基于改进ICP算法的室内环境三维地图创建研究

提出一种基于离散选取机制的改进特征点ICP算法,并设计了基于该算法的三维地图创建方法.该方法分为3个阶段,首先提取并匹配相机运动过程中采集的RGB彩色图像中的SURF特征点;然后结合RANSAC算法进行初始配准,优化特征点集初始位姿、去除误匹配,并结合基于离散选取机制的特征点ICP算法进行精确配准;最后利用g2o图优化算法结合关键帧实现对相机运动轨迹的优化,减少累计误差,并将相机采集到的点云数据根据相机当前位姿构建三维点云地图.经过在5个公开数据集环境下进行实验对比,证明本方法的可行性和有效性,在相机运动长度为15.989m的情况下误差仅为0.059m,且能够准确地创建实验环境的三维地图.

基于XTION的机器人室内三维地图实时创建

针对室内复杂环境中移动机器人三维地图创建问题,基于RGB-D相机XTION搭建机器人地图创建系统,提出一种利用视觉里程计和贝叶斯闭环检测实时创建三维地图的方法。在机器人操作系统(ROS)框架内,首先由移动机器人携带XTION获取环境三维图像经WIFI上传上位机,然后由上位机软件使用SURF算法对RGB-D相机图像进行特征点提取与匹配,接着采用视觉里程计进行机器人位姿估计,同时利用贝叶斯闭环检测消除累积误差,最后使用g2o方法对三维点云图进行优化并创建完整的三维地图。经室内环境实验验证,机器人地图创建系统创建了完整的室内环境三维地图,所描述室内物体轮廓比较清晰并与真实场景相一致,机器人位姿估计比较精确,验证了利用视觉里程计和贝叶斯闭环检测实时创建三维地图的可行性。

一种自适应特征地图匹配的改进VSLAM算法

从提高机器人视觉同时定位与地图构建(Visual simultaneous localization and mapping, VSLAM)算法的实时性出发,在VSLAM的视觉里程计中提出一种自适应特征地图配准的算法.首先,针对视觉里程计中特征地图信息冗余、耗费计算资源的问题,划分特征地图子区域并作为结构单元,再根据角点响应强度指标大小提取子区域中少数高效的特征点,以较小规模的特征地图配准各帧:针对自适应地图配准时匹配个数不满足的情况,提出一种区域特征点补充和特征地图扩建的方法,快速实现该情形下当前帧的再次匹配:为了提高视觉里程计中位姿估计的精度,提出一种帧到帧、帧到模型的g2o (General graph optimization)特征地图优化模型,更加有效地更新特征地图的内点和外点.通用数据集的实验表明,所提方法的定位精度误差在厘米级,生成的点云地图清晰、漂移少,相比于其他算法,具有更好的实时性、定位精度以及建图能力.

基于kinect的改进RGB-D视觉里程计

针对RGB-D视觉里程计中kinect相机所捕获的图像深度区域缺失的问题,提出了一种基于PnP(perspective-n-point)和ICP(iterative closest point)的融合优化算法。传统ICP算法迭代相机位姿时由于深度缺失,经常出现特征点丢失导致算法无法收敛或误差过大。本算法通过对特征点的深度值判定,建立BA优化模型,并利用g2o求解器进行特征点与相机位姿的优化。实验证明了该方法的有效性,提高了相机位姿估计的精度及算法的收敛成功率,从而提高了RGB-D视觉里程计的精确性和鲁棒性。

