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基于MRF-GCN-Transformer的滚动轴承剩余寿命预测
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作者 李耀华 张宇 +1 位作者 杨通江 石瑞勃 《振动与冲击》 北大核心 2025年第20期328-337,共10页
针对传统神经网络在处理滚动轴承振动信号时,由于信号的非线性和非平稳性导致的预测精度不高的问题,提出了一种基于多感受野图卷积网络(multi receptive field graph convolutional networks,MRF-GCN)Transformer的滚动轴承剩余寿命预... 针对传统神经网络在处理滚动轴承振动信号时,由于信号的非线性和非平稳性导致的预测精度不高的问题,提出了一种基于多感受野图卷积网络(multi receptive field graph convolutional networks,MRF-GCN)Transformer的滚动轴承剩余寿命预测方法,结合MRF-GCN和Transformer网络对轴承的振动信号进行特征提取和寿命预测。相较于传统GCN忽视邻居节点重要性差异且采用固定的感受野,MRF-GCN方法通过引入多个感受野,有效捕捉图结构中的多尺度信息,并通过可学习的权重参数优化模型对复杂关系的捕捉。同时提出一种基于邻接矩阵调整注意力得分的图注意力机制,可以自动构建时间与特征相关的图结构,并在训练过程中自适应学习连接权重,从而优化模型对复杂关系的捕捉并提升预测准确性。试验结果表明,该模型在PHM2012公开数据集上的预测性能表现良好,具有较高的准确性和鲁棒性,与卷积神经网络-Transformer和Transformer-BiLSTM等网络相比,平均绝对误差和均方根误差分别平均降低了12.7%和37.39%,决定系数平均提高了5.90%。 展开更多
关键词 滚动轴承 剩余寿命预测 多感受野图卷积网络(mrf-gcn) TRANSFORMER 图注意力机制
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ResFPN:扩增实际感受野和改进FPN的多尺度目标检测方法 被引量:3
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作者 杨扬 唐晓芬 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第10期247-257,共11页
针对多尺度目标检测中主干网络实际感受野远远小于理论感受野,感受野分布稀疏,以及特征金字塔网络(feature pyramid network,FPN)在横向连接过程中统一通道数会丢失通道信息等影响模型性能的问题,提出一种扩增实际感受野和多特征融合改... 针对多尺度目标检测中主干网络实际感受野远远小于理论感受野,感受野分布稀疏,以及特征金字塔网络(feature pyramid network,FPN)在横向连接过程中统一通道数会丢失通道信息等影响模型性能的问题,提出一种扩增实际感受野和多特征融合改进FPN的多尺度目标检测算法ResFPN。针对主干网络实际感受野远远小于理论感受野的问题,设计了多分支膨胀卷积(multi-branch dilated convolutional,MBD)模块和多分支池化(multi-branch pooling,MBP)模块,通过学习不同尺度空间特征融合,扩增感受野。针对感受野分布稀疏问题,提出轻量级通道交互融合(channel interactive fusion,CIF)模块,通过双分支结构并在每一分支叠加不同数量深度可分离卷积学习像素间的依赖关系增强特征表示。针对FPN通过1×1卷积统一通道数会丢失通道信息的问题,尝试利用SubPixel卷积提取C5层输出特征,保留原始丰富语义信息的同时引出额外双向路径对FPN通道信息进行补充,但这可能会产生冗余信息。因此,在额外双向路径后引入全局上下文(global context,GC)模块,利用GC瓶颈转换模块进一步融合特征信息,减少信息冗余。实验表明,提出的ResFPN有效解决了感受野分布稀疏问题,并将主干网络感受野增大为原来的一倍,同时提出的改进FPN通道丢失问题的方法也在多尺度目标检测中获得了良好的性能。与典型的网络Faster R-CNN相比,大、中、小物体检测平均精度在具有挑战性的MS COCO数据集上分别提高了2.2、1.6、2.0个百分点,与其他检测器相比检测效果也有提升。 展开更多
