基于多尺度融合CNN的图像超分辨率重建

针对FSRCNN模型中存在的特征提取不充分和反卷积带来的人工冗余信息的问题, 本文提出了一种基于多尺度融合卷积神经网络的图像超分辨率重建算法. 首先设计了一种多尺度融合的特征提取通道, 解决对图像不同尺寸信息利用不充分问题; 其次在图像重建部分, 采用子像素卷积进行上采样, 抑制反卷积层带来的人工冗余信息. 与FSRCNN模型相比, 在Set5和Set14数据集中, 2倍放大因子下的PSNR值和SSIM值平均提高了0.14 dB、0.001 0, 在3倍放大因子下平均提高0.48 dB、0.009 1. 实验结果表明, 本文算法可以更大程度的保留图像纹理细节, 提升图像整体重建效果.     

基于XGBoost和TCN-Attention的棉花价格多影响因素选择及预测

棉花价格受多种因素影响而复杂多变, 通过选择合适的数据特征和预测模型可提高棉花价格预测精度. 本文以棉花日现货价格数据为研究目标, 采集了供需关系、国际市场、宏观经济、产业链这4个方面的9项影响因素作为特征, 使用极限梯度提升(XGBoost)算法对棉花价格影响因素进行特征评估筛选, 选取其中5项特征后, 采用引入注意力机制(Attention)的时间卷积网络(TCN) TCN-Attention、TCN、LSTM、GRU等模型对棉花价格进行预测. 通过消融实验和对比实验, 结果表明: (1)经过XGBoost特征筛选后, TCN-Attention价格预测的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)为41.47和58.76, 与未筛选相比分别降低了77.57%和76.49%. (2)与TCN、LSTM、GRU相比, 本文提出的TCN-Attention模型预测结果更准确, MAE和RMSE均降低50%以上, 运行时间较LSTM、GRU缩短60%.     

基于维纳滤波器和生成对抗网络的动态模糊图像处理方法

在傅里叶频域中，由于逆滤波对加性噪声特别敏感，使得恢复后的图像仍然非常模糊.针对这一问题，我们提出了一种基于维纳滤波器和生成对抗网络的动态模糊图像处理方法.首先使用维纳滤波去模糊算法，通过均方差最小化去除噪声，但由于无法判断拍摄装置的移动范围并未得到预期效果.再考虑使用自由性强、不受预定条件分布的生成对抗网络模型（GAN）.定义一个类生成器G（y）和类判别器D（x），通过机器学习的方式进行反复学习和反馈，直至达到模型无法判别生成数据样本S（y）和真实数据样本r（x）时，图像近似还原成功.同时，引入“模糊核”概念，模拟图像的模糊轨迹，进行精确还原.最后，由于肉眼很难对图像的还原程度做定量判断.因此我们利用三个评价指标对这些图像进行客观评价——峰值性噪比PSNR、模糊系数KBlur、质量因素Q.实验结果表明，在该方法下的图像的三个评价指标在一定程度上有所改善，从而得到图像还原较为成功的结论.     

基于贝叶斯优化XGBoost的隧道沉降量预测

公路隧道在建设过程中易受到地理环境等因素的影响, 山体结构的不稳定可能会产生潜在的安全隐患, 而隧道沉降量是反应隧道结构变化的一项重要指标, 因此提出一种基于贝叶斯优化XGBoost的隧道沉降监测量预测模型. 由于隧道施工场景复杂干扰严重, 给数据采集和后期沉降变化分析带来困难, 本文首先对原始沉降监测数据进行时间尺度统一, 然后融合时域和空域信息对数据中的异常值、缺失值进行数据修复, 在此基础上, 提出贝叶斯优化的XGBoost集成模型对隧道监测的周边收敛、地表沉降和拱顶沉降数据分别进行分析. 通过与优化前模型以及时序预测模型预测结果进行对比, 发现贝叶斯优化的XGBoost模型精度最高, 对拱顶沉降、地表沉降、周边收敛的平均预测精度可以达到0.979 4. 该模型能够对隧道沉降变化过程进行有效的监测与预测, 对于隧道安全问题的监管具有重要的实际应用价值.     

