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An effective deep-learning prediction of Arctic sea-ice concentration based on the U-Net model
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作者 Yifan Xie Ke Fan +2 位作者 Hongqing Yang Yi Fan Shengping He 《Atmospheric and Oceanic Science Letters》 2026年第1期34-40,共7页
Current shipping,tourism,and resource development requirements call for more accurate predictions of the Arctic sea-ice concentration(SIC).However,due to the complex physical processes involved,predicting the spatiote... Current shipping,tourism,and resource development requirements call for more accurate predictions of the Arctic sea-ice concentration(SIC).However,due to the complex physical processes involved,predicting the spatiotemporal distribution of Arctic SIC is more challenging than predicting its total extent.In this study,spatiotemporal prediction models for monthly Arctic SIC at 1-to 3-month leads are developed based on U-Net-an effective convolutional deep-learning approach.Based on explicit Arctic sea-ice-atmosphere interactions,11 variables associated with Arctic sea-ice variations are selected as predictors,including observed Arctic SIC,atmospheric,oceanic,and heat flux variables at 1-to 3-month leads.The prediction skills for the monthly Arctic SIC of the test set(from January 2018 to December 2022)are evaluated by examining the mean absolute error(MAE)and binary accuracy(BA).Results showed that the U-Net model had lower MAE and higher BA for Arctic SIC compared to two dynamic climate prediction systems(CFSv2 and NorCPM).By analyzing the relative importance of each predictor,the prediction accuracy relies more on the SIC at the 1-month lead,but on the surface net solar radiation flux at 2-to 3-month leads.However,dynamic models show limited prediction skills for surface net solar radiation flux and other physical processes,especially in autumn.Therefore,the U-Net model can be used to capture the connections among these key physical processes associated with Arctic sea ice and thus offers a significant advantage in predicting Arctic SIC. 展开更多
关键词 Arctic sea-ice concentration Deep-learning prediction u-net model CFSv2 NorCPM
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Quantitative Detection of Micro Hole Wall Roughness in PCBs Based on Improved U-Net Model
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作者 Lijuan Zheng Yonghao Li +5 位作者 Zhuangzhuang Sun Yangquan Luo Ying Xu Jun Wang Chengyong Wang Xin Wei 《Chinese Journal of Mechanical Engineering》 2025年第3期1-11,共11页
