动作时序优化振动信号混沌吸引子特征的断路器操动状态辨识方法

高压断路器分合闸操作过程包括掣子脱扣、弹簧释能、动静触头碰撞等动作,机械振动信号作为能量传递的表现,蕴含着丰富的运行状态信息。该文基于断路器关键动作节点的时序,提出一种动作时序优化振动信号混沌吸引子特征的断路器操动状态辨识方法。首先,由高速相机捕捉断路器操动过程主轴拐臂运动图像,利用目标跟踪算法获取动触头关键运动节点时序指标;然后,依据时序指标划分操动过程,通过对不同阶段的振动信号相空间重构,提取相空间吸引子几何和属性特征;最后,利用智能分类算法进行故障辨识,实验结果验证该方法在大幅节省时间开销的同时,有效提高了分类辨识的准确率达96.9%。该文方法在断路器状态监测和带电测试中具有广阔应用前景。

数控转台蜗轮转动元动作的热变形有限元分析

为研究数控转台传动系统元动作的热误差建模方法,首先介绍了元动作理论以及有限元数值模拟的温度场模型假设及边界条件,并分析了温度场仿真所需的摩擦机理及参数计算方法.采用ANSYS仿真分析从稳态和瞬态两个方面对转动元动作进行数值模拟,并给出其中关键元动作的温升曲线,分析了元动作瞬态、稳态及热-结构耦合温度场和变形场,得到元动作温度分布云图、温升量及热变形量.通过热变形理论计算和热变形有限元分析,得到考虑动作件热变形的传动系统元动作热误差模型.

基于动作条件交互的高效行人过街意图预测

城市化的进程不断加速,人车冲突问题已成为现代社会亟待解决的重大难题。复杂交通场景下,行人横穿马路行为导致交通事故频发,准确、实时地预测行人过街意图对避免人车冲突、提高驾驶安全系数和保障行人安全至关重要。本文提出基于动作条件交互的高效行人过街意图预测框架(efficient action-conditioned interaction pedestrian crossing intention anticipation framework,EAIPF)来预测行人过街意图。EAIPF引入行人动作编码模块增强多模态动作模式下的表征能力,挖掘深层骨架上下文信息。同时,引入场景对象交互模块挖掘与对象交互信息,理解交通场景中高级语义线索。最后,意图预测模块融合行人动作特征和对象交互特征,实现行人过街意图的鲁棒预测。所提出的方法在两个公共数据集JAAD和PIE上验证算法性能,准确率分别达到了89%和90%,表明本文方法可以在复杂交通场景下准确预测行人穿越意图。

基于Transformer的三维人体姿态估计及其动作达成度评估

针对人机交互、医疗康复等领域存在的人体姿态分析与评估问题,本文提出了一种基于Transformer的三维人体姿态估计及其动作达成度评估方法。首先,本文定义了人体姿态的关键点及关节角,并在深度位姿估计网络(DPEN)的基础上,提出并构建了一个基于Transformer的三维人体姿态估计模型(TPEM),Transformer的引入能够更好的提取人体姿态的长时序特征;其次,利用TPEM模型对三维人体姿态估计结果,设计了基于加权3D关节角的动态时间规整算法,在时序上对不同人物同一动作的姿态进行姿态关键帧的规整匹配,并据此提出了动作达成度评估方法,用于给出动作的达成度分数;最后,通过在不同数据集上进行实验验证,TPEM在Human3.6 M数据集上实现了平均关节点误差为37.3 mm,而基于加权3D关节角的动态时间规整算法在Fit3D数据集上的平均误差帧数为5.08,展现了本文所提方法在三维人体姿态估计与动作达成度评估方面的可行性和有效性。

融合片段对比学习的弱监督动作定位方法

针对现有基于注意力机制的弱监督动作定位方法对动作边界处的片段容易错误分类的问题,提出一种融合片段对比学习的弱监督动作定位方法。首先,引入三个分支的注意力机制,分别测量每个视频帧是动作实例、上下文以及背景的可能性;其次,基于得到的注意力值构建对应分支的类激活序列;然后,通过片段挖掘算法构造正负样本对;最后,利用片段对比学习引导网络将模糊片段正确归类。实验结果表明,当交并比(IoU)取值0.5时,在THUMOS14与ActivityNet1.3两个公共数据集上,所提方法的平均检测精度(mAP)分别达到了33.9%和40.1%,相较于DGCNN(Dynamic Graph modeling for weakly-supervised temporal action localization Convolutional Neural Network)弱监督动作定位模型在上述两个数据集上分别提升1.1和2.9个百分点,验证了所提方法的有效性。

