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基于神经网络架构搜索的X射线图像违禁品检测算法

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科学技术与工程 2024年第2期24卷 665-675页

作者：成浪敬超陈文鹏桂林理工大学信息科学与工程学院桂林541004 桂林理工大学嵌入式技术与智能系统重点实验室桂林541004 桂林电子科技大学可信软件重点实验室桂林541004

为了提高卷积神经网络设计的自动化程度并进一步提高复杂背景下违禁品检测的准确率和速度,提出了一种基于神经网络架构搜索的X射线图像违禁品检测算法。首先,设计逐层渐进式搜索策略和多分支搜索空间,并基于批量归一化指标为每一个laye... 详细信息

为了提高卷积神经网络设计的自动化程度并进一步提高复杂背景下违禁品检测的准确率和速度,提出了一种基于神经网络架构搜索的X射线图像违禁品检测算法。首先,设计逐层渐进式搜索策略和多分支搜索空间,并基于批量归一化指标为每一个layer结构搜索最佳侧分支;然后,逐层搜索构建新的骨干网络组件;最后,组成由数据驱动的新目标检测模型。该算法在数据集HiXray、OPIXray、PIDray上分别取得了83.4%、87.2%、70.4%的检测精度。实验结果表明,本文算法能够自适应数据集并自动搜索出性能更好的Backbone组件,与FCOS、YOLOv4等主流算法相比,有效提高了复杂背景下违禁品检测的准确率和速度。

关键词：神经网络架构搜索搜索策略目标检测违禁品检测 X射线图像

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基于数字散斑的轮轨垂向载荷识别方法研究

铁道科学与工程学报 2024年第2期21卷 851-859页

作者：陈晶伟姜曼杨岳中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 株洲电力机车有限公司大功率交流传动电力机车系统集成国家重点实验室湖南株洲412000

快捷有效地进行轮轨垂向载荷检测对保障轨道车辆的服役可靠性与运行安全具有重要意义。现有轮轨载荷检测方法尽管能实现轮轨垂向载荷的有效检测,但其测量精度受传感器布设方案、系统标定的限制,仅能实现定点检测。因此,引入数字散斑图... 详细信息

快捷有效地进行轮轨垂向载荷检测对保障轨道车辆的服役可靠性与运行安全具有重要意义。现有轮轨载荷检测方法尽管能实现轮轨垂向载荷的有效检测,但其测量精度受传感器布设方案、系统标定的限制,仅能实现定点检测。因此,引入数字散斑图像相关技术,为轮轨垂向载荷的快速、非定点检测提供新的技术方案。为了实现钢轨轨侧应力场的非接触、快速测量,通过左右相机同步采集垂向载荷作用下的钢轨散斑图像序列,并通过图像相关理论模型进行变形前后子区像素点的匹配和应力场计算。为了利用数字散斑检测获得的钢轨轨侧应力分布进行轮轨垂向载荷的识别,提出一种基于极限学习机(ELM)的轮轨垂向载荷识别方法。该方法采用Workbench有限元软件建立钢轨的数值模型,通过数值模拟结果选取应力变化相对敏感的区域作为轮轨垂向载荷检测的兴趣域,基于应力场数据集和对应的载荷数据集设计ELM网络参数,进而实现轮轨垂向载荷的自动识别。为了验证提出的轮轨垂向载荷识别模型的有效性,搭建基于XT-DIC的轮轨垂向载荷数字散斑检测实验平台。实验结果表明,用Y和Z方向模应力输入的方式构建的ELM模型有着最佳的识别性能,其垂向载荷预测误差仅有5.357%。研究结果为轮轨垂向载荷的非定点快速检测提供了新的可靠途径。