RB模型实例集上置信传播算法的收敛性

置信传播算法求解RB（k,n,α,r_c,p）模型实例时非常有效,几乎能够有效求解接近可满足性相变点的难解实例.然而,因子图带有回路的实例,置信传播算法不总有效,常表现为不收敛.对于这种现象,至今缺少系统的理论解释.置信传播算法是最为基础的信息传播算法,对置信传播算法的收敛性分析是其他信息传播算法收敛性分析的重要基础.在RB（k,n,α,r_c,p）模型中,取k=2,α>（1/k）,r_c>0均为常数,且满足ke^{-（α/（r_c））}≥1.证明了如果p∈（0,n^-2α）,则置信传播算法在RB（k,n,α,r_c,p）模型产生的随机实例集上高概率收敛.最后,在RB（k,n,α,r_c,p）模型上选取了几组不同的数据进行数值模拟,实验结果表明该结论有效.当问题规模n增大时,在RB（k,n,α,r_c,p）模型的可满足区域,实验收敛区间趋于一个固定范围,而理论收敛区间逐渐变窄.原因在于,RB（k,n,α,r_c,p）模型是一个具有增长定义域的随机CSP实例产生模型,不协调赋值的数目与参数p及问题规模n有关.     

基于多特征融合的航空发动机剩余寿命预测

针对航空发动机剩余可用寿命(RUL)预测任务中代表性特征提取不充分导致RUL预测精度较低等问题, 提出了一种基于多特征融合的航空发动机RUL预测方法. 利用指数平滑法(ES)降低原始数据中的噪声干扰, 得到相对平稳的特征数据. 使用双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)提取特征数据的时序特征, 利用多头注意力机制(Multi-attention)为时序特征赋予权重; 设计卷积长短期记忆网络(Conv-LSTM)提取特征数据的时空特征; 提取特征数据的手工特征并使用Softmax函数计算权重. 设计一个特征融合框架将上述特征进行融合, 然后通过全连接网络回归实现最终RUL预测. 使用C-MAPSS数据集对模型进行仿真验证, 与Bi-LSTM等模型进行对比, 模型RUL预测精度更高, 适应性更好.     

基于MFE-BERT与FNNAttention的心理医学知识图谱构建

针对心理医学领域文本段落冗长、数据稀疏、知识散乱且规范性差的问题, 提出一种基于多层级特征抽取能力预训练模型(MFE-BERT)与前向神经网络注意力机制(FNNAttention)的心理医学知识图谱构建方法. MFE-BERT在BERT模型基础上将其内部所有Encoder层特征进行合并输出, 以获取包含更多语义的特征向量, 同时对两复合模型采用FNNAttention机制强化词级关系, 解决长文本段落语义稀释问题. 在自建的心理医学数据集中, 设计MFE-BERT-BiLSTM-FNNAttention-CRF和MFE-BERT-CNN-FNNAttention复合神经网络模型分别进行心理医学实体识别和实体关系抽取, 实体识别F1值达到93.91%, 实体关系抽精确率达到了89.29%, 通过融合文本相似度与语义相似度方法进行实体对齐, 将所整理的数据存储在Neo4j图数据库中, 构建出一个含有3652个实体, 2396条关系的心理医学知识图谱. 实验结果表明, 在MFE-BERT模型与FNNAttention机制的基础上构建心理医学知识图谱切实可行, 提出的改进模型所搭建的心理医学知识图谱可以更好地应用于心理医学信息管理中, 为心理医学数据分析提供参考.     

