收发共轴LIF系统海面乳化溢油探测与仿真研究 被引量：2

1

作者 李军 孔德明 +3 位作者 张晓丹 马勤勇 孔德瀚 孔令富 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期592-597,共6页

海面溢油污染是常见的海洋污染之一,通常以未乳化、乳化等风化状态存在,其中乳化阶段对海洋危害更加显著。因此,快速监测海面溢油信息,准确识别并评估乳化溢油污染对溢油应急处理和生态环境保护具有重要意义。激光诱导荧光(LIF)是目前... 海面溢油污染是常见的海洋污染之一,通常以未乳化、乳化等风化状态存在,其中乳化阶段对海洋危害更加显著。因此,快速监测海面溢油信息,准确识别并评估乳化溢油污染对溢油应急处理和生态环境保护具有重要意义。激光诱导荧光(LIF)是目前有效的海面溢油探测技术之一。LIF探测系统可分为收发共轴和非共轴形式。有关收发共轴LIF系统对海面乳化溢油探测的研究较少,利用Mie散射理论计算得到溢油乳化液的吸收系数、散射系数等光学参数,建立蒙特卡罗光子传输模型对乳化溢油进行双向反射再辐射分布函数(bidirectional reflectance and reradiation distribution function,BRRDF)的仿真研究。分析浓度、厚度、油种多参数下乳化溢油的f_(BRRDF) cos^(2)θ与发射接收角度的关系,进而得到基于收发共轴LIF系统海面乳化溢油探测的适宜条件。结果表明,f _(BRRDF) cos^(2)θ与发射接收方位角无关,但受发射接收天顶角的影响较大,各参数下乳化溢油的f_(BRRDF) cos^(2)θ其变化规律具有一定差异性。重质油包水和低浓度水包油的f_(BRRDF) cos^(2)θ对天顶角的变化更敏感,轻质油包水和高浓度水包油的f_(BRRDF) cos^(2)θ对较小角度(0°~45°)不敏感,之后迅速下降。因此基于收发共轴LIF系统对海面乳化溢油进行探测时,发射接收天顶角在0°~45°范围内为宜,其中在0°处系统可接收到最大光功率。另外,为验证仿真正确性,利用实验室LIF系统对乳化溢油进行收发共轴式测量荧光光谱,发现此与仿真结果具有一致性趋势。 展开更多

关键词 激光诱导荧光 乳化溢油 收发共轴 双向反射再辐射分布函数

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属性偏序形式结构的数学形式化

2

作者 任蕴丽 宋佳霖 +1 位作者 郑存芳 洪文学 《燕山大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期129-137,共9页

属性偏序形式结构,作为一种基于人类认知原理和粒计算思想的知识发现和知识表示新理论,目前已有广泛的应用,但其理论基础缺乏抽象化数学化,这势必影响该理论的系统发展。针对上述问题,研究了属性偏序形式结构的数学形式化描述问题。首先... 属性偏序形式结构,作为一种基于人类认知原理和粒计算思想的知识发现和知识表示新理论,目前已有广泛的应用,但其理论基础缺乏抽象化数学化,这势必影响该理论的系统发展。针对上述问题,研究了属性偏序形式结构的数学形式化描述问题。首先,基于粒计算的思想提出了知识表示的形式化框架。在此基础上,通过定义对象集合的覆盖和最简覆盖,给出属性偏序形式结构的粒和粒群的概念,进而通过对粒衍生出粒群的充要条件的讨论,给出了属性偏序形式结构中的知识结构,从而完成属性偏序形式结构的数学形式化描述。最后,通过具体实例展示了利用数学形式化描述构造属性偏序形式结构的过程,并揭示了该过程所体现的人类认知规律。 展开更多

关键词 形式背景 数学形式化 属性偏序形式结构 粒计算 概念认知学习

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滑动效应对球轴承滚动体缺陷频率影响的研究

3

作者 侯新玉 范君 +1 位作者 马俊杰 付献斌 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第2期271-279,共9页

