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基于深度神经网络的综采工作面视频目标检测 被引量:7
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作者 杨艺 付泽峰 +2 位作者 高有进 崔科飞 王科平 《工矿自动化》 北大核心 2022年第8期33-42,共10页
综采工作面环境较复杂,地形狭长,多目标多设备经常出现在同一场景当中,使得目标检测难度加大。目前应用于煤矿井下的目标检测方法存在特征提取难度较大、泛化能力较差、检测目标类别较为单一等问题,且主要应用于巷道、井底车场等较为空... 综采工作面环境较复杂,地形狭长,多目标多设备经常出现在同一场景当中,使得目标检测难度加大。目前应用于煤矿井下的目标检测方法存在特征提取难度较大、泛化能力较差、检测目标类别较为单一等问题,且主要应用于巷道、井底车场等较为空旷场景,较少应用于综采工作面场景。针对上述问题,提出了一种基于深度神经网络的综采工作面视频目标检测方法。首先,针对综采工作面环境复杂多变、光照不均、煤尘大等不利条件,针对性挑选包含各角度、各环境条件下的综采工作面关键设备和人员的监控视频,并进行剪辑、删选,制作尽可能涵盖工作面现场各类场景的目标检测数据集。然后,通过对YOLOv4模型进行轻量化改进,构建了LiYOLO目标检测模型。该模型利用CSPDarknet、SPP、PANet等加强特征提取模块对视频特征进行充分提取,使用6分类YoloHead进行目标检测,对综采工作面环境动态变化、煤尘干扰等具有较好的鲁棒性。最后,将LiYOLO目标检测模型部署到综采工作面,应用Gstreamer对视频流进行管理,同时使用TensorRT对模型进行推理加速,实现了多路视频流的实时检测。与YOLOv3、YOLOv4模型相比,LiYOLO目标检测模型具有良好的检测能力,能够满足综采工作面视频目标检测的实时性和精度要求,在综采工作面数据集上的平均准确率均值为96.48%,召回率为95%,同时视频检测帧率达67帧/s。工程应用效果表明,LiYOLO目标检测模型可同时检测、展示6路视频,且对于不同场景下的检测目标都有较好的检测效果。 展开更多
关键词 智能开采 综采工作面 目标检测 人员检测 视频流 卷积神经网络
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双有源桥无回流功率控制的死区影响与补偿
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作者 张国澎 蒋闯闯 +1 位作者 陶海军 陈卓 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2406-2416,共11页
针对三重移相协同控制(CTPS)加入桥臂死区后,会导致双有源桥(DAB)变换器回流功率发生及软开关失效的问题,提出针对CTPS控制的死区补偿策略.通过分析CTPS控制不同模式下桥臂死区引起的变压器原副边电压及漏感电流的变化,基于回流功率产... 针对三重移相协同控制(CTPS)加入桥臂死区后,会导致双有源桥(DAB)变换器回流功率发生及软开关失效的问题,提出针对CTPS控制的死区补偿策略.通过分析CTPS控制不同模式下桥臂死区引起的变压器原副边电压及漏感电流的变化,基于回流功率产生的原理,更正了不同模式移相比之间的耦合关系,对功率传输模型及CTPS控制模式的切换条件进行修正,实现了死区对CTPS控制影响的有效控制.利用所提的补偿方案,抑制了由死区引起的回流功率,恢复了CTPS控制的软开关性能,具有较补偿前更优的电流应力.分别开展死区补偿前、后的实验,对死区影响的分析和所提出的补偿策略进行验证. 展开更多
关键词 双有源桥变换器 CTPS控制 回流功率 软开关 死区补偿
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姿势自适应权重更新策略及尺度回归的煤矿井下目标跟踪算法 被引量:2
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作者 常亚军 徐建 +1 位作者 朱朋飞 杨艺 《煤炭技术》 CAS 2024年第7期214-219,共6页
