基于非线性变换与多尺度细节提升的红外图像增强算法

在全暗或封闭的成像环境下,采集到的罐内红外图像存在分辨率低、对比度差以及噪声等问题。针对罐内红外图像的特征提出一种基于非线性变换与多尺度细节提升的红外图像增强算法,采用自适应非线性变换对红外图像亮度进行改善;然后通过多尺度滤波将图像多层次分解为基础层与细节层,分别使用不同方法进行处理后融合为细节图像,达到增强图像细节信息和对比度的效果;最后通过线性融合的方式对亮度图和细节图进行处理得到高质量的图像。实验结果表明该算法不仅使图像亮度得到了提升,也增强了图像对比度,突出了纹理细节,层次感得到明显的改善,视觉效果更佳。

农村留守儿童家校共育存在的问题与对策

如今,农村留守儿童的教育问题成为教育界的重点话题,随着时代的发展,留守儿童的群体不断扩张,他们的教育问题已经成为一个社会问题。由于父母在外务工、农村教育资源差等情况,农村留守儿童的教育已经存在诸多问题,为了改善他们的教育现状,可以采用家校共育理念对学校教育进行优化,为孩子们提供更加优秀的学习环境,助力留守儿童的健康成长。

煤岩破裂微震信号的小波特征能谱系数分析法

煤岩破裂微震信号是一种时变非平稳信号,具有不可预知性和突发瞬态性,为了提取能够表征微震源信息的有效特征,基于小波理论,选取了适合微震信号的小波基函数,并根据采样定理及Mallat算法确定了小波分解最大尺度,提出了用小波特征能谱系数分析煤岩破裂微震信号波形的状态分析方法。实验结果表明,微震信号与噪声信号有明显不同的小波特征能谱系数分布特征,而且可利用提取的能谱系数作为特征向量表示信号特征。这对于抑制微震信号的不稳定性和同频段的干扰信号,以及后续的特征编码非常有利,为实现煤岩破裂微震信号实时的模式识别打下了重要基础。

用于结构健康监测的智能夹层研究进展

利用改进的柔性印刷电路技术,把一个分布式传感器/驱动器网络预先复合到一片绝缘载体膜上形成薄层,再结合相应的信号控制和处理软件,这就是当前先进的智能夹层(SMARTLayer)技术。结构健康监测(SHM)系统中智能夹层的提出及发展,将有可能把目前广泛采用的离线、静态、被动的材料及结构的损伤检测,转变为在线、动态、实时的健康监测,从而导致工程结构及材料安全监测与性能改善思路产生质的飞跃,引起结构及材料设计思想的变革。在本文中,主要阐述了智能夹层的发展、特点、关键技术、部件、相关的数据处理和应用情况,以及对今后的发展提出了一些需要注意解决的问题。在研究中,我们发现嵌入到玻璃纤维复合材料中的智能夹层对工程材料基体的力学性能没有产生明显的影响,并且自身的电学性能也非常稳定。

压电智能夹层及其特性分析

压电智能夹层可以有效地解决压电自诊断系统中直接使用压电片引起的弊端。通过适当改进当前的柔性印刷线路工艺制作出的压电智能夹层,不仅具有柔性印刷线路的特点,而且,应用在结构健康监测系统中还有其他一些独特的优越性能。并利用压电智能夹层进行了初步的拉伸载荷识别,同压电片相比,识别效果更明显。

嵌入压电智能夹层的复合材料主动监测

为了保证复合材料结构的成型质量和工作过程的安全,考虑采用嵌入压电智能夹层进行主动的、在线的监测复合材料的成型过程和服役过程。首先通过复合材料力学基本性能对比实验,验证了嵌入智能夹层并没有明显地降解复合材料的结构整体性。接着又进一步应用压电智能夹层对复合材料成型过程信号的相位延迟和服役过程的载荷进行了实时、主动的监测。以上研究证明了嵌入压电智能夹层对复合材料的成型和服役过程进行实时监测的可行性。

基于兰姆波主动监测的虚拟仪器系统

针对被动监测方法的实施依赖于结构的工作状态等的局限性,引出了一种可以进行主动的、在线监测的兰姆波主动监测技术,搭建了基于兰姆波主动监测的虚拟仪器系统,并利用此系统进行了拉伸载荷识别的初步研究,得到了较好的结果。