在弹流润滑作用下,球轴承滑动效应引起的滚动体缺陷频率低于理论值,不利于对球轴承进行故障诊断,为此,建立了一种考虑弹流润滑作用下球轴承滑动效应的轴承动力学模型,研究了球轴承滑动效应对滚动体缺陷频率的影响。首先,基于轴承动力学... 在弹流润滑作用下,球轴承滑动效应引起的滚动体缺陷频率低于理论值,不利于对球轴承进行故障诊断,为此,建立了一种考虑弹流润滑作用下球轴承滑动效应的轴承动力学模型,研究了球轴承滑动效应对滚动体缺陷频率的影响。首先,基于轴承动力学理论和弹流润滑理论,分析了球轴承内各部件间的等效刚度与等效阻尼;然后,根据部件间受力关系,建立了考虑滑动效应的含滚动缺陷故障轴承动力学模型;最后,分析了弹流润滑作用下轴承滚动体与轴承内外圈间的滑动效应,获取了滑动效应对滚动体缺陷频率的影响,并通过试验对模型的正确性进行了验证。研究结果表明:由于球轴承滑动效应的存在,滚动体缺陷频率约为理论值的93.6%;通过增大载荷可抑制滑动效应对滚动体缺陷频率的影响,滚动体缺陷频率约为理论值的96.3%,但由于滑动效应始终存在,滚动体缺陷频率始终低于理论值。该研究结果为弹流润滑作用下球轴承的打滑抑制与故障诊断提供了参考依据,丰富了轴承故障动力学建模理论。 展开更多

关键词 深沟球轴承 轴承故障诊断 球轴承动力学模型 弹流润滑理论 滑动效应 滚动体缺陷频率 故障激励

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基于小波与双三次插值的高温锻件红外图像增强方法 被引量：7

4

作者 张玉存 张喜英 +2 位作者 付献斌 张桂茹 徐飞 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第17期2095-2099,共5页

提出了一种基于小波变换和双三次插值的图像处理方法,该方法利用离散小波将原图像分解成低频子带与高频子带,然后对原图像及这些子带分别进行双三次插值,同时提出增加一个中间步骤来估算高频子带,即扣除原低分辨率图像和插值后的LL子带... 提出了一种基于小波变换和双三次插值的图像处理方法,该方法利用离散小波将原图像分解成低频子带与高频子带,然后对原图像及这些子带分别进行双三次插值,同时提出增加一个中间步骤来估算高频子带,即扣除原低分辨率图像和插值后的LL子带中的相同成分而得到不同成分的图像(高频成分),然后利用不同成分的图像对高频子带LH、HL及HH分别进行校正融合,并通过小波逆变换对这些图像进行融合重构。该方法不仅能够有效地消除图像噪声,改善细节信息,而且能够最大限度地保留边缘信息和增加图像的清晰度。最后运用该方法和传统算法分别对核电主管道高温锻件和小型高温锻件的红外图像进行增强处理,实验结果验证了该方法的可行性及优越性。 展开更多

关键词 高温锻件 小波变换 双三次插值 图像增强

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一种基于波段比值法的海面厚油膜评估方法 被引量：5

5

作者 崔永强 孔德明 +4 位作者 孔令富 张晓丹 孔德瀚 袁丽 李超 《计量学报》 CSCD 北大核心 2020年第11期1327-1331,共5页

激光诱导荧光(LIF)技术是目前较为有效的海面溢油探测技术之一,然而基于该技术的油膜厚度反演算法目前仅适用于薄油膜(≤20μm)。鉴于此,建立了一种基于LIF技术利用油膜荧光信号评估较厚油膜厚度的双波段比值模型,利用油膜荧光光谱的波... 激光诱导荧光(LIF)技术是目前较为有效的海面溢油探测技术之一,然而基于该技术的油膜厚度反演算法目前仅适用于薄油膜(≤20μm)。鉴于此,建立了一种基于LIF技术利用油膜荧光信号评估较厚油膜厚度的双波段比值模型,利用油膜荧光光谱的波形特性反演油膜厚度并论证了该算法的适用范围。实验数据得出,当油膜较薄时反演结果误差较大,随着油膜厚度增加误差逐渐降低,当油膜荧光信号趋于饱和时,误差较大且随油膜厚度的增加而快速变大。实验结果表明,该算法可以有效评估200~1400μm范围内的海面溢油油膜的厚度,并可以利用油膜荧光信号的测量相对误差评估该算法的适用范围。 展开更多

