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基于多引导结构感知网络的深度补全

控制与决策 2024年第2期39卷 401-410页

作者：孙虎金宇强张文安付明磊浙江工业大学信息工程学院杭州310023 浙江省嵌入式系统联合重点实验室杭州310023

针对三维场景深度信息观测稀疏问题,提出一种融合彩色图像的多引导结构感知网络模型以补全稀疏深度.首先,利用三维平面法向量与场景梯度信息之间的映射关系,设计一种两分支主干网络框架,结合图像特征和几何特征进行深度预测,以充分提取... 详细信息

针对三维场景深度信息观测稀疏问题,提出一种融合彩色图像的多引导结构感知网络模型以补全稀疏深度.首先,利用三维平面法向量与场景梯度信息之间的映射关系,设计一种两分支主干网络框架,结合图像特征和几何特征进行深度预测,以充分提取空间位置信息的特征表示;然后,考虑到大范围场景下不同物体的结构差异性,基于网络通道注意力机制设计一种自适应感受野的结构感知模块,以对不同尺度的信息进行表征;最后,在网络采样的过程中,以不同尺寸图像为指导对预测子深度图进行滤波并修复物体的边缘细节.公开数据集上的实验结果表明,所设计的深度补全算法可以获得准确的稠密深度,同时通过两个下游感知任务进行深入评估,表明利用所提出方法能够有效提升其他感知任务的效果.

关键词：稀疏场景深度补全结构感知多传感器融合图像引导滤波自适应感受野

基于肌电−惯性融合的人体运动估计:高斯滤波网络方法

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自动化学报 2024年第5期50卷 991-1000页

作者：杨旭升李福祥胡佛张文安浙江工业大学信息工程学院杭州310023 浙江省嵌入式系统联合重点实验室杭州310023

本文研究了基于肌电(Electromyography,EMG)−惯性融合的人体运动估计问题,提出了一种序贯渐进高斯滤波网络(Sequential progressive Gaussian filtering network,SPGF-net)估计方法来形成肌电和惯性的互补性优势,以提高人体运动估计精... 详细信息

本文研究了基于肌电(Electromyography,EMG)−惯性融合的人体运动估计问题,提出了一种序贯渐进高斯滤波网络(Sequential progressive Gaussian filtering network,SPGF-net)估计方法来形成肌电和惯性的互补性优势,以提高人体运动估计精度和稳定性.首先,利用卷积神经网络对观测数据进行特征提取,以及利用长短期记忆(Long short-term memory,LSTM)网络模型来学习噪声统计特性和量测模型.其次,采用序贯融合的方式融合异构传感器量测特征,以建立高斯滤波与深度学习相结合的网络模型来实现人体运动估计.特别地,引入渐进量测更新对网络量测特征的不确定性进行补偿.最后,通过实验结果表明,相比于现有的卡尔曼滤波网络,该融合方法在上肢关节角度估计中的均方根误差(Root mean square error,RMSE)下降了13.8%,相关系数(R^(2))提高了4.36%.

关键词：高斯滤波网络多传感器融合人体运动估计非线性卡尔曼滤波

基于Transformer结构增强的神经网络架构搜索性能预测器

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计算机学报 2024年第7期47卷 1469-1484页

作者：王继禾吴颖迟恒喆王党辉梅魁志西北工业大学计算机学院西安710129 嵌入式系统集成教育部工程中心西安710129 空天地海一体化大数据应用技术国家工程实验室西安710129 西安交通大学人工智能与机器人研究所西安710049

神经网络架构搜索(Neural Architecture Search,NAS)作为一种通过搜索算法设计神经网络架构的方法,在计算机视觉和自然语言处理等领域得到广泛应用,相较于人工设计网络,NAS方法可以减少设计成本并提高模型性能.但是NAS的性能评估需要对... 详细信息

