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基于特征增强的轻量化可逆超分辨率网络

计算机辅助设计与图形学学报 2024年

作者：杨本臣李浩然金海波辽宁工程技术大学软件学院

针对当前深度超分网络参数量非常庞大，且推理速度缓慢，而轻量化网络在复杂环境条件下无法表达图像深层特征的问题，提出基于特征增强的轻量化可逆超分辨率网络. 首先提出边缘特征残差，配合所提的边缘相似损失指导模型重建，增... 详细信息

针对当前深度超分网络参数量非常庞大，且推理速度缓慢，而轻量化网络在复杂环境条件下无法表达图像深层特征的问题，提出基于特征增强的轻量化可逆超分辨率网络. 首先提出边缘特征残差，配合所提的边缘相似损失指导模型重建，增强重建图像对纹理轮廓的表达能力; 然后补充新的小波特征核，使小波变换支持任意缩放因子的重建任务; 最后引入全局特征提取模块，在特征图中嵌入自注意力机制，提取全局特征. 在缩放因子为4时的基准测试集Set5上的实验结果表明，与SwinIR-light相比，所提网络表现更优， PSNR提升0.41 dB，参数量减少244 k，推理时间降低49.05%.

关键词：超分辨率小波变换边缘特征可逆神经网络

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矿井通风参数缺失数据插补方法

煤炭学报 2024年第5期49卷 2315-2323页

作者：倪景峰刘雪峰邓立军辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125105

矿井智能通风系统对矿山智能化建设至关重要。为解决矿井通风参数在实际测量时,因为巷道不具备测试条件、仪器信号受到干扰、巷道断面风速不均一、人工操作不当等制约性因素,造成的矿井通风参数数据缺失问题,提出了1种基于随机森林−链... 详细信息

矿井智能通风系统对矿山智能化建设至关重要。为解决矿井通风参数在实际测量时,因为巷道不具备测试条件、仪器信号受到干扰、巷道断面风速不均一、人工操作不当等制约性因素,造成的矿井通风参数数据缺失问题,提出了1种基于随机森林−链式方程多重插补法的矿井通风参数缺失数据插补方法。采用链式方程多重插补法,通过迭代对每个缺失的属性值产生n个插补值,从而产生n个完整数据集,对n个完整数据集进行分析优化得到1个最终的完整数据集。为了提高缺失值插补精度,合理考虑了矿井通风参数缺失数据的不确定性对分析过程的影响,在随机森林的预测任务中,结合预测均值匹配模型对缺失数据进行插补。以潞新二矿为实验对象,利用智能矿井通风仿真系统IMVS对潞新二矿矿井通风参数原始数据集进行数据预处理,得到完整、准确的矿井通风参数完整数据集,对完整数据集分别进行了不同缺失属性、不同数据缺失率、不同迭代次数的对比试验。以多种模型评价指标对模型有效性进行评估。结果表明:基于随机森林的链式方程多重插补模型插补形成的完整数据集与原始数据集具有很好的相似性;对不同缺失列进行插补实验的结果显示插补模型可以轻松处理混合类型的数据,自主学习参数之间的相关性从而降低了插补复杂性;迭代后形成的n个数据集通过分析合并成一个最终数据集,提高了插补准确率;对初始插补后的完整数据集进行不同迭代次数的试验,发现迭代超过一定次数后,数据相关性一定会收敛。

关键词：矿井通风随机森林链式方程多重插补缺失数据数据插补

结合上下文与类别感知特征融合的高分遥感图像语义分割

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自然资源遥感 2024年

作者：何晓军罗杰辽宁工程技术大学软件学院

为了解决遥感图像语义分割任务中上下文依赖关系提取不足、空间细节信息损失导致分割精度下降等问题,提出了一种结合上下文与类别感知特征融合的语义分割方法。该方法以Res Net-50作为特征提取的主干网络,并在下采样中采用注意力模块,... 详细信息

