当期目录

2026年 第39卷 第4期 刊出日期：2026-04-15

  

基于多尺度通道注意力的特征融合皮肤病分割方法

徐坤财, 邓湛, 刘璇, 张宁, 卢家东

2026, 39(4):  1-7.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2026.04.001

摘要 ( 119 )   HTML ( 15 )   PDF (3369KB) ( 87 )  

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针对黑色素瘤形态不一、边缘模糊、异物遮挡等情况导致的图像分割精度不高的问题,文中提出了一种基于多尺度特征融合网络(Multi Scale Feature Fusion Network, MSFFNet)。在编码阶段引入金字塔切分注意力模块扩大感受野,捕捉不同尺度下的特征信息。采用通道注意力机制对不同通道权重进行重新标定并与原始特征空间进行点乘融合。采用Dice Loss损失函数进行端对端优化,缓解样本中类别不平衡产生的消极影响,进一步提高网络模型的分割性能。最后,在ISIC2018皮肤病图像数据集上验证模型的分割性能。实验结果表明,所提方法的Dice和IoU(Intersection over Union)分别为89.40%、82.27%。相较于主流分割算法,所提分割方法与医生手动分割的结果更相近。

复杂场景下的道路交通标志识别研究

何骞炜, 张轩雄

2026, 39(4):  8-18.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2026.04.002

摘要 ( 93 )   HTML ( 5 )   PDF (4607KB) ( 67 )  

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针对交通标志在复杂环境条件下识别精度低、漏检率高的问题,文中提出了一种基于YOLOv8(You Only Look Once version 8)的交通标志改进识别算法YOLO-Traffic。通过尺度序列特征融合和三重特征编码增强网络多尺度信息提取能力,增加小目标检测层并细化局部特征映射来充分提取交通标志的局部细粒度特征。在主干网络中引入CA(Coordinate Attention)注意力机制来增强模型对关键区域的关注能力,采用新度量NWD(Normalized Wasserstein Distance)替换检测头回归损失函数中的CIoU(Complete Intersection over Union),强化对小目标的检测能力。实验结果表明,原始模型的mAP@0.5(mean Average Precision)为90.4%,mAP@0.5:0.95为63.2%,模型体积大小为6.3 MB。改进模型的mAP@0.5为95.5%,mAP@0.5:0.95为67.5%,模型体积大小为5.2 MB。相较于原始模型,改进模型的体积减少了17.5%。改进后算法在提高检测精度的情况下减小了模型参数体积,可满足实际应用场景下多种复杂路况及轻量化的要求。

基于柯西-反向秃鹫融合算法的优化动态矩阵控制

庄皓涵, 王亚刚

2026, 39(4):  19-27.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2026.04.003

摘要 ( 64 )   HTML ( 4 )   PDF (1521KB) ( 50 )  

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针对大滞后、大惯性复杂系统控制器参数难以选定的问题,文中提出了一种柯西-反向秃鹫融合算法来优化动态矩阵控制(Dynamic Matrix Control, DMC)的参数选择。通过在非洲秃鹫算法框架引入柯西变异、透镜反向学习和天鹰算法的探索机制来扩大搜索范围并增强后期的探索能力,从而提高算法的全局寻优能力。通过多个测试函数的验证证明了所提算法在提高寻优精度方面的有效性。将所提算法应用于脱硫塔和精馏塔模型的DMC控制系统,通过迭代寻优控制时域和预测时域参数,并进行设定值跟踪控制仿真及抗干扰测试。仿真测试结果表明,优化后的DMC控制器能够实现快速准确的设定值跟踪,显著减少了超调量和调整时间。

基于动态蛇形卷积的轻量化PCB缺陷检测算法

辛长明, 王博

2026, 39(4):  28-34.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2026.04.004

摘要 ( 80 )   HTML ( 3 )   PDF (1324KB) ( 58 )  

