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1. 基于深度学习的EEG数据分析技术综述
钟博,王鹏飞,王乙乔,王晓玲
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (5): 879-890.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.05.001
摘要   HTML PDF(pc) (690KB)(1900)   

对近年来的相关工作进行全面分析、横向比较,梳理出基于深度学习的EEG数据分析闭环流程. 对EEG数据进行介绍,从深度学习在EEG数据预处理、特征提取以及模型泛化3个关键阶段的应用进行展开,梳理深度学习算法在相应阶段提供的研究思路和解决方案,包括各阶段所存在的难点与问题. 全方位总结出不同算法的主要贡献和局限性,讨论深度学习技术在各个阶段处理EEG数据时所面临的挑战及未来的发展方向.

2. 基于改进强化学习的多智能体追逃对抗
薛雅丽,叶金泽,李寒雁
浙江大学学报(工学版)    2023, 57 (8): 1479-1486.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2023.08.001
摘要   HTML PDF(pc) (1158KB)(939)   

针对多智能体追逃问题,提出基于优先经验回放和解耦奖励函数的多智能体强化学习算法. 将多智能体深度确定性策略梯度算法(MADDPG)和双延迟-确定策略梯度算法(TD3)相结合,提出多智能体双延迟-确定策略梯度算法(MATD3). 针对多智能体追逃问题中奖励函数存在大量稀疏奖励的问题,提出利用优先经验回放方法确定经验优先度以及采样高价值经验. 设计解耦奖励函数,将奖励函数分为个体奖励和联合奖励以最大化全局奖励和局部奖励,提出DEPER-MATD3算法. 基于此算法设计仿真实验,并与其他算法对比,实验结果表明,该算法有效解决了过估计问题,且耗时相比MATD3算法有所减少. 在解耦奖励函数环境下该算法训练的追击者的全局平均奖励升高,追击者有更大的概率追击到逃逸者.

3. 基于改进Transformer的复合故障解耦诊断方法
王誉翔,钟智伟,夏鹏程,黄亦翔,刘成良
浙江大学学报(工学版)    2023, 57 (5): 855-864.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2023.05.001
摘要   HTML PDF(pc) (2584KB)(821)   

大多复合故障诊断方法视复合故障为一种新的单一故障类型,忽视了内部单一故障的相互作用、故障分析粒度含糊和解释性差. 为了解决复合故障难解耦的问题,针对工业环境中复合故障数据极少的情况,提出一种基于改进Transformer的复合故障解耦诊断方法. 诊断流程分为预处理、特征提取和故障解耦3个步骤. 故障解耦引入Transformer的解码器,利用交叉注意力机制使得每个单一故障标签可以在提取的特征层中,自适应地关注到与故障特征相对应的判别特征区域,进一步预测每个单一故障标签的输出概率以实现复合故障解耦. 设计多组复合故障试验与业界先进算法进行对比,以验证方法的有效性. 结果表明,所提方法在少量单一故障训练样本和极少量复合故障训练样本情况下,有较高的诊断准确度. 当训练集中复合故障样本数仅为5时,复合故障诊断准确度达到88.29%,与其他方法比较更具有显著优势.

4. 足式机器人触地检测方法的研究综述
姜晓勇,应凯健,吴起威,魏璇
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (2): 334-348.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.02.012
摘要   HTML PDF(pc) (1751KB)(802)   

基于现有足式机器人触地检测方法的研究,综合论述了腿部结构设计、足端设计、传感器设计对触地检测的影响. 总结外部传感器直接检测的触地检测方法、基于运动学与动力学的触地检测方法以及基于学习的触地检测方法. 归纳地面湿滑、地面松软以及非足端触地这3种特殊场景中的触地检测方法. 分析触地检测技术的应用场景,具体包括运动控制的需要、导航中的应用、地形与地质的感知这三大应用场景. 指出硬件改进和集成、多模态触地检测、多传感器融合化触地检测以及智能化触地检测这四大触地检测方法相关的发展趋势,总结各触地检测算法之间的具体关联,为触地检测后续技术的发展及触地检测的具体应用提供指导.

