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电子测量与仪器学报 2019年第04期杂志 文档列表

电子测量与仪器学报杂志学术论文

基于结构特征先验与多尺度反锐化掩模机制的红外图像增强算法1-9

摘要：为了解决当前红外图像增强算法难以较好地兼顾边缘增强与噪声抑制,导致增强结果易丢失细节与视觉不自然的问题,提出了基于结构特征先验与多尺度反锐化掩模机制的红外图像增强算法。首先,利用8个边缘核与8个角点核,对Prewitt梯度算子进行拓展,从多个方向来提取红外图像的结构特征映射;随后,利用结构特征映射来计算红外目标的约束控制函数,并基于Gibbs先验模型,构建结构特征先验,获取红外图像对应的最优估计;基于红外图像的多尺度特征,引入贝叶斯函数,并联合最优估计,对红外图像完成有序平滑处理;最后,利用多尺度特征映射来改进传统的反锐化掩模算法,对平滑后的红外图像完成增强。实验结果显示,与当前红外图像增强方案相比,所提算法具有更高的增强质量与噪声抑制能力,可以更好地保持图像细节,其模糊线性指数与熵值分别为0.21、7.35。

遮挡图像分析及完形检测算法10-18

摘要：针对复杂场景下现有的检测算法应对遮挡问题的鲁棒性不足的问题,建立了贯穿性截断遮挡模型及数据集、完成了遮挡对检测算法的影响分析且设计了一种抗遮挡目标检测算法。根据自然场景下的遮挡规律,提出了贯穿性截断遮挡模型来模拟真实遮挡;继而,以不同宽度、不同位置、不同朝向的灰条对无遮挡物体添加截断遮挡并建立了相应数据集,采用Fast R-CNN网络进行目标检测,并对检测结果完成可视化分析、IoU及其偏移量分析和候选区域遮挡前后MABO分数对比分析;依据分析实验结论和格式塔准则,设计提出了采取制定候选区域合并策略和设计基于一致性敏感哈希算法修复实现的抗遮挡目标检测算法框架。该框架的检测结果在建立的贯穿性截断遮挡数据集上与基线Fast R-CNN相比,平均准确率(mAP)取得了4.3%的提升。利用已知信息来推断被遮挡的未知信息建立的框架提升了目标检测算法应对遮挡现象的鲁棒性,对于遮挡干扰影响分析和抗遮挡检测算法的设计都具有重要指导意义。

多尺度残差网络模型的研究及其应用19-28

摘要：针对传统的卷积神经网络不能充分利用图像的多尺度信息,以及网络层数的增加导致优化参数增加的问题。提出多尺度残差网络模型通过多尺度跨通道的卷积融合提高图像的特征表征能力;然后把大的卷积核分解成小的非对称卷积核降低网络的参数计算;接着利用残差网络原理来降低深层网络的梯度消失问题;最后将提出的多尺度卷积模块嵌入到Lenet网络中。在Mnist数据集上的测试结果证明分类准确率比原始Lenet网络提高了0.24%,在LFW数据集上的测试结果表明分类准确率优于Deep Face、Web Face等传统算法。

采用图融合的多模态半协同训练视频分类算法29-35

摘要：针对视频数据库的分类,提出了一种将视频数据的多模态特性与基于图的半监督算法相结合的新方法.首先,算法假设数据分散在不同模态的流形上,通过使用给定的每种模态构成一个图.然后,将流形正则化的结果融合在不同的图上,并利用每个图的流形正则化输出上基于排名的判决准则来对排名度量中最有效的样本进行标记.算法迭代执行,直至全部样本被标记.为了进一步提高算法的性能,对前面提出的算法进行改进,在每次迭代中采用更多的标记视频,同时又避免了误差传播.在CCTV-3数据库上运行的仿真实验结果表明,提出的算法无论是在平均精度,还是在精度-召回率性能指标方面都优于现有的单模态流形正则化算法。

