摘要：目的现有图像级标注的弱监督分割方法大多利用卷积神经网络获取伪标签,其覆盖的目标区域往往过小。基于Transformer的方法通常采用自注意力对类激活图进行扩张,然而受其深层注意力不准确性的影响,优化之后得到的伪标签中背景噪声比较多。为了利用该两类特征提取网络的优点,同时结合Transformer不同层级的注意力特性,构建了一种结合卷积特征和Transformer特征的自注意力融合调制网络进行弱监督语义分割。方法采用卷积增强的Transformer(Conformer)作为特征提取网络,其能够对图像进行更加全面的编码,得到初始的类激活图。设计了一种自注意力层级自适应融合模块,根据自注意力值和层级重要性生成融合权重,融合之后的自注意力能够较好地抑制背景噪声。提出了一种自注意力调制模块,利用像素对之间的注意力关系,设计调制函数,增大前景像素的激活响应。使用调制后的注意力对初始类激活图进行优化,使其覆盖较多的目标区域,同时有效抑制背景噪声。结果在最常用的PASCAL VOC 2012(pattern analysis,statistical modeling and computational learning visual object classes 2012)数据集和COCO 2014(common objectes in context 2014)数据集上利用获得的伪标签进行分割网络的训练,在对比实验中本文算法均取得最优结果,在PASCAL VOC验证集上,平均交并比(mean intersection over union,mIoU)达到了70.2%,测试集上mIoU值为70.5%,相比对比算法中最优的Transformer模型,其性能在验证集和测试集上均提升了0.9%,相比于卷积神经网络最优方法,验证集上mIoU提升了0.7%,测试集上mIoU值提升了0.8%。在COCO 2014验证集上结果为40.1%,与对比算法中最优方法相比分割精度提高了0.5%。结论本文提出的弱监督语义分割模型,结合了卷积神经网络和Transformer的优点,通过对Transformer自注意力进行自适应融合调制,得到了图像级标签下目前最优的语义分割结果,该方法可应用于三维重建、机器人场景理解等应用领域。此外,所构建的自注意力自适应融合模块和自注意力调制模块均可嵌入到Transformer结构中,为具体视觉任务获取更鲁棒、更具鉴别性的特征。

摘要：激光雷达工作环境中的光束衰减和目标遮挡会导致输出点云出现远端稀疏的问题,从而引起基于激光雷达的3D目标检测算法的检测精度随距离衰减的现象。针对这一问题,提出了一种基于鸟瞰图视角(BEV)空间内目标占位预测的激光-毫米波雷达融合目标检测算法。首先提出了一种简化的BEV占位预测子网络,用于生成位置相关的毫米波雷达特征,同时有助于解决毫米波雷达数据稀疏带来的网络收敛困难的问题。然后,为了实现跨模态特征融合,设计了一种基于BEV空间特征关联的多尺度激光-毫米波雷达特征融合层结构。在nuScenes数据集上进行实验,结果表明,所提出的毫米波雷达分支网络的平均检测精度(mAP)达到21.6%,推理时间为8.3ms。在加入融合层结构后,多模态检测算法较基线算法CenterPoint的mAP提升了2.9%,同时增加的额外推理时间开销仅为8.6ms,在距离传感器30m位置处,多模态算法对于nuScenes数据集中10个类别的检测精度达成率分别较CenterPoint提升了2.1%~16.0%。

摘要：随着养殖业的不断发展,养殖过程中产生的有毒有害气体、温室气体(GHGs)给周边环境带来了很大压力,因此降低畜舍气体排放成为农业减排的关注热点之一。为比较不同刮粪方式对粪污GHGs和氨气(NH_(3))排放的影响,本试验设计模拟猪舍动态箱,在换气次数43次/h、温度20℃、漏缝面积占总地板面积2/3的条件下,分别监测72 h混合刮粪方式和分离刮粪方式模拟箱排风口的二氧化碳(CO_(2))、甲烷(CH_(4))、氧化亚氮(N_(2)O)和NH_(3)浓度,并计算各气体排放量以及NH_(3)和N_(2)O排放引起的总氮损失量。结果表明:刮粪时2种刮粪方式排风口的NH_(3)浓度较刮粪前均升高约150%;分离刮粪方式较混合刮粪方式可显著降低NH_(3)排放量约27%(P<0.05),N_(2)O和NH_(3)排放引起的总氮损失量减少约12%(P<0.05),但CH_(4)和GHGs总排放量(以二氧化碳当量计)分别提高约93%和25%(P<0.05)。本试验结果显示,混合刮粪方式有利于碳减排,分离刮粪方式有利于氨减排。

