基于幅度和相位融合的微波两相流测量系统设计

针对油井开采过程中需要对各相含量进行精确预测以调整开采策略的实际问题,设计了一种基于微波法的油水两相流检测系统。该系统利用微波在不同介质中透射能力的差异,构建了一套包含微波信号源、功率放大器、功率分配器、检波器和STM32F103ZET6核心板的硬件电路系统,通过编写AD采集和串口通信的软件代码,来接收检波器端幅度和相位数据。在数据处理方面,分别对幅度数据、相位数据和幅度-相位融合数据采用BP神经网络的方法预测含水率。实验表明:在使用融合数据时,预测准确度可以提高至96.33%,取得了较理想的效果。

基于IDW插值和幅相融合网络的CSI室内定位方法

针对基于指纹的室内定位在离线阶段指纹点数量较少以及指纹特征缺乏代表性,导致定位性能不佳的问题,提出了基于反距离加权(Inverse Distance Weighted,IDW)插值和幅相融合网络的信道状态信息(Channel State Information,CSI)室内定位方法。采用IDW插值算法生成大容量的指纹库;然后用并行卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)处理振幅和相位,得到位置指纹特征。最后用融合随机森林(Random Forest, RF)和多层感知机(Multilayer Perceptron, MLP)的新型集成体系结构进行分类,获得目标位置样本的估计位置。

融合Transformer和跨级相位感知的结肠息肉分割方法

针对结肠息肉图像分割时空间归纳偏差和全局上下文信息的有效表示缺失,导致边缘细节信息丢失和病变区域误分割等问题,提出一种融合Transformer和跨级相位感知的结肠息肉分割方法。该方法一是从变换的全局特征角度出发,运用分层Transformer编码器逐层提取病变区域的语义信息和空间细节;二是通过相位感知融合模块(PAFM)捕获各阶段跨层次交互信息,有效聚合多尺度上下文信息;三是设计位置导向功能模块(POF)有效整合全局与局部特征信息,填补语义空白,抑制背景噪声;四是利用残差轴反向注意力模块(RA-IA)来提升网络对边缘像素点的识别能力。在公共数据集CVC-ClinicDB、Kvasir、CVC-ColonDB和EITS上进行实验测试,其Dice相似性系数分别为94.04%、92.04%、80.78%和76.80%,平均交并比分别为89.31%、86.81%、73.55%和69.10%。仿真实验结果表明,本文提出的方法能有效地分割结肠息肉图像,为结直肠息肉的诊断提供了新窗口。

白光干涉三维形貌快速测量算法

针对航空科学技术产业中超精密加工对微纳米尺度的测试要求,本文提出一种白光干涉三维形貌快速测量算法。该算法通过将移相扫描精相位与垂直扫描粗相位融合,得到待测样品的三维形貌测量结果,并采用二维离散差分算法判断并消除待测样品在阶跃形貌的边缘处产生的蝙蝠翼误差,得到高精度的三维形貌测量结果,试验证明该算法纵向分辨率可达亚纳米精度。

基于结构光的强反射表面三维重建方法研究

采用结构光进行工件表面三维重建时,经常出现因亮度饱和而导致重建缺失和精度低的问题。针对该问题,提出一种相位融合和多频外差算法相结合的解决方法。首先,从实际的工作环境和从三维重建的物理模型角度分析了工件表面亮度饱和对三维重建的影响。然后,针对亮度饱和引起的该区域相位丢失的问题,在结构光相移法的基础上提出了相位融合的方法来求解高质量相位。进而利用多频外差法进行绝对相位的求解,提高三维重建的精度。最后,通过搭建基于结构光的工件三维重建实验平台对本文提出的方法进行验证。实验结果表明:基于本文提出的方法进行工件表面三维重建的平均精度和完整率分别为0.013 mm和99.71%。相比于传统的结构光三维重建方法,本文提出的方法在精度和完整率方面分别提高了79%和22%,具有较好的效果。

工业产品表面高精度三维测量方法的研究

针对基于条纹投影轮廓术的三维测量系统的非线性效应降低测量精度的问题,提出了一种双四步相移结合相位编码的三维测量方法。该方法可以削减数字光栅测量系统中非线性效应的影响,提高系统的测量精度。通过2次四步相移算法计算得到2幅包裹相位图,经过相位融合得到连续相位。由于使用相位确定码字,相位编码方法对环境光、相机噪声等因素具有较强的鲁棒性,在物体的三维形貌测量中被广泛应用。实验结果表明,该方法能够有效测量复杂物体的三维形貌,具有较好的测量精度。

一种多距离融合的大深度测量范围相移阴影叠栅轮廓术

针对传统阴影叠栅轮廓术深度测量范围有限的问题,根据阴影叠栅条纹对比度的变化特点,提出了大深度范围内的阴影叠栅轮廓新型测量方法。该方法将光栅置于不同的高度,在物体表面形成叠栅条纹,通过将不同高度范围内的条纹相位测量结果相互融合,实现了大深度范围内的阴影叠栅轮廓测量。分析了光栅处于不同位置时叠栅条纹的相位分布特点,提出了基于重叠区域的相位融合方法和误差补偿方法。通过实验验证了所提出方法的可行性和准确性。

面向高反光区域的自适应结构光

在结构光三维成像中,待测场景的高反光区域会在相机成像阵列上出现饱和,这会影响相移法结构光的相位准确度。针对这一问题,提出一种自适应相移结构光测量方法。首先,投射若干幅均匀灰度图像,并检测高反光区域和饱和程度,逐像素点确定最优投影光强。然后,根据目标特性降低投影强度实现坐标映射,生成一组高动态范围的自适应调制条纹。最后,对于饱和程度较大的区域,结合坐标映射的相位进行相位融合。实验结果表明,相比于传统方法,所提方法能够更加准确地对投影光强进行调整,相位的最大均方根误差(RMSE)和饱和区域RMSE分别减小了99.43%和92.48%,有效地提高了高反光区域的形貌测量精度。