The current method for inspecting microholes in printed circuit boards(PCBs)involves preparing slices followed by optical microscope measurements.However,this approach suffers from low detection efficiency,poor reliab... The current method for inspecting microholes in printed circuit boards(PCBs)involves preparing slices followed by optical microscope measurements.However,this approach suffers from low detection efficiency,poor reliability,and insufficient measurement stability.Micro-CT enables the observation of the internal structures of the sample without the need for slicing,thereby presenting a promising new method for assessing the quality of microholes in PCBs.This study integrates computer vision technology with computed tomography(CT)to propose a method for detecting microhole wall roughness using a U-Net model and image processing algorithms.This study established an unplated copper PCB CT image dataset and trained an improved U-Net model.Validation of the test set demonstrated that the improved model effectively segmented microholes in the PCB CT images.Subsequently,the roughness of the holes’walls was assessed using a customized image-processing algorithm.Comparative analysis between CT detection based on various edge detection algorithms and slice detection revealed that CT detection employing the Canny algorithm closely approximates slice detection,yielding range and average errors of 2.92 and 1.64μm,respectively.Hence,the detection method proposed in this paper offers a novel approach for nondestructive testing of hole wall roughness in the PCB industry. 展开更多
关键词 PCB CT image segmentation Improved u-net model Hole wall roughness Micro-CT non-destructive testing
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Predicting Marine Heatwaves in the South China Sea Using a 3D U-Net Model Based on Intraseasonal Oscillation Signals from Atmosphere-Ocean Data
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作者 WANG Lin-hai YU Wei-dong 《Journal of Tropical Meteorology》 2025年第5期478-496,共19页
With the intensification of global warming,marine heatwaves(MHWs)have emerged as a significant extreme hazard,garnering widespread attention and creating a pressing need for accurate prediction.The development of arti... With the intensification of global warming,marine heatwaves(MHWs)have emerged as a significant extreme hazard,garnering widespread attention and creating a pressing need for accurate prediction.The development of artificial intelligence,particularly the application of deep learning to sea surface temperature(SST),has significantly improved the feasibility of predictions.This study utilizes SST and Outgoing Longwave Radiation(OLR)data to train a 3D U-Net model for predicting MHWs in the South China Sea(SCS)with lead times ranging from 1 to 7 days,based on the characteristics of intraseasonal weather processes.Analysis of MHWs occurrences from 1982 to 2023 reveals distinct seasonal patterns,with summer MHWs primarily concentrated in the northern and central SCS,and the highest temperature centers located in the Gulf of Tonkin and west of the Philippines.The 2023 MHW forecast results demonstrate that the 3D U-Net model achieves low error rates and high correlation coefficients with observational data.Incorporating OLR data enhances forecast accuracy compared to SST-only inputs,and training the model exclusively with summer data further improves prediction accuracy.These findings indicate that the proposed method can significantly enhance the accuracy of MHW forecasts. 展开更多