ASE-ERNIE:一种基于ERNIE的中文指令动作序列生成方法

中文结构灵活多样,同样的语义有多种表达方式,在中文指令过长或存在多组动作的情况下,家庭服务机器人很难正确理解并做出响应。此外,家庭环境的中文指令解析研究在数据方面仍然稀缺。现有的方法不能准确提取出指令中包含的全部动作序列。由此提出一种基于ERNIE方法的动作序列提取(ASE-ERNIE)模型来提取中文指令中的可执行动作序列,该模型通过动作类型和参数之间的关系提取指令信息,将动作序列的提取工作转化为序列标注任务。在指令中存在多组动作并且存在多个参数的情况下,依然能够提取出全部动作序列。通过实验验证了所提方法的有效性,动作序列提取任务的F 1值达到了80.37%。

面向任务的机器人动作泛化研究

动作泛化是机器人被期望具备的功能,要求机器人不仅能重复人类示教的灵巧动作,还可以根据任务目标生成新动作,在小批量、多种类的生产要求下具有广阔的应用场景.针对面向任务需求快速学习和灵活泛化的目标,设计开发了机器人动作泛化框架.首先,进行少量示教,使用概率运动基元(probabilistic movement primitives,ProMP)构建动作的轨迹分布,以较少参数概括示教信息.其次,使用期望最大(expected maximum,EM)算法迭代估计模型参数,引入先验信息补充模型以保证稳定性.研究先验信息对泛化效果的影响,确定了合适的先验参数;研究傅里叶基函数对周期轨迹的拟合效果,提出轨迹分割与滤波方法以保证拟合精确平滑.利用模型的概率分布性质,将动作的概率范围收缩到特定位置,并进行整条轨迹的时间尺度缩放与空间位置变换,生成符合泛化要求的轨迹.最后,搭建了一个六自由度机器人喷涂场景进行动作泛化实验.结果表明:该框架能够快速生成多种泛化轨迹.单自由度轨迹学习平均消耗1.924 s,轨迹生成平均需0.004 s;六自由度轨迹学习平均消耗35.608 s,轨迹生成平均需0.011s.

时空多尺度关联特征融合的二维卷积网络细粒度动作识别模型

针对传统二维(2D)卷积网络提取时空特征尺度单一以及对细粒度动作数据集中帧与帧之间的远程时间关联信息利用不足的问题,本文提出时空多尺度关联特征融合的2D卷积网络细粒度动作识别模型。首先,为建模视频多尺度空间关联以加强对细粒度视频数据的空间表征能力,模型使用多尺度“特征压缩、特征激发”方式,使网络所提取空间特征更加丰富有效。然后,为充分利用细粒度视频数据时间维度上的运动信息,本文引入时间窗口自注意力机制,利用自注意力机制强大的远程依赖建模能力同时只在时间维度上进行自注意力操作,以较低计算成本建模远程时间依赖关系。最后,考虑到所提取时空特征对不同类型动作分类的贡献不均等,本文引入自适应特征融合模块,为特征动态赋予不同权重实现自适应特征融合。模型在2个细粒度动作识别数据集Diving48和Something-somethingV1上识别准确率分别达到86.0%和46.9%,分别使原始主干网络识别准确率提升3.8%和1.3%。实验结果表明,在只使用视频帧信息作为输入的情况下,本模型达到与现有基于Transformer和三维卷积神经网络(3D CNN)算法相当的识别准确率。

基于时空交叉感知的实时动作检测方法

时空动作检测依赖于视频空间信息与时间信息的学习.目前,最先进的基于卷积神经网络(Convolutionsl Neural Networks,CNN)的动作检测器采用2D CNN或3D CNN架构,取得了显著的效果.然而,由于网络结构的复杂性与时空信息感知的原因,这些方法通常采用非实时、离线的方式.时空动作检测主要的挑战在于设计高效的检测网络架构,并能有效地感知融合时空特征.考虑到上述问题,本文提出了一种基于时空交叉感知的实时动作检测方法.该方法首先通过对输入视频进行乱序重排来增强时序信息,针对仅使用2D或3D骨干网络无法有效对时空特征进行建模,提出了基于时空交叉感知的多分支特征提取网络.针对单一尺度时空特征描述性不足,提出一个多尺度注意力网络来学习长期的时间依赖和空间上下文信息.针对时序和空间两种不同来源特征的融合,提出了一种新的运动显著性增强融合策略,对时空信息进行编码交叉映射,引导时序特征和空间特征之间的融合,突出更具辨别力的时空特征表示.最后,基于帧级检测器结果在线计算动作关联性链接.本文提出的方法在两个时空动作数据集UCF101-24和JHMDB-21上分别达到了84.71%和78.4%的准确率,优于现有最先进的方法,并达到73帧/秒的速度.此外,针对JHMDB-21数据集存在高类间相似性与难样本数据易于混淆等问题,本文提出了基于动作表示的关键帧光流动作检测方法,避免了冗余光流的产生,进一步提升了动作检测准确率.

