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基于三维视觉点云的露天矿爆堆体积智能计算方法
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作者 顾清华 陈永琪 李学现 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S1期16-26,共11页
露天矿爆堆体积及形态参数信息是评价爆堆爆破效果的重要指标,但当前露天矿爆堆体积等参数的求解存在精度低、操作成本高、速度慢等问题,为了能够及时精确地获取爆堆体积以及其他形态参数,提出了一种基于三维视觉点云的露天矿爆堆体积... 露天矿爆堆体积及形态参数信息是评价爆堆爆破效果的重要指标,但当前露天矿爆堆体积等参数的求解存在精度低、操作成本高、速度慢等问题,为了能够及时精确地获取爆堆体积以及其他形态参数,提出了一种基于三维视觉点云的露天矿爆堆体积智能计算方法。首先使用无人机采集爆堆场景的图像数据集;其次基于Instant-NGP构建露天矿爆堆三维重建模型,采用Colmap获取相机内参及图像位姿信息,并将图像与位姿信息作为Instant-NGP模型的输入,训练该模型并输出爆堆场景的原始点云数据;然后提出基于网格模型的露天矿爆堆体积计算方法,通过点云滤波、尺度恢复等方法处理原始点云数据,基于CSF(Cloth Simulation Filter)算法和AC(Angle Criterion)算法分别获取爆堆底面和爆堆表面点云,并通过向下生长点云获取完整的爆堆点云,采取几何算法获取爆堆抛掷距离等形态参数;最后应用alpha-shape曲面重建算法重建爆堆,得到爆堆的网格模型,并通过累加网格模型中的四面体计算出爆堆的体积。实验结果分析表明:基于三维视觉点云的露天矿爆堆体积智能计算方法求取到的爆堆抛掷距离、隆起高度、爆堆宽度等形态参数,实验误差均小于5%,并通过切面法得到爆堆的剖面图;求取到的爆堆体积与真实的爆堆体积进行对比,仅存在5%以内的误差,且所提的三维重建与点云处理整套处理流程所需时间小于25 min,满足爆堆体积快速获取的需求。 展开更多
关键词 爆堆体积 形态参数 神经辐射场 点云处理 三维重建
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融合小波变换的露天矿无人车视觉多任务感知方法 被引量:1
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作者 李少博 顾清华 +1 位作者 阮顺领 江松 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S1期753-766,共14页
高效的环境感知是实现露天矿无人驾驶的关键一环,同时获取环境中障碍物位置、距离和可行驶区域等多种特征,已经成为无人矿卡感知露天矿复杂恶劣环境的急需任务。以往的单任务检测或分割方法已经取得了长足进步,然而这些研究未能实现有... 高效的环境感知是实现露天矿无人驾驶的关键一环,同时获取环境中障碍物位置、距离和可行驶区域等多种特征,已经成为无人矿卡感知露天矿复杂恶劣环境的急需任务。以往的单任务检测或分割方法已经取得了长足进步,然而这些研究未能实现有机结合,顺序执行多个单一任务受到计算能力限制,难以满足无人驾驶环境感知需求。因此提出一种融合小波变换的露天矿无人车视觉多任务感知方法,集成了障碍物实例分割、可行驶区域识别和深度预测任务,具备独立的环境感知能力,能够为无人车环境感知系统提供高效与高鲁棒性的环境感知支持。首先为满足不同任务的不同特征提取需求,结合了RepNCSPELAN4和ADown模块,实现模型内部高效梯度路径规划和细节信息保留,从而在保证模型轻量化的同时,提升特征提取的准确性。其次设计了融合小波变换的CWT模块,利用小波变换扩大感受野提升特征低频响应,提升分割与深度预测任务的精度。最后针对多任务模型收敛困难问题,使用基于梯度损失的Gradnorm方法,自适应平衡多个任务之间的损失。实验结果表明:所提模型在不同任务中均取得了良好的效果,障碍物检测任务精度达到了0.872,可行驶区域分割mIOU达到了0.891,深度预测任务A1精度达到了0.844。实车环境的测试结果表明:所提模型相较于顺序执行多种任务,在精度相近的情况下,减少了47.8%的推理耗时与39.7%的内存占用,对复杂恶劣环境下露天矿视觉环境感知提供了一种高效的解决方案。 展开更多