关键词：轮轨载荷数字散斑图像钢轨应力 ELM

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基于融合多模态特征的深层煤岩气产量预测

天然气工业 2024年第10期44卷 140-149页

作者：郭子熙张舒马骉康芸玮李曙光陈东陈怡羽陈博文赵金洲油气藏地质及开发工程全国重点实验室·西南石油大学清华大学数学科学系西南石油大学计算机与软件学院北京市100084 四川省油气勘探开发智能化工程研究中心数据挖掘与知识管理南充市重点实验室·西南石油大学中国石油集团川庆钻探工程有限公司井下作业公司西南石油大学理学院中国石油煤层气有限责任公司中联煤层气国家工程研究中心中国石油西南油气田公司

深层煤岩气生产在井型、压裂工艺、排采方式等方面显著区别于浅层煤层气,针对浅层煤层气建立的产量预测模型无法处理多元异构的深层煤岩气数据,且难以适应深层煤岩气的生产方式。为此,基于卷积自编码结合空间金字塔池化提取深层煤岩气... 详细信息

深层煤岩气生产在井型、压裂工艺、排采方式等方面显著区别于浅层煤层气,针对浅层煤层气建立的产量预测模型无法处理多元异构的深层煤岩气数据,且难以适应深层煤岩气的生产方式。为此,基于卷积自编码结合空间金字塔池化提取深层煤岩气二维地质特征,采用PointNet++提取深层煤岩气缝网三维特征,拼接得到的完整数据矩阵再经近邻传播法(Affinity Propagation,AP)聚类后划分训练集和测试集,最后将注意力机制融入长短时记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)建模,建立了预测深层煤岩气产量的深度学习新模型并通过不同算法和消融实验对比分析了新模型的泛化能力。研究结果表明:①提出的特征提取方法能够有效解决深层煤岩气数据多元异构、多尺度等问题。②对比深度神经网络(Deep Neural Networks,DNN)、门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)、LSTM、数值模拟、BP神经网络,融入三维特征提取及注意力机制的AP-LSTM预测产量的准确率最高。③融入三维特征提取,AP-LSTM预测产量的数据波动得到有效抑制;融入注意力机制,AP-LSTM预测产量的趋势得到改善。④基于研究区块建立的模型迁移到新的区块预测产量,仍具备较高的准确率。结论认为,缝网特征是影响深层煤岩气产量的重要因素,注意力机制有助于AP-LSTM区分自喷和抽吸,融入三维特征提取及注意力机制的AP-LSTM适应了深层煤岩气的生产方式,具有良好的普适性,能够为深层煤岩气规模化开发提供技术支撑。

关键词：深层煤岩气深度学习长短时记忆网络三维特征提取注意力机制产量预测

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基于T-S模糊故障树和剩余寿命的离心泵健康评估方法

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机电工程 2024年

作者：王语嘉李金波侯继洁马波北京化工大学机电工程学院清华大学机械工程系中国石化工程建设有限公司北京化工大学高端压缩机及系统技术全国重点实验室北京化工大学高端机械装备健康监控与自愈化北京市重点实验室

针对现有离心泵健康评估方法只考虑单部件，无法客观反映离心泵真实健康状态的问题，提出了一种考虑多部件的基于T-S模糊故障树和剩余寿命的离心泵健康评估方法。首先，对离心泵故障进行了T-S模糊故障树建模，在故障树中用T-S门连接了... 详细信息

针对现有离心泵健康评估方法只考虑单部件，无法客观反映离心泵真实健康状态的问题，提出了一种考虑多部件的基于T-S模糊故障树和剩余寿命的离心泵健康评估方法。首先，对离心泵故障进行了T-S模糊故障树建模，在故障树中用T-S门连接了部件与离心泵，用T-S门规则表征了部件失效概率与离心泵失效概率的影响关系；然后，根据部件的劣化可监测性，采用了基于Wiener过程或Weibull分布的寿命预测方法，根据部件的状态监测数据或历史失效记录，计算了部件的失效概率；最后，根据部件失效概率和T-S门算法，计算了离心泵失效概率和健康因子，得到了离心泵健康状态及其使用和维修建议，并将该健康评估方法应用于离心泵试验台数据集和XJTU-SY数据集。研究结果表明：离心泵试验台中离心泵健康因子为0.789，健康状态为比较健康，该方法综合考虑多部件对离心泵进行状态评估；采用XJTU-SY数据集进行验证可知，相较于基于单部件的健康评估方法，该方法评估健康因子始终低于0.6，且降至0.4的时间明显提前于基于单部件的健康评估方法，评估结果更准确。该方法可为离心泵健康评估方法的改进提供参考。

