生物特征识别学科发展报告

从手机解锁、小区门禁到餐厅吃饭、超市收银,再到高铁进站、机场安检以及医院看病,人脸、虹膜和指纹等生物特征已成为人们进入万物互联世界的数字身份证。生物特征识别赋予机器自动探测、捕获、处理、分析和识别数字化生理或行为信号的高级智能,是一个典型而又复杂的模式识别问题,一直处于人工智能技术发展前沿,在新一代人工智能规划、“互联网+”行动计划等国家战略中具有重要地位。由于生物特征识别涉及公众利益攸关的隐私、道德和法律等问题,近期也引起了广泛的社会关注。本文系统综述了生物特征识别学科发展现状、新兴方向、存在问题和可行思路,深入梳理了人脸、虹膜、指纹、掌纹、静脉、声纹、步态、行人重识别以及多模态融合识别的研究进展,以人脸为例重点介绍了生物特征识别领域近些年受到关注的新方向——对抗攻击和防御、深度伪造和反伪造,最后剖析总结了生物特征识别领域存在的3大挑战问题——“感知盲区”、“决策误区”和“安全红区”。本文认为必须变革和创新生物特征的传感、认知和安全机制,才有可能取得复杂场景生物识别学术研究和技术应用的根本性突破,破除现有生物识别技术的弊端,朝着“可感”、“可知”和“可信”的新一代生物特征识别总体目标发展。     

U-Net网络医学图像分割应用综述

病灶精确分割对患者病情评估和治疗方案制定有重要意义,由于医学图像中病灶与周围组织的对比度低,同一疾病病灶边缘和形状存在很大差异,从而增加了分割难度。U-Net是近些年深度学习研究中的热点,为医生提供了一致性的量化病灶方法,一定程度上提高了分割性能,广泛应用于医学图像语义分割领域。本文对U-Net网络进行全面综述。阐述U-Net网络的基本结构和工作原理;从编码器个数、多个U-Net级联、与U-Net结合的其他模型以及3D U-Net等方面对U-Net网络模型的改进进行总结;从卷积操作、下采样操作、上采样操作、跳跃连接、模型优化策略和数据增强等方面对U-Net网络结构改进进行总结;从残差思想、密集思想、注意力机制和多机制组合等方面对U-Net的改进机制进行总结;对U-Net网络未来的发展方向进行展望。本文对U-Net网络的原理、结构和模型进行详细总结,对U-Net网络的发展具有一定积极意义。     

北斗高精度定位的地质灾害监测系统的设计

针对滑坡等地质灾害实时监测难,传统的灾害监测方法自动化程度低、灾害预警不及时等问题,设计了基于北斗的地质灾害监测系统。该系统主要由数据采集终端、数据传输层和软件端三部分构成。数据采集终端集成了树莓派、北斗定位模块、雨量计、温湿度传感器、摄像头模块等,并通过数据传输层将实时地质数据传输至云端,实现了数据自动采集与传输。系统通过太阳能板和蓄电池实现了稳定供电。实验结果表明,该系统实现了野外地质数据的自动采集、传输和高精度北斗定位,并且具有全天候、自动化监测的特点,可以广泛应用。     

面向智能电网的PCA近似法错误数据注入攻击

准确的状态估计对于维持智能电网的正常运行至关重要。论文在雅可比(Jacobian)矩阵和状态变量分布假设未知的情况下,采用主成分分析近似法(PCA-Sim)研究了错误数据注入攻击问题,从线路测量的相关性中对Jacobian矩阵进行推导,验证了错误数据注入攻击近似隐形攻击,并且结合累积分布函数(cdf)分析了所提方法的性能。通过对IEEE14配电网系统在均匀状态变量、高斯状态变量和混合状态变量条件下漏检概率与决策阈值的仿真研究,结果证实了所提方法的有效性。     

光纤通信中自相位调制与四波混频影响因素仿真

为了解决在高速率传输过程中,光纤介质的非线性效应及其在波分复用(WDM)系统中光信号造成的严重衰减问题,围绕自相位调制和四波混频两种非线性效应进行分析,采用Opti System模拟软件分析了造成SPM和FWM效应的主要变量因素.结果表明,输入功率、信道间隔以及色散是造成自相位调制和四波混频性能变化的主要原因,通过调整这些参数可以提高光纤传输性能,为进一步优化奠定了基础.     

