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期刊信息/Journal information
中北大学学报(自然科学版)
中北大学
中北大学学报(自然科学版)

中北大学

靳祯

双月刊

1673-3193

xbzr@nuc.edu.cn

0351-3925798

030051

太原13号信箱

中北大学学报(自然科学版)/Journal Journal of North University of China北大核心CSTPCD
查看更多>>本学报是自然科学类学术期刊,充分反映我校生要研究成果,促进学术交流,已被EI、CA、SA、PЖ、中国科学引文数据库等收录。
正式出版
收录年代

    基于注意力机制和小波变换的图像隐写方法

    李佩佩陈燕王康谊张权...
    737-743页
    查看更多>>摘要:为了更好地平衡隐写容量和不可感知性之间的关系,本文提出了一种基于SteganoGAN的优化方案.首先,将SteganoGAN隐写网络和提取网络进行加深,以增强模型的复杂度和学习能力;其次,为了实现更为隐蔽的信息嵌入,在隐写网络部分引入离散小波变换(Discrete Wavelet Transformation,DWT)和逆离散小波变换(Inverse Discrete Wavelet Transform,IDWT)模块,这使得秘密信息能够被有效地嵌入到图像的小波域中;最后,在隐写网络、提取网络中融入了一种改进的通道-空间注意力模块(Improved Channel and Spatial Attention Module,ICAM-SAM),促使模型能够聚焦于图像中的高隐蔽性区域,实现更为精准的信息隐藏.实验结果表明:改进后的模型在提取准确率上提高了0.84百分点,表明其隐写和提取过程更加精确.此外,每像素嵌入率(Reed-Solomon Bits-Per-Pixel,RS-BPP)提高了1.71%,这表明改进后的模型在相同大小的图像中可以隐藏更多的信息.同时,峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio,PSNR)提高了12.53%、结构相似性(Structural Similarity Index,SSIM)提高了5.14%,这表明嵌入的信息对原始图像的影响更小,改进后的模型具有更高的图像质量.综合结果表明,改进后的模型具有更好的不可感知性和较大的隐写容量.

    图像隐写生成对抗网络离散小波变换逆离散小波变换改进的通道-空间注意力模块

    基于混合正则项的稀疏角度CT图像重建

    顼健璐白艳萍续婷程蓉...
    744-752页
    查看更多>>摘要:针对传统迭代算法无法保证在数据欠采样情况下重建出高质量医学CT图像的问题,提出了一种基于表面积最小化和群稀疏表示(GSR)的双正则项惩罚最小二乘的方法来用于稀疏角度CT图像重建.根据网格场中噪声图像比平滑图像表面积要大这一规律,将表面积项作为重建图像的一个先验约束,以达到平滑图像噪声的目的;再根据GSR利用非局部相似性保留图像细微结构这一特性,将GSR作为另一个先验约束,建立重建模型.采用交替最小化方案将重建问题解耦为求解中间图像子问题和求解字典以及稀疏表示子问题,之后利用半二次分裂法和分裂布雷格曼方法分别对两个子问题进一步求解.实验结果表明,与算法PLS-GSR、PLS-NLM、SART-GSR相比,本文算法的重建图像有良好的视觉效果,可以较清晰地辨别图像的内部结构和细节,并且FSIM值、PSNR值和MSE值均优于对比算法.

    群稀疏表示表面积图像平滑非局部相似性图像重建

    结合通道优先卷积注意力的点云配准网络

    张艺旋韩燮赵融王松...
    753-763页
    查看更多>>摘要:点云配准网络在处理大规模点云和捕获局部细节特征时存在局限性,导致其对点云重叠区域配准的精度不足,本文提出了一种新的点云配准网络CR-RORNet来解决此问题.该网络结合了通道优先卷积注意力和ResPointNet模块,克服了现有方法在应对复杂场景和不规则点云时的不足,提升了复杂点云模型的配准效果.首先,在粗配准阶段设计了ResPointNet模块,通过引入残差连接机制强化了点云模型全局特征和多层次特征的提取与融合.其次,在动态图卷积神经网络中将通道优先卷积注意力机制CPCA(Channel Prior Convolutional Attention)与跨阶段梯度聚合机制进行结合,CPCA机制利用通道先验信息加强了网络对重要特征通道和区域的关注,在处理点云重叠部分时,能有效增强网络模型对点云局部细节特征的捕捉能力并抑制低置信度区域的影响,从而显著提升配准的效果;跨阶段梯度聚合机制融合了点云模型不同深度层次的梯度信息,确保在处理微小零部件或大范围场景点云模型时,网络能充分理解点云的结构和局部细节,并使学习到的特征具有良好的表达力,从而实现了复杂场景下点云数据的高精度配准.实验表明,CR-RORNet在自采数据集上的表现优于其他点云配准方法,相比基线RORNet,CR-RORNet在RMSE(t)误差降低了39.5%,在MSE(R)误差降低了5.1%.公开数据集ModelNet40中的实验结果表明,该网络具有良好的泛化性能.

