基于多特征SAD-Census变换的立体匹配算法

视差不连续区域和重复纹理区域的误匹配率高一直是影响双目立体匹配测量精度的主要问题,为此,本文提出一种基于多特征融合的立体匹配算法。首先,在代价计算阶段,通过高斯加权法赋予邻域像素点的权值,从而优化绝对差之和(Sum of Absolute Differences,SAD)算法的计算精度。接着,基于Census变换改进二进制链码方式,将邻域内像素的平均灰度值与梯度图像的灰度均值相融合,进而建立左右图像对应点的判断依据并优化其编码长度。然后,构建基于十字交叉法与改进的引导滤波器相融合的聚合方法,从而实现视差值再分配,以降低误匹配率。最后,通过赢家通吃(Winner Take All,WTA)算法获取初始视差,并采用左右一致性检测方法及亚像素法提高匹配精度,从而获取最终的视差结果。实验结果表明,在Middlebury数据集的测试中,所提SAD-Census算法的平均非遮挡区域和全部区域的误匹配率为分别为2.67%和5.69%,测量200~900 mm距离的平均误差小于2%;而实际三维测量的最大误差为1.5%。实验结果检验了所提算法的有效性和可靠性。

基于广义积分变换法海洋温差能大口径冷水管强迫振动分析

复杂多变的海洋工况将诱发大口径冷水管强迫振动,为探明均布载荷、线性变化的静水压力、集中载荷和周期载荷作用下冷水管振动响应机制。基于Euler-Bernoulli梁理论,建立了管道动力学控制方程,采用广义积分变换法,求解了系统强迫振动的解析解,并与同伦摄动法相对比,验证了该方法的高精度和有效性,分析了内流、黏弹性耗散系数、阻尼比和质量比对管道振动特性的影响。结果表明:当内流流速对应的振动频率与固有频率接近时,管道将出现动态失稳。增大黏弹性耗散系数、阻尼比和质量比对横向位移的抑制效果呈现依次递减的规律,改变激振位置和激振频率可显著改变管道横向位移。该研究成果可对冷水管的初期设计提供一定的指导作用。

宽电压增益CLLLC谐振变换器的改进型电流解析方法

对谐振电流的精确解析是计算CLLLC谐振变换器损耗的重要环节。针对宽电压增益CLLLC谐振变换器励磁电感与谐振电感比值较小的特点,基于电流拟合近似法提出了一种改进型谐振电流解析方法。首先通过分析变换器在三元谐振期间的等效拓扑,列写出谐振电流的阶段解析式,其次在考虑到三角函数未知量求解计算复杂的情况下,提出了修正系数的概念以简化计算,最终根据谐振电流的波形特点得出谐振电流初始解,并进一步通过分段迭代的方法逐步逼近谐振电流真实值。仿真结果表明,所提出的改进型电流解析式相比于传统方法,在三元谐振期间能够更加准确地描述谐振电流的变化过程,验证了所提方法的正确性。

(3+1)维广义非线性发展方程的双线性Backlund变换与精确解

基于Hirota双线性方法和试探函数法,研究一个(3+1)维广义非线性发展方程的双线性Backlund变换和精确解问题。用Hirota双线性法,构造(3+1)维广义非线性发展方程的双线性形式和双线性Backlund变换。基于双线性形式和双线性Backlund变换,利用试探函数法与符号计算系统Mathematica,获得(3+1)维广义非线性发展方程的多种精确解,包括呼吸波解、复合型解、Lump周期解和孤子解,并分析解的相互作用情况。

基于同步提取变换的地空频率域电磁信号幅度提取方法

地空频率域电磁法探测信号为多频非平稳信号,为了解决应用传统傅里叶变换方法提取其幅度时分辨率较差的问题,本文提出了基于同步提取变换(SET)的地空频域电磁信号幅度提取方法。该方法对电磁数据进行SET,得到高分辨率时频图,并利用能量算子使电磁数据时频谱能量更为集中;采用贪心算法提取脊线,得到时频图的高能量带;通过自回归模型自适应地补充了脊线中的0值,解决了由窗函数引起的端点效应问题。根据脊线位置的时频图复数值,得到各频率分量幅度随时间的变化,研究了不同信噪比情况下基于SET的地空频率域电磁信号幅度提取结果的准确性。结果表明:当信噪比≥10 dB时,幅度提取结果的平均相对均方根误差均小于5%;当信噪比<10 dB时,幅度提取结果的平均相对均方根误差在10%以内。提取效果良好。将此方法应用于新疆霍拉山隧道工程地空频率域电磁法探测中,成功提取了多频电磁信号各频率分量的幅度,与采用傅里叶变换提取非平稳信号幅度的方法相比,该方法有效地提高了幅度提取结果的分辨率。

