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基于图像处理的光学晶体维氏硬度测量算法
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作者 程莹 赵行 +3 位作者 张诗婧 丁守军 莫绪涛 黄仙山 《应用光学》 CAS 北大核心 2024年第4期796-803,共8页
硬度是衡量材料软硬程度的一种性能指标。针对镥铝石榴石(lutetium-aluminum garnet,LuAG)和镥镓石榴石(lutetium-gallium garnet,LuGG)等光学晶体弹性小、受压易破损、压痕边界不清晰的特点,提出一种基于图像处理的光学晶体维氏硬度测... 硬度是衡量材料软硬程度的一种性能指标。针对镥铝石榴石(lutetium-aluminum garnet,LuAG)和镥镓石榴石(lutetium-gallium garnet,LuGG)等光学晶体弹性小、受压易破损、压痕边界不清晰的特点,提出一种基于图像处理的光学晶体维氏硬度测量方法。利用深度学习YOLOv5s网络,从图像中分割出维氏压痕目标位置,进行自适应二值化,选取最大连通域、骨架提取,进一步通过概率霍夫直线检测特定方向线段,得到压痕4个顶点的准确位置。实验结果表明,平均相对误差可以控制在1.5%以内,有效降低了传统网络算法和传统图像处理算法的计算误差,适用于对光学晶体维氏硬度的自动化精确测量。 展开更多
关键词 光学晶体 维氏硬度 YOLOv5s 概率霍夫直线
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基于球面折反射成像和YOLOv7的内螺纹缺陷检测
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作者 张诗婧 莫绪涛 +1 位作者 赵行 董杨林 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期282-292,共11页
螺母在机械制造环节得到广泛应用,其内壁螺纹质量对于机械联接至关重要。为了实现螺母内螺纹的非接触缺陷检测,首先提出一种基于球面折反射全景成像原理的图像采集装置,其次利用该装置采集图像数据集并提出一种基于改进YOLOv7的缺陷检... 螺母在机械制造环节得到广泛应用,其内壁螺纹质量对于机械联接至关重要。为了实现螺母内螺纹的非接触缺陷检测,首先提出一种基于球面折反射全景成像原理的图像采集装置,其次利用该装置采集图像数据集并提出一种基于改进YOLOv7的缺陷检测算法。该成像装置具备一次性成像、无须伸入内壁、采集到的内螺纹图像细节完整等优势,有效地改进了传统视觉检测方案存在的成像分辨率低、相机视场占比小的问题。对YOLOv7模型进行改进并结合螺母内螺纹的缺陷特征,使用k-means++算法聚类锚框,使得模型训练更容易收敛。通过在特征融合网络中加入坐标注意力(CA)机制,提高网络的特征表达能力。使用SIo U损失函数替换原YOLOv7模型中的CIo U损失函数,提高模型分类的准确性和可靠性。实验结果表明,针对缺口、漏攻纹、刮痕、碎屑4种内螺纹缺陷,改进后的YOLOv7模型的平均精度(AP)分别达到96.89%、100%、98.07%、99.98%,平均精度均值(m AP)达到98.74%,检测速度达到39.64帧/s,与其他常见模型相比,改进模型精度更高,能够满足工业现场的实时检测需求。 展开更多
关键词 缺陷检测 内螺纹 机器视觉 球面折反射成像 深度学习
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地方高校光电信息科学与工程专业工程实践能力培养探究
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作者 黄仙山 吴建光 +2 位作者 刘义 莫绪涛 刘海莲 《安徽工业大学学报(社会科学版)》 2023年第3期58-60,共3页
基于工程教育OBE理念,结合光电信息科学与工程专业建设实践,围绕学生工程实践能力培养,提出了专业工程实践能力培养体系建设的思路和举措。通过方案设计、要素构建以及评价机制建立等方面的实践,探索切实提高学生工程实践能力培养的新... 基于工程教育OBE理念,结合光电信息科学与工程专业建设实践,围绕学生工程实践能力培养,提出了专业工程实践能力培养体系建设的思路和举措。通过方案设计、要素构建以及评价机制建立等方面的实践,探索切实提高学生工程实践能力培养的新途径。 展开更多
关键词 工程教育 OBE理念 实践能力
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Image denoising method with tree-structured group sparse modeling of wavelet coefficients
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作者 Zhang Tao Wei Haiguang mo xutao 《Journal of Southeast University(English Edition)》 EI CAS 2019年第3期332-340,共9页
In order to enhance the image contrast and quality, inspired by the interesting observation that an increase in noise intensity tends to narrow the dynamic range of the local standard deviation (LSD) of an image, a tr... In order to enhance the image contrast and quality, inspired by the interesting observation that an increase in noise intensity tends to narrow the dynamic range of the local standard deviation (LSD) of an image, a tree-structured group sparse optimization model in the wavelet domain is proposed for image denoising. The compressed dynamic range of LSD caused by noise leads to a contrast reduction in the image, as well as the degradation