基于注意力与通道重排的无人机对地目标检测算法

无人机自主察打对地攻击场景中,针对无人机作战时效性强,地面目标识别场景复杂,存在模型训练、推理速度慢,小目标检测漏检、误检的问题,提出一种基于注意力机制与通道重排思想的无人机对地目标检测算法。该算法引入CA(coordinate attention)注意力机制,可提高网络对关注部分的特征提取能力;且对主干网络进行通道重排(channel shuffle)轻量化处理,可有效减少多次卷积造成的特征损失;最后,为提升战时训练及推理速度,替换部分激活函数为H-Swish,优化其损失函数为CIoU(complete intersection over union)。实验证明:采用改进的新算法,提升了28.4%训练速度,目标识别的平均精度均值(mean average precision, mAP)达99.1%,可实现最小目标检测为19*25像素,经TensorRT加速后检测速率达72.99 FPS,满足实时检测需求,针对复杂地形下的坦克小目标检测性能较好。

飞行员经颅交流电刺激睡眠调节干预方法研究

目的针对飞行员经常需要打破昼夜节律出紧急任务的现状,研究一种经颅神经电刺激睡眠干预方法来缩短入睡时间、提高睡眠质量,以达到短时间内提高作战效能、提升飞行安全性的目的。方法提出了一种基于低频正弦交流电经颅刺激的睡眠干预方法,按照设计要求招募20名被试,每名被试参与3组睡眠干预实验,分别为对照组、伪刺激组和刺激组,其中刺激组使用经颅神经电刺激仪根据刺激方案对受试者进行电刺激干预,伪刺激组仅模拟刺激仪开关时的电流,其余时间不刺激,实验全程进行脑电、眼电、肌电信号的同步监测,记录相关数据。对采集到的脑电信号进行delta/theta功率谱密度比值分析,结合眼电、肌电信号确定受试者的入睡时间。结果对照组、伪刺激组和刺激组入睡时间分别为(17.29±7.72)、(11.41±4.71)、(5.21±3.36)min,刺激组入睡时间与对照组结果比较,差异具有统计学意义(P<0.05),伪刺激组入睡时间与对照组结果比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论在入睡时间上刺激组<伪刺激组<对照组,证明该经颅神经交流电刺激方法可有效缩短被试入睡时间。

应用于PCB焊接检测的图像拼接算法研究

在印刷电路板(PCB)焊接后的质量检测中,针对单次拍摄的一整幅PCB图像不能达到高分辨率、高精度的图像要求,可以通过计算机视觉与图像加工处理方法,实现一种应用于PCB焊接质量检测的图像拼接算法。首先,使用尺度不变特征变换(SIFT)算子完成特征点的提取,进而完成粗匹配。接着,利用随机抽样一致性(RANSAC)算子,完成细匹配。最后,利用渐入渐出的加权平均融合算子完成图像融合,实现对PCB焊接图像的拼接。试验结果表明,该算法能够高效实现对PCB焊接图像的无缝拼接,可应用于高校实验室或研究院以及工厂对实际产品的检测中,具有良好的工程实用性。

SiC-MOSFET与Si-IGBT混合开关车载双向充电器中线桥臂设计及控制

为增强电动汽车与电网的互动能力,车载双向充电器已成为现研究的热点。设计采用碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(silicon carbide-metal oxide semiconductor filed effect transistor,SiC-MOSFET)与硅绝缘栅双极型晶体管(silicon-insulated gate bipolar transistor Si-IGBT)相结合,完成了基于双有源桥(dual active bridge,DAB)与三相四线逆变器级联的双向充电系统。通过建立逆变器数学模型分析了不平衡负载下产生分裂电容电压震荡的原因,描述了震荡幅值与负载不平衡度之间的关系,为分裂电容值的选择提供了理论依据。对实际控制系统中存在的延迟,分析使用Si-IGBT构建中线桥臂的可行性,提出了基于虚拟阻抗的双向充电器在不平衡负载下中线桥臂与其他3个桥臂之间的解耦控制方法。并使用10kHz与50kHz开关频率验证了不平衡负载下该控制方法对分裂电容电压震荡的抑制作用。提出该系统在V2G,G2V及V2H这3种不同工作模式下的详细控制策略,通过实验验证了不同模式下的控制策略及中线解耦控制方法的可行性和有效性。并进一步分析该拓扑结构在V2H模式下同时为多个不同住宅提供单相电的可能性,为采用SiC设计类似的电力电子设备提供系统的设计方案及控制方法。