关键词 目标检测 卷积神经网络 多尺度目标检测 感受野 特征金字塔网络(FPN)
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基于SHAP重要性排序和时空双流的多风场超短期功率预测
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作者 付波 李昊 +3 位作者 权轶 李超顺 赵熙临 杨远程 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 北大核心 2024年第5期249-258,共10页
针对多风场风功率预测中时空特征提取不充分的问题,提出一种基于空间、时间双流特征提取的功率预测方法。采用沙普利加性解释(SHAP)方法分析原始高维数值天气预报(NWP)中各变量的重要性,选择贡献度高的变量子集作为预测模型输入,降低模... 针对多风场风功率预测中时空特征提取不充分的问题,提出一种基于空间、时间双流特征提取的功率预测方法。采用沙普利加性解释(SHAP)方法分析原始高维数值天气预报(NWP)中各变量的重要性,选择贡献度高的变量子集作为预测模型输入,降低模型复杂度。构建基于自适应动态邻接矩阵的改进图注意力网络(IGAT)提取多风场的动态空间特征;同时将多头注意力机制(MHA)与时间卷积网络(TCN)结合,加强关键时序特征的学习。使用前馈神经网络输出多风场功率预测结果。以西北某十风场的数据进行案例研究,结果表明所提模型的预测效果优于其他模型。 展开更多
关键词 多风场功率预测 变量选择 图注意力网络 多头注意力机制 时间卷积网络
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电驱动总成多场耦合数据驱动建模及瞬态温度场实时在线预测 被引量:1
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作者 唐鹏 赵治国 +2 位作者 李豪迪 卢万成 杨建煜 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期1259-1272,共14页
开发电驱动总成(EDA)轻量级实时在线温度精确预测方法,对于提前有效监测其未来异常温度状态,确保车辆行驶安全至关重要。基于多物理场耦合与数据驱动融合建模,提出了EDA瞬态温度场在线预测方法。首先,建立EDA电-磁-热-流多物理场耦合有... 开发电驱动总成(EDA)轻量级实时在线温度精确预测方法,对于提前有效监测其未来异常温度状态,确保车辆行驶安全至关重要。基于多物理场耦合与数据驱动融合建模,提出了EDA瞬态温度场在线预测方法。首先,建立EDA电-磁-热-流多物理场耦合有限元模型,并通过台架试验验证该模型准确性;其次,采用有限元模型生成了几种常规工况下的瞬态温度场数据集,以用于后续代理模型的测试验证;然后,结合有限元模型获取简化的热网络拓扑和图卷积神经网络,提出一种模型与数据双轮驱动建模的EDA时空关系图卷积神经网络预测模型;最后,通过不同工况下的离线仿真对比分析和台架在线测试,对所提出的温度预测模型进行有效性和实时性验证。实测离线数据集上的分析结果表明:全局预测误差和平均绝对误差分别为4.4和1.25℃,相较于常规时序图卷积神经网络和门控递归单元方法分别降低17.3%、28.1%和5.3%、29.3%。台架在线预测结果也与真实测量值十分接近,其全局预测误差和平均绝对误差为3.99和0.66℃。总之,所提出的实时在线温度预测方法可以准确预测EDA真实温度变化。 展开更多
关键词 电驱动总成 实时在线温度预测 多物理场耦合 关系图卷积神经网络
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基于GCN的多源变工况滚动轴承故障诊断 被引量:8
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作者 谢锋云 王玲岚 +3 位作者 宋明桦 樊秋阳 孙恩广 朱海燕 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2109-2118,共10页
