数字孪生驱动的掘锚设备跟踪定位与碰撞检测方法研究 被引量：6

1

作者 杨文娟 赵典 +5 位作者 张旭辉 陈鑫 郑西利 刘彦徽 张冉 万继成 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期160-173,共14页

掘锚自动化作业是煤矿巷道智能掘进的关键,针对当前掘锚设备交替作业过程中相对位姿测量和碰撞检测难题,提出一种数字孪生驱动的煤矿井下掘锚设备跟踪定位与碰撞检测方法。首先,为克服井下掘进工作面低照度、高粉尘、复杂背景干扰的影响... 掘锚自动化作业是煤矿巷道智能掘进的关键,针对当前掘锚设备交替作业过程中相对位姿测量和碰撞检测难题,提出一种数字孪生驱动的煤矿井下掘锚设备跟踪定位与碰撞检测方法。首先,为克服井下掘进工作面低照度、高粉尘、复杂背景干扰的影响,以多点红外LED标靶作为信息源,通过工业相机采集红外LED特征点图像,利用Hough轮廓检测与质心法提取光斑中心并通过二进制编码识别标靶ID,采用改进稀疏光流算法对光斑进行跟踪,同时建立基于PNP的掘锚设备位姿解算模型,采用对偶四元数获得设备间相对位姿。其次,利用数字孪生技术,基于Unity3D平台建立对应实际尺寸的掘锚设备及工作面数字孪生模型,利用Socket通信方式实现虚拟空间与物理实体之间的实时数据传输与交互,在虚拟空间中实现掘锚设备实时位姿的三维可视化,结合任意多边形OBB(orientedboundingbox)碰撞检测算法,实现掘锚设备虚拟碰撞检测。最后,搭建实验平台进行掘锚设备位姿测量试验,同时对虚实运动轨迹和碰撞检测效果进行验证。实验结果表明:掘锚设备跟踪定位实验的位置误差不超过20mm,角度误差不超过0.30°;虚实位置坐标对比中X轴方向最大误差不超过1.14mm;Y轴方向最大误差不超过1.10mm,能够保证系统虚实一致性和同步性,满足掘进工作面作业过程中掘锚设备实时跟踪定位及碰撞检测的要求。 展开更多

关键词 数字孪生 掘锚设备 位姿测量 碰撞预警 稀疏光流算法 煤矿

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采用曲波变换和电容层析成像的两相流含水率测量方法 被引量：2

2

作者 张皓冬 陆程程 +2 位作者 胡红利 杨海潮 董海健 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期139-147,共9页

针对电容层析成像(ECT)逆问题的欠定性,提出了一种基于曲波变换的图像稀疏重构算法。首先,采用曲波变换基作为稀疏基,从多尺度对模拟介质分布图像进行稀疏表示,提高了ECT灰度值向量的稀疏度;其次,应用迭代软阈值算法对曲波系数进行稀疏... 针对电容层析成像(ECT)逆问题的欠定性,提出了一种基于曲波变换的图像稀疏重构算法。首先,采用曲波变换基作为稀疏基,从多尺度对模拟介质分布图像进行稀疏表示,提高了ECT灰度值向量的稀疏度;其次,应用迭代软阈值算法对曲波系数进行稀疏重构,同时使用奇异值分解算法计算最优灵敏度广义逆矩阵;最后,搭建ECT测量平台,通过静态实验重构5种典型实际流型,验证所提算法的有效性。实验结果表明:所提算法可有效抑制伪影,重构图像边界清晰,同时在图像相关系数、相对图像误差上均优于传统重构算法,比Landweber迭代算法相关系数提高约37.9%,相对误差减小约17.6%;基于稀疏重构的后处理图像可用于截面含水率的测量,含水率平均误差低于10%,最低为4.32%。该方法有效提高了ECT重构图像质量,能够满足天然气精准开采的工业需求。 展开更多

关键词 电容层析成像 曲波变换 两相流 图像稀疏重构算法

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基于GA-LSSVR模型的路网短时交通流预测研究 被引量：19

3

作者 陈小波 刘祥 +3 位作者 韦中杰 梁军 蔡英凤 陈龙 《交通运输系统工程与信息》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期60-66,81,共8页