    点云配准深度学习注意力机制残差网络

    基于EDEM的炸药颗粒静电积累仿真研究

    谢天奇张会锁陶洋李程...
    764-771页
    查看更多>>摘要:为了提高炸药颗粒在运输过程中的安全性,研究了炸药经过滑槽后的静电积累.选取了JO-9159炸药进行研究,并通过EDEM进行仿真计算,研究了滑槽长度、滑槽倾角、滑槽宽度以及炸药粒径等对炸药运输过程中静电积累的影响.结果表明,JO-9159炸药的静电积累随滑槽倾角的增大而降低,且当滑槽倾角由20°增至40°时,JO-9159炸药的荷质比降低约400%,对静电积累影响显著.炸药荷质比随滑槽长度的增加而增大.滑槽宽度越宽,药粒在滑槽中的堆积程度越小,其与滑槽的接触面积越大,电荷转移量越大,炸药荷质比越大.炸药粒径越小,颗粒打破物体表面电子分布的能力越强,电荷转移量越多,炸药颗粒荷质比越大.滑槽倾角对炸药颗粒静电积累的影响显著大于另外3种因素,且其炸药静电积累影响的排序为滑槽倾角>滑槽长度>滑槽宽度>炸药粒径.

    EDEM静电积累JO-9159炸药滑槽法

    高过载下引信二次电源电路参数漂移分析

    张旭东韩晶李禄刚闫思锐...
    772-782页
    查看更多>>摘要:在高过载环境下引信无法使用物理和化学电源,需备用二次电源.现有研究集中于元器件的结构失效,本文主要研究高过载环境中二次电源参数漂移对其性能的影响.首先,采用霍普金森压杆实验分析了在110 000 g,125 000 g,140 000 g,160 000 g和180 000 g环境下电容值的漂移.然后,通过与仿真结果对比验证了仿真模型的可靠性.通过仿真的方式分析了侵彻环境下二次电源输出电流和电压的漂移情况.结果显示,侵彻峰值过载为45 133 g,过载时长为480 μs时,输出电压漂移0.14%的持续时间为190 μs,电流漂移0.13%的持续时间为790 μs.侵彻峰值过载为99 103 g,过载时长为280 μs时,输出电压漂移1.34%的持续时间为140 μs,电流漂移6.71%的持续时间为170 μs.分析发现,侵彻过程中相同的峰值过载导致的输出电流漂移量大于电压漂移,且高过载持续的时间越长,二次电源输出电流和电压发生漂移的时间越长.

    二次电源多层陶瓷电容霍普金森压杆冲击过载

    电击弹升压系统的设计及小型化

    霍永清张亚军张泽健白成聪...
    783-790页
    查看更多>>摘要:针对现有电击武器射程短、威慑力不足等问题,本文设计了一种使用18.4 mm霰弹枪专用小型电击弹的升压系统.该系统利用零电压开关技术在逆变电路中将碳基电池输出直流电转换为高频交流电,采用倍压整流技术进行升压与交直流转换,使得整个系统的输出电压值达到10 kV以上.同时,对电击弹电路进行了小型化设计,以满足18.4 mm霰弹枪发射器发射的要求.实验结果表明,本文所设计的电击弹可以持续输出11 kV的电压,频率为50 Hz,满足设计的指标需求,可以为电击武器的工程化改进提供技术支持.

    电击子弹泰瑟枪非致命武器特种弹药ZVS电路

    具有间接信号项扩散的捕食者-食饵模型解的整体有界性

    王梦琴吴赛楠
    791-797页
    查看更多>>摘要:在空间捕食的活动中,除了捕食者和食饵的随机运动外,还存在着趋化现象.依据生物对化学信号的靠近和远离,可将趋化分为吸引趋化和排斥趋化.本文以捕食者-食饵系统和趋化现象为背景,将食饵分为未受伤食饵和受伤食饵,考虑了一个带有间接信号项扩散的捕食-食饵趋化模型,该模型描述了受伤食饵排出的化学信号物质间接促进了捕食者和未受伤食饵运动的现象,在捕食的过程中,捕食者被受伤的食饵排出的化学信号物质所吸引,而受伤的食饵排出的化学信号物质排斥着未受伤的食饵.通过半群理论以及Moser迭代的方法证明了系统在Neumann边界条件下的有界区域上解的全局存在性和一致有界性.该结果适用于任意趋化敏感系数下的空间维数n≤3的系统.

