Working condition recognition of sucker rod pumping system based on 4-segment time-frequency signature matrix and deep learning

High-precision and real-time diagnosis of sucker rod pumping system(SRPS)is important for quickly mastering oil well operations.Deep learning-based method for classifying the dynamometer card(DC)of oil wells is an efficient diagnosis method.However,the input of the DC as a two-dimensional image into the deep learning framework suffers from low feature utilization and high computational effort.Additionally,different SRPSs in an oil field have various system parameters,and the same SRPS generates different DCs at different moments.Thus,there is heterogeneity in field data,which can dramatically impair the diagnostic accuracy.To solve the above problems,a working condition recognition method based on 4-segment time-frequency signature matrix(4S-TFSM)and deep learning is presented in this paper.First,the 4-segment time-frequency signature(4S-TFS)method that can reduce the computing power requirements is proposed for feature extraction of DC data.Subsequently,the 4S-TFSM is constructed by relative normalization and matrix calculation to synthesize the features of multiple data and solve the problem of data heterogeneity.Finally,a convolutional neural network(CNN),one of the deep learning frameworks,is used to determine the functioning conditions based on the 4S-TFSM.Experiments on field data verify that the proposed diagnostic method based on 4S-TFSM and CNN(4S-TFSM-CNN)can significantly improve the accuracy of working condition recognition with lower computational cost.To the best of our knowledge,this is the first work to discuss the effect of data heterogeneity on the working condition recognition performance of SRPS.

Side-Channel Leakage Analysis of Inner Product Masking

The Inner Product Masking(IPM)scheme has been shown to provide higher theoretical security guarantees than the BooleanMasking(BM).This scheme aims to increase the algebraic complexity of the coding to achieve a higher level of security.Some previous work unfolds when certain(adversarial and implementation)conditions are met,and we seek to complement these investigations by understanding what happens when these conditions deviate from their expected behaviour.In this paper,we investigate the security characteristics of IPM under different conditions.In adversarial condition,the security properties of first-order IPMs obtained through parametric characterization are preserved in the face of univariate and bivariate attacks.In implementation condition,we construct two new polynomial leakage functions to observe the nonlinear leakage of the IPM and connect the security order amplification to the nonlinear function.We observe that the security of IPMis affected by the degree and the linear component in the leakage function.In addition,the comparison experiments from the coefficients,signal-to-noise ratio(SNR)and the public parameter show that the security properties of the IPM are highly implementation-dependent.

基于FFT和Masking的实时语音通话降噪算法

针对语音通话质量的提升问题,提出一种基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)和Masking技术的实时语音通话降噪算法。首先,提出一个实时语音通话降噪的基本框架,并研究了帧分割、窗函数处理及FFT的数学原理。其次,阐述了基于人耳听觉特性的Masking方法及其在频域中的应用。最后,通过逆快速傅里叶变换(Inverse Fast Fourier Transform,IFFT)将信号转换回时域,并进行实验分析。实验结果表明,该降噪算法可以有效改善语音的清晰度和整体感知质量。

Mask在包装材料气体阻隔性能检测中的应用研究

目的研究和评价mask在材料气体阻隔性检测中的应用及其检测数据的重复性、准确性和数据稳定性。方法选用覆盖高阻隔、中阻隔、低阻隔等阻隔性能范围的5种样品,使用3种不同面积的mask和仪器测试腔原有面积对样品进行测试,并对测试结果重复性、稳定性和准确性进行分析评价。结果高阻隔材料PET硬片使用面积12.56 cm^(2)的mask测试时,可以得到较为稳定的检测结果,而在使用更小面积(1.77、5 cm^(2))的mask时,测试结果的相对标准偏差、相对极差和测试数据偏差都较差,不推荐使用。KOP/CPP在使用1.77 cm^(2)的mask测试时,测试结果相对标准偏差和测试数据偏差都略大于10%。PET/CPP在使用1.77 cm^(2)的mask测试时,其测试数据偏差略大于10%。BOPE/LDPE和TPU使用1.77 cm^(2)的mask测试可以得到良好的检测结果。结论Mask是解决试样材料特性、设备量程限制、试样尺寸等测试困难的优秀解决方案。对于中、低阻隔材料的透气性测试,使用mask可获得具有良好可信度和稳定性的测试数据。而在进行氧气透过率的测试时应尽量选择大的测试面积。小面积mask不适用于高阻隔材料的气体阻隔性测试。

