- 刘化东;许博俊;李梦琪;
运动想象脑-机接口（MI-BCI）可解码用户运动意图，它无需任何外部刺激就能产生指令，可以为无法自主运动患者提供一种额外交流通道，辅助或改善其生活方式，但目前还没有一个比较好的方法能对MI-BCI进行高效解码。脑电图（EEG）和功能近红外光谱（fNIRS）是目前一种无创的功能神经成像技术。在单个模式上，EEG的空间分辨率较差，而时间分辨率较高，相比之下，fNIRS提供了更好的空间分辨率，所以文中采用双模态的方式对MI信号进行解码。由于EEG和fNIRS是两种不同类型的信号，如何对两种信号进行融合是目前研究的重点和难点，文中首先对特征提取后的两种信号进行归一化处理，然后采用主成分分析（PCA）算法进行信号融合。实验招募了12名被试做抬左右腿的运动想象。结果表明单独使用EEG和fNIRS进行信号解码精度最高为73.8%，使用PCA对EEG-fNIRS的特征进行融合后分类精度实现了81.2%，提高了7.4%。实验结果证明提出的方法可以为未来的多模态在线BCI系统提供新的思路。
2023年19期 v.46;No.642 29-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1562K] [下载次数：306 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘强;袁杰;匡本发;
随着机器人的工作环境趋向于非结构环境变化，对视觉SLAM技术提出了更高的要求，既需要视觉SLAM能够在静态环境中对机器人精确地估计相机位姿，又需要视觉SLAM能够适应动态环境。针对上述问题，提出一种光流与实例分割相结合的视觉SLAM算法。首先对当前帧图像进行特征提取与实例分割，在特征提取完成后对其进行稀疏光流；然后根据实例分割结果与先验语义信息对物体赋予运动初值，并计算非动态物体的光流位移增量、动态物体光流位移增量和潜在动态物体光流位移增量；其次利用光流信息与实例分割掩码进行联合动态一致性检查，并剔除运动物体上提取的特征点；最后利用静态特征估计机器人位姿。用TUM数据集测试该算法，结果显示该算法在低动态环境下绝对轨迹误差较ORBSLAM2能够减少52.04%，在高动态环境下绝对轨迹误差较ORB-SLAM2能够减少98.11%。在真实环境下对该算法进行评估，实验结果表明，该算法对物体的运动状态有精准的判定，这有助于提高算法的定位精度。
2023年19期 v.46;No.642 34-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1711K] [下载次数：191 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：1 ] - 胡嘉欣;田军;
基于生成对抗网络的数字音频信号多声道增强方法，提升数字音频清晰度、降低噪声对其的干扰。以结合傅里叶的双边语谱图滤波算法初步实现数字音频多声道信号去噪；构建基于对抗神经网络的数字音频信号多声道增强模型，将去噪后的数字音频多声道信号作为该模型的输入数据，输出增强的多声道数字音频信号，完成数字音频信号多声道增强。实验结果表明：该方法增强后的数字音频信号传输效果较好，同时信噪比和音频客观评判基准较高，且去噪后语谱图中噪点以及模糊区较少，能够有效去除信号中的噪声，提升数字音频信号质量。
2023年19期 v.46;No.642 41-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1476K] [下载次数：141 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 董句;陈小丽;刘媛;屠增辉;
为解决图像局部区域重叠问题，获取高质量图像，提出基于虚拟现实技术的图像多特征点匹配拼接方法。采用深度图像渲染技术去除原始图像的噪声，减少空洞数量；通过可视化方式确定相邻图像的重叠区域，采用二进制局部特征描述符算法得到重叠区域内的所有特征点；依据夹角反余弦算法粗匹配图像中所有特征点，利用RANSAC算法删掉误匹配点，获得正确匹配点，精准匹配图像多特征点；通过转换矩阵坐标变换正确匹配点实现图像拼接，并通过加权平滑融合方法融合图像拼接过程中产生的痕迹，获取最佳的图像虚拟现实呈现结果。实验结果证明：该方法能够有效实现图像的拼接，消除图像中重叠与错位部分，使拼接后的图像可以达到无缝平滑的效果。
2023年19期 v.46;No.642 45-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1568K] [下载次数：297 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 李家成;叶哲江;张鹏飞;