5. 多特征融合的驾驶员疲劳状态检测方法
方浩杰,董红召,林少轩,罗建宇,方勇
浙江大学学报(工学版)    2023, 57 (7): 1287-1296.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2023.07.003
摘要   HTML PDF(pc) (1481KB)(791)   

针对现有疲劳状态检测方法无法适用于疫情防控下的驾驶员,利用改进后的YOLOv5目标检测算法,对驾驶员的面部区域进行检测,建立多特征融合的疲劳状态检测方法. 针对公交驾驶特性,建立包含佩戴口罩和未佩戴口罩情况的图像标签数据. 通过增加YOLOv5模型的特征采样次数,提高眼、嘴、面部区域的检测精度. 利用BiFPN网络结构保留多尺度的特征信息,使得预测网络对不同大小的目标更敏感,提升整体模型的检测能力. 结合人脸关键点算法提出参数补偿机制,提高眨眼、打哈欠帧数的准确率. 将多种疲劳参数融合归一化处理,开展疲劳等级划分. 公开数据集NTHU和自制数据集的验证结果表明,该方法对佩戴口罩和未佩戴口罩情况均可以进行眨眼、打哈欠识别,可以准确地判断驾驶员的疲劳状态.

6. 基于改进YOLOv5的电子元件表面缺陷检测算法
曾耀,高法钦
浙江大学学报(工学版)    2023, 57 (3): 455-465.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2023.03.003
摘要   HTML PDF(pc) (1697KB)(725)   

目标检测模型在电子元件生产环境中的实时检测能力不佳,为此采用GhostNet替换YOLOv5的主干网络. 针对电子元件表面缺陷存在小目标及尺度变化较大的目标的情况,在YOLOv5主干网络中加入坐标注意力机制,在避免大量计算资源消耗的前提下增强感受野,将坐标信息嵌入通道注意力中以提升模型对目标的定位. 使用加权双向特征金字塔网络结构替换YOLOv5特征融合模块中的特征金字塔网络(FPN)结构,提升多尺度加权特征的融合能力. 在自制缺陷电子元件数据集上的实验结果表明,改进的GCB-YOLOv5模型平均精度达到93%,平均检测时间为33.2 ms,相比于原始YOLOv5模型,平均精度提高了15.0%,平均时间提升了7 ms,可以同时满足电子元件表面缺陷检测精度与速度的需求.

7. 基于小世界理论的区块链Kademlia网络改进方法
赵越,赵赫,谭海波,余斌,俞望年,马志宇
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (1): 1-9.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.01.001
摘要   HTML PDF(pc) (1194KB)(622)   

针对当前区块链Kademlia网络研究中通常以牺牲安全性为代价提升可扩展性的问题,提出基于小世界理论的区块链Kademlia网络改进方法. 该方法遵循小世界理论的思想,提出置换扩容节点的概率公式,概率与节点间距离呈反比,节点置换次数和额外增加的节点数量可以根据实际情况灵活调整. 通过理论分析和实验验证,证明了采用该方法改造的网络能够达到最终的稳定状态. 实验结果显示,利用该方法将全网广播交易消息时须经历的传输层级减少了15.0%~30.8%,加快了定位节点的速率. 与其他改变网络结构的优化算法相比,该方法降低了网络的结构化程度,增强了网络的安全性.

8. 基于物理信息神经网络的Burgers-Fisher方程求解方法
徐健,朱海龙,朱江乐,李春忠
浙江大学学报(工学版)    2023, 57 (11): 2160-2169.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2023.11.003
摘要   HTML PDF(pc) (1371KB)(616)   

为了探索基于物理信息的神经网络(PINN)求解微分方程时,物理信息在训练神经网络中的作用,提出将物理信息分为规律信息和数值信息2类,以阐释PINN求解微分方程的逻辑,以及物理信息的数据驱动方式和神经网络可解释性.设计基于2类信息的神经网络综合损失函数,并从训练采样和训练强度2方面建立信息的训练平衡度,从而利用PINN求解Burgers-Fisher方程. 实验表明,PINN能够获得较好的方程求解精度和稳定性;在求解方程的神经网络训练中,Burgers-Fisher方程的数值信息比规律信息能更好地促进神经网络逼近方程解;随着训练采样和迭代次数的增加,以及2类信息的平衡,神经网络训练效果得到提高;增加神经网络规模可以提高方程求解精度,但也增加了网络训练迭代时间,在固定训练时间下并非神经网络规模越大效果越好.

