融合自适应图卷积与Transformer序列模型的中文手语翻译方法

针对手语翻译方法所存在的动作特征提取以及时序翻译方面存在的问题,提出一种融合自适应图卷积AGCN与Transformer时序模型的AGCN-T手语翻译网络。自适应图卷积网络用于学习手语动作中骨骼节点的交互空间依赖信息;Transformer时序模块捕捉手语动作序列的时间关系特征信息并将其翻译成可理解的手语内容。此外,在预处理部分,提出了一种移动窗口的关键帧提取算法,并用MediaPipe姿态估计算法对关键帧图像序列进行骨架提取。实验表明,该方法在大型中文连续手语数据集CCSL的词错率达到了3.75%,精度为97.87%,优于其他先进的手语翻译方法。

一种新型编解码结构的结肠息肉分割算法研究

应用人工智能进行结肠息肉检测对医疗辅助系统十分重要,然而目前的分割模型存在准确率低、对部分样本细节难以识别的问题。因此,提出一种基于编解码结构的息肉分割模型。该模型采用跳跃轴向注意力解决梯度问题,利用适应联系训练弥补池化中信息丢失问题,使用双通道门控将低分辨率预测图细化为高分辨率显著图。在数据集CVC-ClinicDB与Kvasir-SEG上对该模型进行验证,从mIoU(平均交并比系数)、Dice(Dice相似系数)、Precision(准确率)和Accuracy(正确率)四个指标上与同类深度学习分割算法进行对比,结果为该模型在CVCClinicDB上,mIoU为0.903,Dice为0.947,Precision为0.933,Accuracy为0.933,在Kvasir-SEG上,mIoU为0.763,Dice为0.868,Precision为0.857,Accuracy为0.867,均优于同类深度学习分割算法,验证了该模型对样本细节部分具有更好的分割效果。

基于模糊专家库的核电LOCA试验温度控制

冷却剂丧失事故(loss of coolant accident, LOCA)试验是模拟核电设备在运行中突然出现冷却剂丧失而导致仓内温度骤然升高的场景,检验核电站用电缆、传感器等设备性能的一种标准化测试流程。为解决流入LOCA试验仓内高温蒸汽的温度控制具有非线性、迟滞大以及时变性的技术难题,使用Fluent软件模拟LOCA试验仓中的温度变化和蒸汽流场,并用MATLAB仿真对比模糊专家PID与经典PID的差异。以设计基准事故(design basis accident, DBA)鉴定曲线CPR1000和AP1000为标准,在现场进行了瞬态热冲击试验、喷淋降温试验和温度平衡试验。通过仿真和现场试验结果表明,采用模糊专家PID联合控制的温控系统比经典PID控制响应速度更快、鲁棒性更高、超调量更小,误差控制在±5℃以内,符合DBA曲线的温控要求,能够满足LOCA温控系统的自动化测试需要。

基于混合树的改进泊松曲面重建算法

为了提高泊松表面重建算法效率并改善重建结果细节表现,采用一种基于混合树的点云搜索方法,平衡了八叉树和二叉树技术关于时间复杂度和空间复杂度的冲突;并在点云搜索阶段通过引入多个能量项对点云进行密度评估与滤波等,针对点云稀疏部分进行自适应的点云稠密化以保证重建模型的细节与准确度。结果表明,混合树重建算法与泊松表面重建算法及屏蔽泊松算法相比,速度分别平均提升了33%和15%,且能更好地保持重建模型的细节,误差最小。该研究为点云的表面重建提供了参考。

面向航空损伤叶片点云的分阶段配准研究

为了提高非接触式测量的数据处理精度,采用一种分阶段配准的方法,先将缺损叶片分为4个部分,采用自配准算法对每部分进行配准;再对相邻两部分采用改进的完全配准算法进行整体配准。结果表明,自配准算法与传统算法相比,在配准误差均小于0.005 mm的前提下,配准时间可以缩短到1 s以内;完全配准与传统算法相比,速度较快,并通过0级的标准量块测量实验得出系统的测量误差小于0.010 mm,满足叶片测量的精度要求。该分阶段配准方法对测量航空叶片具有一定的应用价值。