基于主结构提取与签名算法的织物缺陷检测36-41

摘要：为解决目前基于图像处理的织物缺陷检测算法中,因织物组织纹理结构复杂、花型繁多造成的检测效果差的问题,提出一种基于主结构提取与图像签名算法的纹理织物缺陷检测方法。首先,使用改进的总变差模型去除织物纹理提取主结构;其次,利用高斯变换对待检测图像进行多尺度分解,构建高斯金字塔;然后根据视觉注意力机制提取颜色特征,通过图像签名算法对疵点进行显著性检测,最后利用自适应阈值的方法分割得到疵点区域。实验结果表明,算法可有效地提取各种织物的主结构,实现不同纹理织物图像的缺陷检测。

基于二代Curvelet变换与近似度制约规则的遥感图像融合算法42-49

摘要：为了提高遥感图像的融合质量,消除模糊与不连续效应,设计了基于二代Curvelet变换与近似度制约规则的遥感图像融合算法。通过HSV变换对多光谱图像进行分解,获取其亮度子图。引入二代Curvelet变换,对全色图像与亮度子图进行精细分解,求取图像的高频与低频系数。利用图像的对角信息改进空间频率模型,求取全色图像低频系数的注入因子,并将全色图像的低频系数注入到亮度子图对应的低频系数中,获取融合低频系数。利用结构相似度模型对不同高频系数进行近似度测量,建立近似度制约规则,获取融合高频系数。通过对融合系数实施Curvelet和HSV反变换,获取融合的遥感图像。实验结果表明,较已有的遥感图像融合方法而言,所提方法具有更好的融合质量,包含了更多的光谱与空间信息。

齿距视觉测量的齿廓图像边缘失真修正算法50-57

摘要：针对机器视觉测量齿距时因齿廓图像边缘失真导致偶然性测量误差的问题,提出了一种基于统计分离测量误差类型的齿廓图像边缘失真修正算法。首先,对基于Bertrand曲面模型检测齿廓亚像素边缘算法进行改进,获取亚像素齿廓边缘偏距信号;然后,采用阈值法识别包含边缘失真信号的齿廓边缘偏距信号段,利用频数分布统计的方法计算齿廓渐开线的初始相位角;最后,实现齿轮齿距测量。试验结果表明,该算法进行齿廓图像边缘失真修正测得的齿距与经过严格清洗处理后不存在齿廓图像边缘失真时测得的齿距十分接近,单个齿距偏差小于0.75μm。齿距累计偏差测量结果与M&M3525型齿轮测量中心的测量结果相近,偏差值为2.60μm。

基于多传感器零速修正的行人导航系统研究58-64

摘要：针对行人导航定位系统中惯性导航解算误差累积问题,提出基于多传感器零速修正的行人三维导航定位方法。根据行人足部运动特征,采用支持向量机决策方法对行人运动和静止阶段进行检测分类。在静止阶段,根据多传感器测量数据对导航解算速度、角速度、方向和高度进行误差修正,采用卡尔曼滤波递推方法进行数据融合和滤波估计,实现对方向、位置和速度的跟踪。行人行走实验表明,设计的行人导航定位系统能够有效地跟踪行人行走轨迹,水平方向各楼层平均误差为1.82%,高度方向平均误差为2.53%。

四自由度平台条件下的六自由度水声测试技术65-70

摘要：六自由度水声测试装置可在三维空间实现各种声呐姿态的控制,研究四自由度测控平台条件下的六自由度声学测量技术,可有效扩展四自由度声学测试平台功能,解决低自由度测控装置无法实现更高自由度声学测试等问题。通过建立维度传递模型,将四自由度测试平台条件下实测的几何量值转变为对声呐的六自由度控制,并设计了相应的声呐测试流程,计算机数值计算验证了维度传递理论及该技术方法的可行性及有效性。研究结果表明,该技术可在四自由度测试平台条件下以较高的效率实现声呐的六自由度测试。