of image quality. To equalize the LSD distribution, sparsity on the LSD matrix is enforced by employing a mixed norm as a regularizer in the image denoising model. This mixed norm introduces a coupling between wavelet coefficients and provides a tree-structured group scheme. The alternating direction method of multipliers (ADMM) and the fast iterative shrinkage-thresholding algorithm (FISTA) are applied to solve the group sparse model based on different cases. Several experiments are conducted to verify the effectiveness of the proposed model. The experimental results indicate that the proposed group sparse model can efficiently equalize the LSD distribution and therefore can improve the image contrast and quality. 展开更多
关键词 local standard deviation group sparse image denoising mixed norm TEXTURE
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球面折反射成像的内螺纹螺距视觉测量系统
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作者 张诗婧 莫绪涛 +2 位作者 董杨林 程莹 黄仙山 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2023年第10期211-220,共10页
为了实现内螺纹参数的非接触、自动化在线测量,本文以通孔螺母和盲孔螺母为检测对象,提出了一种基于球面折反射全景成像原理的内螺纹螺距参数的机器视觉测量系统。系统采集经球面折反射得到的图像,随后分割出完整的内螺纹区域;采用对比... 为了实现内螺纹参数的非接触、自动化在线测量,本文以通孔螺母和盲孔螺母为检测对象,提出了一种基于球面折反射全景成像原理的内螺纹螺距参数的机器视觉测量系统。系统采集经球面折反射得到的图像,随后分割出完整的内螺纹区域;采用对比度受限的自适应直方图均衡化算法提高图像对比度,并采用中值滤波与双边滤波的组合来保护螺纹边界信息;再使用Zernike矩边缘检测算法确定每条螺纹的亚像素边缘;最终,基于折反射成像理论计算得到内螺纹螺距尺寸。与计量用螺纹综合测量机的螺距测量值进行了对比,实验结果表明该系统的平均测量误差为0.018 5 mm,满足工业生产中内螺纹螺距精度的要求,检测效率高,可用于内螺纹在线视觉检测。本研究为圆柱形内壁尺寸测量和缺陷检测提供了一种参考方案。 展开更多
关键词 机器视觉 内螺纹 球面折反射成像 边缘检测 亚像素
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基于Mask R-CNN结合边缘分割的颗粒物图像检测 被引量:2
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作者 李轩 杨舟 +3 位作者 陶新宇 王晓杰 莫绪涛 黄仙山 《应用光学》 CAS 北大核心 2023年第1期93-103,共11页
对颗粒物的尺寸检测是生产中重要的环节,使用相机采集图像并处理是常用的非接触检测方法。围绕颗粒物的识别与尺寸检测需求,选用沙粒为检测对象,提出了一种改进颗粒物边界掩膜的Mask R-CNN模型。该模型结合经典的边缘检测技术,并利用深... 对颗粒物的尺寸检测是生产中重要的环节,使用相机采集图像并处理是常用的非接触检测方法。围绕颗粒物的识别与尺寸检测需求,选用沙粒为检测对象,提出了一种改进颗粒物边界掩膜的Mask R-CNN模型。该模型结合经典的边缘检测技术,并利用深度学习模型预测掩膜,根据边缘分割的结果来得到更高精度的掩膜。使用DenseNet作为检测网络的主干网络,使得整体网络参数量更少,并利用通道注意力机制加强网络的特征提取能力。实验结果表明,改进的网络可以提高检测的精度,且结合图像处理的方式能够改善掩膜尺寸检测的准确度,为颗粒物的工业检测提供了一种有意义的方法。 展开更多
关键词 颗粒物检测 深度学习 图像分割 机器视觉 尺寸分布
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基于改进YOLOv5算法的直拉法单晶硅位错检测模型研究 被引量:1
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作者 杨舟 程莹 +4 位作者 张诗婧 陶新宇 莫绪涛 马四海 黄仙山 《应用光学》 CAS 北大核心 2023年第5期1022-1029,共8页
表征和测量单晶硅位错密度是检测晶体生长品质和研究位错形成机制的重要参量。基于位错腐蚀坑形貌差异大、背景复杂等非典型性特征,以及传统人工光学显微检测准确度不高、效率低下等问题,提出一种改进的YOLOv5算法检测单晶硅位错腐蚀坑... 表征和测量单晶硅位错密度是检测晶体生长品质和研究位错形成机制的重要参量。基于位错腐蚀坑形貌差异大、背景复杂等非典型性特征,以及传统人工光学显微检测准确度不高、效率低下等问题,提出一种改进的YOLOv5算法检测单晶硅位错腐蚀坑密度分布。在原始的YOLOv5算法基础上引入注意力机制,优化网络结构,加强模型推算能力;进一步通过强化特征融合,提升网络检测精度;优化损失函数增强定位准确率,提升训练速度。实验结果表明:改进后的算法,对两种不同腐蚀液的单晶硅位错腐蚀坑检测精度分别达到93.52%和98.82%,检测平均精确率均值(mAP)能够达到96.17%,帧率(FPS)能够达到47帧/s,满足实时检测的需求。 展开更多
关键词 位错 缺陷检测 单晶硅 YOLOv5算法 注意力机制
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神经网络北部湾海洋浪高预测 被引量:5
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作者 莫旭涛 李自立 《现代电子技术》 2021年第13期55-59,共5页