滚动轴承是旋转机械的关键部件,其健康状况的识别非常重要。迁移学习作为一种有效工具被广泛应用于故障诊断领域,但单源迁移学习方法可能存在泛化性能较差甚至引起负迁移,造成识别效果不佳的问题。提出一种基于多感受野图卷积网络(GCN)... 滚动轴承是旋转机械的关键部件,其健康状况的识别非常重要。迁移学习作为一种有效工具被广泛应用于故障诊断领域,但单源迁移学习方法可能存在泛化性能较差甚至引起负迁移,造成识别效果不佳的问题。提出一种基于多感受野图卷积网络(GCN)的多源迁移学习方法(MS-GCN),通过在多个源域数据上学习迁移知识,实现变工况下滚动轴承的故障诊断。该方法首先利用小波变换将振动数据样本转换为二维时频图样本,将获得的N组源域样本和目标域样本进行构建得到N组源域-目标域样本数据对;其次,先利用深度卷积网络学习每组数据对的高维特征,再由多感受野图卷积网络学习所提特征的数据结构,使得自适应方法能充分学习域不变特征,更有效地将源域与目标域特征进行对齐,训练得到N组分类器;最后,取N组分类器分类结果的平均值为目标域样本的状态识别结果。基于江南大学轴承数据集对所提方法展开实验验证,在3组不同的变工况轴承故障诊断任务中,所提方法对4种不同状态(正常、内圈故障、外圈故障及滚动体故障)的分类准确率均在99%以上,与其他方法相比诊断准确率提升了0.22~8.27个百分点。对比结果表明:所提方法对变工况下滚动轴承的故障进行识别,可以有效地诊断出轴承的故障类型,具有一定的工程实用价值。 展开更多
关键词 故障诊断 多感受野图卷积网络 多源域迁移学习 深度卷积网络 滚动轴承
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基于多重感受野UNet的仪表图像分割方法 被引量:19
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作者 耿磊 史瑞资 +3 位作者 刘彦北 肖志涛 吴骏 张芳 《计算机工程与设计》 北大核心 2022年第3期771-777,共7页
为解决现有深度学习图像分割算法不能有效分割指针仪表图像中密集小目标的问题,提出基于多重感受野UNet的仪表图像分割方法。将自编码器结构和空洞卷积结构结合,使多尺度浅层特征和深层语义信息融合;以多种光照强度下采集的指针仪表数... 为解决现有深度学习图像分割算法不能有效分割指针仪表图像中密集小目标的问题,提出基于多重感受野UNet的仪表图像分割方法。将自编码器结构和空洞卷积结构结合,使多尺度浅层特征和深层语义信息融合;以多种光照强度下采集的指针仪表数据训练模型,充分提升神经网络的泛化能力;并行调节空洞卷积参数,使神经网络学习到最优模型。实验结果表明,算法显著提升了指针仪表图像中密集小目标的分割效果,有效泛化于不同光照强度下采集的同种指针仪表图像,验证了该模型的有效性。 展开更多
关键词 卷积神经网络 图像分割 自编码器 多尺度感受野 密集小目标
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结合全局注意力机制的实时语义分割网络 被引量:5
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作者 李涛 高志刚 +2 位作者 管晟媛 徐久成 马媛媛 《智能系统学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期282-292,共11页
针对轻量化网络结构从特征图提取有效语义信息不足,以及语义信息与空间细节信息融合模块设计不合理而导致分割精度降低的问题,本文提出一种结合全局注意力机制的实时语义分割网络(global attention mechanism with real time semantic s... 针对轻量化网络结构从特征图提取有效语义信息不足,以及语义信息与空间细节信息融合模块设计不合理而导致分割精度降低的问题,本文提出一种结合全局注意力机制的实时语义分割网络(global attention mechanism with real time semantic segmentation network,GaSeNet)。首先在双分支结构的语义分支中引入全局注意力机制,在通道与空间两个维度引导卷积神经网来关注与分割任务相关的语义类别,以提取更多有效语义信息;其次在空间细节分支设计混合空洞卷积块,在卷积核大小不变的情况下扩大感受野,以获取更多全局空间细节信息,弥补关键特征信息损失。然后重新设计特征融合模块,引入深度聚合金塔池化,将不同尺度的特征图深度融合,从而提高网络的语义分割性能。最后将所提出的方法在CamVid数据集和Vaihingen数据集上进行实验,通过与最新的语义分割方法对比分析可知,GaSeNet在分割精度上分别提高了4.29%、16.06%,实验结果验证了本文方法处理实时语义分割问题的有效性。 展开更多
关键词 实时语义分割 全局注意力机制 多尺度特征融合 混合空洞卷积 卷积神经网络 金字塔池化 感受野 特征提取
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正弦图智能插值法CT稀疏重建 被引量:4
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作者 温静 乔志伟 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2021年第6期1125-1131,共7页
介绍了基于正弦稀疏插值法对CT图像进行稀疏重建的方法。该方法采用稀疏采样,在DNCDD网络的基础上,提出递减感受野密集连接DNCNN网络结构,汲取图像特征。网络模型采用不同大小的卷积核并加入了密集连接,通过与线性插值方法及不同经典网... 介绍了基于正弦稀疏插值法对CT图像进行稀疏重建的方法。该方法采用稀疏采样,在DNCDD网络的基础上,提出递减感受野密集连接DNCNN网络结构,汲取图像特征。网络模型采用不同大小的卷积核并加入了密集连接,通过与线性插值方法及不同经典网络方法的比较表明,该网络重建后图像的峰值信噪比和结构相似度更高,可更好地保留图像细节。 展开更多
关键词 智能插值 稀疏重建 卷积神经网络 递减感受野密集连接DNCNN 医学图像
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基于GM-APD激光雷达数据融合的小目标检测 被引量:6
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作者 杜达宽 孙剑峰 +2 位作者 丁源雪 姜鹏 张海龙 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期393-403,共11页
GM-APD激光雷达具有单光子探测灵敏度,大幅降低了系统体积和功耗,但受像元数限制,难以获得远距离小目标清晰轮廓,目标检测率不高。针对该问题,提出了基于强度像和距离像多级处理的小目标深度学习检测算法,充分挖掘强度图像和点云特征信... GM-APD激光雷达具有单光子探测灵敏度,大幅降低了系统体积和功耗,但受像元数限制,难以获得远距离小目标清晰轮廓,目标检测率不高。针对该问题,提出了基于强度像和距离像多级处理的小目标深度学习检测算法,充分挖掘强度图像和点云特征信息及相互关联性,提高小目标检测概率。通过改进特征金字塔网络,将感受野模块和注意力机制模块与特征提取网络相结合,增强强度像初筛目标准确性,在候选区域内将强度像与距离像融合成带有强度信息的四维点云。然后,使用动态图卷积网络对候选区内目标进行二次检测,利用点云信息进一步筛选候选框内的目标。经GM-APD激光雷达远距离车辆数据集测试,网络的检测准确率达到98.8%,对于车辆结构不完整,车辆回波弱,背景存在强反射光斑等复杂场景有很好的鲁棒性。相较于SSD,YOLOv5等较为先进的目标检测网络,检测准确率分别提升了3.1%与2.5%,该算法为激光雷达弱小目标检测识别提供了一种可行性解决方案。 展开更多
关键词 激光雷达 目标检测 感受野 注意力机制 动态图卷积神经网络
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彩色图像多尺度引导的深度图像超分辨率重建 被引量:7
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作者 于淑侠 胡良梅 +1 位作者 张旭东 付绪文 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期40-49,共10页
为获得更优的深度图像超分辨率重建结果,本文构建了彩色图像多尺度引导深度图像超分辨率重建卷积神经网络。该网络使用多尺度融合方法实现高分辨率(HR)彩色图像特征对低分辨率(LR)深度图像特征的引导,有益于恢复图像细节信息。在对LR深... 为获得更优的深度图像超分辨率重建结果,本文构建了彩色图像多尺度引导深度图像超分辨率重建卷积神经网络。该网络使用多尺度融合方法实现高分辨率(HR)彩色图像特征对低分辨率(LR)深度图像特征的引导,有益于恢复图像细节信息。在对LR深度图像提取特征的过程中,构建了多感受野残差块(MRFRB)提取并融合不同感受野下的特征,然后将每一个MRFRB输出的特征连接、融合,得到全局融合特征。最后,通过亚像素卷积层和全局融合特征,得到HR深度图像。实验结果表明,该算法得到的超分辨率图像缓解了边缘失真和伪影问题,有较好的视觉效果。 展开更多
关键词 深度图像 超分辨率重建 卷积神经网络 多尺度引导 多感受野特征
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基于改进SegNet的眼底图像血管分割 被引量:6
11
作者 孟娴静 李菁 +1 位作者 吕晓琪 谷宇 《计算机工程与设计》 北大核心 2020年第11期3148-3153,共6页
针对传统的眼底图像血管分割准确率不理想的情况,提出一种基于SegNet的血管分割网络。用截取图像的方法扩增数据;基于SegNet模型进行改进,设计具有不同感受野的编码块、解码块结构,构建编码-多次解码的网络模型;通过大量实验得到分割效... 针对传统的眼底图像血管分割准确率不理想的情况,提出一种基于SegNet的血管分割网络。用截取图像的方法扩增数据;基于SegNet模型进行改进,设计具有不同感受野的编码块、解码块结构,构建编码-多次解码的网络模型;通过大量实验得到分割效果最佳的血管分割网络。血管分割网络在公开眼底数据库DRIVE上进行训练以及测试,准确率、AUC分别达到0.9548、0.9772。实验结果表明,血管分割网络达到了较高的分割精度。 展开更多
关键词 眼底图像 血管分割 编码-多次解码 感受野 卷积神经网络
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多尺度视觉感知融合的显著性目标检测 被引量:1
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作者 刘仲任 彭力 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期186-193,204,共9页
显著性目标检测算法大多存在单一特征检测缺陷和多特征融合不充分等问题,从而导致显著图边缘不清晰以及背景抑制效果较差。为此,提出一种多尺度视觉感知融合的显著性目标检测方法,该方法包含多尺度视觉感知模块(MVPM)和多尺度特征融合模... 显著性目标检测算法大多存在单一特征检测缺陷和多特征融合不充分等问题,从而导致显著图边缘不清晰以及背景抑制效果较差。为此,提出一种多尺度视觉感知融合的显著性目标检测方法,该方法包含多尺度视觉感知模块(MVPM)和多尺度特征融合模块(MFFM),分别用于处理显著性目标的全局信息和融合多尺度特征。基于U型网络结构,利用空洞卷积模拟视觉皮层中的感受野以构建MVPM,充分发挥空洞卷积在卷积神经网络中的作用,在主干网络中逐级提取显著性目标的全局空间信息,有效增强前景显著性区域,抑制背景噪声区域。设计MFFM,利用特征金字塔和空间注意力机制将高级语义信息与细节信息相融合,在抑制噪声传递的同时有效恢复显著性目标的空间结构信息。在ECSSD、DUTS、SOD等5个具有复杂背景信息的图像数据集上进行实验,结果表明,该方法的平均F-Measure值达到88.4%,比基准网络U-Net提高14.2个百分点,MAE值达到3.5%,比基准网络降低5.4个百分点。 展开更多
关键词 卷积神经网络 显著性目标检测 多尺度视觉感知 多尺度特征融合 感受野
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基于结构重参数化的目标检测模型 被引量:1
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作者 吕昌 尹和 邵叶秦 《电子测量技术》 北大核心 2023年第18期114-121,共8页
虽然多尺度感受野特征融合能显著提升目标检测模型的精度,但同时也大大增加了模型的运算成本。针对这一问题,本文提出了基于结构重参数化的目标检测模型。首先,使用深度卷积代替SPP中的最大池化,并利用结构重参数化降低模块运算量,提出... 虽然多尺度感受野特征融合能显著提升目标检测模型的精度,但同时也大大增加了模型的运算成本。针对这一问题,本文提出了基于结构重参数化的目标检测模型。首先,使用深度卷积代替SPP中的最大池化,并利用结构重参数化降低模块运算量,提出了新的感受野特征融合模块CspRepSPP。接着,基于结构重参数化技术,提出了新的特征提取模块RepBottleNeck。实验结果表明,在VOC 2012数据集上,相比原模型YOLOv5s,本文模型在mAP0.5:0.95指标上提升了3.22%,单张图片的推理速度提升了0.5 ms,GFLOPs降低了1.0。与其他YOLOv5s改进算法相比,本文算法检测精度更高,推理速度更快,参数量更低。 展开更多
关键词 结构重参数化 多尺度感受野 目标检测 卷积神经网络
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