计算机与现代化

焦健, 纪元法, 孙希延, 伍建辉, 梁维彬

2024, 0(10): 1-6. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2024.10.001

摘要 ( 103 )

PDF (2694KB) ( 106 )

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针对GWO算法求解多无人机协同航迹时存在协同性差、易陷入局部最优、收敛速度慢以及求解精度差的问题，提出一种基于改进GWO的多无人机三维协同航迹规划方法。首先，建立多无人机三维协同航迹规划数学模型，以消耗代价、高度代价、威胁代价、空间约束、时间约束5者的加权和以及惩罚项作为目标函数；其次，利用贪心算法和Tent映射相结合的方法来提高种群适应度，并保留种群的多样性来减小陷入局部最优的可能性；再改进收敛因子来提高算法收敛速度；然后，设计一种动态权重位置更新方法来提高算法的探索和开发能力；最后，将改进的GWO算法应用于多无人机航迹规划问题求解。与GWO算法和CSGWO算法对比的仿真结果表明，所提出的改进GWO算法在求解精度上分别提高了64.8%和16.7%，在收敛速度上分别提升了28.5%和25.4%，并且协同能力明显优于对比算法。

雨天道路场景语义分割算法及其移动端部署

周安达, 唐超颖

2024, 0(10): 7-13. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2024.10.002

摘要 ( 72 )

PDF (2649KB) ( 80 )

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现有语义分割模型容易受到雨滴遮蔽干扰，在雨天道路场景数据集上表现不佳；且没有着重关注道路场景中较为重要的车辆和行人2个类别。针对上述2个问题，设计雨天道路场景语义分割算法并将其部署在移动端，以促进自动驾驶技术的发展。提出快速融合金字塔池化模块（Fast Fusion Pyramid Pooling Module， FFPPM），使特征图融合丰富的全局语义信息和局部细节信息，有效分割雨滴遮蔽的场景；提出多重注意力融合模块（Multiple Attention Fusion Module， MAFM），并提高损失函数中车辆和行人的类别权重，增加模型对车辆和行人的关注度；借助Android Studio平台将模型部署到移动端，使用ONNX Runtime进行前向推理，分割效果与电脑端一致。在Rainy WCity数据集上与较新的5种模型进行比较，本文模型在电脑端和移动端分割精度一致；PA和mIoU分别为95.25%和72.96%，车辆PA和IoU分别为84.04%和74.15%，行人PA和IoU分别为34.91%和26.37%，均高于其他5种模型；此外本文模型在电脑端和移动端的FPS分别为45.46和1.26，分割速度较快。本文模型能够在移动端有效分割雨水遮蔽下的道路场景图像，对车辆和行人分割更加精确。

基于改进麻雀搜索算法的接地网腐蚀故障定位

杨正科, 沈小东, 王凯翔, 何立

2024, 0(10): 14-20. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2024.10.003

摘要 ( 69 )

PDF (1982KB) ( 73 )

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接地网是电力系统正常运行的重要组成部分，接地网的接地阻值直接关系到系统稳定、安全保护、电流整定等系列问题。接地网所用材料主要为普通碳钢或者镀锌碳钢，而接地网常年埋于地下，易发生腐蚀而造成故障，需要及时进行腐蚀故障定位并进行修复。随着电气系统的快速发展，对接地网的性能要求更加严格，这对接地网腐蚀定位的精度和准确度提出了更高要求。针对当前接地网腐蚀定位准确率不高的情况，本文提出一种基于改进麻雀搜索算法的接地网腐蚀故障定位方法（INLSSA），采用ICMIC混沌映射，融合北方苍鹰优化算法勘探阶段位置策略，并在跟随阶段加入莱维飞行扰动对麻雀搜索算法进行了改进；基于电网络理论和微量处理法建立故障诊断模型；最后利用INLSSA算法进行求解。实验结果表明，与麻雀搜索算法、北方苍鹰优化算法、灰狼优化算法、蜣螂优化算法、金豺优化算法相比，INLSSA算法能有效进行故障定位，稳定性好，准确率高，可为实际接地网故障定位所参考。

基于改进MobileNetV3的视觉SLAM回环检测算法

杨骏1, 胡为1, 朱文福2

2024, 0(10): 21-26. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2024.10.004

