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期刊信息/Journal information
工程科学学报
北京科技大学
工程科学学报

北京科技大学

徐金梧

月刊

2095-9389

xuebaozr@ustb.edu.cn

010-62332875

100083

北京海淀区学院路30号

工程科学学报/Journal Chinese Journal of EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是由教育部主管、北京科技大学主办的学术类科技期刊。国内外公开发行，主要刊载矿业与环境工程、冶金工程、材料科学与工程、机械工程等与冶金工业相关的学科领域的最新研究成果，为中文核心期刊（冶金工业类）及中国科技论文统计源期刊。目前，已经被EI、CA、MA、《剑桥科学文摘社网站》、俄罗斯《文摘杂志》、德国《数学文摘》等国内外著名检索刊物或数据库列为收录源期刊，先后荣获首届国家期刊奖、中国期刊方阵“双高期刊”、第二、三届国家期刊奖百种重点期刊等多项大奖。
正式出版
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    深度学习在磁共振影像脑疾病诊断中的应用

    朱健椿魏嘉昕毛浚彬刘坤...
    306-316页
    查看更多>>摘要：由于脑疾病的发生会对社会产生严重危害,所以脑疾病诊断研究的重要性日益显著.中国"脑计划"列入"十三五"规划与国务院《"健康中国 2023"规划纲要》的印发表明国家对脑疾病诊疗问题的高度重视.由于磁共振影像的高分辨率及非入侵性等优势使其成为脑疾病研究与临床检查的主要技术手段,为脑疾病诊断提供丰富的数据基础.深度学习由于其可拓展性与灵活性在各个领域得到广泛应用,展现出巨大的发展潜力.本文针对深度学习在典型脑疾病诊断中的应用进行综述,结构组织如下:首先对深度学习在自闭症、精神分裂症、阿尔兹海默症三种典型脑疾病诊断上的应用进行了阐述;然后对用于三种脑疾病研究的数据集和已有的开源工具进行了汇总;最后对深度学习在磁共振影像脑疾病诊断应用中的局限性及未来发展方向进行总结与展望.

    磁共振影像深度学习脑疾病自闭症精神分裂症阿尔兹海默症

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    嵌入共识知识的因果图文检索方法

    梁彦鹏刘雪儿马忠贵李卓...
    317-328页
    查看更多>>摘要：跨模态图像-文本检索是一项在给定一种模态(如文本)的查询条件下检索另一种模态(如图像)的任务.该任务的关键问题在于如何准确地测量图文两种模态之间的相似性,在减少视觉和语言这两种异构模态之间的视觉语义差异中起着至关重要的作用.传统的检索范式依靠深度学习提取图像和文本的特征表示,并将其映射到一个公共表示空间中进行匹配.然而,这种方法更多地依赖数据表面的相关关系,无法挖掘数据背后真实的因果关系,在高层语义信息的表示和可解释性方面面临着挑战.为此,在深度学习的基础上引入因果推断和嵌入共识知识,提出嵌入共识知识的因果图文检索方法.具体而言,将因果干预引入视觉特征提取模块,通过因果关系替换相关关系学习常识因果视觉特征,并与原始视觉特征进行连接得到最终的视觉特征表示.为解决本方法文本特征表示不足的问题,采用更强大的文本特征提取模型BERT(Bidirectional encoder representations from transformers,双向编码器表示),并且嵌入两种模态数据之间共享的共识知识对图文特征进行共识级的表示学习.在MS-COCO数据集以及MS-COCO到Flickr30k上的跨数据集实验,证明了本文方法可以在双向图文检索任务上实现召回率和平均召回率的一致性改进.

    因果推断图像-文本检索跨模态计算机视觉自然语言处理

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    基于改进YOLOv5的安全帽检测算法

    侯公羽陈钦煌杨振华张又文...
    329-342页
    查看更多>>摘要：为了解决建筑工地、隧道、煤矿等施工场景中现有安全帽检测算法对于小目标、密集目标以及复杂环境下的检测精度低的问题,设计实现了一种基于YOLOv5 的改进目标检测算法,记为YOLOv5-GBCW.首先使用Ghost卷积对骨干网络进行重构,使得模型的复杂度有了显著降低;其次使用双向特征金字塔网络(BiFPN)加强特征融合,使得算法对小目标准确率提升;引入坐标注意力(Coordinate attention)模块,能够将注意力资源分配给关键区域,从而在复杂环境中降低背景的干扰;最后提出了Beta-WIoU作为边框损失函数,采用动态非单调聚焦机制并引入对锚框特征的计算,提升预测框的准确率,同时加速模型收敛.为了验证算法的可行性,以课题组收集的安全帽数据集为基础,选用了多种经典算法进行对比,并且进行了消融实验,探究各个改进模块的提升效果.实验结果表明:改进算法YOLOv5-GBCW相较于YOLOv5s算法,算法平均精确率(IOU= 0.5)提升了 5.8%,达到了 94.5%,检测速度达到了 124.6 FPS(每秒处理帧数),模型更加轻量化,在复杂环境、密集场景和小目标场景下检测能力提升显著,并且同时满足安全帽检测精度和实时性的要求,给复杂施工环境下安全帽检测提供了一种新的方法.

