改进YOLOv4的人脸口罩检测与硬件加速

针对YOLOv4的人脸口罩检测参数量和计算量大,难以部署到硬件资源有限的嵌入式设备问题,提出一种轻量型YOLOv4算法,并设计卷积神经网络硬件加速器。将骨干网络替换成MobileNetv2,使用深度可分离卷积替换掉部分普通卷积,压缩网络结构;改进SPP模块以满足Vitis AI支持的池化窗口尺寸;在颈部网络中,增加CSP结构使网络更容易优化。实验结果表明,改进的算法牺牲0.25%的检测精度,压缩84.42%的模型大小。在ZYNQ上,mAP达到95.16%,DPU平均利用率减少38%。

基于ZYNQ的激光通信图像高速传输系统设计与实现

针对传统基于FPGA的空间激光通信发射器多采用对外串口输入以及单一FPGA硬件数据处理的设计方式,已无法满足图像和视频数据实时传输的需求,提出一种基于ZYNQ-7000的空间激光通信图像高速传输系统。系统基于FPGA+ARM架构,通过ARM端以太网接收主机图像数据,并使用高层次综合方法快速实现图像处理及数据编码软核,设计了一种图像数据处理、编码与传输的高速流水通道。系统的实验测试结果表明:该系统以太网接口最高传输速率可达100 Mb/s,可以在小于500 m的距离内实现25 Mb/s的实时数据发送速率,信噪比为6 dB时,误码率低于,处理512*512分辨率图像时,编码速率比CPU高6.56倍,具有开发周期短、数据传输稳定性高、编码速率快和低功耗等优点。

塔拉壕矿3203辅运巷顶板变形破坏机理及支护技术研究

针对塔拉壕矿3203辅运巷围岩稳定与支护问题,通过现场实测和数值模拟分析了辅运巷的围岩变形破坏特征及其机理。结果表明:在工作面后方,巷道围岩开始出现变形破坏,随着工作面推进,破坏程度逐渐变大,当工作面推进300~400m后,巷道围岩开始趋于稳定。为防止发生冒顶事故,根据辅运巷顶板塑性破坏规律,提出了顶板分类补强支护措施,选择合理补打锚索、架棚支护等支护措施,以保证巷道安全。

沿空回采巷道蝶叶型非对称底鼓机理

针对保德矿81306二号回风巷底板产生非对称破坏,造成巷道非对称大变形底鼓问题,引入蝶形塑性区理论,结合理论分析和数值模拟分析研究了沿空回采巷道蝶叶型非对称底鼓机理。研究表明了沿空回采巷道受采动应力影响,围压比成倍增加,产生蝶形破坏,最大主应力方向向采空区一侧倾斜,导致产生的蝶形塑性区蝶叶旋转到巷道底板一侧,底板蝶叶内岩石遭到严重破坏,从而产生剧烈的非对称性底鼓,这种底鼓定义为蝶叶型非对称底鼓。针对保德矿沿空回采巷道蝶叶型非对称底鼓,结合数值模拟方法,提出通过适当增加煤柱宽度的控制思路来确定沿空巷道煤柱尺寸,从而调整蝶形塑性区蝶叶旋转角度,降低回采巷道围压比。

虚拟注射仿真系统设计与实现

针对现实生活中缺乏一个复用性强、真实感高的注射仿真系统难题,提出了一个基于Unity平台的虚拟注射仿真系统。从手臂三维模型重建出发,采用背景差分法及阈值分割法结合3D-Doctor软件对真实手臂CT图像进行建模,为提高手术器械与手臂模型交互仿真的准确性,采用基于AABB包围盒的层次包围树结构碰撞检测算法,然后利用基于位置动力学算法进行穿刺引发的皮肤形变模拟,最后利用力反馈设备进行穿刺仿真系统搭建。实验结果表明,系统能高效、稳定、实时地针对实际注射效果进行仿真。