不同通信模型下的全光树环网波长分配算法

研究了波分复用全光树环网在不同通信模型下的波长分配算法及其最坏性能分析.对于静态模型,证明了5L/2是树环网所需波长数的紧界.对于动态模型,提出了一种近似比为∑_i=1^hmax_r∈Ri[log|V(r)|]+h的波长分配算法,其中h为树环网的基树的层数,R_i为树环网中处于第i层的环的集合,|V(r)|为环r上的节点数.对于增量模型,提出了一种近似度为O[log₂(t+1)]的波长分配算法,其中t为树环网中的环数.     

融合IndRNN和PSO的随钻测井数据反演方法

针对传统的反演方法过于其依赖初始模型, 导致结果不稳定与计算效率低的问题, 提出一种融合独立循环神经网络和粒子群优化算法的随钻测井实时反演方法. 首先, 通过地层模型正演模拟产生的序列数据, 建立独立循环神经网络模型, 并引入注意力机制强调关键特征在随钻测井反演中的作用; 其次, 在粒子群优化算法中引入随机惯性权重提高粒子群算法的全局和局部搜索能力, 利用粒子群优化算法对神经网络模型进行超参数优化; 最后, 在正演模拟测试集与某油田1931–2132 m段的测井数据测试集上分别进行消融实验与对比实验, 结果证明, 粒子群算法与注意力机制可以有效提高预测精度, 且该方法在各个方面的反演性能均优于长短期记忆神经网络、双向长短期记忆神经网络以及门控循环单元网络模型, 满足随钻测井数据实时反演的需要.     

基于改进Faster-RCNN的沥青路面裂缝检测

针对目前沥青路面裂缝检测存在的识别率低和细微裂缝在复杂背景下难以检测的问题, 提出了基于改进Faster-RCNN的裂缝检测方法. 首先, 通过多功能路面检测车采集路面图像, 将13 000张图片按8:2的比例分为训练集和测试集来建成路面裂缝检测数据集; 然后分别采用VGG16、MobileNet-V2和ResNet50网络替换Faster-RCNN模型中的特征提取网络对裂缝进行识别, 结果表明, ResNet50与Faster-RCNN结合对裂缝的检测准确率达到0.805 8, 效果最好; 裂缝都分布在同一水平面上, 不存在层次信息, 因此将ResNet系列其它网络与Faster-RCNN模型结合, 以期得到更好的检测效果, 结果表明, 相比于ResNet18和ResNet101, 还是ResNet50检测性能最好; 由于还存在细微裂缝漏检的问题, 将CBAM模块引入ResNet50, 并且比较不同插入位置对检测准确率的影响. 实验表明, 改进的Faster-RCNN模型检测精准度达到85.64%, 能有效检测出复杂背景下的细微裂缝.     

TSP: Mining top-k closed sequential patterns

Sequential pattern mining has been studied extensively in the data mining community. Most previous studies require the specification of a min_support threshold for mining a complete set of sequential patterns satisfying the threshold. However, in practice, it is difficult for users to provide an appropriate min_support threshold. To overcome this difficulty, we propose an alternative mining task: mining top-k frequent closed sequential patterns of length no less than min_, where k is the desired number of closed sequential patterns to be mined and min_ is the minimal length of each pattern. We mine the set of closed patterns because it is a compact representation of the complete set of frequent patterns. An efficient algorithm, called TSP, is developed for mining such patterns without min_support. Starting at (absolute) min_support=1, the algorithm makes use of the length constraint and the properties of top-k closed sequential patterns to perform dynamic support raising and projected database pruning. Our extensive performance study shows that TSP has high performance. In most cases, it outperforms the efficient closed sequential pattern-mining algorithm, CloSpan, even when the latter is running with the best tuned min_support threshold. Thus, we conclude that, for sequential pattern mining, mining top-k frequent closed sequential patterns without min_support is more preferable than the traditional min_support-based mining.     

Learning Algorithm for the Recursive Pattern Recognition Model

In this work, we incorporate a learning algorithm to the recursive pattern recognition model, based on the systematic functioning of the human neocortex presented in previous works. This algorithm has two mechanisms: the first, called Aprendizaje_nuevo, is used to learn new patterns and creates a new pattern recognition module in the model. The other, called Aprendizaje_por_refuerzo, is used to reinforce a pattern and adapts the module that represents the pattern to the changes in it. The algorithm is tested in various contexts (text and images) to analyze its capacities of learning and of recognition of the model.     

