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基于多尺度与注意力特征增强的遥感图像描述生成方法

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计算机科学 2021年第1期48卷 190-196页

作者：赵佳琦王瀚正周勇张迪周子渊中国矿业大学计算机科学与技术学院江苏徐州221116 矿山数字化教育部工程研究中心江苏徐州221116 灾害智能防控与应急救援创新研究中心江苏徐州221116

遥感图像描述生成是同时涉及计算机视觉和自然语言处理领域的热门研究话题,其主要工作是对于给定的图像自动地生成一个对该图像的描述语句。文中提出了一种基于多尺度与注意力特征增强的遥感图像描述生成方法,该方法通过软注意力机制实... 详细信息

遥感图像描述生成是同时涉及计算机视觉和自然语言处理领域的热门研究话题,其主要工作是对于给定的图像自动地生成一个对该图像的描述语句。文中提出了一种基于多尺度与注意力特征增强的遥感图像描述生成方法,该方法通过软注意力机制实现生成单词与图像特征之间的对齐关系。此外,针对遥感图像分辨率较高、目标尺度变化较大的特点,还提出了一种基于金字塔池化和通道注意力机制的特征提取网络(Pyramid Pool and Channel Attention Network,PCAN),用于捕获遥感图像多尺度以及局部跨通道交互信息。将该模型提取到的图像特征作为描述生成阶段软注意力机制的输入,通过计算得到上下文信息,然后将该上下文信息输入至LSTM网络中,得到最终的输出序列。在RSICD与MSCOCO数据集上对PCAN及软注意力机制进行有效性实验,结果表明,PCAN及软注意力机制的加入能够提升生成语句的质量,实现单词与图像特征之间的对齐。通过对软注意力机制的可视化分析,提高了模型结果的可信度。此外,在语义分割数据集上进行实验,结果表明所提PCAN对于语义分割任务同样具有有效性。

关键词：注意力机制特征增强长短期记忆网络遥感图像描述生成

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基于深度学习的点云分割研究进展分析

电子与信息学报 2022年第12期44卷 4426-4440页

作者：赵佳琦周勇何欣卜一凡姚睿郭睿中国矿业大学计算机科学与技术学院徐州221116 矿山数字化教育部工程研究中心徐州221116 灾害智能防控与应急救援创新研究中心徐州221116

深度传感器及激光扫描技术的快速发展使人们可以轻易地采集到大量的点云数据。点云数据可以提供丰富的场景及对象信息,现已成为自动驾驶、虚拟现实、机器人导航等应用的首选研究对象。作为点云处理的有效手段,点云分割技术受到了各界的... 详细信息

深度传感器及激光扫描技术的快速发展使人们可以轻易地采集到大量的点云数据。点云数据可以提供丰富的场景及对象信息,现已成为自动驾驶、虚拟现实、机器人导航等应用的首选研究对象。作为点云处理的有效手段,点云分割技术受到了各界的广泛关注。尤其是在深度学习的推动下,点云分割的精度和鲁棒性有了很大的提升。该文首先介绍了点云分割存在的问题与挑战,接着从间接、直接处理点云的角度对点云分割近年来的工作进行了对比分析,其中,间接的方法有基于多视图、基于体素的方法两类,对于直接的方法,该文将其归纳为5类,分别为基于点处理、基于优化卷积神经网络、基于图卷积、基于时序和基于无监督学习的方法。然后介绍了每个类别中具有代表性的方法的基本思想,并阐述了每个方法的优缺点。此外,该文还介绍了点云分割的常用数据集以及评价指标。最后对点云分类、分割技术的未来进行了展望。