既有建筑节能改造保温材料的NSGA-Ⅱ协同设计

保温措施是既有建筑节能改造中最有效的节能措施之一。在墙体节能改造设计中,保温材料种类及其厚度的确定是至关重要的,受到多个目标参数的制约和影响。基于反问题的研究方法,建立数值计算方法与多目标遗传算法NSGA-Ⅱ相结合的优化模型,以单位面积墙体全年总能耗和保温材料成本为目标参数,对成都地区某既有建筑墙体节能改造的保温材料种类与厚度进行了协同设计。结果表明,采用常规的保温厚度,常用的8种保温材料中有6种都不是最优解,但是可以通过改变保温材料的厚度或单价等方法使解向Pareto前沿逼近,以实现单位面积墙体年总能耗最小和改造成本最小之间的平衡。     

基于二次受力的隧道套拱加固损伤衬砌模型试验

松动荷载引起损伤衬砌失稳是不良地层隧道运营期间关键的科学问题.针对此问题,研制了双车道公路隧道带缝衬砌套拱加固模型试验加载装置,可对衬砌结构任意位置施加松动荷载,在损伤衬砌受力同时进行套拱加固,解决了衬砌加固二次受力的“瓶颈”问题;开展1∶10模型试验,研究了松动荷载作用下损伤衬砌套拱加固补强效果,对比变形特性、力学响应及破坏模式.结果表明:衬砌结构刚度随荷载增加而退化,套拱加固有效修复受损衬砌,整体结构刚度明显增大,损伤严重衬砌经套拱加固后承载力仍可提高1倍;原衬砌结构破坏位置为拱顶、拱肩和边墙;套拱加固带缝衬砌构件关键控制截面为拱顶和墙脚,拱顶易发生大偏心压弯破坏,建议加强拱顶纵向配筋,提高抗拉承载力;墙脚出现斜裂缝,属于压剪破坏,应增设墙脚箍筋,以提高抗剪承载力.     

整体砌石重力坝运行期温度作用效应

重力坝因设置温度伸缩缝及体型较厚不需要考虑温度作用,而拱坝因不设永久性伸缩缝及体型较薄需要考虑温度作用.整体砌石重力坝由于其结构、施工和材料的特殊性,使它的特性介于重力坝和拱坝之间,存在能不能忽略温度作用效应的问题,这方面的研究较少,在规范中也未具体说明.基于此,运用拱坝温度荷载的计算方法以及等效模量法,对川南地区的狸狐洞整体式砌石重力坝工程实例进行有限元分析,分别探讨了温度场和温度应力场的数值大小和分布,得出了一般整体式砌石重力坝在运行期温度作用下的温度场和温度应力的规律,表明整体砌石重力坝运行期的温度作用效应较大.     

城市区域综合反射率的求解

城市区域内复杂的建筑布局和形式导致了建筑间的多次反射辐射现象,而这种多次反射辐射一直是研究的难点问题,它直接影响到了城市区域内热环境的分析。以建筑间多次反射问题理论为基础,将城市综合反射率问题转换为与城市空间结构相关联的几何参数问题,使问题的分析过程具有一定的操控性。最后引入了实际案例进行分析,得到了考虑城市空间几何结构影响后的综合反射率,结果显示综合反射率比未考虑多次反射情况下的值要低32.4%,该结论为城市热环境分析中反射率设定值的修正提供了重要的参考价值。     

基于改进MPPT算法的光伏并网系统研究

光伏并网逆变器是光伏发电系统中重要环节,为使逆变过程中光伏电池输出功率最大,需要对光伏电池的最大功率点进行跟踪.常用最大功率跟踪方法会产生误判现象,不仅会降低光伏电池能量转换效率,而且还会造成并网电流产生畸变.针对上述问题,笔者改进了传统扰动观察法,提出了一种改进型MPPT算法,并在Matl ab/Simul ink环境下搭建了含有Boost电路的两级式光伏并网逆变器系统.仿真实验表明,含有改进型MPPT的光伏并网逆变器能够有效提高光伏电池输出功率.