关键词：离心泵 T-S模糊故障树健康状态评估健康因子失效概率计算 T-S门算法

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黄河下游典型河段滩岸崩退特性研究

人民黄河 2024年第2期46卷 49-54,66页

作者：高璐彭秀竹李依杭徐向舟张红武大连理工大学建设工程学院辽宁大连116024 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

黄河下游局部河段滩岸崩退频繁,严重危害堤防及滩区安全。通过对黄河下游开展现场观测,结合已有断面地形实测数据,描绘滩岸崩退全过程及特点,评估土体特性及近岸水沙条件对崩岸的影响。研究表明:滩岸崩退引起黄河下游河道展宽,且崩岸规... 详细信息

黄河下游局部河段滩岸崩退频繁,严重危害堤防及滩区安全。通过对黄河下游开展现场观测,结合已有断面地形实测数据,描绘滩岸崩退全过程及特点,评估土体特性及近岸水沙条件对崩岸的影响。研究表明:滩岸崩退引起黄河下游河道展宽,且崩岸规模具有时空差异性,2006年和2018年汛期重点河段平滩河宽分别增加了57.03 m和7.83 m,代表性横断面单侧滩岸最大崩退宽度高达207.20 m。黄河下游土体压实程度低,抗冲能力差,加之土体抗剪强度随含水量增大呈反向变化,致使在汛期崩岸频发。“大流量-小含沙量”的水沙组合易于造成崩岸,而在大含沙量下因泥沙在近岸河床淤积而降低了崩岸发生规模。建议对重点区域滩岸进行长期监测,并加强生态友好型护岸系统建设。

关键词：滩岸崩退现场观测土体组成水沙条件黄河下游

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基于第一性原理计算的固溶体合金集成学习设计方法

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材料导报 2024年第13期38卷 233-240页

作者：张琦祥苑峻豪李震李文杰孙丹王清董闯大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室&材料科学与工程学院辽宁大连116024 大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

基于密度泛函理论的第一性原理方法在考虑了固溶体化学短程序特征后计算得到的合金的基本性质更为可靠。本工作将描述固溶体短程序的团簇加连接原子结构模型嵌入到第一性原理计算中,获得了一系列合金的基本物性数据;构建了数据管理系统... 详细信息

基于密度泛函理论的第一性原理方法在考虑了固溶体化学短程序特征后计算得到的合金的基本性质更为可靠。本工作将描述固溶体短程序的团簇加连接原子结构模型嵌入到第一性原理计算中,获得了一系列合金的基本物性数据;构建了数据管理系统,形成成分与性能数据库;进而采用多种机器学习算法构建合金成分与性能的预测模型,并对其进行对比分析;在此基础上,筛选最优算法,以精确预测合金的性能,并实现以性能为目标导向的成分设计;最终形成了一种基于第一性原理计算的固溶体合金集成学习设计方法,并开发出可视化程序软件。该方法有望大幅提升高性能先进合金材料研发的效率。

关键词：第一性原理计算团簇结构模型机器学习集成计算方法

基于LabVIEW的颗粒物质声学探测实验系统研制与应用

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实验技术与管理 2024年

作者：张攀孙其诚张国华北京科技大学高等工程师学院清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京科技大学数理学院

该文基于LabVIEW软件平台研制了颗粒物质声学探测实验系统，旨在通过虚拟仪器技术革新颗粒物质的探测手段。该实验系统集成了仪器串口控制与虚拟仪器技术，可高精度实时测量与分析颗粒物质声学特性，如声速、声衰减及非线性参数。通过... 详细信息

