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注意力机制与神经渲染的多视图三维重建算法

电子测量技术 2024年第5期47卷 158-166页

作者：朱代先孔浩然秋强刘树林张亚莉西安科技大学通信与信息工程学院西安710054 西安科技大学电气与控制工程学院西安710054

针对多视图立体网络在弱纹理或非朗伯曲面等挑战性区域重建效果差的问题,首先提出一个基于3个并行扩展卷积和注意力机制的多尺度特征提取模块,在增加感受野的同时捕获特征之间的依赖关系以获取全局上下文信息,从而提升多视图立体网络在... 详细信息

针对多视图立体网络在弱纹理或非朗伯曲面等挑战性区域重建效果差的问题,首先提出一个基于3个并行扩展卷积和注意力机制的多尺度特征提取模块,在增加感受野的同时捕获特征之间的依赖关系以获取全局上下文信息,从而提升多视图立体网络在挑战性区域特征的表征能力以进行鲁棒的特征匹配。其次在代价体正则化3D CNN部分引入注意力机制,使网络注意于代价体中的重要区域以进行平滑处理。另外建立一个神经渲染网络,该网络利用渲染参考损失精确地解析辐射场景表达的几何外观信息,并引入深度一致性损失保持多视图立体网络与神经渲染网络之间的几何一致性,有效地缓解有噪声代价体对多视图立体网络的不利影响。该算法在室内DTU数据集中测试,点云重建的完整性和整体性指标分别为0.289和0.326,与基准方法CasMVSNet相比,分别提升24.9%和8.2%,即使在挑战性区域也得到高质量的重建效果;在室外Tanks and Temples中级数据集中,点云重建的平均F-score为60.31,与方法UCS-Net相比提升9.9%,体现出较强的泛化能力。

关键词：多视图立体网络三维重建注意力机制神经渲染

DFT方法研究木质素单体及二聚体的结构与拉曼光谱

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光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 76-81页

作者：王方原韩森叶松银珊李树王新强桂林电子科技大学光电工程学院广西桂林541004 广西光电信息处理重点实验室广西桂林541004

木质素是自然界中第二丰富的天然聚合物,广泛存在于各种陆地植物的木质部中,利用木质素拉曼光谱对植物种类进行快速无损鉴别具有重要的应用价值。但由于木质素大分子构型非常复杂,对其拉曼特征光谱的仿真研究一直存在困难。利用Gaussian... 详细信息

木质素是自然界中第二丰富的天然聚合物,广泛存在于各种陆地植物的木质部中,利用木质素拉曼光谱对植物种类进行快速无损鉴别具有重要的应用价值。但由于木质素大分子构型非常复杂,对其拉曼特征光谱的仿真研究一直存在困难。利用Gaussian16W中包含的B3LYP密度泛函方法结合6-311G(d, p)基组,构建出三种木质素单体及其三种同种木质素单体构成的二聚体以及三种异种木质素单体构成的二聚体,提出了一种利用木质素的三种基本结构单体及其二聚体仿真分析木质素大分子拉曼光谱特征的方法。首先计算了三种单体的基本构型、轨道能级和电子空间分布,并分析了三种木质素单体拉曼光谱和振动模式的特点。随后利用不同组合方式的β-O-4二聚体的光谱谱峰特征,解释了特征谱峰信号位置漂移的成因,提出了判断木质素大分子信号特征的主要依据。研究结果表明,1 712 cm^(-1)谱峰信号最强且位置稳定,振动归属为碳碳双键伸缩振动,该振动归属引起的特征峰可以作为木质素大分子最主要的信号特征;1 642 cm^(-1)谱峰信号振动归属为芳香环骨架振动,仅受芳香环甲基数量影响产生劈裂,该振动归属引起的特征峰不仅可以作为识别木质素大分子最主要的信号特征也可以作为木质素内三种单体含量的判据;1 352 cm^(-1)谱峰信号振动归属为HCCH原子链摇摆振动,附近的特征峰受单体种类和聚合方式共同影响,在木质素大分子拉曼光谱中会形成信号包络,可以作为鉴别木质素的一个辅助判据。该研究对于复杂分子的光谱特征及其物理机制的仿真具有一定的借鉴价值,同时也能为植物检材的拉曼光谱分析方法提供理论指导。

