遥感探测小麦条锈病严重度的GBRT模型研究

为了提高小样本数据模型的稳定性,构建具有更高精度和鲁棒性的小麦条锈病遥感探测模型。首先基于辐亮度和反射率荧光指数方法提取了冠层日光诱导叶绿素荧光（SIF）数据,然后结合对小麦条锈病病情严重度敏感的反射率光谱指数并基于改进的分类与回归树（CART）——梯度提升回归树（GBRT）算法,构建了融合反射率和冠层SIF数据的小麦条锈病遥感探测的GBRT模型,并将其与CART及多元线性回归（MLR）模型进行比较。结果表明：①反射率导数荧光指数D705/D722、短波红外谷反射率和反射率比值荧光指数R740/R800是影响遥感探测小麦条锈病严重度精度的主控因素,其中SIF数据的重要性值高于反射率光谱数据,冠层SIF能够比反射率光谱更加敏感地反映小麦条锈病害信息;②GBRT模型病情指数（DI）预测值和实测值间的均方根误差（RMSE）比CART和MLR模型分别减小了15.50%和13.49%,决定系数（R²）分别提高了6.16%和11.57%,GBRT模型估测DI值更接近于实测值,且估测结果波动小,鲁棒性高;CART模型在小样本数据中易将不同特征的数据集划分为同一特征的子集,预测结果波动较大;MLR模型的预测结果相对比较稳定,但其预测精度较低。     

SMAP土壤水分产品在淮河流域的适用性评估

选取淮河流域为研究区域,利用2016年6月至2019年5月流域内的313个土壤水分观测站0~10 cm土壤体积含水量数据,使用多种指标分析SMAP卫星（Soil Moisture Active Passive）9 km分辨率土壤水分产品（L2_SM_P_E）精度的空间和时间（年、月、日尺度）特征,并讨论植被、土壤、地形等对精度影响。结果表明：①整体来看,L2_SM_P_E在淮河流域达不到0.04 m³/m³的预期精度,存在湿区高估、干区低估的现象,但可以较好地反映流域土壤水分的空间分布特征,也能较为准确地指示高湿区和低湿区。②L2_SM_P_E的精度存在明显的区域差异和季节差异。冬季精度明显优于其他季节,流域大部分地区的无偏均方根误差（ubRMSE）均接近预期精度,且在流域北部的部分地区、伏牛山区和大别山区达到了预期精度。在春秋季,流域北部和大别山区的精度较高。夏季L2_SM_P_E的可用性较差。③L2_SM_P_E和降水有较好的一致性,对降水的响应比土壤水分观测值敏感。在降水过程中和降水结束后,L2_SM_P_E的误差以随机误差为主;当土壤相对干燥,则以系统性负偏差为主。④L2_SM_P_E的精度与采样点的土壤类型关系并不密切,山地地区的精度要优于其他地区。     

最优知识传递宽残差网络输电线路螺栓缺陷图像分类

目的 输电线路螺栓图像具有分辨率低和视觉信息较差的特点,针对螺栓缺陷图像分类时教师网络（大模型）参数量大、学生网络（小模型）分类精度低的问题,提出了一种最优知识传递宽残差网络输电线路螺栓缺陷图像分类方法,来弥补使用大小模型进行分类任务的局限性。方法 首先改变大模型宽度,即拓宽网络特征表达维度来增加向小模型传递的螺栓缺陷知识和简化小模型结构至3个残差块;然后为了选出传递螺栓缺陷知识性能最优的大模型,提出知识偏差的概念来可视化大模型向小模型螺栓缺陷知识传递的程度,综合分析不同宽度大模型利用知识蒸馏算法与注意力转移算法分别指导小模型训练后的分类准确率,并用知识偏差来确定最优知识传递模型;最后将最优知识传递模型利用知识蒸馏算法与注意力转移算法相结合指导小模型训练,尽可能提升小模型的螺栓缺陷分类性能。结果 在自建螺栓缺陷图像分类数据集上进行了验证,结果表明宽度为5的大模型向小模型传递螺栓缺陷知识性能最优,使小模型的螺栓缺陷分类准确率提高了5.56%,小模型与最优大模型的分类准确率只差2.17%,知识偏差为0.28,且小模型的参数量仅为大模型参数量的0.56%。结论 本文提出的最优知识传递宽残差网络输电线路螺栓缺陷图像分类方法,弥补了大小模型螺栓缺陷图像分类的局限性,实现了精度与资源消耗的平衡。     

Core decomposition and maintenance in weighted graph

World Wide Web - Coreness is an important index to reflect the cohesiveness of a graph. The problems of core computation in static graphs and core update in dynamic graphs, known as the core...     

Performance‐based near‐optimal vibration control for nonlinear offshore platforms with delayed input

This paper investigates the vibration control problem for offshore platform, where the nonlinear characteristics, delayed input and external wave force are considered in time domain. By introducing a delay‐free reconstructional vector and applying the maximum principle, the original vibration problem for offshore platform is formulated as a nonlinear two‐point‐boundary‐value (TPBV) problem with delayed items. The major contribution of this paper is that a performance‐based near‐optimal vibration control strategy is proposed by solving this nonlinear TPBV problem, which includes a feedback item with offshore platform system state, a feedforward item with wave force state, and a compensator for nonlinear and delayed items with infinite supersensitive component. In particular, the designed compensator is calculated from two group series of linear differential equations by introducing a parameter for expending the Maclaurin series of nonlinear and delay items. Meanwhile, an iterative algorithm is designed to make the proposed vibration control scheme computable based on the control performance in each iterative procedure. Finally, experimental results show that the displacement, velocity and performance index of an employed offshore platform achieved small values under the proposed control strategy and designed algorithm.     