改进Mask R-CNN的馆藏报纸图像内容分割

开展馆藏报纸图像内容分割研究,能提升文字识别准确率,对促进机器识别取代人工操作、提高图书馆数字化工作效率具有重要意义。文章根据报纸图像呈现的特征,提出一种基于改进MaskR-CNN的算法,实现报纸图像内容分割。首先,通过优化锚框比例和损失函数,对原始MaskR-CNN算法进行改进。其次,采用数据增强、调整训练参数开展样本训练。最后,通过实验的方式对改进后的MaskR-CNN算法训练模型和原始算法训练模型进行比较,并采用AP_bbox和AP_segm评价指标对实验结果进行评估,改进后的算法训练模型AP_bbox为0.935,AP_segm为0.943,均超过原始算法训练模型。实验结果表明,改进后的MaskR-CNN算法能够实现报纸图像内容有效检测与分割。

基于Mask R-CNN的电力关键设备运行状态检测

为判断电力关键设备两端负载电压与干路总电压之间的数值关系,提出基于Mask R-CNN的电力关键设备运行状态检测方法。在Mask R-CNN网络结构中,判断电量信号的时域范围与频域范围。然后根据负荷阻抗特征计算交流参数的取值结果,再联合已获取的电信号参量,求解连续相关函数,从而检测电力关键设备运行状态。实验过程中,设备两端负载电压、内阻消耗电压之和与干路总电压之间的差值未超过1.5 V,说明该方法能够证明电力关键设备两端负载电压、内阻消耗电压之和等于干路总电压数值的猜想成立,可以根据该验证检测电力关键设备运行状态是否正常。

改进Mask RCNN的盾构隧道渗漏水检测方法

渗漏水是盾构隧道结构存在潜在损伤或缺陷的重要表征,快速、准确检测出渗漏水位置,对隧道安全运营和维护具有重要意义。现有的方法大多采用光学影像对隧道渗漏水进行检测,受隧道内空间和光线条件限制,难以获得高质量病害图片。因此,本文提出了一种基于激光点云数据与改进Mask RCNN相结合的渗漏水检测方法。首先对激光点云反射强度进行修正;然后生成灰度图像并建立渗漏水病害数据集;最后在Mask RCNN算法中引入空洞卷积和变形卷积,实现了隧道渗漏水病害的快速检测。利用某地铁采集的数据进行验证,结果表明,本文提出的改进Mask RCNN算法相较于原始算法和FCN算法检测精度均有明显提升,在盾构隧道渗漏水识别方面性能表现较好。

基于Mask R-CNN的地质雷达岩溶预报图像识别研究

岩溶隧道开挖可能遭遇岩溶涌水、突泥等岩溶地质灾害,地质雷达能够有效预报岩溶等地质灾害。然而,传统地质雷达图像解译存在专家经验依赖性强、解译效率慢且易误判漏判等情况。本文采用可实现端到端识别的深度学习技术开展地质雷达图像目标检测与识别的研究,将基于Mask R-CNN的卷积神经网络算法应用于地质雷达岩溶预报图像异常的智能识别。在TensorFlow和Keras框架下,利用地质雷达设备采集获得的数据构建训练数据集和测试数据集,对Mask R-CNN深度学习模型进行训练,最终得到权重参数较好的地质雷达岩溶预报图像的双曲异常检测模型。试验结果及应用案例表明,Mask R-CNN目标检测方法在地质雷达岩溶预报图像的目标检测与识别上取得了良好的效果,有效提高了地质雷达图像的智能化识别效率。

基于改进Mask-RCNN算法的作物害虫分类识别

智能虫情测报灯对农业生产中及时察觉虫害、虫灾问题有重大作用,准确的害虫分类识别为虫情测报提供可靠数据支撑的关键。该研究对智能虫情测报灯所需核心识别算法进行改进,针对分类目标多尺度、存在多种相似非目标害虫干扰、易产生目标粘连等问题,提出一种基于改进Mask-RCNN(mask region-based convolutional neural network)模型的害虫图像智能识别模型。该模型使用DeAnchor算法改进Mask-RCNN的锚框引导机制,使用NDCC(novelty detection consistent classifiers)训练分类器进行联合分类和检测,改善非目标杂虫的误识别问题。改进后模型对无杂虫、不同虫体密度图像的识别准确率最高达到96.1%,最密集时可达90.6%,在仅有非目标的图片识别中,误检率降至9%,非目标与目标共存且密度为40虫/图的误检率降至15%。试验表明,该文所提模型在现有分类模型的基础上,增强了对密集区域的检测能力,改善了非目标误识别问题,在实际检测环境下的害虫分类识别精度更高,可为虫害防治工作提供数据参考。