关键词 露天矿 无人驾驶 环境感知 多任务模型 小波变换
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基于栅格细化的露天矿区路网模型快速构建方法
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作者 顾清华 胡俸源 +3 位作者 王倩 柴小博 王丹 井欣欣 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S1期645-654,共10页
露天矿区路网构建是实现露天矿卡车智能调度和无人驾驶的重要前提,但由于露天矿区道路较为复杂,矿车GPS轨迹数据采集量大,冗余数据和异常点繁多,构建路网模型仍存在较多难点。为解决此问题,提出一种基于栅格细化的露天矿区路网模型快速... 露天矿区路网构建是实现露天矿卡车智能调度和无人驾驶的重要前提,但由于露天矿区道路较为复杂,矿车GPS轨迹数据采集量大,冗余数据和异常点繁多,构建路网模型仍存在较多难点。为解决此问题,提出一种基于栅格细化的露天矿区路网模型快速构建方法。首先提出基于改进膨胀算法的栅格去噪方法,对轨迹点二值化生成的路网栅格进行清洗,使用改进膨胀算法对低连通度的栅格空缺进行填充,减少栅格离散和断裂的影响;然后构建基于改进Zhang-Suen细化算法的路网骨架提取模型,对栅格区域进行图像形态学特征识别,利用改进Zhang-Suen细化算法提取栅格骨架图,使得提取的栅格骨架宽度恒定为一个栅格,减少原始细化算法处理后的毛刺和冗余;之后利用轨迹的时序特性,设计基于轨迹时序的路网骨架连接算法,提取路网的实际通行道路,解决因栅格化方法导致的路网异常连通的问题,并获得更好的道路连通效果;最后,根据实际应用需求和路网道路结构构建实际的路网模型,提出点-路-点的路网模型结构,在保证路网逻辑结构不变的情况下大幅减少路网的复杂程度和计算规模,并使用folium对路网进行可视化处理。实验表明:该方法构建的路网准确性、完整性分别为95.45%、96.43%;程序运行时间为2.697 s,满足露天矿路网模型生成快、精度高的使用需求。 展开更多
关键词 露天矿 轨迹数据 二值化 Zhang-Suen细化算法 轨迹顺序
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基于MEBP-YOLOv10的无人矿卡行进道路障碍物检测
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作者 顾清华 陈永琪 +1 位作者 李学现 王丹 《黄金科学技术》 北大核心 2025年第4期888-899,共12页
随着露天矿无人驾驶技术的广泛应用,无人驾驶卡车在复杂矿区环境下的障碍物检测问题日益凸显。针对障碍物检测存在的多尺度目标精度差和小目标特征融合不足等问题,提出了一种基于MEBPYOLOv10的矿卡前进道路上的障碍物检测模型。该模型... 随着露天矿无人驾驶技术的广泛应用,无人驾驶卡车在复杂矿区环境下的障碍物检测问题日益凸显。针对障碍物检测存在的多尺度目标精度差和小目标特征融合不足等问题,提出了一种基于MEBPYOLOv10的矿卡前进道路上的障碍物检测模型。该模型首先设计了C2f-MSC模块,采用分组策略和多尺度卷积提高特征提取效率;其次在主干网络中嵌入ECA注意力机制,强化了模型对障碍物的特征提取能力;然后使用BiFPN特征融合模块,调整权重占比以提高小目标障碍物的特征融合能力;最后将预测框损失函数更换为PIoU损失函数,通过惩罚项加快模型收敛。试验结果表明,改进后的模型对露天矿区中障碍物的检测精度、召回率、mAP和实时检测速度分别达到89.8%、79.8%、83.5%和103.4FPS,显著提高了矿卡前进道路上障碍物的检测精度,同时兼顾了实时处理能力和模型轻量化需求,方便部署在矿卡上的边缘设备。 展开更多