9. 基于改进Transformer的结构化图像超分辨网络
吕鑫栋,李娇,邓真楠,冯浩,崔欣桐,邓红霞
浙江大学学报(工学版)    2023, 57 (5): 865-874.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2023.05.002
摘要   HTML PDF(pc) (1744KB)(604)   

针对现有的结构化图像超分辨重建算法大多只能解决特定单一种类的结构化图像超分辨问题,提出一种基于改进Transformer的结构化图像超分辨率网络(TransSRNet). 该网络利用Transformer的自注意力机制在空间序列中挖掘大范围的全局信息. 采用沙漏块结构搭建空间注意力单元,关注低分辨率空间和高分辨率空间在局部区域的映射关系,提取图像映射过程中的结构化信息,使用高效通道注意力模块对自注意力模块和空间注意力模块做特征融合. 在高度结构化CelebA、Helen、TCGA-ESCA 和TCGA-COAD数据集上的模型评估结果表明,相较于主流超分辨算法,TransSRNet整体性能表现更好. 在放大因子为8时,人脸数据集和医学峰值信噪比(PRNR)可以分别达到28.726、26.392 dB, 结构相似性(SSIM)可以分别达到0.844、0.881.

10. 基于循环神经网络的双目视觉物体6D位姿估计
杨恒,李卓,康忠元,田兵,董青
浙江大学学报(工学版)    2023, 57 (11): 2179-2187.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2023.11.005
摘要   HTML PDF(pc) (1068KB)(539)   

针对当前物体6D位姿估计任务准确率较低的问题,提出双目数据集制作方法及物体6D位姿估计网络Binocular-RNN. 将YCB-Video Dataset中已有图像作为双目相机左摄像头捕获内容,利用Open GL将YCB-Video Dataset中相应三维物体模型进行导入,输入各物体相关参数,由虚拟双目相机右摄像头捕获合成图片. 利用单目预测网络分别对双目数据集中左、右图像的几何特征进行提取. 经过循环神经网络对几何特征进行融合,并预测物体6D位姿. 以模型点平均距离(ADD)、平均最近点距离(ADDS)、平移误差和角度误差作为评价指标,对Binocular-RNN与其他位姿估计方法进行对比. 结果表明,在利用单一物体对网络进行训练时,Binocular-RNN 的ADD或ADDS指标得分分别为PoseCNN、GDR-Net的2.66、1.15倍. 利用基于物理的实时渲染(Real+PBR)方式训练的Binocular-RNN的性能超过基于深度神经网络的迭代6D姿态匹配的方法(DeepIM).

11. 文本生成图像研究综述
曹寅,秦俊平,马千里,孙昊,闫凯,王磊,任家琪
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (2): 219-238.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.02.001
摘要   HTML PDF(pc) (2809KB)(534)   

对文本生成图像任务进行综合评估和整理,根据生成图像的理念,将文本生成图像任务分为3大类:基于生成对抗网络架构生成图像、基于自回归模型架构生成图像、基于扩散模型架构生成图像. 针对基于生成对抗网络架构的文本生成图像方法,按照改进的不同技术点归纳为6小类:采用多层次体系嵌套架构、注意力机制的应用、应用孪生网络、采用循环一致方法、深度融合文本特征和改进无条件模型. 通过对不同方法的分析,总结并讨论了现有的文本生成图像方法通用评估指标和数据集.

12. 基于改进YOLOv3的印刷电路板缺陷检测算法
卞佰成,陈田,吴入军,刘军
浙江大学学报(工学版)    2023, 57 (4): 735-743.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2023.04.011
摘要   HTML PDF(pc) (1420KB)(516)   

针对现有基于深度学习的印刷电路板(PCB)缺陷检测算法无法同时满足精度和效率要求的问题,提出基于YOLOv3改进的AT-YOLO算法来检测PCB缺陷. 将主干网络替换为ResNeSt50,提高特征提取能力,减少参数量. 引入SPP模块,融合不同感受野的特征,丰富了特征的表达能力. 改进PANet结构替换FPN,插入SE模块提升有效特征图的表达能力,增加1组高分辨率特征图的输入输出,提升对小目标物体的敏感程度,检测尺度由3个增加到4个. 使用K-means算法重新聚类生成锚框尺寸,提高了模型的目标检测精度. 实验证明,AT-YOLO算法在PCB缺陷检测数据集上的精度均值AP0.5达到98.42%,参数量为3.523×107,平均检测速度为36帧/s,满足精度和效率的要求.

