微纳尺度结构动力学专刊序

围绕微纳尺度结构跨尺度动力学建模、动力学分析、动力学控制、动力学设计与测量方法等研究主题,本专刊介绍了微纳尺度结构动力学与控制领域的一些最新研究成果.     

跨尺度耦合的连续比例因子图像超分辨率

目的 虽然深度学习技术已大幅提高了图像超分辨率的性能,但是现有方法大多仅考虑了特定的整数比例因子,不能灵活地实现连续比例因子的超分辨率。现有方法通常为每个比例因子训练一次模型,导致耗费很长的训练时间和占用过多的模型存储空间。针对以上问题,本文提出了一种基于跨尺度耦合网络的连续比例因子超分辨率方法。方法 提出一个用于替代传统上采样层的跨尺度耦合上采样模块,用于实现连续比例因子上采样。其次,提出一个跨尺度卷积层,可以在多个尺度上并行提取特征,通过动态地激活和聚合不同尺度的特征来挖掘跨尺度上下文信息,有效提升连续比例因子超分辨率任务的性能。结果 在3个数据集上与最新的超分辨率方法进行比较,在连续比例因子任务中,相比于性能第2的对比算法Meta-SR(meta super-resolution),峰值信噪比提升达0.13 d B,而参数量减少了73%。在整数比例因子任务中,相比于参数量相近的轻量网络SRFBN(super-resolution feedback network),峰值信噪比提升达0.24 d B。同时,提出的算法能够生成视觉效果更加逼真、纹理更加清晰的结果。消融实验证明了所提算...     

空间运动图像序列的跨尺度插值方法

提出跨尺度插值方法,获取高质量、高帧率和高分辨率的运动图像序列,以增强空间对接任务中图像的运动平滑性,流畅地再现空间图像运动细节。提出基于视觉对应的关注域探测方法,有效地缩小插值帧的预测范围,实现关注尺度改变;提出基于一致敏感哈希的帧插值方法,生成高质量的插值帧,实现帧率尺度改变;提出基于区域的运动序列插值方法,提高关注域插值细节,实现分辨率尺度改变。实验结果表明,相比于已有的方法,可取得更好的视觉效果和更高的客观评价指标值。     

基于跨尺度特征融合自注意力的图像描述方法

近年来,基于自注意力机制的编码器-解码器框架已经成为主流的图像描述模型。然而,编码器中的自注意力只建模低尺度特征的视觉关系,忽略了高尺度视觉特征中的一些有效信息,从而影响了生成描述的质量。针对该问题,文中提出了一种基于跨尺度特征融合自注意力的图像描述方法。该方法在进行自注意力运算时,将低尺度和高尺度的视觉特征进行跨尺度融合,从视觉角度上提高自注意力关注的范围,增加有效视觉信息,减少噪声,从而学习到更准确的视觉语义关系。在MS COCO数据集上的实验结果表明,所提方法能够更精确地捕获跨尺度视觉特征间的关系,生成更准确的描述。特别地,该方法是一种通用的方法,通过与其他基于自注意力的图像描述方法相结合,能进一步提高模型性能。     

基于跨尺度Vision Transformer的深度哈希算法

为了解决当前深度哈希算法提取跨尺度特征能力不足以及难以拟合数据的全局相似度分布问题,提出了一种基于跨尺度Vision Transformer的深度哈希算法.首先,利用金字塔卷积和跨尺度注意力机制构建了一种多层次编码器,来捕获图像丰富的语义信息;其次,提出了一种基于代理的深度哈希算法,该算法为每个类别生成哈希代理,使得哈希码可以学习具有鉴别性的类别特征,从而缩小与同类别哈希代理的距离并拟合数据全局相似性分布;最后,在哈希代理与哈希码之间添加角度边距项,扩大类内相似性和类间差异性,以生成具有高判别性的哈希码.通过在CIFAR-10、ImageNet-100、NUS-Wide、MS COCO上进行的实验结果表明,该算法的平均检索精度比次优方法分别提升4.42％、19.61％、0.35％、15.03％,验证了该算法的有效性.     

