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基于YOLOv10的无人机复杂背景下多尺度检测模型

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光通信研究 2024年

作者：黄毅周纯刘欣军陈庆广州现代信息工程职业技术学院信息工程学院上海华讯网络系统有限公司广西大学计算机与电子信息学院

【目的】针对无人机航拍图像中复杂背景下多尺度目标检测挑战，本文提出一种基于YOLOv10改进的轻量化检测模型，以提升无人机在复杂背景下多尺度目标的检测性能。【方法】在YOLOv10的基础上，首先引入了多通道逆残差模块（Multichannel ... 详细信息

【目的】针对无人机航拍图像中复杂背景下多尺度目标检测挑战，本文提出一种基于YOLOv10改进的轻量化检测模型，以提升无人机在复杂背景下多尺度目标的检测性能。【方法】在YOLOv10的基础上，首先引入了多通道逆残差模块（Multichannel Inverted Residual Block，MCIR），该模块通过利用多通道处理策略与逆残差结构（Inverted Residual），提升了模型在复杂背景中对多尺度目标的特征提取和融合能力。其次，在C2f（CSP Bottleneck with 2 convolutions）模块的基础上引入了CBAM（Convolutional Block Attention Module）注意力机制得到C2f-CM，增强了复杂背景中对特征目标的定位能力。然后，基于MCIR和C2f-CM对YOLOv10的骨干网络和颈部网络进行了轻量化处理，主要是在骨干网络中减少下采样次数以保留更多的特征信息，在颈部网络中通过优化上采样和特征拼接操作，减少网络层数和复杂度，进一步降低了计算开销。最后，优化了原损失函数为Focal-EIoU，能够更精准地匹配预测框和真实框，并有效解决数据集中样本不平衡问题。【结果】实验结果表明，改进后的LED-YOLOv10模型相较于原始YOLOv10，在mAP50上提升了9.8个百分点，达到了44.5%；参数量和模型大小分别减少了65.68%和51.6%，降至0.927MB和2.7MB。消融实验进一步验证了改进模块MCIR、C2f-CM和Focal-EIoU的有效性，显示它们在提升检测精度的同时，显著降低了模型的复杂度。对比实验结果表明，LED-YOLOv10在复杂背景下的多尺度场景中综合表现最优，检测精度、模型大小均优于其他目标检测算法，检测速度也能够满足实时检测的需求。在嵌入式设备Jetson Nano中对该轻量级模型的综合性能评估也进一步表明，LED-YOLOv10更适合在资源受限的嵌入式平台部署使用。【结论】本文提出的LED-YOLOv10模型，显著提升了无人机航拍图像中复杂背景下多尺度目标检测的精度，并大幅度减少了模型参数量和大小。实验结果和检测效果也验证了本文方法在复杂背景下多尺度目标检测中的优越性，为无人机目标检测提供了一种高效、轻量的解决方案。

关键词：无人机目标检测 YOLOv10 轻量化损失函数

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基于不确定性启发图像增强的水下目标跟踪

计算机工程 2024年

作者：罗旭东袁笛常晓军何震宇西安电子科技大学广州研究院悉尼科技大学信息工程学院哈尔滨工业大学(深圳)计算机科学与技术学院

水下视觉目标跟踪任务不仅需要应对常见的露天跟踪挑战，还需面对水下环境所特有的诸多挑战，包括但不限于光学退化和散射、光照不均、能见度低、水动力学等影响。在这种情况下，直接将大量传统的露天场景目标跟踪方法应用于水下场景中... 详细信息

水下视觉目标跟踪任务不仅需要应对常见的露天跟踪挑战，还需面对水下环境所特有的诸多挑战，包括但不限于光学退化和散射、光照不均、能见度低、水动力学等影响。在这种情况下，直接将大量传统的露天场景目标跟踪方法应用于水下场景中，其性能下降是难以避免的。为了解决上述问题，首先，我们引入了一种基于不确定性启发的水下图像增强（UIE）算法，旨在专门提升水下图像质量。此方法将UIE拆分为分布估计和共识过程，并引入了一种新的概率网络来学习水下图像的增强分布，以解决参考图像的偏差问题。然后，我们将其应用于一种基于注意力的特征融合网络中，提出水下目标跟踪算法UTransT。其中的特征融合网络结合了自注意力和交叉注意力机制，以便有效地融合模板特征和搜索区域特征。最后，实验结果表明，在UTB180数据集上，UTransT的成功率相比对比算法中表现最优的MiXFormer提高0.8%，归一化精度上提高近2%；在VMAT数据集上，其成功率相比对比算法中表现最优的MAT提高1.2%，归一化精度上提高1.5%。此外，UTransT能够以65帧/秒的速度进行实时跟踪。这也验证了我们方法在改善水下目标跟踪任务中的有效性和可行性。