关键词 计量学 油膜厚度 溢油监测 激光诱导荧光 荧光光谱 双波段比值法

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林火蔓延模型的改进及可视化验证 被引量：7

6

作者 唐勇 张晓碧 +1 位作者 刘浩阳 郭慧玲 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2020年第4期893-896,共4页

针对林火蔓延模型绘制效果差的问题,本文提出一种改进的林火蔓延模型,实现不同环境因子对林火蔓延影响的可视化验证.首先,通过温度场随时间的变化函数进一步修正林火蔓延的初始速度,提高火焰扩散的随机性,增强了火焰模拟的真实性;其次,... 针对林火蔓延模型绘制效果差的问题,本文提出一种改进的林火蔓延模型,实现不同环境因子对林火蔓延影响的可视化验证.首先,通过温度场随时间的变化函数进一步修正林火蔓延的初始速度,提高火焰扩散的随机性,增强了火焰模拟的真实性;其次,为了解决火焰模拟存在的细节丢失问题,引入脉动风场修正风速调整系数增加火焰的细节;然后,为了揭示火焰蔓延和环境因子的关系,分析环境因子与林火蔓延模型的关系,实现改进林火蔓延模型的可视化;最后,设计多组不同地形和环境中火焰蔓延的实验实例,实验表明,改进的林火蔓延模型能够绘制不同环境因子作用下的林火蔓延场景,在增加火焰蔓延细节的同时能够保证实时. 展开更多

关键词 林火蔓延模型 环境因子 可视化 火焰模拟

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多噪声体积云实时模拟研究 被引量：3

7

作者 唐勇 刘智轩 +2 位作者 郭慧玲 赵静 张晓碧 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2019年第11期2461-2465,共5页

针对目前大规模场景云模拟较少的问题,提出一种使用多种噪声混合实时模拟体积云的方法.首先,为了解决单一噪声云建模效果不自然的问题,使用Simplex噪声与Worley噪声共同建模,同时引入Curl噪声以弥补体积云建模时边界过于规则的缺点,增... 针对目前大规模场景云模拟较少的问题,提出一种使用多种噪声混合实时模拟体积云的方法.首先,为了解决单一噪声云建模效果不自然的问题,使用Simplex噪声与Worley噪声共同建模,同时引入Curl噪声以弥补体积云建模时边界过于规则的缺点,增强云的翻腾效果;其次,为提高光照效果真实性,使用Beer-Lambert定律求解光线传输中的透射率,同时使用HenyeyGreenstein相位函数近似模拟Mie散射,并且将环境光根据云分层求解,确保物理可靠性与实时性;最后,使用Raymarching进行渲染,在光线的每个步长上求解云的密度,并更新光线的能量,用于计算云的颜色和透明度.通过对实验结果的分析,本文所提方法可以有效地模拟体积云效果并保证系统实时性. 展开更多

关键词 多噪声 体积云 实时 大规模

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一种基于荧光信号的海面厚油膜评估方法 被引量：5

8

作者 崔永强 孔德明 +2 位作者 张晓丹 孔德瀚 袁丽 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期150-155,共6页