基于改进Mask R-CNN的矿石类型检测算法

针对不同的矿石类型进行选矿工艺参数设置和操作有利于保障精矿质量,提高回收率和降低物资消耗。由于缺乏矿石类型实时检测有效手段,选矿过程的精准操作目前较难实现。为此,本文提出一种全面改进的Mask R-CNN矿石类型检测算法。算法步骤:①使用ResNetV1d-50提取矿石图像各阶段的特征图,并在主干网络中加入可变形卷积以便增强异形矿石的特征;②改进FPN,通过在主干网络的C5特征层加入特征残差模块,并融合到P5特征层,得到具有更强语义信息的多尺度特征图;③改进RPN,设计自适应的正样本IOU选取方案来匹配宽高比异常的矿石,进一步提高异形矿石的识别精度;④在RoIAlign网络基础上加入Global-Context,以提高小矿石的检测能力;⑤在数据增强和训练技巧方面对模型进行改进。结果表明,本文算法的平均精度为67.92%,平均交并比为63.54%,分别比基准模型提高了13.67%和9.71%。本文研究方法在矿石类型识别领域具有较好的应用价值。

Data Masking for Chinese Electronic Medical Records with Named Entity Recognition

With the rapid development of information technology,the electronifi-cation of medical records has gradually become a trend.In China,the population base is huge and the supporting medical institutions are numerous,so this reality drives the conversion of paper medical records to electronic medical records.Electronic medical records are the basis for establishing a smart hospital and an important guarantee for achieving medical intelligence,and the massive amount of electronic medical record data is also an important data set for conducting research in the medical field.However,electronic medical records contain a large amount of private patient information,which must be desensitized before they are used as open resources.Therefore,to solve the above problems,data masking for Chinese electronic medical records with named entity recognition is proposed in this paper.Firstly,the text is vectorized to satisfy the required format of the model input.Secondly,since the input sentences may have a long or short length and the relationship between sentences in context is not negligible.To this end,a neural network model for named entity recognition based on bidirectional long short-term memory(BiLSTM)with conditional random fields(CRF)is constructed.Finally,the data masking operation is performed based on the named entity recog-nition results,mainly using regular expression filtering encryption and principal component analysis(PCA)word vector compression and replacement.In addi-tion,comparison experiments with the hidden markov model(HMM)model,LSTM-CRF model,and BiLSTM model are conducted in this paper.The experi-mental results show that the method used in this paper achieves 92.72%Accuracy,92.30%Recall,and 92.51%F1_score,which has higher accuracy compared with other models.

基于Mask R-CNN和迁移学习的无人机遥感影像杉木单木树冠提取

【目的】利用无人机遥感影像对树冠进行自动化提取,获取高精度树冠信息。【方法】该研究提出一种基于Mask RCNN和迁移学习的无人机影像单木树冠提取方法。首先,选用在Faster R-CNN基础上改进优化的Mask R-CNN实例分割模型,特征提取网络在ResNet50残差网络和ResNet101残差网络二者间选取最优。其次,引入迁移学习与Mask RCNN一起训练,联合迁移学习的导向作用降低训练时间,提高训练精度。【结果】Mask R-CNN模型的总体精度为93.59%,用户精度为65.46%,F1分数为76.05%,平均精度均值为0.31;载入迁移学习后的Mask R-CNN模型在同等训练条件下比原模型的用户精度提升29.53%,F1分数提升19.63%,平均精度均值提升0.21;分别以ResNet50和ResNet101为特征提取网络的Mask R-CNN模型中,ResNet50+Mask R-CNN模型的总体精度、用户精度、F1分数、平均精度均值各为96.94%、95.57%、96.17%、0.54,ResNet101+Mask R-CNN模型的总体精度、用户精度、F1分数、平均精度均值各为96.20%、94.41%、95.19%、0.49;其中载入迁移学习的ResNet50+Mask R-CNN模型在预测东西冠幅、南北冠幅、树冠面积与样方郁闭度的预测决定系数分别为0.87、0.84、0.93和0.83。【结论】本研究提出的基于Mask R-CNN和迁移学习的方法得到了较为精准的树冠参数结果,为无人机遥感影像评估树木资源提供了一种快速高效的解决方案。

