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联合吸收马尔可夫链和骨架映射的视频分割

软件学报 2024年第3期35卷 1552-1568页

作者：梁云张宇晴郑晋图张勇华南农业大学数学与信息学院广东广州510642 北京工业大学信息学部北京100124

因严重遮挡和剧烈形变等挑战长期共存,精准鲁棒的视频分割已成为计算机视觉的热点之一.构建联合吸收马尔可夫链和骨架映射的视频分割方法,经由“预分割—后优化—再提升”逐步递进地生成精准目标轮廓.在预分割阶段,基于孪生网络和区域... 详细信息

因严重遮挡和剧烈形变等挑战长期共存,精准鲁棒的视频分割已成为计算机视觉的热点之一.构建联合吸收马尔可夫链和骨架映射的视频分割方法,经由“预分割—后优化—再提升”逐步递进地生成精准目标轮廓.在预分割阶段,基于孪生网络和区域生成网络获取目标感兴趣区域,建立这些区域内超像素的吸收马尔可夫链,计算出超像素的前景/背景标签.吸收马尔可夫链可灵活有效地感知和传播目标特征,能从复杂场景初步预分割出目标物体.后优化阶段,设计短期时空线索模型和长期时空线索模型,以获取目标的短期变化规律和长期稳定特征,进而优化超像素标签,降低相似物体和噪声带来的误差.在再提升阶段,为减少优化结果的边缘毛刺和不连贯,基于超像素标签和位置,提出前景骨架和背景骨架的自动生成算法,并构建基于编解码的骨架映射网络,以学习出像素级目标轮廓,最终得到精准视频分割结果.标准数据集的大量实验表明:所提方法优于现有主流视频分割方法,能够产生具有更高区域相似度和轮廓精准度的分割结果.

关键词：视频分割吸收马尔可夫链长期/短期时空线索骨架映射网络

效用可转移合作博弈的Shapley值公理化研究进展综述

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运筹学学报（中英文） 2024年第3期28卷 63-80页

作者：李文忠徐根玖西北工业大学数学与统计学院陕西西安710072

随着全球经济融合和国际关系日益紧密,合作共赢已然成为当今时代的核心趋势。合作博弈理论作为研究合作问题的有力工具,主要探讨如何在参与者之间分配合作所产生的收益。Shapley值作为合作博弈中最重要的单值解之一,具有重要研究意义与... 详细信息

随着全球经济融合和国际关系日益紧密,合作共赢已然成为当今时代的核心趋势。合作博弈理论作为研究合作问题的有力工具,主要探讨如何在参与者之间分配合作所产生的收益。Shapley值作为合作博弈中最重要的单值解之一,具有重要研究意义与价值。本文将主要介绍目前Shapley值公理化的研究工作,从可加性、均衡贡献性、边际性、公平性、简约一致性、相关一致性和一些特殊的参与者性的角度,分别归纳整理了Shapley值基于这些性质的公理化研究结论。最后对未来研究进行了展望。

关键词：合作博弈 Shapley值公理化方法

引入物理约束的航空发动机燃烧室温度场预测模型

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推进技术 2024年

作者：王瑄孔辰韩云霄李佳常军涛哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨工业大学数学学院

通过入口流动参数快速获得航空发动机燃烧室截面的温度场，可以帮助研究人员快速了解发动机内燃烧室的燃烧状态，这对于航空发动机燃烧室的设计和优化较为重要。本文提出了一种基于深度学习方法的航空发动机燃烧室温度场快速预测方案，... 详细信息

通过入口流动参数快速获得航空发动机燃烧室截面的温度场，可以帮助研究人员快速了解发动机内燃烧室的燃烧状态，这对于航空发动机燃烧室的设计和优化较为重要。本文提出了一种基于深度学习方法的航空发动机燃烧室温度场快速预测方案，文中构建的含有注意力模块的双支路网络模型，测试集温度场相对偏差均值为0.64%，可以高精度地实现燃烧室温度场的预测目标；而在远离学习工况的区域，仅由均方差训练的注意力网络模型会面临性能退化的问题，通过引入物理损失函数项，注意力网络模型的预测性能得到显著改善，温度场相对误差均值的平均值降低了48.4%。相较于传统的卷积网络模型和全连接网络模型，引入物理损失函数项训练的注意力网络模型在学习数据区间内外都有着更好的预测表现。