为分析不同神经网络模型在海洋波高数据预测中的应用效果,基于北部湾单点浮标实测数据,首先对目标数据进行数字特征分析,根据分析结果选择离差标准化对输入数据进行预处理;接着通过实验分析对比了循环神经网络、长短时记忆网络、带卷积... 为分析不同神经网络模型在海洋波高数据预测中的应用效果,基于北部湾单点浮标实测数据,首先对目标数据进行数字特征分析,根据分析结果选择离差标准化对输入数据进行预处理;接着通过实验分析对比了循环神经网络、长短时记忆网络、带卷积的循环神经网络和带卷积的长短时记忆网络4种网络模型方法在波高数据建模预测的效果。实验结果表明,4种网络建模方法对北部湾海域波高预测模型评估的平均均方根误差为0.20 m,平均相关系数为0.88,通过实验对比4种网络模型方法的预测分析结果表明,加入卷积后的网络模型预测结果准确度更好。 展开更多
关键词 浪高预测 人工神经网络 数字特征分析 数据预处理 长短时记忆网络 离差标准化 均方根误差
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Group Sparsity Residual Constraint Image Denoising Model with l_(1)/l_(2)Regularization
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作者 WU Di ZHANG Tao mo xutao 《Wuhan University Journal of Natural Sciences》 CAS CSCD 2023年第1期53-60,共8页
Group sparse residual constraint with non-local priors(GSRC)has achieved great success in image restoration producing stateof-the-art performance.In the GSRC model,the l_(1)norm minimization is employed to reduce the ... Group sparse residual constraint with non-local priors(GSRC)has achieved great success in image restoration producing stateof-the-art performance.In the GSRC model,the l_(1)norm minimization is employed to reduce the group sparse residual.In recent years,nonconvex regularization terms have been widely used in image denoising problems,which have achieved better results in denoising than convex regularization terms.In this paper,we use the ratio of the l_(1)and l_(2)norm instead of the l_(1)norm to propose a new image denoising model,i.e.,a group sparse residual constraint model with l_(1)/l_(2)minimization(GSRC-l_(1)/l_(2)).Due to the computational difficulties arisen from the non-convexity and non-linearity,we focus on a constrained optimization problem that can be solved by alternative direction method of multipliers(ADMM).Experimental results of image denoising show that the pro-posed model outperforms several state-of-the-art image denoising methods both visually and quantitatively. 展开更多
关键词 image denoising l_(1)/l_(2)minimization group sparse representation
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金华南货运站计量检测问题分析及改进措施
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作者 莫徐涛 《铁道技术监督》 2021年第12期21-22,41,共3页
金华南货运站计量检测工作在数据采集、数据流转、数据处理、设备等方面存在诸多问题,不能完全满足当前货运增量背景下的计量检测要求,与铁路现代物流企业、智能场站建设目标存在较大差距。从强化计量检测技术研究、加快计量检测设备更... 金华南货运站计量检测工作在数据采集、数据流转、数据处理、设备等方面存在诸多问题,不能完全满足当前货运增量背景下的计量检测要求,与铁路现代物流企业、智能场站建设目标存在较大差距。从强化计量检测技术研究、加快计量检测设备更新、加强计量检测人才队伍建设、建立“智能货运站+”计量检测数字平台这4个方面,提出提升计量检测质量和效率的对策,以加快金华南货运站从传统计量检测方式向现代计量检测方式的转型升级,提升计量检测智能化水平,实现计量检测数据的精准和可视化、运输安全的有序可控及人工成本的降低。 展开更多
关键词 货运作业 计量检测 数据采集 智能化
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基于机器视觉的低对比度物体尺寸测量研究 被引量:10
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作者 王晓杰 莫绪涛 +3 位作者 陶新宇 李轩 杨舟 黄仙山 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期27-33,共7页