目前,很多短时交通流预测方法仅利用某一路段历史数据的时间相关性或者道路上下游路段的时空相关性进行交通流预测,未充分考虑路网所有路段之间的时空相关性.提出了一种基于稀疏混合遗传算法优化的最小二乘支持向量回归(LSSVR)模型,并... 目前,很多短时交通流预测方法仅利用某一路段历史数据的时间相关性或者道路上下游路段的时空相关性进行交通流预测,未充分考虑路网所有路段之间的时空相关性.提出了一种基于稀疏混合遗传算法优化的最小二乘支持向量回归(LSSVR)模型,并应用于路网短时交通流预测.该预测模型不仅可以自动优化LSSVR模型参数,而且可以从高维路网交通流数据中选择有助于交通流预测的变量子集.实验结果表明,与LSSVR模型相比,所提方法具有更好的预测能力;而且,少量时空变量被选择出来构建预测模型,极大减少了信息冗余,改进了模型可解释性. 展开更多

关键词 智能交通 变量选择 稀疏混合遗传算法 短时交通流预测 最小二乘支持向量回归

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GMRES解法在大型河网数值计算中的应用 被引量：3

4

作者 陈扬 汪德爟 赖锡军 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2003年第4期45-48,共4页

将基于稀疏矩阵通用的按行存储方法的广义最小化残差算法应用于大型河网数值计算中,使大型河网的节点编号更具任意性,只需保证节点编号前后的一致性,而无需优化节点编码.实例计算结果表明,该算法精确、高效.

关键词 非恒定流 河网 GMRES算法 稀疏矩阵 数值计算

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求解最优潮流的稀疏拉格朗日牛顿算法 被引量：2

5

作者 赵经成 潘晓晟 张忠秀 《工程数学学报》 CSCD 北大核心 2002年第2期86-92,共7页

给出了用于电力系统最优潮流计算的稀疏拉格朗日牛顿算法 ,进行了实例计算 ,证明了本算法的有效性。

关键词 最优潮流 稀疏拉格朗日牛顿算法 电力系统

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共轭梯度求解器的FPGA设计与实现 被引量：1

6

作者 宋庆增 顾军华 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2011年第9期2571-2573,2588,共4页

针对共轭梯度(CG)迭代算法软件执行效率低、实时性差的缺点,提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)平台的CG迭代求解器。设计采用软硬件结合的方式构建整个系统,CG协处理器执行CG迭代算法中计算量大、控制简单的代码,以达到硬件加速... 针对共轭梯度(CG)迭代算法软件执行效率低、实时性差的缺点,提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)平台的CG迭代求解器。设计采用软硬件结合的方式构建整个系统,CG协处理器执行CG迭代算法中计算量大、控制简单的代码,以达到硬件加速的目的。控制复杂、计算量较少的代码则依旧在微处理上执行。设计采用行交错数据流,使得整个系统完全无停顿的运行,提高了计算性能。实验结果表明,与软件执行相比,硬件CG协处理器可以获得最高5.7倍的性能加速。 展开更多

关键词 可重构计算 稀疏线性方程组 现场可编程逻辑门阵列 共轭梯度法 行交错数据流

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基于卷积稀疏编码的电容层析成像图像重建 被引量：2

7

作者 张立峰 卢栋臣 《计量学报》 CSCD 北大核心 2023年第7期1075-1079,共5页

针对电容层析成像(ECT)病态性逆问题,提出了一种将卷积稀疏编码模型作为惩罚项嵌入到ECT最小二乘问题的方法,通过预先训练好的滤波器并结合交替方向乘子算法(ADMM)对此模型进行求解,从而完成ECT图像重建。对提出的方法进行了仿真及实验... 针对电容层析成像(ECT)病态性逆问题,提出了一种将卷积稀疏编码模型作为惩罚项嵌入到ECT最小二乘问题的方法,通过预先训练好的滤波器并结合交替方向乘子算法(ADMM)对此模型进行求解,从而完成ECT图像重建。对提出的方法进行了仿真及实验测试,并与LBP、Tikhonov正则化及Landweber迭代算法进行比较。结果表明,提出的方法其重建图像平均相对误差和相关系数分别为0.4389及0.8968,均优于其他3种方法,中心物体及多物体分布的重建质量得到显著提升。 展开更多

关键词 计量学 电容层析成像 图像重建 卷积稀疏编码 交替方向乘子算法 多相流检测

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基于稀疏光流法的改进ORB特征匹配算法 被引量：6

8

作者 陶卓 黄卫华 +2 位作者 章政 姚艺 何佳乐 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2021年第12期1-5,共5页