关键词 marine heatwaves Boreal Summer Intra-seasonal Oscillation 3D u-net South China Sea
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U-Net Models for Representing Wind Stress Anomalies over the Tropical Pacific and Their Integrations with an Intermediate Coupled Model for ENSO Studies 被引量:5
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作者 Shuangying Du Rong-Hua Zhang 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2024年第7期1403-1416,共14页
El Niño-Southern Oscillation(ENSO)is the strongest interannual climate mode influencing the coupled ocean-atmosphere system in the tropical Pacific,and numerous dynamical and statistical models have been develope... El Niño-Southern Oscillation(ENSO)is the strongest interannual climate mode influencing the coupled ocean-atmosphere system in the tropical Pacific,and numerous dynamical and statistical models have been developed to simulate and predict it.In some simplified coupled ocean-atmosphere models,the relationship between sea surface temperature(SST)anomalies and wind stress(τ)anomalies can be constructed by statistical methods,such as singular value decomposition(SVD).In recent years,the applications of artificial intelligence(AI)to climate modeling have shown promising prospects,and the integrations of AI-based models with dynamical models are active areas of research.This study constructs U-Net models for representing the relationship between SSTAs andτanomalies in the tropical Pacific;the UNet-derivedτmodel,denoted asτUNet,is then used to replace the original SVD-basedτmodel of an intermediate coupled model(ICM),forming a newly AI-integrated ICM,referred to as ICM-UNet.The simulation results obtained from ICM-UNet demonstrate their ability to represent the spatiotemporal variability of oceanic and atmospheric anomaly fields in the equatorial Pacific.In the ocean-only case study,theτUNet-derived wind stress anomaly fields are used to force the ocean component of the ICM,the results of which also indicate reasonable simulations of typical ENSO events.These results demonstrate the feasibility of integrating an AI-derived model with a physics-based dynamical model for ENSO modeling studies.Furthermore,the successful integration of the dynamical ocean models with the AI-based atmospheric wind model provides a novel approach to ocean-atmosphere interaction modeling studies. 展开更多
关键词 u-net models wind stress anomalies ICM integration of AI and physical components
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A deep learning–based U-Net model for ENSO-related precipitation responses to sea surface temperature anomalies over the tropical Pacific 被引量:3
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作者 Yuchao Zhu Rong-Hua Zhang 《Atmospheric and Oceanic Science Letters》 CSCD 2023年第4期57-64,共8页
