电子测量与仪器学报杂志 北大期刊 CSCD期刊 统计源期刊

电子测量与仪器学报 2018年第11期杂志 文档列表

电子测量与仪器学报杂志学术论文

基于广义Fisher-互信息的管道堵塞故障特征选择方法1-8

摘要：针对实际工程应用中,难以在管道声学信号中提取有效的故障特征的问题,提出了一种广义Fisher-互信息特征选择方法的管道堵塞故障特征。广义Fisher准则可以删除无关的和鉴别性能较差的特征,但不能去除冗余特征,在利用多特征对故障信号进行识别时冗余特征会降低分类器性能。利用广义Fisher准则对管道故障特征集进行筛选,选取鉴别性较强的特征;计算特征之间互信息构成互信息矩阵,去除特征集中的冗余特征,选取最优子集,利用多标签k近邻算法(ML-kNN)对多种管道工况进行识别,得到特征子集的分类准确率。实验结果表明,方法在分类任务中的有效性。

基于锚点的边缘检测优化算法研究9-16

摘要：边缘检测算法广泛应用于图像分割、模式识别和缺陷检测等领域。针对传统检测算法中存在的边缘不连续、噪声多、多边缘等问题,引入图像梯度锚点对传统的边缘检测算法进行优化,提高边缘检测的精度和效率。首先通过图像高斯滤波抑制噪声干扰;进而计算图像像素点的局部梯度极大值,提取图像锚点;最后采用智能连接算法将锚点连接实现产品图像边缘的获取。实验结果表明,生成的图像边缘具有连续性好、信噪比高和定位准确等优点,而且对于Sobel、Prewitt和Scharr等不同的梯度算子具有较强的通用性。相比于Canny边缘检测,经过优化后的算法检测效率提高了10%,为提高图像分割和特征提取的技术水平提供新的手段。

蒙特卡洛法与GUM评定测量不确定度对比分析17-25

摘要：为了分析蒙特卡洛法(MCM)和GUM在评定测量不确定度时的应用情况,首先介绍了GUM和MCM评定测量不确定度时的具体步骤,以评定空盒气压表和气温传感器的测量不确定度为实例,通过仿真实验得出,相比GUM而言,MCM采用真实的模拟策略,通过计算机程序来实现输出量概率分布的解算,其适用范围更广、可操作性更强、可信度更高;当输入量均为正态分布时,GUM和MCM评定的结果一致性较好;当输入量为非正态分布时,会导致GUM评定结果趋于保守;当输入量的分布区间不对称时,会导致GUM评定结果的区间发生偏离。

气液管道泄漏检测及信号处理技术26-34

摘要：多相流管道泄漏检测对保障管道安全运行至关重要,目前我国多相流管道泄漏检测的研究还处于起步阶段,在这方面的研究较少,尚无成熟技术。介绍了目前多相流管道泄漏检测方法的现状,分析了声波法用于泄漏检测的可行性。对近几年泄漏信号检测及故障识别技术进行总结,分别就降噪算法、特征提取方法、矩阵降维算法及工况识别算法进行了详细介绍和对比,介绍各种方法的原理以及目前的研究进展,结合多相流管道泄漏信号的特点对当前的泄漏检测技术在多相流管道泄漏检测中的应用作了总结与展望。

基于Shearlet变换结合动态融合的遥感图像融合算法35-42

摘要：为了解决当前遥感图像融合算法在利用图像低频系数完成信息融合时忽略了系数间的信息差异度,导致融合图像存在块效应以及光谱扭曲的不足,提出了一种基于Shearlet变换结合动态融合规则的遥感图像融合算法。利用HSV变换提取多光谱图像中的亮度分量。并基于Shearlet变换,对多光谱图像中的亮度分量以及全色图像进行分解,获取相应的低频系数与高频系数。再根据低频系数对应的方差特性,建立动态融合规则,完成低频系数的融合。以高频系数对应的平均梯度为依据,完成高频系数的融合。通过Shearlet反变换获取新的亮度分量,将其与初始的色彩分量以及饱和度分量进行HSV反变换,输出融合图像。实验结果表明,与当前遥感图像融合方法相比,方法具有更高的融合质量,输出融合遥感图像保留了更多的细节信息以及更好的光谱信息。

基于亚像素边缘检测的高速摄影下枪机运动分析43-49

摘要：提出一种对高速摄影下枪机的运动图像进行分析,进而估算枪机位移和运动速度的测试方法。在图像预处理阶段使用了自适应的双边滤波算法,在保证对噪点滤除的同时对图像的边缘细节做到了尽可能的保留。使用Zernike矩亚像素边缘检测算法提取目标边缘,将检测精度提高到了一个像素以内。并通过Hough变换对边缘进行直线拟合,通过直线方程计算目标运动的像素距离。这种测试方法在测试空间狭小,且不接触目标的前提下,对枪机运动参数实现了准确预测,具有较高的实用价值。