面向铁路行车调度员疲劳识别的动作检测

行车指挥调度是铁路运输的核心监控岗位,检测调度员的疲劳动作对保障铁路运营安全具有重要意义。为了能识别铁路行车调度员疲劳动作,降低安全生产风险,提出一种基于双向长短时记忆神经网络和支持向量机的自适应增强算法对调度员疲劳状态下的动作进行识别。首先,通过高分辨率网络(High-Resolution Net, HRNet)人体关键点检测模型,提取多个人体关键点及人体动作行为角度特征与长度比例特征。其次,搭建基于双向长短时记忆神经网络和支持向量机(Bi-directional Long Short-Term Memory-Support Vector Machine, BiLSTM-SVM)的动作识别模型,使用正交试验法对模型参数进行优化,并采用自适应增强算法(Adaboost, Adaptive Boosting)进一步提升疲劳动作识别。最后,基于调度仿真疲劳动作数据,对该模型的有效性进行验证。结果显示,该模型的精确率为0.97、准确率为0.96、召回率为0.96、F1分数为0.96。该模型提高了人体疲劳动作分类的准确率,为调度员疲劳检测提供了判断依据。

融合人体骨架和姿势信息特征的轻量级人体动作识别方法

针对人体动作识别任务中特征值选取不当导致识别率低、使用多模态数据导致训练成本高等问题,提出一种轻量级人体动作识别方法。首先使用OpenPose、PoseNet提取出人体骨架信息,使用BWT69CL传感器提取姿势信息;其次对数据进行预处理、特征融合,对人体动作进行深度学习分类识别;最后,为验证此方法的有效性,在公开数据集WISDM、UCIHAR、HASC和自建的人体动作数据集上进行实验验证,并使用改进的目标引导注意力机制(target-guided attention,TGA)–长短期记忆(long short term memory,LSTM)网络输出最终的分类结果。实验结果表明,在自建数据集下融合姿势和骨架特征达到99.87%准确率,相比于只使用姿势信息特征,识别准确率提高了约5.31个百分点;相比于只使用人体骨架特征,识别准确率提高了约1.87个百分点;在识别时间上相比于只使用姿势信息,识别时间降低了约29.73 s;相比于只使用人体骨架数据,识别时间降低了约9 s。使用该方法能及时有效地反映人体的运动意图,有助于提高人体动作和行为的识别准确率和训练效率。

选择性功能动作评估在颈、腰痛患者中的应用及对治疗效果的评价

目的通过选择性功能动作评估(SFMA)方法精准评估颈、腰痛患者造成疼痛的主要功能障碍情况,为进一步个性化精准康复治疗提供指导和建议,并评价治疗效果。方法选择2022年6月至12月就诊于西安交通大学第一附属医院康复医学科门诊的30例颈、腰痛患者为研究对象,均进行SFMA精准评估,并实施相同频次和治疗周期的针对性治疗,评价患者的治疗效果;比较患者治疗前、后的视觉模拟评分法(VAS)评分及主动呼吸模式。结果治疗后,显效11例(36.67%),有效18例(60.00%),无效1例(3.33%),治疗总有效率为96.67%(29/30)。治疗前的VAS评分为(4.47±1.04)分,治疗2周后的VAS评分为(2.03±1.29)分。治疗前、后的VAS评分比较,差异具有统计学意义(t=9.371,P<0.001);随访1个月后的VAS评分为(1.50±1.30)分,与治疗2周后的VAS评分比较,差异无统计学意义(t=1.585,P=0.118)。治疗前,15例为胸腹联动呼吸模式,15例为胸式呼吸模式;治疗后,30例为胸腹联动呼吸模式,0例为胸式呼吸模式。治疗前、后的呼吸模式比较,差异具有统计学意义(χ^(2)=17.422,P<0.001)。结论应用SFMA对颈、腰痛患者的治疗有指导意义,可有效减轻颈、腰痛,且治疗效果维持时间长,值得临床应用与推广。

