意力机制神经网络

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微表情峰值帧定位引导的分类算法

中国图象图形学报 2024年第5期29卷 1447-1459页

作者：李博凯吴从中项柏杨臧怀娟任永生詹曙合肥综合性国家科学中心人工智能研究院合肥230601 合肥工业大学计算机与信息学院合肥230601 昆明理工大学冶金与能源工程学院昆明650093

目的微表情是人在外界信息和刺激下做出的无意识面部动作,是判断受试人情绪和行为的重要佐证,在社会安全、商业谈判和心理辅导等领域都有着广泛的应用。微表情不同于一般的表情,分类与定位较为困难。针对这种情况,提出了一种基于光流... 详细信息

目的微表情是人在外界信息和刺激下做出的无意识面部动作,是判断受试人情绪和行为的重要佐证,在社会安全、商业谈判和心理辅导等领域都有着广泛的应用。微表情不同于一般的表情,分类与定位较为困难。针对这种情况,提出了一种基于光流窗口的双分支微表情定位网络(dual-branch optical flow spotting network,DFSN)和一种利用峰值帧光流信息的微表情分类网络,以识别视频中的微表情。方法在定位任务中,首先提取面部图像,选择光流窗口大小和位置,计算面部光流并进行预处理;接下来输入双分支网络中进行两次分类,分别针对有无微表情和在有微表情前提下微表情所处阶段分类,并结合两个损失函数抑制过拟合;最后绘制出微表情强度曲线,曲线峰值所处位置即为所求微表情峰值帧。在分类任务中,选取视频起始帧和定位网络取得的峰值帧作为光流窗口,并利用欧拉运动放大算法(Eulerian motion magnification,EMM)放大微表情,最后采用峰值帧光流信息分类微表情视频。结果微表情定位网络分别在CASME Ⅱ(Chinese Academy of Sciences Micro-expression Database Ⅱ)数据集和CASME数据集上按照使用留一被试交叉验证法进行了实验,与目前最好的定位方法比较,此网络在CASME Ⅱ上获得了最低的NMAE(normalized mean absolute error)值0.101 7,比Optical flow+UPC方法提高了9%。在CASME上获得的NMAE值为0.137 8,在此数据集上为次优定位方法。在定位网络得到的峰值基础上,分类网络在CASME Ⅱ上取得了89.79%的准确率,在CASME上取得了66.06%的准确率。若采用数据集标注的峰值,分类网络在CASME Ⅱ上取得了91.83%的准确率,在CASME上取得了76.96%的准确率。结论提出的微表情定位网络可以有效定位视频中微表情峰值帧的位置,帮助后续网络进行分类,微表情分类网络可以有效区分不同种类的微表情视频。

关键词：微表情定位情感计算峰值帧微表情分类图像识别深度学习

基于ALE方法的弹体入水硬质聚氨酯泡沫缓冲器降载性能分析

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船舶力学 2024年第7期28卷 1111-1123页

作者：肖有才邢旭阳杨佩琮张宏熊言义徐忠四赵志颖孙毅中北大学机电工程学院太原030051 中国船舶集团有限公司第七一三研究所郑州450000 北京玻钢院复合材料有限公司北京102101 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

针对弹体高速入水过程中的降载问题,设计一种硬质聚氨酯泡沫缓冲器。基于霍普金森压杆实验技术,获取冲击载荷下硬质聚氨酯泡沫密度和应变率效应,构建其宏观本构模型。采用拉格朗日-欧拉流固耦合方法(ALE),建立弹体入水冲击数值仿真模型... 详细信息

针对弹体高速入水过程中的降载问题,设计一种硬质聚氨酯泡沫缓冲器。基于霍普金森压杆实验技术,获取冲击载荷下硬质聚氨酯泡沫密度和应变率效应,构建其宏观本构模型。采用拉格朗日-欧拉流固耦合方法(ALE),建立弹体入水冲击数值仿真模型,验证所建本构关系及ALE方法的合理性,对加装缓冲器的弹体高速入水问题进行数值仿真计算,获得入水过程中硬质聚氨酯泡沫的动态破坏过程及弹体运动参数,从而分析硬质聚氨酯泡沫密度、厚度对降载特性影响规律,讨论不同入水速度下硬质聚氨酯泡沫参数的设计方法。研究结果表明:硬质聚氨酯泡沫动态力学性能应变率效应不明显,但密度效应明显,缓冲降载性能随硬质聚氨酯泡沫密度和厚度的增大而升高。