神经网络架构搜索(Neural Architecture Search,NAS)作为一种通过搜索算法设计神经网络架构的方法,在计算机视觉和自然语言处理等领域得到广泛应用,相较于人工设计网络,NAS方法可以减少设计成本并提高模型性能.但是NAS的性能评估需要对候选架构进行大量训练,由此带来的计算量占整个NAS的80%以上.为降低计算开销和时间成本,近年来已提出许多基于Transformer的NAS预测器,由于Transformer出色的结构编码能力可以更好地表示拓扑信息,因而得到广泛应用.但是,现有基于Transformer的NAS预测器依然存在三个问题:其一是在预处理阶段,传统的One-hot编码方式描述节点特征的能力较弱,只能区分不同操作节点类型,而难以表达操作的细节特征,如卷积核尺寸等.其二是在编码阶段,Transformer的自注意力机制导致模型结构信息缺失;其三是在评估阶段,现有的Transformer预测器仅使用多层感知机(Multilayer Perceptron,MLP)对前向传播图进行精度预测,忽略了反向传播梯度流对预测精度的影响,因此难以真正拟合NAS评估中的正、反向交替信息流图,导致预测器精度与实际运行精度误差波动极大(10%~90%).为解决上述问题,本文提出了一种基于Transformer结构增强的NAS性能预测方法.首先,在预处理阶段,本文提出了一种超维嵌入方法增加输入数据维度以强化节点操作的参数描述能力,其次,在编码阶段将Transformer编码后的信息与图结构信息共同输人一个图卷积网络(Graph Convolutional Network,GCN),弥补由自注意力机制引起的结构缺失.最后,在性能评估阶段,本文构建了同时包含前向传播和反向传播的全训练图,并将数据集信息、图结构编码与梯度编码共同输入到GCN网络预测器中,使预测结果更贴近模型真实性能.实验结果表明,本方法与目前最先进方法相比,肯德尔相关系数提高了7.45%,训练时间减少了1.55倍。

关键词：预测器 NAS Transformer GCN Embedding

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镍催化可控/活性自由基聚合反应研究进展

化工学报 2024年第4期75卷 1105-1117页

作者：程骁恺历伟王靖岱阳永荣浙江大学宁波科创中心浙江宁波325000 浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310058

可控/活性自由基聚合是近年来发展的温和、聚合反应进程可控、分子结构可设计性强的自由基聚合反应技术,其核心在于活性自由基中间体与催化剂/链转移剂的可逆活化/失活过程,常用于极性单体聚合制备结构多样的有机高分子材料。镍催化剂... 详细信息

可控/活性自由基聚合是近年来发展的温和、聚合反应进程可控、分子结构可设计性强的自由基聚合反应技术,其核心在于活性自由基中间体与催化剂/链转移剂的可逆活化/失活过程,常用于极性单体聚合制备结构多样的有机高分子材料。镍催化剂具有多变的中心金属价态及多样的聚合反应机理,在可控/活性自由基聚合领域存在独特的优势。对近年来原子转移自由基聚合(ATRP)和有机金属控制的活性自由基聚合(OMRP)中的镍催化剂结构、聚合反应机理、反应行为和产物结构特征进行了综述,并对镍催化的可控/活性自由基聚合未来发展方向和应用前景进行了展望。

关键词：镍催化剂自由基聚合可控/活性自由基聚合

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高载量锂硫电池正极设计优化

化工进展 2024年第1期43卷 364-375页

作者：夏银萍李洲鹏汪倩倩浙江大学宁波科创中心浙江宁波315100 浙江大学化学工程与生物工程学院浙江杭州310027

高载量硫正极是研发高能量密度锂硫电池的必要先决条件。然而,硫载量的提高不可避免地会引起正极导电性不良、多硫化物转化动力学缓慢,穿梭效应加剧等问题。本文从化学工程的角度出发,重点关注高载量硫正极中的传质和反应过程,综述了性... 详细信息