基于多维动态拓扑学习图卷积的骨架动作识别

图卷积由于其对图数据的强大表示能力被广泛应用于基于骨架的动作识别任务中.但是现有的图卷积方法在所有帧或通道上都使用共享的图拓扑进行特征聚合,这极大限制了图卷积网络的表示能力.为了解决这些问题,本文提出多维动态拓扑学习图卷积用于动态建模具有时序与通道特异性的拓扑结构.多维动态拓扑学习图卷积主要包含三个组成部分:纯粹节点拓扑学习图卷积(pure Joint topology learning Graph Convolution,J-GC)、动态时序特异性拓扑学习图卷积(Dynamic Temporal-Wise topology learning Graph Convolution,DTW-GC)和通道特异性拓扑学习图卷积(Channel-Wise topology learning Graph Convolution,CW-GC).特别地,在DTW-GC中使用了动态骨架拓扑建模方法(Dynamic Skeleton Topology Learning,DSTL),以高效地建模富含全局时空拓扑特征的动态骨架拓扑.将多维动态拓扑学习图卷积与多尺度时间卷积(Multi-Scale Temporal Convolution,MS-TC)相结合,本文构建了具有强大建模能力的图卷积网络.此外,为了对骨架数据的空间信息进行补充,本文额外引入了相对节点数据和相对骨骼数据进行多流网络的融合.本文所提出的方法在NTU-RGB+D与NTU-RGB+D 120数据集上分别取得了92.64%和89.29%的准确率,超过了当前最先进方法.

爬行真的可有可无吗?——婴幼儿动作发展的国际论证与经验启示

动作发展是指个体在成长过程中逐渐掌握并发展出的各种动作技能。爬行在婴幼儿动作发展中扮演着重要角色,对认知神经系统、肌肉骨骼系统、动作能力和社交能力等方面的成长发育有着积极意义。然而,我国学术界对于动作发展,尤其是爬行的重视程度相对较低,且公众对于爬行在个体成长中的重要性认知不足。以爬行这一婴幼儿时期关键的动作发展里程碑为例,运用文献资料法和逻辑分析法,系统梳理了国际上关于婴儿爬行的相关研究,包括其发展变化、多元作用、影响因素和干预措施等方面的理论研究与实践探索。对实现我国“幼有优育”的婴幼儿健康成长的研究启示主要有:开展大样本的婴儿爬行队列研究;采用婴儿爬行经历作为临床筛查的参考指标;改善婴儿家庭养育的爬行支持环境;完善特殊婴儿的爬行活动干预。

基于可穿戴设备的开放集动作识别技术研究

随着智能手表、手环等可穿戴设备的普及,将其用于人体行为识别领域并从中解码出人类行为活动,对于健康监测、日常行为分析、智能家居等应用具有重要意义。然而,传统的动作识别算法存在特征提取困难、识别准确率较低等问题,并且均基于封闭集假设,即所有的训练数据和测试数据均来自同一个标签空间,而现实世界中大多都是开放集(Open-Set)场景,在测试阶段可能会将未知标签样本送入模型,从而导致分类错误。文中针对人体动作识别问题,提出了多通道自适应卷积网络(Multi-channel Adaptive Convolutional Network,MCACN),针对传统CNN网络特征提取仅局限于一个小范围内的问题,自适应卷积模块能够使用不同大小的卷积核提取不同时间跨度的特征,并自动计算权重求和。此外MCACN的多通道结构使各传感器数据得以分头进行处理,获得能够区分相近动作的特征细节。最后,设计了基于标签的多元变分自编码器,提出了用于开放集识别的模型MCACN-VAE。该模型能够通过计算重建误差来识别未知类,聚焦于已知类别动作,提高了模型的健壮性。实验结果表明,在封闭集实验中,MCACN模型能够有效地对动作进行识别,对7种日常动作的识别准确率均达到了91%以上,总体准确率达到了95%。在开放集实验中,MCACN-VAE在不同开放度下对于已知类别的总体识别准确率均达到了89%以上,对于未知动作片段的识别准确率也保持在75%以上,证明了所提模型能够有效拒绝未知类,识别已知类。