摘要 ( 65 )

PDF (2129KB) ( 68 )

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针对传统回环检测算法在光照变化、动态物体、视点变化等场景下检测准确率低，从而导致机器人建图误差大的问题，提出一种基于改进MobileNetV3的视觉SLAM回环检测算法。首先，对协调注意力（Coordinate Attention， CA）机制进行改进并融入特征提取网络，提升网络对空间信息的提取，使网络提取的特征更符合回环检测要求。然后，使用自编码器对提取的特征进行降维，并进行相似度计算，判断是否出现回环。在City Centre数据集上的实验结果显示，与传统算法相比，基于改进MobileNetV3的回环检测算法准确度提高了21.8个百分点，速度也大幅度提高。相较于其他方法，该方法能够更好地消除视觉SLAM系统的累积误差，同时具有更高的实时性。

改进YOLOv5的路侧单目视角小目标检测算法

魏学诚1, 江凌云1, 李研2, 何非2

2024, 0(10): 27-34. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2024.10.005

摘要 ( 78 )

PDF (2402KB) ( 105 )

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针对车路协同感知交通场景下，路侧视角存在远距离目标及小目标识别精度较低、特征较少等问题，提出一种基于YOLOv5的小目标检测改进算法。首先，在主干网络中，加入GAM注意力模块增强网络特征提取能力；其次，引入RepBi-PAN代替原颈部网络的PANet结构增加网络对小目标的定位能力；最后，使用SIoU损失函数代替原来的CIoU损失函数，能够有效地避免预测框在回归过程中的任意匹配，从而增强模型的鲁棒性，加快网络模型的训练速度。实验结果表明相比于原YOLOv5 6.0版本，当交并比IoU为0.5时各类平均精度mAP提升了6.9个百分点，当交并比IoU为0.95时各类平均精度mAP提升了6.4个百分点，有效地提高了路侧视角小目标检测的检测能力。

基于图像去噪的面部皱纹增强检测及评价

钟佳璇1, 郎恂1, 张宁涛2, 张曌3, 郭振宇2, 张梅2, 张榆锋1

2024, 0(10): 35-41. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2024.10.006

摘要 ( 70 )

PDF (3371KB) ( 49 )

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面部皮肤皱纹与生理年龄呈正相关，是衰老的重要特征。现有的皱纹检测算法受人脸五官及图片背景影响，只能对面部局部区域进行检测，并且侧重于额头水平方向皱纹的检测，存在定位不准以及将垂直或水平不连续的纹理认定为皱纹的问题，从而导致皱纹检测准确率低。此外，在皱纹评价方面，现有方法缺乏对人脸整体皱纹的定量评价指标。为解决上述问题，提出一种基于图像去噪的面部皱纹增强检测及评价方法。首先，利用2D-VMD对人脸面部图像进行预处理去噪，降低非皱纹区域的不良影响；然后，使用混合Hessian滤波器定位皱纹区域，再利用Dlib库将人脸五官及图片背景去除，以实现对面部整体的皱纹检测；最后，根据皱纹曲线对象的几何约束及强度约束，提出一种改进的皱纹定量评价方法。该方法不再局限于对单条皱纹进行评价，填补了人脸整体皱纹定量评价指标的空缺。本文在二维人脸面部图像上验证了所提出的面部皱纹增强检测及评价方法的有效性。

基于改进Mask R-CNN和LSD的图纸管道检测方法

黄杉杉1, 吴巍2, 徐雨晴1, 魏婕1

2024, 0(10): 42-48. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2024.10.007

摘要 ( 46 )

PDF (4156KB) ( 54 )

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针对核电轴测视图中因管道特征不明显、管道尺度差异大及管道相交导致的管道识别精度差及错检、漏检等问题，提出一种基于改进的Mask R-CNN及LSD方法检测图纸中的管道。首先，针对管道特征不明显问题，将识别目标由管道调整为管道及其尺寸标注线，增加目标几何特征；其次，改进Mask R-CNN网络，引入双向加权特征金字塔结构，提高不同尺度目标特征提取能力，将原非极大值抑制改为DIoU-NMS，提高相交管道识别精度；最后，通过LSD算法检测出目标图像中的直线，再经过条件约束筛选及最小二乘拟合得到管道直线，实现管道的准确检测。实验结果表明，改进的Mask R-CNN算法有效减少了管道错检、漏检问题，精度可达90.04%，结合LSD直线检测、条件约束及最小二乘拟合算法得到管道直线，满足图纸管道检测的要求。