变间距组合预测模型在电子注采样中的应用50-57

摘要：为使电子注电流密度预测精度更高,基于现有等间距和变间距预测模型,提出了改进的变间距灰色模糊马尔可夫组合预测模型在电子注采样中的应用。将变间距灰色模型用于预测各个采样位置的采样结果,将模糊数学方法用于分割论域、模糊化区间,将变间距马尔可夫模型用于修正灰色预测的结果。根据实验得到的原始数据,代入组合模型计算可知,组合模型能很好地预测电流密度数据,可应用于某些采样位置数据缺失的情形,预测精度达98%以上,且跟踪效果良好。模型依靠有限位置的原始电流密度值预测后续采样点的电流密度分布,对测量探头的冷却时间有个大致的估计,不至于让探头持续过热影响检测性能,从而提高测量精度、延长使用寿命。

多集采样和非线性最小二乘估计的频谱感知58-64

摘要：针对认知无线电和网络中可用频带的感知,提出了一种基于多集采样和非线性最小二乘估计的宽带频谱感知方法.首先,基于多集采样器,把可用的频带划分为有限数量的频道,得到一种基于采样参数和噪声功率的检测阈值的理论表达式,并计算出采样数据的相关矩阵;然后,采用一个非线性最小二乘估计器来估计被占用的频道和空闲频道,同时,采用顺序前向选择算法来降低估计器实现的复杂性;仿真实验结果表明,相比于传统的基于能量检测和其他常用的频谱感知方法,新方案不仅在采样率方面有可观的节省,而且在相同的信噪比(SNR)下能获得更好的检测概率和虚警概率。

大尺寸钢卷尺目标线纹检定与实现方法65-70

摘要：大尺寸钢卷尺目标线纹检定是目前≥5 m钢卷尺检定的关键技术。为解决多相机安装位置固定存在的钢卷尺目标线纹检定不能更改的问题,研究了一种基于移动CCD与光栅计量的大尺寸钢卷尺目标线纹的检定方法,重点研究了5 m检定平台的目标线纹视窗定位控制算法和光栅计量的大尺寸自适应修正方法,解决了大尺寸钢卷尺目标线纹与CCD视窗中心偏差过大带来的线纹辨识错误或无法辨识问题,并在5 m钢卷尺检定平台上将光栅计量精度提高到微米量级。实验数据验证了上述方法的正确性和有效性。

采用机器视觉的金属表面横向裂纹检测71-77

摘要：针对金属表面横向裂纹人工检测精度不高、操作繁琐的问题,提出一种采用机器视觉对金属表面横向裂纹的图像信息进行自动分析处理的算法。首先对原始图像进行双边滤波以增强裂纹信息,削弱金属表面固有的拉丝纹理,得到增强裂纹后的图像;然后进行图像分块操作,通过计算各分块的灰度差异确定裂纹备选区域;再使用自定义的特征模板进行滤波获取裂纹显著性检测效果并进行二值化处理;最后使用形态学处理滤除细小干扰,提取裂纹。实验结果表明,该算法能够实现金属表面横向裂纹的检测。

基于模型参数辨识的电动汽车绝缘电阻测量78-83

摘要：针对电动汽车运行复杂工况下,动力电池组和电底盘之间的绝缘电阻测量问题,构建基于低频注入法绝缘电阻测量的电路模型。考虑到高压系统与电底盘之间的Y电容变化会影响系统的测量精度和测量周期,以车辆绝缘电路模型为基础,测量注入信号下的阶跃响应。根据响应序列,采用非线性最小二乘法辨识电路模型参数,并依据该模型参数计算等效绝缘电阻值和测量周期。实验结果表明,所提出的测量方法不仅有效抑制了测量噪声,将绝缘电阻相对误差控制在3%以内,而且可以实时调整测量周期,提高了绝缘电阻测量系统的精确性和响应速度。

高消光比脉冲光调制提升BOTDR系统性能研究84-89

摘要：传统的布里渊光时域反射(BOTDR)系统普遍采用电光调制器(EOM)产生探测光脉冲,存在探测光消光比较低的缺点,影响系统的测量精度和传感距离。提出利用基于半导体光放大器(SOA)的脉冲光调制方法产生高消光比脉冲光,设计基于相干探测的脉冲光消光比测量方案,同时搭建了BOTDR传感系统,对本脉冲光调制方法进行了性能测试。实验结果表明,相对于传统的EOM调制方法,采用本调制方法时,产生的探测光消光比提升了16 dB,10.7 km传感光纤末端的布里渊频移波动由10.6 MHz减小至5.7 MHz,在同等测量条件下,传感距离由10.7 km提升至27 km。研究表明,基于SOA的脉冲光调制方法可显著提高探测光消光比,进而优化BOTDR系统的测量精度和传感距离。

空中视角下基于局部线性判别嵌入的目标跟踪方法90-96

摘要：空中视角下无人机的目标跟踪是在空中视角下辨认出运动目标,并且对目标进行准确且连续的追踪。如何实现在遮挡,尺度变化,实时性要求高的俯视条件下鲁棒的目标跟踪仍是亟待解决的问题。提出一种将采用局部线性判别嵌入(LLDE)特征提取的方法和核相关滤波训练分类器相结合的算法。LLDE是流形学习中的局部线性嵌入算法(LLE)的改进,通过在LLE的基础上构造了一个向量转换和距离标度模型,使得不同类的样本距离更远,同类样本距离更近,提高了分类精度有助于解决遮挡和尺度变化。同时核相关滤波训练分类器,能够快速的跟踪目标满足空中无人机跟踪的时实性要求。算法保持了相关滤波的快速跟踪算法实时性的优势,同时对遮挡和尺度变化有较好的稳健性。实验表明,与其他算法相比,算法在速度和精度方面有优势。