基于改进支持向量回归的空战飞行动作识别

针对空战中飞机的飞行动作愈发复杂导致识别准确率低的问题,提出了改进支持向量回归的空战飞行动作识别方法,该方法采用高斯核函数作为线性核函数,利用混沌初始化和反向学习策略改进麻雀搜索算法,利用改进后的麻雀算法优化支持向量回归算法,具体表现为对支持向量回归算法中高斯核函数的参数进行优化,通过优化后的支持向量回归算法进行飞机动作识别。采用了五种基本的飞行动作和几种复杂的飞行动作验证该方法的识别准确率。仿真表明,优化后的支持向量回归算法与传统的支持向量回归算法、模糊支持向量机算法、传统聚类算法、神经网络算法相比,对基本飞行动作的平均识别率至少提升了2.2%,对复杂飞行动作的平均识别率至少提升了3.7%。

特征增强与残差重塑的多重一致性约束半监督视频动作检测

一致性正则化半监督视频动作检测方法对原始数据和增广数据进行特征表示时容易引起两类数据间判别域偏差,导致判别结果无法拟合.针对该问题,文中提出特征增强与残差重塑的多重一致性约束半监督视频动作检测方法.首先,将基础动作特征描述子在时空维进行连续性增强编码,获取视频动作理解中至关重要的上下文信息.然后,在通过残差特征重塑模块获得多尺度残差信息的同时进行特征重塑.为了降低不同数据间的判别偏差,分别从分类特征与动作定位特征角度对原始数据和增广数据施加多重一致性约束,实现模型对增广数据和原始数据判别结果和特征表示的匹配.最后,在JHMDB-21、UCF101-24数据集上的实验表明,文中方法能有效提高少样本标记条件下视频动作检测准确度,具有较强的竞争力.

压缩机防喘振阀动作引发装置停车原因分析及措施

原料气压缩机流量大幅度波动,波动量达到10961.65 m^(3)/h,进而压缩机流量从51768.7 m^(3)/h下降至35768.94 m^(3)/h,压缩机喘振阀打开卸载,导致全装置停车。在流量发生波动时工作点在防喘振控制线右侧来回9次同幅度跳动,流量低值为40807.04 m^(3)/h,而压缩机转速波动量为347.14 r/min,可排除机组本身故障导致的流量波动,在流量波动时,调节阀PV2002阀位及阀后压力PSI2002发生同步波动,调节阀阀位波动量达到29.163%,调节阀阀位波动导致压缩机流量波动。对调节阀PID进行18次修改,P值从150改为28,系统响应动作变慢,控制输出发散,同时入厂原料气压力大幅度波动,造成调节阀阀位波动增大,阀后流量波动增大,调节阀PID由自动模式改为手动模式,流量进一步下降,工作点进入喘振线内,喘振阀突然打开。对调节阀PID参数恢复,压缩机调速阀、防喘阀及调节阀PV2002静态测试,同时在管理及技术措施上提出下一步要求。调节阀PID参数改动、原料气压力波动及调节阀状态模式改变是引发压缩机卸载、装置停车的根本原因。

基于改进粒子群算法的UWB雷达人体动作识别研究

针对雷达信号中的杂波干扰及样本数量对人体动作识别精度的限制,提出一种基于改进粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)优化支持向量机(support vector machine,SVM)模型的超宽带(ultra-wideband,UWB)雷达人体动作识别算法。利用动态目标指示(moving target indication,MTI)与小波阈值滤波对接收到的UWB回波信号进行预处理,消除回波信号中的杂波和噪声对人体动作识别的影响;结合二维离散小波包分解(two dimensional discrete wavelet packet decomposition,2D-DWPD)与奇异值分解(singular value decomposition,SVD),对预处理后的雷达信号进行特征提取和降维;提出一种改进粒子群算法,优化SVM模型的相关参数进行识别和分类。实验结果表明,提出的算法准确率可达到96.25%,具有良好的识别性能。

数字国画产品设计在采摘机器人动作仿真中的应用

首先,介绍了数字国画的产品设计,并将其应用在采摘机器人动作仿真中;然后,分析了采摘机器人机械臂运动学和动力学模型,对机械臂的驱动控制进行了深入研究;最后,基于Matlab对采摘机器人动作“掰”进行了仿真分析。结果表明:随着姿态角β或γ的增大,苹果与果枝连接处产生的力矩都会发生变化;而使用动作“掰”采摘苹果时,改变姿态角γ更容易采摘到苹果。