基于二维数字图像相关技术的块系花岗岩超低摩擦效应实验研究

基于国内外超低摩擦效应的实验研究现状,设计了块系花岗岩超低摩擦效应模拟实验。制作了中心含圆柱形洞室的花岗岩立方体模型试样,运用自主研发的实验设备研究了在静荷载的基础之上施加动态荷载后块系花岗岩的变化特征。实验过程中采用二维数字图像相关测试方法(2D-DIC),获得了试件表面的全场位移信息,依据位移信息求出块体加速度值,利用牛顿第二定律对试件受力分析,求得了块系岩体摩擦力随时间的变化曲线。结果表明:2D-DIC测试技术能够准确的测得石块的位移变化,依据位移变化可以证实伴随着水平向扰动荷载作用,洞口上方岩块左右两侧节理间隙逐步增大,岩块间的摩擦力降低,且摩擦力的变化周期与扰动荷载的周期相同;利用2D-DIC测试技术是有效的,从实验的角度验证了超低摩擦效应的存在。

一种基于二维数字图像相关法的橡胶应变矫正方法和测量装置

申请的专利(公布号CN115046857A、公布日期2022年9月13日)介绍了一种基于二维数字图像相关法的橡胶应变矫正方法和测量装置.该方法在橡胶试样标距区的正表面划分出测量区,测量区两侧为矫正区;在矫正区通过润滑脂粘附薄片;薄片的硬度高于橡胶试样,润滑酯的作用是在拉伸过程中使薄片可与橡胶试样表面产生相对滑动;在标距区的侧表面对应薄片的位置粘贴挡片.

高精度二维数字图像相关测量系统应变测量精度的实验研究

作为一种简单有效的非接触、全场光学测试方法,二维数字图像相关法(2D-DIC)已在不同领域广泛用于平面物体表面的面内位移和应变测量。为避免实际成像系统固有的(如镜头畸变)以及测量过程中不可避免出现的各种不利因素(如物面离面位移、相机自热)带来的变形测量误差,建立了使用高质量双远心镜头的高精度2D-DIC测量系统。为验证该系统的应变测量精度,对铝合金进行了弹性小变形范围内拉伸实验,并用所建立的2D-DIC测量系统和使用直角应变花的电测法同时测量每级载荷下的横向和纵向应变。实验结果显示建立的2D-DIC测量系统与修正横向效应后的应变电测结果的平均绝对偏差小于10με,由2D-DIC测得的弹性模量和泊松比也与应变片测量结果吻合良好。实验结果表明建立的高精度2D-DIC测量系统可用于工程中材料或结构表面面内小应变的准确测量。

二维相关光谱和导数光谱色谱图法识别及解混高效液相色谱二极管阵列色谱峰

基于高效液相色谱-二极管阵列检测器(HPLC-DAD)获得的色谱-光谱数据,建立了一种二元完全重叠液相色谱峰的快速解析定量方法:将HPLC-DAD采集的时间t、波长λ、吸光度S的三维光谱色谱数据,光谱经过背景补偿加Savitzky-Golay平滑预处理,得到光谱波长方向的吸光度强度处理值随时间变化的光谱图,与对照品光谱计算光谱相似度,实现重叠峰的快速智能化识别;利用导数光谱色谱图法对预处理的色谱-光谱矩阵进行解析,获得原点波长,再利用二维相关光谱技术提取特征光谱后,得到基于特征光谱的原点波长的色谱流出曲线,进而得到分离后的色谱峰,实现重叠色谱峰的定量测定。该方法充分利用HPLC-DAD获得的三维色谱-光谱数据信息,能够将二元完全重叠色谱峰有效解析分离和定量测定,明显提高解析结果的准确度,并利用色谱工作站实现了数据采集、解析识别、定量分析一体化智能分析,方法简单高效。

二维相关光谱图像结合深度学习用于皮蛋成熟度的高光谱无损检测

利用高光谱成像技术对腌制期不同成熟度皮蛋进行无损检测。首先,在时间序列下基于一维光谱和二维相关光谱法分别确定最优波段研究区域;进而,对比传统机器学习和改进后的ResNet20_SE模型在最优波段的模型效果,发现改进后的ResNet20_SE模型最优,对同步光谱数据集的整体识别准确率可以达到97.29%,且单张图像平均检测时间为24.62 ms;最后,采用较优的同步光谱集ResNet20_SE模型应用于高光谱图像中,计算每个像素点的数值,并辅以伪彩色技术实现腌制期皮蛋成熟度的空间分布可视化检测。结果表明,高光谱成像技术结合深度学习可以实现皮蛋腌制期成熟度的无损检测,能为后期皮蛋成熟度的高通量在线分选奠定技术基础。