    安全帽目标检测YOLOv5注意力机制双向特征金字塔网络

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    一种用于天基低轨卫星网络边缘计算的GA-DDPG卸载算法

    史栋元王丽娜
    343-353页
    查看更多>>摘要：低轨卫星网络是第六代移动通信系统(6G)网络的重要组成部分,弥补了地面基站覆盖的盲区.由于星上计算能力和电池容量受限,导致任务出现时延长和能耗高的问题,因此在低轨卫星网络中引入边缘计算,边缘计算的一项关键技术就是计算卸载.针对计算卸载过程中星间环境动态变化和高维动作空间的问题,提出一种基于遗传算法(GA)和深度确定性策略梯度(DDPG)的天基低轨卫星网络边缘计算卸载算法——GA-DDPG算法.卫星边缘计算环境的不断变化会导致DDPG奖励稀疏和探索性不足,将GA引入到DDPG算法中,首先,利用GA的选择算子使DDPG算法能够适应不断变化的卫星环境;然后,针对动作空间维度变大导致DDPG算法收敛不稳定的问题,利用GA种群的多样化探索和种群的冗余提升DDPG算法收敛的稳定性.仿真结果表明,GA-DDPG卸载算法能够降低天基低轨卫星网络计算负载,且时延和能耗均低于DDPG卸载算法和GA卸载算法.与DDPG卸载算法相比,GA-DDPG卸载算法还能提升收敛速度和稳定性.

    低轨卫星边缘计算任务卸载遗传算法深度强化学习星间链路

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    NC-UHPC组合梁抗冲击性能的数值研究

    伍敏黄于倩潘仁胜金浏...
    354-364页
    查看更多>>摘要：超高性能混凝土(UHPC)材料已成为极具前景的高性能材料,并在冲击和爆炸等防护工程领域中取得了良好的效果.对于普通钢筋混凝土(NC)梁在受到冲击荷载时较易发生局部冲剪破坏,而纯UHPC梁虽可改善其冲击性能,但高昂的造价限制了其进一步的应用.为了实现结构抗冲击性能和经济的平衡,提出UHPC局部替换和包裹的方案改善钢筋混凝土梁的抗冲击性能.本文设计了NC梁、UHPC梁和NC-UHPC组合梁等不同的研究工况,然后对比分析各个试件的抗冲击性能.结果表明:相比普通钢筋混凝土梁,UHPC局部替换方案可以有效的避免梁的局部冲剪破坏,而UHPC包裹在冲击荷载下梁的破坏模式由冲剪破坏转变为弯曲破坏,两种方案均可有效的减少梁跨中的峰值位移和残余位移;UHPC局部替换相较于包裹方案,梁的跨中峰值位移和残余位移较小,且具有更高的跨中承载能力,在实际过程中建议UHPC局部替换长度取大于 2倍梁高以避免局部冲剪破坏.

    超高性能混凝土普通钢筋混凝土组合梁冲击荷载冲剪破坏弯曲破坏

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    大直径盾构隧道成型质量巡检方法研究

    赵先琼邓凯张亚洲马英博...
    365-375页
    查看更多>>摘要：针对因工业应用成本限制,中、小盾构隧道成型质量无损检测技术迁移至大直径盾构隧道时精度、速度折损严重的问题,以巡检车为载体,集成二维激光扫描仪、编码器和计算机等设备,研制了大盾构隧道成型质量巡检车,并提出一种基于数字图像的盾构质量非对称巡检方法.分析大直径盾构的施工环境,滤除地面、车体点云,并采用邻域向量法提取中轴线,建立隧道中心坐标系.偏心布置巡检路线,按照点云密度将采样点云分为稠密侧和稀疏侧点云,通过不同方法实现对管片接缝特征的拾取:将稠密侧点云绕中轴线展开为二维灰度图像,并通过缩放、归一化、梯度阈值分割等方法实现接缝图像分割;基于直线方程对接缝进行分类,结合管片结构、布置点位,推导出稀疏侧接缝与稠密侧接缝的线性分布公式,间接拾取稀疏侧接缝.根据接缝特征点计算两侧管片边缘点云簇,计算管片错台量;剔除接缝点云簇,使用最小二乘法拟合隧道点云,计算隧道椭圆度.最后在某大直径盾构隧道进行巡检试验,试验结果表明:成型质量巡检车在十四米盾构隧道中巡检速度为3 km·h-1,与传统方法的错台量检测偏差小于 2 mm,椭圆度检测偏差小于 0.1%,可以满足大直径盾构隧道成型质量巡检的高速度、高精度、低成本需求.

    大直径盾构隧道激光扫描阈值分割错台检测变形检测

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    融合工况预测的燃料电池汽车里程自适应等效氢耗最小控制策略

    林歆悠叶锦泽王召瑞
    376-384页
    查看更多>>摘要：为有效地提高插电式燃料电池汽车的经济性,实现燃料电池和动力电池的功率最优分配,考虑到行驶工况、电池荷电状态(State of charge,SOC)、等效因子与氢气消耗之间的密切联系,制定融合工况预测的里程自适应等效氢耗最小策略.通过基于误差反向传播的神经网络来实现未来短期车速的预测,分析未来车辆需求功率变化,同时借助全球定位系统规划一条通往目的地的路径,智能交通系统便可获取整个行程的交通流量信息,利用行驶里程和SOC实时动态修正等效消耗最小策略中的等效因子,实现能量管理策略的自适应性.基于MATLAB/Simulink软件,搭建整车仿真模型与传统的能量管理策略进行仿真对比验证.仿真结果表明,采用基于神经网络的工况预测算法能够较好地预测未来短期工况,其预测精度相较于马尔可夫方法提高 12.5%,所提出的能量管理策略在城市道路循环工况(UDDS)下的氢气消耗比电量消耗维持(CD/CS)策略下降55.6%.硬件在环试验表明,在市郊循环工况(EUDC)下的氢气消耗比CD/CS策略下降 26.8%,仿真验证结果表明了所提出的策略相比于CD/CS策略在氢气消耗方面的优越性能,并通过硬件在环实验验证了所提策略的有效性.

    燃料电池汽车能量管理策略等效消耗最小策略工况预测反向传播神经网络

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