改进Canny算子与形态学融合的边缘检测

为提升红外图像边缘检测的性能,提出一种改进Canny算子与多尺度形态学融合的红外图像边缘检测方法。采用快速引导滤波替换高斯滤波对图像进行保边降噪,利用3×3有限差分方式代替传统Canny算子中2×2有限差分方式,在45°、135°对角方向上的增加梯度模板计算像素梯度,通过基于方差与权重的Otsu算法对阈值进行选取,提高算法的自适应性,为进一步提升算法的抗噪性能,将改进的Canny算子与多尺度形态学进行融合。实验结果表明,此方法提取的边缘轮廓较其它方法轮廓清晰平滑,细节边缘突出且层次感分明,有效抑制了红外图像噪声,提高了边缘检测效果。

基于Kinect相机的深度图像空洞修复算法

针对Kinect相机采集的原始深度图存在大面积空洞,采用快速进行法(FMM)修复算法存在图像边缘失真等问题,提出一种改进FMM的深度图像空洞修复算法。首先,对原始深度图像进行阈值处理,生成掩码图像以确定待修复区域;然后,采用改进FMM算法,引入置信度因子并使用固定尺度的目标块替换原先修复邻域,根据非零像素点占比选择不同的修复算法;当置信度较低时,根据图像特征连续性确定候选块搜索邻域,通过相似性度量函数获取最佳匹配块;最后,将最佳匹配块的中心像素值替换至待修复点,迭代至空洞完全修复。实验结果表明:与传统FMM算法相比,改进FMM算法的峰值信噪比提升了11.79%,避免了图像边缘失真等问题,可以有效地对Kinect相机采集深度图像过程中产生的空洞完成修复。

基于LLE-FOA-SVR模型的煤矿突水预测

针对煤矿突水预测精度低、训练速度慢的问题,提出基于局部线性嵌入(LLE)—果蝇优化算法(FOA)—支持向量回归(SVR)的煤矿突水预测模型。首先,利用LLE在非线性数据特征提取方面的优势,提取煤矿突水影响因素原始数据的本质特征,形成重构因子,减少数据间的冗余信息和噪声。然后,利用FOA对SVR的参数进行迭代优化,并将最优参数代入SVR中,以解决传统SVR参数优化困难的问题。最后,结合实例并将LLE-FOA-SVR模型的预测结果与反向传播(BP)、SVR、LLE-SVR模型的预测结果进行对比。实验结果表明:该模型的预测精度高于其他3种模型,预测精度可达90%,且建模时间和运算时间更短。

基于粒子群-拟牛顿混合算法的管道机器人定位

针对管道机器人定位问题,通过磁偶极子理论建立了以极低频电磁脉冲为检测手段的定位模型,推导出了定位模型的非线性方程组。在此基础上设计了基于粒子群优化-拟牛顿混合算法用于定位方程组的求解,提高了管道机器人的定位精度,避免了粒子群优化算法局部精细搜索能力差和拟牛顿算法对初值敏感的不足。数值仿真与实验结果验证了管道机器人定位模型和数值算法的有效性和可行性,实验定位平均误差满足管道机器人工作中定位的需要,采用改进的混合算法后,平均定位误差在x、y、z三个方向上分别降低了4.19 cm、3.81 cm、4.65 cm,提高了定位精度。

不同应力速率下含水煤岩声发射信号特性

对不同应力速率下含水煤岩声发射频谱特性进行了实验和分析.结果表明,在煤岩的受载变形破裂过程中声发射是阵发性的,其声发射的频率特性较为单一.煤岩含水量的不同,对其声发射特性有一定影响.具体表现为对声发射强度的影响.含水量较大的煤岩较之含水量小的在声发射强度上略低.应力速率大时,声发射主要集中在煤岩破裂前的一段时间内;应力速率小时,煤岩破裂前的声发射较应力速率大时变少.在应力速率提高后,声发射在频次和幅度上有很明显的增加.