关键词：弹体入水硬质聚氨酯泡沫应变率效应密度效应缓冲吸能

考虑地震动空间相关性的区域群体建筑直接经济损失评估

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工程力学 2024年

作者：丁佳伟吕大刚曹正罡哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室哈尔滨工业大学土木工程学院智能防灾减灾工业与信息化部重点实验室

基于空间相关随机场的区域地震风险量化，需要对所有感兴趣地点的地震动强度进行联合分布建模，因此评估地面运动的空间相关性是在区域尺度上评估地震损失评估的第一步。区域群体建筑结构的数量、种类以及分布的随机性、复杂性，对震前... 详细信息

基于空间相关随机场的区域地震风险量化，需要对所有感兴趣地点的地震动强度进行联合分布建模，因此评估地面运动的空间相关性是在区域尺度上评估地震损失评估的第一步。区域群体建筑结构的数量、种类以及分布的随机性、复杂性，对震前预测和震后评估都具有重要影响。本文提出了考虑地震动空间相关性和建筑结构空间分布不确定性的区域群体建筑概率损失评估框架，基于地统计学方法表征地震动强度参数（IMs）的空间相关性，采用“双层蒙特卡洛法”随机模拟地震动空间相关性影响场和区域群体建筑结构的空间分布，实现快速、高效和准确的区域地震损失评估。以一个50km×50km的区域为例，假定区域中心发生Mw7.2级地震情景，分别以不同的损失比为基础计算了考虑空间相关性与不考虑空间相关性以及区域建筑结构固定空间分布与随机空间分布情况下的地震直接经济损失，结果表明：考虑地震动空间相关性对区域地震直接经济损失的评估精度具有重要的影响，在考虑空间相关性的情况下，区域群体建筑结构直接经济损失的蒙特卡洛模拟统计结果呈对数正态分布，损失年超越概率在中、高直接经济损失处将明显大于未考虑空间相关性的损失年超越概率。

关键词：区域群体建筑概率损失评估直接经济损失空间相关性地统计学

MSA-Lab:模型驱动的微服务集成设计平台

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软件学报 2024年第3期35卷 1280-1306页

作者：熊靖浏任秋蓉 Shmuel TYSZBEROWICZ 刘志明刘波西南大学计算机与信息科学学院软件研究与创新中心重庆400715 Software Engineering Department Afeka Academic College of EngineeringTel-Aviv 6998812Israel 西北工业大学软件学院陕西西安710129

从单体系统迁移到微服务系统是当前业界对遗留系统实施再工程化的主流选项之一,基于单体遗留系统的微服务体系架构重构则是实现该迁移的关键步骤.目前学界多集中在微服务识别方法的研究上;业界虽有许多面向微服务架构的遗留系统重构的实... 详细信息

从单体系统迁移到微服务系统是当前业界对遗留系统实施再工程化的主流选项之一,基于单体遗留系统的微服务体系架构重构则是实现该迁移的关键步骤.目前学界多集中在微服务识别方法的研究上;业界虽有许多面向微服务架构的遗留系统重构的实践,但缺乏系统性的方法及高效鲁棒的工具.鉴于此,在微服务识别与模型驱动开发方法前期研究的基础上,研发一种模型驱动的、可用于单体遗留系统微服务化重构的集成设计平台MSA-Lab.它通过分析单体遗留系统运行日志中的方法调用序列,对其中的类和数据表进行类型识别和聚类以构造抽象微服务,同时生成包括微服务图和微服务序列图在内的系统架构设计模型.它包括用于微服务自动识别与设计模型自动生成的核心部件MSA-Generator,以及用于微服务静态结构模型与动态行为模型可视化展现、交互式建模、模型语法约束检验的核心部件MSA-Modeller.在MSA-Lab平台上,通过对4个开源项目实施有效性、鲁棒性、功能转换完备性等实验以及对3个同类型工具实施性能对比实验,结果表明:所提平台拥有很好的有效性、鲁棒性及实现面向日志的功能转换完备性,且性能更加优越.