13. 自适应樽海鞘群算法求解考虑运输时间的柔性作业车间调度
牛昊一,吴维敏,章庭棋,沈微,张涛
浙江大学学报(工学版)    2023, 57 (7): 1267-1277.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2023.07.001
摘要   HTML PDF(pc) (1024KB)(508)   

针对考虑运输时间的柔性作业车间调度问题,以最小化最大完工时间为优化目标,提出自适应樽海鞘群算法. 设计基于随机密钥方法的3层编码方案,将编码的离散解空间连续化. 引入惯性权重评价跟随者之间的相互影响程度,增强算法的全局探索与局部搜索能力. 提出自适应更新领导者-跟随者种群数量策略,根据种群迭代状态对领导者和跟随者的数量进行自适应调整. 在邻域搜索中引入禁忌搜索策略,防止算法陷入局部最优. 通过基准算例测试,验证了算法的有效性和优越性,发现AGV数量对完工时间的影响符合边际效应递减的规律.

14. 航空装配领域中命名实体识别的持续学习框架
刘沛丰,钱璐,赵兴炜,陶波
浙江大学学报(工学版)    2023, 57 (6): 1186-1194.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2023.06.014
摘要   HTML PDF(pc) (1091KB)(493)   

为了构建航空装配领域中装配流程信息、装配技术知识、行业标准和三者内在联系组成的航空装配知识图谱,提出基于持续学习的命名实体识别技术框架. 所提框架的特点是从零语料到大规模语料的渐进式学习过程中,在不依赖人工设定特征的情况下,始终保持较高的识别效果. 从飞机总装配和部件对接的实际工业场景展开所提框架的性能对比实验,并以操纵拉杆和钢索的安装为实验案例. 实验结果表明,在处理不同规模的语料环境的情况下,所提框架在正确率、召回率、F1值上均显著优于以往算法,所提框架可以为航空装配领域命名实体识别任务持续提供可信的结果.

15. 多目标粒子群优化算法及其应用研究综述
叶倩琳,王万良,王铮
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (6): 1107-1120.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.06.002
摘要   HTML PDF(pc) (1559KB)(463)   

现有研究较少涵盖最先进的多目标粒子群优化(MOPSO)算法. 本研究介绍了多目标优化问题(MOPs)的研究背景,阐述了MOPSO的基本理论. 根据特征将其分为基于Pareto支配、基于分解和基于指标的3类MOPSO算法,介绍了现有的经典算法. 介绍相关评价指标,并选取7个有代表性的算法进行性能分析. 实验结果展示了传统MOPSO和3类改进的MOPSO算法各自的优势与不足,其中,基于指标的MOPSO在收敛性和多样性方面表现较优. 对MOPSO算法在生产调度、图像处理和电力系统等领域的应用进行简要介绍. 并探讨了MOPSO算法用于求解复杂优化问题的局限性及未来的研究方向.

16. 基于强度理论的内聚力模型的有限元实现及应用
石天翔,张昕,王洋洋,郑克洪,张永强
浙江大学学报(工学版)    2023, 57 (3): 573-582.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2023.03.015
摘要   HTML PDF(pc) (2243KB)(455)   

在对基于强度理论的内聚力模型(ST-CZM)进行二维整理及三维拓展的基础上,使用Abaqus用户单元子程序(UEL)对该模型进行有限元实现. 通过经典界面破坏算例验证ST-CZM有限元模型的有效性和准确性,建立纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土模型,采用ST-CZM模拟FRP与混凝土界面间的黏结破坏过程,实现ST-CZM在复杂工况下的应用. 相较于传统基于牵引力准则的内聚力模型,ST-CZM具有更灵活的混合模态耦合方式,且其切向和法向的强度模型相互独立,ST-CZM的收敛性更好,对强度的预测更准确. 所有算例表明,相较于传统基于牵引力准则的内聚力模型,ST-CZM有限元模型能够更好地实现黏结界面峰值应力的预测和损伤阶段的模拟.