油膜厚度是海面溢油污染评估分析的一个重要指标,激光诱导荧光(LIF)技术是目前最有效的海面溢油探测技术之一,基于LIF探测技术的油膜厚度反演算法当下仅有适用于薄油膜(≤10~20μm)的评估方法,而对于较厚油膜(>20μm)的评估目前尚无... 油膜厚度是海面溢油污染评估分析的一个重要指标,激光诱导荧光(LIF)技术是目前最有效的海面溢油探测技术之一,基于LIF探测技术的油膜厚度反演算法当下仅有适用于薄油膜(≤10~20μm)的评估方法,而对于较厚油膜(>20μm)的评估目前尚无有效的反演算法。鉴于此,提出一种基于LIF技术适用于较厚油膜的反演算法,该算法采用油膜荧光信号反演油膜厚度,推导了油膜厚度反演公式,并给出了基于该反演算法的油膜厚度评估方法。首先采用最大类间方差算法(Otsu)选取合适的荧光光谱波段,然后根据选取波段内每个波长的光谱数据反演油膜厚度,最后采用反演油膜厚度的平均值作为油膜厚度评估结果。研究了该算法的适用范围,给出了该算法有效评估范围最大值与测量相对误差的关系,并结合消光系数给出了在多种测量误差条件下不同消光系数油品有效评估范围的最大值。通过实验对本文方法进行了验证,选用原油和白油的混合油(1∶50)作为实验油品,以波长为405 nm的激光作为激发光源,采集波长范围为420~750 nm,采集了海水背景荧光和拉曼散射光光谱、实验油品的荧光特征光谱和多种不同厚度的较厚油膜的荧光光谱。采用Otsu算法选取420~476 nm波段评估油膜厚度,在实验油品油膜厚度≤800μm时,该算法对油膜厚度的评估具有较高的精度,平均误差为10.5%;在油膜厚度>800μm时,平均误差为28.8%,评估误差较大且随油膜厚度的增加快速变大,该实验结果与利用测量相对误差和消光系数的分析结果一致。实验结果表明,该方法可以实现对海面较厚油膜厚度的有效评估,并可以根据测量相对误差和消光系数判断评估结果的有效性。 展开更多

关键词 激光诱导荧光 荧光光谱 OTSU 油膜厚度

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搅拌摩擦焊核心区温度在线检测方法 被引量：4

9

作者 张玉存 崔妍 +1 位作者 付献斌 孙世烜 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第14期1653-1657,共5页

提出了基于热图像的搅拌摩擦焊核心区温度检测方法,通过建立轴肩边缘焊材表面辐射度与电压的映射关系、热图像灰度与电压的映射关系,推导出轴肩边缘焊材表面温度与热图像灰度的关系.结合辐射热交换原理,得到了轴肩边缘焊材表面温度与核... 提出了基于热图像的搅拌摩擦焊核心区温度检测方法,通过建立轴肩边缘焊材表面辐射度与电压的映射关系、热图像灰度与电压的映射关系,推导出轴肩边缘焊材表面温度与热图像灰度的关系.结合辐射热交换原理,得到了轴肩边缘焊材表面温度与核心区温度的关系,并求解得到搅拌摩擦焊核心区温度.实验对比验证了所建测温模型的正确性与可行性. 展开更多

关键词 搅拌摩擦焊 核心区温度 辐射热交换 热图像

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基于真实感雾效混合的快速渲染算法 被引量：2

10

作者 唐勇 刘浩阳 +3 位作者 郭慧玲 赵静 张晓碧 吴德阳 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期671-679,共9页