摘要：不确定情境下的完整自动引导车(automated guided vehicle,AGV)系统调度算法,除了要包含常见的任务指派策略和路径规划算法之外,还需要包含冲突应对策略。由于存在随机性,这样的调度算法难以从理论上分析其特性,相关研究也较少。基于离散事件仿真技术,设计并开发了一个AGV系统仿真平台,可以灵活地设置调度问题,并选择调度算法中的任务指派策略、路径规划算法和路径冲突应对策略进行仿真。该平台具有可视化的界面,可以直观地观察AGV的运行状态和调度算法的表现,也可以输出最终的仿真实验统计数据。实验表明:该平台可以准确有效地对不确定情景下的调度算法进行评估与比较。

摘要：脑组织病灶切片的三维重构对于了解神经胶质神经瘤状态具有重要意义,可用于鉴别诊断、手术模拟等。移动立方体(MC)算法是经典的多边形曲面重建算法,具有简单易实现的优点,但其存在低效且梯级现象明显的情况。针对该问题,本研究提出一种细化等值面拓扑的病灶切片空间堆叠重建方法(SSR-RI),旨在实现拓扑构形与运行效率的优化。SSR-RI通过构建空间坐标系对磁共振图像(MRI)切片邻近图进行处理,为了改善双线性插值法中图像分量易受损的问题,提出一种自适应空间插值法,根据灰度值变化自适应选择插值点,对周围进行扩充。在结合等法线顶点的基础上,设计了一种细化等值面提取方式的堆叠重建方法,以提高堆叠速度,并减少梯级问题。为了进一步优化SSR-RI的三维重建效果,提出一种改进的局部反射光照法(PR)以绘制三维病变,利用镜面颜色反射(SCR)与镜面指数(SE)对重建体进行渲染优化。使用公开脑肿瘤分割数据集BraTS的618例病例开展三维重建实验,以验证所提出方法性能。实验结果显示,所提算法的重建时间只需2.124 s,F-score值达到0.845,SSIM值达到0.81,相较于MC算法减少了38%的重建时间,F-score值和SSIM值分别提高了30.89%和38.4%。重构体序列间结构紧密,视觉效果更富立体感和纹理感,有效地提高了三维重建的绘制效率。

摘要：很多现实优化问题不仅有昂贵目标也有昂贵约束,而现有求解昂贵优化问题的代理模型辅助演化算法(SAEAs)通常对候选解的所有约束进行评估,在评估次数有限的情况下,频繁评估可行域较大的约束不利于种群演化。针对这一问题,研究了求解昂贵约束优化问题的代理模型辅助算法,提出了一种自适应约束评估策略,根据种群演化情况评估可行域信息较少的约束,以节省在可行域较大的约束上的评估次数,在少量昂贵评估次数下自适应进行约束的选择及评估,更好地演化种群;为验证该策略的有效性和通用性,从两个思路设计了两种自适应约束评估的高斯过程回归模型辅助差分进化算法。这两种方法在15个约束优化测试函数中的11个取得显著优异效果;在利用时间延迟模拟昂贵评估次数的情况下,效率提升均在94%以上,其中91.67%的测试例子效率提升在98%以上。另外,这两种方法在4个工业应用问题中均取得优胜效果,表明其在昂贵工业约束优化问题中良好的应用前景。

摘要：针对单天线GNSS农机导航系统起步和低速时航向测量不准问题,本文基于两位置法与改进强跟踪扩展卡尔曼滤波算法(Strong tracking extended Kalman filter,STEKF)进行农机航向测量技术研究,设计一种适用于单天线GNSS/IMU融合的农机航向测量方法。采用两位置法测量高速作业农机航向,基于IMU输出的9轴数据和GNSS输出的位置与速度信息,提出改进强跟踪自适应矩阵R STEKF算法对农机低速行驶时的航向准确测量,设计了基于两位置法与改进STEKF航向的一维卡尔曼滤波融合方法。以雷沃M-1204型拖拉机为试验平台,进行了速度梯度变化工况下农机航向测量精度和稳定性验证试验,结果表明,在农机从静止状态起步,经历包含直线和曲线的混合路段,在速度0.36~5.40 km/h过程中,本文提出的融合航向测量方法获取的航向角与双天线GNSS获取的航向角误差不超过0.50°,表明本文方法适用于农机静止起步到低速运动状态下农机航向稳定获取,提高了单天线农机导航起步和低速驾驶控制精度和稳定性,可为高精度农机自主无人作业提供技术基础。

