基于改进蚁群算法和共用航段的搜索救援通道规划

针对战斗搜救任务场景中,空中搜索救援等待区至跳伞区之间的往返路径规划问题,提出一种基于改进蚁群算法和共用航段的搜索救援通道规划方法。首先,针对基本蚁群算法易出现局部极值及收敛速度慢等缺点,对启发函数、状态转移策略、信息素更新策略进行了改进。然后,针对单起点多目标点的路径规划问题,提出了设置分航点以生成共用航段的搜索救援通道规划方法,并以总路径长度表征任务准备负荷量与分别规划航路进行对比。实验结果表明,在本文测试环境下,改进蚁群算法规划的路径长度分别缩减15.4%和14.2%,搜索救援通道的任务准备负荷量减少25.4%。所提出的搜索救援通道规划方法有一定的理论和应用价值。

基于点云的航发叶片分割及打磨轨迹规划方法

针对航发叶片打磨过程中点云分割效果差和轨迹规划中曲面拟合所带来的计算量大的问题,提出了一种基于点云的航发叶片分割及打磨轨迹规划方法,旨在改善点云分割效果并降低计算量。通过结构光相机采集待打磨叶片点云,进行滤波等预处理,并对随机采样一致性(Random Sample Consensus,RANSAC)平面分割算法进行改进,提升算法效率。设计一种结合点云颜色信息的区域生长分割算法,实现叶片待打磨区域的稳定分割。提出一种直接基于点云的三重截面法,配合B样条曲线拟合算法生成预打磨轨迹,并基于等残高算法优化行距,完成打磨轨迹规划。经实验验证,平面分割算法相较于传统方法效率提升40.25%,数据处理效率大大提高。此外,通过改进的区域生长分割算法,叶片打磨轨迹规划效率得到明显提高,其实现效果显著增强。

虚实坐标智能匹配与自适应三维轨迹规划

针对数字孪生增材修复任务中,物件仿真与真实坐标对应困难、三维轨迹误差较大的问题,提出虚实坐标智能匹配与自适应三维轨迹规划方法。采用图像分割方法获取实际场景下物件的分割图像,通过最小外接矩形预估物件真实坐标,仿真端据此执行旋转与平移操作,调整仿真物件的模型位置,实现坐标智能匹配;为最小化虚实坐标误差,设计基于Attention的多尺度残差UNet图像分割模型,利用多尺度残差模块获取物件多尺度特征,通过Attention策略增强网络对位置信息的描述。三维轨迹规划部分,设计融合特征高度的自适应分层算法,减少分层高度偏移,缩减阶梯误差;根据分层结果进行轮廓提取、填充,生成三维轨迹。结果表明,坐标匹配误差小于1mm,三维修复轨迹规划质量较高。

三维重建及3D打印技术在精准胸腔镜肺段切除术中的应用

目的:探讨三维重建及3D打印技术在精准胸腔镜肺段切除术中的应用。方法:选取2020年1月至2022年12月在我院行精准胸腔镜肺段切除术患者105例,用随机数表法分为2组,对照组(53例)和研究组(52例),对照组给予三维重建制定术前计划,研究组给予三维重建及3D打印技术制定术前计划。比较两组围术期相关指标,术前、术后3 d、术后3个月的肺功能指标,临床治疗疗效以及并发症发生情况。结果:研究组术中出血量、住院费用与对照组比较,差异均无统计学意义(P>0.05),研究组手术时间、拔管时间、住院时间明显短于对照组(P<0.05),研究组淋巴结清扫个数明显高于对照组(P<0.05),研究组术后总引流量明显低于对照组(P<0.05)。术后3 d研究组用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼气容积(FEV1)、呼气流量峰值(PEF)、每分钟最大通气量(MVV)、肺一氧化碳弥散量(DLCO)较术前均降低(P<0.05),术后3 d、术后3个月对照组FVC、FEV1、PEF、MVV、DLCO较术前均降低(P<0.05),术后3 d对照组FEV1/FVC较术前升高(P<0.05),术后3个月对照组FEV1/FVC较术前降低(P<0.05),且术后3 d、术后3个月研究组FVC、FEV1、PEF、MVV、DLCO明显高于对照组(P<0.05),术后3个月研究组FEV1/FVC明显高于对照组(P<0.05)。研究组临床治疗疗效优于对照组,且研究组的临床治疗总有效率为94.23%,明显高于对照组(67.92%)(P<0.05)。研究组的并发症发生率为19.23%,与对照组(24.53%)比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论:三维重建及3D打印技术应用在精准胸腔镜肺段切除术中,可有效缩短手术时间,促进患者康复,改善肺功能,提高临床治疗疗效,且安全性较好。