高维数字图像置乱技术研究

以图像信息安全问题为背景, 针对高维图像置乱加密, 以二维Arnold变换为基础, 按照“拆分—变换—重建—拆分—复原”的思想, 提出了一种新的高维图像置乱技术。试验结果表明, 该技术的应用解决了其他一般方法所存在的高维图像轮廓可见和复原周期难以确定的问题。

数字图像相关技术在多孔气凝胶基复合材料弹性力学常数识别中的应用

采用数字图像相关技术(digital image correlation,DIC)结合有限元模型修正技术(FEMU),通过2维编织高铝纤维增强多孔气凝胶基复合材料正轴及偏轴拉伸实验,同时识别获得了材料面内多个工程弹性常数.通过力学实验结合有限元数值虚拟实验,研究了识别过程中目标函数构成、优化方法、参数初值、位移场随机误差水平对识别结果和效率的影响.研究表明针对2维编织多孔气凝胶基复合材料,选取DIC实测位移和有限元数值计算位移的方差作为目标函数,通过L-M非线性最小二乘优化方法,计算参数敏感度矩阵,可同时识别获得多个加载面内材料力学性能参数,识别效率高,识别过程对参数初值、位移场随机误差水平不敏感,鲁棒性好.

二维相关振动光谱技术

从发展历史、计算方程、性质规则等方面系统地介绍了近年来发展起来的二维相关光谱技术。结合各种常见的一维振动光谱,如红外、拉曼、荧光、近红外 红外等光谱举例阐述了二维振动光谱的优势及其普适性。介绍了在广义二维相关光谱理论上最新延伸发展起来的二维样品 样品相关技术和二维杂化相关技术的基本理论,并将之与传统的二维变量 变量相关技术(广义二维相关光谱)进行了比较。

二维相关荧光光谱技术

从发展历史、计算方程、一般规则和特有性质等方面系统地介绍了近年来在二维相关荧光光谱技术方面的方法探索和应用进展。以不同的外扰方式,如浓度、激发波长、猝灭以及其他外扰方式如pH等分类,举例阐述了二维荧光相关光谱的可操作性及其应用,并与普通一维荧光光谱比较,说明了二维荧光相关光谱技术的优势。

应用二维相关提高DOAS技术的温度鲁棒性

利用差分光学吸收光谱(DOAS)技术对空气中污染气体的浓度进行实时监测时,测量结果的准确度会受到环境温度变化的影响。为此,提出了通过二维相关光谱技术优选波长来提高DOAS测量中温度鲁棒性的方法。通过对不同温度下SO2的吸收截面进行二维相关分析,得到了动态吸收截面同步相关谱对角线的自助峰,据此分析了不同波长下吸收截面随温度变化的敏感程度,进而优选出最佳反演波长范围300.5～310nm。在将波长优选前后现场的测量结果和参考值进行对比时显示:采用优选波长前后24h的平均测量误差由22.5%减小至9.9%,测量值和参考值的相关系数由0.780 8提高到了0.949 6。结果表明,二维相关光谱和DOAS技术相结合,可以准确测量污染气体浓度。

平行因子结合二维荧光光谱相关技术解析丙二醛诱导熟肉糜氧化过程

采用前表面三维同步荧光光谱、平行因子和二维相关技术研究丙二醛诱导熟肉糜氧化过程的荧光特征。发现丙二醛熟肉糜体系有两个特征同步荧光峰,分别是色氨酸残基的荧光特征(Ex292nm、Δλ50nm)和丙二醛蛋白结合物的荧光特征(Ex400nm、Δλ70nm);平行因子分析表明Δλ为50和70nm的同步荧光光谱分别为第一、第二主成分,分别对应的是色氨酸残基的荧光特征和丙二醛蛋白结合物的荧光特征;丙二醛诱导熟肉糜氧化过程中,随着时间的延长,色氨酸残基特征同步荧光强度逐渐减弱,丙二醛蛋白结合物特征同步荧光强度逐渐增强;二维相关分析表明,色氨酸残基荧光强度变化速率快于丙二醛蛋白结合物的荧光强度变化速率。