针对目前基于经验模型的雾效真实感不足和基于物理模型的雾效延时的问题,提出一种雾效混合算法改善雾效绘制的真实感和实时性.首先采用经验模型模拟基础雾,引入能见度因子和温度系数优化雾效衰减公式,使得平流雾、辐射雾、层次雾、体积... 针对目前基于经验模型的雾效真实感不足和基于物理模型的雾效延时的问题,提出一种雾效混合算法改善雾效绘制的真实感和实时性.首先采用经验模型模拟基础雾,引入能见度因子和温度系数优化雾效衰减公式,使得平流雾、辐射雾、层次雾、体积雾的雾效公式得到统一,从而丰富雾效的多样性;其次引入Simplex噪声和风速完善边界噪声模型,克服传统雾效的规律性,优化雾的动态效果;再利用物理模型补偿细节,采用拉格朗日方法模拟细节雾,通过引入谐波叠加法建立风场模型,改善雾粒子运动轨迹,提升雾效的真实感;改进时间轴算法解决雾效颜色不随时间变化的问题,获得随时间渐变的动态雾;最后根据Henyey-Greenstein相位函数近似求解Mie散射,利用纹理和billBoard技术快速渲染雾粒子,并将基础雾和细节雾混合生成逼真的混合雾效.在GPU仿真环境下搭建不同雾场景,根据混合雾与传统算法在主观视觉与客观帧率方面对比作为评判指标,实验结果表明,该算法在保证至少40帧的基础上,绘制出细节突出的多种类雾效. 展开更多

关键词 雾模拟 经验模型 物理模型 Simplex噪声 脉动风

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真实感海洋场景实时建模与绘制研究进展 被引量：2

11

作者 唐勇 张利辉 +1 位作者 吕梦雅 李颖 《燕山大学学报》 CAS 北大核心 2016年第6期471-480,共10页

真实感海洋场景再现是数字海洋的研究热点,海洋建模和绘制的实时化是关键难题,海洋的大尺度和高动态行为特征是困难的主要来源。首先,回顾海洋建模中经验模型与物理模型的历史演化过程,分析深海区域建模的空间域方法、频域方法及混合方... 真实感海洋场景再现是数字海洋的研究热点,海洋建模和绘制的实时化是关键难题,海洋的大尺度和高动态行为特征是困难的主要来源。首先,回顾海洋建模中经验模型与物理模型的历史演化过程,分析深海区域建模的空间域方法、频域方法及混合方法的特征,比较近岸海域建模的欧拉方法、拉格朗日方法、格子玻尔兹曼方法的特性,归纳近年来海洋建模方法的研究动态;其次,在增强海洋细节真实感方面,总结泡沫、喷溅以及光水交互等现象再现手段的研究成果;然后,从物理建模和绘制方法着手,梳理当前重建固液交互复杂现象所面临的理论和技术难点;最后,结合多年研究实践,指出真实感海洋场景实时再现需要进一步克服的困难及有潜力的研究策略。 展开更多

关键词 研究进展 海洋建模 实时绘制 固液交互

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一种虚实融合场景中的火焰交互研究 被引量：2

12

作者 唐勇 张颖 +2 位作者 陶建新 郭慧玲 张思 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2018年第10期2335-2338,共4页

流固自然交互是图形学上的一个研究难题,在虚实融合场景中完成流固实时交互更是难上加难,为此探索基于Kinect的虚实融合场景中与火焰的真实自然的实时交互.首先,为模拟出真实跳动的火焰模型,在N-S方程求解过程中,引入柏林函数产生的随机... 流固自然交互是图形学上的一个研究难题,在虚实融合场景中完成流固实时交互更是难上加难,为此探索基于Kinect的虚实融合场景中与火焰的真实自然的实时交互.首先,为模拟出真实跳动的火焰模型,在N-S方程求解过程中,引入柏林函数产生的随机数,创造随机风场,增强虚拟火焰的真实感;其次,为确保更加准确的手势识别,在建立的基于Kinect的虚实融合场景中,设计手势指令集及其相应算法,适配最佳灵敏度系数和控制系数,提高交互指令鲁棒性;最后,分析火焰与障碍物之间的单向耦合关系,建立两者间的耦合方程,保证交互细节真实自然流畅.多组火焰模拟及虚实融合场景中与火焰交互的实验对比和分析表明,人能够在虚实融合场景完成与火焰的交互. 展开更多