基于改进YOLOv5的施工防护佩戴检测

韩瑞超, 孟令军, 敖利丞, 谢宇斌, 甄明硕

2024, 0(10): 49-54. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2024.10.008

摘要 ( 78 )

PDF (2926KB) ( 62 )

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针对现有算法在复杂环境下对安全帽和安全背心的检测存在漏检、定位错误、精度低等问题，提出一种基于CAS-YOLOv5的防护装备检测方法。首先，为了解决小目标的漏检问题，使用ASFF（Adaptively Spatial Feature Fusion）检测头提高模型对小目标的识别能力；其次，为了提高模型的检测精度以纠正定位错误，在主干网络中增加坐标注意力机制，增强模型对重要目标区域的感知力，提高目标检测的召回率；随后，使用WIoU损失函数，加快模型训练的收敛速度，同时在网络颈部增添由GSConv（Group Shuffle Convolution）模块构成的Slim-Neck，以减少特征图的维度，从而提高模型的计算效率；最后，通过在公共数据集上进行消融、对比实验可知该方法的mAP指标相比基准模型提高了5.6个百分点，召回率提高了4个百分点。改进后的方法能够减少漏检率并且有效提高检测性能，在施工防护装备检测方面具有广阔的应用前景。

基于领域自适应的水下图像增强算法

杜菲瑀, 王海燕, 姚海洋, 陈晓

2024, 0(10): 55-60. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2024.10.009

摘要 ( 58 )

PDF (2333KB) ( 63 )

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水下图像增强是完成水下任务的关键技术。针对水下图像存在的颜色失真、图像模糊的问题，本文设计一种基于领域自适应的水下图像增强算法（Underwater Domain Adaptation Network， UDA Net），实现无监督条件下水下图像的有效增强，显著改善原始水下图像的清晰度。该算法基于U-Net网络框架，利用卷积神经网络和多头注意力机制进行特征提取，引入对抗学习思想，在领域特征提取模块与输出模块中加入判别网络，同时优化源域特征增强损失、特征对齐损失以及输出对齐损失，保证源域到目标域的风格迁移与特征对齐，实现水下增强效果。此外，利用公开的水下数据集EUVP、UIEB以及UFO-120进行实验验证，并与前沿的增强算法进行对比实验，实验结果均表明了本文UDA Net算法的有效性，并在水下图像增强任务上具有良好的应用前景。

基于改进极限学习算法的电力信息数据融合模型

杜猛俊1, 李昂1, 童俊1, 钱锦1, 康恺1, 王若丁1, 靳文星2

2024, 0(10): 61-64. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2024.10.010

摘要 ( 44 )

PDF (2671KB) ( 65 )

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电力通信数据； ELM算法；数据融合； LATC算法；注意力机制

基于多元级差优良化遗传算法的环境拓扑结构任务调度

王佳1, 顾文俊1, 鞠炜刚2, 李玉维1, 张云龙2, 米传民3, 周志鹏3

2024, 0(10): 65-73. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2024.10.011

摘要 ( 53 )

PDF (1677KB) ( 43 )

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在国家深入推进“东数西算”工程的背景下，算力网络中心的环境部署调度面临许多挑战，如环境的数量、大小、拓扑结构复杂度、依赖约束和网络传输量等不确定因素。为了应对这些限制因素，提出一种多元级差优良化的遗传算法（Diverse Hierarchical Difference Optimization Genetic Algorithm， DHDO-GA）。该算法以任务执行跨度makespan和资源利用率最优化为目标，同时考虑资源的负载均衡。为了更好地引导整个种群向全局最优解快速聚拢，该算法根据适应度值和相似度将染色体分布在不同的层级，并将其抽象聚类成精英种群。仿真实验表明，DHDO-GA算法优于传统遗传算法和几种改进的遗传算法，在搜索能力、算法稳定性以及结果质量和可靠性方面具有更大的优势。

基于Res2Net和递归门控卷积的细粒度图像分类

王莹莹, 郝潇

2024, 0(10): 74-79. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2024.10.012

