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基于增强局部特征的水下目标检测

中国测试 2024年

作者：张银胜陈戈张培琰童俊毅单梦姣单慧琳南京信息工程大学电子与信息工程学院无锡学院电子信息工程学院

海洋工程的日常任务经常会利用水下航行器来探测水下环境，针对水下复杂环境采集的图像目标容易出现局部特征信息丢失，导致漏检、检测精度低的问题，提出基于增强局部特征的水下目标检测方法。在主干网络采用Faster Block增强图像特征... 详细信息

海洋工程的日常任务经常会利用水下航行器来探测水下环境，针对水下复杂环境采集的图像目标容易出现局部特征信息丢失，导致漏检、检测精度低的问题，提出基于增强局部特征的水下目标检测方法。在主干网络采用Faster Block增强图像特征提取能力；利用归一化注意力模块抑制不显著的特征信息来提高网络的效率；构建集中特征增强金字塔池化模块增强对水下复杂背景下目标局部特征信息的捕获能力；改进损失函数提高网络模型对水下图像目标预测效果。实验结果表明，该方法平均精度相较于原模型提升了1.5%，网络推理速度为36.4，能够有效地提升水下目标的检测精度。

关键词：深度学习目标检测水下图像部分卷积注意力机制局部特征

基于深度强化学习的边缘计算实时比例任务卸载

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计算机应用与软件 2024年

作者：张圣李君胡静徐钰龙南京信息工程大学电子与信息工程学院无锡学院电子信息工程学院

在移动边缘计算系统中，边缘节点会因为大量任务的到来产生高负载。移动用户如何做出合适的任务卸载决策是必须解决的难题。针对该问题，建立了一种具有时变带宽的异构卸载场景，对于每个应用程序，移动用户需要确定任务卸载比例。将上... 详细信息

在移动边缘计算系统中，边缘节点会因为大量任务的到来产生高负载。移动用户如何做出合适的任务卸载决策是必须解决的难题。针对该问题，建立了一种具有时变带宽的异构卸载场景，对于每个应用程序，移动用户需要确定任务卸载比例。将上述问题形式化为一个长期优化问题，设计了一个基于深度强化学习的算法来解决该问题。为了改进算法对长期代价的估计，模型结合了长短期记忆(Long Short Term Memory，LSTM)技术、多智能体深度确定性策略梯度（Multi-Agent Deep Deterministic Policy Gradient，MADDPG）算法，通过增加优先经验回放机制（Prioritized Experience Replay，PER），提高了样本的利用率。实验结果表明，所提出的算法性能提升了17%。

关键词：移动边缘计算任务卸载深度强化学习 MADDPG

改进YOLOv7和DeepSORT的井下人员检测与跟踪算法

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煤炭科学技术 2024年

作者：范伟强王雪瑾张颖慧李晓宇内蒙古大学电子信息工程学院

煤炭行业正在经历以“安全、高效、智能、绿色”为核心的智能矿山开采理念的变革，而计算机视觉作为一种高效、智能、低成本的新兴技术，已经成为当下智能矿山建设中的重要亮点。针对井下监控视频容易受到人工光源、粉尘和喷雾等干扰因... 详细信息

煤炭行业正在经历以“安全、高效、智能、绿色”为核心的智能矿山开采理念的变革，而计算机视觉作为一种高效、智能、低成本的新兴技术，已经成为当下智能矿山建设中的重要亮点。针对井下监控视频容易受到人工光源、粉尘和喷雾等干扰因素的影响，导致现有基于计算机视觉的井下人员监测方法存在实时性差、漏检和误检率高以及跟踪精度差的问题，提出了一种改进YOLOv7和DeepSORT的井下人员检测与跟踪算法。首先，为了提取到更为关键的井下人员图像特征，提高模型在煤矿井下复杂场景中的适应能力，在YOLOv7的Neck模块中融入SimAM注意力机制，并采用改进后的YOLOv7模型检测井下人员目标。然后，为了在降低模型参数量和网络复杂度的同时，进一步提高人员目标的跟踪精度，在DeepSORT的特征提取网络中引入ShuffleNetV2轻量化模块，并采用改进的DeepSORT模型对井下人员目标进行编码跟踪。最后，在已构建的井下人员视频图像数据集与公开数据集上对所述算法进行实验验证，结果表明：改进YOLOv7模型的平均检测精度相比YOLOv7模型提高了3.9%；改进DeepSORT模型的人员目标跟踪准确率达到了74.9%，跟踪精确度达到了82.3%，速度达到了24FPS。相较于YOLOv7-DeepSORT算法，本文所述算法的网络参数量减少了36%，显著提高了井下多人员目标检测与跟踪的实时性能，可望部署于井下智能边缘计算监测平台。