关键词：航空发动机燃烧室温度场深度学习损失函数物理约束预测模型

连续纤维增强复合材料结构多尺度拓扑优化设计

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计算力学学报 2024年第5期41卷 851-856,878页

作者：叶红玲董永佳肖扬王伟伟北京工业大学数学统计学与力学学院北京100124

连续纤维增强复合材料具有重量轻、比强度和比模量高的特点,日益受到航空航天等高端装备制造领域的青睐,同时连续纤维3D打印技术的发展使具有复杂几何构型和纤维分布的复合材料结构制造成为可能。为发挥复合材料多尺度的可设计性及获得... 详细信息

连续纤维增强复合材料具有重量轻、比强度和比模量高的特点,日益受到航空航天等高端装备制造领域的青睐,同时连续纤维3D打印技术的发展使具有复杂几何构型和纤维分布的复合材料结构制造成为可能。为发挥复合材料多尺度的可设计性及获得更好的结构性能,本文基于独立连续拓扑变量提出了一种连续纤维复合材料结构多尺度拓扑优化方法。该方法引入基于主应力的纤维方向插值策略,解决纤维取向优化过程中易陷入局部最优的问题,实现连续纤维复合材料结构宏观拓扑、微观纤维方向和纤维疏密的并行优化设计。采用移动渐近算法(MMA)进行优化求解,数值算例证明了提出方法的有效性和稳定性,对连续纤维复合材料结构设计和路径规划具有指导意义。

关键词：连续纤维增强复合材料拓扑优化多尺度优化主应力方向

泊松白噪声激励下双稳态能量采集系统的动力学复杂性

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振动与冲击 2024年第10期43卷 123-131,148页

作者：许硕何美娟贾万涛兰州交通大学数理学院兰州730070 西北工业大学数学与统计学院西安710072

运用统计复杂度刻画了泊松白噪声与周期信号共同作用下双稳态能量采集系统的动力学复杂性。考虑到泊松白噪声的复杂统计特性,首先,运用Bandt-Pompt算法构造了双稳态能量采集系统响应的驻留时间间隔,基于此得到了系统的统计复杂度与标准S... 详细信息

运用统计复杂度刻画了泊松白噪声与周期信号共同作用下双稳态能量采集系统的动力学复杂性。考虑到泊松白噪声的复杂统计特性,首先,运用Bandt-Pompt算法构造了双稳态能量采集系统响应的驻留时间间隔,基于此得到了系统的统计复杂度与标准Shannon熵;其次,采用数值方法计算了该系统的均方电压和有效输出功率;最后,详细地分析了泊松白噪声、耦合系数、阻尼系数、周期信号等参数对系统动力学复杂性与能量采集效率的影响。结果表明,统计复杂度曲线与标准Shannon熵曲线的非单调演化趋势表明系统产生了随机共振现象,选取合适的系统参数能够促进随机共振行为,此时系统的动力学复杂性达到最大化。此外,均方电压与有效输出功率随着参数的变化趋势与统计复杂度曲线的演化行为相一致,且随机共振行为发生时,此时系统的能量采集效率最高。

关键词：双稳态能量采集系统统计复杂度均方电压泊松白噪声

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双预设精度下车辆队列系统的自适应容错控制

控制理论与应用 2024年

作者：袁晓惠李赞安天骄董博长春工业大学数学与统计学院长春工业大学电气与电子工程学院

在智能交通领域,车辆队列系统的协同跟踪控制是改善交通效率低下的有效手段,并且实现车辆队列系统的精确快速跟踪至关重要.因此,针对车辆队列系统的协同跟踪控制问题,本文提出了一种分布式预设时间观测器.该观测器旨在使跟随车能够在预... 详细信息