随着计算机技术的飞速发展,煤矿井下智能工作面的建设取得了巨大进步。目标跟踪作为井下智能工作面建设的一个重要环节,在保证作业人员安全,提升开采效率等方面发挥着重要作用。但是煤矿井下光照条件较差,当目标有较大外观变化和遮挡时... 随着计算机技术的飞速发展,煤矿井下智能工作面的建设取得了巨大进步。目标跟踪作为井下智能工作面建设的一个重要环节,在保证作业人员安全,提升开采效率等方面发挥着重要作用。但是煤矿井下光照条件较差,当目标有较大外观变化和遮挡时,算法的跟踪预测框将不能准确跟踪目标。为了解决上述问题,设计出姿势自适应权重更新策略,该策略能计算出不同帧与模板帧之间目标外观姿势的变化程度,该变化程度作为目标估计网络调制向量更新的依据,动态地更新调制向量。通过该更新策略,使得算法对于目标尺度变化较大物体的跟踪精度得到提升。同时设计的中心点尺度回归损失函数,将中心点距离和高宽损失引入损失函数,使得目标框回归更加精准。 展开更多
关键词 目标跟踪 煤矿井下 外观姿势 中心点尺度
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基于改进胶囊网络的X射线图像违禁品检测 被引量:1
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作者 苗硕 李新伟 +2 位作者 杨艺 王科平 崔科飞 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2023年第3期129-136,共8页
针对X射线图像违禁品检测中存在的漏检和误检问题,提出基于改进胶囊网络的模型(DMF and SE Capsule)用于X射线图像违禁品检测。该模型在传统胶囊网络的基础上增加了特征增强(dilated convolution multi-scale feature fusion,DMF)模块... 针对X射线图像违禁品检测中存在的漏检和误检问题,提出基于改进胶囊网络的模型(DMF and SE Capsule)用于X射线图像违禁品检测。该模型在传统胶囊网络的基础上增加了特征增强(dilated convolution multi-scale feature fusion,DMF)模块和特征筛选(squeeze-andexcitation block,SE)模块。首先使用特征增强模块提取图像特征,通过增加空洞卷积层,并且将所得的高低层语义特征进行拼接融合,从而得到丰富的特征信息;然后再用特征筛选模块,以挤压激励的方式将得到的特征进行筛选;最后再经过网络的胶囊层,从而完成对违禁品的检测。为了验证模型对复杂场景下X射线图像中违禁品的检测能力,在SIXray数据集上进行实验,模型的检测准确率达到79.254%,与原始的胶囊网络(71.350%)相比提升了7.904%,因此,改进模型的检测能力提升明显。 展开更多
关键词 违禁品检测 胶囊网络 空洞卷积 多特征融合 特征筛选
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基于LSTM-Informer模型的液压支架压力时空多步长预测 被引量:1
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作者 余琼芳 杨鹏飞 唐高峰 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第6期30-35,共6页
目前多步液压支架压力预测大多为单步液压支架压力的累计预测,单步累计次数越多,累计误差就越大,影响预测精度。针对该问题,提出了一种基于长短时记忆(LSTM)-Informer模型的液压支架压力时空多步长预测方法。采用卡尔曼滤波消除液压支... 目前多步液压支架压力预测大多为单步液压支架压力的累计预测,单步累计次数越多,累计误差就越大,影响预测精度。针对该问题,提出了一种基于长短时记忆(LSTM)-Informer模型的液压支架压力时空多步长预测方法。采用卡尔曼滤波消除液压支架压力数据中的振动噪声后,在工作面端部和中部各选取相邻的5台液压支架压力数据建立2个时空数据集(数据集1和数据集2),并对时空数据进行标准化预处理。将时空数据输入LSTM模型提取时空特征,并将提取的时空特征输入Informer模型的编码器,经过位置编码后利用多头概率稀疏自注意力来关注压力序列的变化特征,经过最大池化和一维卷积消除最终输出特征图的冗余组合。利用多头概率稀疏自注意力来关注压力序列的变化特征,将Informer模型的解码器改为全连接层,得到液压支架压力的预测结果。实验结果表明:与基于门控循环单元(GRU)、LSTM和Informer模型的预测方法相比,基于LSTM-Informer模型的预测方法在预测6,12,24步长液压支架压力时的均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)均最小;其中基于数据集1预测的6步长液压支架压力的RMSE分别降低了41.63%,49.74%,11.85%,MAE分别降低了41.75%,50.00%,12.00%;基于数据集2预测的6步长液压支架压力的RMSE分别降低了48.15%,59.86%,19.88%,MAE分别降低了49.87%,54.90%,13.16%。 展开更多