基于改进YOLOv8n-seg的蟹塘水草区域分割与定位方法

目前蟹塘内水草清理以人工作业为主,劳动强度大,作业效率低,自动水草清理船能大幅降低劳动强度,提高作业效率,而确定蟹塘水草分布是规划水草清理船高效作业路径的关键基础。针对无人机采集的蟹塘水草图像中水草与岸边植被相似性高、难以准确区分等问题,该研究提出一种基于改进YOLOv8n-seg的蟹塘水草区域分割与定位方法。改进模型从降低模型大小和提高召回率的角度出发,首先基于RT-DETR(real-timedetectiontransformer)的HGNetv2(hierarchical graph network)轻量化网络结构重设主干特征提取网络,缩减模型体积;其次以Efficient Rep轻量化结构为基准重构颈部网络,在降低参数量的同时增强模型的多尺度特征融合能力;接着在特征提取层引入SegNext注意力机制,加强模型对蟹塘水草区域的敏感度。为了消除模型在识别过程中产生的冗余区域,进一步提高分割精度,采用二值化处理对分割结果进行优化,并结合图像处理算法对水草区域进行面积筛选;经过坐标转换后得到精确水草轮廓经纬度坐标。试验结果表明:改进模型对蟹塘水草具有良好的区分度和分割效果,其参数量和计算量分别为1.49 M和8.4 GFLOPs,召回率和平均精度均值分别为91.5%和95.6%,与原YOLOv8n-seg模型相比,模型体积减小了49.7%,分割速度提升了32.3%。在坐标转换试验中,水草定位精度平均误差为0.22 m,验证了改进模型能够满足蟹塘水草区域分割与定位要求。研究结果为后续水草清理船自动作业路径规划研究提供参考。

国家重点产业规划、地方政府博弈与市场分割

国家重点产业规划是政府协调资源配置的重要“指挥棒”,但实施过程中地方政府的同质化竞争可能会给建设全国统一大市场带来市场分割的威胁。本文基于新经济地理学的建模思想,引入博弈论的分析范式,建立了在国家重点产业规划下地方政府间策略选择的竞争模型,并对博弈假设、核心结论和机制进行检验。研究发现:地方政府对国家重点产业规划的盲目追随会引发地方政府间的同质化竞争,进而可能加剧市场分割;设置“高墙”是地方政府的绝对占优策略,能否形成合理的产业分工格局与区域间技术交流及交易成本密切相关;地方保护与本地整体产能间呈现倒U形关系,持续高涨的区域壁垒不利于产能红利的释放。

基于pix2pixHD的类平面图空间分割清晰度提升及评价方法研究

用图像转译算法生成建筑平面图的研究存在训练难、取样难、控制难、评价难等问题。为了探索更有效的训练及评价方法,文章基于先前研究,探索经典算法pix2pixHD在建筑“类平面图”生成上的应用方法。在样本实验中,发现算法的学习偏好,通过对pix2pixHD算法与“夹芯线”样本的结合运用,提升生成模型的学习效果,使生成图的空间分割线更加清晰;在算法实验中,通过改进评价生成图与真实图像素相似度的计算方法,提升评价的精确度,并提出用于量化评价空间分割清晰度的“矢量比值”算法。通过两种评价方法的优势互补,量化模型的学习效果和生成图质量,以获得生成效果好且有一定创新能力的生成模型。研究结果可初步验证基于图像转译算法,从条件图到矢量结果图路线的可行性,可为训练高质量的建筑平面图生成模型提供理论与实践基础。

面向电磁目标探测的无人机集群区域分割方法

针对电磁目标搜索任务中现有覆盖式路径规划算法存在的无人机初始分布不合理、集群任务起止时间一致性差等问题,依据现实无人机集群集中投放的初始场景,设计了一种等时倾向的区域分割算法。该算法以最小化无人机间最大任务用时差为优化目标,通过改变无人机搜索区域大小影响无人机的任务用时。算法具有二级结构,第一级初始粗分割,解决边界点迭代次数过多的问题;第二级以任务时间偏差值作为调整值,保证了各机的任务用时一致性。仿真实验表明:该算法更适用于无人机集中投放的场景,缩短了无人机个体间的任务等待时间,便于资源的二次调度,有利于多阶次任务的同步执行。