跨尺度多分支网络的单帧图像超分辨率重建

超分辨率重建算法是计算机视觉领域的重点研究问题之一,目前各个领域对图像要求逐渐提高,现有的超分辨率重建算法通过加深单一网络深度来提升图像质量,忽略了重建时的计算复杂度问题,同时缺少利用图像自身信息来提升图像的重建效果。针对以上问题提出了一种跨尺度多分支的单帧图像超分辨率重建网络,跨尺度模块探索图像内部相似区域的相关性,用于提升重建图像细节信息的能力,并获得更好的视觉效果。多分支结构将图像中重建难度不同的区域,通过不同复杂度的网络分别进行重建,解决了深度网络计算复杂度高的问题。实验结果表明,该模型在Urban100和Manga109测试集上相比其他方法具有更高的峰值信噪比和结构相似度。     

微米尺度温差测试结构的研究

微米尺度热学性能测试需要在微米尺度内产生稳定的温度场并准确测量温差,对此设计并制作了一种微米尺度温差测试结构。当在测试结构的加热电极施加0.1,0.2,0.3,0.4,0.5V的电压时,测得实验室制作的硅纳米线两端温差分别为7,23,47,78,109 K,与ANSYS仿真结果大致吻合;此外,利用该测试结构测得硅纳米线塞贝克系数为4.24×10-4V/K,与文献中硅材料一致。测试结果表明:该结构能够提供稳定的温度场并精确测量温差,满足微米尺度温差测试的基本要求。     

谱元法在求解刚架结构动力学问题中的应用

把谱元法应用于刚架结构的动力学响应计算和分析中.建立了杆和梁的谱单元动力学刚度阵,针对刚架结构组装了整体动力学刚度阵,建立了整体结构的运动方程,计算了结构的固有频率和时域响应,并与采用有限元方法得到的结果进行了对比.从结果中可以看出谱元法在数值模拟中的独特优势.     

基于注意机制和多尺度跨模态融合的RGB-D显著性检测

针对基于深度卷积神经网络的 RGB-D 显著性检测性能差等问题, 提出利用注意机制和多尺度跨模态融合进行 RGB-D 显著性检测的方法. 首先采用多尺度残差注意模块对骨干网络提取的特征进行预处理; 然后提出多尺度跨模态融合策略, 对高层 RGB 特征和深度特征进行融合, 获得初始显著图; 最后采用边界细化模块细化初始显著图中目标的边界, 使最终显著图包含敏锐的边界和完整的突出目标. 在 5 个基准数据集上与 10 种先进方法进行实验的结果表明, 所提方法在 4 个评价指标上均处于前 3 名; 尤其是在 NJUD 和 SIP 数据集上, 该方法在 4 个指标上提升了0.5%~1.5%.     

离散元-有限差分跨尺度耦合下桩与土体稳定性细观数值分析

为准确分析桩体宏观变形与周围土颗粒细观力学行为,采用离散元-有限差分的跨尺度耦合进行桩和土体接触过程中的稳定性分析,研究桩下沉过程中周围土体的细观变形、应力分布和桩体自身变化情况,通过FLAC3D建立桩和外部土体有限差分网格单元,对桩周围侧土体应用PFC3D离散元建立土颗粒微观结构模型.研究结果表明:离散元与有限差分耦...     

操作机分析的微分算子矩阵法

本文用微分算子矩阵法以地操作机的位姿和误差进行了分析，得到了确定机构手位姿、速度、加速度和误差的正解和逆解的矩阵表达式，并以实例验证了公式的正确性，该法的特点是：公式的规律性强，便于计算机自动推导的数值计算。     

一类周期多孔固体材料热传导性能计算的孔洞填充方法

对于一类周期多孔固体材料,提出了一种孔洞填充方法,用一种极低热导率的材料填充孔洞,将原本几何复杂的单相多孔区域的热传导边值问题转化为几何简单的多相无孔区域上的问题,借助于延拓定理给出了填充前后材料的热传导问题解和均匀化热导率的误差估计,对结果的分析表明可以用填充后材料热传导问题的双尺度解近似原孔洞问题的解,在最后的数值算例中,讨论了具有对称和非对称单胞构造的周期多孔固体的热传导边值问题,分别比较了多孔固体材料填充前后的均匀化热导率、温度和温度梯度解,结果表明孔洞填充方法的确可行。     

一种指针式仪表非接触测量方法

提出了一种基于图像处理技术的指针式仪表非接触测量方法.研究了指针式仪表的圆心、半径、指针角度以及零刻度自动检测与校准的计算,在基于点Hough变换拟合其圆心与半径以及中心投影法确定指针大概位置的基础上,提出了一种基于亚像素定位的拟合指针直线的方法,具有指针式仪表高精度的自动检测与定位,从而实现了指针式仪表非接触测量.实验表明,该方法具有快速、准确等特点且切实可行.     