旋翼飞行机器人的行人视觉跟踪方法及系统97-107

摘要：针对旋翼飞行机器人抖动造成运动图像模糊、行人跟踪时受部分遮挡等因素的影响,易出现行人目标丢失的问题,提出一种经过图像去模糊的图像帧序列的旋翼飞行机器人视觉跟踪方法。首先,为克服旋翼飞行机器人抖动造成运动图像模糊的问题,利用维纳滤波对运动图像帧序列进行去模糊处理;其次,为克服单一颜色描述子作为行人模型的缺陷,采取合适的权重融合行人的颜色和HOG描述子作为行人模型;考虑到Camshift算法能较好的跟踪无遮挡的行人目标,且实时性好,而粒子滤波(PF)算法对发生部分遮挡的行人目标的跟踪具有较强的鲁棒性,利用前后两帧图像的行人目标模型的相似度来实现Camshift算法和PF算法的切换,以保障算法实时准确的跟踪行人目标。利用维纳滤波对运动图像去模糊后,行人跟踪准确率从93%提升到100%;利用分段行人目标跟踪算法相比于Camshift算法更具鲁棒性,相比于PF算法,实时性提升26.45%,相比于跟踪学习检测(TLD)算法,实时性提升66%。行人发生部分遮挡时,旋翼飞行机器人跟踪行人的精度在50 cm以内,能够稳定跟踪行人目标。

基于残差比阈值优化冲击衰减字典的轴承故障特征提取研究108-117

摘要：机械设备工作时引起的振动信号蕴藏着丰富的工作状态信息。轴承是机械设备中重要的部件,其工作状态严重影响着设备的工作性能。根据信号特征张成与信号匹配度较高的冲击衰减字典,通过对比几种不同的稀疏表示迭代停止条件的优劣后,选用残差比阈值作为迭代停止条件,并结合稀疏表示中的MP算法进行轴承故障特征的提取研究。分别验证了轴承故障仿真信号、加工故障信号以及加速疲劳失效轴承故障信号,对比传统去噪方法,结果表明其能够在强背景噪声中较为准确的重构出故障特征信号,极大地提高了恶劣工况下故障特征提取的成功率与准确性,同时显示该方法在轴承早期故障信号中能准确可靠地提取出故障频率。

基于时空高阶累积量与各向异性背景抑制的红外弱小目标检测算法118-124

摘要：为了改善弱小目标的检测准确度,设计了时空高阶累积量耦合各向异性背景抑制的红外弱小目标检测算法。首先,根据红外图像的边缘停止函数,考虑弱小目标与背景的差异,构建各向异性背景抑制方案,以弱化背景干扰;随后,基于传统的高阶累积量,考虑空域特性,利用弱小目标的运动能量来建立一种时空高阶累积量方案,对背景抑制结果中的候选目标进行增强处理;最后,引入尺度空间理论,计算弱小目标的直径,以此改进了管道滤波方案,以充分消除伪目标,从而准确检测弱小目标。测试数据表明,相对于已有的红外目标检测方案,在噪声与杂波环境下,所提方案可以准确地识别出真实目标,具有更高的信杂比增益与背景抑制因子,呈现出更好的ROC曲线。

萨格奈克光纤振动传感系统的FPGA实现125-131

摘要：为解决分布式光纤振动传感系统数据量大和处理缓慢的问题,在构建了萨格奈克光纤振动传感系统的基础上,设计了基于FPGA的数据采集及传输功能,采用模数转换芯片AD9218实现长距离干涉激光光强的数据采集,借助异步先入先出(FIFO)数据结构和USB通信方式实现传感数据的高速缓存及传输。实验结果表明,基于FPGA的分布式光纤振动传感系统在长约12 km的传感光纤上可以准确还原并定位外界振动信号,时域波形信噪比可达47.6 dB。进一步通过对比高斯拟合、正弦曲线拟合及平滑拟合对振动定位的影响,表明平滑拟合技术所获得的零频点定位精度较高,从而为萨格奈克光纤振动传感系统的定位优化提供借鉴。

自主空中加油单目视觉导航误差影响因素研究132-138

摘要：针对软管式自主空中加油在对接阶段的视觉导航精度开展研究,首先根据相机的针孔成像模型对视觉导航定位误差进行数学建模,通过误差方程对影响定位精度的多个关键因素包括相机焦距、对接距离等进行定量分析;然后设计搭建了一套以高精度三轴运动平台为基础的误差分析平台,用于视觉定位过程的物理仿真及误差测量,在该平台上试验结果验证了所建立的误差模型的正确性,可为自主空中加油高精度视觉导航系统的设计提供实践指导。