基于多特征融合图像分割的焊缝检测焊接系统

针对工业生产中焊缝检测系统存在易受光照影响、依赖人工和碰撞事故风险高等问题,开发了一套基于多特征融合分割算法的自动化焊缝检测系统;系统采用激光深度相机获取焊缝深度图像,结合多特征融合与斜矩包络线拟合的图像分割算法解决了表面不平整导致的分割难题;通过标定算法,确保了焊缝位置坐标和宽度的准确获取;提出了基于定向包围盒(OBB)的避障检测算法,防止焊接过程中的碰撞;利用机械臂建立了测试系统;经实验测试该系统在检测焊缝宽度和定位方面有效,平均误差分别为0.3029 mm和0.3393 mm,达到工业应用标准;该系统优化了焊接路径和碰撞检测,有效提升了焊接质量与生产效率。

面向实时需求的高铁快运列车运输组织方案协同优化研究

近年来,我国电商行业高速发展,快递需求随之快速增长。高铁快运凭借其运量大、速度快、能耗低的特点,成为现代快递运输的重要方式。在保证高铁快运产品时效性的基础上,为解决现阶段我国高铁快运列车时刻表、停站方案与货物装配方案三者协同优化研究不足而导致的高铁运力资源利用效率较低的问题,建立二次0-1混合整数规划模型。借鉴铁路阶段计划的思想,将全天分为多个时段,以每个时段的货运需求为导向,针对下个时段的高铁快运货物装配方案和新增快运列车停站方案和时刻表进行协同优化。针对已知新增快运列车数量的情况,建立了考虑货物时效性的新增列车的停站方案、时刻表和装配方案协同优化模型(简称协同优化模型)。针对模型约束进行线性化处理,并根据模型特点设计并使用两阶段求解方法,利用LINGO软件求解。以宁杭高铁线路为例,针对9:00-12:00的列车运行图进行优化分析。从结果来看,协同优化模型相比于传统优化方法,可以同时减少列车在途时间和货物在途时间,保证运力资源的充分利用。对比两阶段求解的求解结果可以发现,相比第1阶段,第2阶段得到的货物在途时间更短,货物装配方案更合理,由此可见两阶段求解方法也是合理且有效的。研究结果可以为进一步优化高铁快运列车运输组织方案,提高运输效率提供参考。

基于视觉机器人障碍点云映射避障规划及仿真

针对复杂非结构化果园环境下的视觉点云障碍物识别的数据量大、冗杂度高,严重影响采摘作业的实时性及效率,基于点云分割提出了一种点云压缩算法,旨在提升了点云障碍物的识别效率及环境自适应性。采用了基于Informed RRT^(*)及结合逆投影算法Mapping-based Informed RRT^(*)(M-Informed RRT^(*))降维求解采摘路径。通过构建一个强实时性和高鲁棒性的机器人“采样-感知-避障”一体化作业系统,实现了高效的障碍物识别和路径规划。ROS采摘机器人的实验数据证明了本算法的可行性,显著提升了采摘作业的效率。

“E骨”-反肩置换术一站式术前规划系统

目的为提高反肩置换术术前规划的精准度和效率,本研究开发了“E骨”—反肩置换术一站式术前规划系统。方法利用nnU-net深度神经网络进行肩胛骨分割,获得精确的肩胛骨分割结果;结合骨密度、上下倾角和入钉长度3个关键因素自动定位基座,并计算出手术规划所需定量参数;结合关节盂形态和基座定位信息生成个性化导板;编写系统界面,将各部分功能模块化组装便于使用,提供交互操作与规划结果显示的功能。结果构建出“E骨”术前规划系统。本系统与Mimics系统相比,减少了规划过程中繁琐的手动调整,平均入钉长度规划结果长于Mimics系统,且规划时间缩短86%。本系统肩胛骨分割精度达到99.93%,较Mimics更高。结论本研究为反肩置换术提供了一套一站式的高效、精准的术前规划方案,具有广泛的临床应用前景。