关键词：图像增强水下目标跟踪注意力机制 Transformer 分布估计概率网络

一种用于常开型智能视觉感算系统的极速高精度模拟减法器

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电子与信息学报 2024年第9期46卷 3807-3817页

作者：刘博王想军麦麦提·那扎买提郑辞晏向菲魏琦杨兴华乔飞河南科技大学信息工程学院洛阳471023 清华大学北京100084 广东技术师范大学广州510665 北京林业大学理学院北京100091

常开型智能视觉感算系统对图像边缘特征提取的精度和实时性要求更高,其硬件能耗也随之暴增。采用模拟减法器代替传统数字处理在模拟域同步实现感知和边缘特征提取,可有效降低感存算一体系统的整体能耗,但与此同时,突破10^(–7)s数量级... 详细信息

常开型智能视觉感算系统对图像边缘特征提取的精度和实时性要求更高,其硬件能耗也随之暴增。采用模拟减法器代替传统数字处理在模拟域同步实现感知和边缘特征提取,可有效降低感存算一体系统的整体能耗,但与此同时,突破10^(–7)s数量级的长计算时间也成为了模拟减法器设计的瓶颈。该文提出一种新型的模拟减法运算电路结构,由模拟域的信号采样和减法运算两个功能电路组成。信号采样电路进一步由经改进的自举采样开关和采样电容组成;减法运算则由所提出的一种新型开关电容式模拟减法电路执行,可在2次采样时间内实现3次减法运算的高速并行处理。基于TSMC 180 nm/1.8 V CMOS工艺,完成整体模拟减法运算电路的设计。仿真实验结果表明,该减法器能够实现在模拟域中信号采样与计算的同步并行处理,一次并行处理的周期仅为20 ns,具备高速计算能力;减法器的计算取值范围宽至–900~900 mV,相对误差小于1.65%,最低仅为0.1%左右,处理精度高;电路能耗为25~27.8 pJ,处于中等可接受水平。综上,所提模拟减法器具备良好的速度、精度和能耗的性能平衡,可有效适用于高性能常开型智能视觉感知系统。

关键词：模拟减法器自举采样开关电荷守恒定律极速高精度

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背包问题的量子计算算法

计算机工程与应用 2009年第20期45卷 63-64,67页

作者：钟普查鲍皖苏范得军徐浩解放军信息工程大学电子技术学院解放军75130部队解放军信息工程大学电子技术学院广州训练大队

背包问题属于NP完全问题,经典算法对规模为n的背包问题求解的时间复杂度为O(2n)。给出了基于固定相位的背包问题量子计算算法,证明了该算法在多解的情况下,能够以不低于98%的成功率在O((N/M)^(1/2))步完成对规模为n的背包问题求解(M是... 详细信息

背包问题属于NP完全问题,经典算法对规模为n的背包问题求解的时间复杂度为O(2n)。给出了基于固定相位的背包问题量子计算算法,证明了该算法在多解的情况下,能够以不低于98%的成功率在O((N/M)^(1/2))步完成对规模为n的背包问题求解(M是解的数目),而基于原始Grover算法的背包问题量子计算算法计算复杂度为O((N/M)^(1/2)),成功率是50%～100%。

关键词：量子算法 Grover算法固定相位背包问题

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BaSnO_3热敏电阻器电学性能的研究

压电与声光 2007年第5期29卷 562-564页

作者：梁鸿东梁海燕周方桥王肖燕广州大学物理与电子工程学院广东广州510006 中国人民解放军信息工程大学电子技术学院广州训练大队广东广州510510

介绍了以BaCO3和SnO2粉料为主原料,SiO2、Bi2O3和Sb2O3为助烧剂,Ta2O5为施主掺杂改性剂,Na与Mn无机盐为受主掺杂改性剂,采用传统固相反应法制备BaSnO3的半导体陶瓷的方法。经测试与分析可知,该半导体陶瓷的相对密度高达理论密度的97%。... 详细信息

介绍了以BaCO3和SnO2粉料为主原料,SiO2、Bi2O3和Sb2O3为助烧剂,Ta2O5为施主掺杂改性剂,Na与Mn无机盐为受主掺杂改性剂,采用传统固相反应法制备BaSnO3的半导体陶瓷的方法。经测试与分析可知,该半导体陶瓷的相对密度高达理论密度的97%。通过对样品电学性能的初步研究,发现该样品具有NTC效应。

关键词： BaSnO3陶瓷电子陶瓷制备 NTC效应

基于离散粒子群优化的多用户MIMO用户选择

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计算机应用研究 2011年第12期28卷 4711-4713,4717页

作者：王丽胡捍英张建安郑礼解放军信息工程大学信息工程学院通信工程系郑州450002 解放军信息工程大学电子技术学院昆明分院昆明650031

为了在降低计算复杂度的同时获得良好的性能,给出了一种基于离散粒子群优化的多用户MIMO用户选择方法。该方法基于sum-MSE预编码,所支持的用户数目取决于接收方的子流数之和,改变了传统的用户选择方法支持的用户接收天线数之和不大于发... 详细信息