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针对现有PCB(Printed Circuit Board)缺陷检测算法存在检测精度不足和参数量较大的问题,文中基于YOLOv8(You Only Look Once version 8)提出了一种高精度轻量化检测算法YOLO-DLN(YOLO-Dynamic Lightweight Network)。在主干网络中引入动态蛇形卷积以捕获更多PCB表面的细微结构特征,采用轻量化检测头LSCDHead(Lightweight Shared Convolutional Detection Head)处理提取到的特征。不同尺度的特征共享同一组卷积以降低模型参数量,并进行组归一化操作。利用对目标尺度敏感度较低的NWD(Normalized Wasserstein Distance)损失函数评估边界框相似度,进一步提高所提方法的检测精度。在实验中,YOLO-DLN在使用原始模型88.1%参数量的情况下使mAP50(mean Average Precision50)和mAP50:95分别提升了4.4%和4.6%。实验结果表明,YOLO-DLN在显著减少模型参数量的同时仍能保持较高的检测精度,适用于资源受限环境下的PCB缺陷检测。

基于LC3plus的频谱噪声整形及其FPGA实现

鲍国安, 王法翔

2026, 39(4):  35-41.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2026.04.005

摘要 ( 68 )   HTML ( 7 )   PDF (3052KB) ( 55 )  

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LC3plus(Low Complexity Communication Codec plus)协议中的频谱噪声整形(Spectral Noise Shaping, SNS)是提高音频压缩质量的重要手段之一,但该部分涉及较多复杂的数学运算,在CPU(Central Processing Unit)或单片机中执行时易消耗大量的时钟周期。针对该问题,文中基于FPGA(Field Programmable Gate Array)设计了SNS的硬件IP(Intellectual Property)核,提出一种硬件架构来协调SNS内部各个数据之间的交互,通过复用一个基本运算模块来减小硬件开销,并对SNS硬件模块进行功能仿真和板上测试。测试结果表明,SNS硬件模块符合LC3plus协议标准,能够对频谱数据进行噪声整形且硬件开销较小。相较于STM32系列微控制器执行软件源码,所提SNS硬件模块的数据处理速度具有较大提升。

基于YOLOv8的消火栓状态在线监测与预警

张媛荣, 张轩雄, 邓辰鑫, 沈拓

2026, 39(4):  42-49.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2026.04.006

摘要 ( 80 )   HTML ( 5 )   PDF (2862KB) ( 49 )  

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消火栓在铁路的消防系统中较为重要,相关监测设备只适用于单一特定任务,且监测准确度易受铁路环境影响,对硬件设备的性能要求较高。针对该问题,文中提出一种基于YOLOv8(You Only Look Once version 8)的消火栓状态在线监测与预警研究方法。采用CPU(Central Processing Unit)和GPU(Graphics Processing Unit)异构计算及修改激活函数的技术来确保设备在同等精度下可加速,且对边缘硬件性能要求相对较低。文中使用CPU和GPU异构的策略优化图像检测帧率,并使用H-Swish函数提高激活函数的计算效率,增加了模型的拟合能力和表达能力。实验结果表明,相较于传统方法,所提方法检测速度加快了1.85倍,检测帧率提升约16.5%,精度达98.1%,满足实际业务要求。

转杯纺直驱高速无刷电机无传感控制系统设计

张轶恒, 张建新

2026, 39(4):  50-57.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2026.04.007

摘要 ( 74 )   HTML ( 9 )   PDF (2272KB) ( 46 )  

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针对传统转杯纺纱机单锭高速驱动系统电机传感器安装困难和转速不稳定问题,文中提出了一种采用高速无刷直流电机滑模自适应观测+PID(Proportional Integral Derivative)控制的无传感器控制算法,结合电机矢量控制模式实现电机的精准控制。通过改进滑模观测器结构减少传统滑模观测算法的趋近速率慢和电机抖振问题,实现转子位置的快速准确估计,提高系统的鲁棒性。采用嵌入式控制技术开发转杯纺电机的驱控系统,对控制算法进行移植和实现,解决了传统转杯纺纱电机系统转速低、转速抖振大和传感器安装困难等问题。通过实验测试实现了转杯纺纱高速无刷电机系统高平稳转速和无传感器控制的目标,在电机高转速100 000 rpm下的抖振率达到2%以内。