数字图像相关法在力学实验教学中的应用

将新的科学研究引入到材料力学实验教学中,既可以通过科研促进教学水平的提高,又可以开拓学生的视野,提高学生的学习兴趣。二维数字图像相关法测试方便,操作简单,适合本科生力学实验教学或者毕业设计的开发和应用。文中以梁的弯曲实验测试为例,应用二维数字图像相关法测量梁截面的弯曲正应变分布和试件的弹性模量。应变条纹图清晰地显示了梁的弯曲正应变沿横截面线性分布的特点,同时,测量的弹性模量值与理论值相近。实验结果表明,该方法在力学实验教学中是实用和有效的。

基于MATLAB的暗场图像处理算法创新与实践——评《数字图像处理技术与应用》

数字处理系统还未运用时大众所使用的图像处理一般为简单的图像加工,直至计算机的成熟与各类数字处理软件的开发,图像处理与数学系统产生联系,图像处理可以使用数字编程系统来完成图像需求。现代图像处理技术一般使用计算机对图像进行分析处理,通过数字组合的使用快速达到所需要的图像效果,数字图像筛选出由工业相机、摄像机、扫描仪等设备所拍摄的二维数组像素,通过图像压缩、图像复原、图像变换、色度调和等诸多图像处理技术达到合乎目的最终图像。

基于数字图像技术的幕上不同部位脑出血的脑负载与脑耐受评估

应用数字图像技术评估幕上不同部位脑出血的脑负载与脑耐受,是一集医工交叉的崭新学科。依据头颅CT或头颅磁共振成像（MRI）截面的脑沟、脑回等的二维像素的各项数据,利用西门子CT扫描附带三方软件volumeshare,由核磁脑组织清晰度进行矫正,测定计算出个体脑组织的三维结构空间数据,分析不同部位脑出血的脑组织耐受,并分析相关因素。

基于荧光光谱和二维相关分析技术探究硝磺草酮对玉米的生理效应

为明确硝磺草酮胁迫对玉米的生理效应及其在玉米田使用的安全性,采用紫外可见吸收光谱、同步荧光光谱、三维荧光光谱和二维相关分析(2D-COS)技术,研究了不同浓度硝磺草酮对玉米叶片中叶绿素及类胡萝卜素含量,根、茎、叶鲜重和根系分泌物荧光物质的影响。结果表明:当硝磺草酮质量浓度为5和10 mg/L时,胁迫10及14 d后,玉米叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量以及根、茎、叶鲜重均显著降低。同步荧光光谱、三维荧光光谱和2D-COS技术分析揭示,玉米根系分泌物中类蛋白和类腐殖质的荧光强度发生了显著变化,并且随着硝磺草酮浓度升高、胁迫时间延长,上述变化越明显;但其225~235 nm处的类蛋白荧光峰强度在胁迫7、10和14 d时反而增强,结合2D-COS分析发现,280~325 nm处的类蛋白荧光基团先与硝磺草酮进行结合。研究表明,硝磺草酮质量浓度高于5 mg/L,胁迫10 d后对玉米的正常生长会产生不利影响,研究结果可为评价硝磺草酮在玉米田使用的安全性提供理论依据。