急性淋巴细胞白血病（ALL）图像数据集中有着类间形态学相似、数据不平衡的问题。文中设计了一种包含多尺度空间注意力和通道注意力的卷积模块，可以更好地提取不同类别图像的细颗粒特征信息，用于分类器的预测分类。使用加权交叉熵损失函数惩罚样本数量多的类，让模型学习不会偏向多数类。在此基础上引入累积学习策略，随着训练进程动态地调整正常损失函数和加权损失函数的比重，避免了加权损失函数对表征学习的损害，保持了对分类器的促进效果。最终在开源白血病细胞图像数据集C-NMC验证该设计方法的可行性，实验结果表明，测试集F1分数达到96.2%，对白血病细胞图像有着良好的识别效果。
2023年19期 v.46;No.642 49-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1587K] [下载次数：111 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 张子愿;鲍淑梅;张晓坤;霍博岩;
新疆壁画具有极高的美学和学术研究价值，但是在自然环境的侵蚀下，多数壁画存在一定程度的破损急需修复。随着深度学习的发展，采用深度学习的修复方法进行文物修复成为目前文物保护的一种趋势，但是传统的深度学习修复方法不能有效地修复壁画图像的不规则破损和大面积破损，针对这些问题，文中提出一种基于门控卷积和Transformer的壁画修复方法。门控卷积能自动从壁画图像中学习并更新掩膜，解决不规则破损修复效果不佳的问题。Transformer能够与门控卷积互补，建模壁画图像所有像素之间的联系，实现全局操作解决大面积破损修复效果不佳的问题。针对Transformer进行优化可进一步提升修复效果。在对新疆壁画图像进行修复时，该方法相较于现有先进的方法能够在SSIM、PSNR和LPIPS指标上显著提升。
2023年19期 v.46;No.642 55-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1681K] [下载次数：824 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 张欣;李仁伟;
为进一步提升图像压缩质量，降低图像存储空间的同时减少图像信息损失，提出基于烟花算法的平面视觉图像分块像素点压缩模型。采用基于图像纹理的自适应分块方式，通过不断对比分块图像的纹理复杂度与设定复杂度阈值，对平面视觉图像进行分块处理；经块截断编码方法获取分块平面视觉图像最优公共位图后，形成向量，利用烟花算法寻优出最优向量值以及对应位图的6个量化值，完成平面视觉图像分块像素点压缩。实验表明：该模型压缩后平面视觉图像与原始图像相比，色彩亮度几乎一致，图像信息几乎没有缺损，压缩后的图像峰值信噪比高。
2023年19期 v.46;No.642 61-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1410K] [下载次数：79 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 王伯群;石昭宇;闫亚威;王慕宇;孙策;杨文博;王忠巍;
针对水果线下销售结算环节存在的人工成本高、操作流程复杂、结算效率低等问题，设计一种以机器视觉、机器学习等人工智能技术为支撑的无人水果售卖系统。该设备利用OpenCV开源函数库处理水果图像，在DSP端调用图像分析算法加快图像预处理速度；使用支持向量机构建水果分类模型，实现售卖系统自主快速识别功能；建立水果轮廓面积-重量回归模型，并设计质量残差分配算法，实现多种水果质量预测功能，创新多种水果同时称重模式；提供人机交互界面，整合水果种类、重量、价格、收款码等售卖信息，实现系统和用户之间高效交互。该无人水果售卖系统融合人工智能技术，实现了“识别称重结算”一体化、全流程无人化，可降低人工成本，简化结算流程，缩短结算时间。
2023年19期 v.46;No.642 75-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1825K] [下载次数：841 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 苏振扬;程云;黄克斌;万俊;
支持相关滤波跟踪方法利用循环采样将计算转换到频域进行，解决了支持向量机采样少与计算量大的问题。但是当前方法在跟踪过程中对目标周围进行循环采样，产生大量移位样本，不能很好地利用背景信息。针对该问题，提出空间正则化支持相关滤波算法。该算法在训练过程中引入空间正则化分量，根据滤波器的空间位置对其进行惩罚。该算法能够在更大的区域进行采样，使用更多的真实样本进行训练，同时，进一步使用ADMM优化策略提高了跟踪速度。在OTB100数据库上的实验表明，相对于尺度核化支持相关滤波算法（SKSCF），所提算法在精确度和成功率上分别提高了4.3%和11.2%。
2023年19期 v.46;No.642 83-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1444K] [下载次数：71 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 江汀莹;线岩团;王红斌;