杭州G20峰会空气污染控制状况评估

为了实现杭州G20峰会(二十国集团财长和央行行长会议)期间的环境空气质量目标,2016年初开始长江三角洲地区尤其是浙江省加快推进大气污染防治行动,分区分时间节点实施多种污染控制措施.为了评估这些措施实施成效,利用WRF-Chem(Weather Research and Forecasting Model Coupled to Chemistry)模式对2015—2016年浙江省AQI(air quality index)、PM_(2.5)、SO_2等污染物浓度观测资料进行了模拟计算及分析.结果表明:(1)模拟计算显示,G20峰会期间各污控措施减排效果明显,核心区减排比例最大,严控区次之,管控区最小,4种污染物浓度减排比例从大到小顺序依次是SO_2、PM_(2.5)、NO_x和VOCs.(2)观测资料分析显示,G20峰会期间浙江省环境空气质量明显改善,但不同控制区改善状况不尽相同.与2015年9月、2016年8月相比,2016年9月核心区月均AQI的降幅约为35和25;严控区次之,AQI降幅约为20和15;管控区最弱,AQI降幅约为8和5.ρ(PM2.5)情况与AQI相似,观测结果与模拟计算一致.(3)G20峰会期间日均AQI及各种污染物浓度振荡下降,9月5日降至最低值.9月4—5日杭州市和浙江省日均AQI分别为90、62和77、51,均在GB 3095—2012《环境空气质量标准》的二级标准限值以下;日均ρ(PM_(2.5))分别为37、35μg/m^3和20、21μg/m^3,优于GB 3095—2012二级标准.(4)污控措施改变了大气中的首要污染物.以杭州市为例,2016年6—8月没有出现以PM_(2.5)为首要污染物的污染天气情况;7—9月没有出现以NO_2为首要污染物的污染天气情况,2015仅8月出现这种情况,10月出现跃升,日数占比高达60%左右;从4月开始以O_3为首要污染物的日数占比较往年呈更快的增长状态,7月出现最大值,并呈现与往年双峰型不同的单峰型结构.研究显示,除有利气象条件外,对污染源所采取的严格控制措施是杭州G20峰会取得良好效果的主要原因.

模拟烟气气氛下矿物元素组分对砷的吸附特性研究

利用气相砷吸附反应实验装置,研究了300-900℃条件下CaO、Fe2O3、MgO、Al2O3、K2SO4及钙铁混合吸附剂在模拟烟气气氛下的As2O3(g)吸附特性。结果表明,在五种单元素吸附剂中,CaO的吸附能力最强,K2SO4最弱;随着温度升高,CaO的吸附量先增加,在700℃时略微下降后又增加,Fe2O3的吸附量先增加后减少,MgO、Al2O3、K2SO4的吸附量一直增加;三种比例的钙铁混合吸附剂的吸附效果的实验值相比计算值至少提高了92%,Ca∶Fe比为3∶1时,吸附效果最好,达到7.91mg/g。混合后烧结反应导致表面结构改变是吸附效果提升的重要原因。

GS型包合物G_2PEDS·MeOH·2(H_2O)和G_2PEDS·naphthalene的合成与晶体结构

合成了两个由胍盐 (G)和 4 ,4′ 苯醚二磺酸 (PEDS)为主体框架所形成的主 -客体包合物 ,分别为 [(CH6 N3) ]2[(C1 2 H8O7S2 ) ]·MeOH·2 (H2 O) (1)和 [(CH6 N3) ]2 [(C1 2 H8O7S2 ) ]·(C1 0 H8) (2 ) .两个化合物都是以P 1空间群结晶 ,晶胞参数分别为 :1a =0 75 0 9(4)nm ,b =1 2 113(6 )nm ,c =1 5 936 (8)nm ,α =10 2 6 36 (10 )°,β =10 2 70 3(11)° ,γ =91 318(10 )°;2a =0 75 4 0 9(3)nm ,b =1 2 15 84 (5 )nm ,c =3 0 9376 (14 )nm ,α =81 5 0 6 (2 )°,β =89 6 6 9(2 )°,γ =88 890 (2 )° .在这两个晶体结构中 ,G和PEDS通过氢键形成了双夹层 -双柱子的主体框架 ,客体分子被包合在平行于a轴方向的晶格空间 .这种双夹层 -双柱子的主体框架在由胍盐 (G)和有机二磺酸 (S)体系所形成的。

大颗粒煤模拟气化的煤气洗涤水中有机污染物组成

分别以H2O（g）和CO2为气化剂,采用自制的煤炭地下气化模拟试验装置和GC-MS分析仪,研究粒径为5~10,mm的大颗粒内蒙褐煤、鹤壁烟煤和晋城无烟煤在不同气化温度下气化的煤气洗涤水中有机污染物组成.结果表明：随着气化温度的升高,煤气洗涤水中的各类酚不断增多,甲苯、萘和醚类化合物则不断减少,杂环化合物的变化较复杂,适当控制气化温度可以有效降低煤炭地下气化对地下水的有机污染程度;气化剂为H2O（g）时萘和各类酚含量均高于气化剂为CO2时的含量,醚和甲苯含量则小于CO2时的含量;煤种对煤气洗涤水中有机污染物种类和含量影响较大,内蒙褐煤洗涤水中酚的含量远大于鹤壁煤和晋城煤,甲苯含量的变化顺序为晋城煤〉鹤壁煤〉内蒙煤,萘含量的变化顺序与甲苯的变化顺序相反.