基于二维相关技术的氯吡脲拉曼光谱分析

氯吡脲作为一种苯脲类生长调节剂,被广泛应用于果蔬中,但是氯吡脲若过量使用,会严重影响果蔬的内在质量,且摄入过多会影响人的身体健康。现有的检测方法,虽然技术上成熟、精度高,但技术条件要求高、样品预处理过程复杂、耗时、检测费用高。利用二维相关拉曼光谱技术对乙酸乙酯中氯吡脲的浓度变化进行检测研究,建立一种灵敏、快速、高效的检测果蔬中氯吡脲的技术提供理论基础,对食品安全具有重大意义。采集氯吡脲粉末的拉曼光谱图,结合氯吡脲分子的结构图可对拉曼光谱谱图中的峰进行归属。配置浓度分别为2.5, 5.0, 7.5, 10.0, 12.5, 15.0, 17.5和20.0 g·L^(-1)的氯吡脲乙酸乙酯溶液并采集拉曼光谱,对不同浓度的氯吡脲乙酸乙酯溶液的光谱数据进行二维相关分析,得到氯吡脲的拉曼二维相关同步谱图和异步谱图,分析同步谱图得出842, 992, 1 044, 1 442和1 604 cm^(-1)的几处交叉峰具有协同作用,随着氯吡脲浓度的升高而升高;分析异步谱图得出交叉峰敏感性为1 044 cm^(-1)>992 cm^(-1)>842 cm^(-1), 1 735 cm^(-1)>1 604 cm^(-1)>1 442 cm^(-1), 842 cm^(-1)>1 735 cm^(-1)。结果表明,乙酸乙酯中氯吡脲的拉曼特征吸收峰分别为842, 992, 1 044, 1 442, 1 604和1 735 cm^(-1),其中1 044 cm^(-1)(苯环的环伸缩振动)、 992 cm^(-1)(吡啶环的环呼吸振动)、 842 cm^(-1)(C—O—N假对称的伸缩振动)、 1 735 cm^(-1)(CO伸缩振动)对氯吡脲浓度变化比较敏感,敏感度顺序为苯环的环伸缩振动>吡啶环的环呼吸振动>C—O—N假对称的伸缩振动>CO伸缩振动>多个耦合峰的CC伸缩振动>C—H的变形振动。拉曼光谱与二维相关技术相结合可以准确地反映出氯吡脲随浓度变化,为果蔬中氯吡脲含量的检测奠定了理论基础。

运用二维相关红外光谱分析技术研究芦丁的热微扰过程

采用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)和二维相关分析(2D correlation analysis)技术研究了固态芦丁20℃～160℃的升温过程。实验结果显示,芦丁红外光谱的特征峰在红外图上随着温度升高变化不明显,说明实验中芦丁分子没有发生氧化反应。借助于二维相关分析.提高了谱图的分辨率,将芦丁分子中不同苯环的骨架振动峰在二维同步图上显示并区分开来。同时还揭示了芦丁分子内各官能团之间的相互作用,反映了在热微扰过程中这些基团之间的协同关系和变化的先后顺序。分析结果表明:芦丁分子中两个苯环,杂环的C=O及=C-O-C基团发生了相互作用。其变化的顺序是和含氧杂环相连的苯环,C=O,=C-O-C和含氧杂环相并的苯环。此结论与芦丁的氧化反应机理相一致。总之,二维相关红外分析可以作为研究芦丁热微扰过程中结构动态变化的一种新方法,也为芦丁在氧化过程中的机理研究提供了一个重要的理论依据。

二维相关光谱结合移动窗口技术研究堆肥溶解性有机质演化

探究堆肥过程有机质演化时序及关键演化阶段,为堆肥物质转化研究和工艺优化提供参考。提取不同发酵阶段的餐厨垃圾溶解性有机质,采用核磁共振和红外光谱,结合二维相关光谱和移动窗口技术解谱技术,研究了堆肥过程中有机质演化特征。结果表明,堆肥过程中溶解性有机质中不同组分转化顺序整体呈现为:脂类→胺→醇、酯、醚→蛋白类→木质素酚;在堆肥后期(第13~35天)物质变化明显,其中酰胺类化合物的变化最为明显,此时期有机质可能腐殖化形成了腐殖质。堆肥有机质碳结构转化时序为:COO和N—C=O、NCH或OCH3→CCH3→CCH2;第3~6天和第13~35天是有机质碳骨架演变明显的时间段,其中CCH2的碳骨架变化在两时间段均发生了剧烈变化。基于以上对有机质分子层面结构转化规律认识,可知在堆肥高温期和腐熟期有机质发生了剧烈转化,后续研究可通过控温、接种微生物以加速有机质降解和腐殖质合成。

二维相关彩色编码技术在遥感蚀变信息提取中的应用

通过对"背景"、"干扰"与"异常"在二维散点图的空间结构分析,选取最优提取蚀变信息的波段组合。结合"遥感蚀变信息多层次分离提取"模型,主要采用二维相关彩色编码技术与Mask技术逐步去除干扰信息,实现蚀变异常二次提取,使得矿化蚀变信息一步步分离提取出来。实践证明此方法在解决地物混合复杂的地区的遥感蚀变信息提取中具有良好的效果。

声相关二维测速技术研究

本文阐述了已研制的声相关二维速度计程仪的主要指标、声基阵、解算步骤、相关解算数学模型，最后介绍了样机的湖试结果。