基于时域近似法的CLLC谐振变换器参数设计

针对现行主流的基波分析法在电压增益计算时准确度较差,以及传统的谐振参数设计方法在对电池这类非阻性电源负载时存在参数难以确定的问题,提出基于时域近似法的CLLC谐振参数计算,解决了电压增益精确度和参数选取困难的问题。首先建立变换器的P、N、O等3种模态的时域方程,通过对运行时主要工作模式中PO、PN波形的简化,求出对应模式的电压增益公式,以电压增益范围和全局软开关的实现作为参数选取的约束条件,求出具体的谐振网络参数;然后利用MATLAB搭建仿真实验模型,实现全局软开关和电压增益要求,在谐振频率下工作效率均在95%以上。仿真实验结果验证了所提设计方法的可行性。

基于深度先验和小波变换的遥感图像复原算法

针对各种退化因素导致遥感图像模糊的问题,在混合即插即用(Hybrid Plug-and-Play,H-PNP)模型的基础上,设计了基于深度先验和小波变换的模糊遥感图像复原算法。首先,利用导向滤波对模糊图像进行预处理,再构建结合非局部相似块低秩先验、深度先验和小波变换的模糊遥感图像复原模型,最后利用交替迭代法求解模型,复原出清晰的图像。考虑到惩罚因子对图像复原的影响,在深度去噪器中引入相对残差自适应原则更新惩罚因子。实验结果表明,上述算法对于叠加模糊和噪声的退化图像具有良好效果,选取GSR算法、NSCR算法和H-PNP算法进行对比实验,在主观视觉效果、峰值信噪比、特征相似性和结构相似性方面均优于对比算法。

基于改进的多分量频率-贝塞尔变换法研究郯庐断裂带潍坊段上地壳径向各向异性结构

郯庐断裂带潍坊段位于郯庐断裂带中部,具有复杂的地质结构,总体呈现“两堑夹一垒”的构造格局.相比于郯庐断裂带其他区域,潍坊段地震活动性较弱,属于地震空区,未来发生大地震的可能性尚不明确.前人对该地区的研究目前仅局限于速度结构和方位各向异性结构,对于上地壳径向各向异性结构特征鲜有报道.因此,研究该区域上地壳速度模型和径向各向异性结构,有助于更好地认识郯庐断裂带潍坊段浅地壳(<10 km)变形特征,评估该区域发生地震的可能性.我们利用2017年在潍坊段所布设的302个短周期地震仪采集的背景噪声数据,基于改进的多分量频率-贝塞尔变换(MMFJ)法,同时提取到潍坊段东南侧四个区域子阵列的Rayleigh波和Love波的基阶及高阶频散数据,并且进一步反演这些频散数据得到了SV波和SH波速度以及径向各向异性结构.数值实验结果表明,高阶模式频散数据的加入能够降低反演的非唯一性,更好地约束浅地壳径向各向异性结构.实例中的径向各向异性结果表明,郯庐断裂带潍坊段四个区域都有近似相同的变形特征:在约2 km以浅,径向各向异性为负(V_(SH)<V_(SV)),这可能主要源于潍坊段垂向断裂结构的控制作用;5~7.5 km,径向各向异性为正(V_(SH)>V_(SV)),这可能与早期地壳伸展沉积导致的水平变形结构有关.2~5 km,四个区域径向各向异性结构各有不同,但总体处于由负到正的转折状态.这可能因为2~5 km不仅受到断裂结构的控制作用,也受到水平沉积结构的影响,导致径向各向异性结构较为复杂.

