基于Octave卷积的混合精度神经网络量化方法

浮点数位宽的深度神经网络需要大量的运算资源,这导致大型深度神经网络难以在低算力场景（如边缘计算）上部署。为解决这一问题,提出一种即插即用的神经网络量化方法,以压缩大型神经网络的运算成本,并保持模型性能指标不显著下降。首先,基于Octave卷积将输入特征图的高频和低频成分进行分离;其次,分别对高低频分量应用不同位宽的卷积核进行卷积运算;第三,使用不同位宽的激活函数将高低频卷积结果量化至相应位宽;最后,混合不同精度的特征图来获得该层卷积结果。实验结果证实了所提方法压缩模型的有效性,在CIFAR-10/100数据集上,将模型压缩至1+8位宽时,该方法可保持准确率指标的下降小于3个百分点;在ImageNet数据集上,使用该方法将ResNet50模型压缩至1+4位宽时,其正确率指标仍高于70%。     

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。     

脉冲式事件触发控制的时变多个体系统一致性

针对时变拓扑连接环境下的时变多个体系统的一致性问题,提出基于事件触发的脉冲控制协议。在该协议里对于每个个体,只有当相关状态误差超过阈值时才会更新控制器,同时控制输入将仅在事件触发时刻执行,且个体间不需要持续通信。该协议将大幅节约系统实现一致性的通信和控制成本。使用代数图论、李雅普诺夫稳定性和脉冲微分方程等数学理论分析和推导具有时变特性的多个体系统在事件触发脉冲控制下达到一致性的充分条件,同时理论证明事件触发的时间序列不存在芝诺行为。最后,数值仿真验证了所得到的理论结论的有效性。     

结合降噪卷积神经网络和条件生成对抗网络的图像双重盲降噪算法

针对图像降噪中降噪效果差、计算效率低的问题,提出了一种结合降噪卷积神经网络（DnCNN）和条件生成对抗网络（CGAN）的图像双重盲降噪算法。首先,使用改进的DnCNN模型作为CGAN的生成器来对加噪图片的噪声分布进行捕获;其次,将剔除噪声分布后的加噪图片和标签一同送入判别器进行降噪图像的判别;然后,利用判别结果对整个模型的隐层参数进行优化;最后,生成器和判别器在博弈中达到平衡,且生成器的残差捕获能力达到最优。实验结果表明,在Set12数据集上,当噪声水平分别为15、25、50时：所提算法与DnCNN算法相比,基于像素点间误差评价指标,其峰值信噪比（PSNR）值分别提升了1.388 dB、1.725 dB、1.639 dB;所提算法与三维块匹配（BM3D）、加权核范数最小化（WNNM）、DnCNN、收缩场级联（CSF）和一致性神经网络（CSNET）等现有算法相比,结构相似性（SSIM）评价指标值平均提升了0.000 2~0.104 1。实验结果验证了所提算法的优越性。     

可动态重构的旋翼飞行器设计与运动特性分析

针对旋翼飞行器因机体结构受运动路径中空间变窄限制而无法连续穿越的问题,研究设计了一种可动态重构的旋翼飞行器,通过改变机体构形实现对空间变化的运动应对,提高飞行器在复杂环境下连续运动作业的能力.该系统采用链式模块化结构,通过旋转关节实现构形的2维变化.根据机体结构特点和运动控制方式,基于D-H(Denavit-Hartenberg)规则推导了空间变换矩阵,求解了变化重心,建立了机体运动学模型.基于几何、动力和控制响应约束,提出了构形变换的求解方法,并针对该模型给出了边界条件.最后进行了飞行器稳定性、操纵性及临界构形实验.结果 表明,构形变换过程中,飞行器姿态稳定,无明显突变,各轴向最大变化量在4°以内;濒近临界构形时飞行器操控顺畅,跟踪控制响应能够在0.1s内完成.实验验证了姿态可控的临界构形角度集为{180°,180°,113°},通过几何运算,采用固定航向方式,飞行器的通过半径可缩小21.89％,结合航向控制的方式,最大通过半径可缩小67％.飞行器具备稳健完成动态重构和通过窄间隙的能力.     