深中通道锚碇上方大节段钢箱梁吊装卸船方案比选及吊具设计

深中通道伶仃洋大桥东、西泄洪区非通航孔桥为跨径110 m的连续钢箱梁桥,有2孔钢箱梁上跨伶仃洋大桥海中锚碇。因中山大桥提前合龙,受通航限制,该区域共20片大节段钢箱梁(4片长86.1 m,重1097 t;16片长110 m,重1408 t)需由武船中山基地码头船运至中铁南方基地码头吊装卸船,转运后再由“天一号”运架一体船取梁。根据中铁南方基地码头2台2000 t龙门吊情况,进行大节段钢箱梁吊装卸船方案比选及配套吊具设计。对单钩单梁、双钩单梁、双钩双梁3种吊装卸船方案进行分析,考虑经济性和操作便利性,选择双钩双梁方案。根据吊装需要,设计4套相同的吊具(主要由扁担梁、销轴、绳轮、绳圈和卸扣等组成),110 m和86.1 m大节段钢箱梁分别设置16套和12套吊点,每根扁担梁下设4个吊耳。采用MIDAS软件建立钢箱梁及扁担梁整体模型,分析钢箱梁、吊具及连接构件的力学性能。结果表明:钢箱梁、钢箱梁吊耳及连接螺栓、扁担梁、扁担梁吊耳及销轴的受力均满足规范要求。设计的吊具已成功应用于20片大节段钢箱梁的吊装卸船施工。

基于动态路段代价的AGV停车路径规划算法

针对智慧停车场自动导引车(Automated Guided Vehicle, AGV)存取车辆过程中,由于转弯和拥堵导致停车效率低的问题,提出一种基于动态路段代价的停车引导路径规划算法。首先,提出最优方向的概念,考虑终点与起点的相对位置,设置优先扩展位于最优方向位置节点的策略,能够预判节点搜索方向,减少路径转弯次数并节约计算量;其次,设置一种根据场内AGV运行情况动态调整地图路段代价的函数用以准确反映场内已占用道路信息,引入启发式思想和时间窗原理,算法在生成路径时避开代价较高的易拥堵路段。仿真结果表明,上述算法在求解高质量路径的同时,表现出优秀的计算性能。算法可以满足路径的实时计算要求,适用于AGV代客泊车服务。

基于深度学习的遥感影像地物分割研究

地物分析在村镇建设中扮演着至关重要的角色,其为规划、管理和监测提供了决策支持的关键信息。随着深度学习技术的发展,基于深度学习的语义分割方法在地物分析领域展现出了强大的潜力。文章针对这一问题进行了研究,调研了当前7种基于深度学习的语义分割方法,并在实际数据集上对这些方法进行了广泛的试验与验证。试验结果表明,各个模型在地物分割任务中表现出了不同的优势。同时,为了进一步提高地物分析的准确性和鲁棒性,文章提出了一种集成学习的方法,将多个模型的预测结果进行加权融合。该方法使得模型性能取得了显著的提升,其中像素分类准确率高达89.64%。这表明集成学习在地物分析中的应用潜力,为村镇建设提供了更可靠的技术支持。本研究可为深度学习在地物分析领域的应用提供有益的实践经验,并为未来相关研究和应用提供重要参考。

管道地质灾害的风险分级及分段研究

以中缅天然气管道(广西省内段)干线为例,采用定性和半定量分级标准相结合的方法对管道沿线的61处灾害进行风险等级划分;按照以“地质环境条件为主”的原则,依据形成自然与地质灾害的地质环境背景条件、自然与地质灾害发育现状和主要诱发条件,对管道沿线进行易发程度分段划分;在易发程度分段评价的基础上,以“定性分析为主,定量评价为辅”的原则,按地质灾害隐患风险等级的高低和风险隐患点分布密度进行风险等级分段评价,最后根据管道地质灾害风险分级及分段的结果进行治理规划。以期通过管道地质灾害风险分级及分段的方法实践,为管道的安全运营和管道沿线灾害的治理提供理论参考。

基于逐层扩张卷积的3D牙颌实例分割

在计算机辅助的正畸手术规划和牙齿识别中,准确地从3D牙颌模型中分割出每颗牙齿至关重要。无需候选区域的分割方法虽然高效且易用,但存在诸多限制:在局部特征聚合时,现有方法依赖欧氏距离寻找特征空间内最近的多个网格单元,只能实现较小的感受野,这可能导致对牙齿网格的错误预测;此外,现有方法未充分考虑3D牙颌模型的方向性和同一牙齿实例的网格单元间的潜在信息。针对上述问题,提出一种名为“逐层扩张卷积”的卷积方法,它能在有效提取特征的同时,不增加任何计算成本;同时,提出方向特征对齐模块和潜在信息挖掘模块,以进一步优化牙颌分割结果。在真实采集的3D牙颌内口扫描数据集上的实验结果表明,所提方法在总体准确率(OA)和平均交并比(mIoU)方面分别达到了98.46%和94.47%,相较于TSGCNet(Two-Stream Graph Convolutional Network),分别提升了3.27个百分点和10.45个百分点。