摘要：【目的】为便于验证无人驾驶农机避障路径跟踪的效果,减少实际无人农机试验次数与消耗,设计一种无人驾驶农机避障路径跟踪仿真验证方法,构建一个仿真验证应用系统。【方法】以无人农机为基础,集成真实复杂地形环境仿真、实际作业农机仿真和路径规划算法植入,构建一个一体化仿真验证应用系统。基于三维SLAM技术,采集环境点云数据,实现农田地形环境仿真建模,构建阿克曼转向机械结构的农机仿真建模,提出一种基于农机动力学约束的TEB局部路径规划算法;在仿真验证应用系统中实现路径规划跟踪及避障,并通过多次测试验证该算法的有效性。【结果】避障路径跟踪有效性对比测试和避障路径跟踪平顺性验证测试结果表明,无人农机行驶过程中可有效动态避障,最短有效避障距离为4.1 m。路径跟踪控制效果良好,障碍物距离大于5.0 m时,可控平均误差≤0.4305 m,均方根误差≤0.3151 m;障碍物距离在4.5~5.0 m时,可控误差均值≤1.3538 m,均方根误差≤1.6126 m。【结论】本文提出的改进TEB算法具有较强的作业能力以及较高的作业精度,满足农业机械导航避障路径跟踪仿真验证的需求,该算法可应用于无人农机在实际农田环境的避障路径跟踪。该应用系统易于扩充,为精准农业中针对各种复杂作业环境的农机运作状态的优化设计研究提供基础。

摘要：知识图谱是实现开放领域问答的关键技术之一,开放领域问答任务往往需要足够多的知识信息,而知识图谱的不完备性成为制约问答系统性能的重要因素。利用外部非结构化的文本与基于知识图谱的结构化知识相结合填补缺失信息时,检索外部文本的准确性和效率尤为关键,选取与问题相关度较高的文本可提升系统性能。相反,选取与问题相关性较弱的文本将引入知识噪声,降低问答任务的准确性。因此,设计了一种融合文本与知识图谱的问答系统模型,其中的文本检索器可充分挖掘问题和文本的语义信息,提高检索质量和查询子图的准确性;知识融合器将文本和知识库中的知识结合构建知识的融合表征。实验结果表明,相较对比模型,该模型在性能上存在一定优势。

摘要：新一代无人机群系统的重要特征是具有群体智能,是一类典型的群智激发汇聚系统.目前,多智能体强化学习技术展现出较强优势,是构建新一代自主智能无人机群系统的重要方法.但多智能体强化学习的训练过程尚处于“黑盒”状态,缺乏对群体智能的激发和汇聚程度的有效度量手段.针对这一问题,从多智能体强化学习中智能体的策略出发,以策略多样性度量无人机群在多智能体强化学习的训练过程中的激发-汇聚程度.为了对策略的多样性进行度量,借鉴物种多样性和信息论中的相关概念,明确了策略多样性的内涵包括丰富和均匀程度两方面,提出了“策略距离二次熵”和“动作分布信息熵”这两种策略多样性的计算方法.设计了无人机群突防场景对本文所提出的策略多样性指标和两种计算方法的有效性和有用性进行了验证,并通过敏感程度分析对两种计算方法进行了对比.实验结果表明这两种计算方法在该场景中均能有效区分策略多样性的变化,且两种计算方法间具有一致性,从而验证了策略多样性指标及其计算方法的有效性.在有用性方面,验证了策略多样性与奖赏之间的关联关系,以及环境的动态改变与策略多样性之间的相互影响和关联关系,体现了策略多样性在认知群智系统,指导群智激发汇聚过程上的潜在有用性.提出的策略多样性及其计算方法,能够为定量认知群智系统激发-汇聚程度,进而对群智系统的学习和训练开展引导和干预提供方法支撑.