类别均衡与局部中值损失联合监督的自然场景人脸表情识别

近年来,卷积神经网络在实验室控制环境下的人脸表情识别任务中取得了很大进步,但是在自然场景中人脸表情识别方面仍然存在一些挑战.针对自然场景中人脸表情数据分布不平衡,以及由姿势、光照和性别等因素引起的类内差异大的问题,提出类别均衡与局部中值(class-balancedandlocalmedian,CALM)损失函数.CALM损失函数包含类别均衡Softmax损失函数和局部中值损失函数2个部分.其中,类别均衡Softmax损失函数将数据量较少且容易错分的害怕和厌恶2种表情标记为难样本,将其余5种表情标记为易样本;在网络训练过程中对难样本自适应地增大权重,以提高难样本的识别准确率,进而提高表情识别的平均准确率.此外,在每个类别中会有一些离类别内大多数样本较远的样本,它们的存在会导致用均值方法计算出的类别中心偏离类内大多数样本.在局部中值损失函数中,采用与每个样本属于同类别的若干近邻的中值作为类别中心,在一定程度上减弱离群样本对类别中心选择的影响.在RAF(real-worldaffectivefaces)数据集上进行实验,与局部子类方法相比,该方法的平均识别准确率提升了1.32%,证明了该方法的有效性.     

基于深度学习的番茄叶部病害识别模型

番茄叶病种类多、成因复杂,其预防和识别难度较大。传统基于机器学习的方法多靠人工识别,需要一定的专家经验,且具有主观性强、识别准确率不高等缺点。为实现番茄叶病特征的自动提取,并提高识别准确率,提出一种基于深度学习的番茄叶病识别模型。该模型基于卷积神经网络对番茄叶部病害特征进行自动提取,获得高维特征后,采用PCA降维算法去除冗余特征;从增大类间距离并减小类内距离的角度改进了softmax分类器,提高了识别准确率。将该模型在CrowdAI提供的数据集上进行了仿真验证,结果表明,该模型能够对番茄叶部常见10种病害进行自动提取特征和识别,综合识别准确率达到95%以上。     

改进RetinaFace的自然场景口罩佩戴检测算法

新型冠状病毒可以通过空气中的飞沫、气溶胶等载体进行传播，在公共场所下正确佩戴口罩可以有效地防止病毒的传播。提出了一种自然场景下人脸口罩佩戴检测方法，对RetinaFace算法进行了改进，增加了人脸口罩佩戴检测任务，优化了损失函数。在特征金字塔网络中引入了一种改进的自注意力机制，增强了特征图的表达能力。建立了包含3 000张图片的数据集，并进行手工标注，用于网络训练。实验结果表明该算法可以有效进行口罩佩戴检测，在自然场景视频中也取得了不错的检测效果。     

结合注意力的3D卷积网络脑胶质瘤分割算法

为了提升脑胶质瘤分割精度，提出一种结合注意力机制的3D卷积神经网络算法。输入3个不同尺度的图像块，经过9个卷积层和1个分类层后得到3个不同的分类结果，将分类结果与注意力学习到的权重相乘并逐体素相加得到输出。此外该算法采用了一种混合Dice损失函数与Focal损失函数的超参数损失函数。实验表明，该算法的Dice系数在整体区域、核心区域以及增强区域分别达到了95.31%、80.12%、82.25%。与已有的一种脑胶质瘤分割算法deepmedic相比，整体区域、核心区域以及增强区域的Dice系数分别提升了3%、2%、6%。在脑胶质瘤分割方面，具有重要的临床意义。     

可拓物元分析在网络协同授课质量评价中的探索

可拓物元分析基于我国学者蔡文在1983年创立的可拓理论而得来的,其根本是建立可以拓展的域空间,将事物属性按照级别转换成一定的量值范围并最终计算得出相应程度.目前该方法的运用范围覆盖经济、工程及数学领域等,但是在高校教学教育中的运用尚不多见,文章中选取高校网络协同授课的质量评价与该分析方法相结合,旨在建立适用于高校网络协同授课评价的方式并积极拓展该方法在教育领域中的运用.     