    捕食者-食饵模型趋化模型间接信号全局有界性

    两种群趋化-排斥竞争模型中的全局动力学

    潘飞李燕
    798-813页
    查看更多>>摘要:本文研究了二维光滑有界区域中两种群趋化排斥竞争模型的Nuemann初边值问题,相比已有研究工作,本文考虑了带有更一般形式的信号产生函数.首先,利用经典的LP估计和抛物方程相关正则性理论证明了当初值具有一定正则性时,任意大于零的排斥系数问题存在全局有界的古典解,即‖u‖L∞(Ω),‖v‖L∞(Ω),‖w‖W1,∞(Ω),‖z‖W1,∞(Ω)都小于等于一个常数;其次,通过构造Lyapunov泛函,研究了不同参数条件下常数平衡态(u∗,v∗,w∗,z∗)在L∞范数意义下的全局渐近稳定性,即‖u‖L∞(Ω),‖v‖L∞(Ω),‖w‖L∞(Ω),‖z‖L∞(Ω)都趋向于一个定值;最后,对具有不同信号产生函数的模型的非零边界常数稳态进行了线性稳定性分析及数值模拟.仿真结果表明,在趋化-排斥竞争系统中不同的信号产生函数和排斥系数可以导致常数平衡态周围产生各种复杂的时空斑图.

    两种群趋化-排斥竞争全局动力学Lyapunov泛函

    高速低真空磁浮列车直线电机电磁力的优化设计

    程志平姚舜才李柏霖
    814-822页
    查看更多>>摘要:为了对高速低真空磁浮列车在运行过程中产生的电磁力进行深入分析,并在此基础上实现对电磁力的优化,以直线感应电机为研究对象,提出了参数化处理和Evolutionary Algorithms(EA)多目标优化相结合的方法来优化电磁力.首先根据磁浮列车所用直线感应电机的电机结构,建立了瞬态场有限元模型,然后分析其电磁力的特性曲线.参数化次级厚度来预测次级厚度大小与电磁力的关系,使用以速度、次级铝板厚度、次级钢板厚度为变量,电磁推力和法向力为目标的EA多目标优化方法,得到最佳的电磁推力和法向力.结果表明,随着次级厚度的增大,电磁推力的值减小,电磁法向力由正值变为负值且绝对值减小,法向力由吸引力变为排斥力.当速度为0.001 m/s、次级铝板厚度为2.895 mm、次级钢板厚度为5.789 mm,稳态时的电磁推力和法向力与优化前相比分别提升了3.62 N和2.503 N,优化效果显著.参数化处理和EA多目标优化相结合的方法能够有效优化电磁力,适用于直线感应电机的多目标优化设计,优化结果可以为直线感应电机设计时结构和性能的提高提供重要依据.

    磁浮列车电磁力直线感应电机参数化处理EA多目标优化

    悬臂式掘进机位姿测量方法研究

    郑瑞东韩燮高波
    823-831页
    查看更多>>摘要:针对复杂地质条件下煤矿巷道施工中悬臂掘进机位姿检测精度的提升难题,本文提出了一种基于激光投影与机器视觉的掘进机位姿检测算法.该算法聚焦于克服高粉尘、强震动环境下位姿测量的不稳定性,确保掘进机的精确导航与控制.测量系统集成了激光发射装置和工业级防爆摄像机,其利用摄像机捕获激光线序列图像,然后通过图像处理技术计算掘进机的航向角,实现行进方向的即时校正.倾角传感器用于协助测量摄像机拍摄时的倾斜角度,同时运用三角测量法来准确测定掘进机的水平位移.该设计采用在掘进过程中随机抽样图像的策略,有效抑制了强震动干扰;同时,高粉尘环境反而增强了激光线亮度,提高了检测性能.通过建立模拟巷道进行了仿真测试,结果表明,该技术在水平位移测量时的航向角误差≤0.5°.通过分析科达自控公司提供的实际矿井数据,证明了算法在真实工况下的稳健性和有效性.与现行技术相比,本算法不仅保持了一定的检测精度,还简化了实施步骤,增强了采矿作业的安全性与效率.

    悬臂式掘进机位姿检测三角测量法机器视觉特征提取