功能性造型截面参数化过程的约束方法研究
批准号:
61802347
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
27.0 万元
负责人:
周乾伟
依托单位:
学科分类:
计算机图形学与虚拟现实
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
胡海根、龙海霞、黄玉娇、高强、陈禹行、陶鹏、詹琦梁
中文摘要
传统的功能性造型截面参数化方法存在压缩率较低、难以实现近似无损压缩等诸多不足,大大降低了造型优化算法的寻优效率。针对上述问题,本项目选择垂直轴风轮为载体,从风轮截面图像的二值性、高分辨率、稀疏性、强规律性四大特点出发,研究探索功能性造型截面的参数化方法,其主要研究内容是:1)基于拉普拉斯特征图的多尺度自适应近似无损约束方法,可实现高压缩比近似无损重建;2)基于随机扰动的新颖性约束方法,可提高参数化方法所构造流形上小邻域内造型间的相似性,增加新颖解的占比,提高风轮寻优算法的效率;3)基于空间解耦及时间分治的稳定性约束方法,从网络结构以及计算顺序进行统筹规划,以便解决8个损失函数及5大功能模块间的冲突问题。本项目的开展将最终研究实现一套具备风轮新颖性约束的近似无损的多尺度的参数化方法,通过替换风轮专用数据库可用于其他功能性造型优化,所提出的约束方法具备较强的创新性及通用性,值得广泛深入研究。
英文摘要
It is hard to further improve the efficiency of functional shapes optimization algorithms because the compression rate of parametrization methods is too low to reach the near lossless image compression level currently. In this project, we try to improve parametrization methods of the cross-section images of functional shapes based on features of Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) blades, a typical kind of functional shapes. More specifically, cross-section images of VAWT blades are binary, high resolution, sparse and following regular patterns all the time. We will develop 1) a multiscale near lossless constraint method with high compression rate based on Laplace feature maps, 2) a novelty constraint method based on stochastic disturbance to increase the similarity of neighboring shapes on the manifold which is created by the parametrization methods, to add more novelty shapes on the manifold and to increase the efficiency of the blade optimization algorithm, 3) a stability constraint method based on decoupled structures and sectionalized train sequences to solve the confliction between 8 loss functions and 5 modules. We will develop a VAWT blades parametrization method which is constrained to generate novelty and near lossless shapes at the end of this project. The developed method can be transplanted to other functional shapes by simply replacing its VAWT blades database. The constraint methods proposed in this project are strong in novelty and generality. They are worthy to be further studied.
传统的工业产品造型优化时,需要将造型表达为数学公式,该过程对使用人员要求高,所能表达的造型形式单一且自动化水平低,不利于开展大规模优化任务以及设计更加复杂的产品造型。本项目的主要研究内容为:基于图像编解码技术,实现风轮造型的高效参数化,用尽可能小的编码长度实现近似无损的风轮造型编解码。该参数化方法可以大大简化产品造型的优化过程,对计算机辅助造型优化软件的推广应用具有深远意义。本项目的重要成果如下。1)一种面向稀疏二值图像的残差递归自编码器训练策略。这种策略的优势在于:a)对神经网络的结构及其基本的训练方法没有额外的限定,可叠加于任意网络上,可以很方便的整合到已有的计算机辅助设计系统中;b)这种策略可以赋予神经网络多次试错及学习的机会,可实现更高的图像重建精度或者更低的编码维度。实验表明,512×512的高分辨率风轮造型图像可以近似无损地被该方法压缩为4个浮点数。2)开展了阻力型垂直轴风轮造型优化实验,发现了性能优异且造型新颖的风轮造型,其性能较优化前提高了7.59%。3)一种使用互联网海量弱标注图像的数据集自动构建技术。使用该技术,可以方便快捷低成本地构建大规模的带标注的图像数据集。通过推广应用本项目研究的图像编解码算法到医学影像处理领域,本项目发表了Nature Communications期刊论文以及CCF推荐B类国际会议论文。说明本项目的研究成果具有重大科学意义,具有较高的推广应用价值。本项目共发表论文11篇,授权发明专利5个,国际会议及报告4篇。
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DOI:
10.1109/tnnls.2021.3133263
发表时间:
2021-12
期刊:
IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems
影响因子:
10.4
作者:
[Hu Haigen, Liu Aizhu, Guan Qiu, Qian Hanwang, Li Xiaoxin, Chen Shengyong, Zhou Qianwei]
通讯作者:
Zhou Qianwei
DOI:
--
发表时间:
2020
期刊:
小型微型计算机系统
影响因子:
--
作者:
[詹琦梁, 陈胜勇, 胡海根, 李小薪, 周乾伟]
通讯作者:
周乾伟
Training deep neural networks for wireless sensor networks using loosely and weakly labeled images
使用松散和弱标记图像训练无线传感器网络的深度神经网络
DOI:
10.1016/j.neucom.2020.09.040
发表时间:
2021-02-28
期刊:
NEUROCOMPUTING
影响因子:
6
作者:
[Zhou,Qianwei, Chen,Yuhang, Hu,Haigen]
通讯作者:
Hu,Haigen
An Automatic Tracking Method for Multiple Cells Based on Multi-Feature Fusion
一种基于多特征融合的多小区自动跟踪方法
DOI:
10.1109/access.2018.2880563
发表时间:
2018-11
期刊:
IEEE Access
影响因子:
3.9
作者:
[Hu Haigen, Zhou Lili, Guan Qiu, Zhou Qianwei, Chen Shengyong]
通讯作者:
Chen Shengyong
Deep co-supervision and attention fusion strategy for automatic COVID-19 lung infection segmentation on CT images.
CT 图像上自动 COVID-19 肺部感染分割的深度协同监督和注意力融合策略
DOI:
10.1016/j.patcog.2021.108452
发表时间:
2022-04
期刊:
Pattern recognition
影响因子:
8
作者:
[Hu H, Shen L, Guan Q, Li X, Zhou Q, Ruan S]
通讯作者:
Ruan S
共 11 条
计算机自动合成的医学影像的内容合理性评估方法研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:53万元
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批准年份:2022
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负责人:周乾伟
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依托单位:
国内基金
海外基金