竖井管片拼装用环行起重机设计

结合竖井管片拼装的要求,文中设计了一种可沿轨道±210°运行的环行起重机。通过研究管片吊点的位置,提出了一种无需中转装置的运输方案,从而提高了管片输送的效率。同时,基于面齿传动原理,提出了一种弧形齿条与直齿轮啮合的行走驱动方案,并通过增大齿轮模数、轮齿修形等方式提高了齿轮齿条的承载能力。另外,通过对比分析各种供电方案的优缺点,确定了采用环形拖链的供电方案。经工程实践检验,该环行起重机设计方案合理可行,能满足竖井管片吊装的需求,为竖井掘进机功能设计提供了思路及技术参考。

经济新常态下我国滑雪旅游产业高质量发展研究——基于3个雪季的数据预测及市场细分

北京冬奥会的成功举办推动我国冰雪运动跨越式发展,民众对冰雪运动体验品质的要求随着冰雪产业加速崛起而不断迭代升级,如何坚持供需两端发力、释放良性消费潜力成为后续相关工作的核心命题。为此,通过线上线下相结合的方式,对北京市周边8个滑雪场的1177名滑雪旅游者进行了连续三年的系列深度调查。针对行为意向作用机制开展两个关键研究,旨在探讨提升滑雪旅游者行为意向、激发滑雪旅游者内在驱力的策略。研究一以计划行为理论为视角,探讨行为态度、主观规范和感知行为控制对冬奥前、中、后不同时期滑雪旅游者行为意向的影响程度及差异。研究二是在研究一的基础上,融入游憩专业化理论视角,对后冬奥时期滑雪旅游者进行市场细分,并进一步比较不同细分市场群体间滑雪旅游行为意向的差异。研究发现:(1)相较于主观规范和感知行为控制,滑雪旅游者的行为态度是正向影响其行为意向更关键的因素且在后冬奥时期的表现更为突出;(2)依据游憩专业化三个子维度(认知、情感、行为),可以有效细分后冬奥时期滑雪旅游者;拥有不同游憩专业化程度的滑雪旅游者,在滑雪旅游行为意向上具有显著差异。鉴于此,研究构建较为全面的滑雪旅游者个体行为预测分析通道,进而提出推动我国滑雪旅游产业高质量发展的对策,驱动滑雪旅游产业成为我国扩内需、促消费、稳增长的新兴动力,实现冰雪运动可持续发展目标。

Monaco放疗计划系统控制点设定对中下段食管癌动态调强放射治疗计划剂量学的影响

目的:研究Monaco放射治疗计划系统中控制点(CP)不同取值对中下段食管癌动态调强放疗(dIMRT)计划的剂量学影响。方法:选取2023年1-6月在商洛市中心医院接受动态调强放疗的13例中下段食管癌患者,在Monaco放疗计划系统中对每例患者分别以CP限值为10、20、30、40、50、60、80、130和200设计9组dIMRT计划,除CP参数外其他优化参数均保持不变,分析靶区和危及器官(OAR)肺部、心脏和脊髓的剂量差异。结果:随着CP限值的增大,靶区最大剂量即2%靶区体积的受照剂量(D_(2%))、平均剂量即50%靶区体积的受照剂量(D_(50%))和剂量均匀性指数(HI)呈先减小然后趋于平稳;靶区最小剂量即98%靶区体积的受照剂量(D_(98%))和靶区适形度指数(CI)呈先增大然后趋于平稳;OAR的各剂量指标差异均无统计学意义(P>0.05);肺部5、10、20、30Gy剂量的体积百分比(V_(5)、V_(10)、V_(20)、V_(30))变化范围分别为1.13%、0.75%、0.29%和0.19%,肺部平均剂量(V_(mean))最大偏差18.7 cGy;心脏V_(10)、V_(20)、V_(30)、V_(40)变化范围分别为2.2%、1.23%、1.39%和1.12%,心脏V_(mean)最大偏差63.85 cGy,脊髓D_(max)最大偏差70.78 cGy.9组计划实际控制点个数(CP_(s))、计划执行时间(DT)、计划复杂度机器跳数与实际控制点个数比值(MU/CP_(s))比较,差异具有统计学意义(F=2.857、25.145、135.467,P<0.05)。结论:在中下段食管癌dIMRT计划中,最大CP值设定为40~50,在满足靶区和OAR剂量的前提下能够减少计划的优化时间、子野数目和患者的治疗时间。