关键词 火焰模拟 虚实融合 单向耦合 火焰交互

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基于曲率约束的点云分割去噪方法 被引量：13

13

作者 张玉存 李亚彬 付献斌 《计量学报》 CSCD 北大核心 2020年第10期1218-1225,共8页

在点云去噪处理过程中,为提高对曲率变化较大区域的去噪效果,提出基于曲率约束的点云分割去噪方法。该方法通过曲率约束点云数据使模型特征得到有效保持,构建噪声光顺的映射函数使得噪声点回归光顺,能够避免使用传统滤波对点云数据模型... 在点云去噪处理过程中,为提高对曲率变化较大区域的去噪效果,提出基于曲率约束的点云分割去噪方法。该方法通过曲率约束点云数据使模型特征得到有效保持,构建噪声光顺的映射函数使得噪声点回归光顺,能够避免使用传统滤波对点云数据模型产生过光顺,对后续处理奠定一定基础。实验表明,该方法相对于双边滤波能够有效地保持模型的特征,保留模型边缘信息,去除噪声效果更为明显。 展开更多

关键词 计量学 点云去噪 曲率约束 映射 回归光顺

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划分区域异速云的实时绘制算法改进探索 被引量：1

14

作者 唐勇 吴国倩 +1 位作者 郭慧玲 陶建新 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2018年第12期2725-2728,共4页

云是普遍存在的自然现象.针对在同一场景下不同高度的云不能同时得到逼真效果的问题,提出一种划分云层区域的策略.首先,为了避免用同一种方法难以准确表达不同类型云的特征,根据气象学规律将天空划分为低层云、中高层云两个区域,用粒子... 云是普遍存在的自然现象.针对在同一场景下不同高度的云不能同时得到逼真效果的问题,提出一种划分云层区域的策略.首先,为了避免用同一种方法难以准确表达不同类型云的特征,根据气象学规律将天空划分为低层云、中高层云两个区域,用粒子系统绘制低层云,引入Perlin噪声绘制中层云和高层云;其次,构造与云的位置、视点距离等相关的速度函数,使得场景中不同区域、不同位置的云具有不同的运动速率和方向,增强天空中云彩绘制的真实感;最后,通过一天内太阳光和环境光的实时变化,实现一天内不同时刻云的绘制效果.实验分析和对比结果表明,基于区域划分的云模拟方法能够快速逼真地在虚拟场景下进行虚拟云的实时绘制. 展开更多

关键词 云模拟 划分区域 异速 实时绘制

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基于三维网格-R树的混合索引方法研究 被引量：7

15

作者 刘永山 龚翔 +1 位作者 孔德瀚 单磊敬 《燕山大学学报》 CAS 北大核心 2020年第2期138-149,共12页

针对三维场景下空间数据分布不均匀呈现区域密集的问题,本文提出并建立了三维网格-R树混合索引结构,在此基础上给出详细的维护与查询算法。该混合索引结构综合了网格快速划分三维空间以及R树高效查询的优点,较好地解决了海量非均匀分布... 针对三维场景下空间数据分布不均匀呈现区域密集的问题,本文提出并建立了三维网格-R树混合索引结构,在此基础上给出详细的维护与查询算法。该混合索引结构综合了网格快速划分三维空间以及R树高效查询的优点,较好地解决了海量非均匀分布的三维数据的快速管理、查询问题。最后针对上述混合索引结构模型构建了实验系统,对不同大小、不同分布下的数据集进行范围查询、k近邻查询对比测试,实验结果均表明了该混合索引结构在查询方面的良好性能。 展开更多

关键词 空间数据 混合索引结构 网格 R树 三维网格-R树

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基于掩码自编码器的小样本深度学习道岔故障诊断模型 被引量：9

16

作者 李刚 徐长明 +3 位作者 龚翔 卢佩玲 董贺超 史维利 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期175-185,共11页