小样本命名实体识别通过少量标注样本构建可应用于未知类别的实体识别模型，是命名实体识别的新兴研究方向。小样本实体识别具有实体边界检测不准确以及训练数据数量少、可见实体类别少的特点，导致模型性能表现不佳，模型极易过拟合。针对这个问题，提出结合近邻分析的小样本命名实体识别方法，将命名实体识别任务分成实体范围检测和实体类别预测两部分完成，其中实体范围检测部分使用片段打分的方法，实体类别预测部分使用近邻分析的方法。此外，为了缓解训练数据少带来的模型过拟合问题，还在实体特征的隐空间上进行Mixup数据增强以扩增伪样本。实验结果表明，所提出的结合近邻分析的小样本命名实体识别方法有效地提高了小样本实体识别的性能。
2023年19期 v.46;No.642 88-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1478K] [下载次数：173 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 张坤;程志江;
机器人通过工装夹持叶片进行抛光加工，工装与叶片之间存在着装夹误差，使得叶片坐标系发生偏移，影响叶片后续的精密加工。文中引入激光位移传感器，实现对装夹误差的测定并对叶片坐标系进行补偿修正。考虑到对误差进行量化，首先在叶片上选取一些点位并利用激光位移传感器进行标定；引入贝塞尔曲面对选取的点位数据和实际标定的点位数据分别进行曲面拟合，提出一种基于曲面距离误差的叶片曲面匹配精度评价标准；基于测定的误差参数，利用点云匹配算法实现对叶片坐标系进行校准。实验表明，经过多次校准优化，装夹误差可以控制在0.1 mm之内，取得了良好的装夹误差校准效果。
2023年19期 v.46;No.642 95-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1579K] [下载次数：136 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 刘云龙;周怡君;罗晨;
心脏病患者的人数逐年增多，死亡率居高不下，因此许多学者对基于机器学习的患病人群识别方法进行了研究，但由于心脏病数据的特征过多，构建的模型参数较多，往往导致训练时间过长。因此提出一种利用梯度提升机算法（GBM）对已有的特征选择算法进行改进，在通过减少特征数量实现缩短训练时间的同时，对心脏病患者的预测准确率也得到了提升。首先，采用遗传算法（GA）和基于相关性的特征选择（CFS）进行特征降维，并选出备选特征子集；其次，提出利用GBM实现对模型预测无关特征的筛除；最后，采用支持向量机（SVM）和K近邻算法（KNN）进行准确率预测。实验表明：当预测模型为SVM时，GBM对GA和CFS的综合评价指标的提升分别达到了9.89%和2.2%；当预测模型为KNN时，GBM对GA和CFS的综合评价指标的提升分别达到了7.7%和2.2%，并且GA+GBM在SVM上的表现最好，达到了84.62%，能够有效地提升医疗诊断的效率。
2023年19期 v.46;No.642 101-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1497K] [下载次数：419 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 王洪明;李茂桐;崔兆韵;
气象灾害风险的综合评估指标选取全面性较差，导致玉米作物种植区气象灾害风险评估准确性较差，为此文中构建基于GIS技术的玉米作物种植区主要气象灾害风险评估模型。基于自然灾害风险形成机制，从气象灾害危险性、暴露性、脆弱性、防灾能力四个方面选择主要气象灾害风险评价指标，以其归一化处理为前提，通过熵权法完成其权重的计算后，运用GIS技术实现种植区主要气象灾害风险的空间分析，构建主要气象灾害风险评估模型，划分主要气象灾害风险等级，实现气象灾害风险评估模型的构建。实验结果表明，该模型可实现单一、多气象灾害风险评估，有利于玉米作物生长。
2023年19期 v.46;No.642 107-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1502K] [下载次数：663 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 邓伟;王洪亮;
螺栓作为输电线路中连接各金具的重要紧固件，长期处于恶劣环境中容易产生锈蚀，导致金具间连接不稳定，对输电线路的安全运行造成威胁。针对螺栓在巡检图像中占比较小，且背景复杂，难以检测出螺栓锈蚀故障，文中提出一种基于级联网络的螺栓锈蚀检测方法。首先利用改进YOLOX算法定位输电线路图像中螺栓的位置，通过位置信息裁剪螺栓目标，增大其在图片中的占比率；其次将螺栓图像转换为HSV图像，确定锈蚀区域各分量的阈值；然后，对图像进行二值化处理，实现对螺栓锈蚀的检测；最后，采用建立的螺栓数据集进行仿真实验，结果表明文中提出方法能够有效、精确地实现输电线路图像中螺栓锈蚀故障的检测。