关键词：深度学习点云语义分割进展分析

面向多元时间序列异常检测的对称正定自编码器方法

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计算机应用 2024年

作者：蒋辉闫秋艳姜竹郡中国矿业大学计算机科学与技术学院中国矿业大学灾害智能防控与应急救援创新研究中心

检测多元时间序列中的异常模式对工业生产、互联网服务等场景中复杂系统的正常运行有着重要意义。连续时间上的多维数据同时存在时间和空间两种类型的相互关系，但大多数现有方法欠缺对维度之间空间关系的建模，且由于多维数据所构造的... 详细信息

检测多元时间序列中的异常模式对工业生产、互联网服务等场景中复杂系统的正常运行有着重要意义。连续时间上的多维数据同时存在时间和空间两种类型的相互关系，但大多数现有方法欠缺对维度之间空间关系的建模，且由于多维数据所构造的空间拓扑结构的复杂性，传统的神经网络模型较难保留建模好的空间关系。针对上述问题，提出一种面向多元时间序列异常检测的SPDAE(Symmetric Positive Definite AutoEncoder)方法。所提方法使用高斯核函数计算原始数据两个维度之间的相互关系，生成多步长、多窗口的对称正定(SPD)矩阵，以捕捉多元时间序列的时空特征；同时，设计一个类卷积自编码器网络，编码器阶段以SPD特征矩阵为输入，解码器阶段则引入注意力机制对每层编码器得到的多步长数据进行聚合，实现多尺度时空特征的重构；特别地，为保留输入数据的空间结构，编码解码器的每一层和损失计算部分分别使用符合流形拓扑的类卷积操作和Log-Euclidean度量计算重构误差。在私有数据集上的实验结果表明，SPDAE方法在精确率指标下相较于最优基线模型MSCRED(Multi-Scale Convolutional Recurrent Encoder-Decoder)提升了2%，在F1值指标下相较于最优基线模型长短期记忆编码器-解码器网络(LSTM-ED)提升了3.7%；同时，由于采用了SPD矩阵表征多维数据之间的空间关系，根据重构矩阵的差异值可以实现异常维度的初步定位。

关键词：多元时间序列异常检测深度学习自编码器非欧流形

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基于弱语义注意力的遥感图像可解释目标检测

电子学报 2021年第4期49卷 679-689页

作者：周勇陈思霖赵佳琦张迪王瀚正中国矿业大学计算机科学与技术学院江苏徐州221116 矿山数字化教育部工程研究中心江苏徐州221116 灾害智能防控与应急救援创新研究中心江苏徐州221116

近些年来随着遥感技术的快速发展,遥感图像目标检测成为了当前的研究热点.针对遥感图像背景复杂以及现有目标检测模型缺乏可解释性等问题,本文提出了一种基于弱语义注意力的遥感图像可解释目标检测方法.具体地,首先通过多层级特征金字... 详细信息

近些年来随着遥感技术的快速发展,遥感图像目标检测成为了当前的研究热点.针对遥感图像背景复杂以及现有目标检测模型缺乏可解释性等问题,本文提出了一种基于弱语义注意力的遥感图像可解释目标检测方法.具体地,首先通过多层级特征金字塔来解决遥感图像中目标尺度变化范围大的问题.其次,利用检测框的角度回归来解决遥感图像目标定向的问题.然后,基于弱语义分割网络产生强化目标特征的注意力权重值,抑制背景噪声.最终用网络剖析的分析方法,获取模型中卷积核对应的可解释性语义概念.实验结果表明,本文提出的算法在遥感图像目标检测的准确性以及对背景噪声抑制上有较好的表现,并且通过可解释性算法在一定程度上使本文提出的模型易于理解.