关键词：微服务架构服务识别设计模型生成交互式建模工具软件设计评估

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对抗学习下的眼底图像视盘视杯分割算法

计算机应用与软件 2024年第2期41卷 229-237页

作者：王彩云玄祖兴周建平胡晰远程钢炜宋禄琴北京联合大学北京市信息服务工程重点实验室北京100101 北京联合大学基础与交叉科学研究所北京100101 安徽工业大学计算机科学与技术学院安徽马鞍山243032 南京理工大学计算机科学与工程学院江苏南京210094 北京协和医院眼科中心北京100005

由于不同数据集的质量、拍摄条件和采集状态的差异,导致模型图像分割效果参差不齐。针对这种情况,提出对抗学习下的眼底图像视盘视杯分割算法,从不同眼底图像数据集中分割视盘(OD)和视杯(OC),在生成对抗网络的基础上,改进生成器网络,加... 详细信息

由于不同数据集的质量、拍摄条件和采集状态的差异,导致模型图像分割效果参差不齐。针对这种情况,提出对抗学习下的眼底图像视盘视杯分割算法,从不同眼底图像数据集中分割视盘(OD)和视杯(OC),在生成对抗网络的基础上,改进生成器网络,加入密集连接块,使网络在更低计算成本、更短训练时间的情况下,获得更优的性能,提高了模型在不同数据集中的泛化能力。实验结果表明,在REFUGE数据集中验证了该算法在分割性能方面的稳定性,同时将算法推广到无须进一步训练就能测试来自不同设备的眼底数据集中均取得了较好的效果。

关键词：深度学习图像分割生成对抗网络(GAN) 眼底图像青光眼诊断

基于变速GTAW焊接温度场解析模型的熔深预测研究

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第1期57卷 64-72页

作者：武少杰曲皇屹程方杰天津大学材料科学与工程学院天津300350 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001 天津市现代连接技术重点实验室天津300350

焊接热过程解析模型是一种能够直观反映焊接过程中工件内部的热行为、明确焊接工艺参数与熔池形貌间的物理关系、快速计算得到熔深的方法.目前常用的焊接温度场解析模型通常将电弧近似为一个功率恒定的匀速运动热源进行计算,而非参考实... 详细信息

焊接热过程解析模型是一种能够直观反映焊接过程中工件内部的热行为、明确焊接工艺参数与熔池形貌间的物理关系、快速计算得到熔深的方法.目前常用的焊接温度场解析模型通常将电弧近似为一个功率恒定的匀速运动热源进行计算,而非参考实际焊接过程,即通过实时调整焊接热输入(焊接电流或焊接速度)来保证熔透.因此,目前的焊接温度场解析模型并不适用于焊接熔透控制.为了使解析模型能够计算时变速度下的熔深,本文针对钨极氩弧焊(GTAW)工艺建立了适用于计算时变焊接速度的焊接温度场解析模型.首先以匀速移动点热源的温度场解析模型为基础,推导出了时变焊接速度移动点热源在热源作用时间内引起的温度变化公式,通过连续性证明验证了公式的连续可积性并进一步推导出了适用于时变焊接速度运动单椭球热源的焊接温度场解析模型.为了提高计算速度,减少计算量,采用坐标变化方法实现了热源及其附近温度场的快速求解.基于数值积分法得到了解析模型求解方法,实现了熔池温度场的准确计算,并通过提取等温线实现了熔深和熔宽的预测.最后,通过工艺试验验证了解析模型的精度.结果表明:在0~4 s阶段,计算熔深基本与实际测得的熔深相同,误差控制在6%以内;在速度发生改变的4~16 s阶段,由于热源系数不再适用,计算误差增大,但熔深计算误差仍控制在17%以内,熔宽计算误差在12%以内.因此,建立的焊接温度场解析模型基本可以满足时变速度下的熔深预测.