NPC三电平中IGBT焊料层多物理场耦合失效分析71-78

摘要：针对传统的多物理耦合分析建模方式需要试验来提取参数,同时电物理参数的提取难度大,静态功耗的计算正确性难以保证、耗费了人力物力等问题,提出一种利用IGBT动态模型来分析焊料层多物理场耦合失效的方法。首先对IGBT模块进行动态仿真,使用Simplorer软件计算NPC三电平逆变器的动态功耗;然后使用动态功耗在ANSYS软件中进行三维有限元建模;最后利用三维有限元模型求解出电-热-力多物理耦合失效分析的解。分析功耗仿真结果可知,逆变器内侧IGBT的功耗要比外侧IGBT高,有限元分析结果验证了动态模型可以准确仿真三电平逆变器功耗不均衡问题。分析三维有限元耦合仿真结果可知,与传统IGBT电-热耦合仿真相比,结温仿真模型误差减小了10%。电-热-力多物理场耦合模型可以更好的显示IGBT焊料层存在缺陷时的多场应力状态。研究结果表明,该方法操作简单,动态功耗求解结果和多物理耦合应力分析结果准确度较高。

自适应MCKD和CEEMDAN的滚动轴承微弱故障特征提取79-86

摘要：针对滚动轴承振动信号受强噪声干扰,难以提取其微弱故障特征的问题,提出了自适应最大相关峭度解卷积(MCKD)和自适应噪声完全集合经验模态分解(CEEMDAN)的故障特征提取方法。由于MCKD方法的滤波效果受滤波器长度参数的影响,故采用变步长网格搜索法对滤波器长度进行寻优,自适应地实现MCKD降噪。首先以特征能量比(FER)作为目标函数利用变步长网格搜索法寻找最优滤波器长度,通过自适应MCKD算法对振动信号进行降噪;然后采用CEEMDAN方法分解降噪信号,并根据峭度准则选取故障信息丰富的敏感固有模态分量(IMF)进行信号重构;最后利用包络谱对重构信号进行分析,提取故障特征信息。经仿真与实验分析,该方法能够有效地提取出滚动轴承的微弱故障特征信息。

氧化锌避雷器泄漏电流检测的优化FFT分析87-94

摘要：氧化锌避雷器泄露电流检测的实现,是通过谐波分析提取全泄露电流的各次频率阻性分量,依据其变化可判断该装置在电网中的运行情况。快速傅里叶变换(FFT)算法进行谐波分析时很难做到整数周期截断和同步采样,由此引入的频谱泄露和栅栏效应会影响谐波分析的结果,采用加窗和校正算法可以改善谐波频率、幅值和相位的提取精度。选用一种利用距谐波频率点最近的幅值最大和次大的两根离散谱线的比值以修正谐波参数的比值公式校正算法,同时利用窗谱函数推导出了谐波频率、幅值和相位的修正公式。这种算法能够有效降低频谱泄露和栅栏效应以及干扰给谐波分析带来的不利影响。基于该FFT的优化算法,推导了加汉宁窗函数的实用修正公式,通过仿真比较了不同窗函数修正算法的计算精度,并在实验环境下验证了加汉宁窗的比值校正算法的有效性和易实现性,且已应用于氧化锌避雷器泄露电流检测的实际工程中,利用该校正算法精确检测泄漏电流谐波阻性分量,对氧化锌避雷器运行性能进行诊断。

高温变比例双向拉伸试验机测控系统研究95-102

摘要：获得金属材料高温条件下的双向拉伸力学性能,是研究超高强钢局部加热变截面辊弯成形机理的前提,以材料热双向拉伸试验的核心需求为背景,研发一套能够获取材料在不同温度、不同加载路径下的力学特性实验设备。通过对比不同的加热方式,最终采用PID控制高频电磁加热方式,实现对试件加热区恒温控制;开发视频引伸计,代替接触式引伸计,检测试件测量区的实时形变量;根据实验要求,基于PID算法,对双向四轴进行速度规划,实现变比例载荷控制。对QP1180超高强钢在350℃下进行7组不同加载比例的双向拉伸试验。对试验结果进行误差分析,温度控制平均误差0.30%,视频引伸计测量标定误差0.71%,变比例载荷控制平均误差0.56%。结果表明,该热双向拉伸试验机方案有效,控制精度达到实验要求,具有一定的工程应用价值。