为了解决遥感图像语义分割任务中上下文依赖关系提取不足、空间细节信息损失导致分割精度下降等问题,提出了一种结合上下文与类别感知特征融合的语义分割方法。该方法以Res Net-50作为特征提取的主干网络,并在下采样中采用注意力模块,以增强特征表示和上下文依赖关系的提取;然后在跳跃连接上构建大尺寸的感受野块,提取丰富的多尺度上下文信息,以减少目标之间尺度变化的影响;并在其后并联场景特征关联融合模块,以全局特征来引导局部特征融合;最后在解码器部分构建类别预测模块和类别感知特征融合模块,准确融合底层的高级语义信息与高层的细节信息。将所提方法在Potsdam和Vaihingen数据集上验证其可行性,并与Deeplabv3+、Build Former等6种常用方法进行对比实验,以验证其有效性。实验结果表明,所提方法在Recall、F1-score和Accuracy指标上均优于其他方法,尤其是对建筑物分割的Io U分别达到了90.44%和86.74%,较次优网络Deeplabv3+和A2FPN分别提升了1.55%和2.41%。

关键词：类别感知语义分割遥感图像上下文信息特征融合

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抗氧化剂硫辛酸抑制煤自燃效果及机理研究

中国矿业大学学报 2024年第3期53卷 534-545页

作者：高飞蒲锌格贾喆辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁葫芦岛125100 辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125100

为了研究抗氧化剂硫辛酸(LA)对煤氧化自燃的阻化作用,采用程序升温试验探究LA对煤自燃倾向的影响并对比LA与氯盐阻化剂的阻化效果;通过电子自旋共振能谱(ESR)和傅里叶红外光谱(FTIR)等方法分析加入LA前后煤中的自由基类型、浓度及表面... 详细信息

为了研究抗氧化剂硫辛酸(LA)对煤氧化自燃的阻化作用,采用程序升温试验探究LA对煤自燃倾向的影响并对比LA与氯盐阻化剂的阻化效果;通过电子自旋共振能谱(ESR)和傅里叶红外光谱(FTIR)等方法分析加入LA前后煤中的自由基类型、浓度及表面官能团的变化.试验结果表明:不同质量分数的LA(1%,2%,3%和4%)均可以抑制煤的自燃进程,经过质量分数为3%的LA处理后煤样的CO释放浓度和耗氧量均最小且阻化效果要明显优于相同质量分数下的物理阻化剂CaCl2和MgCl2;煤样经LA和MgCl2处理后,煤氧化过程中自由基类型、反应活性及相对浓度均低于原煤,2种阻化剂均可抑制煤氧化过程中-CH3和-CH2-的反应,减少-C=O和-OH的生成.但无论从阻化的效果,还是阻化的温度范围来说,LA的抑制效果始终强于MgCl2,并且2种阻化剂的作用机理不同.MgCl2是在80℃之前通过隔氧保湿作用阻化煤氧化反应的,LA是通过降低反应中自由基的类型及相对浓度,从根本上抑制自由基链式反应的引发及进行.根据试验结果推断:氧化型ALA和还原型DHLA均可作为氢供体,不断消耗煤氧化过程中的羟基自由基和过氧自由基,中和游离的碳自由基和碳氧自由基,从而降低整个链式反应过程中自由基的浓度和反应活性,阻断煤氧复合反应的发生.

关键词：煤自燃硫辛酸电子自旋共振能谱傅里叶红外光谱

基于SSA−LSTM的风速异常波动检测方法

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煤炭科学技术 2024年第3期52卷 139-147页

作者：邓立军袁金波刘剑尚文天辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125105

针对传统统计方法对风门开闭导致传感器监测数据异常波动的漏报率和误报率高的问题,通过挖掘风速传感器中时间序列数据中的数据特征,提出了一种基于奇异谱分析法(SSA)与长短期记忆神经网络(LSTM)组合的SSA−LSTM风速异常波动检测方法。... 详细信息

针对传统统计方法对风门开闭导致传感器监测数据异常波动的漏报率和误报率高的问题,通过挖掘风速传感器中时间序列数据中的数据特征,提出了一种基于奇异谱分析法(SSA)与长短期记忆神经网络(LSTM)组合的SSA−LSTM风速异常波动检测方法。首先利用SSA对风速传感器监测数据进行预处理,将风速数据分解为趋势分量、周期分量和噪声分量,通过重组趋势分量和噪声分量去除因湍流脉动产生的数据噪声;然后对LSTM进行参数优化,利用优化后的LSTM模型对预处理数据进行预测并得到重构风速;最后以对数概率密度函数计算监测风速与重构风速的异常分数,通过计算训练集数据样本的异常分数设定阈值对监测风速进行异常检测。试验结果表明:SSA去除因湍流脉动产生的数据噪声效果较好,在不影响数据波动情况下去除噪声分量,有助于提高风速重构效果和异常检测准确率;LSTM在无异常波动时能正确重构因湍流脉动导致的小幅波且与实际数据拟合效果较好,在有异常波动时根据历史波动趋势对异常波动段进行重构,可有效提高异常检测的准确率。通过对比分析,所提方法比ARIMA、BP、CNN模型的重构效果更好,异常检测准确率为99.2%,F1-Score为0.97,验证了所提方法的可靠性。表明本文所提方法在检测因风门开闭导致的风速异常波动上具有一定的应用价值。