考虑到无人机运动、机载摄像头采集效果、信号传输以及环境变化等因素,针对传统ORB特征匹配算法存在匹配精度低、鲁棒性差等问题,提出了一种基于稀疏光流法的改进ORB特征匹配算法。首先,采用高斯滤波对无人机采集的图像进行预处理,并采... 考虑到无人机运动、机载摄像头采集效果、信号传输以及环境变化等因素,针对传统ORB特征匹配算法存在匹配精度低、鲁棒性差等问题,提出了一种基于稀疏光流法的改进ORB特征匹配算法。首先,采用高斯滤波对无人机采集的图像进行预处理,并采用Harris算子剔除特征点中伪角点,提高图像特征点的质量;其次,采用K-means++算法实现图像特征点的聚类处理,由此减少暴力匹配的计算量;在此基础上,将稀疏光流法引入ORB特征匹配算法,计算特征点的运动向量并根据估计特征点在待匹配图像中的二维坐标,实现剔除偏离聚类中心较远的特征点匹配对,再经过随机抽样一致性算法优化后最终特征匹配结果。实验结果表明了所设计的改进ORB特征匹配算法可行性和有效性。 展开更多

关键词 ORB算法 稀疏光流法 机载视觉导航系统 K-means++ 无人机

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基于光流拓扑稀疏加权的同步运动去混叠 被引量：1

9

作者 郑思凡 王卫星 吴永春 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1188-1195,共8页

针对欧式距离加权的稀疏子空间聚类在对多个同步运动刚体进行运动分割时不考虑刚体流形结构的局限性,提出了一种由光流轨迹流形拓扑结构加权的稀疏子空间聚类算法,在光流轨迹的时空相似度邻接矩阵里计算各轨迹相似度的流形距离并嵌入稀... 针对欧式距离加权的稀疏子空间聚类在对多个同步运动刚体进行运动分割时不考虑刚体流形结构的局限性,提出了一种由光流轨迹流形拓扑结构加权的稀疏子空间聚类算法,在光流轨迹的时空相似度邻接矩阵里计算各轨迹相似度的流形距离并嵌入稀疏子空间字典表达的权值矩阵进行稀疏系数求解,使得流形距离较近的轨迹优先成为稀疏自表达字典,从而减少对欧式空间相距较小但不属于同一物体的同步运动刚体轨迹的聚类混叠,经过同步移动和同步摆动两种情况算法对比实验表明:本文提出算法可以将混叠降低到1%以下,最后,在双针床经编机贾卡针同步摆动的运动分割结果表明算法具有进一步的工业视觉应用前景。 展开更多

关键词 变分光流 稀疏子空间聚类 流形距离 有限等距 子空间混叠 DIJKSTRA算法

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基于稀疏光流法的ORB特征匹配优化 被引量：7

10

作者 周磊 马立 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期583-588,共6页

针对图像特征误匹配数量大的问题,提出一种基于稀疏光流法的ORB图像特征点匹配算法。对特征点进行暴力匹配得到初始匹配点集,利用稀疏光流法计算特征点运动向量,估计出特征点在待匹配图像中的二维坐标位置,剔除偏离估计位置较远的特征... 针对图像特征误匹配数量大的问题,提出一种基于稀疏光流法的ORB图像特征点匹配算法。对特征点进行暴力匹配得到初始匹配点集,利用稀疏光流法计算特征点运动向量,估计出特征点在待匹配图像中的二维坐标位置,剔除偏离估计位置较远的特征点匹配对,最后利用随机抽样一致算法进行几何校验进一步优化匹配结果,达到剔除误匹配的效果。实验结果表明:该算法相较于ORB算子、SIFT算子、SURF算子准确率平均提升了21.6%,较RANSAC-ORB算法准确率平均提升了2%,且该算法对图像光照变换、视角变换、模糊变换、旋转和缩放变换和光照变化具有较好的通用性。 展开更多

关键词 特征点匹配 稀疏光流法 随机抽样一致算法 图像处理

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一种基于FPGA并行加速的稀疏矩阵求解方法 被引量：8

11

作者 吴志勇 王晞阳 陈继林 《电力系统保护与控制》 CSCD 北大核心 2021年第11期155-162,共8页

研究了电力系统电磁暂态仿真中最耗时的稀疏矩阵快速求解问题。采用了算法定义架构的设计思想,提出了一种DAG静态并行调度算法,并设计了与之相适配的硬件并行加速阵列架构。在设计实现中,针对电磁暂态仿真运算中稀疏矩阵求解的特性,采... 研究了电力系统电磁暂态仿真中最耗时的稀疏矩阵快速求解问题。采用了算法定义架构的设计思想,提出了一种DAG静态并行调度算法,并设计了与之相适配的硬件并行加速阵列架构。在设计实现中,针对电磁暂态仿真运算中稀疏矩阵求解的特性,采用了精确的节拍级硬件资源调度,实现了高度融合的软硬件协同加速。在此基础上,进行了该设计的测试及性能分析。实验结果表明,该结构和方法在电力系统稀疏矩阵运算中的性能优于通用CPU和GPU。 展开更多

关键词 稀疏矩阵 DAG 数据流机 静态调度 并行算法 现场可编程门阵列(FPGA)

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