关键词：井下人员监测检测与跟踪 YOLOv7模型 DeepSORT 轻量化

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井下发射线圈倾斜状态的磁感应透地定位方法

华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第9期 45-54页

作者：王羿帆杨维田文龙北京交通大学电子信息工程学院

研究了井下发射线圈倾斜时的磁感应透地定位方法．首先对定位坐标系的建立方法和接收机的最优摆放位置进行分析以降低定位过程的复杂度．然后建立一种由一个地下发射线圈和三个地上三轴正交接收线圈组成的透地定位系统模型．井下发射线... 详细信息

研究了井下发射线圈倾斜时的磁感应透地定位方法．首先对定位坐标系的建立方法和接收机的最优摆放位置进行分析以降低定位过程的复杂度．然后建立一种由一个地下发射线圈和三个地上三轴正交接收线圈组成的透地定位系统模型．井下发射线圈产生倾斜时定位信号与收发机位置间的对应关系会被破坏，从而影响定位结果．利用坐标转换原理建立与倾斜后井下发射线圈位姿相对应的新坐标系，并在其中重构出定位信号与收发机位置间的对应关系．最后根据此关系计算出井下发射线圈的倾斜状态和其在地理坐标系中的实际位置．仿真结果表明：系统对倾斜角度的求解精度为1°，定位精度为1 m.

关键词：透地定位磁感应井下发射线圈倾斜信号方向坐标系

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基于多重关系感知的红外与可见光图像融合网络

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电子与信息学报 2024年

作者：李晓玲陈后金李艳凤孙嘉王敏鋆陈卢一夫北京交通大学电子信息工程学院

为充分整合红外与可见光图像间的一致特征和互补特征，该文提出一种基于多重关系感知的红外与可见光图像融合方法。该方法首先利用双分支编码器提取源图像特征，然后将提取的源图像特征输入设计的基于多重关系感知的跨模态融合策略，最... 详细信息

为充分整合红外与可见光图像间的一致特征和互补特征，该文提出一种基于多重关系感知的红外与可见光图像融合方法。该方法首先利用双分支编码器提取源图像特征，然后将提取的源图像特征输入设计的基于多重关系感知的跨模态融合策略，最后利用解码器重建融合特征生成最终的融合图像。该融合策略通过构建特征间关系感知和权重间关系感知，利用不同模态间的共享关系、差分关系和累积关系的相互作用，实现源图像一致特征和互补特征的充分整合，以得到融合特征。为约束网络训练以保留源图像的固有特征，设计了一种基于小波变换的损失函数，以辅助融合过程对源图像低频分量和高频分量的保留。实验结果表明，与目前基于深度学习的图像融合方法相比，该文方法能够充分整合源图像的一致特征和互补特征，能够有效保留可见光图像的背景信息和红外图像的热目标，整体融合效果优于对比方法。

关键词：图像融合红外图像可见光图像多重关系感知小波变换

基于网络流量时空特征和自适应加权系数的异常流量检测方法

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电子与信息学报 2024年第6期46卷 2647-2654页

作者：顾伟行鸿彦侯天浩南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

针对传统异常流量检测模型对流量数据时空特性利用率较低从而导致检测模型性能较差的问题,该文提出一种基于融合卷积神经网络(CNN)、多头挤压激励机制(MSE)和双向长短期记忆(BiLSTM)网络的异常流量检测方法MSECNN-BiLSTM。利用1维CNN挖... 详细信息

针对传统异常流量检测模型对流量数据时空特性利用率较低从而导致检测模型性能较差的问题,该文提出一种基于融合卷积神经网络(CNN)、多头挤压激励机制(MSE)和双向长短期记忆(BiLSTM)网络的异常流量检测方法MSECNN-BiLSTM。利用1维CNN挖掘空间尺度下的异常流量特征,并引入MSE,多角度自适应特征加权,强化模型全局特征的关联能力。将网络流量的特征输入BiLSTM,捕捉流量数据的时序依赖性,进一步建立网络流量在时间尺度上的关系模型。利用softmax分类器进行预测分类,实验结果验证了所提模型在异常流量检测领域的有效性。

关键词：异常流量检测卷积神经网络长短期记忆网络挤压激励机制

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高功率1550nm多结VCSEL的设计与仿真

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光电子．激光 2024年第5期35卷 475-482页

作者：谭云飞王伟南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044 无锡学院电子信息工程学院江苏无锡214000

在激光雷达应用场景下,高功率垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)越来越受到关注。而在长波波段,1550 nm器件一直存在输出功率不够理想,功率转化效率低等问题。目前,多结VCSEL是获得高功率、高功率转换... 详细信息

