双目视觉下钻杆接口定位的实现

智能机器人技术的快速发展推动了石油钻机装备自动化和智能化的提升。针对目前石油钻机上卸扣作业中,传统的钻杆接口定位存在困难,无法实现完全自动化的问题,提出了一种基于改进YOLOv5x算法的智能钻杆接口检测方法,并在双目视觉下建立了钻杆接口定位模型。模型基于卷积神经网络提取钻杆接口的图像特征,从而实现自动识别;融合CBAM(Convolution Block Attention Module)注意力机制以提高模型的特征提取与表达能力,引入更大尺度特征图作为小目标检测层,减少了钻杆接口图像中小目标的误检和漏检情况;结合SGBM(Semi-Global Block Matching)算法,实现双目视觉下钻杆接口的精准定位;通过网络训练检验改进算法的性能,并在模拟试验环境下开展了钻杆接口的定位试验。试验结果表明:改进YOLOv5x算法平均精度达到98.6%,比原始YOLOv5x算法提高了3.0%;上下接口平均定位误差分别为7.64和6.56 mm,符合工程误差要求,具有一定的工程应用价值。所得结论可为钻杆接口的准确检测和精准定位提供技术参考。

快自旋小天体跨尺度光照不变匹配算法

小天体探测器附着过程中,图像存在尺度、视角和光照变化,传统特征匹配算法难以获得精准匹配。提出一种小天体跨尺度光照不变匹配算法。针对附着过程中图像存在尺度变化的问题,将全局注意力机制与空洞卷积相结合,构建尺度自适应调整模块;设计视角不变特征提取模块解决特征匹配算法大视角变化下匹配正确率低的问题;结合自注意力机制与互注意力机制建立特征依赖关系,提取光照不变特征。利用谷神星及贝努的真实图像分别进行了实验验证,结果表明,本文所提出算法在大尺度、视角及光照变化下,特征匹配准确率达89%以上。

动态大视角场景融合帧间信息与模板匹配的低慢小无人机目标检测

为了提升动态大视角场景下对极小像素的低慢小无人机目标探测能力,本文提出了融合帧间信息与模板匹配的检测方法。首先,设计了一种动态信息提取模块,通过滤除背景信息干扰,引导算法关注动态变化的小目标区域;其次,提出多模板匹配策略对筛选出的动态区域进行相似度判断,完成无人机目标检测;最后,在天空、山地、楼宇等不同背景下,按照不同尺寸、不同模态进行了无人机目标检测实验。结果表明,本文方法可有效弥补深度学习方法对大视角极小像素目标检测的不足,对低慢小目标检测准确率达到0.81,虚警率为0.06,在像素占比不小于0.01%数据集上准确率能达到0.70。该方法适应可见光、红外多种模态数据处理,可满足后续多种智能算法组合探测应用。

利用局部特征匹配的运动小目标光流估计

基于深度光流估计的动态背景运动小目标检测,为了保证小目标的检测性能,一般采用较少的下采样次数以维持较高的分辨率,但由此带来了较大的计算耗时。特征匹配是深度光流估计的一个核心处理环节,其耗时在光流估计整体耗时中的占比较大,且对下采样次数非常敏感。据此,提出一种基于局部特征匹配的快速光流估计算法:引入目标运动信息,缩小特征匹配的空间范围,减少待处理的数据量;设计分块局部匹配策略,引入批处理机制,避免出现逐点局部匹配策略数据处理耗时过大问题,实现算法加速。在此基础上,在光流估计获取的光流场上,采用CenterNet网络检测运动目标对应的光流异常区域。从光流估计耗时、检测精度等方面开展了实验验证,结果表明:针对运动小目标检测,分块特征匹配光流估计比全局特征匹配光流估计耗时减少约25%,目标检测性能相当。

基于多尺度特征匹配的沉底小目标识别研究

针对无人潜航器搭载声呐在探测沉底小目标时存在混响背景强、目标边缘模糊和存在声影等特征,提出一种多尺度匹配的声呐图像识别方法。首先对声呐图像进行归一化处理,得到声呐回波强度的灰度图像;然后进行高斯低通滤波,增强了强回波区的轮廓特征;进一步采用自适应阈值法分割图像,形成相对独立的连通域;最后根据典型柱状目标在声呐图像中的尺寸、回波强度和声影强度等多尺度特征,提出目标多尺度匹配的声呐图像目标识别方法;将该方法用于不同声呐图像的目标识别,结果表明,利用多尺度匹配的声呐图像识别方法对典型沉底小目标具有较好的识别效果,为水下机器人目标自动识别提供一种有效方法。