基于响应时间的混合关键级系统弱约束调度策略研究

现有的混合关键级系统调度策略如AMC、SMC等大多以牺牲低关键级任务的方式保证高关键级任务的执行,不符合实际工业设计且破坏数据完整性。对此建立一种新的混合多关键级任务模型,基于响应时间分析提出两种调度策略:AMC-we-x和AMC-we-max-x。线下估计任务集在这两种调度策略下的可调度比率,与已有的混合多关键系统调度策略AMC-arb-x、AMC-max-x进行比较。结果表明,提出的两个调度策略在一定程度上能够实现调度低关键级任务的积极调度,可以通过改变弱约束模式参数调整任务的服务水平。     

基于信息物理融合的骨折复位机器人系统构建

针对骨折治疗中传统复位方法（手法复位、牵引复位、手术复位）存在的二次损伤、肌能失调、患肢僵硬、破坏血运及术后矫正动态性能差等问题,提出了一种人-机-物融合的信息物理系统（CPHS）用于指导机器人的复位动作。首先,从CPHS的数字孪生、信息感知、系统集成、手术流程、模拟复位等方面论证了并联机器人信息物理系统的构成,将机器人的高定位精度及可重复性与微创方法有效结合,从而指导医生完成仿真规划及术中监控等一系列操作;其次,根据临床骨折复位过程,在机器人操作下对5组不同骨折姿态的模拟骨折病例进行了复位实验;最后,计算出每组实验复位后的移位残余及角度误差,并与传统复位方法的相应数据进行对比。实验结果表明,CPHS骨折复位机器人相较于传统复位方法,在骨折复位过程和患者术后康复上均有着明显的优势。     

基于双残差超密集网络的多模态医学图像融合

针对基于残差网络和密集网络的图像融合方法存在网络中间层的部分有用信息丢失和融合图像细节不清晰的问题,提出了基于双残差超密集网络(Dual Residual Hyper-Densely Networks,DRHDNs)的多模态医学图像融合方法。DRHDNs分为特征提取和特征融合两部分。特征提取部分通过将超密集连接与残差学习相结合,构造出双残差超密集块,用于提取特征,其中超密集连接不仅发生在同一路径的层之间,还发生在不同路径的层之间,这种连接使特征提取更充分,细节信息更丰富,并且对源图像进行了初步的特征融合。特征融合部分则进行最终的融合。通过实验将其与另外6种图像融合方法对4组脑部图像进行了融合比较,并根据4种评价指标进行了客观比较。结果显示,DRHDNs在保留细节、对比度和清晰度等方面都有很好的表现,其融合图像细节信息丰富并且清晰,便于疾病的诊断。     

基于表示学习的工业领域人机物本体融合

随着新一代人工智能技术的发展,制造系统由以往的人物二元系统发展为人机物三元系统,跨域跨层的多元数据融合成为必然趋势。本体作为一种能在语义上描述数据的概念模型,被广泛应用于多元异构数据的集成、共享与重用中。在传统工业领域中,利用本体融合驱动数据融合的研究通常集中于信息和物理系统。针对人机物本体融合问题,文中提出了一种改进的表示学习模型TransHP。由于经典的表示学习的翻译模型未有效利用除三元组结构以外的其他信息,TransHP在TransH上加以改进,将本体中的元素构成类别三元组与实例三元组。首先针对类别概念构成的三元组,利用三元组的结构和属性进行联合训练;然后将得到的类别实体的向量表示作为训练实例向量的输入,与实例的结构信息进行联合训练,同时以置信度作为关系强度加入计算,以解决关系三元组稀疏性造成的实体在语义空间无序分布的问题。文中构建以工业领域热轧生产流程为例的人机物本体,并将其作为小样本进行测试,实验结果表明,与TransH模型相比,在人机物本体中,TransHP模型推理出实体间的关系更丰富,准确率更高。TransHP模型实现了人机物本体的融合,解决了人机物信息交互的问题,为协同决策做出了铺垫。     

基于改进A*算法室内移动机器人路径规划

A*算法常用于二维地图的路径规划,但是在利用其进行室内移动机器人路径规划时,存在过多的冗余点和拐点,造成了内存消耗过大和路径不平滑。针对上述问题,提出了一种改进的A*算法。结合跳跃点搜索理论,利用先验信息,用选取的关键点代替了传统A*算法中Openlist和Closelist的点,减小了计算量,提高了运算速度。运用反向搜索策略,对路径进行二次规划,删除不必要的转折点,降低了路径长度。将路径在转折点处进行动态圆平滑处理,提高了路径的平滑性。为了验证改进A*算法的性能,将其应用于不同尺寸仿真栅格环境地图和处于真实室内环境的机器人中,实验结果表明,在相同环境下,改进算法相较于传统的A*算法,在运行时间、路径长度和平滑程度上均有明显的提高。