SST–降水反馈过程在热带太平洋ENSO演变过程中起着重要作用,能否真实地在数值模式中表征SST–降水年际异常之间的关系及相关反馈过程,对于准确模拟和预测ENSO至关重要.例如,在一些模拟ENSO的混合型耦合模式中,通常采用大气统计模型(如... SST–降水反馈过程在热带太平洋ENSO演变过程中起着重要作用,能否真实地在数值模式中表征SST–降水年际异常之间的关系及相关反馈过程,对于准确模拟和预测ENSO至关重要.例如,在一些模拟ENSO的混合型耦合模式中,通常采用大气统计模型(如经验正交函数;EOF)来表征降水(海气界面淡水通量的一个重要分量)对SST年际异常的线性响应.然而在当前的耦合模式中,真实观测到的降水–SST统计关系还不能被很好地再现出来,从而引起ENSO模拟误差和不确定性.在本研究中,使用基于深度学习的U-Net模型来构建热带太平洋降水异常场对SST年际异常的非线性响应模型.研究发现:U-Net模型的性能优于传统的基于EOF方法的模型.特别是在热带西太平洋海区,U-Net模型估算的降水误差远小于EOF模型的模拟.此外,当SST和降水异常的趋势信息作为输入变量也被同时引入以进一步约束模式训练时,U-Net模型的性能可以进一步提高,如能使热带辐合带区域的误差显著降低. 展开更多
关键词 u-net模型 EOF方法 SST-降水年际异常关系 CMIP6模拟
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Defending Adversarial Examples by a Clipped Residual U-Net Model
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作者 Kazim Ali Adnan N.Qureshi +2 位作者 Muhammad Shahid Bhatti Abid Sohail Mohammad Hijji 《Intelligent Automation & Soft Computing》 SCIE 2023年第2期2237-2256,共20页
Deep learning-based systems have succeeded in many computer vision tasks.However,it is found that the latest study indicates that these systems are in danger in the presence of adversarial attacks.These attacks can qu... Deep learning-based systems have succeeded in many computer vision tasks.However,it is found that the latest study indicates that these systems are in danger in the presence of adversarial attacks.These attacks can quickly spoil deep learning models,e.g.,different convolutional neural networks(CNNs),used in various computer vision tasks from image classification to object detection.The adversarial examples are carefully designed by injecting a slight perturbation into the clean images.The proposed CRU-Net defense model is inspired by state-of-the-art defense mechanisms such as MagNet defense,Generative Adversarial Net-work Defense,Deep Regret Analytic Generative Adversarial Networks Defense,Deep Denoising Sparse Autoencoder Defense,and Condtional Generattive Adversarial Network Defense.We have experimentally proved that our approach is better than previous defensive techniques.Our proposed CRU-Net model maps the adversarial image examples into clean images by eliminating the adversarial perturbation.The proposed defensive approach is based on residual and U-Net learning.Many experiments are done on the datasets MNIST and CIFAR10 to prove that our proposed CRU-Net defense model prevents adversarial example attacks in WhiteBox and BlackBox settings and improves the robustness of the deep learning algorithms especially in the computer visionfield.We have also reported similarity(SSIM and PSNR)between the original and restored clean image examples by the proposed CRU-Net defense model. 展开更多
关键词 Adversarial examples adversarial attacks defense method residual learning u-net cgan cru-et model
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基于改进U-Net网络和知识蒸馏的三维断层识别方法
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作者 王莉利 梁云虎 高新成 《石油物探》 北大核心 2026年第1期21-30,共10页