单线铁路隧道快速施工组织与机械配套研究

单线铁路施工中为提高施工效率常使用扩大断面的方法,极大地提高了成本,因此在不扩大断面的前提下采用合适的开挖方法以提高单线隧道的施工效率具有重要意义。目前单线铁路隧道常通过提高隧道机械化配套水平的方式,提高施工的效率,而针对单线铁路隧道软弱围岩地段的隧道机械化配套实际应用较少。提出了一种软弱围岩隧道两台阶带仰拱开挖快速封闭成环技术,研究了其施工机械配套方法,并在实际工程中应用了该方法,证明了其能有效提高单线铁路隧道施工的效率。

不同手术方式治疗ⅠA期非小细胞肺癌的对比研究

目的 比较电视胸腔镜肺段切除术与肺叶切除术治疗早期非小细胞肺癌的临床疗效。方法 回顾性分析重庆市垫江县人民医院234例行电视胸腔镜下不同手术方式治疗的ⅠA期非小细胞肺癌患者的临床资料,根据手术方式的不同将患者分为肺段组和肺叶组。通过倾向性评分匹配法进行1∶1匹配平衡2组临床特征,最终每组纳入63例患者。比较2组患者手术时间、术中出血量、术后胸腔引流管留置时间、术后24 h和48 h胸腔引流量及术后住院时间等围术期指标。统计2组患者术后漏气>6 d、肺部感染、肺不张、咯血、声音嘶哑等并发症发生情况。结果 2组患者手术时间、术中出血量、术后24 h和48 h胸腔引流量、术后胸腔引流管留置时间及术后并发症发生率比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。肺段组患者的术后住院时间短于肺叶组,差异具有统计学意义(P=0.003)。结论 对于ⅠA期非小细胞肺癌患者,电视胸腔镜肺段切除术与肺叶切除术具有相似的围术期疗效,但肺段切除术在缩短患者住院时间方面优势更明显。

基于非福斯特电路的缝隙电小天线研究

无源电小天线遵循Bode-Fano约束准则,体积、带宽与效率互相构成约束关系,难以在小型化的同时实现宽频带。而通过非福斯特电路等效的负阻抗元件可以有效抵消电小天线的大电抗,从而突破上述准则的限制,提高天线的辐射性能。文中选用蝶形缝隙天线作为非福斯特电路匹配的对象,将电路焊接在天线的背面进行一体化设计,使有源天线的集成度更高。并通过仿真分析有源蝶形天线一体化后的馈电网络,比较了不同馈电位置与馈电方式对天线性能的影响。最终优化后的有源缝隙天线在250 MHz~850 MHz的工作频段内S 11参数均小于-10 dB,在谐振频率达到-24 dB时,相对带宽对比匹配前提升了109%,增益提升了5.8 dB。对该有源天线进行了加工测试,实测结果与仿真结果基本一致。

“三阶递进”智能匹配模式的设计、运行与成效——以HZ学院大数据与会计专业为例

目前大数据在小微企业会计中的应用越来越广泛,在企业对人才要求更高,人才供需对接更紧密的大环境下,数据与信息技术的有效运用是对接人才供需市场的有效路径。为此设计高职会计专业人才培养“三阶递进”智能匹配模式,并以HZ学院会计专业学生为研究对象,在整个学制周期内进行检测。依托高职会计专业人才供需现状和“三阶递进”智能匹配模型运行情况,从明确人才培养目标,完善专业课程体系,加强会计专业师资队伍建设方面提出创新改进建议。

小型船主机齿轮箱轴匹配设计优化方法探究

通过建立小型船主机齿轮箱轴系统的动力学模型,分析齿轮箱轴匹配设计的关键参数对系统动力学性能的影响规律。在此基础上,提出一种基于多目标优化算法的小型船主机齿轮箱轴匹配设计优化方法,并通过实例验证该方法的有效性和可行性。研究结果表明,所提出的优化方法可以有效提高小型船主机齿轮箱轴系统的动力学性能,为小型船主机齿轮箱轴匹配设计提供了一种新的思路。

基于有源匹配技术的EMC测试天线设计与实现

针对低频段无源小型化EMC(Electromagnetic Compatibility)测试天线多为电小天线导致的天线系数高以及测试灵敏度低的问题,文中基于有源匹配技术分别对加载负阻变换电路和场效应管高阻输入电路的电小天线进行仿真分析。结果表明,场效应管高阻输入电路在降低天线系数和电路稳定性方面均优于负阻变换电路,有助于EMC测试天线的小型化设计和实现。加载场效应管高阻输入匹配电路的小型化EMC测试天线的测试结果表明,在2~30 MHz频带内,与未加载场效应管高阻输入匹配电路的EMC测试天线相比,该天线系数改善可达22~46 dB。