多传感器的掘进机定位系统研究

研究的定位系统采用三轴加速度传感器、单轴陀螺仪和超声波测距传感器,通过掘进机的位姿、转向角度和位移的多信息融合处理,得到掘进机的位置,当发现掘进机偏离预设行走轨迹时,通过整平与对中的控制,对掘进机实现纠偏,为掘进机的自动前移提供技术保障。

掘进机器人截割头截割运动与轨迹仿真研究

针对煤矿井下掘进机控制过程中,容易出现超挖、欠挖等问题。以掘进机在复杂的倾斜环境中,采用几何投影法,建立截割头的空间实时位置与巷道断面范围的空间数学模型。利用MATLAB软件平台,对断面成形进行控制仿真,验证了截割运动建模的正确性,为掘进机器人断面截割成形的准确控制奠定了基础。

检测技术虚拟实验与数据处理软件设计

为解决传统实验方法受空间、时间、设备等限制的问题,提升教学质量,设计并开发了检测技术虚拟实验与数据处理软件。该软件采用面向对象的程序设计,综合利用Visual Basic 6.0、Photoshop 9.0、Visio2003等软件,开发设计了多个实验模块,并实现了实验环境、操作过程和现象的仿真模拟。软件同时具有对虚拟实验和实物实验数据进行方便保存、绘制拟合曲线、分析误差等功能。

新型矿井输送机输送带纵向撕裂检测方法

针对矿井输送机纵向撕裂检测方面的难点,即检测过程中漏检或者误检的概率比较高,提出了一种新型的检测方案。该检测方案通过在输送机输送带内部置入双环导线回路,并依据电磁感应原理得到检测信号,最后交由单片机对信息进行处理分析。由于导线内嵌于输送带内部,电磁感应的非接触方式,使该检测方案能够有效地减小外部干扰,达到提高检测精度的效果。

可存盲区的井下无线传感器网络节点部署研究

在分析现有无线传感器网络节点部署方案和覆盖模型的基础上,针对完全覆盖存在难度大、成本高、节点存在冗余等缺点,提出了一种可存盲区的井下无线传感器网络覆盖模型和节点部署方案,并给出了该方案在井下的具体应用。可存盲区的井下无线传感器网络节点部署方案可根据监测对象的具体情况调节盲区度,从而实现盲区大小的设置。分析结果表明,对于相同的节点数量,该方案比完全覆盖时的覆盖面积大;对于同等面积的监测区域,该方案比完全覆盖时所需的传感器节点数量少,不仅节约了系统成本,还在一定程度上改善了节点冗余度问题。

共享激光器的分布式光纤气体传感系统

为了实现远端多节点的高效检测并降低成本,设计了一种新颖的分布式光纤气体传感系统。该系统采用共享一个工作于特种波长的分布反馈半导体激光器,将其置于一个本地控制节点内并通过双向光纤链路串联各远端检测节点,同时使用特殊设计的远端节点结构和光纤段,在每个检测节点,用两个Y型耦合器接入气室,将系统中信号分为上行流和下行流,避免来自其它节点信号影响并直接实现时分复用;并以三节点系统的瓦斯体积分数检测为例进行数值计算和实验。结果表明,激光二极管占总成本比重可由约60%降至约38%,且增加循环检测次数能使各节点测定气体体积分数的相对误差降低,首个节点的相对误差可降至0.2%以下,甚至更低,该方案能够精简高效地实现共享光源的分布检测。

基于无线传感器网络温湿度采集监测系统

温湿度与日常生产生活息息相关,在很多情况下都要对温湿度信息进行采集监测。传统的有线温湿度采集监测在监测环境和数据信息传输距离上都有一定的限制。本文在无线传感器网络相关理论的基础上研究设计一种温湿度无线采集监测系统。它能实现多节点温湿度的实时检测,并能通过无线收发和GSM通信将采集的信息发送到终端用户,实现在终端监测界面的动态监测,终端用户还可以通过无线收发和GSM通信发送控制信息,实现对温湿度的控制,在一定程度上能实现自动控制并克服传输距离的问题,具有广阔的应用前景。

VB平台下的虚拟实验软件开发研究

论述了基于VB平台实现的一种虚拟实验软件开发技术。从虚拟实验软件的目的和功能要求出发,设计了虚拟实验软件的架构。介绍了利用Visio绘制虚拟实验场景技术,阐述了虚拟实验软件中人机交互功能的实现方法。