关键词 露天矿 无人矿卡 机器视觉 障碍物检测 特征融合
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基于点云曲面拟合的自适应阈值地面分割算法
5
作者 李兆强 吴巧俊 +1 位作者 熊福力 张岳 《计算机工程与应用》 北大核心 2025年第16期337-347,共11页
在无人驾驶矿用卡车自主运行生产的过程中,激光雷达点云处理中的地面分割是矿区目标检测的关键部分。该方法的主要目的是解决传统地面分割算法无法分割矿区崎岖路面的问题,提高数据处理的精度,保证数据处理的速度。在点云的每一帧中,以... 在无人驾驶矿用卡车自主运行生产的过程中,激光雷达点云处理中的地面分割是矿区目标检测的关键部分。该方法的主要目的是解决传统地面分割算法无法分割矿区崎岖路面的问题,提高数据处理的精度,保证数据处理的速度。在点云的每一帧中,以激光雷达为中心将点云基于密度进行栅格划分,在每个栅格区域中选择最低点作为拟合种子点。根据选出的种子点,使用移动最小二乘法拟合曲面模型,在拟合过程中引入高斯型权函数、正余弦基函数、正交函数集的策略,缩短曲面拟合时间,还原曲面原始形态,并提出自适应阈值的分割方法,精确分割矿区崎岖路面。该算法既可以分割水平路面,又可以分割崎岖路面,大幅提高了矿区地面分割的鲁棒性。在鄂尔多斯某露天矿区实际复杂场景测试下,召回率为94.25%,每帧数据分割的平均耗时为26.2 ms。结果表明,该方法具有较高的精度,效率满足实时性要求。 展开更多
关键词 无人驾驶矿用卡车 点云处理 地面分割 移动最小二乘法 固态式激光雷达
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基于脑电信号的不同照度对矿工注意力的影响研究
6
作者 江松 刘迪真 +3 位作者 陈盈 蒋国炜 徐中华 何润丰 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第9期113-120,共8页
为探究井下光照因素对矿工大脑认知的影响变化过程,设计脑电(EEG)试验,结合矿山井下实地采集的光照数据,分析4种不同光照条件(100、60、30、15 lx)对矿工注意力的影响;通过功率谱密度提取采集的EEG信号特征,选用α、β、θ节律波分析注... 为探究井下光照因素对矿工大脑认知的影响变化过程,设计脑电(EEG)试验,结合矿山井下实地采集的光照数据,分析4种不同光照条件(100、60、30、15 lx)对矿工注意力的影响;通过功率谱密度提取采集的EEG信号特征,选用α、β、θ节律波分析注意力特征值;结合舒尔特方格试验验证分析结果。结果显示:能量占比图中β节律波始终占据较大比例,脑地形图中在工况2达到峰值,表示被试集中注意力;4种工况下注意力特征值(β/θ值)均呈现下降趋势,到试验55 min时,工况4相比工况2的β/θ值下降54.86%,表明在光照强度为60 lx时矿工注意力为最佳状态,15 lx时注意力呈现显著衰弱;舒尔特方格试验在工况2的用时最短且出错率最低,同时,可靠度为84.83%,在工况4中可靠度仅为73.15%,矿工出错次数显著增加,注意力呈下降趋势。 展开更多
关键词 脑电(EEG) 照度 矿工注意力 节律波 反应时间
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热湿环境下矿工注意力对应急决策影响的脑电研究 被引量:5
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作者 卢才武 徐晓慧 +2 位作者 高睿阳 江松 刘迪 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期3641-3647,共7页