自动化立体仓库中的一种货物识别新方法

本文提出了一种基于彩色物体信息熵和边缘直方图的识别方法,并将其应用到自动化立体仓库的货物拣选系统和入、出库系统,以实现货物的自动识别．实验证明,利用该方法可以取得较高的识别准确率,实时性强．     

非线性Leland方程的一种并行本性差分方法

非线性Leland方程（支付交易费用的期权定价模型）数值解法的研究具有重要的实际意义,本文对非线性Leland方程构造了一种具有并行本性的差分格式一一交替分段CrankoNicolson（ASC—N）格式,给出差分格式解的存在唯一性、稳定性分析及解的误差估计,理论分析表明ASC—N格式为无条件稳定的并行差分格式．数值试验显示ASC—N格式的计算精度与经典的Crank—Nicolson格式相当,但其计算时间要比经典的Crank—Nicolson格式节省将近50％,数值试验验证了理论分析,表明本文的ASC—N格式对求解非线性Leland方程是有效的．     

应用UNIFAC法计算非电解质溶液的活度系数

UNIFAC基团贡献法是目前流行的一种重要的推算汽液平衡的方法,可用以预测化工生产中遇到的许多非电解质液体混合物的活度系数。本文对一百三十三个体系应用UNIFAC 模型在微机上进行了计算,并对该模型的活度系数计算结果与文献实验值作了比较,从而对模型的实际应用作出了估计。     

关于色彩聚类量化算法的性能分析

本文在讨论了几种关于色彩量化的聚类算法思想的基础上,分析了它们的算法性能,着重分析了统计聚类算法。并对统计聚类算法进行了改进,通过实验表明这种算法是一种性能较好,复杂度较低的色彩量化方法。     

非线性奇异摄动问题的高精度算法

１．引言文［１］给出了线性常微分方程两点边值问题的高阶方法．文［２］在文山的基础上提出了一类奇异振动问题的高精度两点格式并设计了一种稳定算法,取得了很好的计算效果．上述算法仅适用于线性问题,如何求解非线性边值问题值得研究,常见的处理方法是把非线性常微分方程离散成非线性代数方程组,然后用牛顿迭代法求解．本文采用时间相关法构造非定常微分方程,且局部离散得迭代公式,井采用系数冻结法作局部线化处理,使每一步仅需求解一个线性常微分方程边界问题．迭代到收敛时的解即为原非线性问题的解．数值试验结果表明,用我们…     

基于样条小波的有噪图像边缘检测方法

图像的边缘和轮廓包含了图像的重要特征信息。在模式识别等领域中,能否正确检测到图像的边缘轮廓是十分重要的。当图像数据混有噪声的时候,对边缘的检测比较困难,文中采用了小波多尺度去噪和局部极大模边缘检测相结合的方法,在受白噪声污染的图像边缘检测方面得到了较好的效果。     

EFFICIENCY OF DECOMPOSITION METHOD FOR STRUCTURED MULTIOBJECTIVE LINEAR PROGRAMMING PROBLEMS WITH FUZZY NUMBERS

In this paper, we focus on multiobjective linear programming problems involving fuzzy numbers with the block angular structure and examine the efficiency of the Dantzig Wolfe decomposition method in the interactive fuzzy satisficing method proposed by the authors. After overviewing the interactive fuzzy satisficing method, three objective linear programming problems with 15 coupling constraints are considered. Through many computational experiments on numerical examples with both 50 and 200 variables, the advantages of the Dantzig Wolfe decomposition method over the revised simplex method are discussed with respect to processing time and required memory storage.