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基于无人机航拍视频车辆多目标跟踪算法研究

计量学报 2024年

作者：朱奇光商健刘博岑强陈卫东燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室

为了提高无人机视觉平台下的车辆多目标跟踪精度，本文提出了一种改进YOLOv7网络与优化ByteTrack算法相结合的无人机视觉车辆多目标跟踪算法。首先，针对小目标特征不明显的情况，增强了YOLOv7网络浅层语义信息的特征提取能力，同时采用... 详细信息

为了提高无人机视觉平台下的车辆多目标跟踪精度，本文提出了一种改进YOLOv7网络与优化ByteTrack算法相结合的无人机视觉车辆多目标跟踪算法。首先，针对小目标特征不明显的情况，增强了YOLOv7网络浅层语义信息的特征提取能力，同时采用SIoU-Loss对坐标损失函数进行优化，加快锚框收敛速度；其次，根据车辆运动特点，在ByteTrack算法的基础上，将卡尔曼滤波算法的状态向量融入加速度信息；最后，在VisDrone2021数据集上验证了算法的有效性，改进YOLOv7网络的平均检测精度比原网络提高3.2%，跟踪算法准确度比基准算法提高1.2%，高阶跟踪精度提高2.9%。

关键词：计算机视觉图像处理无人机多目标跟踪车辆检测

外界干扰下车对车2×2 MIMO-VLC系统研究

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电子学报 2024年第4期52卷 1269-1281页

作者：尹荣荣沈兴悦桑军秦豪翟萌发贾宽宽燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004

为了研究干扰车辆和穿越道路行人对车对车可见光通信系统的影响,本文提出了带有外界干扰的车对车2×2 MIMO可见光通信模型.该模型以基于市场加权灯束模型的汽车前照灯作为2个发射器,以光电探测器作为2个接收器,考虑了间隔车道车辆和过... 详细信息

为了研究干扰车辆和穿越道路行人对车对车可见光通信系统的影响,本文提出了带有外界干扰的车对车2×2 MIMO可见光通信模型.该模型以基于市场加权灯束模型的汽车前照灯作为2个发射器,以光电探测器作为2个接收器,考虑了间隔车道车辆和过道行人对系统性能的影响.研究结果表明:当误码率小于为10^(−4)时,同道、邻道和间隔车道车辆的纵向通信距离分别为:28 m、5~18 m、0 m;间隔车道的两车不能直接通信,但其前照灯发射光线会进入信号接收车辆从而对正常通信两车产生影响;行人穿越道路会使正常通信两车的误码率产生较大波动且存在积极影响,正常通信两车横向距离越大积极影响占比越高;本文提出的模型考虑了行人和车辆的干扰,为改善可见光通信在复杂交通网的应用效果提供了理论依据.

关键词：外界干扰车对车可见光通信误码率

大气湍流对空间相干光通信的相干探测性能影响

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物理学报 2024年第10期73卷 203-211页

作者：刘宇韬徐苗付兴虎付广伟燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室秦皇岛066004 自然资源部海洋观测技术重点实验室天津300112

空间相干光通信被认为是突破现有高速空间通信瓶颈的重要手段,但其应用受到大气湍流的极大限制.为此,本文首先基于Huygens-Fresnel原理和低频补偿功率谱反演法,研究了高斯光束经大气湍流传输后振幅和相位的随机分布特性;然后,利用相干... 详细信息

空间相干光通信被认为是突破现有高速空间通信瓶颈的重要手段,但其应用受到大气湍流的极大限制.为此,本文首先基于Huygens-Fresnel原理和低频补偿功率谱反演法,研究了高斯光束经大气湍流传输后振幅和相位的随机分布特性;然后,利用相干混频效率及通信误码率模型,获得大气湍流对空间相干光通信系统性能的影响规律;最后,搭建激光外差探测实验系统,定量研究了大气湍流对空间相干光通信相干探测性能的影响.结果表明:弱湍流条件下,空间相干光通信性能几乎不受大气湍流的影响;中等强度湍流影响下,相干混频效率会随着湍流强度的增大而迅速下降,但通过提高单比特光子数可以有效抑制湍流对通信性能的负面影响;强湍流会显著破坏光束相干性,使得相干混频效率趋近于零,即使提高单比特光子数也无法有效改善通信性能.大气湍流是空间相干光通信发展的重要限制因素,该研究可为空间相干光通信系统性能评估提供有益参考.