脉搏波信号预处理方法研究

为克服脉搏波信号采集时受到的高频噪声干扰和低频噪声干扰,脉搏波信号的预处理成为心脉信号处理中的关键环节。使用零相位滤波法处理脉搏波信号,改善传统数字滤波器直接滤波的输出失真问题;通过建立评价参数,对去除高频噪声的数字滤波器和小波阈值滤波器的滤波效果进行评价,获得最佳滤波方法;对比常用去基线漂移方法在处理脉搏波信号时的特点,获得最佳去基线漂移算法。使用新研发的脉搏波采集手环采集多名受试者的脉搏波原始信息,将采集到的信号按上述方法去噪和去基线漂移后,实现脉搏波信号的预处理过程。实验结果表明,采用sym4小波基、固定阈值、软阈值函数等小波阈值去噪方法去除高频噪声并使用三次样条插值拟合曲线去除基线漂移后,所获得的脉搏波信号平滑无毛刺,每个周期起始点和终点都在同一水平基线上,满足后续脉搏波信号的医学分析和疾病诊断需要。

基于改进遗传算法的配电网无功优化研究

有效降低配电网有功损失是配电网安全、经济运行的重要课题。为解决局部地区网损偏大的问题,文中将改进的遗传算法用于无功补偿优化。在考虑配电网拓扑结构的同时,设计了自适应遗传算子并构造了指数型适应度函数来提升遗传算法收敛速度和精度,充分发挥了遗传算法的全局随机快速搜索能力。优化某16节点算例的结果表明,配电网有功网损由6.76%下降到5.16%,电压达标率从70.61%提高到92.86%,表明该方法能够提高全局寻优精度,改善区域网络电压质量,同时也证明了该改进遗传算法用于无功优化的可行性和实用性。

基于仿射变换与模板匹配的车位识别与计数算法研究

针对道路停车位识别与计数的问题,对基于仿射变换与模板匹配的方法进行了研究。首先对采集的视频图像进行预处理,并采用基于PPHT与直线聚类的方法检测停车位候选区并计算出车位标线的倾斜角;然后采用基于仿射变换与模板匹配的算法检测停车位入口处标线并用红色圆标记;接着采用感知哈希算法剔除相似度较高的图像,将剩余的图像按顺序连接起来;最后采用动态规范法、Lagrange函数和Grubbs准则记录连接图中停车位数目。实验中分别在晴天、阴天和雨天采集四个不同路段的停车图像制作了相应的数据集,并对所提出的方法进行了定量评估。结果表明,该方法车位识别的准确率为98.46%,计数的准确率为99.52%。

基于双PSD视觉的空间光点位置测量研究

目前基于光学测量法的空间目标位姿探测系统主要采用单目视觉和双目立体视觉两种,其中双目视觉得益于利用仿生学视差原理,通过光学三角测量法即可计算出目标的空间相对位置,从而得到广泛应用。此外,针对于传统CCD、CMOS视觉相机繁杂的图像处理过程,提出了将双目视觉原理与位置敏感探测器(PSD)结合应用于空间光点位置的探测方法,利用PSD探测响应速度快、分辨率高等特性,将图像处理转换为光电探测器的信号处理过程,并搭建了具体的合作光点的位置探测系统。实验结果表明,PSD视觉相X和Y方向坐标波动均在±130μm,且探测系统精准还原了空间光点在距离1000 mm的160 mm×160 mm×200 mm立方体空间内的运动轨迹,其定位误差为4.35 mm,随深度每增加50 mm,误差增加约27%,系统的平均误差为7.30 mm,稳定性较好。

基于鲸鱼优化算法的VMD-NLM脉搏信号滤波算法研究

针对采集到的脉搏波信号中存在基线漂移和高频噪声等干扰,导致后续病理研究分析困难、测量精度相对较差的问题,提出了一种改进的变分模态分解和非局部均值降噪结合的滤波算法。针对变分模态参数选取不同对结果存在不同影响的问题,采取鲸鱼优化算法自适应选取合适的参数,并根据排列熵结果筛选模态分量,对噪声分量进行非局部均值滤波,最后将信号重构,实现对脉搏波信号的噪声去除。实验结果表明:含噪信号经过改善后的滤波算法处理后,其信噪比与均方根误差均优于其他降噪方法,证明该算法能够有效地滤除信号的噪声,有助于脉搏波的分析处理。