为探讨不同热湿环境下矿工注意力对应急决策的影响,模拟了4种不同工况环境,召集了11名被试,运用认知神经科学方法共进行了44次脑电图记录。结果表明,体感温度在26~36℃被试可以保持较高的注意力水平,能够针对突发事件迅速且正确地做出... 为探讨不同热湿环境下矿工注意力对应急决策的影响,模拟了4种不同工况环境,召集了11名被试,运用认知神经科学方法共进行了44次脑电图记录。结果表明,体感温度在26~36℃被试可以保持较高的注意力水平,能够针对突发事件迅速且正确地做出决策。随着温湿度的升高,α波的平均功率不断增加,β波在工况三达到峰值后减小,脑地形图中β波在工况三占比最大;注意力水平(P(SMR+Middleβ)/P(θ))随温湿度的增加而降低,工况三时注意力水平最高,工况四时与其相比降低了69.6%。相关性分析显示,温湿度与任务完成时间存在高度正相关关系。对热湿环境下矿工的应急决策研究能够为深井采矿工人的安全和保护提供参考,降低决策失误造成的损失,为煤矿企业的安全管理工作提供科学依据。 展开更多
关键词 安全工程 脑电图(EEG) 热湿环境 注意力 矿工安全
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露天矿低能见度下多模态融合障碍物检测
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作者 杨奉展 顾清华 +1 位作者 李少博 杨建春 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第5期195-203,共9页
为解决露天矿区低能见度、低照度环境中无人矿卡对行进障碍物的感知误差问题,减少碰撞风险,提出基于多模态融合的障碍物检测方法;首先,采用轻量粘合(LightGlue)图像配准算法,对齐热红外与可见光不同模态图像的空间,避免融合前的空间错... 为解决露天矿区低能见度、低照度环境中无人矿卡对行进障碍物的感知误差问题,减少碰撞风险,提出基于多模态融合的障碍物检测方法;首先,采用轻量粘合(LightGlue)图像配准算法,对齐热红外与可见光不同模态图像的空间,避免融合前的空间错位与几何失真;其次,模态特征提取与融合阶段,在改进的双分支主干网络引入双模态特征融合(DMFF)模块,通过特征压缩、跨模态特征增强,提高提取双模态特征的能力并完成融合;然后,引入迭代学习方法,深入匹配模态间的互补信息,获取双模态特征映射图,提高多模态检测性能;最后,将各尺度融合的特征映射图输入到检测头部,结合边界框回归与分类预测进行精确检测。结果表明:该方法在低能见度等复杂场景下对障碍物的检测效果较好,阈值为0.5时的平均精度均值(mAP@0.5)达到90.8%;F 1平衡分数达到0.887,较现有方法表现出更高精度和速度,并且误报率和漏检率也较低,能有效提升无人矿卡在复杂环境下的检测精度和安全性。 展开更多
关键词 露天矿 低能见度 无人矿卡 多模态融合 障碍物检测 感知预警
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煤矿水害事故致因复杂网络分析
9
作者 马莲净 肖海波 +3 位作者 赵宝峰 江松 刘迪 王颂 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第4期35-42,共8页
为有效提升煤矿水害事故综合防治能力,利用复杂网络与鲁棒性分析方法探寻事故关键致因。根据近40年国内发生的111起典型煤矿水害案例报告,构建煤矿水害无权有向网络,计算网络不同尺度下度数、聚类系数、中介中心性等各致因权重,挖掘关... 为有效提升煤矿水害事故综合防治能力,利用复杂网络与鲁棒性分析方法探寻事故关键致因。根据近40年国内发生的111起典型煤矿水害案例报告,构建煤矿水害无权有向网络,计算网络不同尺度下度数、聚类系数、中介中心性等各致因权重,挖掘关键致因,评估3种不同策略下蓄意攻击对致因网络模型的破坏,寻求系统性防治的最优解。研究结果表明:煤矿水害致因网络具有小世界特性,致因间关联紧密;按度数排列攻击对网络破坏最大,相应关键致因包括组织工人进行冒险作业、未落实防治水技术管理责任、未按照要求开展探放水工作、违法违规组织生产作业、安全管理机构不健全、隐患排查工作不到位、煤矿安全监管监察工作存在漏洞、上级单位未履行安全管理职责。 展开更多