摘要 ( 70 )

PDF (1792KB) ( 60 )

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提取图像中具有判别性的区域在细粒度图像分类中起着至关重要的作用。现有的细粒度图像分类方法忽视图像多尺度信息以及相邻空间位置信息交互作用，难以准确提取细微特征，并且传统的CNN方法捕捉长距离语义信息不足，提取图像全局信息能力欠缺。针对这些问题设计一种基于Res2Net和递归门控卷积模块的细粒度分类算法。该网络中，使用弱监督数据增强网络（WS-DAN）进行数据扩展防止过拟合，将Res2Net作为特征提取网络，用以提取不同尺度的图像信息，增加网络层的感受野，同时在该网络中引入递归门控卷积模块，用来进一步融合信息并且实现高阶特征交互，提高网络建模能力。该方法分别在CUB-200-2011、Stanford Dogs和FGVC-Aircraft这3个公开数据集上达到了90.36%、93.1%和94.3%的准确率，能够有效地提取图像细微特征并实现分类。

嵌入式系统全国路径规划算法

张永亮1, 2, 王家润2

2024, 0(10): 80-86. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2024.10.013

摘要 ( 50 )

PDF (4753KB) ( 42 )

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嵌入式系统提供的内存资源非常有限，在大内存计算时往往出现计算效率低甚至崩溃的问题。针对该问题，设计一种基于嵌入式系统全国路径规划的实用算法。该算法以国产四维导航数据作为生成导航规划数据模型的基础数据，包括分图幅的基本计算节点、交通禁忌信息序列表、节点与道路的连接信息。针对嵌入式系统的特点，本文设计基于关键节点浓缩思想提取全国基础导航路网的方法，提出实时规划计算时的数据调度策略，并对基于嵌入式系统的实用双向Dijkstra算法进行优化。实验结果表明本文算法在计算能力与计算内存有限的嵌入式系统上具有良好表现。

基于目标识别的视觉SLAM室内定位增强方法

申俊杰, 聂芸, 王国伟

2024, 0(10): 87-92. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2024.10.014

摘要 ( 66 )

PDF (2573KB) ( 57 )

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针对室内动态场景中的空间定位精度低、鲁棒性不足等问题，提出一种适用于室内动态场景下的定位增强方法。首先，该方法按照物体的运动属性将室内常见物体进行分类，并使用YOLOv5s神经网络进行目标识别，获取目标检测框的位置以便后续筛选动态特征点；然后，设计一种特征点选取策略，通过边缘检测和深度信息过滤，确定目标检测框中哪些特征点具备动态运动的可能性；最后，提出一种融合时间步长和特征点数量的关键帧选择算法，用于剔除冗余关键帧，减少多帧之间的特征信息重叠。将所提出的定位增强方法移植到ORB-SLAM2中，并基于德国慕尼黑工业大学（TUM）公开的RGB-D数据集进行测试。实验结果表明，本文的定位增强方法相较于ORB-SLAM2的平均定位误差有了明显降低，可以验证本文方法的有效性

一种面向工业部署的目标检测模型蒸馏技术

史星宇1, 李强2, 庄莉3, 梁懿3, 王秋琳3, 陈锴3, 伍臣周3, 常胜1

2024, 0(10): 93-99. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2024.10.015

摘要 ( 59 )

PDF (1549KB) ( 48 )

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深度学习目标检测模型的应用场景相当广泛，然而，受制于部署设备的性能，部署模型的检测精度往往较低。为提高检测模型的性能，本文提出一种高效的动态蒸馏训练方法。该方法创新性地引入动态样本分配策略来筛选教师模型的高质量输出，并配合蒸馏损失的动态权重调整，对传统的目标检测模型蒸馏算法进行改进。在电网安全施工场景数据集上的实验结果表明，相较于直接训练，该方法使YOLOv6-n模型的AP （Average Precision）值平均提高了2.63个百分点。本文提出的蒸馏方法不影响原有部署模型的推理速度，有助于提升目标检测模型在各种工业场景上的检测性能。

仿生嗅觉模型构建方法及其应用综述

李威1, 何浩波1, 李光2, 邝利丹1, 张锦1

2024, 0(10): 100-106. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2024.10.016

