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基于PPYOLOE的师生互助训练半监督目标检测网络

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第4期57卷 415-423页

作者：张国山魏金满天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

随着深度学习技术的发展,基于卷积神经网络的目标检测技术成为当前计算机视觉领域的研究热点之一.目前主流的目标检测算法依赖于监督学习方式,需要在大量有标注图像数据上训练网络,然而,无标签的数据易于获取,而有标签的数据收集起来通... 详细信息

随着深度学习技术的发展,基于卷积神经网络的目标检测技术成为当前计算机视觉领域的研究热点之一.目前主流的目标检测算法依赖于监督学习方式,需要在大量有标注图像数据上训练网络,然而,无标签的数据易于获取,而有标签的数据收集起来通常很困难,标注也耗时和耗力.为了解决数据标注难以获取的问题,提出了教师学生互助训练的半监督目标检测(PPYOLOE-SSOD)算法.首先,同时训练一个学生模型和逐渐改进的教师模型,使用教师模型筛选高质量伪标签,将伪标签作为未标注图像的回归目标,指导学生模型训练,挖掘未标注图像的知识信息,为了减小参数传递的不稳定性,每次迭代学生模型使用指数移动平均方法更新教师模型参数;此外,引入不同种类的半监督数据增强方法来增强网络的抗干扰能力;最后,针对无标注数据的学习,新增无监督学习分支,使用密集学习方式对模型预测得到的特征进行处理,通过对教师模型预测的分类特征排序,自动选择高质量特征作为教师模型生成的伪标签,从而避免了繁琐的伪标签后处理,提升网络的精度和训练速度.在MS COCO数据集上,通过使用半监督学习方法,PPYOLOE在1%、5%、10%的标注数据集上分别得到了1.4%、1.6%、2.1%的精度提升.与其他半监督目标检测算法比较,PPYOLOE-SSOD算法的精度达到最优.代码已开源在https://***/wjm202/PPYYOLOE-SSOD.

关键词：半监督学习目标检测 PPYOLOE 师生互助训练

基于事件驱动的无人机吊挂系统在线自适应轨迹规划

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控制理论与应用 2024年第5期41卷 817-828页

作者：蔡佳明鲜斌天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

本文针对四旋翼无人机吊挂系统空运过程中负载摆角的非线性最优调节问题,提出了一种基于事件驱动的在线自适应轨迹规划策略.在事件驱动的自适应评价网框架下,利用神经网络的逼近学习能力得到吊挂负载摆动抑制的折现最优控制律.同时结合... 详细信息

本文针对四旋翼无人机吊挂系统空运过程中负载摆角的非线性最优调节问题,提出了一种基于事件驱动的在线自适应轨迹规划策略.在事件驱动的自适应评价网框架下,利用神经网络的逼近学习能力得到吊挂负载摆动抑制的折现最优控制律.同时结合该控制律进一步规划四旋翼无人机的飞行轨迹,实现了对无人机位置的精确调节和吊挂负载摆动的快速抑制,并且显著降低了无人机机载处理器的计算负担.然后采用基于Lyapunov稳定性的分析方法,证明了神经网络输出权值估计误差一致最终有界,并证明了无人机位置跟踪误差和吊挂负载摆动运动的收敛.最后,通过飞行对比实验验证了所提出的轨迹规划策略的有效性.

关键词：轨迹规划事件驱动无人机吊挂系统摆动抑制

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超音速旋流分离器湿气出口段液膜测量

化工进展 2024年第2期43卷 667-679页

作者：丁红兵张盼盼陈政奇王世伟梁真馨孙宏军天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

超音速旋流分离技术作为一种新型的多相流分离技术,在天然气脱水脱烃领域有较好的应用前景。超音速分离器内液膜特性与分离性能息息相关,本文以其湿气出口段液膜特征为研究对象,开发了一套FPC电导式液膜厚度测量系统,设计了标定装置获... 详细信息

超音速旋流分离技术作为一种新型的多相流分离技术,在天然气脱水脱烃领域有较好的应用前景。超音速分离器内液膜特性与分离性能息息相关,本文以其湿气出口段液膜特征为研究对象,开发了一套FPC电导式液膜厚度测量系统,设计了标定装置获取传感器实际输出特性。搭建实验管段展开气液两相分离实验,研究了入口含液量与背压比对液膜特征的影响。实验显示液膜厚度低于500μm时传感器灵敏度较高,拟合曲线误差在±5%以内。时域上统计学分析表明液膜厚度呈双峰分布,基层厚度约为70μm。频域上小波包分解后第2、第3频段与其他频段能量分布变化趋势有明显差异,据此对原始信号依次进行重构、局部均值分解、求近似熵和聚类,结果表明含液量增大,液膜波动加剧,近似熵可聚类为三类,对应三种流形。采用互相关算法分析液膜扰动波速度,含液量增大其流向分量与周向分量均呈指数增长趋势,流向分量及其RMSE范围分别为84.7~339.0mm/s、1.15~4.51mm/s,周向分量及其RMSE范围分别为54.8~186.4mm/s、1.20~3.38mm/s。