一种基于数字孪生的小功率DC/DC变换器健康状态监测方法

针对空间电源高可靠和长寿命的要求,提出一种基于数字孪生技术小功率DC/DC变换器健康状态监测方法。首先实时更新DC/DC变换器退化参数,建立“高保真”数字孪生模型;其次基于虚拟实体通过蒙特卡罗方法生成大量数据样本;然后使用层次分析法确定不同指标的权重,根据指标权重计算加权马氏距离,对最终的健康程度分类。以Superbuck变换器为实验电路,验证了所提方法的有效性。

融合反距离加权和傅里叶变换的MODIS水汽校正方法

MODIS反演的可降水量(PWV)为连续的面状数据,精度不高;而GNSS水汽探测技术精度高,但为离散的点数据。本文综合两者优势,提出一种融合反距离加权和傅里叶变换的MODIS水汽校正方法,利用GNSS PWV来校正MODIS PWV产品,并采用香港地区GNSS数据和MODIS水汽产品进行实验验证。该方法首先考虑空间插值问题,使GNSS PWV与MODIS水汽在空间点位上一致。选取不同数量的MODIS像元点,对比6种插值算法的精度,发现选取5个插值参数时插值效果最佳,选择反距离加权法得到的插值水汽产品精度最高,平均偏差为-0.99 mm。其次考虑水汽校正问题,构建3种模型对MODIS PWV进行校正,发现傅里叶变换模型的均方根误差改进率可达70%以上。新模型的MODIS水汽校正方法能够减弱局部数据的影响,更准确地反映该地区的水汽分布情况。

傅里叶变换红外光谱法结合化学计量学对护肤品的检验研究

建立一种简便快速、无损检验护肤品的分析方法。利用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对51个护肤品样品进行检验,根据红外光谱中吸收峰的峰位进行分析后,重点选取波数范围为3500~2700 cm^(-1)和1700~1000 cm^(-1)区域的数据,结合主成分分析法(PCA)对光谱数据进行降维分析,并通过采用组间联接法度量该样本类间亲疏程度,采用欧氏距离作为度量个体间距离的依据,将变量Z分数标准化为N[0,1]后,进行系统聚类分析法(HCA)实现对护肤品分类情况的进一步验证和分析。根据光谱数据的处理和分析,护肤品样品可以被分为五大类,利用化学计量学方法可以将51个护肤品样品全部区分开。该实验方法操作简单,结果准确、重现性好,可为护肤品物证鉴定提供科学的依据,为公安工作开展提供有效的帮助。

基于反射系数谱Z变换的电缆缺陷定位方法

针对传统缺陷定位函数分辨率较低且数据冗余度较高的问题,本文提出了一种基于反射系数谱Z变换的电缆缺陷定位方法。首先利用传输线理论建立了电缆的反射系数谱模型,分析反射系数谱定位电缆缺陷的可行性。然后介绍Z变换的原理,根据反射系数谱的特征确定Z变换算法中各参数的值,构建了新的电缆缺陷定位函数。缺陷定位实验的仿真与实测结果显示,相比于传统的方法,本文所提方法中电缆缺陷定位函数的分辨率更高,并且数据的冗余度更低,能更精准地定位电缆缺陷,同时可以减少干扰峰的影响,为电缆缺陷的定位提供了新的思路。

希尔伯特变换结合格雷码的相位展开方法

传统的格雷码辅助四步相移相位展开方法需要投影四幅条纹图形,而且受到环境噪声和投影离焦等因素影响导致重建精度不高。为了提高三维重建的效率和精度,提出了一种希尔伯特变换与格雷码相结合的相位展开方法。首先,利用采集到的正弦条纹图像和背景光强图像获取余弦分量。然后采用希尔伯特变换将余弦分量与冲击响应进行卷积。在原始频率和幅度保持不变的前提下将相位移动π/2。最后,利用格雷码解码得到的相位级次来求解被测物体的绝对相位。此外,采用三分相位展开法来消除格雷码解相位过程中产生的边缘跳变误差。实验结果表明:该方法在对高精度标准球重建时精度为0.045 mm,重建精度较高。投影条纹图片由四幅缩减到了两幅,提高了投影效率。