摘要 ( 74 )

PDF (1163KB) ( 55 )

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嗅觉对于生物的生存和繁衍有着至关重要的作用，仿生嗅觉模型是研究嗅觉的重要途径，对其进行研究能够推动生物学、神经科学、环境监测、计算科学、医学等众多领域的发展。针对现有仿生嗅觉模型繁多的问题，首先，对生物嗅觉神经系统的组成及工作原理进行全面的梳理，为仿生嗅觉模型的构建提供理论基础；其次，根据模拟嗅觉受体细胞与气味分子结合过程的实现原理不同，对构建仿生嗅觉模型的方法进行细致的划分和归纳，针对每一种方法都深入剖析其工作机制和原理，并总结其在仿生嗅觉模型研究中的优势和不足；最后，针对仿生嗅觉模型构建过程中存在的问题，基于理论推导和实际应用经验提供可行的建议。

公共文化资源标签推荐方法

焦一凯1, 2, 朱欣娟1, 2

2024, 0(10): 107-112. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2024.10.017

摘要 ( 47 )

PDF (2181KB) ( 59 )

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资源标签在信息爆炸时代具有不可或缺的作用，利用标签能够在很大程度上减轻推荐系统的工作量，提高其准确度。基于国家公共文化云平台资源，本文设计一种基于资源标签相关性的公共文化资源推荐方法。首先，提出BERT-GSTCNN模型（Integrating Global Semantics BERT TextCNN Model），该模型通过挖掘资源文本的局部及整体与标签之间的深度语义关系，得到资源与标签间文本相关性；然后，基于TF-IDF算法挖掘资源与标签间关键词相关性；最后，通过感知器模型将二者相融合得到资源与标签的相关性，最终得到公共文化标签资源推荐序列。分别在Reuters-21578和国家公共文化云数据集上进行多组实验，结果表明该方法资源推荐效果优于基线模型。

跨模态注意力融合和信息感知的情感一致检测

杨世军1, 狄广义1, 高军1, 陈见飞1, 王耀坤1, 季晓晗2

2024, 0(10): 113-119. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2024.10.018

摘要 ( 45 )

PDF (1387KB) ( 51 )

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随着信息技术的迅猛发展，海量的图像和文本等数据通过各种渠道不断产生和传播，对图文等多模态数据进行的识别和检测技术在电商、医疗、物流、金融和建筑等许多领域应用广泛。情感一致检测旨在探索如何准确地判断不同模态数据表达的情感是否一致。现有的大多数情感一致检测模型通常采用隐性融合的方式，并未显式地将情感在模态之间进行对齐，且忽略了情感词在检测中的重要作用。为此，本文提出一种跨模态注意力融合和信息感知的情感一致检测模型，利用基于BERT的双通道模块捕捉图像和文本模态间的动态交互，引入外部知识来增强文本表示，将图像和文本根据情感信息有效聚合，构建共同注意力矩阵，捕捉文本句子与文本标签之间、文本句子与文本标签的情感向量之间的不协调特征，提高图文情感一致检测的准确性。基于X（原Twitter）的公共多模态数据集的实验结果验证了该模型的优越性。

基于多模态信息融合的历史档案资源聚合模型

王聪1, 杨文娟1, 丁兴旺2

2024, 0(10): 120-126. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2024.10.019

摘要 ( 59 )

PDF (2062KB) ( 47 )

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受历史档案资源多样性、个性化特征及其价值性特点的制约，传统聚合模型所得聚合结果与预期效果偏差较大，且在部分历史资源聚合过程中存在资源损失严重的问题，其聚合精准度难以满足该场景聚合要求。为了改善传统聚合模型在历史档案资源应用现状，通过引入多模信息融合算法，构建基于多模态信息融合的历史档案资源分布模型。首先梳理资源特征关联分布情况，对历史档案资源语义聚合进行设定；然后，固定聚合过程中有效关系参量标准及其聚合方式；最后，通过基于多模态信息融合的历史档案资源聚合获得模型。通过与另外2种聚合模型的可行性仿真数据验证表明，本文模型的各项聚合指标均能满足历史档案资源聚合条件，且模型表现稳定、可靠性高，适合现阶段小范围应用，推广与深度研究价值较高。

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