指数和高斯随机粗糙表面光散射特性数值研究

为了研究指数和高斯随机粗糙表面的光散射现象,根据线性滤波法生成指数和高斯分布随机粗糙表面,采用矩量法分别计算了指数和高斯表面的散射光强度空间分布,分析了散射场散射分布、散射峰值、散射峰位置等特征。数值计算结果显示高斯和指数表面的散射特征具有显著差异,并从表面特性分析这种了差异。

枪口火光探测系统研究

针对枪口火光探测系统中存在的探测灵敏度低及系统信噪比低的主要问题,论文基于PBS探测器主要研究火光探测系统中的前端探测系统。建立了探测器遇到火光时的数学模型,通过分析探测器前端的电压变化量,求得有最大电压变化时的最佳匹配电阻,以便提高探测灵敏度与系统的信噪比。论文根据选择的PBS探测器,经过对12.7mm步枪枪口火光的探测证明了最佳匹配电阻数学模型的正确性。

随机粗糙表面近红外光散射特性数值研究

为了研究随机粗糙表面的近红外光散射现象,采用线性滤波法生成高斯分布随机粗糙表面,使用基于矩量法的蒙特卡罗方法计算波长为1.064μm的S和P线偏振入射光照射下的良导体和电介质表面的散射分布、散射峰值及其位置等.数值计算结果表明,良导体和电介质表面的散射特征具有显著差异.该结果对提高激光雷达目标识别能力具有重要意义.

基于IMU点云特征跟踪一致性的ICP配准技术

针对点云非重叠区域较大时,由于场景中存在相似区域和平滑区域,ICP配准易陷入局部极小值的问题,设计了一种初始配准与精配准结合的快速准确配准算法。首先,结合点云深度图像进行网格分区,基于蒙特卡罗方法随机选取20个NARF关键点,利用IMU惯导跟踪关键点的FPFH特征,并根据跟踪矢量的一致性剔除误匹配,快速计算初始配准矩阵;然后,利用所有关键点进行最近邻跟踪匹配,并根据跟踪矢量的一致性剔除误匹配,提高了ICP配准的估计精度。通过Bunny兔和NYUv2数据集将该算法与ICP算法进行对比,验证了该算法能够有效地提高点云配准效率和精度。

基于MOM的正弦复合粗糙表面光散射特性研究

为了研究正弦复合粗糙表面光散射现象,采用线性滤波法生成正弦复合粗糙表面,用基于MOM的蒙特卡罗方法进行复合粗糙表面光散射强度分布计算,计算结果表明,正弦复合粗糙表面光散射特征与正弦周期和正弦振幅有关,随着正弦周期变小,散射特征从镜反射变到漫反射;随着正弦振幅的增大,散射特征从镜反射变成到漫反射再进一步变成后向散射。

随机粗糙表面光散射场分布特性的机理研究

为了研究随机粗糙表面光散射分布特性机理,采用线性滤波法生成高斯分布随机粗糙表面,以基尔霍夫近似作为电磁场边界条件,采用蒙特卡罗方法数值计算了一组金属和一组电介质粗糙表面在S偏振光和P偏振光照射下的散射光强度空间分布。计算结果显示:金属表面与电介质表面的散射光分布宽度、散射峰值、散射峰位置三个散射特征存在显著差异,经过分析发现这种特征差异的产生机理是由表面面元的斜率分布和面元反射率共同因素导致,与数值计算结果对比,二者具有良好的一致性。