以车站现场采集到的ZYJ7型交流道岔转辙机所产生真实道岔动作电流曲线数据为依托,提出基于掩码自编码器的小样本深度学习模型,无须进行特征提取,可实现端到端的自监督学习。首先进行数据预处理,将道岔动作电流曲线数据统一为相同的维数... 以车站现场采集到的ZYJ7型交流道岔转辙机所产生真实道岔动作电流曲线数据为依托,提出基于掩码自编码器的小样本深度学习模型,无须进行特征提取,可实现端到端的自监督学习。首先进行数据预处理,将道岔动作电流曲线数据统一为相同的维数;然后通过随机掩码,将具有人工标签的少量故障数据增强为数量足够大的自监督样本集合,并使用自编码器作为正则化约束;最后通过故障诊断网络,诊断出曲线的故障类型和故障位置。在实验室和车站现场对该模型进行验证,结果表明:该模型在小样本数据集上对故障分类的准确性预测可达到98%以上,同时也能快速定位曲线故障发生的位置。 展开更多

关键词 掩码 小样本学习 自编码器 道岔故障诊断 深度学习

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融合拉曼散射光和荧光信号反演海面溢油厚度的算法研究

17

作者 崔永强 孔德明 +4 位作者 马勤勇 谢贝贝 张晓丹 孔德瀚 孔令富 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期104-109,共6页

随着海洋溢油问题的日益严重,多种遥感技术被用于海面溢油监测,其中激光诱导荧光(LIF)技术是目前被认为最有效的海面溢油探测技术之一。Hoge等基于LIF技术提出了一种利用拉曼散射光评估薄油膜厚度的积分反演算法并广泛应用于海面溢油探... 随着海洋溢油问题的日益严重,多种遥感技术被用于海面溢油监测,其中激光诱导荧光(LIF)技术是目前被认为最有效的海面溢油探测技术之一。Hoge等基于LIF技术提出了一种利用拉曼散射光评估薄油膜厚度的积分反演算法并广泛应用于海面溢油探测,针对该算法存在误差较大的问题,提出一种融合拉曼散射光和荧光信号评估海面溢油厚度的反演算法。首先利用拉曼散射光信号反演油膜厚度,然后利用该反演结果计算获取溢油油品的荧光特征光谱,最后利用荧光信号反演油膜厚度。文中推导了利用荧光信号反演油膜厚度的算法,给出了油品荧光特征光谱的逼近算法,并给出了利用荧光信号反演油膜厚度的误差分析。通过实验对该方法进行了验证,选用原油和柴油为实验油品,以波长405 nm的激光作为激发光源,采集波长范围为420~700 nm,采集了海水的背景荧光和拉曼散射光信号、实验油品2,5,10和20μm等不同厚度油膜的光谱信号。将采集数据分为训练集和测试集,利用训练集数据采用梯度下降法获取油品的荧光特征光谱,利用测试集数据分别采用积分拉曼法和该方法反演油膜厚度。采用积分拉曼法,原油不同厚度油膜反演结果的平均误差分别为12.6%,4.6%,4.4%和2.3%,柴油不同厚度油膜反演结果的平均误差分别为14.0%,7.0%,4.2%和3.6%;采用本文方法,原油不同厚度油膜反演结果的平均误差分别为2.5%,2.2%,1.2%和1.1%,柴油不同厚度油膜反演结果的平均误差分别为3.0%,2.4%,2.7%和1.6%。实验结果表明,2μm油膜反演结果的误差降低最多,原油和柴油2μm油膜的反演结果误差分别由12.6%和14.0%降低为2.5%和3.0%,其他厚度油膜反演结果的误差也有较大程度的降低,油膜厚度反演结果的误差均小于3%,采用本文算法可以有效提高油膜厚度反演结果的精度。 展开更多

关键词 激光诱导荧光 荧光光谱 海面溢油 油膜厚度 梯度下降法

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一种实现流固实时交互的改进方法

18

作者 唐勇 高虎 +2 位作者 郭慧玲 赵静 刘浩阳 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2019年第11期2456-2460,共5页