为了在降低计算复杂度的同时获得良好的性能,给出了一种基于离散粒子群优化的多用户MIMO用户选择方法。该方法基于sum-MSE预编码,所支持的用户数目取决于接收方的子流数之和,改变了传统的用户选择方法支持的用户接收天线数之和不大于发送天线数的限制。当移动台子流个数小于接收天线数时,所研究的用户选择方法可以增加同时服务的用户个数,获得更高的系统和容量。仿真结果表明,该方法能够在系统性能和复杂度之间进行良好的折中。

关键词：多用户MIMO 用户选择离散粒子群优化

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基于柔性铰链微动平台的自抗扰控制方法

机床与液压 2024年第8期52卷 24-28页

作者：彭皓杨志军蔡炳彧白有盾广东工业大学精密电子制造技术与装备国家重点实验室广东广州510006 佛山市华道超精科技有限公司广东佛山528225 汕头职业技术学院机电工程系广东汕头515078

微动平台一般以柔性铰链为导向机构,由于系统固有频率低,会严重限制传统PID算法的控制带宽,影响定位精度。因此,设计自抗扰控制算法(ADRC)将系统未建模动态与外部未知扰动共同视作“总扰动”,通过扩张状态观测器(ESO)进行估计和补偿,提... 详细信息

微动平台一般以柔性铰链为导向机构,由于系统固有频率低,会严重限制传统PID算法的控制带宽,影响定位精度。因此,设计自抗扰控制算法(ADRC)将系统未建模动态与外部未知扰动共同视作“总扰动”,通过扩张状态观测器(ESO)进行估计和补偿,提高系统的控制带宽。为了充分利用已知的模型信息,设计基于模型的ADRC算法,将柔性铰链标称模型输入到ESO中,进一步提升系统的控制性能。最后,通过10μm行程的点位运动实验进行验证。结果表明:因为控制带宽无法过大而导致PID难以响应,ADRC提高了控制系统带宽,实现了精密定位;模型ADRC进一步提升了响应速度与定位精度。相比ADRC,模型ADRC整定时间缩短了68.1%,最大跟踪误差降低了53.8%,定位精度提升了60.7%。

关键词：柔性铰链微动平台自抗扰控制扩张状态观测器

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数字化电力装备专用传感应用需求与发展趋势

高电压技术 2024年第8期50卷 3271-3302,I0001-I0005页

作者：江俊杰胡军马国明严英杰杨庆杨爱军陈义强刘亚东江秀臣上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240 新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学) 北京100084 新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206 输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学电气工程学院) 重庆400044 电工材料电气绝缘全国重点实验室(西安交通大学) 西安710049 电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室(工业和信息化部电子第五研究所) 广州511370

电力专用传感器是数字化电力装备实现可观、可测、可控的重要基础保障。该文面向新型电力系统建设目标,从数智化电网及智能传感器行业发展驱动政策出发,根据电网自身运行特性,分析了数字化电力装备电力专用传感技术的政策导向以及其在... 详细信息

电力专用传感器是数字化电力装备实现可观、可测、可控的重要基础保障。该文面向新型电力系统建设目标,从数智化电网及智能传感器行业发展驱动政策出发,根据电网自身运行特性,分析了数字化电力装备电力专用传感技术的政策导向以及其在传感器小型化、多参量集成感知、一二次融合技术、可靠性与环境适应性、智能化等方面的需求。此外,该文围绕传感器敏感元件、制备技术、测试与校准、通信网络和能量收集技术,对传感器行业的现状和发展趋势进行了介绍和研判,并进一步分析了电力专用智能传感的标准建设需求,提出了未来电力专用传感技术的发展形态。

关键词：传感器数字化新型电力系统电力装备标准化

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有向图理论在工序排序决策中的应用

西南交通大学学报 2005年第5期40卷 633-636页

作者：马术文陈永杜全兴张建安西南交通大学机械工程学院四川成都610031 中国人民解放军信息工程大学电子技术学院昆明分院云南昆明650091

为了建立有效的工序排序决策模型,运用有向图理论,用有向图的节点描述加工特征,用有向边描述加工特征之间的基准关系,从而有向图上经过所有节点且没有环路的有向路径即为可行的工艺路线.为了便于计算机处理,将有向图用矩阵表示,通过有... 详细信息

为了建立有效的工序排序决策模型,运用有向图理论,用有向图的节点描述加工特征,用有向边描述加工特征之间的基准关系,从而有向图上经过所有节点且没有环路的有向路径即为可行的工艺路线.为了便于计算机处理,将有向图用矩阵表示,通过有向图矩阵的乘法运算搜索最长的有向路径.如果最长的有向路径没有包括所有节点,可以根据基准关系,将最长有向路径外的节点插入,得到最终的工序排序结果.

关键词：工序排序有向图计算机辅助工艺设计矩阵