基于无监督学习的智能电网入侵检测

智能电网通过引入信息和通信技术服务,带来了传统电网的技术演变,与此同时在安全方面也带来了严重的挑战.本文提出了一种智能电网入侵检测系统安全架构和一种基于无监督学习的新型入侵检测系统(intrusion detection system, IDS).我们设计了区域式训练(block-training)架构,不仅可以减轻数据中心的计算压力,还可以对本地流量进行特征训练.我们还提出了一种基于交叉验证的递归特征消除的差分自编码器算法(RFECV-VAE).RFECV-VAE综合了RFECV和VAE模型,在特征选择过程使用递归特征消除交叉验证法(recursive feature elimination cross-validation, RFECV),异常检测采用差分自编码器(variational autoencoders, VAE),它可以对大规模高维数据进行高精度异常检测.最后,本文选择深度自编码器、深度自编码器高斯混合模型、单类支持向量机、隔离森林、差分自编码器作为对比算法,采用准确率、ROC＿AUC、F1＿score和训练时间等指标来进行性能评估.实验结果表明,RFECV-VAE算法...     

基于GRU和XGBoost的矿压显现规律预测

采用光纤传感器监测的光纤频移值对矿压显现规律进行表征的过程中,传感器采集的数据存在缺失现象,无法准确预测矿压显现规律。针对该问题,以千秋煤矿为工程背景,在假设光纤下半部分数据丢失的前提下,引入GRU(门控循环单元)和LSTM(长短期记忆网络)2种预测模型,对缺失的光纤频移值进行对比预测,得出GRU模型的收敛速度优于LSTM模型的收敛速度,说明基于GRU模型的缺失值处理方法较优。将原始完整的光纤频移值转换为可表征矿压显现位置的光纤平均频移变化度,引入XGBoost(极端梯度提升)模型和BP神经网络模型进行对比预测,XGBoost模型能准确预测出测试集中所有出现“尖峰”的位置,而BP神经网络模型只预测出2处“尖峰”位置,说明XGBoost模型的预测效果优于BP神经网络模型的预测效果。将预测出的光纤频移缺失值替换至缺失位置,形成“完整”光纤频移值数据,将该数据转换为光纤平均频移变化度后,采用XGBoost模型进行预测。验证结果表明:LSTM模型及GRU模型均可准确预测出光纤下半部分的数据,且GRU模型准确性较LSTM模型准确性高;使用XGBoost可准确预测出测试集中出现的周期来压;通过GRU模型预测出的缺失数据经整合至缺失位置后,使用XGBoost模型仍可进行有效的矿压预测。     

Prediction of compressive strength of self-compacting concrete containing bottom ash using artificial neural networks

The paper presents a comparative performance of the models developed to predict 28 days compressive strengths using neural network techniques for data taken from literature (ANN-I) and data developed experimentally for SCC containing bottom ash as partial replacement of fine aggregates (ANN-II). The data used in the models are arranged in the format of six and eight input parameters that cover the contents of cement, sand, coarse aggregate, fly ash as partial replacement of cement, bottom ash as partial replacement of sand, water and water/powder ratio, superplasticizer dosage and an output parameter that is 28-days compressive strength and compressive strengths at 7 days, 28 days, 90 days and 365 days, respectively for ANN-I and ANN-II. The importance of different input parameters is also given for predicting the strengths at various ages using neural network. The model developed from literature data could be easily extended to the experimental data, with bottom ash as partial replacement of sand with some modifications.     

基于改进UNet网络的机制砂石粉分割量化方法

机制砂是机制砂混凝土的细骨料,其质量优劣对机制砂混凝土的强度、工作性、耐久性等性能影响十分显著,而其石粉含量决定着机制砂的质量优劣.由于传统的石粉检测方法程序存在繁琐、时间久、准确率低且难以量化等难题,本文提出了一种针对机制砂特征的改进型UNet网络的机制砂石粉分割量化方法.首先利用光学显微镜设备对机制砂颗粒进行图像采...     