基于多摇臂赌博机的产品定价算法

针对在线零售商在不完全需求信息下的单产品定价问题,提出了一种基于多摇臂赌博机的产品定价算法。为了提升多摇臂赌博机算法在定价问题中的效果,该算法利用了需求曲线的单调性,并加入了消费者偏好识别。对消费者的保留价格进行分析得到消费者购买概率,将在线零售商的定价问题建模为多摇臂赌博机模型,给出了相应的定价算法并进行了理论分析,最后通过仿真实验比较了相关算法的定价效果。仿真结果表明该算法提高了在线零售商的收益。     

双向蚁群算法的智能消防疏散图路径规划

当前我国正处在城市发展高速时期,综合建筑不断涌现,这时可根据火灾实时信息自动调整疏散路径的智能消防疏散图应运而生。路径规划算法是智能消防疏散图的重点研究方向之一。针对智能消防疏散图需结合火场信息动态规划路径等问题,提出了一种改进双向蚁群算法。添加了双向搜索策略,提高了算法全局搜索能力;结合A*算法改进了初始信息素分布,减小了算法初期搜索盲目性;改进了信息素更新策略,提高了算法收敛速度;结合火场信息和转向惩罚系数对算法蒸发系数、启发函数和转移概率进行改进,降低了陷入局部最优风险,提高了算法搜索效率和路径平滑性,并有效避开了火灾影响区域。通过仿真验证了算法有效性。     

基于多特征融合与ResNet的海面溢油区识别研究

近年来,合成孔径雷达（SAR）在改善溢油检测方面得到了广泛应用。然而,由于其特殊的成像机理,乘性相干斑噪声和其他物理现象引起的暗斑一直影响着溢油检测的精度。单独使用一种特征很难对图像上的油膜和类油膜现象进行区分,针对这一问题提出了利用多特征融合结合深度残差网络（ResNet）的方式来区分全极化图像上的油膜和类油膜现象。实验中将C波段的三种极化特征：极化散射熵（Entropy）、平均散射角（Alpha）和单次散射特征值相对差异度（SERD）组合在一起,形成一个优化特征子集,在确定的三种极化特征对应的特征图上选取多个感兴趣区域作为ResNet网络的训练集和测试集。该实验所用训练集由3 600个原油样本、3 600个生物油样本和3 600个乳化油样本（共计10 800个）组合而成。测试集由600个原油样本、600个生物油样本和600个乳化油样本（共计1 800个）组合而成,最终得到97.56%的分类精度。用同样的实验数据采用同是深度学习的VGG和AlexNet分类算法进行油膜和类油膜的分类,并与ResNet算法分类结果进行对比分析。为了减弱过拟合现象以及获得更可靠的实验结果,分别进行了[K]-交叉验证和ROC曲线实验。结果表明所提出的算法是有效的。     

基于深度学习的医学图像配准技术研究进展

医学图像配准技术对于病灶检测、临床诊断、手术规划,疗效评估等有着广泛的应用价值。系统性地总结了基于深度学习的配准算法,从深度迭代、全监督、弱监督到无监督学习的研究发展趋势,分析了各种方法的优势与局限。总体来看,无论是对数据的要求、配准精度,还是计算效率,无监督学习因其不依赖金标准和解剖标签,采用端到端的网络配准框架就可以自动执行需要的任务等优势成为研究的主流方向。然而,基于无监督学习的医学图像配准方法在医学图像领域的可解释性、跨模态多样性和可重复可扩展性方面同样面临着一些研究难点和挑战,这为将来实现更精准的医学图像配准方法指明了研究方向。     

基于特征相似度计算的网页包装器自适应

随着大数据的发展,互联网数据呈现爆炸式的增长.Web作为一种重要的信息载体,包含了各种类型的信息,而包装器的提出就是为了从杂乱的Web信息中提取出目标数据.但是,随着网页更新的频繁,轻微的结构变化都可能导致原有的包装器失效,增加包装器的维护成本.针对包装器的健壮性以及维护成本问题,提出了一种基于特征相似度计算的网页包装器自适应技术.该技术主要通过解析新网页的特征集合和旧包装器所蕴含的特征信息,通过网页相似度计算,重定位旧包装器在新网页中的映射区域和映射数据项,并根据映射关系使旧包装器能够自适应新网页的数据提取.该技术主要针对各类型网站进行实验,其中包括了购物类、新闻类、资讯类、论坛类和服务类,从中选取了250对新旧版本网页,共500个网页,进行包装器自适应实验.实验结果表明,当网页结构改变时,该方法能够有效地自适应新网页的数据提取,且数据提取的平均精确度和平均召回值分别达到82.2％和84.36％.