深度学习方法在三维地震资料断层识别中得到了广泛应用,但方法的应用面临数据集质量欠佳、资源消耗过高以及训练周期长等问题。为此,提出了一种融合改进U-Net网络和知识蒸馏的三维断层识别方法。该方法先将改进的U-Net网络模型作为教师... 深度学习方法在三维地震资料断层识别中得到了广泛应用,但方法的应用面临数据集质量欠佳、资源消耗过高以及训练周期长等问题。为此,提出了一种融合改进U-Net网络和知识蒸馏的三维断层识别方法。该方法先将改进的U-Net网络模型作为教师模型,将空洞空间金字塔池化(ASPP)结构与U-Net网络模型相融合,构建轻量级学生模型,然后引入知识蒸馏技术对学生模型进行优化,并调整网络训练超参数和知识蒸馏损失参数,使学生模型获取更丰富的断层信息,提升学生模型的网络性能。该方法通过将复杂的教师模型的知识迁移到轻量级学生模型,显著降低了模型的计算复杂度,同时保持了较高的识别精度。测试结果表明,在合成测试集和实际地震数据的断层识别中,经过知识蒸馏训练的学生模型在识别精度和连续性上均优于未经过蒸馏的学生模型和单独训练的教师模型,充分验证了方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 断层识别 知识蒸馏 u-net 教师模型 学生模型
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基于改进U-Net的铜合金晶界识别方法
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作者 靖青秀 刘卫辉 +4 位作者 常琪琪 谢伟滨 张志聪 吴瑞洋 黄晓东 《有色金属(中英文)》 北大核心 2026年第2期198-206,共9页
晶粒度评级精度高度依赖于准确的晶粒尺寸与形状表征,而晶界分割是界定晶粒范围的关键预处理步骤。针对铜合金显微图像中晶界对比度低、边缘模糊导致的检测困难,以及现有高精度分割算法参数量大、计算复杂度高、难以满足工业实时检测需... 晶粒度评级精度高度依赖于准确的晶粒尺寸与形状表征,而晶界分割是界定晶粒范围的关键预处理步骤。针对铜合金显微图像中晶界对比度低、边缘模糊导致的检测困难,以及现有高精度分割算法参数量大、计算复杂度高、难以满足工业实时检测需求等问题,本文提出一种基于MobileNetV2的轻量化U-Net改进方法。通过将MobileNetV2作为主干网络解决特征丢失问题,并引入集成深度可分离卷积的ASPP模块,有效增强了多尺度语义特征提取能力。实验结果表明,改进后的模型在保持轻量化的同时,在晶界分割任务中取得了mIOU 87.66%、精确率93.50%、平均像素准确率92.79%的优异性能,显著优于传统U-Net模型,为工业现场实时晶界识别提供了可靠解决方案。 展开更多
关键词 铜合金 晶粒度 深度学习 u-net 轻量化
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基于多尺度特征提取的U-Net网络微地震定位方法
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作者 黄建平 王秋阳 +6 位作者 李媛媛 黎国龙 苏来源 路依霖 李三福 段文胜 雷刚林 《中国石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期1-11,共11页
微地震定位是微地震监测的核心任务,面对当前海量的地震数据,传统的定位方法已无法满足实时定位的需求。为此,利用深度学习技术,提出一种基于U-Net网络为主要架构的微地震震源定位方法,通过融合双交叉注意力模块和空间空洞金字塔池化模... 微地震定位是微地震监测的核心任务,面对当前海量的地震数据,传统的定位方法已无法满足实时定位的需求。为此,利用深度学习技术,提出一种基于U-Net网络为主要架构的微地震震源定位方法,通过融合双交叉注意力模块和空间空洞金字塔池化模块,增强网络对微震数据中波形特征的提取能力,提升震源位置预测精度。最后,利用简单层状和复杂速度模型生成合成数据进行实验测试,并与U-Net和Att-Unet网络对震源位置预测误差精度进行对比分析。结果表明,所构建的网络模型在震源预测精度以及网络性能上均优于其他网络模型,并且对低信噪比的微地震数据也有较好的预测效果。 展开更多
关键词 微震定位 水力压裂 多尺度特征提取 u-net网络 注意力机制
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融合对抗自编码器和U-net的非侵入式负荷分解方法
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作者 王凌云 朱倍萱 +1 位作者 张涛 罗明天 《电力系统及其自动化学报》 北大核心 2026年第2期59-68,共10页
为了提高非侵入式负荷分解模型的分解效果和泛化性能,并针对现有生成式模型在非侵入式负荷分解任务中存在的一些局限性,提出一种引入变分推理思想和联合对抗机制的对抗自编码器非侵入式负荷分解方法。为保证负荷分解的实时性,采用序列... 为了提高非侵入式负荷分解模型的分解效果和泛化性能,并针对现有生成式模型在非侵入式负荷分解任务中存在的一些局限性,提出一种引入变分推理思想和联合对抗机制的对抗自编码器非侵入式负荷分解方法。为保证负荷分解的实时性,采用序列到序列映射模型。基于U-net框架构建对抗自编码器模型,在编码器与解码器之间添加跳跃连接,使模型可以同时捕获电器特征的局部细节和全局信息,实现多特征融合,避免特征丢失,同时引入实例-批归一化网络,提高模型的分解性能以及泛化性能。最后将所提模型与几种代表性模型在UK-DALE数据集上进行对比实验。结果表明:所提模型具有优秀的分解性能和泛化能力,并且更加轻量化。 展开更多
关键词 非侵入式负荷分解 对抗自编码器 深度学习 序列到序列 u-net 实例-批归一化
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基于U-Net模型的矿井电阻率反演方法研究
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作者 胡运兵 王胡日查 +2 位作者 易洪春 段天柱 崔少北 《矿业安全与环保》 北大核心 2026年第1期185-192,共8页
针对矿井电阻率反演中传统方法依赖初始模型、边界模糊及现有深度学习反演存在伪影干扰的问题,提出物理约束的U-Net反演方法。该方法融合电性敏感特性与深度聚焦机制,基于U-Net网络的多尺度特征融合架构构建加权交叉熵损失函数,通过编... 针对矿井电阻率反演中传统方法依赖初始模型、边界模糊及现有深度学习反演存在伪影干扰的问题,提出物理约束的U-Net反演方法。该方法融合电性敏感特性与深度聚焦机制,基于U-Net网络的多尺度特征融合架构构建加权交叉熵损失函数,通过编码器—解码器跳跃连接实现异常体与背景场的电性差异强化;基于三类典型异常体定义电阻率分布的参数化空间,采用有限元法对6000组模型进行正演计算,通过偶极—偶极装置获取视电阻率剖面数据,构建地质模型—电性响应匹配数据集并用于监督学习训练。实验结果表明:该方法Dice系数为0.950±0.018,单次反演耗时由传统最小二乘反演方法的65.2 s降至1.0 s,效率提升98.5%。通过物理先验与深度学习的协同优化,为煤矿水害隐蔽致灾体精准探测提供了解决方案。 展开更多