沙尘图像色彩恢复及增强卷积神经网络

目的 在沙尘天气条件下,由于大气中悬浮微粒对入射光线的吸收和散射,户外计算机视觉系统所采集图像通常存在颜色偏黄失真和低对比度等问题,严重影响户外计算机视觉系统的性能。为此,提出一种带色彩恢复的沙尘图像卷积神经网络增强方法,由一个色彩恢复子网和一个去尘增强子网组成。方法 采用提出的色彩恢复子网(sand dust color correction, SDCC)校正沙尘图像的偏色,将颜色校正后的图像作为条件,输入到由自适应实例归一化残差块组成的去尘增强子网中,对沙尘图像进行增强处理。本文还提出一种基于物理光学模型的沙尘图像合成方法,并采用该方法构建了大规模的配对沙尘图像数据集。结果 对大量沙尘图像的实验结果表明,所提出的沙尘图像增强方法能很好地去除图像中的偏色和沙尘,获得正常的视觉颜色和细节清晰的图像。进一步的对比实验表明,该方法能取得优于对比方法的增强图像。结论 本文所提出的沙尘图像增强方法能很好地消除整体的黄色色调和尘霾现象,获得正常的视觉色彩和细节清晰的图像。     

Computer-aided prediction of the Al2O3 nanoparticles’ effects on tensile strength and percentage of water absorption of concrete specimens

In the present paper, two models based on artificial neural networks and genetic programming for predicting split tensile strength and percentage of water absorption of concretes containing Al₂O₃ nanoparticles have been developed at different ages of curing. For purpose of building these models, training and testing using experimental results for 144 specimens produced with 16 different mixture proportions were conducted. The data used in the multilayer feed-forward neural networks models and input variables of genetic programming models are arranged in a format of eight input parameters that cover the cement content, nanoparticle content, aggregate type, water content, the amount of superplasticizer, the type of curing medium, Age of curing and number of testing try. According to these input parameters, in the neural networks and genetic programming models, the split tensile strength and percentage of water absorption values of concretes containing Al₂O₃ nanoparticles were predicted. The training and testing results in the neural network and genetic programming models have shown that every two models have strong potential for predicting the split tensile strength and percentage of water absorption values of concretes containing Al₂O₃ nanoparticles. It has been found that NN and GEP models will be valid within the ranges of variables. In neural networks model, as the training and testing ended when minimum error norm of network gained, the best results were obtained, and in genetic programming model, when 4 gens was selected to construct the model, the best results were acquired. Although neural network have predicted better results, genetic programming is able to predict reasonable values with a simpler method rather than neural network.     

基于XGBoost的低渗油田储层粒度预测

针对低渗油田储层粒度预测问题,本文提出利用机器学习中的极致剃度提升树(extreme gradient boosting,XGBoost)来对低渗油田储层粒度进行预测的方案.首先,根据问题构建合适的XGBoost模型,然后根据已有的岩心储层粒度特征值与其余测井信息的关系,选取适用于粒度预测的测井曲线建立样本库,最后利用...     

Resource allocation efficiency as an indicator of boredom,work performance and absence

Boredom has been implicated in a range of unfortunate behaviours from absenteeism to substance abuse. Here resource allocation efficiency is proposed as a proximal indicator of both boredom and work behaviour. Clerical volunteers (N = 89) completed a series of computer-based tasks in which puzzle-solving speed was taken as an indicator of resource allocation efficiency. Individual variability in puzzle-solving speed correlated, as predicted, with accuracy of work (r =-0.35, p< 0.01) and days absence (r = + 0.26, p< 0.05) as recorded in annual staff appraisals. Both these behaviours are considered boredom sensitive. These experiments suggest a direct way of predicting the consistency of key work-related behaviours.