关键词：空间相干光通信大气湍流混频效率误码率

亚波长介质光栅/MDM波导/周期性光子晶体中双重Fano共振的形成及演变规律分析

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物理学报 2022年第3期71卷 128-134页

作者：陈颖周健丁志欣张敏朱奇光燕山大学电气工程学院测试计量技术与仪器河北省重点实验室秦皇岛066004 燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感器重点实验室秦皇岛066004

基于衍射原理和模耦合理论,提出了一种由亚波长介质光栅/金属-电介质-金属(metal-dielectric-metal,MDM)波导/周期性光子晶体组成的复合微纳结构.结合反射角谱深入分析了表面等离子激元的传输特性以及在固定波长下不同入射角时刻形成的... 详细信息

基于衍射原理和模耦合理论,提出了一种由亚波长介质光栅/金属-电介质-金属(metal-dielectric-metal,MDM)波导/周期性光子晶体组成的复合微纳结构.结合反射角谱深入分析了表面等离子激元的传输特性以及在固定波长下不同入射角时刻形成的双重Fano共振的产生机理.研究表明,双重Fano共振是由在亚波长介质光栅/MDM波导结合的上层结构中产生的独立可调的双离散态分别与在周期性光子晶体中形成的连续态相互耦合形成的.接着定量讨论了结构参数对双重Fano特性的影响,探究了双重Fano共振的演变规律.结果表明,改变结构参数可实现双Fano共振曲线和谐振角度之间的调谐,且在最优条件下,共振A区FR a和FR b的品质因数(figure of merit,FOM)可高达460.0和4.00×10^(4),共振B区FR a和FR b的FOM值可高达269.2和2.22×10^(4).该结构可为基于Fano共振的折射率传感器设计提供有效的理论参考.

关键词：衍射原理模耦合表面等离子激元双重Fano共振

改进遗传-狼群对节点序寻优的贝叶斯网络结构算法

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计量学报 2023年第1期44卷 120-126页

作者：刘浩然苏昭玉张力悦王念太范瑞星燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004

贝叶斯网络是数据挖掘领域的一种重要方法。针对贝叶斯网络结构学习算法寻优效率低和易陷入局部最优的问题,提出一种基于改进的混合遗传-狼群对节点序寻优的贝叶斯网络结构学习算法。该算法首先利用深度优先搜索对最大支撑树的节点进行... 详细信息

贝叶斯网络是数据挖掘领域的一种重要方法。针对贝叶斯网络结构学习算法寻优效率低和易陷入局部最优的问题,提出一种基于改进的混合遗传-狼群对节点序寻优的贝叶斯网络结构学习算法。该算法首先利用深度优先搜索对最大支撑树的节点进行拓扑排序;然后利用动态变异及最优交叉算子构建适用于节点序寻优的改进捕食行为,引入动态参数因子来增强算法局部寻优能力;最后与K2算法结合得到最优的贝叶斯网络结构。用3种不同大小的标准网络数据集中进行实验,结果表明,该算法收敛到较优值,寻优效率高于其它同类优化算法。

关键词：计量学贝叶斯网络结构学习深度优先搜索节点序寻优动态参数因子 K2算法

基于简化云与K/N投票的选择性转发攻击检测方法

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电子与信息学报 2020年第12期42卷 2841-2848页

作者：尹荣荣张文元杨绸绸李曦达燕山大学信息科学与工程学院秦皇岛066004 燕山大学河北省特种光纤与光纤传感重点实验室秦皇岛066004

针对无线传感器网络中恶意节点产生的选择性转发攻击行为,该文提出一种有效的攻击检测方法。该方法将简化云模型引入信任评估中,结合改进的K/N投票算法确定目标节点的信任值,将目标节点信任值与信任阈值比较,进行选择性转发攻击节点的... 详细信息

针对无线传感器网络中恶意节点产生的选择性转发攻击行为,该文提出一种有效的攻击检测方法。该方法将简化云模型引入信任评估中,结合改进的K/N投票算法确定目标节点的信任值,将目标节点信任值与信任阈值比较,进行选择性转发攻击节点的判定。仿真结果表明,当信任阈值为0.8时,经过5个时间段后,该方法能够有效地检测出网络中的选择性转发攻击节点,具有较高的检测率和较低的误检率。

关键词：选择性转发攻击简化云改进的K/N投票算法信任评估模型信任阈值

基于化学气相沉积方法的石墨烯-光子晶体光纤的制备研究

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物理学报 2020年第19期69卷 100-107页

作者：王晓愚毕卫红崔永兆付广伟付兴虎金娃王颖燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室秦皇岛066004

本文利用常压化学气相沉积方法,在光子晶体光纤内孔壁上直接生长石墨烯薄膜,实现了石墨烯-光纤复合材料的直接制备.研究发现光纤中石墨烯层数和缺陷主要受生长温度、生长时间以及甲烷流量等参数影响.拉曼光谱和扫描电子显微镜等表征结... 详细信息

本文利用常压化学气相沉积方法,在光子晶体光纤内孔壁上直接生长石墨烯薄膜,实现了石墨烯-光纤复合材料的直接制备.研究发现光纤中石墨烯层数和缺陷主要受生长温度、生长时间以及甲烷流量等参数影响.拉曼光谱和扫描电子显微镜等表征结果表明:石墨烯在光子晶体光纤孔内的生长均匀性良好,适当的高温、较长的生长时间以及合适的甲烷流量有利于生长高质量的石墨烯.石墨烯-光子晶体光纤复合材料的制备,对基于光纤平台的石墨烯光电器件的研究、开发和应用有着重要的推动作用,也为石墨烯全光纤集成应用提供了新的思路.