关键词：目标检测遥感图像注意力网络弱语义深度学习可解释性

煤自燃进程精细划分方法及其智能监测预警——煤火精准防控技术变革

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煤炭学报 2023年第S01期48卷 111-121页

作者：郭军王凯旋金永飞文虎吴建斌蔡国斌西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 西部矿井开采及灾害防治教育部重点实验室陕西西安710054 国家矿山应急救援(西安)研究中心陕西西安710054

为提升煤自燃火灾风险隐患的智能化防控能力和水平,实现煤自燃指标数据近场实时采集、智能分析与精准预警。通过采集多个矿区新鲜煤样,采用煤自燃程序升温试验、自然发火试验等手段,测定煤自然发火特征参数。结合煤自燃机理细化指标曲... 详细信息

为提升煤自燃火灾风险隐患的智能化防控能力和水平,实现煤自燃指标数据近场实时采集、智能分析与精准预警。通过采集多个矿区新鲜煤样,采用煤自燃程序升温试验、自然发火试验等手段,测定煤自然发火特征参数。结合煤自燃机理细化指标曲线特征点位,构建了I类容易自燃煤层分级预警模型,确定相关预警指标及阈值。设计研发ZDC7型矿井火灾智能监测预警系统,主要包括矿用本安型多参数无线传感器(GD7)、矿用本安型无线监测主机(ZDC7-Z)、智能管控软件平台等。矿用多参数传感器能够独立近场采集数据(CO,CH_(4),CO_(2),O_(2),H_(2)S,温湿度和压差等),利用监测主机采用的带状受限空间能量有效的容错拓扑控制技术与开放无线感知网络协议标准,确保ZDC7系统便捷地融入煤矿井下工业环网,同时有效、稳定地保障数据信息传输至多终端(手机APP、地面工控机、井下交互界面等)。智能管控软件平台内嵌智能分析预警模块,能够结合深度学习和多元回归分析等理论以实现多源信息融合自处理,智能分析火灾预警级别和煤自燃异常区域态势预测,并根据监测信息的预处理分析实现火灾防控技术方案的辅助决策支持。作为一种在线实时感知煤自燃特征信息、智能识别判定煤自燃程度、内嵌煤自燃分级预警与辅助决策模型的矿井火灾智能监测预警系统,已开展现场工业试验与应用,技术装备符合国家智能化矿井建设的相关规范和标准,满足煤矿企业对矿井火灾的智能化监测预警与防控工作实际需求,可有效保障煤矿企业的绿色安全开采。

关键词：煤自燃智能化智能预警监测预警辅助决策

基于深度强化学习的遥感图像可解释目标检测方法

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模式识别与人工智能 2021年第9期34卷 777-786页

作者：赵佳琦张迪周勇陈思霖唐嘉澜姚睿中国矿业大学计算机科学与技术学院徐州221116 中国矿业大学矿山数字化教育部工程研究中心徐州221116 中国矿业大学灾害智能防控与应急救援创新研究中心徐州221116

随着遥感技术的飞速发展,遥感图像目标检测在资源勘探、城市规划、自然灾害评估等方面得到广泛应用.遥感影像背景复杂、目标尺度较小,难以检测.针对此问题,文中提出基于深度强化学习的遥感图像可解释目标检测方法.首先,将深度强化学习... 详细信息

随着遥感技术的飞速发展,遥感图像目标检测在资源勘探、城市规划、自然灾害评估等方面得到广泛应用.遥感影像背景复杂、目标尺度较小,难以检测.针对此问题,文中提出基于深度强化学习的遥感图像可解释目标检测方法.首先,将深度强化学习应用于超快速区域神经网络中的候选区域生成网络,修改激励函数,提高对遥感图像的检测精度.然后,将原有参数量较大的主干网络轻量化,提高方法的检测速度和可移植性.最后,利用网络解剖方法对隐层表征的可解释性进行量化,赋予方法人类理解的可解释性概念.实验表明,文中方法在3个公开的遥感数据集上的性能有所提升.通过改进的网络解剖方法进一步验证方法的有效性.