工业零件的产品检测是保证零件质量合格最重要的环节。传统的接触式检测方法难以满足工业现场高效、高精度等需求,基于机器视觉的图像测量系统已广泛应用于检测产品的几何参数。非透明物体形成的高对比度图像的测量已经进行了大量的工作... 工业零件的产品检测是保证零件质量合格最重要的环节。传统的接触式检测方法难以满足工业现场高效、高精度等需求,基于机器视觉的图像测量系统已广泛应用于检测产品的几何参数。非透明物体形成的高对比度图像的测量已经进行了大量的工作,针对透明物体形成的低对比度图像的研究相对较少。以直角棱镜为对象,开发了一种用于测量低对比度产品尺寸的图像测量系统。对不同光照强度下采集到的图像进行平均,得到平滑的图像;采用限制对比度的直方图均衡化算法增强图像的对比度和使用Zernike矩边缘检测算法确定精确的亚像素边缘。通过多个对比实验验证了改进算法的合理性和优越性。棱镜厚度的平均误差小于0.003mm,标准偏差小于0.0015mm。提出的方案为相对透明物体的高精度测量领域提供了一种可行性方案。 展开更多
关键词 机器视觉 图像处理 亚像素 尺寸测量 低对比度
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单晶硅熔液面位置检测的图像处理方法研究 被引量:4
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作者 徐亚顺 李轩 +3 位作者 王晓杰 莫绪涛 马四海 黄仙山 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期562-567,共6页
利用单晶炉中特殊结构在硅熔液上的倒影图像目标,通过图像处理进行高温硅熔体液面变化的非接触式检测。首先比较不同图像分割方法对倒影图像处理的效果,选取最优图像分割方法处理不同单晶硅液位的倒影图像,其次采用不同角度、不同尺寸R... 利用单晶炉中特殊结构在硅熔液上的倒影图像目标,通过图像处理进行高温硅熔体液面变化的非接触式检测。首先比较不同图像分割方法对倒影图像处理的效果,选取最优图像分割方法处理不同单晶硅液位的倒影图像,其次采用不同角度、不同尺寸ROI(感兴趣区域)对图像进行分割,并提取分割后的目标像素面积,最后利用像素面积变化与对应液位变化之间的比值系数和像素面积变化的标准差相结合的评价函数对图像处理效果进行对比。结果表明,采用动态局部阈值分割法和大尺寸且垂直于相机视角的ROI对图像进行处理,使得评价函数值最大,兼顾了单晶硅液位检测的灵敏度和精密度。 展开更多
关键词 光学测量 单晶硅 液位检测 图像处理 ROI 评价函数
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The spontaneous emission of an excited atom embedded in photonic crystals with two atomic position-dependent bands 被引量:2
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作者 HUANG XianShan LIU HaiLian +2 位作者 WANG Dong mo xutao LIU HouTong 《Science China Chemistry》 SCIE EI CAS 2013年第3期524-529,共6页
The spontaneous emission of an excited atom embedded in photonic crystals with two atomic position-dependent bands is investigated.The distribution of the density of states between two bands depends on the atomic posi... The spontaneous emission of an excited atom embedded in photonic crystals with two atomic position-dependent bands is investigated.The distribution of the density of states between two bands depends on the atomic position in a unit cell of the photonic crystal and is described with an atomic position-dependent parameter.The result shows that the emitted field and the time evolution of the upper-level population are affected by the atomic position and the gap width.The spontaneous emission spectrum in free space can be shifted and narrowed with the photonic reservoir and the gap width. 展开更多
关键词 spontaneous emission photonic crystals two atomic position-dependent bands
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用于产生空心焦场的二元环带相位板 被引量:1
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作者 王伟 吴建光 +1 位作者 莫绪涛 黄仙山 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2019年第7期97-102,共6页
基于标量衍射理论,利用相干叠加的方法,研究了可以产生空心焦场的二元环带相位板。推导了各环带半径应满足的解析表达式,通过数值计算研究了环带半径对空心焦场的影响规律。研究结果表明,在焦平面上,相位板环带半径对旁瓣比和最大光强... 基于标量衍射理论,利用相干叠加的方法,研究了可以产生空心焦场的二元环带相位板。推导了各环带半径应满足的解析表达式,通过数值计算研究了环带半径对空心焦场的影响规律。研究结果表明,在焦平面上,相位板环带半径对旁瓣比和最大光强比的影响较大,对空心焦场半径的影响较小,增加环带数能够减小旁瓣比,增大最大光强比。在轴向上,环带数增加并不能增大最大光强比,环带数和环带半径对旁瓣比和最大光强比的影响较大。对于二元环带相位结构,旁瓣比和最大光强比仅取决于环带半径,和数值孔径无关;在焦面上,空心焦场半径和数值孔径成反比,在轴向上,空心焦场半径和数值孔径的平方成反比。 展开更多
关键词 衍射 二元光学 空心焦场 环带相位板
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