一种Mask交互融合预训练知识的低资源神经机器翻译方法

融合预训练语言知识是提升低资源神经机器翻译性能的有效手段.现有融合预训练语言知识的方法都比较复杂,计算资源消耗较大.针对以上问题,本文提出了一种简单有效的Mask交互融合预训练知识的低资源神经机器翻译方法,首先利用BERT的句子表征与源语言表征的自注意力交互计算两种表征的相似度,根据相似度值构造Mask知识矩阵,然后将Mask知识矩阵作用于源语言表征,自适应地将BERT表征中对低资源神经机器翻译任务有益的语言知识融入翻译模型,提升翻译模型对语言知识的表征能力.在IWSLT标准低资源翻译任务上的实验结果表明,与Transformer基线模型相比,所提方法获得了0.9~3.39的BLEU值提升,证明了所提方法能够有效利用预训练语言知识增强神经机器翻译性能.

基于多目标采样和改进Mask R-CNN的木瓜成熟度检测

目的:提高木瓜成熟度检测准确率及鲁棒性。方法:提出一种基于多目标采样和改进Mask R-CNN的木瓜成熟度检测方法。通过均值平均精度、准确率、精确率—召回率曲线和计算时间等指标,验证所提方法的有效性和鲁棒性,并将其检测效果与Faster R-CNN、RetinaNet和CenterMask等方法进行对比。结果:试验方法对木瓜成熟度检测的平均精度均值、50%平均精度均值、75%平均精度均值分别为98.43%,98.67%,98.68%,对未成熟、半成熟和成熟木瓜成熟度的平均检测精度为99.38%,98.81%,99.37%。结论:该方法可用于开发木瓜成熟度检测的电子系统,提升木瓜成熟度检测和木瓜分级的性能。

基于改进Mask R-CNN的高密度砂岩颗粒的分割识别

针对高密度颗粒密度大,数量多,形态不一,且颜色相近的情况,通过传统方法对砂岩颗粒分割难度存在检测不准和漏检的不足。想要在少量样本中获取更好的效果,变得更加困难。基于上述问题提出一种基于改进Mask R-CNN的DGC-Mask R-CNN检测模型,针对少量样本、高密度砂岩颗粒的分割与识别。首先收集了128张超高分辨率的图片,每张图片有近200个砂岩颗粒实例,共26200个实例对象。为了使模型拥有更好的泛化能力,防止少量样本下的过拟合,使用Albu进行图像增强。用自监督预训练模型Barlow Twins来对砂岩颗粒的特征进行初步提取。在DGC-Mask R-CNN中,构建ResNet50模型作为骨干特征提取网络,在ResNet50的BottleNeck的C 3、C 4、C 5特征卷积层中改进传统卷积方式,使用可变形卷积神经网络(deformable convolutional neural network,DCN),并添加全局上下文建模框架(global context block,GCB)注意力机制。在上采样器的多个级联上采样模块中,结合改进的上采样算法CARAFE。实验结果表明,改进后的DGC-Mask R-CNN,使得检测与分割识别的平均精度达到88.9%和88.8%,与传统的Mask R-CNN、Cascade-Mask R-CNN、Mask Scoring R-CNN、HybridTaskCascade相比检测精度更高。在均值平均精度方面,与其他模型相比提升较为明显。将模型分割后得到的结果,进行砂岩颗粒的统计以及长短轴的计算,可实现对该部分砂岩颗粒的溯源,计算地壳运动导致的砂岩迁移的距离,进而评估地下油藏。

一种改进的基于Mask R-CNN的玉米大斑病实例分割算法

玉米作为我国主粮作物,其生产常受大斑病、小斑病、锈病等病害及虫害影响,导致其产量与品质下降,威胁农业生产安全。近年来,视觉检测技术因其高准确性已成为病害防控的重要工具。以Mask R-CNN为基础框架,通过融入DyHead、Groie和OHEM模块进行优化,旨在提升对细微病灶图像的分割效能。改良后的模型在病害图像分割任务上展现出卓越性能,平均精度(mAP)提升4%,尤其在小目标分割上准确率提高8.5%,相较于YOLOv5、YOLACT++等同类模型优势显著。通过消融实验验证了各新增模块的有效性,证实该模型为精准检测玉米大斑病提供了有力的技术支持与理论依据。