2023年19期 v.46;No.642 111-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 1648K] [下载次数：173 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 孟子晗;高翔;刘元归;马陈昊;
在面对复杂任务时，传统强化学习方法存在状态空间庞大、奖励函数稀疏等问题，导致机械臂不能学习到复杂的操作技能。针对上述问题，提出一种基于分层强化学习的机械臂复杂操作技能学习方法。首先，底层运用基于Beta过程的自回归隐马尔可夫模型，将复杂操作任务分解为多个简单的子任务；其次，对每个子任务运用SAC算法进行技能学习，得到每个子任务的最优策略；最后，根据底层得到的子任务最优策略，上层通过基于最大熵目标的改进强化学习算法学习复杂操作技能。实验结果表明，所提方法能有效实现机械臂复杂操作技能的学习、再现与泛化，并在性能上优于其他传统强化学习算法。
2023年19期 v.46;No.642 116-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1909K] [下载次数：406 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 杨知玲;
不确定大数据流具有动态性和不平衡性特点，导致分类结果不精准，为此提出基于随机平衡采样的不确定大数据流在线分类算法。根据Spark框架大数据筛选结构，过滤筛选不确定大数据，释放不满足条件的大数据。应用Hoeffding算法计算实际值与观测值之差，判断差值与属性差值之间的关系，确定最佳分类属性。随机设定最小类别与最大类别数目，对非平衡样本抽样，避免因样本规模过大而造成的样本损失。建立在线分类器，逐级筛选不确定大数据。通过计算不确定信息增益，获取归类最大可能性类别，实现大数据流的在线分类。由实验结果可知，该算法对数据集W1、W2、W3分类的准确率最低值分别达到90%、94%、83%，具有精准分类效果。
2023年19期 v.46;No.642 125-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1541K] [下载次数：58 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]
- 徐展;钟选明;廖成;
多股道站场接触网由于结构复杂、分支众多，发生接地故障后，依据现有的故障测距技术，无法确定故障的具体股道与位置。针对这一问题，提出一种多股道站场接触网故障定位方法。在每一分支股道对应的承力索上安装多个电流监测终端，并采集电流波形数据。利用ZigBee无线通信技术汇集数据，通过电流有效值的大小判断区间内存在故障，通过相邻电流监测终端采集的相反方向电流定位故障区段，实验结果验证了该方法的有效性与正确性。
2023年19期 v.46;No.642 135-139页 [查看摘要][在线阅读][下载 1711K] [下载次数：113 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：1 ] - 胡飓风;莫愿斌;
为提高无输出变压器功率放大电路的稳定性及可靠性，提出一种自适应火烈鸟搜索优化算法，对其中点电压进行平衡控制。该算法采用Sigmoid函数控制迁徙火烈鸟的惯性权重系数，进行非线性自适应变化，平衡粒子的全局搜索能力和局部探索能力；采用双曲正切函数控制觅食火烈鸟的扩散因子，平衡粒子的寻优速度和收敛精度；在算法后期引入基于中心距的种群变异，提高种群多样性，同时提高算法的精度。基于三种类型的测试函数对所提算法的性能进行验证，并与其他4种典型的群智能优化算法做了对比。结果显示，所提算法在寻优速度和收敛精度上均具有较大的提升。接着利用齿轮系设计问题对算法进行工程测试，最后，对改进算法进行无输出变压器功率放大电路仿真测试，结果证明了算法的优越性。
2023年19期 v.46;No.642 140-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 1611K] [下载次数：122 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 邓豪东;王俊易;葛骏一;林放;李梦凡;