基于RFID电子标签的螺栓松动检测技术

陈正毅, 贾江鸣, 万昌江, 侯良美, 贺磊盈

2026, 39(4):  58-65.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2026.04.008

摘要 ( 76 )   HTML ( 4 )   PDF (4008KB) ( 42 )  

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在螺栓松动检测领域,人工检测存在效率低和准确度不足等问题,依赖常规传感器的检测方法通过线缆进行供电和数据采集,安装与维护成本较高。针对上述问题,文中基于无线射频识别技术设计了一种用于螺栓松动检测的超高频电子标签。当螺栓松动时,安装于螺母和被连接件上的标签天线变形,天线变形引起天线谐振频率变化,从而使标签反向散射信号强度发生改变,通过远程读取反向散射信号强度变化实现对螺栓松动状态的无线监测。实验结果表明,当螺栓松动角度增大时,标签的反向散射信号强度呈线性下降趋势,二者之间的相关性达0.978 74,证实了该检测方案在0°~8°的松动角度范围内能够精准识别螺栓松动状态。

应变Si MOS器件单粒子辐照效应

李嘉骏, 郝敏如

2026, 39(4):  66-70.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2026.04.009

摘要 ( 55 )   HTML ( 1 )   PDF (1863KB) ( 22 )  

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随着航天事业的快速发展,辐射环境下各种辐射粒子成为制约航天器中电子元器件可靠性的关键问题之一,器件的单粒子效应日益严重。针对应变金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, MOSFET)器件在辐照环境下的单粒子效应产生退化问题,文中采用Sentaurus TCAD软件模拟50 nm应变硅MOS器件受重离子撞击的过程,验证漏斗电场的存在以及双极放大效应对漏极瞬态电流的影响,研究应力、不同注入位置和不同偏置等参数对MOS器件单粒子的辐照特性。结果表明,器件敏感区域在沟道附近漏-体结的空间电荷区中,瞬态电流的峰值随漏极偏置和线性能量传输(Linear Energy Transfer, LET)值的增加而增加,随着衬底掺杂浓度增加而减小。

基于改进高斯原型网络的小样本轴承故障诊断方法

马相春, 董宝力

2026, 39(4):  71-78.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2026.04.010

摘要 ( 69 )   HTML ( 4 )   PDF (1650KB) ( 41 )  

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针对实际应用中旋转机械轴承无法获取充足故障样本数据导致故障诊断精度低的问题,文中提出了一种改进高斯原型网络的小样本故障诊断方法。通过连续小波变换将振动信号转变为时频图像,引入卷积注意力模块优化残差网络结构,并作为高斯原型网络的特征提取网络。添加模糊C均值聚类(Fuzzy C-Means Clustering, FCM)算法,以软分类策略优化高斯原型网络对细微故障类别的区分能力。通过凯斯西储大学轴承数据集和帕德博恩大学轴承数据集进行小样本变工况实验。实验结果表明,改进高斯原型网络准确率分别为91.17%和89.95%,证明所提方法在故障识别准确率方面相较于其他模型具有显著提升。

面向高精度激光加工数控系统的运动控制策略

罗小青

2026, 39(4):  79-84.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2026.04.011

摘要 ( 55 )   HTML ( 4 )   PDF (1220KB) ( 47 )  

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为提高激光加工数控系统的运动轨迹精度,提出了一种改进圆弧轨迹插补算法与硬件架构相结合的运动控制策略。研究了将运动路径轨迹看作圆弧来计算中间值的数字积分圆弧插补算法原理,提出基于时间分割法的圆弧粗插补算法与精插补算法相结合的改进两阶段插补算法,设计了包含嵌入式微处理器与步进电机控制器的硬件系统架构。嵌入式微处理器用于实现粗插补算法,步进电机控制器用于实现细插补算法。实验结果表明,改进两阶段插补算法相较于传统算法的精度提高了26%,误差降低了28%,速度提升了36%,证明所提运动控制策略具有一定的工程实践意义。