关键词：木质素拉曼光谱振动模式二聚体

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数控铣床低碳高质建模及工艺参数优化研究

中国机械工程 2024年

作者：李泽亚罗敏张超勇徐金瑜华中科技大学机械科学与工程学院湖北汽车工业学院电气与信息工程学院

针对数控铣床生产过程中工艺参数不合理导致碳排放效率高、表面质量差等问题，提出了一种面向低碳高质的数控铣床工艺参数优化方法。首先，分析了铣削过程碳排放因素，给出碳排放效率、表面粗糙度和加工时间目标函数，构建基于灰狼算法... 详细信息

针对数控铣床生产过程中工艺参数不合理导致碳排放效率高、表面质量差等问题，提出了一种面向低碳高质的数控铣床工艺参数优化方法。首先，分析了铣削过程碳排放因素，给出碳排放效率、表面粗糙度和加工时间目标函数，构建基于灰狼算法改进支持向量回归的数控铣床碳排放效率和表面粗糙度预测模型；然后，以主轴转速、进给速度和切削宽度为优化变量，采用改进白鹭算法进行切削参数优化，获得低碳高质高效工艺参数Pareto前沿解，通过熵权-逼近理想解排序法选择合适的工艺参数；最后，搭建数控铣床碳排放监测实验平台，实验结果验证提出方法的可行性和有效性。

关键词：低碳高质改进支持向量回归改进白鹭算法熵权-逼近理想解排序法

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改进蚁群算法的火灾环境疏散路径规划研究

计算机工程与应用 2024年第8期60卷 309-319页

作者：杜云刘小雨贾科进丁力黄公发河北科技大学电气工程学院石家庄050000

针对建筑物火灾人员疏散问题,以保证火灾人员安全撤离为目标,提出火灾环境下改进蚁群算法的路径规划模型。构建方向性信息函数,当搜索方向靠近目标节点,方向性信息函数的值增大使信息素差异化;根据火灾影响程度建立火灾等级函数,使转移... 详细信息

针对建筑物火灾人员疏散问题,以保证火灾人员安全撤离为目标,提出火灾环境下改进蚁群算法的路径规划模型。构建方向性信息函数,当搜索方向靠近目标节点,方向性信息函数的值增大使信息素差异化;根据火灾影响程度建立火灾等级函数,使转移概率随着火灾等级的增大而减小,减少蚁群寻路的盲目性;通过分析火灾影响因素建立等效长度并构建启发函数,避免陷入局部最优;结合火灾等级函数自适应调整信息素挥发系数,加快了火灾路径信息素挥发速度,提升算法全局搜索能力;同时在信息素更新策略中引入奖惩系数和模糊控制,提升疏散系统的鲁棒性以及路径平滑度,并对全局信息素进行限制,以平衡算法的局部开发与全局搜索能力。经仿真实验验证,改进的蚁群算法在有无火灾的情况下都能高效地规划出疏散路线。

关键词：蚁群算法方向性信息函数等效长度模糊控制火灾人员疏散

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基于YOLOv5的轻量级雾天目标检测方法

计算机工程与应用 2024年第6期60卷 78-88页

作者：赖镜安陈紫强孙宗威裴庆祺桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林541000 西安电子科技大学通信工程学院西安710126

针对雾天场景下目标检测算法精度较低、模型复杂度较高,提出一种基于YOLOv5的轻量级雾天目标检测方法。采用感受野注意力模块(RFAblock)通过交互感受野特征信息,对感受野添加注意力机制,提高特征提取能力;采用轻量化网络Slimneck作为颈... 详细信息