基于颜色传感器的细菌浓度检测系统设计

基于牛奶细菌浓度检测系统专业检测仪器价格高昂和操作繁复的问题,设计了一种以STC89C52单片机和TCS230传感器为核心的颜色检测系统,给出了该检测系统的硬件设计电路以及检测过程的程序流程,利用TCS230传感器直接将颜色分量转化为不同频率的脉冲波,通过单片机的I/O口直接获取某一颜色的RGB亮度值,并将结果显示到三位数码管上。实验结果表明,三位数码管显示结果可以验证该系统对颜色识别的准确性,该系统具有准确的颜色识别性能和良好的稳定性。

深粗糙度随机粗糙表面光散射特性数值研究

为了研究深粗糙度随机粗糙表面的光散射现象,采用线性滤波法生成高斯分布随机粗糙表面,利用矩量法推导了深粗糙度表面的散射光平均差分散射系数。通过数值计算波长为1.064μm的S和P线偏振入射光照射下的多组良导体表面的平均差分散射系数,发现结果出现了后向增强峰值和朗伯散射现象。根据散射宽度分布、后向增强峰值、散射峰位置等特征,分析了入射角、表面粗糙度与散射分布之间的关系。结果表明,S和P线偏振入射光良导体表面散射场能量守恒特性不同。

小型PCB焊接图像采集系统设计

为摆脱传统印制电路板(printed circuit board,PCB)焊接图像采集系统复杂的操作,庞大笨重且不易携带,误检率高,还需要设计成像光源以及价格昂贵的电荷耦合元件(charge-coupled device,CCD)网络相机作为成像电路,因此采用价格相对友好的互补金属氧化物半导体存储器(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)作为焊接图像采集系统的成像模块;ESP8266WiFi通信模块由12 V的锂离子电池供电,实现网络相机与计算机间的通信,并将相机采集的图像传输到上位机软件上进行相关配置;电机驱动模块采用3个步进电机,通过它们之间的协调配合采集图像。使用NX12.0软件设计系统机械结构,并利用3D打印技术实现系统装配,价格低廉。系统采用了模块化的设计方法,结构简单,易携带且可靠性高;最终实现了高精度、高效率的图像采集系统并能实时显示PCB焊接图像。

小型化心电信号检测系统设计

为了克服心脏疫病突发就医不及的安全隐患,早期心脏疾病早发现、早治疗,开发了一种基于嵌入式微控制器的小型化心电信号检测系统,该系统包含心电信号采集硬件、控制系统软件以及心率转换算法设计,实现对被测者心电图、呼吸波及心率的获取,利用串口通信方式,上传给串口屏显示模块,并且设计了一套基于心电信号检测的Qt上位机软件系统,可实现对心电数据的采集与查看生理和病理状态。测试结果验证表明,该系统可在确保高准确度及低功耗的条件下获取被测者心电图与呼吸波形,相应的,能够准确计算出心率值并显示。

基于SDN的控制器迁移负载均衡算法研究

SDN控制器与交换机之间的静态配置关系是导致控制平面负载不均衡的主要原因。针对这一问题,提出一种基于SDN架构的ODL控制器负载均衡算法CTLB,该算法综合考虑了控制器与交换机之间距离和传输时延及吞吐量,并建立评估模型,实现了动态地增删控制器数目并修改二者间配置关系,在减少交换机迁移次数的条件下均衡控制器负载。实验结果表明,该算法可有效均衡控制器之间的负载,增大吞吐量并降低网络响应延时,从而提髙了整个控制平面的稳定性。