关键词 煤矿水害事故 致因网络 复杂网络 聚类系数 规避措施
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基于双曲嵌入的露天矿区暗光环境下道路多目标检测模型 被引量:3
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作者 顾清华 苏存玲 +2 位作者 王倩 陈露 熊乃学 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第1期49-56,114,共9页
露天矿环境特殊,道路场景复杂多变,在光照不足时会导致矿区道路多目标识别不清、定位不准,进而影响检测效果,给矿区无人矿用卡车的安全行驶带来严重安全隐患。目前的道路障碍物检测模型不能有效解决矿区暗光环境对模型检测效果的影响,... 露天矿环境特殊,道路场景复杂多变,在光照不足时会导致矿区道路多目标识别不清、定位不准,进而影响检测效果,给矿区无人矿用卡车的安全行驶带来严重安全隐患。目前的道路障碍物检测模型不能有效解决矿区暗光环境对模型检测效果的影响,同时对矿区小目标障碍物的识别也有较大误差,不适用于矿区特殊环境下障碍物的检测与识别。针对上述问题,提出了一种基于双曲嵌入的露天矿区暗光环境下多目标检测模型。首先,在模型的图像预处理阶段引入卷积神经网路Retinex-Net对暗图像进行增强,提高图像清晰度;然后,针对数据集中特征过多而无重点偏好的问题,在加强特征提取部分添加全局注意力机制,聚集3个维度上更关键的特征信息;最后,在检测模型预测阶段引入双曲全连接层,以减少特征丢失,并防止过拟合现象。实验结果表明:(1)基于双曲嵌入的露天矿区暗光环境下道路多目标检测模型不仅对露天矿区暗光环境下的大尺度目标具有较高的分类与定位精度,对矿用卡车及较远距离的小尺度目标即行人也可准确检测与定位,能够满足无人矿用卡车在矿区特殊环境下驾驶的安全需求。(2)模型的检测准确率达98.6%,检测速度为51.52帧/s,较SSD、YOLOv4、YOLOv5、YOLOx、YOLOv7分别提高20.31%,18.51%,10.53%,8.39%,13.24%,对于矿区道路上的行人、矿用卡车及挖机的检测精度达97%以上。 展开更多
关键词 露天矿 自动驾驶 无人矿用卡车 暗光环境 多目标检测 小目标障碍物 全局注意力机制 双曲全连接层
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三阶段自适应采样和增量克里金辅助的昂贵高维优化算法 被引量:1
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作者 顾清华 刘思含 +2 位作者 王倩 骆家乐 刘迪 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第5期76-87,共12页
代理辅助进化算法已广泛应用于求解代价高昂的多目标优化问题,但大多数由于代理模型的局限性而仅限于解决决策变量低维的问题。为了解决高维的昂贵多目标优化问题,提出了一种基于三阶段自适应采样策略的改进增量克里金辅助的进化算法。... 代理辅助进化算法已广泛应用于求解代价高昂的多目标优化问题,但大多数由于代理模型的局限性而仅限于解决决策变量低维的问题。为了解决高维的昂贵多目标优化问题,提出了一种基于三阶段自适应采样策略的改进增量克里金辅助的进化算法。该算法使用改进的增量克里金模型来近似每个目标函数,此模型的超参数根据预测的不确定性进行自适应更新,降低计算复杂度的同时保证模型在高维上的准确性;此外,在模型管理方面提出一种三阶段自适应采样的策略,将采样过程分为不同的优化阶段以更有针对性的选择个体,能够首先保证收敛性,提高算法的收敛速度。为了验证算法的有效性,在包含各种特征的两组测试问题DTLZ(deb-thiele-laumanns-zitzler)、MaF(many-objective function)和路径规划实际工程问题上与最新的同类型算法进行实验对比,结果表明该算法在解决决策变量高维的昂贵多目标优化问题上具有较强的竞争力。 展开更多