基于注意力机制和特征匹配的空对地多目标检测与跟踪算法

多目标跟踪算法是实现无人机自主导航的关键技术,为解决现有方法存在的小目标检测能力弱、计算能耗大、鲁棒性差等问题,提出一种基于注意力机制和特征匹配的多目标空对地跟踪算法,以实现航拍视角下对目标的精准高效跟踪。首先,引入通道可分离卷积,实现目标检测模型的轻量化;其次,构造融合空间注意力机制的小目标检测分支,提高对小微目标的检测精度,最后,优化目标跟踪算法的外观重识别网络,提高多目标跟踪效率。使用Visdrone2019-MOT数据集对所提算法进行验证,实验结果表明,所提算法的MOTA值提高了0.6%,FPS值为21.31帧/s,在模型大小和跟踪精度上实现了较好的平衡。

基于XGBoost的炸药岩石匹配系统研究

现代爆破工程研究中,炸药岩石的匹配模型为揭示爆破过程内在机制和预测爆破系统的经济效益提供了科学依据,已经成为不可替代的重要工具。但由于土岩介质的多样性和复杂性、炸药爆炸过程的不确定性,炸药岩石的相互作用在爆炸过程中就更为复杂和不确定,很难从其相互作用过程来研究炸药与岩石的匹配。早期的研究主要是依靠经验公式与现场试验进行推算总结,往往存在特征值高,适用环境苛刻的情况,而机器学习的特点是只考虑开始和结果,不计较中间过程,这保证了其在炸药岩石匹配模型研究中的普适性。而XGBoost算法结合多线程、数据压缩、分片的方法,具有在数据量大的情况下算法效率较高的优点,适用于数据量较大的现场数据训练学习。鉴于此,依托贵州某矿开展现场试验,采用XGBoost算法建立炸药与岩石匹配系统,通过成功实例对网络进行训练,并将训练过的神经网络应用于实际工程。结果表明:采用这种方法所建立的匹配系统选用的炸药与目前使用的工业炸药性能相近,误差在±10%以内,具有较高的可信度,进一步验证了基于XGBoost算法的炸药岩石匹配系统合理性。

足球小场地比赛控制攻守转换时间对运动员体能负荷影响的研究

目的:本研究在小场地比赛中以攻守转换时间为控制因素,对比精英青少年足球运动员不同的体能负荷表现,为教练员实现“训练满足比赛的需要”提供依据。方法:以12名精英青少年足球运动员为研究对象,在“一对一加守门员”的小场地比赛中分别采用不限制攻守转换时间、限制攻守转换时间(进攻12 s以内完成射门和防守3 s以内丢球反抢)两种形式,并实时收集不同心率区间百分比、平均心率、训练总负荷、血乳酸、跑动总距离、高中低3种强度跑动距离、高强度跑动次数、变向次数等数据。结果:不限制攻守转换时间时,运动员平均心率为87%最大心率,38.67%的时间集中在80%~89%最大心率,血乳酸值为11.53 mmol/L;运动员跑动主要集中在中强度跑,跑动距离为31.63 m/min,跑动负荷接近于2022年卡塔尔世界杯。限制攻守转换时间时,运动员平均心率为91%最大心率,38.26%的时间心率集中在90%~95%最大心率,血乳酸值为21.67 mmol/L;运动员跑动主要集中在高强度跑,跑动距离为33.82 m/min,其跑动总距离、高强度跑距离和高强度跑动所占比均高于2022年卡塔尔世界杯。结果表明,教练员通过对进攻射门和防守丢球反抢的时间进行限制,能有效地控制攻守转换时间,从而提高训练负荷强度和运动员负荷使用效率,有利于发展运动员无氧生成性能力。

基于空洞卷积与注意力模块的立体匹配算法

基于卷积神经网络的立体匹配算法大多需要较大的感受野,但多数算法在扩大感受野的同时参数量也容易剧增,导致算法对训练数据的规模要求较高。提出一种基于空洞卷积和注意力模块的立体匹配算法,采用空洞卷积模块,将残差结构和空洞卷积相结合,以在较少参数量的情况下扩大网络的感受野。使用注意力模块,通过不同层次的卷积整合多层次的信息,增加所提取信息的完整性。采用空间金字塔池化模块,通过帯权的金字塔池化扩大模型的感受野,并赋予不同层次信息不同的重要性程度。实验结果表明,在相同数据集和训练次数的情况下,所提算法相对于DispNetC等其他算法具有较快的收敛速度,且结构简单,参数量较少,适用于小样本数据。