高载量硫正极是研发高能量密度锂硫电池的必要先决条件。然而,硫载量的提高不可避免地会引起正极导电性不良、多硫化物转化动力学缓慢,穿梭效应加剧等问题。本文从化学工程的角度出发,重点关注高载量硫正极中的传质和反应过程,综述了性能优良的高载量锂硫电池正极设计思路。具体而言,从增强电子传导、改善锂离子传质、优化反应动力学、抑制多硫化物穿梭这四种研究思路出发,对比了不同优化策略之间的优劣性,并提出下一代高硫载量硫正极设计的探索方向。分析表明,基于吸附-催化双重功能的三维高导电正极具有巨大发展前景。从应用层面考虑,本文还关注了高载量正极设计中常被忽视的安全性问题,探讨了削弱正极诱导并从源头降低热失效风险的可行性,旨在为研究人员优化高载量(≥4mg/cm^(2))正极设计方案时提供实用指导。

关键词：锂硫电池高硫载量复合正极电化学

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框拼式竹管网格结构体系及工程实践

建筑结构学报 2024年第3期45卷 43-51页

作者：卓新董石麟浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江大学平衡建筑研究中心浙江杭州310007

为了解决竹管耐久性差导致原竹建筑使用寿命短、传统竹管结构的节点性能弱、现代竹管空间结构的造价高等问题,提出了由造价较低的标准紧固件连接直竹管所构成的框拼式竹管网格结构体系,所有节点仅需连接两根竹管的特征使其节点域获得了... 详细信息

为了解决竹管耐久性差导致原竹建筑使用寿命短、传统竹管结构的节点性能弱、现代竹管空间结构的造价高等问题,提出了由造价较低的标准紧固件连接直竹管所构成的框拼式竹管网格结构体系,所有节点仅需连接两根竹管的特征使其节点域获得了较充裕的增强空间,制作平面化的多边形框单元工艺简单,采用螺栓连接使结构成形的安装方法快捷方便,施工定位因仅需控制框单元角部的竖向坐标而极大地简化了复杂曲面结构的施工难度,且可通过原位替换劣化框单元的方法来延长结构的使用寿命。建成的柱面、球面和双曲抛物面等形式的工程,证明了该结构体系的可行性与合理性;提出了叠层和桁架两种增强型的结构形式,并采用组合构件的加载试验验证了增强形式对提高结构承载力和刚度的有效性。此外,指出了在新型结构研发中,提升生产过程的工业化水平和降低建造各环节的成本对于推广应用至关重要;建立竹管结构分析和设计理论还将面临材料非线性、几何非线性、界面接触等关键问题。

关键词：框拼式竹管网格结构节点形式多边形框单元结构安装延长使用寿命结构增强方法

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羧酸端基Y型全氟聚醚的氟谱解析及结构表征

化工学报 2024年第4期75卷 1718-1723页

作者：张文惠唐茹意崔希利邢华斌浙江大学化学工程与工业生物工程学院浙江杭州310027 浙江大学杭州国际科创中心浙江杭州311200

全氟聚醚及其衍生物(PFPEs)是一类高附加值的含氟聚合物,特异的理化性质使其具有较好的商业前景。目前国内相关产品严重依赖进口,对PFPEs的研究比较缺乏,尤其对Y型PFPEs的研究非常少,亟需加强对相关领域的开发和研究。核磁共振氟谱(^(19... 详细信息

全氟聚醚及其衍生物(PFPEs)是一类高附加值的含氟聚合物,特异的理化性质使其具有较好的商业前景。目前国内相关产品严重依赖进口,对PFPEs的研究比较缺乏,尤其对Y型PFPEs的研究非常少,亟需加强对相关领域的开发和研究。核磁共振氟谱(^(19)F NMR)是解析PFPEs结构的重要技术,但由于技术封锁、制备困难等原因,有关Y型PFPE羧酸(PFPE-CA)的^(19)F NMR谱图解析尚不完善。本研究采用合适的制样条件,得到了清晰的Y型PFPE-CA的^(19)F NMR谱图,并对主链和端基中不同化学环境的F原子化学位移进行归属。对谱峰进行积分可计算活性混合物的组成以及样品的数均分子量。该分析方法准确、快捷,可为Y型PFPEs的生产及分离技术的突破提供研究基础。