关键词 昂贵优化 多目标优化 决策变量高维 代理辅助进化算法 增量克里金模型 三阶段自适应采样策略
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基于双目视觉的露天矿无人车前障碍检测研究 被引量:1
12
作者 阮顺领 张回国 +3 位作者 顾清华 卢才武 刘迪 毛晶 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期1285-1294,共10页
无人驾驶汽车在露天矿区复杂环境下遭遇落石、水坑、行人等障碍物有着极大的安全隐患,易导致车辆侧翻、陷车,造成财物损失的风险或者对人员生命安全构成威胁,因此,露天矿道路上复杂多变的地形环境作为矿山智能化中露天矿无人驾驶车辆的... 无人驾驶汽车在露天矿区复杂环境下遭遇落石、水坑、行人等障碍物有着极大的安全隐患,易导致车辆侧翻、陷车,造成财物损失的风险或者对人员生命安全构成威胁,因此,露天矿道路上复杂多变的地形环境作为矿山智能化中露天矿无人驾驶车辆的重要解决问题,需要在测出车前障碍物的深度的同时保障对障碍物检测的精度和速度。提出的Feffol网络模型在特征提取阶段选取Efficient-v2作为骨干网络结构进行特征提取,选取基于带有SppCSP结构的Ebifpn特征金字塔模块在提高特征感受野的同时也增强了不同尺寸的特征信息,使用FocalLoss和CIoULoss损失函数来平衡正负样本并解决预测框与真实检测框没有交集时方法失效的问题。针对现阶段对于露天矿障碍物检测多数处于二维阶段、仅能对目标障碍物进行识别、缺少对障碍物的深度信息的测量、对前方障碍物无法做出正确决策的问题,基于双目相机,以双目视觉深度检测的方法对无人车提供车前障碍物的深度数据支持。实验结果表明:Feffol的检测精度为90.09%,检测速度为9.75it/s,对比其他主流型网络,Feffol能在进一步提高监测精度的同时,监测速度也可以满足露天无人驾驶矿区道路障碍物检测的避障数据决策需求,同时对车前障碍物的深度获取使图像识别在露天矿山的应用更加具有可行性,为露天矿无人驾驶车辆的安全行驶提供了重要依据。 展开更多
关键词 露天矿区 无人驾驶 障碍物检测 Feffol
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基于改进YOLOv8的露天矿区行车障碍物检测 被引量:1
13
作者 顾清华 周琼 王丹 《黄金科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第2期345-355,共11页
露天矿区场景复杂,行车障碍物检测受扬尘和颗粒物等粉尘噪声干扰严重,难以准确识别障碍物,尤其是光线较差的夜间,不利于做出正确决策,从而影响无人作业的安全性和整体效率。针对以上问题,提出了一种基于YOLOv8n模型的露天矿区行车障碍... 露天矿区场景复杂,行车障碍物检测受扬尘和颗粒物等粉尘噪声干扰严重,难以准确识别障碍物,尤其是光线较差的夜间,不利于做出正确决策,从而影响无人作业的安全性和整体效率。针对以上问题,提出了一种基于YOLOv8n模型的露天矿区行车障碍物检测算法YOLOv8n-Enhanced。该算法主要从3个方面进行了改进,具体包括:首先,针对受粉尘噪声干扰严重和夜间光线不足的问题,提出了C2fCA模块结构,提高了模型特征提取能力;其次,使用轻量级卷积技术GSConv和VoV-GSCSP模块,减轻模型复杂性,实现检测器更高的计算成本效益;最后,使用WIOU损失函数,提高了模型泛化能力。试验结果表明:改进算法在保持实时性的前提下,可将YOLOv8n的平均精度(mean Average Precision,mAP)分别提高1.8%和2.6%,实现白天与夜间场景下不同尺度的障碍物识别。 展开更多
