Pavement crack detection using hessian structure propagation

Pavement images are widely used in transportation agencies to detect cracks accurately so that the best proper plans of maintenance and rehabilitation could be made. Although crack in a pavement image is perceived because the intensity of crack pixels contrasts with that of the pavement background, there are still challenges in distinguishing cracks from complex textures, heavy noise, and interference. Unlike the intensity or the first-order edge feature of crack, this paper proposes the second-order directional derivative to characterize the directional valley-like structure of crack. The multi-scale Hessian structure is first proposed to analytically adapt to the direction and valley of cracking in the Gaussian scale space. The crack structure field is then proposed to mimic the curvilinear propagation of crack in the local area, which is iteratively applied at every point of the crack curve to infer the crack structure at the gaps and intersections. Finally, the most salient centerline of the crack within its curvilinear buffer is exactly located with non-maximum suppression along the perpendicular direction of crack. The experiments on large numbers of images of various crack types and with diverse conditions of noise, illumination and interference demonstrate the proposed method can detect pavement cracks well with an average Precision, Recall and F-measure of 92.4%, 88.4%, and 90.4% respectively. Also, the proposed method achieves the best performance of crack detection on the benchmark datasets among methods that also require no training and publicly offer the detection results for every image.     

基于持久性内存的单向移动B^+树

由新型非易失存储介质构成的持久性内存(persistent memory,PM)具有扩展性强、按字节访问与静态能耗低等特性,为未来主存与辅存融合提供了强大的契机.然而由于LLC(last level cache)具有易失性且与主存交互粒度通常为64B,而PM的原子持久化操作粒度为8B.因此,数据从LLC更新到PM的过程中,若发生故障,则可能破坏更新操作的失败原子性,进而影响原始数据的完整性.为了保证更新操作的失败原子性,目前研究主要采用显式调用持久化指令与内存屏障指令,将数据有序地持久化到PM上,但该操作会造成显著的开销,在索引更新中尤为明显.在对索引进行更新时,往往会涉及到索引结构的变化,该变化需要大量的有序持久化开销.研究旨在减少基于PM的B+树在更新过程中为保证失败原子性而引入的持久化开销.通过分析B+树节点利用率、不同更新模式下持久化开销以及更新操作之间的关系,提出了一种基于节点内数据真实分布的数据单向移动算法.通过原地删除的方式,减少删除带来的持久化开销.利用删除操作在节点内留下的空位,减少后续插入操作造成的数据移动,进而减少数据持久化开销.基于上述算法,对B+树的重均衡操作进行优化.最后通过实验证明,相较于最新基于PM的B+树,提出的单向移动B+树能够显著提高单一负载与混合负载性能.     

基于稳健设计的SGNS算法的超参数调优方法

通常给定超参数的若干取值选取性能最大的为最优组合(称为直接选优法),但是此方法的稳健性差。为此,提出了一种基于稳健设计的超参数调优方法(称为稳健调优法)。具体地,以SGNS算法中的超参数调优为例,在词语推断任务上实验并得出:经方差分析得到SGNS算法中的七个超参数中的五个对算法预测性能有显著影响,确定为主控因子,其余两个确定为噪声因子,且主控因子中有三个对性能估计的方差有显著影响,因此,调优中仅从期望最大来直接选优是不合理的;稳健调优法与直接选优法两者在预测性能上没有显著差异,但稳健调优法对噪声因子具有较好的稳健性。稳健调优法对一般的深度神经网络的调参有实际的借鉴意义。     

无人机群目标搜索的主动感知方法

为提升蚁群搜索算法在规模大的栅格环境中对未知目标的搜索效率,提出基于蚁群算法的主动感知搜索框架。该框架通过应用历史环境信息来选择无人机的运动方式,并由无人机运动方式和感知域信息得到新的环境信息,从而实现无人机群的智能自动化搜索功能。新方法计算出一种具有探索偏好的未搜索概率,可使无人机搜索时偏向未搜索程度高的栅格,以此来提高算法的搜索能力。同时,以未搜索概率和信息素作为运动方式决策的依据来建立一种新的运动方式选择机制。该机制不仅考虑了目标可能出现的区域,又可兼顾未知区域,从而可实现无目标先验信息条件下的搜索过程。仿真结果表明,此算法在规模大的栅格环境中,与现有算法相比具有更高的搜索效率,并且得到的目标分布信息将更加全面。     

稳定的K-多均值聚类算法

指定K个聚类的多均值聚类算法在K-均值算法的基础上设置了多个次类,以改善K-均值算法在非凸数据集上的劣势,并将多均值聚类问题形式化为优化问题,可以得到更优的聚类效果。但是该算法对初始原型敏感,且随机选取原型的方式使聚类结果不稳定。针对上述问题,提出一种稳定的K-多均值聚类算法,并对该算法的复杂度与收敛性进行了简要讨论。该算法先基于数据样本的最邻近关系构造图,根据图的连通分支将数据分为若干组,取每组数据的均值点作为初始原型,再用交替迭代的方法对优化问题进行求解,得到最后的聚类结果。在人工数据集和真实数据集上的实验表明,该算法具有更稳定更优越的聚类效果。     