压强影响2NO2（g）N2O4（g）平衡的实验设计

为让学生能直观地体验新的化学平衡建立的标志和时间节点,运用DIS数字传感器,对“压强影响2NO2（g）=N2O4（g）平衡的实验”进行了探究.介绍了实验设计思路、实验内容和实验数据,并对实验结果进行了讨论.该实验教学旨在提升学生运用现代化实验手段分析问题、解决问题的意识和能力.

SO_2和H_2O(g)对新疆高钠煤中钠挥发和形态迁移的研究

在水平管式炉上进行了400-1 100℃新疆高钠煤恒温燃烧实验,并利用逐级提取的方法分析煤及煤灰中钠的赋存形态,研究煤中钠的释放和形态迁移特性。重点考察700和1100℃下H_2O(g)和SO_2(g)单因素及双因素对煤中无机钠挥发和形态迁移的影响。结果表明,随着温度的升高,煤中钠的释放比例逐渐增大,其中,有机态钠最先析出,其次是水溶态无机钠,硅铝酸盐形式的无机钠则由于高热稳定性不易分解或挥发。低温下(700℃)H_2O(g)的存在降低了钠的挥发,而较高温度下(1 100℃)焦炭与水蒸气反应生成的局部还原性气氛促进煤中钠的挥发,但当入口气氛中H_2O(g)浓度高于20%时,促进作用减小。SO_2的存在抑制了煤中钠的挥发,随着燃烧温度升高,SO_2对钠的抑制作用减弱。H_2O和SO_2双因素作用下,低温下(700℃)抑制了煤中钠的挥发,而较高温度下(1 100℃)钠的挥发特性取决于两者在入口气氛中的浓度。对于选取的高钠煤,20%H2O和2.0×10-3SO_2入口气氛下,1 100℃煤燃烧钠的挥发比例由86%提高到了87.1%。

H_(2)O(g)对富氧燃烧超细颗粒物生成特性影响

为实现富氧燃烧技术的广泛推广,对煤粉燃烧在富氧气氛下的颗粒物排放特性进行了研究。在1800 K管式炉内进行煤焦燃烧试验,研究了富氧气氛下H_(2)O(g)体积分数(0、5%、10%、20%、30%)对煤焦燃烧超细颗粒物的影响;采用荷电低压撞击器(ELPI+)获得超细颗粒物质量和数量浓度粒径分布并进行分析。结果表明,H_(2)O(g)对超细颗粒物质量浓度和数量浓度粒径分布无影响,但会导致超细颗粒物的峰值波动。超细颗粒物总数量由最小粒径超细颗粒物决定,5种水蒸气浓度下EL⁃PI+第1级撞击器收集到的超细颗粒物数量占比均超过65%。超细颗粒物总质量由最大粒径超细颗粒物决定,5个水蒸气浓度下ELPI+第7级撞击器收集到的超细颗粒物质量占比均超过94%。低H_(2)O(g)浓度会抑制超细颗粒物生成,H_(2)O(g)体积分数为5%时的抑制作用最显著;高H_(2)O(g)浓度会促进超细颗粒物生成。这是因为一方面H_(2)O(g)与煤焦发生气化反应,使煤焦颗粒周围产生还原性气氛,促进矿物质还原为单质,进一步促进矿物质蒸发;另一方面气化反应是吸热反应,会降低煤焦颗粒燃烧温度,同时H_(2)O(g)加入也导致烟气热容增加进一步降低,煤焦燃烧温度抑制煤中矿物质的蒸发,导致超细颗粒物生成减少,是2种作用相互竞争的结果。此外,H_(2)O(g)的加入使超细颗粒物平均粒径增大,0~5%H_(2)O(g)时超细颗粒物平均粒径增大最迅速。