关键词 矿井电阻率反演 u-net 深度学习反演 矿井水害 工作面 物理约束
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基于改进U-Net的数字病理图像细胞核分割算法
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作者 林长方 黄毓珍 《信息技术与信息化》 2026年第3期59-62,共4页
数字病理图像细胞核分割对癌症的诊治与评级起到至关重要的作用,但由于图像背景复杂,细胞核多呈现分裂、异形不规则等特性,使得细胞核精准分割成为一个具有挑战性的难题。为此,文章提出一种结合混合注意力机制的细胞核分割网络。首先该... 数字病理图像细胞核分割对癌症的诊治与评级起到至关重要的作用,但由于图像背景复杂,细胞核多呈现分裂、异形不规则等特性,使得细胞核精准分割成为一个具有挑战性的难题。为此,文章提出一种结合混合注意力机制的细胞核分割网络。首先该网络以U-Net为基础框架,在跳跃连接中引入结合通道和空间注意力机制的混合模块增强网络特征表达能力;其次使用改进的损失函数解决细胞核分割过程中类别不平衡和不稳定的问题。实验结果显示,在DSB2018数据集和数据集B上,所提出的分割算法在mIoU、Dice、HD、Pre等评价指标均优于其他对比网络,结果表明其在细胞核分割中具有较强的优越性和竞争力。 展开更多
关键词 深度学习 细胞核分割 数字病理 注意力机制 u-net
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基于改进U-Net与RGB-D图像的青花椒枝条“下桩”剪切点定位
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作者 蒲应俊 张文州 +3 位作者 李金广 赵立军 陈子文 杨明金 《农业工程学报》 北大核心 2026年第1期160-170,共11页
青花椒枝条“下桩”是通过剪下带鲜果的枝条并保留一定长度短桩的采摘收获方法。为实现青花椒采摘机器人精准识别枝条并确定最佳剪切点以达到高效“下桩”作业,该研究提出了一种基于U-Net深度学习网络和RGB-D相机相结合的青花椒主枝“... 青花椒枝条“下桩”是通过剪下带鲜果的枝条并保留一定长度短桩的采摘收获方法。为实现青花椒采摘机器人精准识别枝条并确定最佳剪切点以达到高效“下桩”作业,该研究提出了一种基于U-Net深度学习网络和RGB-D相机相结合的青花椒主枝“下桩”剪切点定位方法。首先,通过改进传统U-Net模型,将其主干网络替换为嵌入CA注意力机制的ResNet50网络,同时在U-Net模型的特征拼接阶段中增加SE注意力机制,从而构建针对青花椒主枝和树干的分割模型。然后,将分割后的图像利用二值化与骨架线提取方法得到主枝中心线,结合RGB-D相机的深度信息与OpenCV图像处理算法,完成世界坐标系与像素坐标系间长度的映射。随后,将短桩预设的40 mm长度从世界坐标系映射至RGB图像中的像素长度,最终确定每根主枝的“下桩”剪切点位置。试验结果表明,改进后的U-Net模型在分割性能上优于DeeplabV3+和PSPNet,平均交并比(MIoU)、平均像素准确率(mPA)和召回率(recall)分别达到87.58%、93.76%和96.24%。在晴天顺光、逆光及阴天条件下,“下桩”剪切点识别定位的成功率分别达到90.81%、84.88%、80.52%。采摘点定位试验中,定位成功率为90%,单根花椒枝平均识别过程耗时1.93 s。该研究结果可为青花椒采摘机器人“下桩”采收提供技术支撑。 展开更多
关键词 图像处理 青花椒 采摘 u-net网络模型 下桩采摘法 剪切点定位
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基于SDP图像转换和融合自注意力机制U-net神经网络的电机故障诊断
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作者 徐丽 周腊吾 +3 位作者 龙卓 周子靖 周宇微 吴子豪 《中国测试》 北大核心 2026年第2期162-174,共13页
为攻克电机系统故障特征提取困难及小样本数据难以满足模型训练需求的难题,研究一种高效精准的电机故障诊断方法。提出融合参数优化对称点模式(SDP)与语义分割模型U-net的诊断方案,先利用SDP分析电机三相振动信号,将故障特征转化为SDP图... 为攻克电机系统故障特征提取困难及小样本数据难以满足模型训练需求的难题,研究一种高效精准的电机故障诊断方法。提出融合参数优化对称点模式(SDP)与语义分割模型U-net的诊断方案,先利用SDP分析电机三相振动信号,将故障特征转化为SDP图像,经对称性反色操作增强特征信号,再对生成图像进行数据泛化扩充,输入Unet网络上下采样处理,最后通过多层感知机完成故障分类。在0 HP、1 HP和2 HP三种负载工况下,对正常电机、断条电机、单相断路电机和转子错位电机进行测试,改进后的U-net模型故障诊断准确率超98%。实验表明,该方法有效解决电机故障诊断中的特征提取与小样本难题,在多种故障场景中展现出优异性能与可靠的诊断能力。 展开更多
关键词 电机故障诊断 对称点模式 扩散模型 u-net神经网络 自注意力机制 多层次感知机
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融合多源特征与注意力机制的改进U-Net鱼鳞坑遥感提取方法
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作者 魏敬志 黄骁力 +4 位作者 江岭 梁明 张大鹏 王莎莎 宋音 《农业工程学报》 北大核心 2026年第2期214-224,共11页