关键词：全氟聚醚羧酸 Y型结构解析聚合物电子材料

基于改进Mask R-CNN与双目视觉的智能配筋检测

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浙江大学学报（工学版） 2024年第5期58卷 1009-1019页

作者：魏翠婷赵唯坚孙博超刘芸怡浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江大学平衡建筑研究中心浙江杭州310028

为了提高配筋检测的智能化水平,提出基于改进掩膜区域卷积神经网络(Mask R-CNN)模型与双目视觉技术的配筋检测方法.通过在Mask R-CNN中加入自下而上的注意力机制路径,形成了带通道注意力和空间注意力的掩膜区域卷积神经网络(Mask R-CNN+... 详细信息

为了提高配筋检测的智能化水平,提出基于改进掩膜区域卷积神经网络(Mask R-CNN)模型与双目视觉技术的配筋检测方法.通过在Mask R-CNN中加入自下而上的注意力机制路径,形成了带通道注意力和空间注意力的掩膜区域卷积神经网络(Mask R-CNN+CA-SA)改进模型.结合双目视觉技术进行坐标转换,获取钢筋直径与间距,实现智能配筋检测.在自建的包含3 450张钢筋图片的数据集上进行训练,结果表明,改进模型的F1分数和全类平均精确率(mAP)相较于Mask R-CNN基础网络分别提高了2.54%和2.47%.通过钢筋网验证试验和复杂背景测试,钢筋直径的绝对误差和相对误差基本小于1.7 mm和10%,钢筋间距的绝对误差和相对误差分别小于4mm和3.2%,所提方法在实际应用中具有较强的可操作性.智能配筋检测技术在保证足够的检测精度的同时,能够大大提升工效,降低人工成本.

关键词：配筋质量检测 Mask R-CNN 注意力机制深度学习双目视觉技术

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环形光源斐索干涉系统光学设计

光学学报 2024年第13期44卷 257-267页

作者：文豪东刘东沈亦兵徐兆锐彭韶婧白剑浙江大学极端光学技术与仪器全国重点实验室浙江大学光电科学与工程学院浙江大学杭州国际科创中心

针对斐索干涉系统抑制相干噪声和提高面形误差检测能力的需求，阐述环形光源抑制相干噪声的原理，介绍干涉仪的仪器传递函数（ITF）理论与台阶板检测ITF的方法，提出了被测面口径分别为?100 mm、?810 mm的两套环形光源斐索干涉系统的方... 详细信息

针对斐索干涉系统抑制相干噪声和提高面形误差检测能力的需求，阐述环形光源抑制相干噪声的原理，介绍干涉仪的仪器传递函数（ITF）理论与台阶板检测ITF的方法，提出了被测面口径分别为?100 mm、?810 mm的两套环形光源斐索干涉系统的方案，使用轴锥镜产生实环形光源，并采用了?100 mm、?810 mm系统复用部分镜组的设计思路，可有效降低?810 mm系统装调的难度。搭建实验系统时发现相干噪声得到了较好的抑制，但是用台阶板测得的系统的ITF较差。实验发现部分由台阶板反射回来的光无法进入成像镜组，更换为口径更大的成像镜组后，能使更多的光通过，且此时测得的ITF有了显著提高。分析了产生这一现象的原因，并采用了可以同时优化干涉系统的干涉光路与成像光路的方案，进而设计出了具有7.2 mm-1面形误差检测能力的?100 mm系统以及0.4 mm-1面形误差检测能力的?810 mm系统。

关键词：光学设计环形光源仪器传递函数复用镜组干涉光路与成像光路