该文基于LabVIEW软件平台研制了颗粒物质声学探测实验系统，旨在通过虚拟仪器技术革新颗粒物质的探测手段。该实验系统集成了仪器串口控制与虚拟仪器技术，可高精度实时测量与分析颗粒物质声学特性，如声速、声衰减及非线性参数。通过软硬件的协同设计，实验系统展现了可靠性与稳定性，实验验证结果显示，系统能精确测量声波在不同频率下的衰减特性，观察到声衰减系数随频率增加而增大，且在较高频率段更为显著，与理论预期相符。通过飞行时间法测量声速，揭示了声速与压强的幂律关系，符合颗粒介质中声传播的理论预期。此外，系统在多种湿度下对声衰减系数和非线性系数随压强变化的测量，发现二者均遵循幂律递减规律，验证了系统的环境适应性和实用性。

关键词：颗粒物质声学虚拟仪器声衰减非线性

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基于声感知的移动终端身份认证综述

软件学报 2024年

作者：周满李向前王骞李琦沈超周雨庭分布式系统安全湖北省重点实验室(华中科技大学) 湖北省大数据安全工程技术研究中心(华中科技大学) 华中科技大学网络空间安全学院武汉大学国家网络安全学院清华大学网络科学与网络空间研究院西安交通大学网络空间安全学院

随着移动终端的普及和用户隐私数据保护需求的增强,基于移动终端的身份认证研究引起了广泛关注.近年来,移动终端的音频传感器为设计性能优良的新颖身份认证方案提供了更大的灵活性和可拓展性.在调研了大量相关科研文献的基础上,首先按... 详细信息

随着移动终端的普及和用户隐私数据保护需求的增强,基于移动终端的身份认证研究引起了广泛关注.近年来,移动终端的音频传感器为设计性能优良的新颖身份认证方案提供了更大的灵活性和可拓展性.在调研了大量相关科研文献的基础上,首先按照依赖凭据和感知方法的不同将基于声感知的移动终端身份认证方案进行分类,并描述相应的攻击模型;然后梳理移动终端基于不同认证凭据和基于声感知的身份认证国内外研究进展,并进行分析、总结和对比;最后结合当前研究的困难和不足,给出衡量身份认证系统性能的两大指标(安全性和实用性),对未来的研究方向进行展望.

关键词：身份认证声感知移动终端安全性认证凭据

基于等角多段探测器的非均匀采样CT直接FBP重建算法研究

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中国体视学与图像分析 2024年第2期29卷 106-115页

作者：夏颖贤陈志强张丽邢宇翔高河伟清华大学工程物理系北京100084 粒子技术与辐射成像教育部重点实验室(清华大学) 北京100084

本文提出了一种基于等角多段探测器的非均匀采样计算机断层成像(Computed Tomography,CT)系统,并针对该系统推导了直接滤波反投影重建算法,分析了算法在处理非均匀采样CT数据时的局限性,特别是算法中权重函数的非光滑性对重建图像的影... 详细信息

本文提出了一种基于等角多段探测器的非均匀采样计算机断层成像(Computed Tomography,CT)系统,并针对该系统推导了直接滤波反投影重建算法,分析了算法在处理非均匀采样CT数据时的局限性,特别是算法中权重函数的非光滑性对重建图像的影响。本文的理论推导和仿真实验结果显示:尽管直接滤波反投影(Filtered Back Projection,FBP)重建算法可能导致环状伪影,但通过适当的系统设计,这些伪影的影响可以被控制在可接受的范围内,并能保持图像的分辨率,使得基于等角多段探测器的非均匀采样CT的FBP算法具有一定的实用价值。本文研究成果为新型CT系统的设计和优化提供了理论依据和实践指导。

关键词：滤波反投影重建算法非均匀采样非传统CT