在智能交通领域,车辆队列系统的协同跟踪控制是改善交通效率低下的有效手段,并且实现车辆队列系统的精确快速跟踪至关重要.因此,针对车辆队列系统的协同跟踪控制问题,本文提出了一种分布式预设时间观测器.该观测器旨在使跟随车能够在预设时间内成功跟随领航车的状态,其中领航车的输入对于部分跟随车不可用.随后,为了保证跟踪性能,需要构建预设性能函数.然而,在车辆队列系统中途停止并重新启动,或者改变领航车的动态时,会导致性能函数的重新选择,从而需要重新设计控制方案.为了消除这一限制,本文设计了一种不依赖于初始条件的性能函数,并基于观测结果构建了预设性能下的跟踪控制协议,以在保证暂态和稳态性能的前提下实现系统的精确快速跟踪.此外,为增强车辆队列系统的安全性,本文提出了自适应补偿控制方案,用以解决系统执行器故障问题.所提出的控制方案能够在系统达到稳定的同时,确保所有车辆在运行时保持安全间距.最后,通过仿真结果验证了所提出算法的有效性.

关键词：自适应控制分布式控制车辆队列系统预设时间观测器预设性能容错控制

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仿生六足折纸机器人结构设计与运动分析

浙江大学学报（工学版） 2024年第8期58卷 1543-1555页

作者：曹东兴贾艳超郭翔鹰毛佳佳北京工业大学数学统计学与力学学院北京100124 北京工业大学机械结构非线性振动与强度北京市重点实验室北京100124 北京工业大学机械与能源工程学院北京100124

针对现有折纸机器人组成结构单一,运动不够灵活的问题,将折纸结构与多足机器人设计相结合,耦合三浦折纸和六折痕折纸,提出新型的仿螃蟹六足折纸机器人设计方案,扩展了折纸机器人的运动构型,提升了折纸机器人的运动灵活性.在面对称假设下... 详细信息

针对现有折纸机器人组成结构单一,运动不够灵活的问题,将折纸结构与多足机器人设计相结合,耦合三浦折纸和六折痕折纸,提出新型的仿螃蟹六足折纸机器人设计方案,扩展了折纸机器人的运动构型,提升了折纸机器人的运动灵活性.在面对称假设下,该机器人单足具有2个自由度,此时将机器人腿部顶点等效为关节,轴线折痕等效为连杆,建立机器人腿部的平面连杆等效模型,并以折面夹角为运动变量,通过仿真计算得出机器人足端的理论运动范围.利用楔形面板技术对折面增厚并避免相邻折面发生物理干涉,建模得到折纸仿螃蟹六足机器人的三维模型.基于平面连杆的等效模型,分析折面夹角与足端运动之间的联系,设计确定机器人的足端运动轨迹与运动步态.利用3D打印技术设计并制作折纸仿生六足机器人试验样机,基于STM32单片机控制实现了机器人三横向角步态运动.结果表明,该折纸仿生机器人可以实现平面构型到仿螃蟹构型的转换,在6条腿的协同运动下,机器人可以平稳地左右横向移动.

关键词：六足机器人仿生六折痕折纸三浦折纸运动分析

基于miR-134-5p/BDNF/Akt信号通路探讨辐射致大鼠心肌细胞凋亡的相关机制

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海军军医大学学报 2024年

作者：顾静付力文韩晓斐方丹金戈董晓丽颉亚辉侯敏甘肃中医药大学基础医学院甘肃中医药大学生理教研室甘肃中医药大学数学与卫生统计学教研室甘肃中医药大学解剖学与组织胚胎学教研室

目的探讨辐射对心肌细胞凋亡的影响及相关机制。方法将H9C2心肌细胞分为对照组(Control)、X线照射组(X)、X-miR-134-5p inhibitor组(X-inhibitor)、X-miR-134-5p inhibitor 阴性对照组(X-NC)。最终选择以6 Gy X线辐照大鼠H9C2心肌细胞... 详细信息