关键词：遥感图像目标检测深度强化学习奖励函数

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绿色勘查技术在岩溶塌陷勘查中的应用

中国金属通报 2024年第3期 138-140页

作者：欧阳红军刘琪湖南省地质灾害调查监测所湖南省地质灾害监测预警与应急救援工程技术研究中心

本文以实例阐述地面塌陷地质灾害勘查技术应用研究过程,根据地面测量地形图、常规卫星地图探等数据,利用AutoCAD、Bigemap GIS Office、LocaSpace Viewer等各种软件进行分析判别,快速、合理圈定灾害体,编制勘查方案,为勘查预算提供较为... 详细信息

本文以实例阐述地面塌陷地质灾害勘查技术应用研究过程,根据地面测量地形图、常规卫星地图探等数据,利用AutoCAD、Bigemap GIS Office、LocaSpace Viewer等各种软件进行分析判别,快速、合理圈定灾害体,编制勘查方案,为勘查预算提供较为切实的依据;勘查阶段切实布置合理勘探实物工作量,利用数字平台软件综合分析,提出切实合理的结论和建议.这些手段的应用,贯彻了绿色勘查理念,为勘查技术的创新提供了一种思路.

关键词：地质灾害软件应用地面塌陷绿色勘查勘查技术

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智能应急救援装备研究现状与发展趋势

机械工程学报 2020年第11期56卷 1-25页

作者：董炳艳张自强徐兰军朱自虎杨琪赵京李德武陈树君应急救援装备产业技术创新战略联盟北京100070 新兴际华集团应急研究总院北京100070 北京工业大学智能机械研究院北京100124 应急管理部救援协调和预案管理局北京100006

在地震、火灾等灾害现场,抢险救援任务的紧迫性突显了对智能化应急救援装备的迫切需求。智能应急救援装备的使用可极大地提高救援队伍的战斗力,快速、高效地处理各类灾害,特别是突如其来的严重灾难,大大减少救援人员的伤亡和国家的财产... 详细信息

在地震、火灾等灾害现场,抢险救援任务的紧迫性突显了对智能化应急救援装备的迫切需求。智能应急救援装备的使用可极大地提高救援队伍的战斗力,快速、高效地处理各类灾害,特别是突如其来的严重灾难,大大减少救援人员的伤亡和国家的财产损失,具有重要的研究意义。按照工作环境和用途可将智能应急救援装备分为空中救援装备、陆地救援装备、水下救援装备以及通用救援装备等。在对智能应急救援装备及关键技术的研究现状进行概述的基础上,分析发现了当前研究还存在着缺乏高效的机构设计方法、装备可靠性不佳、智能化程度较低、通信技术成熟度不高以及人机友好性较差等问题,这都导致了智能应急救援装备在大型灾害现场应用程度不高。指出了智能应急救援装备将向着先进的结构设计、可靠的运动性能、高智能化、快速精准的通信及良好的人机交互的方向发展。

关键词：救援装备智能控制自主决策精准通信人机友好

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矿井火灾孕灾机制及防控技术研究进展

煤矿安全 2017年第10期48卷 148-151,155页

作者：郑学召回硕文虎郭军西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 国家矿山应急救援西安研究中心陕西西安710054 陕西省煤火灾害防治重点实验室陕西西安710054

近年来能源行业的发展变得日益重要,在发展过程中会遇到各类安全事故,其中矿井火灾的防治更是一大难题,很大程度上制约着矿井的正常生产和经济效益,影响着工作人员的身体健康,甚至是生命安全。为解决上述问题,相关学者致力于矿井火灾研... 详细信息

近年来能源行业的发展变得日益重要,在发展过程中会遇到各类安全事故,其中矿井火灾的防治更是一大难题,很大程度上制约着矿井的正常生产和经济效益,影响着工作人员的身体健康,甚至是生命安全。为解决上述问题,相关学者致力于矿井火灾研究,并得到了令人欣喜的大量成果。通过大量查阅文献,对矿井火灾的孕灾机制和防控技术研究进行了总结,分析了现有研究存在的不足,对未来矿井火灾的防控研究进行了展望。

关键词：煤矿火灾孕灾机制防控技术研究进展发展趋势