关键词：异常波动风门开闭异常检测奇异谱分析长短期记忆时间序列

粉煤灰负载纳米FeS处理酸性含铬废水动态试验

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水资源与水工程学报 2024年第3期35卷 59-66页

作者：郭旭颖付宏磊高新乐董艳荣胡志勇赵子龙谢周菲辽宁工程技术大学理学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学土木工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学矿业学院辽宁阜新123000

针对矿区生态环境受酸性含铬废水污染严重的问题,采用超声沉淀法制备了粉煤灰负载纳米FeS吸附材料(nFeS-F)。并以粉煤灰、nFeS-F为填料分别构造1^(#)、2^(#)动态柱,进行酸性含铬废水动态处理试验,通过XRD、SEM、TEM、XPS对粉煤灰、nFeS-... 详细信息

针对矿区生态环境受酸性含铬废水污染严重的问题,采用超声沉淀法制备了粉煤灰负载纳米FeS吸附材料(nFeS-F)。并以粉煤灰、nFeS-F为填料分别构造1^(#)、2^(#)动态柱,进行酸性含铬废水动态处理试验,通过XRD、SEM、TEM、XPS对粉煤灰、nFeS-F进行表征,探究粉煤灰和nFeS-F处理酸性含铬废水的规律性、长效性和去除机理。结果表明:在进水Cr(Ⅵ)浓度为100 mg/L条件下,动态柱运行28 d内,1^(#)柱对Cr(Ⅵ)和总铬的平均去除率分别为42.86%和36.65%;2^(#)柱对Cr(Ⅵ)和总铬的平均去除率分别为70.74%和53.12%,至试验结束时,1^(#)柱和2^(#)柱的pH分别为5.50和6.38。通过nFeS-F的XRD、XPS表征分析表明,Cr(Ⅵ)被还原为Cr(Ⅲ),并以氢氧化物和硫化物沉淀的形式固定在nFeS-F的表面上。nFeS-F对Cr(Ⅵ)表现出优异的吸附性能,该研究可为处理酸性含铬废水提供一定的技术参考。

关键词：粉煤灰负载纳米FeS 酸性含铬废水动态试验

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抑尘液滴对煤表面动态润湿特征模拟评估方法

煤炭学报 2024年第4期49卷 1931-1940页

作者：韩方伟彭莹莹张金宜赵月李建辽宁工程技术大学安全科学与工程学院辽宁葫芦岛125105 辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室辽宁葫芦岛125105

在煤体表面喷洒抑尘液是涉煤工业企业常用抑尘手段,而抑尘液滴撞击煤表面的润湿过程对抑尘效果具有重要意义。为研究抑尘液滴在煤表面动态润湿过程以及进一步评估液滴润湿性能,提出了液滴撞击煤表面过程中动态润湿指标,基于CLSVOF数值... 详细信息

在煤体表面喷洒抑尘液是涉煤工业企业常用抑尘手段,而抑尘液滴撞击煤表面的润湿过程对抑尘效果具有重要意义。为研究抑尘液滴在煤表面动态润湿过程以及进一步评估液滴润湿性能,提出了液滴撞击煤表面过程中动态润湿指标,基于CLSVOF数值模拟法研究了液滴在煤表面动态润湿过程;利用无量纲润湿长度和无量纲润湿面积评价该过程中体现的润湿性能,并得出最大无量纲润湿长度与最大无量纲润湿面积相关理论表达,同时与表面张力的润湿性评估能力进行了比较。结果表明:CLSVOF方法能够较好地模拟液滴在煤表面的撞击以及动态润湿过程,可用来评估液滴对煤的动态润湿能力。液滴滴落在煤表面上,首先展铺为圆盘状,达到最大展铺时,圆盘边缘与中心存在速度差。当速度差较小时,液滴回缩汇聚成为一个液滴;当速度差较大时,液滴出现断裂行为,形成许多微小液滴。液滴粒径越大,断裂行为越早出现、现象越明显。一旦液滴在煤表面发生破裂,无量纲润湿长度与无量纲润湿面积并不是保持着一致性变化趋势,无量纲润湿面积评估能力更佳。液滴粒径相同时,撞击煤表面的韦伯数越大,润湿能力越好;相同速度下增加粒径对液滴润湿能力影响较小。与表面张力相比,无量纲润湿长度和无量纲润湿面积具有更好的液滴润湿性评估能力,体现出在润湿剂评价、优选中的潜在应用价值。