关键词：石墨烯石墨烯-光子晶体光纤化学气相沉积拉曼光谱

应用机载高光谱与机器学习法的绿藻识别算法研究

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光谱学与光谱分析 2023年第11期43卷 3637-3643页

作者：孙琳毕卫红刘桐武家晴张保军付广伟金娃王兵付兴虎燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004 秦皇岛红燕光电科技有限公司河北秦皇岛066004

绿潮是一种海洋大型藻暴发性生长聚集形成的藻华现象,严重影响沿海的生态环境。绿潮覆盖面积的精准监测对绿潮灾害预防、监测和治理有着重要意义。利用光谱方法进行遥感监测拥有非接触、成本低和损耗小等优势,其中机载高光谱遥感凭借其... 详细信息

绿潮是一种海洋大型藻暴发性生长聚集形成的藻华现象,严重影响沿海的生态环境。绿潮覆盖面积的精准监测对绿潮灾害预防、监测和治理有着重要意义。利用光谱方法进行遥感监测拥有非接触、成本低和损耗小等优势,其中机载高光谱遥感凭借其光谱和空间分辨率高及成像通道多的优势,在海洋领域拥有广泛的应用前景。利用大疆M300 RTK专业级无人机搭载410 Shark高光谱成像系统对秦皇岛市金梦海湾海域的绿藻暴发区进行数据采集。对采集到的光谱数据进行数据预处理,提取不同地物的光谱特征,基于该特征构建了容量为30000的光谱特征数据集,随机的将数据集划分为训练集和测试集,其中训练集占比75%,测试集占比25%。通过决策树、随机森林、支持向量机(SVM)、K最近邻(KNN)和三输入的投票分类器五种机器学习算法建立高光谱绿潮反演模型。对基于机载高光谱成像系统的地面分辨单元(GRC)计算绿潮暴发区的绿潮覆盖面积,并基于数据集内准确率、Kappa系数和预设标准面积误差验证法测试反演模型的分类精度。结果表明:在对高光谱数据进行绿藻像元和其他地物像元的二分类和利用所构建的分类器进行大数据预测时,先进行波段选择可节约大量时间;对高光谱数据进行对数处理增强谱间差异后再构建分类器模型,可有效提高模型的分类准确率;基于随机森林、SVM和KNN的三输入的投票分类器建立的高光谱绿潮反演模型的反演精度最高,数据集准确率达到98.95%,Kappa系数为0.9789,预设标准面积误差验证法得到的分类误差为6.06%。通过对实验区高光谱图像的预测应用,证明了该模型在预测大数据时仍保持较高准确率,且对混合像元区的水中绿藻像元也能给出定义,证明了该方法在绿潮遥感监测领域的可行性和优越性,在绿潮面积监测领域具有普适性,在海洋监测领域具有广泛的应用前景。

关键词：海洋监测无人机高光谱绿潮机器学习

基于改进鲸鱼优化策略的贝叶斯网络结构学习算法

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电子与信息学报 2019年第6期41卷 1434-1441页

作者：刘浩然张力悦范瑞星王海羽张春兰燕山大学信息科学与工程学院秦皇岛066004 燕山大学河北省特种光纤与光纤传感重点实验室秦皇岛066004

针对当前贝叶斯网络结构学习算法易陷入局部最优和寻优效率低的问题,该文提出一种基于改进鲸鱼优化策略的贝叶斯网络结构学习算法。该算法首先提出一种新的方法建立较优的初始种群,然后利用不产生非法结构的交叉变异算子构建适用于贝叶... 详细信息

针对当前贝叶斯网络结构学习算法易陷入局部最优和寻优效率低的问题,该文提出一种基于改进鲸鱼优化策略的贝叶斯网络结构学习算法。该算法首先提出一种新的方法建立较优的初始种群,然后利用不产生非法结构的交叉变异算子构建适用于贝叶斯网络结构学习的改进捕食行为,同时采用动态调节参数增强算法个体寻优的能力,通过适应度排序更新种群,最终获得最优的贝叶斯网络结构。仿真结果表明,该算法具有全局收敛性,寻优效率高,精确率高于其它同类优化算法。

关键词：贝叶斯网络结构学习改进鲸鱼优化算法改进捕食行为动态调节参数