A reliability-oriented genetic algorithm-levenberg marquardt model for leak risk assessment based on time-frequency features

Since leaks in high-pressure pipelines transporting crude oil can cause severe economic losses,a reliable leak risk assessment can assist in developing an effective pipeline maintenance plan and avoiding unexpected incidents.The fast and accurate leak detection methods are essential for maintaining pipeline safety in pipeline reliability engineering.Current oil pipeline leakage signals are insufficient for feature extraction,while the training time for traditional leakage prediction models is too long.A new leak detection method is proposed based on time-frequency features and the Genetic Algorithm-Levenberg Marquardt(GA-LM)classification model for predicting the leakage status of oil pipelines.The signal that has been processed is transformed to the time and frequency domain,allowing full expression of the original signal.The traditional Back Propagation(BP)neural network is optimized by the Genetic Algorithm(GA)and Levenberg Marquardt(LM)algorithms.The results show that the recognition effect of a combined feature parameter is superior to that of a single feature parameter.The Accuracy,Precision,Recall,and F1score of the GA-LM model is 95%,93.5%,96.7%,and 95.1%,respectively,which proves that the GA-LM model has a good predictive effect and excellent stability for positive and negative samples.The proposed GA-LM model can obviously reduce training time and improve recognition efficiency.In addition,considering that a large number of samples are required for model training,a wavelet threshold method is proposed to generate sample data with higher reliability.The research results can provide an effective theoretical and technical reference for the leakage risk assessment of the actual oil pipelines.

基于Mask R-CNN和结构光的焊缝特征信息检测方法研究

为了提高焊缝跟踪系统的精准度,提出了一种基于Mask R-CNN和结构光的焊缝特征参数检测系统。通过Mask R-CNN对焊缝结构光图像提取线结构光边界信息,再通过灰度重心法完成对结构光中心线的提取;对中心线图像进行斜率分析,来确定焊缝特征点坐标;最后将坐标信息传输至PLC中,通过PLC控制十字滑台带动焊枪进行焊缝的跟踪操作。避免了强光、灰尘和噪声等干扰,提高了焊缝特征信息检测的准确性。通过与Faster R-CNN和YOLOv5的预测实验对比,Mask R-CNN在焊缝检测中的准确度和稳定性更高。

复杂背景下基于改进Mask R-CNN的路面裂缝检测算法

裂缝检测对路面养护具有重要意义,深度学习在该领域取得一定成效。然而,在实际应用中,图像中的噪声纹理背景、复杂的裂缝拓扑结构和图像采集设备给裂缝检测带来了一定的挑战。为了提升在复杂场景下的路面裂缝检测精度,提出了一种改进掩码区域卷积神经网络(Mask R-CNN)模型的实例分割算法。使用ConvNeXt-T替代Mask R-CNN的ResNet50框架作为特征生成网络,在自下而上捕获长期依赖的同时保持裂缝特征多样性;设计高维特征提取模块(HFEM)获取高级语义信息,消除背景噪声;引入感受野模块(RFB),扩大感受野,增强多尺度特征信息交互能力。在多结构裂缝图像(MSCI)数据集上进行对比实验,结果表明,提出的改进方法能显著提升Mask R-CNN模型的分割精度,优于经典的Cascade Mask RCNN,最佳模型F1得分84.15%,相较原算法提高了6.29%。在DeepCrack数据集上进行泛化性实验,表现优异。

改进Mask R-CNN的无人机影像建筑物提取

从无人机影像中自动提取建筑物对城乡规划和管理至关重要,然而,在复杂背景干扰和建筑物外观变化很大的情况下给实例提取带来挑战。因此,提出一种改进的Mask区域卷积神经网络(R-CNN)方法用于无人机影像的建筑物自动实例提取。改进方法以ResNet-101作为特征提取网络,在特征融合网络方面,通过添加自底向上的路径增强整个特征层次的定位能力,同时在特征融合中加入空洞空间金字塔池化模块(ASPP)来提高多尺度能力与改善模型性能。在自制建筑物数据集上的综合实验结果表明,与原始的Mask R-CNN方法相比,改进方法的mAP值提高了2.6%,能够很好地实现无人机影像建筑物实例提取。