在激光雷达应用场景下,高功率垂直腔面发射激光器(vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)越来越受到关注。而在长波波段,1550 nm器件一直存在输出功率不够理想,功率转化效率低等问题。目前,多结VCSEL是获得高功率、高功率转换效率(power con-version efficiency,PCE)、高光功率密度、高斜率效率(slope efficiency,SE)的关键技术。本文将1550 nm VCSEL与多结技术结合,旨在设计出高功率的1550 nm器件,最终成功设计并仿真了不同直径(15μm、20μm、30μm、50μm、100μm)多结(1—4结)1550 nm的VCSEL器件。通过对比不同参数器件的输出功率,发现器件的输出功率随结数和直径的增加而增大,最大功率能达到2217 mW(4结100μm VCSEL)。并且仿真结果表明30μm VCSEL的输出特性相对较好:单结结构的SE优于50μm和100μm器件,为0.39 W/A;在多结结构中,30μm优于15μm和20μm的器件,分别为0.89 W/A(2结)、1.55 W/A(3结)、1.79 W/A(4结)。最后研究分析了30μm VCSEL PCE和远场分布,发现SE随结数增加而显著增加,最高为3结的40.4%,驱动电流只有1 A,这是单结PCE的6.2倍;3结的输出功率也高达1549 mW,而光束发散角单多结器件之间几乎没有差别,约为5°。以上结果为1550 nm VCSEL作为激光雷达系统和3D传感的光源应用提供了很好的器件研究基础。

关键词：垂直腔面发射激光器(VCSEL) 多结激光雷达(Lidar) 1550 nm

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结合电子束辐照与压电压力波法空间电荷分布实时测量的空间电荷包迁移行为的研究

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物理学报 2024年第2期73卷 278-286页

作者：潘佳萍张冶文李俊吕天华郑飞虎同济大学电子与信息工程学院上海201804

空间电荷包现象是一种特殊的空间电荷现象,具体表现为空间电荷以包的形态沿着极化电场的方向进行迁移.目前针对空间电荷包现象的研究还存在一些不足,研究的对象通常集中在聚乙烯及其交联产物中的正极性空间电荷包.本文提出了一套用于负... 详细信息

空间电荷包现象是一种特殊的空间电荷现象,具体表现为空间电荷以包的形态沿着极化电场的方向进行迁移.目前针对空间电荷包现象的研究还存在一些不足,研究的对象通常集中在聚乙烯及其交联产物中的正极性空间电荷包.本文提出了一套用于负极性空间电荷包特性研究的一体化实验系统,可进行电子束辐照与压电压力波法空间电荷分布实时测量相结合的实验研究,并简要介绍了该系统的结构与功能.该系统适用于不同厚度范围的各类绝缘电介质样品在不同电场下的实验研究.本文使用该实验系统初步研究了在不同外加电场(15,20,2.5,30 kV/mm)下聚丙烯与聚甲基丙烯酸甲酯样品内负极性空间电荷包的迁移行为,并从实验结果中提取了负极性载流子;(电子)的迁移特性.聚丙烯与聚甲基丙烯酸甲酯样品中电子的迁移速率均存在随着电场的增加而减小的负微分迁移率现象,聚丙烯中该现象出现的阈值电场约为26.0 kV/mm,聚甲基丙烯酸甲酯中该现象出现的阈值电场约为19.5 kV/mm,消失的截止电场约为27.5 kV/mm.

关键词：绝缘聚合物空间电荷包电子束辐照载流子迁移率

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空间耦合低密度奇偶校验码残差滑窗译码算法

电子与信息学报 2024年第3期46卷 867-874页

作者：周华李子杰南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

针对空间耦合低密度奇偶校验(SC-LDPC)码滑窗译码(SWD)算法中错误传播导致的高误码率问题,该文提出基于动态残差的滑窗译码(RSWD)算法。通过在窗口内计算边信息更新前后的残差值,动态选择可靠度最低(残差值最大)的边信息优先更新,降低... 详细信息

针对空间耦合低密度奇偶校验(SC-LDPC)码滑窗译码(SWD)算法中错误传播导致的高误码率问题,该文提出基于动态残差的滑窗译码(RSWD)算法。通过在窗口内计算边信息更新前后的残差值,动态选择可靠度最低(残差值最大)的边信息优先更新,降低边信息无效更新的频率,提高窗内译码收敛速度。仿真结果表明:相比于传统SWD算法,RSWD算法在窗口中各位置的误比特数明显降低,抑制错误传播效果明显;在高信噪比(SNR)区域或者低迭代次数的情况下,RSWD算法的误码率性能优于SWD算法;此外,将动态残差应用到消息复用(MR)和窗口扩展(WE)两种窗译码算法中,亦能得到类似结论,提升窗译码性能。

关键词：空间耦合低密度奇偶校验码错误传播滑窗译码残差算法

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