关键词 露天矿区 无人驾驶 障碍物检测 YOLOv8检测模型 矿区复杂场景
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基于MISSA-CNN-BiLSTM模型的尾矿坝位移预测 被引量:1
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作者 刘迪 杨辉 +2 位作者 卢才武 阮顺领 江松 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期145-154,共10页
为应对尾矿坝位移预测所面临的复杂情况和精度要求,提出一种基于多算法耦合的尾矿坝位移动态预测模型。首先,基于时间序列分解模型将累计位移分为趋势项和周期项,利用高斯回归时间序列预测模型预测趋势项位移;然后,运用不同Copula函数... 为应对尾矿坝位移预测所面临的复杂情况和精度要求,提出一种基于多算法耦合的尾矿坝位移动态预测模型。首先,基于时间序列分解模型将累计位移分为趋势项和周期项,利用高斯回归时间序列预测模型预测趋势项位移;然后,运用不同Copula函数研究诱发因素与周期项位移的整体相关性,鉴于周期项位移影响因素多样性与强非线性的特点,采用多策略融合的改进麻雀搜索算法改进麻雀搜索算法(MISSA)-卷积神经网络(CNN)-双向长短期记忆(BiLSTM)模型预测周期项位移;最后,将高斯回归趋势项位移预测值和MISSA-CNN-BiLSTM周期项位移预测值叠加。结果表明:尾矿坝累积位移预测值与实测值基本一致,预测结果相关性系数R为0.996,均方根误差(RMSE)为0.13 mm,建立的MISSA-CNN-BiLSTM多算法耦合模型预测精度较高,且能较好地预测尾矿坝位移的阶跃型变化。 展开更多
关键词 改进麻雀搜索算法(MISSA) 卷积神经网络(CNN) 双向长短期记忆(BiLSTM) 尾矿坝 位移预测 深度学习模型
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基于双向特征融合的露天矿区道路障碍检测 被引量:13
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作者 阮顺领 李少博 +2 位作者 顾清华 江松 毛晶 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1425-1438,共14页
近年来矿用卡车自动驾驶的兴起,使得障碍检测变得至关重要,露天矿区非结构化道路复杂多变,时常出现碎石、坑洼等小目标或多尺度行车障碍,严重危害行车安全。因此,笔者提出一种基于双向特征融合的露天矿区道路障碍检测方法。通过实地采... 近年来矿用卡车自动驾驶的兴起,使得障碍检测变得至关重要,露天矿区非结构化道路复杂多变,时常出现碎石、坑洼等小目标或多尺度行车障碍,严重危害行车安全。因此,笔者提出一种基于双向特征融合的露天矿区道路障碍检测方法。通过实地采集并使用数据扩增方法对露天矿障碍图像数据集进一步细分及扩充,并在特征提取阶段提出了更适用于障碍检测的RepVGG+骨干网络结构。在特征融合阶段,提出基于SimAM空间与通道注意力和跨阶段连接的双向特征融合金字塔模型。通过扩大预测小目标障碍的特征图和特征感受野,提升小目标障碍检测性能,通过双向特征融合机制提升多尺度检测性能。同时对网络分类预测模块的卷积层和先验框尺寸进一步调整,提升障碍检测性能,降低特征冗余,加快模型推理速度。在模型的损失函数方面,针对训练中样本不均衡和障碍物边界框定位不精准问题,使用融合标签平滑正则化的Focal Loss作为分类损失函数,GIoU Loss作为边界框损失函数进一步优化露天矿区障碍模型。实验表明本文方法能有效识别复杂背景下露天矿区非结构化道路障碍物,在实际应用中,检测精度达到了91.76%,检测速度达到56.76 fps,相较于主流检测方法有着更好的小目标和多尺度目标检测性能,可以满足露天矿区无人矿卡行进中的障碍安全检测要求。 展开更多