生物雷达回波信号中的心跳信号分离和特征提取方法研究综述

介绍了生物雷达检测心跳信号的原理,综述了生物雷达回波信号中的心跳信号分离方法和特征提取方法的研究现状,分析了该领域研究存在的不足及未来的发展方向,指出了基于生物雷达的心跳信号分离和特征提取方法有望应用于心脏疾病快速诊断、老年居家监护、用户身份认证等方面。

基于明暗场成像的小型化双模显微镜设计

在污染严重导致疾病高发的经济落后地区,为克服现场快速检测与性能协调并存的仪器紧缺问题,本文将低成本与小型化作为重要指标,结合光学成像模式中最常见的明场与暗场成像,设计一款小型化双模显微镜,用于细胞与组织的观察。为有效降低成本与缩小体积,机械结构均由自主设计,并采用SLA光固化3D打印技术制作,最终经计算核实,总体成本在1300元,设备尺寸为8 cm×8 cm×15 cm;本设计创新性的摒弃了传统显微镜中体积庞大的垂直调焦系统,采用调焦环进行焦距调节。最终实验测试表明,在10倍物镜下的系统分辨率达到了2.19μm,自主设计配套软件,在简化系统操作流程的同时,实现网络相机各项参数的集成调节,最大限度保证图像采集的质量。

基于改进U型网络的细胞核分割方法

乳腺癌核分裂象细胞核检测分割是病理专家对患者进行病理分级的重要依据之一。由于核分裂象细胞核形态表现为细胞核轮廓边缘出现毛刺,与非核分裂象细胞形态接近,且U_net网络对于图像轮廓边缘特征以及非显著特征信息敏感度不足。首先在原有的网络结构特征编码部分添加残差结构间接增强原始网络对图像边缘轮廓特征以及非显著特征提取;其次,在特征重构部分添加混合注意力机制加强对提取特征的融合从而实现核分裂象细胞核精准分割;最后,通过实验验证算法平均像素准确率和Mean_dice指标分别为0.73和0.81,较原始网络分别提升了10%和8%。结果表明,该方法对核分裂象细胞核分割有更好的效果。

小型化细胞检测计数系统设计

细胞检测计数在细胞研究中有着重要的研究意义,可以区分并提取正常和非正常细胞个数,使得医生可以有效的观察到病情的状态。但当前的细胞计数仪器普遍体积大、造价昂贵。因此基于显微成像技术设计了一套小型的细胞检测计数系统,系统整体结构由UG设计3D模型并打印组装,并设计一款直流稳压电源为系统各模块供电。系统体积不超过25 cm^(3),重量不超过2 kg,可以实时细胞图像采集、计数。有成本低、便携带、适用性广等的优点。并对系统进行分辨率测试以及细胞分类提取功能进行测试,平均准确率达到了94%以上,证明设计的细胞计数系统可以实现高准确度的对细胞提取与计数,为细胞计数行业的发展学提供了新设计思路。

基于生物雷达的灾后受挤压伤员生命状态识别方法研究

目的:研究一种可对灾后受挤压伤员生命状态进行识别的非接触式探测方法,以在灾害发生后科学指导搜救人员实施救援。方法:使用挤压密闭实验平台模拟灾后挤压场景,采用生物雷达对处于挤压密闭平台中的2只实验猪进行非接触的生理信号采集,并对不同受压场景下实验猪的呼吸特征与心跳信号的心率变异性(heart rate variability,HRV)特征进行深入分析。为验证该方法的准确性,使用接触式检测设备进行同步采集。结果:随着挤压压力的增大,通过雷达探测到的目标心跳信号与呼吸信号均出现频率变快、离散性增加的特点,且呼吸信号出现较明显的波峰凹陷特征。生物雷达的检测结果与接触式检测设备的检测结果仅存在少量误差(平均误差率<8%)。结论:使用生物雷达在挤压密闭场景下对受挤压的生命体进行生命状态识别以及初步伤情研判是可行的,对于指导科学搜救、降低灾后压埋伤员的死亡率具有重要意义。