为了解决流体运动缺乏层次感和流固交互中的不实时、真实感弱的问题,对传统基于拉格朗日的方法进行改进.首先,针对拉格朗日方法流体模拟中粒子运动单一性的问题,引入柏林噪声函数,增强流体运动的层次感;其次,采用对存储需求较小的蛙跳... 为了解决流体运动缺乏层次感和流固交互中的不实时、真实感弱的问题,对传统基于拉格朗日的方法进行改进.首先,针对拉格朗日方法流体模拟中粒子运动单一性的问题,引入柏林噪声函数,增强流体运动的层次感;其次,采用对存储需求较小的蛙跳时间积分法,加快流体粒子运动状态的计算速度,从而提高流固交互模拟效率;然后,通过在固体边界施加一层反作用力区域,对进入该区域的流体粒子进行反作用,有效减小流体粒子穿透固体边界的可能性;最后,为了避免流固交互时粒子发生不合理弹性碰撞而影响交互真实性,引入恢复系数控制碰撞后的粒子动能,使交互更真实自然.设计多组流体运动及流固交互对比实验,实验结果表明,本文提出的方法能够真实有效地模拟不同状态的流体,并且能很好地模拟出流固实时交互效果. 展开更多

关键词 流体模拟 流固交互 边界限制 恢复系数

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可变风场中多烟雾融合实时绘制算法的改进

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作者 吕梦雅 孙旭东 +2 位作者 甄志华 唐勇 郭慧玲 《燕山大学学报》 CAS 北大核心 2021年第3期268-273,282,共7页

多烟雾融合的实时仿真非常具有挑战性与实用性,针对不同烟雾融合时的边界过渡不自然的问题,提出一种改进的多烟雾融合实时绘制算法。首先,为了准确描述可变风场中多烟雾融合过程,通过刻画小尺度可变风场,并将描述风力的时变函数加入N-S... 多烟雾融合的实时仿真非常具有挑战性与实用性,针对不同烟雾融合时的边界过渡不自然的问题,提出一种改进的多烟雾融合实时绘制算法。首先,为了准确描述可变风场中多烟雾融合过程,通过刻画小尺度可变风场,并将描述风力的时变函数加入N-S方程的外力项,从而实现可变风场中多烟雾的融合;然后,为改善不同烟雾融合时的边界过渡不自然的问题,引入错切变形法对传统的烟雾融合绘制算法进行改进,利用空间数据结构加快空区域的跳跃速度,减少相邻颜色间空区域的间隔,保证相邻颜色之间的平滑过渡;另外,为了丰富多烟雾融合时的形态空间,引入AABB包围盒技术实现多烟雾融合区域的网格划分,增加多烟雾融合空间的表现形态,有效地减少网格模型对多烟雾融合形态空间的限制。设计并实现多组烟雾融合的对比实验,结果表明,本文方法能够使烟雾融合的边界更加平滑自然,有效提升多烟雾融合的速率的同时仍可保证实时性。 展开更多

关键词 烟雾融合 物理模型 可变风场 错切变形法 AABB包围盒

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先验概率与曲线概率阈值分割相结合的消噪方法

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作者 张玉存 徐飞 付献斌 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期936-940,945,共6页

针对二维激光扫描仪获取的原始点云数据存在噪声点而影响测量精度的问题,提出了基于先验概率算法与曲线概率阈值分割的点云数据消噪方法。以异形截面环形件为实验对象,运用该消噪方法对原始数据进行处理,分别采用原始数据和消噪数据计... 针对二维激光扫描仪获取的原始点云数据存在噪声点而影响测量精度的问题,提出了基于先验概率算法与曲线概率阈值分割的点云数据消噪方法。以异形截面环形件为实验对象,运用该消噪方法对原始数据进行处理,分别采用原始数据和消噪数据计算了环件台阶轴的高度,并将其与环件的真实值进行了对比。对比结果表明,消噪后数据的计算值更接近环件的真实值,从而验证该算法能有效提高测量精度。 展开更多

关键词 二维激光扫描仪 点云消噪 先验概率 曲线概率阈值分割 异形截面环形件 外部轮廓线

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