粤港澳大湾区小型公园绿地生态系统文化服务的供需匹配特征

小型公园绿地是城市生态系统文化服务的重要载体,自新冠疫情爆发以来,这类型公园绿地更是成为提供重要文化服务的场所。以粤港澳大湾区为研究区域,从潜在供给和潜在需求两个方面量化小型公园绿地文化服务,利用空间自相关与耦合协调度模型,探讨粤港澳大湾区文化服务供需的空间分布及匹配特征。结果如下:①生态系统文化服务供给具有明显的梯度分布,大致呈现中间低、四周高的特点;文化服务需求在城市中心区域呈连片分布。②文化服务供给在城市之间连片、以高⁃高聚集区域为主,需求则以低⁃低聚集为主、连片集中于城市中心,供需双变量则以高供给⁃低需求的聚集态为主、集中于研究区四周。③52.2%的区域属于文化服务需求不足,5.2%的区域供给不足。从小型公园绿地文化服务来看,粤港澳大湾区存在一定比例的生态系统文化服务供需错配现象,为提升人类在抵御重大突发事件过程中的生活质量,可分区管理自然生态系统。

面向绝缘手套佩戴状况检测的小目标检测与匹配算法

基于图像识别的变电站现场人员不安全行为监测对于保障电力生产安全具有重要的意义.对未穿戴绝缘手套的识别是安全监测的重要内容,但手部/手套面积小、有效样本数量少、多人场景中未佩戴手套人员难以识别等问题严重制约了识别算法的性能.针对上述问题,本文提出了一种面向绝缘手套佩戴状况检测的小目标检测与匹配算法.首先,针对数据集中有效样本数量少且特征数量严重不平衡的问题,采用颜色变换与图像拉伸等方法对数据集的图片进行数据增广.其次,针对手部/手套面积小导致目标识别率不高的问题,提出一种基于改进YOLOv3网络的检测算法.一方面,对原网络中的特征金字塔结构进行改进,对网络中多层级特征信息进行融合,提升小目标识别精度;另一方面,使用K均值算法分析数据集,获得适合本数据集的初始候选框,进一步提升小目标识别性能.最终,针对目前算法中仅进行手部/手套识别,但在多人场景中难以识别对应的人员的问题,设计了一套手部与人体的关联匹配算法,可以有效的对检测结果进行匹配.实验结果表明:本文提出的算法能够对绝缘手套佩戴情况进行有效地检测,改进的YOLOv3模型的准确率提升了29%,并且经过改进的YOLOv3+分配算法模型的准确率提升了33.43%.

机载微型导弹动基座传递对准方法研究

为了解决微型导弹应用于轻小型无人机平台的动基座传递对准难题,分析确定了基于姿态匹配修正的传递对准方法,构建了姿态误差方程、姿态矩阵匹配方程、姿态矩阵小角度提取和传递对准滤波器的数学模型,并完成了数值仿真验证.研究表明:基于姿态匹配修正的传递对准方法,在无人机作双轴和三轴分时摇摆机动时均能实现失准角、安装角误差的有效估计,并且估计误差均在5′以内、收敛时间不大于10 s,为轻小型察打一体无人装备研制奠定了良好基础.

一种利用非福斯特匹配电路改进月面低频薄膜天线的设计方案

月面低频射电天文观测具有巨大科学发现的潜力,有望揭开宇宙黑暗和黎明时代的秘密。针对月球背面低频观测提出一种新的设计方案,利用非福斯特匹配电路,大大减小了天线的物理尺寸,使之结构轻巧便于月面部署。首先设计了一种轻巧、宽温度范围、易延展、可折叠、便于在月面部署的电小薄膜天线,具有良好的全向性,在4~8 MHz增益小于1.92 dB,半波束宽度大于83°;然后利用加载非福斯特匹配电路改善其阻抗性能,将天线的电抗从-985.3Ω优化到小于-16.5Ω;最后采用等效电路进行阻抗和噪声实测,噪声功率水平在绝大部分频率范围内小于-150 dBm,初步证实该方案的可行性。

一种自动调谐高频车载电小环天线设计

针对短波通信天线难以在一套设备上实现宽频段工作且不便运输的问题,文中提出了一种适用于近垂直入射天波技术高频通信的自动调谐电小环天线。该天线安装在车辆顶部,主体由耦合环、辐射环及自动调谐控制单元等部分构成,引入两种不同调谐方法,并对两种匹配网络进行集成与自动控制,具有物理结构简单、携带方便且辐射效率较高等优点。仿真和测试结果表明,该环天线在3~30 MHz整个高频频段驻波比小于2,中心频率在25 MHz处的最大增益可达2.7 dBi,最大辐射方向为垂直方向,满足高频近垂直入射天波通信需求,是短波通信系统的重要组成部分。