关键词 露天矿 无人驾驶卡车 机器视觉 障碍检测 特征融合
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基于D-LinkNet网络的露天矿道路智能识别与路网建模 被引量:10
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作者 顾清华 薛步青 +1 位作者 卢才武 宋江珊 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S02期1100-1108,共9页
随着露天矿无人驾驶技术和智能调度的快速发展,矿车在生产调度中迫切需要更为精确、更符合实际的矿区路网模型。为了满足无人矿车的高精度路网导航需求,首先通过无人机倾斜摄影技术分别采集不同天气、不同角度和不同采矿场条件的露天矿... 随着露天矿无人驾驶技术和智能调度的快速发展,矿车在生产调度中迫切需要更为精确、更符合实际的矿区路网模型。为了满足无人矿车的高精度路网导航需求,首先通过无人机倾斜摄影技术分别采集不同天气、不同角度和不同采矿场条件的露天矿区图像瓦片数据,结合矿区道路成像特点提出了基于矿区道路特征的图像正负分类方法,实现对矿区道路的整体划分;然后根据图像数据特征提出了一种强弱光图像互补方法,可用于消除强光数据集中图像光照失衡问题,生成最优训练集;其次露天矿区非结构化道路图像较结构化道路图像经解析处理后平面形态及连通性维度更高,横纵剖面上的几何形态等道路信息更复杂。基于ResNet101构建更符合露天矿道路提取的D-LinkNet101网络模型,运用最优训练集训练D-LinkNet101网络,并从采集到的瓦片数据中提取出道路图像;最后将提取的道路图像与原始图像(包含焦距,GPS等)结合生成露天矿路网模型,根据生成露天矿路网模型的特有噪声进行相应模型修复处理,从而生成高精度的露天矿路网模型。实验结果表明:该方法提取的路网数据真实可靠,可满足露天矿区主干路网的智能识别和路网建模的精度要求。 展开更多
关键词 露天矿 路网模型 智能提取 D-LinkNet101 瓦片数据
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基于改进Mask R-CNN的露天矿边坡裂隙智能检测算法 被引量:3
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作者 景莹 阮顺领 +2 位作者 卢才武 刘丹洋 顾清华 《重庆大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期67-80,共14页
为了预防因露天矿边坡表面恶化而产生节理、裂隙或断裂等破坏边坡完整性所引发的安全事故,同时解决传统图像处理算法以及经典的深度学习模型直接应用于露天矿边坡裂隙检测效果不甚理想的问题,提出了一种基于改进的Mask R-CNN的露天矿边... 为了预防因露天矿边坡表面恶化而产生节理、裂隙或断裂等破坏边坡完整性所引发的安全事故,同时解决传统图像处理算法以及经典的深度学习模型直接应用于露天矿边坡裂隙检测效果不甚理想的问题,提出了一种基于改进的Mask R-CNN的露天矿边坡裂隙智能检测算法,运用了Mask R-CNN在目标检测、语义分割以及目标定位方面的集成性特点,改进了其在掩膜分支的边缘不清晰以及误检等缺点,构建了一种针对露天矿边坡裂隙图像的检测分割框架。该方法在掩膜分割分支引入了空洞卷积神经网络以及分类分割迭代上采样操作,能够解决边坡裂隙分割边缘粗糙的问题,实验结果表明,与传统的裂隙分割算法相比,该算法具有更高的识别精度以及更好的分割效果。 展开更多
关键词 露天矿边坡 边坡裂隙 裂隙检测 Mask R-CNN
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