一种基于有限元法的超高压输电线路三维电场计算方法103-110

摘要：为了探讨基于有限元法(FEM)的输电线路附近电场的三维分布特点,引入输电线路弧垂方程建立三维模型,计算松江洞泗线上500 k V等级的超高压输电线路的三维电场分布,并与模拟电荷法进行比对,验证了该计算方法的有效性;研究分析了相导线布置方式、分裂导线尺寸、地形起伏等因素对空间电场强度和分布特征的影响;最后,将计算结果与多组实际测量结果进行对比,其电场强度变化趋势相近、分布特征一致,比二维模型计算结果与实际测量值的偏差从60.94%缩小至9.58%。为有限元法在输电线路附近三维空间电场的计算研究提供了重要的理论基础,并对工频电场计算和输电线路选址具有重要意义。

一种实现建筑物内应答器定位跟踪的新方法111-118

摘要：针对建筑物内携带应答器目标的定位跟踪问题,提出了一种新的方法,将通过无线测量技术得到的每条射线的无线测量值如到达角、到达时间和功率作为后向射线跟踪的输入来实现。首先,对于每个到达,分别计算出沿后向跟踪射线路径上的任意点的功率,这个功率值是到达角(AoA)和到达时间(ToA)的函数;其次,根据全部后向射线跟踪功率相等并具有相同的生成时间来确定出应答器的候选位置;最后,根据对应答器候选位置建立度量指标,选取具有最高加权指标和的候选位置,从而实现对应答器目标的定位跟踪。基于在某院校实验大楼内的一个应答器的实验结果表明,接收器能够将应答器目标定位到较高的精度,而且在各种信道和传播条件下的定位结果表明,定位预测误差主要依赖于接收器天线的角分辨率,相比于其他基于单一无线测量值的RF技术定位方法,所提出的方法有更小的定位误差。

具有随机传感器测量衰减的多传感器融合估计器119-124

摘要：研究了传感器存在测量输出随机衰减的不确定系统的融合状态估计问题。首先将系统中的不确定性用系统矩阵中的随机乘性干扰表示,测量衰减利用统计特性已知的随机变量进行描述;然后设计了一种局部状态估计结构,并以所有局部估计器的增益组成为决策变量,建立以对角加权估计误差平方和为目标函数的数学优化问题;由于最小化代价函数得到解析形式的决策变量是极其困难的,通过选取代价函数的一个上界并对其最小化,得到次优的决策增益;最后,利用算例仿真来验证有效性。

实现传感器网络安全的多空间密钥分配算法125-132

前车干扰对ETC系统传播损耗的影响133-139

摘要：车载通信系统通过车-车、车-路通信将人、车、路及环境有机结合,提高了交通系统的安全和效率。电子不停车收费系统(ETC)作为车-路通信的典型应用,在国内外得到广泛运用。目前,单车道有障碍应用模式ETC道路通行效率较低,为提高车辆通行效率,出现了多车道自由流(MLFF)模式,多台车辆可同时进入同一收费区域,自前车可能干扰后车通信。通过射线跟踪技术和一致性绕射理论,讨论了MLFF模式中路侧单元(RSU)→轿车→轿车情形下的前车干扰路径传播损耗模型,其次在仿真环境下分析了RSU与车载标签单元(OBU)距离以及OBU与前车距离的变化对传播损耗的影响,最后进行了现场测试,测试结果表明,所提出的路径损耗模型是有效的。