V_(2)O_(5)/g⁃C_(3)N_(4)催化剂的制备及其模拟油中硫化物的脱除

以三聚氰胺、偏钒酸铵、硼酸为前驱体,通过煅烧法制备V_(2)O_(5)/g⁃C_(3)N_(4)催化剂。采用XRD、FT⁃IR、XPS、SEM和BET等技术对催化剂的结构与形貌进行表征。以V_(2)O_(5)/g⁃C_(3)N_(4)为催化剂,乙腈为萃取剂,H_(2)O_(2)为氧化剂对模拟油中二苯并噻吩(DBT)的脱除进行考察。探究了反应温度、催化剂质量、萃取剂体积、n(H_(2)O_(2))/n(S)以及不同硫化物等因素对脱硫效果的影响。在模拟油体积为5.0 mL、萃取剂乙腈体积为3.0 mL、n(H_(2)O_(2))/n(S)=8、催化剂质量为0.02 g、反应温度为30℃和反应时间为60 min的最佳条件下,DBT的脱除率达到91.9%,经过5次催化剂再生后脱硫率仍可以达到85.7%。

2030：中国能否领导全球治理

当今世界高度互联、彼此依赖、复杂不定,面临着核战争、气候变化等一系列重大问题造成的现实威胁和严峻挑战。到2030年,中国将在应对这些问题的全球集体行动中扮演领导者和积极参与者的角色。凭借不断增强、扩展的能力,中国可以和其他几个强国并肩而列,真正成为顶尖国家。无论在传统还是新兴领域,脆弱性的迅速增加、广泛扩展、国际互联,将促使中国朝着合作性强国的方向变化,根深蒂固的反帝国主义、不干涉主义价值观,后文革时代的儒家思想,缓慢开放的国内经济与社会,以及领导人对民众需求的敏感性,都是有利于这一变化的因素。中国的外交政策会因此更具合作趋向和全球视野,聚焦于国际机制、主导理念的适应和创新。由此,崛起中的中国将为2030年全球治理的共同领导创造一种多边合作关系。

基于快速视觉里程计和大回环局部优化模型的改进VSLAM算法

从提高移动机器人视觉同时定位与地图创建(visual simultaneous localization and mapping,VSLAM)过程中的自主定位精度和实时性的角度出发,提出了一种基于快速视觉里程计和大回环局部优化模型的改进VSLAM算法.首先,在对特征点进行不确定性分析的基础上,对color GICP(color supported generalized iterative closest point)误差函数进行改进,采用帧到模型(frame-to-model)方式实现对数据集和模型集的快速配准,并结合卡尔曼滤波和加权方法实现对模型集的更新,提高位姿估计精度;其次,提出一种基于模型到模型(model-tomodel)配准的大回环局部优化模型,并结合g2o图优化方法对位姿估计累积误差进行快速局部优化,从而进一步提高自主定位精度和效率.数据集离线对比实验和实际场景在线实验均表明,本文方法不但有效提高了移动机器人VSLAM过程中的自主定位和建图精度,而且具有较好的实时性.

O_2(1∑_g^+)和O_2(~1△g)的碰撞发射谱

利用微波激励高纯 O2 观测到了峰值波长分别为 4 5 0 .8nm、5 6 5 .9nm的 2个新谱带。实验研究和动力学过程分析证明 ,这 2个新谱带是 O2 的激发态 O2 (1 +g )和 O2 (1 Δ g)碰撞反应发射的。

加热过程中H_2O(g)对55SiCr弹簧钢脱碳的影响

设计了气氛混合装置,控制炉气成分以及H2O(g)含量,利用真空管式加热炉对弹簧钢铸坯试样进行加热保温。采用激光多点共聚焦显微镜研究了混合气氛下H2O(g)对弹簧钢表面脱碳的影响。结果表明,试样总脱碳层厚度随温度升高而增加;混合气氛下,650℃出现轻微铁素体脱碳,700～950℃有明显铁素体脱碳层,850℃为铁素体脱碳峰值温度,与空气条件相比,表面铁素体脱碳更加严重,脱碳开始温度有所降低。低温区表面脱碳的发生与C浓度梯度驱动下珠光体片层中渗碳体的溶解有关,铁素体脱碳层晶粒形态呈现为尺寸细小、无明显取向。H2O(g)破坏防止脱碳的保护机制,对试样脱碳程度的加深有重要作用。