17. 基于深度学习三维成型的钢板表面缺陷检测
兰欢,余建波
浙江大学学报(工学版)    2023, 57 (3): 466-476.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2023.03.004
摘要   HTML PDF(pc) (5141KB)(450)   

为了解决二维检测方法难以检测带有深度信息的缺陷问题,提出全新的三维重建网络. 提出基于多尺度特征增强的级联式三维重建网络(MFE-CasMVSNet),并与点云数据处理技术结合,用于钢板表面缺陷检测. 为了提高三维重建的精度,提出位置导向的特征增强模块(PFEM)和多尺度特征自适应融合模块(MFAFM),对特征进行有效提取并减少信息丢失. 提出基于曲率稀疏化的密度聚类方法(CS-DBSCAN),用于精确识别不同部位的缺陷. 引入三维检测框,实现对缺陷的定位与检测可视化. 实验结果表明,相较于图像几何的重建方法,MFE-CasMVSNet能够更加精确、快速地实现钢板表面的三维重建. 相较于二维检测,三维缺陷检测能够精确获取缺陷的三维形状信息,实现对钢板表面缺陷的多维度检测.

18. 基于自动驾驶车辆调度的停车系统收费策略优化
冯驰,梅振宇
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (1): 87-95.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.01.010
摘要   HTML PDF(pc) (1491KB)(436)   

针对有人驾驶车辆与自动驾驶车辆共存的停车系统,设计基于自动驾驶车辆调度的停车系统收费策略,以提升停车系统运行效率. 该策略在停车场无可用停车泊位但存在自动驾驶车辆时向有人驾驶车辆提供自动驾驶车辆调度服务,停车系统向有人驾驶车辆收取一定调度费用后,通过在多个停车场间调度若干自动驾驶车辆,为有人驾驶车辆在其目标停车场创造可用停车泊位. 各停车场的调度费用会影响有人驾驶车辆用户的停车选择,进而影响停车系统的运行效率,构建基于智能体的停车仿真模型,采用遗传算法差异化地设置系统内各个停车场的停车调度收费方案. 仿真结果显示,采用基于自动驾驶车辆调度的差异化收费策略,可以有效地减少有人驾驶车辆用户的行驶时间、步行时间、总出行时间及行驶里程,增加停车系统营收,降低社会成本,有效地缓解停车矛盾.

19. 基于特征融合的语言想象脑电信号分类
张灵维,周正东,许云飞,王嘉文,吉文韬,宋泽峰
浙江大学学报(工学版)    2023, 57 (4): 726-734.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2023.04.010
摘要   HTML PDF(pc) (1356KB)(435)   

为了提高语言想象脑-机接口(BCI)控制任务的准确率, 提出融合离散小波变换(DWT)与经验模态分解(EMD)的语言想象脑电信号特征提取与分类方法. 该方法将原始语言想象脑电信号分别进行离散小波变换与经验模态分解,提取分解后各通道信号的特征并进行融合,运用径向基核函数支持向量机(SVM)对语言想象脑电信号进行分类. 实验结果表明,提出的方法使得语言想象脑电信号分类的平均准确率达到82.46%,与基于离散小波变换的脑电信号分类方法相比,分类准确率提高了20.77%,与基于经验模态分解的脑电信号分类方法相比,分类准确率提高了21.12%. 该方法能够有效提高语言想象脑电信号分类的准确率,对于语言想象脑-机接口的实际应用具有重要价值.

20. 环境规制下中国工业绿色转型的创新类型选择
刘海英,蔡先哲
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (1): 188-196.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.01.020
摘要   HTML PDF(pc) (707KB)(429)   

为了解决严格环境规制背景下工业企业如何选择适宜的绿色技术创新类型来实现工业绿色转型的问题,采用包含非期望产出的超效率与基于松弛值测算(SBM)相结合的SBM模型,测算中国30个省份2008—2020年的工业环境效率,以该效率表征工业绿色转型水平. 通过面板门槛模型,探究不同环境规制强度下绿色技术创新类型对工业绿色转型的影响机理. 结果表明,整体上,2008—2020年中国工业环境效率处于波动上升态势,区域间的效率差距整体上呈微幅减小的趋势. 不同绿色技术创新的环境效应存在显著差异,其中强调工艺和产品的过程导向型绿色技术创新是实现工业绿色转型的关键. 随着环境规制强度的加大,过程导向型绿色技术创新的正向环境效应会加大,结果导向型绿色技术创新的负向环境效应会降低.