关键词：超音速分离器 FPC电导式液膜传感器液膜特征小波包变换局部均值分解

双路特征提取与度量的少样本细粒度图像分类方法

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第2期57卷 137-146页

作者：冀中吴伊兵王轩天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

少样本学习旨在利用少量数据训练深度学习模型,并将其快速泛化到新任务中.在这一领域,少样本细粒度图像分类是最具有挑战性的任务之一,原因在于细粒度图像具有类内方差大、类间方差小的特点.为了解决这一问题,本文提出了一种基于距离与... 详细信息

少样本学习旨在利用少量数据训练深度学习模型,并将其快速泛化到新任务中.在这一领域,少样本细粒度图像分类是最具有挑战性的任务之一,原因在于细粒度图像具有类内方差大、类间方差小的特点.为了解决这一问题,本文提出了一种基于距离与方向双重度量的神经网络,分别利用欧氏距离衡量特征间的绝对距离差异和余弦相似度衡量特征间的相对方向差异,以提升度量信息多样性和样本特征的判别性.同时,为了与当前先进的少样本细粒度图像分类方法对比,将特征提取器在不增加深度的前提下设置为双路形式,以适应不同度量方法对嵌入特征信息的需要.此外,设计了彼此分离的通道和空间注意力机制,分别通过自适应通道注意力和空间信息交叉注意力对不同阶段的提取特征进行增强,从而挖掘重要分类信息.最后,通过双相似度模块分别计算两种差异信息的度量结果,并选取一定权重融合得到最终的相似度分数,实现绝对差异与相对差异在度量空间中的协调补充.在4个主流细粒度图像分类数据集上进行实验对比与分析,最终结果表明了所提方法在相同设置下最多实现了7.0%左右的分类准确率提升.

关键词：细粒度图像少样本欧氏距离余弦相似度

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深度多模态不确定度的短视频事件检测方法

哈尔滨工业大学学报 2024年第5期56卷 36-45页

作者：苏育挺王富铕井佩光天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

随着短视频的快速发展,短视频事件检测任务受到越来越多的关注。现有短视频事件检测研究普遍采用深度神经网络来获得确定的检测结果,但是网络忽略了不确定度的影响从而导致错误的预测结果也会产生过度置信的决策。为了解决上述问题,本... 详细信息

随着短视频的快速发展,短视频事件检测任务受到越来越多的关注。现有短视频事件检测研究普遍采用深度神经网络来获得确定的检测结果,但是网络忽略了不确定度的影响从而导致错误的预测结果也会产生过度置信的决策。为了解决上述问题,本文提出了一个深度多模态不确定度网络的短视频事件检测方法。首先,该方法在传统域分离网络中嵌入变分层,用来获得预测分布;然后,将视觉模态信息和音频模态信息输入到网络中,利用该方法所构建的独立性和相关性损失可以获得包含不确定度的音频模态共、私有域预测分布以及视觉模态共、私有域预测分布;最后,提出了一个不确定度判别法则用来筛选4个域的预测分布,从而得到最终的预测结果。在公开数据集(UCF-101与HMDB51)和新构建的短视频事件检测数据集上进行了实验。实验结果表明,面对不同的深度分类方法以及不同的数据集,本文方法不仅有着更高的分类准确率,还可以对输出结果进行不确定度估计,针对音频的干扰也具有较强的鲁棒性。

关键词：深度神经网络短视频事件检测域分离网络变分层模态不确定度

新型Halbach阵列盘式永磁电机的磁场解析

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电机与控制学报 2024年第2期28卷 21-31页

作者：王晓远尹春霞李天元天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

基于印制电路板(PCB)技术的盘式永磁电机(AFPMM)提出一种新型Halbach阵列的转子结构,该阵列结构简单、易于优化。运用矢量磁位法对新型转子产生的空载气隙磁密进行解析推导,获得关于气隙磁场的数学模型。基于该模型,保持永磁体总用量不... 详细信息

基于印制电路板(PCB)技术的盘式永磁电机(AFPMM)提出一种新型Halbach阵列的转子结构,该阵列结构简单、易于优化。运用矢量磁位法对新型转子产生的空载气隙磁密进行解析推导,获得关于气隙磁场的数学模型。基于该模型,保持永磁体总用量不变,以永磁体极弧系数比和径向长度比作为优化变量,气隙磁密基波幅值和谐波畸变率作为优化目标,确立最优转子结构参数。三维有限元仿真结果表明,解析法所得的气隙磁密波形与有限元法基本一致,验证了所提出解析模型的合理性。与传统Halbach阵列相比,新型Halbach阵列气隙磁密基波幅值提升了10.3%,同时谐波畸变率由19.8%降至4.8%,优化效果明显,可以有效降低高频工况下电机的涡流损耗、提升电机效率。最后制造一台样机进行相关实验测试,验证了解析和仿真分析的正确性,对PCB定子AFPMM的设计具有一定参考价值。

关键词：解析法电机设计盘式永磁电机气隙磁密 Halbach阵列印制电路板定子

基于拍卖鸽群优化算法的多无人机追踪分布式任务分配

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天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第4期57卷 403-414页