关键词 液压支架压力 多步长液压支架压力预测 LSTM-Informer模型 时间相关性 卡尔曼滤波
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基于邻域特征编码优化的液压支架激光点云分割算法
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作者 王俊甫 薛晓杰 杨艺 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第7期98-106,178,共10页
受井下煤尘和易被遮挡的影响,液压支架激光点云数据容易出现残缺。现有点云分割算法难以获取细粒度的点云特征,无法得到完整的点云结构信息,且易在邻域内引入语义信息不相似的点,导致液压支架激光点云分割精度低。针对上述问题,提出了... 受井下煤尘和易被遮挡的影响,液压支架激光点云数据容易出现残缺。现有点云分割算法难以获取细粒度的点云特征,无法得到完整的点云结构信息,且易在邻域内引入语义信息不相似的点,导致液压支架激光点云分割精度低。针对上述问题,提出了一种基于邻域特征编码优化的液压支架激光点云分割算法。引入了由邻域特征编码模块、邻域特征优化模块和混合池化模块组成的局部邻域特征聚合模块:邻域特征编码模块在传统三维坐标编码的基础上加入极坐标编码和质心偏移来表征局部点云空间结构,提升对残缺点云的特征提取能力;邻域特征优化模块通过特征距离判断并丢弃冗余特征,来优化邻域空间内的特征表达,从而更有效地学习点云局部细粒度特征,增强点云局部上下文信息;混合池化模块结合注意力池化和最大池化,通过聚合邻域内的显著特征和重要特征来获取具有丰富信息的单点特征,减少信息丢失。构建了由2组局部邻域特征聚合模块和残差连接组成的邻域扩张模块,以捕获特征间的长距离依赖关系,扩大单个点的局部感受野,并聚合更多有效特征。实验结果表明,该算法在液压支架激光点云分割数据集上的平均交并比为93.26%,平均准确率为96.42%,可有效区分液压支架不同的几何结构,实现液压支架各部件的准确分割。 展开更多
关键词 液压支架 激光点云 点云分割 邻域特征编码 邻域特征优化
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基于多重信息自注意力的综采工作面目标行为识别
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作者 杨艺 杨艳磊 +1 位作者 王田 王科平 《煤炭学报》 2025年第2期1425-1442,共18页
综采工作面关键设备和人员的行为识别是开采环境信息智能感知的基础和核心。然而,综采工作面光照条件普遍较差,煤尘和水雾等干扰容易引起视频画面模糊,导致识别目标行为的关键特征难以提取,使得设备和人员的行为识别准确度无法达到实际... 综采工作面关键设备和人员的行为识别是开采环境信息智能感知的基础和核心。然而,综采工作面光照条件普遍较差,煤尘和水雾等干扰容易引起视频画面模糊,导致识别目标行为的关键特征难以提取,使得设备和人员的行为识别准确度无法达到实际工程应用的标准。为此,基于ResT网络架构,建立一种包含空间、时间、通道的多重信息自注意力模型和特征融合机制,扩展了模型特征提取的信息源,将其从单纯的空间信息扩展到空间、时间和通道的多重信息,提升了模型对目标行为的表征能力。其中,空间信息是对目标行为在空间上的深度解析,展现了目标的纹理、位置和形状等一系列深层特征;时间信息是从连续的视频帧中提取目标行为的时序特征,反映了行为发生的顺序以及演变关系;通道信息则是对空间和时间层面上的扩展与深入,从多角度挖掘空间和时间信息,并将原始数据表征在特征通道上,提供了目标行为的全局特征。算法的有效性在综采工作面行为识别数据集上进行了验证和对比试验。结果表明:在真实综采工作面环境下,行为识别的准确度可达到96.90%。相较于Swin-Transformer、Timesformer等主流的行为识别算法,识别准确率分别提升了11.06%和10.62%。算法经过ONNX模型转换和TensorRT加速后,在GPU上实现了推理,具备工程应用价值。据此,研发了综采工作面行为识别系统,并将算法模型以插件的形式嵌入到行为识别系统的Pipeline中,实现在DeepStream框架下对综采工作面关键设备和人员行为的实时推理和准确识别。 展开更多
关键词 工作面 行为识别 空间−时间−通道信息 网络模型 工程部署
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