装配式建筑自上而下设计信息协同与模型构建

为顺应国家建筑产业化、智能化发展的政策引导,针对当前装配式建筑专业信息缺乏关联、模 型利用不充分、数据传递效率低下等问题,提出基于建筑信息模型(BIM)技术的自上而下设计方法。以装配式 建筑的设计阶段为切入点,详细阐述了基于 BIM 技术的装配式建筑自上而下设计流程。结合装配式建筑的标 准化构件设计和组装特点,提出一种基于自上而下设计的装配模型,并从层级和专业 2 个角度描述了模型的架 构。针对各专业模型传递时的数据信息标准化、一致性问题,通过工业基础类(IFC)标准对装配模型进行实体和 属性集的扩展,提出基于 IFC 标准的各专业、各阶段的自上而下设计信息协同。经实例验证了 IFC 扩展装配模 型的自上而下设计可行性,为装配式建筑的协同设计提供了有益的方法借鉴。     

基于BIM的钢筋骨架语义设计点云自动生成算法

当前预制构配件钢筋骨架质量检查主要依靠人工,存在效率低、容易出错的问题。建筑信息模 型(BIM)、三维重建等技术为改进预制构配件钢筋骨架质量检查方法提供可能。运用这些技术时,有必要由钢 筋骨架 BIM 模型生成可区分每根钢筋的点云。为此,提出了语义设计点云的概念,并构建了基于 BIM 的钢筋 骨架语义设计点云自动生成算法。该算法首先从钢筋骨架 BIM 模型中提取每根钢筋并分别存储于不同的文件, 然后对每根钢筋所在文件进行格式转换,接着生成每根钢筋的语义设计点云,最后基于每根钢筋的语义设计点 云生成钢筋骨架语义设计点云。分别用简单钢筋骨架和复杂钢筋骨架对基于 BIM 的钢筋骨架语义设计点云自 动生成算法进行实验验证,结果表明,该算法能够自动并快速地生成准确的钢筋骨架语义设计点云。      

Otolith microchemistry shows natal philopatry of walleye in western Lake Erie

Natal philopatry is important to the structure of fish populations because it can lead to local adaptations among component stocks of a mixed population, reducing the risk of recruitment failure. By contrast, straying between component stocks may bolster declining populations or allow for colonization of new habitat. To examine rates of natal philopatry and straying among western Lake Erie walleye (Sander vitreus) stocks, we used the concentration of strontium [Sr] in otolith cores to determine the natal origin of adults captured at three major spawning sites: the Sandusky (n = 62) and Maumee (n = 55) rivers and the Ohio reef complex (n = 50) during the 2012–2013 spawning seasons. Mean otolith core [Sr] was consistently and significantly higher for individuals captured in the Sandusky River than for those captured in the Maumee River or Ohio reef complex. Although logistic regression indicates that no individuals with a Maumee River or Ohio reef complex origin were captured in the Sandusky River, quadratic discriminant analysis suggests low rates of straying of fish between the Maumee and Sandusky rivers. Our results suggest little straying and high rates of natal philopatry in the Sandusky River walleye stock. Similar rates of natal philopatry may also exist across western Lake Erie walleye stocks, demonstrating a need for stock-specific management.     

氯盐干湿循环作用下混凝土力学性能与孔结构变化研究

为探究淡水区和氯盐环境下干湿循环对混凝土构件的影响差异,分别模拟了无氯盐和有氯盐作用的干湿循环环境,测试干湿循环前后混凝土的抗压强度、动弹模量、微观孔结构参数及孔径分布情况,比较了宏微观指标变化程度。结果表明,两种干湿循环作用均对混凝土抗压强度有少许增强作用,微观表现为孔隙率的减小;两种干湿循环均会降低混凝土的动弹模量,使混凝土内部出现损伤,微观表现为混凝土孔径分布情况变差,特别是大孔含量有增加。一般干湿循环会使混凝土抗渗性增强,氯盐干湿循环会降低混凝土抗渗性,微观表现为一般干湿循环后混凝土临界孔径减小,而氯盐干湿循环后,混凝土临界孔径增大。     

土工格栅加筋包边填砂路堤模型试验研究

为探究包边填砂路堤荷载作用下的极限承载力特性、破坏形态规律及加筋性状,设计了土工格栅加筋包边填砂路堤结构,改装美国GCTS公司的USTX-2000动静三轴加载装置进行加载,通过改变加筋层数、筋材布置长度及包边土厚度对土工格栅包边填砂路堤进行一系列试验。对不同工况下包边填砂路堤的极限承载力、封层及坡面法向累积变形、位移变化进行研究。试验结果表明:土工格栅加筋和增加包边土厚度可以显著提高包边填砂路堤的极限承载力,并能减小封层中、封层右及坡顶、坡中的法向累积变形;无筋路堤的滑动面在路堤内呈折线状且并未通过坡脚侵入地基,在坡顶的黏土和砂芯交界处产生最大位移;土工格栅加筋及增加包边土厚度可以使滑动面向路堤内部迁移但形态不变,且最大位移处向路堤内部迁移。