目的探讨辐射对心肌细胞凋亡的影响及相关机制。方法将H9C2心肌细胞分为对照组(Control)、X线照射组(X)、X-miR-134-5p inhibitor组(X-inhibitor)、X-miR-134-5p inhibitor 阴性对照组(X-NC)。最终选择以6 Gy X线辐照大鼠H9C2心肌细胞， 48 h后检测各项指标变化。CCK-8 法检测细胞存活率，用流式细胞术和Hoechst 33342染色检测细胞凋亡率，DCFH-DA荧光探针法检测细胞内活性氧(ROS)水平，JC-1法检测细胞线粒体膜电位变化，用检测试剂盒测定细胞中超氧化物歧化酶(SOD)活力、丙二醛(MDA)水平，实时荧光定量聚合酶链反应检测miR-134-5p表达，蛋白免疫印迹法检测脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)、Akt、p-Akt、Bcl-2、Bax等蛋白的表达。结果与Control组相比，X线照射组ROS和MDA水平上升、SOD活力下降、线粒体膜电位下降、DNA损伤微核率上调、细胞凋亡率升高（P＜0.01）；与X线照射组相比，X-inhibitor组各项指标均有所逆转（P＜0.05或P＜0.01），而X-NC组的以上各指标差异无统计学意义。信号分子检测显示，与Control组相比，X线照射组miR-134-5p水平上调，BDNF、Bcl-2/Bax、p-Akt/Akt蛋白表达水平下降（P＜0.01）；与X线照射组相比，X-inhibitor组miR-134-5p水平下降，BDNF、Bcl-2/Bax、p-Akt/Akt蛋白表达水平上升（P＜0.01），X-NC组各项指标差异无统计学意义。结论 X线照射诱导H9C2心肌细胞发生氧化应激、线粒体损伤、DNA损伤，最终导致细胞凋亡，其发生机制可能涉及miR-134-5p/BDNF/Akt信号通路。

关键词：放射性心脏损伤辐射心肌细胞微RNA-134-5p 凋亡

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三维成矿预测关键问题

地学前缘 2024年第4期31卷 119-128页

作者：袁峰李晓晖田卫东周官群汪金菊葛粲国显正郑超杰合肥工业大学资源与环境工程学院安徽合肥230009 安徽省战略性矿产资源深部探测与评价利用重点实验室安徽合肥230009 合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230009 合肥工业大学数学学院安徽合肥230009

三维成矿预测是当前深部找矿预测和勘查的重要方法和手段,其方法体系和实践应用均已取得大量成果,但同时存在若干关键科学技术问题,导致其进一步发展受到制约。本文从多尺度三维成矿预测方法体系不完善、不确定性分析与优化研究薄弱、... 详细信息

三维成矿预测是当前深部找矿预测和勘查的重要方法和手段,其方法体系和实践应用均已取得大量成果,但同时存在若干关键科学技术问题,导致其进一步发展受到制约。本文从多尺度三维成矿预测方法体系不完善、不确定性分析与优化研究薄弱、三维成矿预测要素挖掘存在瓶颈、缺少针对三维成矿预测的三维深度学习模型和方法等关键问题出发,对目前三维成矿预测领域相关方面的研究进展进行综合分析,并提出针对上述关键问题可能的解决方案和研究方向。预期未来三维成矿预测领域的研究工作将创新发展出多种方法,实现对三维预测信息的深度挖掘;构建形成适用的三维深度学习模型和训练方法,有效增强三维成矿预测结果的预测能力;通过系统性地开展三维成矿预测不确定性研究,进一步优化预测过程和结果,有效提高三维成矿预测方法的可靠性和准确性;形成面向多尺度三维成矿预测的方法体系,更有效地指导矿集区-矿田-勘查区块(矿床)等不同级别的深部矿产资源找矿勘查工作。相关关键问题的解决将进一步深化和完善三维成矿预测理论和方法体系,促进三维成矿预测理论方法的实践应用,显著提升深部找矿预测和勘查工作的效率与水平,助力深部找矿突破。

关键词：三维成矿预测关键问题多尺度预测信息发掘不确定性数据融合