基于小波函数湛江市气象干旱周期分析

选取广东省湛江市作为研究区域,基于区内19个雨量站1966—2015年逐月降雨序列数据,采用6个月时间尺度的标准化降水指数,结合旋转经验正交分解法对区域气象干旱分布进行空间模态分解,利用小波分析对不同空间模态对应的区域进行干旱周期求解。结果表明:湛江市干旱空间分布可分解成6个空间模态,不同模态对应不同区域,区域内干旱周期主要信号最强为9.3 a、最弱为2.1 a,6个模态普遍存在2～6 a震荡周期,与实际干旱发生的周期基本一致。湛江地区干旱呈现周期性变化的原因与厄尔尼诺事件有关,春季降雨和厄尔尼诺的关系更密切,厄尔尼诺对春旱的影响更为持续和显著。     

失谐叶盘振动可靠性分析的径向基极值响应面法

为了研究随机刚度失谐对叶盘振动可靠性的影响,将径向基函数神经网络与极值响应面结合提出了径向基极值响应面法。选取叶盘材料密度、工作转速、激振力幅值作为随机输入变量,叶盘振幅极值为输出响应,利用拉丁超立方抽样法抽取不同输入样本点,通过有限元分析计算得到各样本点对应的振幅极值响应,用抽取的样本点构建径向基极值响应面,并结合蒙特卡洛法对随机变量进行大批量抽样,将其带入径向基极值响应面分析得到叶盘振动可靠度。结果表明,在随机刚度失谐因素影响下,叶盘振动可靠性降低,更容易发生振动失效。通过与蒙特卡洛法、极值响应面法进行对比,得出径向基极值响应面在保证计算精度的情况下提高了计算效率。     

基于数值模拟的矩形微槽热沉流道的优化设计

为了提高矩形微槽热沉的散热性能,首先利用热阻网络模型对数值方法进行验证;然后分别对斜槽开度u为0.2 mm时不同形式的流道进行数值模拟,找到最优的开槽方式;再以双排叉槽的斜槽开度u为设计变量,以热阻与泵功率为优化目标分别利用多项式回归与径向基函数进行代理模型的构建,通过精度分析,利用多目标遗传算法对径向基函数模型进行寻优,最后利用熵权TOPSIS法进行优化方案的选取。结果表明:泵功率随着斜槽开度的增大而逐渐降低,而热阻随着斜槽开度的增大先减小后增大。优化后槽道的斜槽开度u为0.3213 mm,与不开斜槽的矩形直槽道相比热阻与泵功率分别降低了26.62%与19.62%。     

基于惩罚函数法车辆冷却风扇数值优化设计

冷却风扇是发动机正常散热的重要保证,同时也是耗能单元,在满足散热模块对风量、风压要求的前提下,降低冷却风扇对发动机的能量消耗。针对车辆用冷却风扇相关性能参数进行分析,根据结构特点建立数学模型,参考设计空间尺寸和其他参数要求,设定优化设计的目标函数和约束条件,基于惩罚函数法对冷却风扇进行结构优化设计。基于冷却风扇风洞试验和发动机冷却系统台架试验,对比优化前后冷却风扇的性能差异。结果可知,冷却风扇的能耗降低,而效率提高,散热效果基本不变;优化设计达到提高效率降低功耗的目的,风扇效率提高约6%,静压变化小于1%,可认为基本无变化;发动机台架试验表明应用该优化设计方法后,冷却风散与发动机匹配性良好,散热效果达到优化前设计要求;可以在保证风量风压要求的前提下,通过优化风扇相关性能参数,降低冷却风扇自身能耗。     

多元相关性退化系统可靠性模型

针对具有多个相关性能退化过程的复杂系统可靠性评估问题,采用非线性Wiener过程描述系统性能退化过程,并基于多元Copula函数分析系统性能退化过程间的相关关系。在此基础上,建立了系统可靠性模型,并提出了相应的参数估计方法。以三部件系统为例,验证了参数估计方法、相关性退化模型以及可靠性模型的有效性和精确性,分析了相关性参数对系统可靠性的影响,说明了在评估系统可靠性时考虑退化过程相关的必要性。