鱼鳞坑是黄土高原典型的小型水土保持措施,由于其尺度小、分布不均,传统卫星遥感方法难以实现高精度识别。为此,该研究提出一种融合多源特征与注意力机制的深度学习鱼鳞坑遥感提取方法,构建了“特征重要性分析+注意力增强U-Net结构设计... 鱼鳞坑是黄土高原典型的小型水土保持措施,由于其尺度小、分布不均,传统卫星遥感方法难以实现高精度识别。为此,该研究提出一种融合多源特征与注意力机制的深度学习鱼鳞坑遥感提取方法,构建了“特征重要性分析+注意力增强U-Net结构设计”的技术框架。基于无人机获取的高分辨率多光谱影像与数字高程模型(digital elevation model,DEM),该研究综合运用Spearman相关系数与SHAP(Shapley additive explanations)可解释性分析方法,对光谱与地形特征进行重要性评估与冗余剔除,最终优选出4类关键特征,并据此设计了9种特征组合方案。在此基础上,采用UNet、DeepLabV3+、SegNet与FCN四种语义分割模型开展对比试验,结果表明以RGB+Slope的特征组合方案在UNet模型中识别效果最优。在模型结构方面,该研究以U-Net为基础,融合金字塔压缩注意力模块(pyramid squeeze attention module,PSAM)与多级特征注意力上采样模块(multi-scale feature attention upsampling module,MFAU),增强模型对鱼鳞坑边缘与空间结构的感知能力,并设计消融试验验证改进效果。试验结果表明,在最优特征组合的数据输入下,改进模型在测试区交并比提升2.47个百分点,F1分数提升1.34个百分点,召回率提升2.72个百分点,精确率提升1.02个百分点,表现出良好的提取精度与区域泛化能力。研究表明,特征重要性分析与注意力增强结构设计的融合策略可有效提升模型对小尺度地貌目标的识别性能,为鱼鳞坑等微地形构筑物的高精度遥感提取提供技术支撑,也为多源信息融合与深度学习模型构建提供了理论参考。 展开更多
关键词 无人机 遥感 语义分割 鱼鳞坑提取 u-net改进 注意力机制
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A Unified U-Net-Vision Mamba Model with Hierarchical Bottleneck Attention for Detection of Tomato Leaf Diseases 被引量:1
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作者 Geoffry Mutiso John Ndia 《Journal on Artificial Intelligence》 2025年第1期275-288,共14页
Tomato leaf diseases significantly reduce crop yield;therefore,early and accurate disease detection is required.Traditional detection methods are laborious and error-prone,particularly in large-scale farms,whereas exi... Tomato leaf diseases significantly reduce crop yield;therefore,early and accurate disease detection is required.Traditional detection methods are laborious and error-prone,particularly in large-scale farms,whereas existing hybrid deep learning models often face computational inefficiencies and poor generalization over diverse environmental and disease conditions.This study presents a unified U-Net-Vision Mamba Model with Hierarchical Bottleneck AttentionMechanism(U-net-Vim-HBAM),which integrates U-Net’s high-resolution segmentation,Vision Mamba’s efficient contextual processing,and a Hierarchical Bottleneck Attention Mechanism to address the challenges of disease detection accuracy,computational complexity,and efficiency in existing models.The model was trained on the Tomato Leaves and PlantVillage combined datasets from Kaggle and achieved 98.63% accuracy,98.24% precision,96.41% recall,and 97.31%F1 score,outperforming baselinemodels.Simulation tests demonstrated the model’s compatibility across devices with computational efficacy,ensuring its potential for integration into real-time mobile agricultural applications.The model’s adaptability to diverse datasets and conditions suggests that it is a versatile and high-precision instrument for disease management in agriculture,supporting sustainable agricultural practices.This offers a promising solution for crop health management and contributes to food security. 展开更多
关键词 Tomato leaf diseases u-net visionmamba vision transformer bottleneck attention mechanism disease detection
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基于改进U-Net的人工光植物工厂生菜图像分割方法
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作者 李文豪 金文帅 +3 位作者 高晟 薛岳 毛罕平 左志宇 《农机化研究》 北大核心 2026年第6期157-163,共7页