关键词：钨极氩弧焊解析计算焊接温度场熔深预测

金属封严环数字孪生几何模型框架的开发与应用

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机械科学与技术 2024年第7期43卷 1158-1167页

作者：裴昊男张璞玉罗明西北工业大学航空发动机高性能制造工业和信息化部重点实验室西安710072 西北工业大学航空发动机先进制造技术教育部工程研究中心西安710072

金属封严环广泛应用于航空发动机密封系统,其型面成形质量对飞行器高性能、高可靠服役具有重要影响。然而,薄壁、复杂的异形截面与封闭的环形结构等导致其在几何质量检测方面存在以下问题:其一,成形结果严重依赖于破坏性抽样终检,实际... 详细信息

金属封严环广泛应用于航空发动机密封系统,其型面成形质量对飞行器高性能、高可靠服役具有重要影响。然而,薄壁、复杂的异形截面与封闭的环形结构等导致其在几何质量检测方面存在以下问题:其一,成形结果严重依赖于破坏性抽样终检,实际产品均未经过完整质量检测;其二,成形过程无几何质量检测手段,无法及时发现成形缺陷,轮廓几何数据的缺失,使工艺优化设计困难。因此,提出一种金属封严环数字孪生几何模型框架,该框架包括:物理空间、虚拟空间、交互空间与服务,可提供在机测量平台标定、截面轮廓测量、点云数据预处理、截面几何特征计算、三维数模快速构建、三维型面动态测量与偏差计算等连续成形质量在线检测技术,建立起反映金属封严环成形过程中变化的数字孪生几何模型,从而为金属封严环成形质量的检测、分析、预测以及后续工艺优化设计所需的基础数据获取等提供支撑。在此基础上,研制了在线检测模拟试验装置与数字孪生软件,介绍了金属封严环数字孪生几何模型的应用情况。

关键词：数字孪生几何模型金属封严环成形质量在线检测

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用于低剂量CT图像去噪的多级双树复小波网络

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计算机工程 2024年

作者：张鲁田春伟宋焕生刘侍刚长安大学教育技术与网络中心西北工业大学软件学院西北工业大学深圳研究院长安大学信息工程学院陕西师范大学计算机科学学院

基于卷积神经网络的图像去噪方法能有效去除低剂量CT图像伴随的伪影和噪声，从而确保CT设备输出高质量图像的同时降低辐射，这对患者健康和医学诊断具有重要意义。为了进一步提高低剂量CT图像的质量，本文提出了一种小波域去噪网络MDTNe... 详细信息

基于卷积神经网络的图像去噪方法能有效去除低剂量CT图像伴随的伪影和噪声，从而确保CT设备输出高质量图像的同时降低辐射，这对患者健康和医学诊断具有重要意义。为了进一步提高低剂量CT图像的质量，本文提出了一种小波域去噪网络MDTNet。首先，本文基于双树复小波变换构造多级编解码去噪网络，在多个尺度上提取特征以保留更多高频细节。此外，扩展的像素重排技术替代卷积上下采样，实现多级输入和特征融合，从而降低计算复杂度。最后，通过大量训练找到最佳的去噪模型：两级MDTNet配合LeGall滤波器和Qshift＿b滤波器，并选择较大尺寸的CT图像作为训练数据。本文使用AAPM数据集评估提出的方法，实验结果表明MDTNet能有效去除条纹状伪影和噪声，在定量和定性评估方面均优于同类型去噪方法。与FWDNet相比，MDTNet的平均PSNR和SSIM分别提高了1mm:+0.0887dB、+0.0024;3mm:+0.1443dB、+0.003。对于单张512×512分辨率的低剂量CT图像，MDTNet在GPU上仅需0.193s。MDTNet在保持高效率的同时保留了更多的高频细节，该方法为低剂量CT图像去噪提供了一个新的框架，对其他图像去噪问题具有参考价值。

关键词：低剂量CT 图像去噪卷积神经网络双树复小波变换像素重排