基于图像识别的路侧停车位数目检测方法研究

为了解决路侧停车位数目检测问题,本文采用基于图像识别的方法,将复杂的动态视频信息转化为简单的静态图像信息。首先,采用中值滤波、伽马变换和形态学处理等方法对感兴趣区域进行图像预处理;接着采用基于PPHT与直线聚类的方法检测停车位标记线;其次,采用二次方递减图像拼接的方法将该路段所有停车位拼接到一幅图像上,既防止了停车位数目的错检,又简化了处理流程;最后,采用轮廓提取算法对拼接图上的停车位计数。使用4个不同路段的停车位对所提出的方法进行了定量评估,结果表明,该方法的准确率为98.53%,优于以往的方法。

基于轨型重建的平直度提取算法研究

钢轨焊前检测是保障铁路车辆安全行驶的重要环节,其中钢轨平直度是衡量钢轨质量优劣的重要指标。针对传统钢轨平直度检测步骤繁琐、单次测量长度有限和测量效率低等问题,依据三角法测量原理,利用激光轮廓仪交叠获取钢轨轮廓数据,使用改进的ICP算法快速配准点云数据,完成钢轨三维重建。然后利用自适应中值滤波对平直度参数曲线进行优化,采用模拟平尺法求解钢轨平直度。实验结果表明,基于轨型重建的平直度提取算法速度快,精度高,稳定性好,与人工检测的最大测量误差为0.021 mm,与高精度电子平尺最大误差为0.011 mm,最大标准差为0.006 mm,符合钢轨焊前的平直度检测要求。

高精度钢轨端面坡度测量算法研究

当前国内在焊接钢轨之前需要通过塞尺与角度尺等接触式工具测量钢轨垂直度与端面坡度,由于人工测量步骤复杂,测量效率低,故研究了一种基于激光轮廓仪非接触式钢轨测量系统。系统由4个激光轮廓仪采集钢轨整个端面及侧面信息,然后运用二面角原理完成钢轨端面与侧面、端面与底面夹角的计算,最后再通过直角尺模型测得端面坡度。经现场测试,钢轨垂直度的重复测量误差小于0.2°,测量精度最高可达0.3°,端面坡度极限误差达到0.04 mm。实验结果证明所设计系统能够高效而又稳定地完成钢轨垂直度的检测工作,满足实际测试要求。

结合区域生长与水平集算法的宫颈癌图像分割

针对宫颈图像病灶分割时的初始轮廓敏感问题和图像灰度不明显问题,提出一种新的改进的水平集算法。首先利用各向异性滤波算法等进行图像的去噪;然后在二值图像上使用区域生长算法,提取出粗糙的宫颈病灶区域;最后建立一种基于新的符号压力函数的水平集模型,对初始分割进行细化。该算法可以将局部信息与全局信息结合起来并自动分配局部信息与全局信息的比例。以3种统计指标为标准对该方法进行了评估,该方法在准确性、敏感性和特异性上可分别达到81.11%、63.97%和78.64%,分别比传统水平集算法高30.69%、15.15%和4.37%。因而,这种改进的水平集算法在实际应用中有一定的价值和意义。

基于区域卷积神经网络的空中飞行物识别算法

针对飞行物检测中,由于目标背景复杂、姿态不一导致的识别准确率低的问题,提出改进的基于区域卷积神经网络Faster R-CNN的空中飞行物识别算法,使用消色差折射式望远镜ETX80和个人电脑(PC)构建空中飞行物识别系统。首先,构建包含无人机、飞机和飞鸟三种飞行物的数据集,对数据集进行标注和划分;然后,利用ResNet101深度残差网络提取图像特征,并输入构建的深度学习网络模型进行训练,网络模型包括区域建议网络、感兴趣区域池化层和分类层。测试结果证明:该方法能够在不同背景下的无人机、飞机、飞鸟三类空中飞行物的识别上达到良好的效果,检测平均准确率为96.7%,比FasterR-CNN算法提高3.1%。