关键词：液滴撞击动态润湿无量纲润湿参数润湿性评估 CLSVOF

基于LightGBM模型的肺腺癌免疫相关基因筛选与患者生存率预测

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生物医学工程学杂志 2024年第1期41卷 70-79页

作者：孟祥福田友发张霄雁辽宁工程技术大学电子与信息工程学院辽宁葫芦岛125000

肺癌是对人类健康威胁最大的恶性肿瘤之一。已有研究表明,一些基因在肺癌的发生发展过程中发挥着重要的调控作用。本文提出一种基于LightGBM的集成学习方法,根据免疫相关基因(IRG)表达谱数据和临床数据构建预后模型,对肺腺癌患者的预后... 详细信息

肺癌是对人类健康威胁最大的恶性肿瘤之一。已有研究表明,一些基因在肺癌的发生发展过程中发挥着重要的调控作用。本文提出一种基于LightGBM的集成学习方法,根据免疫相关基因(IRG)表达谱数据和临床数据构建预后模型,对肺腺癌患者的预后生存率进行预测。首先,使用Limma包进行基因差异分析,然后利用CoxPH回归分析方法对与预后相关的IRG进行筛选,进而使用XGBoost算法对IRG特征进行重要性打分,最后利用LASSO回归分析方法筛选可用于构建预后模型的IRG,最终结果共得到17个可用于构建模型的IRG特征。根据筛选得到的IRG特征来训练LightGBM,使用K-means算法将患者分为三组,其模型输出结果的受试者操作特征(ROC)曲线下面积(AUC)显示模型预测三组患者生存率的准确率分别为96%、98%、96%。实验结果表明,本文所提模型能够将肺腺癌患者分为三组[5年生存率高于65%(第一组)、低于65%但高于30%(第二组)、低于30%(第三组)],并能较准确地预测肺腺癌患者的五年生存率。

关键词：肺腺癌生物信息学集成学习免疫相关基因 LightGBM

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多策略混合的改进沙猫群优化算法及其应用

控制与决策 2024年第10期39卷 3216-3224页

作者：回立川于千皓辽宁工程技术大学电气与控制工程学院辽宁葫芦岛125105

为了增加基本沙猫群算法的搜索效率、收敛效率,增加种群的多样性,增强全局搜索能力,提出一种多策略混合的改进沙猫群算法(improved sand cat swarm optimization algorithm, IMSCSO).利用Sine映射进行初始化以得到分布更加均匀的种群;... 详细信息

为了增加基本沙猫群算法的搜索效率、收敛效率,增加种群的多样性,增强全局搜索能力,提出一种多策略混合的改进沙猫群算法(improved sand cat swarm optimization algorithm, IMSCSO).利用Sine映射进行初始化以得到分布更加均匀的种群;在攻击行为中根据个体适应度的大小对攻击区间进行区域划分,减小攻击范围,增加搜索效率;将向量的线性变换引入到搜寻行为中,通过对系数矩阵的设计增加收敛效率;利用聚集度圆增加算法跳出局部最优的能力;通过引入生存机制的黄金正弦策略增强其局部开发的能力.使用12个基本测试函数对改进后的算法进行测试,经过Wilcoxon秩和检测、时间复杂度分析、李亚普诺夫稳定性分析验证改进算法的优越性.最后使用改进沙猫群算法对SVM参数进行优化,并应用于轴承故障检测,证明算法在实际应用中的有效性.

关键词：沙猫群算法 Sine映射区域划分线性变换聚集度圆黄金正弦策略生存机制