针对植物工厂内作物在人工光环境下图像分割精度不足的问题,提出了一种改进的U-Net神经网络模型,以实现对作物图像的高精度分割。首先通过对比试验,系统比较了传统图像分割方法(如阈值、聚类和区域等)与神经网络方法在人工光环境下的分... 针对植物工厂内作物在人工光环境下图像分割精度不足的问题,提出了一种改进的U-Net神经网络模型,以实现对作物图像的高精度分割。首先通过对比试验,系统比较了传统图像分割方法(如阈值、聚类和区域等)与神经网络方法在人工光环境下的分割效果,结果表明:与传统方法相比,U-Net神经网络在分割精度和模型稳定性方面具有明显优势。然而,进一步分析U-Net模型的分割结果发现,其在复杂光照条件下的分割精度和泛化能力仍有提升空间,主要体现在边界细节处理和小目标分割的准确性不足。为此,针对性地提出3种改进策略:一是通过数据增强技术扩展训练数据集,以提升模型的鲁棒性;二是对U-Net模型的结构进行优化,改进金字塔结构以增强多尺度特征融合能力;三是采用坐标注意力机制,有效提升模型对目标区域的聚焦能力,特别是在背景复杂或光线不均的情况下。基于此,进行试验验证,结果表明:结合改进金字塔结构和坐标注意力机制的U-Net模型在分割平均精确率和平均交并比上分别达到98.19%和96.86%,相比原始U-Net模型分别提高了4.01、3.02个百分点。所提方法显著改善了人工光环境下对植物工厂作物的图像分割性能,为植物工厂内作物生长监测与精准信息采集提供了技术支持,同时为未来智能农业领域的相关研究奠定了基础。 展开更多
关键词 生菜图像分割 植物工厂 人工光 改进u-net 注意力机制 神经网络
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基于改进U-Net的冷冻电镜图像去噪方法
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作者 邓竞 曾安 金亮 《计算机应用与软件》 北大核心 2026年第1期241-248,共8页
针对冷冻电镜图像信噪比极低,并且现有去噪方法不能有效去掉复杂噪声的问题,提出一种基于改进U-Net的冷冻电镜图像去噪方法。改进方法用FCN(Fully Convolutional Networks)搭建噪声映射模块,并在原始U-Net网络中嵌入多尺度联接和宽激活... 针对冷冻电镜图像信噪比极低,并且现有去噪方法不能有效去掉复杂噪声的问题,提出一种基于改进U-Net的冷冻电镜图像去噪方法。改进方法用FCN(Fully Convolutional Networks)搭建噪声映射模块,并在原始U-Net网络中嵌入多尺度联接和宽激活密集残差块,既能提高网络的泛化能力又使模型能更好地提取和恢复特征信息,从而实现高质量的冷冻电镜图像去噪;全变差损失函数的引入用来保护输出图像中的颗粒细节信息。实验结果表明,相较于对比方法,该方法在有效去除背景噪声同时能更好地恢复颗粒细节,信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)也是最优,并且颗粒挑选阳性数量也得到提升。 展开更多
关键词 图像去噪 冷冻电镜 u-net FCN
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基于U-Net的花生网纹分割与品种识别
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作者 巩秀钇 踪姿艳 +6 位作者 付华宇 张贺 纪翔 朱春雨 王聪 赵延伸 韩仲志 《花生学报》 北大核心 2026年第1期23-33,共11页
花生是我国重要的油料作物,不同品种花生在生长特性、产量潜力和抗逆性等方面存在显著差异。网纹作为花生荚果的独特纹理特征,在形态、密度和分布上具有显著的品种特异性,是DUS测试的重要荚果性状,但现有研究对此利用不足。因此,本研究... 花生是我国重要的油料作物,不同品种花生在生长特性、产量潜力和抗逆性等方面存在显著差异。网纹作为花生荚果的独特纹理特征,在形态、密度和分布上具有显著的品种特异性,是DUS测试的重要荚果性状,但现有研究对此利用不足。因此,本研究提出基于U-Net模型的花生网纹分割与多模态特征融合的品种识别框架。U-Net模型在对13个花生品种的网纹分割任务中表现优异,平均交并比为75.9%、准确率为89.2%,显著优于其他现有基础模型。进一步提取网纹图像的16个PCA降维特征,结合形态与颜色特征构建多模态数据集,采用SVM分类器实现品种识别,准确率达90.15%,较花生纹理、形态和颜色特征结合提升4.44%。研究首次证实花生网纹作为DUS测试性状的有效性,突破传统形态学的分析局限,为花生表型组学研究提供了可解释的方法,对推动精准育种和种质资源保护具有重要意义。 展开更多
关键词 花生网纹 DUS性状 u-net 图像分割 品种识别
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基于改进U-net的烃源岩有机显微组分识别与定量
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作者 易王菲 刘岩 +2 位作者 徐耀辉 苏恺明 姚雨辰 《矿物岩石地球化学通报》 北大核心 2026年第1期156-167,共12页
烃源岩有机显微组分识别与定量是有机岩石学研究的主要内容,但烃源岩中有机质含量低且高度分散,传统的镜下观察数点统计法工作强度大、效率低,制约了该方法的进一步推广与应用。本研究基于显微图像照片,提出了一种基于优化的U-net模型... 烃源岩有机显微组分识别与定量是有机岩石学研究的主要内容,但烃源岩中有机质含量低且高度分散,传统的镜下观察数点统计法工作强度大、效率低,制约了该方法的进一步推广与应用。本研究基于显微图像照片,提出了一种基于优化的U-net模型的智能定量技术,在模型中引入了双注意力变换器(DAT)和校准注意力机制(DRA)。相较于传统的U-net模型,改进后的方法能够更精确地捕捉图像中的细节信息,分割效果更精准。在此基础上,对1000组同视域下荧光和白光反射光照片,按腐泥组、壳质组、镜质组和惰质组四类标签进行训练,从照片中分割出相应组分的像素分布范围。用Open CV库来统计每个组分的像素点数量,并统计相应占比,进而计算TI类型指数,据此确定其有机质类型,从而实现有机显微组分人工智能化定量统计。同时,通过引入迁移学习技术,提高了模型的准确性和鲁棒性,使得模型的平均Dice系数(mDice)达到了93.6%,平均交并比(mIOU)达到了90.2%。选取有机质含量不同的样品作为验证集,通过系统测试结果与人工判识结果对比,发现有机质含量高低与分散程度不影响分割识别准确率,相对误差均控制在-5%~5%,各组分含量差别为-2%~2%。实验结果与人工数点法统计结果高度一致,验证了该模型的可行性。该研究有望推动计算机视觉技术在有机岩石学领域的发展与应用。 展开更多
关键词 显微组分识别 u-net模型 人工智能定量 迁移学习 有机岩石学
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