作者：胡超芳宋思涵徐嘉均王迪迪天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

无人机技术已经广泛应用于各种研究领域,任务分配是多无人机协同的关键技术之一,对多无人机任务完成质量的影响极大,针对多个目标追踪场景下的多无人机任务分配问题,提出了一种基于拍卖鸽群优化(auction-PIO)算法的分布式分配方法.首先... 详细信息

无人机技术已经广泛应用于各种研究领域,任务分配是多无人机协同的关键技术之一,对多无人机任务完成质量的影响极大,针对多个目标追踪场景下的多无人机任务分配问题,提出了一种基于拍卖鸽群优化(auction-PIO)算法的分布式分配方法.首先采用追踪总距离、分配均衡性、任务完成时间3个性能指标,结合追踪任务约束条件,建立了分布式多指标0/1整数规划模型.然后以拍卖策略作为分布式优化框架,无人机作为拍卖者对地面目标进行竞拍出价,通过多轮竞拍确定任务分配方案.为提高拍卖分配的最优性,增强了各无人机间的共享信息量,进而使无人机可对所有目标进行竞拍出价,并引入PIO算法更新各无人机的竞拍价格,将鸽子位置编码为无人机对各地面目标的竞拍增价,利用地图指南针算子和地标算子迭代更新种群位置,实现对无人机竞拍价格的优化更新.在此基础上,设计基于目标优先级的解算策略,用于将竞价矩阵和距离矩阵解算为任务分配方案,并进行了算法的计算复杂度分析.最后对所提拍卖鸽群优化算法分别进行了数值仿真、Gazebo虚拟仿真和实机户外飞行实验,结果表明:所提算法拥有良好的任务分配性能,不但在数值仿真对比中,优化性能比经典拍卖算法提高了12.16%,而且虚拟仿真和户外实验也说明算法能够满足实用性要求.

关键词：无人机目标追踪任务分配拍卖鸽群优化

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基于多监督的三维人体姿势与形状预测

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2024年第2期57卷 147-154页

作者：张淑芳赖双意刘嫣然天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072

三维人体重建技术指通过图像或视频建立有相应姿势和体型的三维人体模型,其在虚拟现实(VR)、网游、虚拟试衣等方面有着十分广泛的应用前景.其中,参数化的三维人体模型由于参数数量的局限,重建精度较低,缺少细节特征.为了提升参数化三维... 详细信息

三维人体重建技术指通过图像或视频建立有相应姿势和体型的三维人体模型,其在虚拟现实(VR)、网游、虚拟试衣等方面有着十分广泛的应用前景.其中,参数化的三维人体模型由于参数数量的局限,重建精度较低,缺少细节特征.为了提升参数化三维人体模型的重建精度,增加其脸部与手部细节,提出一种基于多监督的三维人体模型重建方法.该方法结合传统的回归方法和优化方法,利用卷积神经网络回归出参数化人体模型的参数,得到一个较为粗糙的人体模型,将该模型作为初始模板进行拟合和迭代优化,将带有脸部和手部的全身密集关节点信息和轮廓信息作为回归网络的2D监督,同时使用迭代优化后的人体模型作为回归网络的3D监督,最终可由一幅图像获得一个多细节、高精度的参数化三维人体模型.定性分析结果表明,该方法为人体拟合过程提供正确的拟合方向,可有效减少非自然姿势的出现,提高三维人体模型重建的准确度.全身密集关节点监督可为模型增加更多手部与脸部的细节,而轮廓监督可减少重建的人体模型与图像中人体的像素级偏差.定量分析表明,该方法在数据集Human3.6M上的平均逐关节位置误差(MPJPE)为59.9 mm,较经典方法SPIN减少了4.16%,对关节点进行刚性对齐后模型的平均逐关节位置误差(MPJPE-PA)低至38.2 mm,较SPIN减少了7.06%.

关键词：三维人体模型重建多监督回归方法优化方法

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基于异质图网络的心理评估方法

吉林大学学报（工学版） 2024年第4期54卷 1078-1085页

作者：金志刚苏仁鋆赵晓芳天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 天津城建大学计算机与信息工程学院天津300384

针对现有利用社交媒体数据通过计算机技术进行心理评估的方法存在语义稀疏和缺乏先验知识融入的问题,提出了基于异质图网络的心理评估方法,提取社交媒体上的用户画像信息、文本信息、主题信息,构建异质图,将心理评估问题描述为节点分类... 详细信息

针对现有利用社交媒体数据通过计算机技术进行心理评估的方法存在语义稀疏和缺乏先验知识融入的问题,提出了基于异质图网络的心理评估方法,提取社交媒体上的用户画像信息、文本信息、主题信息,构建异质图,将心理评估问题描述为节点分类问题。一方面,构建用户心理状态知识图谱融入先验知识,表征用户画像信息;另一方面,利用异质图融合信息进行语义补充,通过分层注意力关注节点权重,得到评估结果。在Twitter和Reddit数据集上进行实验,结果证明了本文方法在用户心理状态分类上的有效性,且关键性能明显提升。

关键词：人工智能异质图网络心理评估社交媒体知识图谱