背景噪声频率-贝塞尔变换法研究厦门岛浅层S波速度结构

为获取厦门岛浅层三维速度结构,本文使用福建省地震局于2019年布设的50个流动地震台站组成的密集台阵所记录到的垂向分量波形数据,计算背景噪声互相关,利用频率-贝塞尔变换(F-J)法提取子台阵的瑞利波相速度频散曲线进行反演,获取子台阵下方一维S波速度结构,并通过插值得到厦门岛4 km以内的三维S波速度模型.结果表明,整体上厦门岛S波速度随深度增加呈现递增趋势,在近地表处的横向不均匀性显著.0~1 km深度的S波速度大体上呈现“北高南低”的特征,与岩性分布有较好的对应关系.随着深度的递增,高低速特征分布逐渐呈现为连续性较好,近北东向展布的条带状.结合前人研究结果,本文推测这一现象与厦门岛岩层在不同时期受到挤压和拉张作用形成的褶皱和断裂相关,反映了厦门岛所经历的多次构造变动和岩浆侵入事件.垂向剖面的速度差明显区与研究区断裂带位置具有一定的对应关系.研究结果可为厦门岛的构造演化研究和地质灾害评估提供新的科学依据.

CLLLC谐振变换器抗扰控制算法研究

CLLLC谐振变换器具有由于具有传输效率高和功率密度高的特点,被广泛应用于直流微电网系统当中。然而,负载突变与参数摄动会使输出电压发生波动,输出电压的稳定控制成为难题。基于扫频法获得降阶模型,模型精度较高,验证了扩展描述函数法(EDF)小信号模型的准确性,具有很好的工程实践意义。提出的改进型线性扩张状态观测器(LESO),可以对包括负载突变及模型偏差等在内的总扰动进行实时估计并加以补偿,且调参简单,解决了传统LESO需要高增益调节跟踪误差,以及存在稳态误差的问题。通过与PI控制和传统线性自抗扰控制(LADRC)的仿真对比,验证了改进型LESO能更有效地控制输出电压的稳定。

基于修正Gram-Schmidt法的双连通区域数值保角逆变换计算法

研究基于模拟电荷法的双连通区域的数值保角逆变换问题。利用修正Gram-Schmidt法求解双连通区域数值保角逆变换中的约束方程组,解得模拟电荷量和逆变换半径,构造出近似保角逆变换函数。通过数值实验验证算法的有效性。

巧用等效变换法寻找复合场中的等效重力

等效变换法是科学研究中常用的思维方法之一,其本质是在确保效果相同的前提下,将抽象、复杂的情境化问题转换成直观、简单的常见模型,达到突出主要因素,显现问题本质的目的。当我们遇到一些涉及多个物体、多个力作用、多个运动过程的复杂物理情境问题时,如果能够找到等效的物理模型,将复杂问题简单化,那么就可以达到事半功倍的效果。

自适应瞬变电磁波场反变换方法及其在隧道超前预报中的应用

瞬变电磁法(TEM)是一种感知地下含水体,圈定隧道含水区范围的有效方法。从瞬变电磁信号中准确提取虚拟波场是刻画含水区形态边界的关键。为提取准确可靠的虚拟波场,需要解决核函数动态范围大、波场反变换方程高度病态和实现自适应求解等问题。本研究基于精细积分方法,结合缩短波场反变换数值积分区间的经验公式,提出优化的自适应波场反变换方法。结果表明,在对均匀半空间的数值模型计算中,对正演数据的拟合误差低于0.5%;在对H型地电断面的数值模型计算中,提取的虚拟波场具有合理准确的运动学特征;在对全空间HKH型模型的数值计算中,提取的虚拟波场突出不同深度的含水层边界,在整个观测时间段拟合程度高;对于隧道实测数据,虚拟反射波在富水区边界和电性界面附近响应明显,拟合误差低于5%,虚拟波场记录圈定的含水区与视电阻率分布规律相互印证且与钻井试验吻合,证实了该方法的有效性和可靠性。

扩展齐次平衡法与Backlund变换

将求解非线性演化方程的齐次平衡法进行了扩展 ,使其包含一个任意函数 此改进方法可得到耦合KdV Burgers方程、KdV Burgers方程。

Y形与Δ形电阻网络等效变换公式的推理记忆法

提出了电阻Y形网络和Δ形网络相互等效变换式的推理记忆法。具体推理步骤有量纲推理、电路结构类比推理和公平原则推理三个方面。特别在电路结构类比推理中指出电阻Y形网络和Δ形网络与简单电阻串联网络和并联网络具有对应相似性,有助于学生联想记忆。