针对雾天场景下目标检测算法精度较低、模型复杂度较高,提出一种基于YOLOv5的轻量级雾天目标检测方法。采用感受野注意力模块(RFAblock)通过交互感受野特征信息,对感受野添加注意力机制,提高特征提取能力;采用轻量化网络Slimneck作为颈部结构,在保持精度的同时降低模型参数和复杂度;在损失函数中引入真实框与预测框之间的角度向量,提高训练速度和推理的准确性;采用PNMS(precise non-maximum suppression)改进候选框选择机制,降低车辆遮挡情况下的漏检率。在真实雾天数据集RTTS和合成雾天数据集Foggy Cityscapes上进行测试,实验结果表明,与YOLOv5l相比mAP50分别提高了4.9和3.5个百分点,模型参数量仅为YOLOv5l的54.6%。

关键词：目标检测深度学习雾天场景轻量化注意力机制

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混合卷积神经网络用于高光谱小麦品种鉴别

光谱学与光谱分析 2024年第3期44卷 807-813页

作者：李国厚李泽旭金松林赵文义潘细朋梁政秦莉张卫东河南科技学院信息工程学院河南新乡453003 北京邮电大学人工智能学院北京100876 桂林电子科技大学计算机与信息安全学院广西桂林541004 安徽大学互联网学院安徽合肥230039 宁波大学信息科学与工程学院浙江宁波315211

不同品种的小麦满足了市场的不同需求,同时也会带来小麦品种混杂的风险。为了提高小麦品种的纯度进而提高选种、育种、加工等环节的经济价值,小麦种子的鉴别起到关键作用。传统的小麦品种纯度理化分析鉴别方法,鉴定时间长且破坏种子,已... 详细信息

不同品种的小麦满足了市场的不同需求,同时也会带来小麦品种混杂的风险。为了提高小麦品种的纯度进而提高选种、育种、加工等环节的经济价值,小麦种子的鉴别起到关键作用。传统的小麦品种纯度理化分析鉴别方法,鉴定时间长且破坏种子,已不能满足现代农业的迫切需要。高光谱成像作为近年来发展迅速的一种快速、高效、无损的新型鉴别技术,在种子品种鉴别领域取得了显著成效。然而,已有的大多数高光谱分类方法仅利用光谱信息,没有充分考虑空间信息,分类效果较差。为了解决上述问题,利用高光谱成像设备采集8个品种的小麦种子正背面的高光谱图像,基于这些高光谱数据集,提出一种基于注意力机制的混合卷积神经网络的高光谱小麦品种鉴别方法,主要利用三维卷积和二维卷积的互补优势特性提取小麦的有价值特征,进而提高小麦品种的鉴别效果。具体而言,首先提取小麦品种的感兴趣区域,并利用多元散射校正方法削弱由于散射水平差异带来的同一品种的光谱差异。同时,利用主成分分析方法减少三维数据的无用光谱波段,进而保留并压缩对鉴别小麦品种有价值的特征。随后,利用三维卷积获取空间维度和不同光谱间的特征信息,二维卷积获取空间信息和图像的自身固有的特征信息,并在二维卷积模型中引入注意力机制进一步增强图像的特征信息的提取。最后在全连接层实现同一区域不同小麦品种的鉴别。实验表明,所提出的方法比其他方法具有较好的分类性能,分类准确率达97.92%。此外,所提出的方法对小样本数据也具有较好的分类性能。总的来说,提出的方法对于高光谱小麦种子鉴别具有较好的有效性和鲁棒性,为小麦种子的在线鉴别提供了一种新的方法。

关键词：高光谱成像小麦品种注意力机制混合卷积

基于特征级与决策级融合的农作物叶片病害识别

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江苏大学学报（自然科学版） 2024年第3期45卷 286-294页

作者：王梓衡沈继锋左欣武小红孙俊江苏大学电气信息工程学院江苏镇江212013 江苏科技大学计算机学院江苏镇江212003

针对单网络模型存在对数据产生学习偏好的缺陷,提出了一种基于多模型融合的农作物病害识别方法.该方法首先对4种主流卷积神经网络ResNet50、DenseNet121、Xception和MobileNetV2进行单模型性能评估,然后对这4种单模型分别进行特征级和... 详细信息