脑机接口是实现人脑与外界交互的关键技术，脑电解码是其中的核心环节，并随着深度学习发展在预测大脑意图的精度方面得到显著提升。然而个体内脑电信号差异降低了脑电解码模型的鲁棒性。为此，提出一种多输入三维卷积神经网络（MT-3D-CNN）的脑电解码模型，通过融合脑电数据的空间排布与时间排布，形成两种三维矩阵数据作为卷积网络的多输入，采用三维卷积核沿时-空方向进行特征提取与解码。10名被试参加了间隔6 h和12 h的脑机接口实验，并采用MT-3D-CNN进行跨时间的解码预测。MT-3D-CNN的单次解码准确率在长时间下分别维持在78.15%和72.56%，高于单输入的3D-CNN(62.89%和52.35%)，表明MT-3D-CNN通过对脑电数据的时间和空间的多种排布方式形成的多输入能够充分利用其三维卷积核学习与提取特征的能力，并且针对个体内脑电差异具有更强的解码性能，有助于推动脑机接口系统的普及使用。
2023年19期 v.46;No.642 149-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 1593K] [下载次数：164 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 郑昱熹;梁立君;
针对目前家庭种植产品价格昂贵、结构复杂、种植体验及互动性差等问题，设计了一款基于语音识别的家庭阳台种植系统。系统采用STM32作为主控芯片，搭载CI1103语音识别模块和执行模块实现人机互动与系统控制。在现有产品研究基础上，结合家庭阳台区域特点优化设备结构，使其简洁美观，引入语音识别技术，实现设备智能控制；预置入种植知识，实现家庭微科普；同时设计了LED补光灯，应对特殊天气来保障植物正常生长，液位传感器对种植水位进行实时监测，实现自动化灌溉。系统采用模块化设计，预留了模块接口，可根据用户需求灵活拓展其应用功能，提高设备的可扩展性。开展了种植测试，系统运行稳定，种植效果较好，产品可为家庭生活带来新的体验并能够满足亲子教育需求，具有一定的应用价值。
2023年19期 v.46;No.642 155-159页 [查看摘要][在线阅读][下载 1654K] [下载次数：1111 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 巫俊成;曾志康;吴学颖;
交流电子负载作为电源测试不可或缺的设备之一，主要用于模拟真实环境中的各种负载。文中根据能馈型功率因数可调单相交流电子负载性能需求，提出基于UCC28019的能馈型功率因数可调单相交流电子负载总体设计方案。以STM32F103C8T6为控制核心，设计了PFC校正电路、PFC调整电路、辅助供电电路、SPWM驱动电路、逆变电路、保护电路。基于移相控制策略构建了电压闭环控制链路，实现了系统功率因数可调和恒压稳定输出。通过搭建样机实验装置，验证了系统方案的可行性。
2023年19期 v.46;No.642 160-166页 [查看摘要][在线阅读][下载 1858K] [下载次数：523 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 谭欣悦;
为确保系统数据推送负载均衡，提高最优数据推送速率，设计了基于遗传算法的最优数据实时推送系统。该系统数据采集传输层利用爬虫技术采集用户提交的数据基本信息，并将采集的数据传输至数据访问层；数据访问层为业务逻辑层提供数据访问API接口，完成应用程序与数据库间的操作；依据数据实时性管理需求，业务逻辑层负责数据推送系统服务器处理业务的主要逻辑，设计数据推送系统的业务流程与有关算法，实现数据推送系统各层间的数据交互。基于遗传算法与B/S架构完成最优数据推送模块的搭建，负责推送控制层不同模块的反馈信息至展现层相应页面的数据浏览点，实现系统最优数据推送的负载均衡。系统测试表明，该系统可完成不同模块间的最优数据推送，系统响应速率较快，有效确保了数据推送系统负载均衡。
2023年19期 v.46;No.642 167-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 1560K] [下载次数：147 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 吕跃东;朱万才;张妍妍;
为帮助林业资源管理者制定科学的森林经营管理决策，了解林区森林资源信息是十分必要的。林区往往规模较大，森林资源信息处理工作相对繁杂，为此设计一种基于WebGIS的林区森林资源地理信息系统。设计了三个关键模块，包括绘图模块：利用WebGIS的制图工具VirtualGIS Viewer，根据遥感影像以及数字地面模型数据，在三维建模算法的帮助下绘制林区三维地图；资源变化模块：借助WebGIS中的Geodatabase工具以及其中包含的算法分析森林资源变化；资源覆盖监测模块：利用WebGIS的Arc GIS Explorer工具栏中的归一化植被指数算法明确森林资源覆盖度。结果表明：林区主要有四种类型的用地，分别为耕地、建设用地、林地、未利用地；从2018—2022年之间该林区的森林资源面积减少，森林资源减少。
2023年19期 v.46;No.642 171-174页 [查看摘要][在线阅读][下载 1433K] [下载次数：576 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ]