题名 惩罚函数波束形成声源识别算法及应用研究
1
作者
赵慎 李伟 覃业梅 周开军 李世玲 石少锦
机构
湖南工商大学智能工程与智能制造学院 湘江实验室
出处
《振动与冲击》
北大核心
2025年第1期315-324,共10页
基金
国家自然科学基金面上项目(61976088) 湖南省自然科学基金(2024JJ9188) +1 种基金 湖南省教育厅科学研究重点项目(23A0464) 湖南省研究生科研创新项目(QL20230271)。
文摘
在基于传声器阵列的噪声源识别应用中,函数波束形成算法存在空间分辨率的性能瓶颈,为此提出惩罚函数波束形成声源识别算法。以归一化后的函数波束形成输出作为惩罚矩阵,计算其与加权矩阵的Hadamard积,调节加权矩阵中的导向向量;利用调节后的导向向量与互谱指数函数,计算惩罚函数波束形成输出,以此更新惩罚矩阵并实施迭代运算。通过惩罚迭代,可使点扩散函数接近狄拉克函数,改善空间分辨率性能。仿真和试验结果表明,所提算法的波束主瓣窄、旁瓣低,可有效解决函数波束形成算法空间分辨率不理想的问题。在压缩气体泄漏声源识别应用中,算法有效抑制了噪声干扰、缩减主瓣,表明其具有较好的工程应用前景。
关键词
声源识别 函数波束形成 惩罚矩阵 互谱矩阵 归一化
Keywords
sound source identification function beamforming penalty matrix cross-spectral matrix normalization
分类号
TB52
[理学—声学]
题名 函数波束形成改进FFT-FISTA算法及应用研究
2
作者
赵慎 石少锦 周超 李伟 张锐 李俊毅
机构
湖南工商大学智能工程与智能制造学院 湘江实验室 国防科技大学 智能 科学学院
出处
《振动与冲击》
北大核心
2025年第9期77-87,共11页
基金
国家自然科学基金项目(62103426) 湖南省自然科学基金项目(2024JJ9188) +1 种基金 湖南省教育厅科学研究重点研究项目(23A0464) 湖南省研究生科研创新项目(QL20230271)。
文摘
基于快速傅里叶变换的快速迭代收缩阈值算法(fast iterative shrinkage threshold algorithm based on fast Fourier transform, FFT-FISTA)具有较高的计算效率,但其忽略点扩散函数的空间变化及卷绕误差,造成声源识别性能的损失,为此提出基于函数波束形成的改进FFT-FISTA算法。改进算法以函数波束形成输出作为FFT-FISTA算法的迭代输入,建立函数波束形成、声源分布及升幂空间转移不变点扩散函数的线性方程组,基于周期边界条件下的快速傅里叶变换进行迭代求解,使被运算的非周期函数变为一个周期函数,解决补零边界带来的波数泄漏问题,可提高运算准确性,进一步提升成像性能;通过指数运算锐化点扩散函数主瓣,拓展点扩散函数空间转移不变性假设的适用性。仿真和试验结果表明,相较于常规FFT-FISTA算法,改进算法能提升成像空间分辨率及动态范围,扩大FFT-FISTA算法的有效成像区域,压缩气体泄漏试验结果验证了改进算法的有效性。
关键词
点扩散函数 函数波束形成 周期边界 快速傅里叶变换(FFT) 快速迭代收缩阈值算法(FISTA)
Keywords
point spread function function beamforming periodic boundary fast Fourier transform(FFT) fast iterative shrinkage threshold algorithm(FISTA)
分类号
TB52
[理学—声学]
题名 基于SCINet模型空气质量预测可视化平台设计
3
作者
张斌 方玲 莫博文 孙刘洋 覃业梅
机构
湖南工商大学智能工程与智能制造学院
出处
《现代信息科技》
2025年第5期62-65,71,共5页
基金
国家级大学生创新创业计划项目(S202310554004)。
文摘
文章基于2014至2021年中国368个城市空气质量数据,运用深度学习模型(包括SCINet、Informer、LSTM、GRU、RNN)构建空气质量预测模型。平台通过采用Qt Designer和Python开发,并结合ETL、数据可视化等技术,实现空气质量预测可视化。平台支持精准预测空气质量指数,分析污染源影响,用户可自选区域和模型进行预测,并可视化呈现预测性能。平台适用于环保、气象、科研机构及公众,提供高效、准确的空气质量监测与预测工具。
关键词
PySide6 SCINet 深度学习
Keywords
PySide6 SCINet Deep Learning
分类号
TP317
[自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
题名 基于函数波束形成的传声器阵列声成像性能分析
被引量：1
4
作者
刘姿琪 李吉祥 李伟 赵慎
机构
湖南工商大学智能工程与智能制造学院
出处
《信息技术与信息化》
2024年第1期135-140,共6页
基金
国家级大学生创新创业训练项目“基于MEMS麦克风阵列声成像系统设计”(202210554013)。
文摘
在传声器阵列声成像系统中,常规波束形成算法(CBF)的主瓣宽度和旁瓣级性能受限,成像效果不能满足高精度声源定位需要,为此研究函数波束形成算法(FB)。首先对阵列接收信号的互功率谱矩阵进行特征值分解,并计算对特征值对角矩阵的v-1次幂,以此替换CBF中的互谱矩阵,进一步对波束输出进行v次幂运算,由此得到FB输出。然后,通过增加互谱矩阵的幂次运算,FB能够有效克服CBF的主瓣宽、旁瓣高等缺陷。最后,仿真对比了不同声源频率时CBF和FB的性能,分析不同指数v对FB性能的影响。结果表明,与CBF相比,FB具有更高的分辨率性能,且随着指数v的增大,FB旁瓣减小,动态范围增加。为满足工程中声成像动态性要求,建议指数v一般选取16。
关键词
传声器阵列 常规波束形成算法 函数波束形成算法 互谱矩阵 特征值分解 声源定位成像
分类号
TP391.41
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
TN641
[电子电信—电路与系统]
题名 基于间隔自相关的跳频跳时信号突发检测
5
作者
赵慎 戴卫华 周开军 李世玲 覃业梅
机构
湖南工商大学智能工程与智能制造学院 信息工程 大学 信息系统工程 学院
出处
《电子学报》
CSCD
北大核心
2024年第12期3985-3993,共9页
基金
国家自然科学基金(No.61976088) 湖南省重点研发计划(No.2024AQ2033) 湖南省自然科学基金(No.2024JJ9188)。
文摘
针对强雷达干扰下跳频跳时通信信号突发检测困难的问题,本文提出一种基于间隔自相关系数的检测方法 .在每个跳频频率子信道上,以雷达最大脉宽为相关长度和间隔单元,分别取两段相邻信号计算间隔自相关系数,基于跳频跳时信号的间隔自相关系数远大于雷达脉冲、随机噪声相关系数的特征,通过逐点滑动和组合阈值方式,确定各子信道的突发时刻和结束时刻,并根据各子信道信号突发时间的衔接关系,完成跳频跳时通信信号的检测.仿真结果表明,在强干扰条件下,该方法能有效克服雷达干扰,对跳频跳时信号突发检测的检测概率接近于1.真实电磁环境试验结果表明,该方法受强雷达脉冲干扰影响小,可实现准确检测.
关键词
雷达干扰 跳频跳时信号 突发检测 子信道 间隔自相关系数 跳频频率 组合阈值
Keywords
radar interference FH/TH signal burst detection sub channel interval autocorrelation coefficient fre-quency hopping frequency combination threshold
分类号
TN914.4
[电子电信—通信与信息系统]
题名 基于多尺度卷积调制的医学图像分割
6
作者
周新民 熊智谋 史长发 杨健
机构
湖南 工商大学 人工智能 与先进计算学院 湘江实验室 湖南 工商大学 计算机学院 湖南工商大学智能工程与智能制造学院 湖南 工商大学 长沙人工智能 社会实验室
出处
《电子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期3159-3171,共13页
基金
国家自然科学基金(No.72091515) 国家社会科学基金(No.21BGL231)。
文摘
当前,越来越多的医学图像分割模型都采用Transformer模型作为基础结构,然而,Transformer模型的计算复杂度与输入序列呈二次关系且需要大量的数据进行预训练才能取得较好的结果,在数据量不足的情况下无法发挥优势;此外,Transformer往往无法有效提取图像的局部信息.相比于Transformer,卷积神经网络则能够很好地规避上述两个问题.为了充分发挥卷积神经网络与Transformer的各自优势并进一步挖掘卷积神经网络的潜力,本文提出一个多尺度卷积调制网络模型(Multi-Scale Convolution Modulation Network,MSCMNet),该模型将视觉Transformer领域模型结构设计方法融入传统卷积网络.采用卷积调制和多尺度特征提取策略,构建基于多尺度卷积调制机制的特征提取模块(Multi-Scale Convolution Modulation,MSCM).并提出高效的patch组合与patch分解策略分别用于特征图的下采样以及上采样,进一步提升模型的表征能力.在腹部多器官、心脏、皮肤癌以及细胞核四个不同类型以及不同规模的医学图像分割数据集上取得的mDice分别为0.805 7、0.923 3、0.923 9、0.854 8,以较低的运算量和参数量取得了最好的分割性能,为卷积神经网络以及Transformer在医学图像分割领域提供了一个新颖而高效的模型结构设计范式.
关键词
医学图像分割 多尺度 卷积调制 TRANSFORMER
Keywords
medical image segmentation multi-scale convolutional modulation Transformer
分类号
TP391.4
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
题名 基于循环神经网络模型的无人机音频信号识别算法研究
7
作者
吴晶晶 罗志豪 李伟 赵慎
机构
湖南工商大学智能工程与智能制造学院
出处
《电声技术》
2024年第5期58-63,共6页
基金
湖南省自然科学基金项目(2024JJ9188) 湖南省教育厅科学研究重点项目(23A0464) 湖南省大学生创新创业训练项目“基于麦克风阵列的无人机定位与识别系统设计”(S202310554077)。
文摘
近年来,无人机的广泛应用引发诸多隐私和安全问题。针对此问题,研究基于循环神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)模型的无人机音频信号识别算法。首先,对于无人机的音频信号进行特征值提取,基于设计的RNN模型,设置3层长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)和3层Dropout。其次,在输出层使用Softmax作为激活函数输出结果,并在实验过程中不断更新神经元和Dropout的参数。最后,基于实际采集的音频数据进行无人机检测。实验结果表明,所提出算法的准确率达到96.33%,能够满足无人机检测的实际需求。
关键词
无人机 音频识别 特征提取 循环神经网络(RNN)
Keywords
drones voice recognition feature extraction Recurrent Neural Network(RNN)
分类号
TP312
[自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
题名 面向仿射目标识别的几何与仿生融合特征提取方法
被引量：2
8
作者
余伶俐 易倩 金鸣岳 周开军
机构
中南大学 自动化学院 湖南工商大学智能工程与智能制造学院
出处
《电子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期1607-1618,共12页
基金
国家自然科学基金(No.61976224,No.61976088)。
文摘
针对由于拍摄视角不同,目标图像在水平或垂直方向发生拉长或压缩等仿射变换,进而无法正确识别的问题,本文设计了一种几何与仿生融合的特征提取方法 .首先,对传统的角点和直线检测进行改进,提出自适应Harris角点检测方法和去冗余的直线检测方法,并将角点数、直线数和面积比向量作为几何特征.然后,采用生物启发变换算法提取图像的仿生启发特征,该算法包括两个阶段,每个阶段均需执行方向边缘检测和局部空间频率检测.接着,将输入图像的两种特征向量分别与标准数据库中的特征向量进行Pearson相关距离计算,获得匹配得分.最后,在考虑不同数据库两种特征区分性强弱的基础上自适应确定权值,最高融合分数所对应的标签即为该图像的识别结果.实验结果表明,该方法能较好地提取图像的仿射不变特征,并且该方法在Alphanumeric,MPEG-7,GTSRB和MNIST数据库的识别准确率分别为92.2%,96%,90%和87.3%.
关键词
自适应Harris角点检测 去冗余的直线检测 几何特征 仿生启发特征 仿射目标识别
Keywords
adaptive Harris corner detection de-redundant line detection geometric features bionic inspired fea⁃tures affine target recognition
分类号
TP391.4
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
TN911.73
[电子电信—通信与信息系统]
题名 基于Labview的主动降噪系统设计
9
作者
龙帅 谭平 杨凌波 饶宇轩 丁鹏
机构
湖南工商大学智能工程与智能制造学院
出处
《科学技术创新》
2023年第15期83-86,共4页
基金
国家级大学生创新创业训练计划项目(项目名称:闹中取静——小型主动降噪系统,编号:202110544019) 湖南省大学生创新创业训练计划项目(项目名称:基于树莓派与循环神经网络算法的坐姿矫正系统,编号:S200210554047)。
文摘
针对目前的噪音污染防治难题,基于LabVIEW平台开发了半实物主动降噪系统,实现了噪声实时采集、主动降噪处理、控制结果实时显示等功能。在日常生活环境中进行了实验研究,结果显示该半实物主动降噪系统具有良好的降噪效果,验证了主动降噪系统在日常生活噪音控制领域的可行性。
关键词
主动降噪 LABVIEW FxLMS 虚拟仪器
Keywords
active noise reduction LabVIEW FxLMS virtual instrument
分类号
TB535
[理学—声学]
题名 基于边缘计算的景区不文明行为抓拍系统设计
10
作者
袁彬宇 胡芯月 魏显薇 何典 姜林
机构
湖南工商大学智能工程与智能制造学院
出处
《现代信息科技》
2022年第24期31-33,38,共4页
基金
湖南省大学生创新创业训练计划(S202110554029)。
文摘
随着中国经济的平稳增长和居民人均可支配收入的稳步提升,旅游行业得以快速发展,但景区中的不文明行为也随之增加,对生态环境、社会文明造成巨大的影响。文章通过视觉分析、行人检测、特征提取、文语转换等人工智能技术,设计并实现一款不文明行为抓拍劝阻系统。该系统可对景区中不文明行为人的不文明行为进行识别和播报,达到对游客进行劝阻,整治景区乱象之目的。
关键词
不文明行为劝阻 视觉分析 动作识别 特征提取 实时抓拍
Keywords
discourage uncivilized behavior visual analysis action recognition feature extraction real time capture
分类号
TP311
[自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
TP391.4
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
题名 声成像传声器阵列布局性能研究
11
作者
许佳斌 曹正年 诸皓冉 赵慎
机构
湖南 工商大学 前沿交叉学院 湖南工商大学智能工程与智能制造学院
出处
《电声技术》
2023年第5期34-38,共5页
文摘
声成像系统中,阵列布局决定着声源的定位性能。目前,与阵列布局性能评估相关的研究还不够完备。针对此问题,在远场模型下调整声源频率(10~25 kHz),基于常规波束成形方法计算几种常见的螺旋阵列波束图,分析其主瓣宽度(Main Lobe Width,MLW)和旁瓣级(Side Lobe Level,SLL)。结果表明,对数螺旋阵列的旁瓣级较低且主瓣宽度最窄,定位性能最佳。
关键词
阵列布局 常规波束成形 主瓣宽度 旁瓣级 对数螺旋阵列
Keywords
array layout conventional beamforming main lobe width sidelobe level logarithmic spiral
分类号
TN912
[电子电信—通信与信息系统]
TN641
[电子电信—电路与系统]
题名 洪涝灾害下考虑受灾点差异的应急物资分配-配送优化
12
作者
刘长石 万城 王凤 刘光洪 陈宝玺
机构
湖南 工商大学 工商 管理学院
出处
《交通运输系统工程与信息》
2025年第3期335-345,357,共12页
基金
国家社会科学基金(23BGL011)。
文摘
洪灾具有突发性,应急部门在灾害初期存在应急物资缺乏的情况,同时,洪灾各受灾点的灾情与受灾群体具有差异性,对应急物资的需求量和需求紧迫度各不相同。为此,本文运用熵权法评估各受灾点的风险等级,以所有受灾点的痛苦感知总和最小为目标构建应急物资分配模型;在此基础上,以总配送时间最短和所有受灾点的痛苦感知成本之和最小为目标构建卡车与冲锋艇协同配送应急物资的路径规划模型,并根据两个模型的特性分别设计蚁群算法和改进非支配排序遗传算法求解。根据2024年湖南省平江县洪灾数据设定场景,求解受灾点差异情景下的应急物资分配-配送方案。与等比例分配策略相比,考虑受灾点差异的应急物资分配方法可使所有受灾点的痛苦感知总和降低72.24%,更具合理性;与多目标人工蜂群算法比较,改进非支配排序遗传算法按照受灾点风险等级规划应急物资配送路径,使总配送时间和总痛苦感知成本分别减少3.96%和21.78%,有效提升了洪灾救援效果。
关键词
物流工程 路径规划 改进非支配排序遗传算法 应急物资分配-配送
Keywords
logistics engineering routes planning improved non-dominated sorting genetic algorithm-II relief allocation-delivery
分类号
U492.22
[交通运输工程]
TP18
[交通运输工程—交通运输规划与管理]