针对单网络模型存在对数据产生学习偏好的缺陷,提出了一种基于多模型融合的农作物病害识别方法.该方法首先对4种主流卷积神经网络ResNet50、DenseNet121、Xception和MobileNetV2进行单模型性能评估,然后对这4种单模型分别进行特征级和决策级多模型融合,最终输出识别结果.特征级融合方法分别对每个子网络的最后输出特征层进行平均化、最大值化和拼接压缩融合,实现异质特征的高效互补;而决策级融合方法分别对每个子网络的输出概率进行最大化和平均化融合,实现概率分布决策的高效联合.在农作物病害数据集PDR2018上的试验结果表明:特征级融合明显优于决策级融合和单模型方法,且拼接压缩特征融合方法具有最高的识别准确率,达到了98.44%.此外该模型在PlantDoc数据子集和实际拍摄图像的跨库试验结果同样表明:特征融合方法比单模型方法具有更好的精度和泛化性能.

关键词：农作物病害特征级融合决策级融合卷积神经网络泛化性能

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基于改进FCM的冲压件缺陷图像分割算法

计算机工程 2024年

作者：张玉杰高晗陕西科技大学电气与控制工程学院

工业质检过程中，冲压件缺陷图像分割作为缺陷检测的重要环节，直接影响缺陷检测效果。而传统的FCM聚类算法未考虑到空间邻域信息，对于噪声干扰较为敏感，导致分割精度较差；且整体易受初始值的影响，导致收敛速度变慢。针对上述问题... 详细信息

工业质检过程中，冲压件缺陷图像分割作为缺陷检测的重要环节，直接影响缺陷检测效果。而传统的FCM聚类算法未考虑到空间邻域信息，对于噪声干扰较为敏感，导致分割精度较差；且整体易受初始值的影响，导致收敛速度变慢。针对上述问题，本文提出一种改进的FCM算法，采用内核诱导距离中的简单两项代替传统的欧氏距离，将原有的空间像素映射到高维特征空间，提高线性可分概率和计算速度；利用图像像素之间的空间相关性，通过引入改进的马尔可夫随机场对FCM目标函数进行修正，提高了算法的抗噪能力以及分割精度；采用秃鹰搜索算法确定FCM的初始聚类中心，提高了算法的收敛速度，同时也避免了算法易陷入局部极值的情况。为验证改进的FCM算法性能，选取划分熵、划分系数、Xie＿Beni系数以及迭代次数作为评价指标，并与近年来不同学者提出的图像分割算法进行实验对比，验证了算法的有效性。实验结果表明，本文算法具有较好的抗噪能力，能得到较好的缺陷分割效果，对工业上冲压件的缺陷检测有一定程度的应用价值。

关键词：模糊C均值聚类工业应用冲压件缺陷内核诱导距离马尔科夫随机场秃鹰搜索算法

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高压大容量储能功率转换系统的拓扑结构比较

电力自动化设备 2024年第2期44卷 26-33页

作者：吴传平周天念周特军肖华根谢瑶朱鸿章国网湖南省电力有限公司防灾减灾中心湖南长沙410100 湖南科技大学信息与电气工程学院湖南湘潭411201 长沙理工大学电气与信息工程学院湖南长沙410114

高压大容量储能功率转换系统的主电路是储能电池进行充放电控制的基础,选择合理的功率转换系统主电路拓扑结构直接关系到高压大容量储能系统实际应用的可行性。分析变压器升压型变流器并联结构、H桥链式多电平变流器、全(半)桥模块化多... 详细信息

高压大容量储能功率转换系统的主电路是储能电池进行充放电控制的基础,选择合理的功率转换系统主电路拓扑结构直接关系到高压大容量储能系统实际应用的可行性。分析变压器升压型变流器并联结构、H桥链式多电平变流器、全(半)桥模块化多电平变流器的单级式与双级式主电路拓扑结构,对比上述拓扑结构的材料成本、工作可靠性、材料功率损耗和输出电能质量。基于数学模型与仿真分析综合比较单位容量投资成本、工作可靠性、系统损耗和输出电能质量,结果显示H桥链式多电平变流器和半桥模块化多电平变流器更适合构建10 kV兆瓦级高压大容量储能功率转换系统。

关键词：高压大容量储能系统主电路拓扑结构功率转换