多频光栅物体高精度廓形三维测量及重建研究

针对目前实际系统中,由于噪声的存在,单频光栅逐点解相时无法获得全场相位值,导致对廓形复杂、体积小物体的重建精度低,提出多频结构光栅投影实现体积较小、形貌复杂物体的高精度重建。系统算法基于随时间序列变化改进的四步相移法对多频光栅进行解相,多频光栅解相是对每种频率的光栅单独展开相位,每种频率的光栅解相是逐点进行的,单频光栅中因噪声得到不连续的相位可通过其他频率光栅拟合修补,得到一个全场范围内连续的相位。经实验单频结构光测量体积小、形貌复杂物体的误差范围为0.1 mm^0.5 mm,而文中所提出方法精度达到了0.03 mm^0.05 mm,该方法精度提高了10倍左右。

基于机器视觉的汽车减震杆检测系统

随着汽车工业自动化水平的快速提高,汽车减震杆对汽车的安全行驶起着关键作用,对汽车减震杆的检测要求也越来越高,越发强调实时在线、高精度和非接触式测量需求。开展了基于机器视觉的汽车减震杆多参数检测系统研究,按照减震杆尺寸检测的技术要求,运用LabVIEW中NI Vision Assistant模块对减震杆图像进行滤波处理、边缘检测处理和测量,采用中值滤波并选用Canny算子提取减震杆图像的边缘,用Measure模块实现尺寸测量。实验结果表明该系统具有稳定可靠、检测误差小、运行速度快等优点。

基于Faster R-CNN的钢轨表面缺陷识别研究

外界因素常会干扰钢轨表面缺陷检测仪器,导致其精度和效率降低。文中研究了一种基于Faster R-CNN网络检测钢轨表面缺陷的方法。该方法将预处理后的图像进行反转,利用Radon变换实现钢轨图像的投影。投影曲线中,利用钢轨长度为定值且灰度值小于图像平均值的特性,完成对钢轨表面区域的提取。然后通过区域建议网络提取候选区域,并与Fast R-CNN网络的区域建议对比分析,完成Faster R-CNN网络对钢轨的表面缺陷检测。试验数据表明,裂缝、疤痕、磨损和划伤4种缺陷的识别精度分别为92.17%、91.85%、93.45%和93.27%,证明使用该方法能够高效而又准确地识别钢轨的表面缺陷。

基于线结构光路面车辙检测系统研究

针对二维图像测量路面车辙时复杂背景干扰的弊端,提出了基于局部逼近式的线结构光路面车辙测量的方法。检测车系统在自然驾驶过程中,向路面车辙投射红外线激光,并通过高速相机采集拍摄完成的图像数据,采用相应的图像处理的算法实现对路面车辙的实时检测。首先介绍了路面车辙测量的三角形原理和线结构光条中心的不同提取方法,然后提出基于局部逼近式的车辙轮廓线深度信息的提取方法,并对比给出了测量不同类型车辙的深度信息。结果表明基于线结构光测量结果较传统人工测量车辙结果精度提高了3%以上,且对于不同类型车辙其测量结果提高各异,突显了线结构光法测量的准确性和差异性。

高精度钢轨三维廓形检测系统研究

为快速、准确地检测钢轨廓形,提出了一种基于高精度激光轮廓仪的智能钢轨廓形测量系统。根据钢轨建立世界坐标系,构建钢轨廓形测量模型。采用4套高精度三维激光轮廓仪对轨身全面扫描,获取钢轨的4条轮廓线,并进行坐标系的旋转和拼接得到钢轨的真实轮廓,完成对外形尺寸及特征参数的测量和计算。经现场测试,钢轨高度、轨头宽度、轨底宽度和人工测量相比,重复误差分别在0.015~0.027 mm,0.023~0.076 mm,0.036~0.071 mm之间,绝对误差分别在0.012~0.032 mm,0.02~0.07 mm,0.01~0.12 mm之间。证明该系统可以高效、稳定地完成钢轨外形尺寸的检测工作,提高了测量速度和精度。