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期刊信息/Journal information
测试科学与仪器
中北大学
测试科学与仪器

中北大学

张记龙

季刊

1674-8042

jmsi@nuc.edu.cn

0351-3923306

030051

山西省太原市学院路3号

测试科学与仪器/Journal Journal of Measurement Science and InstrumentationCSCD北大核心
查看更多>>报道国内外最新测试与仪器技术动态，关注测试与仪器科学技术的热点、难点问题，为从事信息的获取和转换研究的科技工作者提供学术观点的展示和交流平台，推动中国测试与仪器技术的对外交流与合作。
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    基于EMD与小波阈值联合去噪的埋地非金属管道声学定位回波信号提取

    葛亮袁雪峰肖小汀骆平...
    417-431页
    查看更多>>摘要：在埋地非金属管道的声学探测过程中，回波信号往往受到大量噪声的干扰，这使得有效提取有用信号变得极为困难。本文提出了一种结合经验模态分解(EMD)与小波阈值去噪的算法，该方法充分考虑了回波信号的非线性和非平稳性特征，使得去噪效果更为显著。通过数值仿真，验证了该方法的可行性和有效性。从数值结果上看，当SNRin在-10dB与10dB之间时，联合去噪算法的SNRout在小波阈值方法的基础上增加了 12。0％-34。1％，在EMD去噪方法的基础上增加了 19。6％-56。8％;联合去噪算法的RMSE在小波阈值方法基础上降低了 18。1％-48。0％，在EMD去噪方法的基础上降低了 22。1％-48。8％。实验结果表明，这种联合的去噪算法不仅能有效减少噪声干扰，还能显著提高声学探测的定位精度。研究成果可为埋地非金属管道的回波信号去噪提供技术支撑，有利于提高声学对地下非金属管道的探测定位精度。

    埋地非金属管道声学定位信号处理最佳分解尺度小波基函数EMD联合小波阈值算法

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    柔性差测量科赫分形涡流传感器提离效应分析

    陈国龙樊乐张帅帅韩瑜...
    432-444页
    查看更多>>摘要：本研究采用有限元仿真和实验方法，探究了柔性差测量分形科赫涡流传感器在不同激励频率下随着提离距离增加对裂纹检测性能的演化规律，以及传感器在可检测到裂纹时的最大提离距离。随着提离距离的增加，感应涡流的分布形状发生变化，导致激励线圈形状的相似性降低，感应涡流的分布范围扩展，最终导致输出信号的强度减弱。实验结果显示，当激励频率分别为10 kHz、20 kHz、50 kHz、100 kHz、200kHz、500kHz和1 000 kHz时，传感器输出信号的实部在检测到裂纹时的最大提离距离分别为 5。0 mm、7。0 mm、8。0 mm、8。0 mm、8。0 mm、6。5 mm和 4。0 mm;虚部则分别为 6。5 mm、6。5 mm、7。5 mm、5。5 mm、8。0 mm、6。5 mm 和 6。5 mm。

    涡流检测提离效应无损检测裂纹检测分形几何

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    考虑圆心偏差补偿的分步相机标定方法

    魏家起王鹏李岳李默晶...
    445-457页
    查看更多>>摘要：在视觉测量领域，高精度的相机标定往往采用圆形目标。为了解决主流相机标定算法使用圆心标定造成圆心偏差、使用全参数优化产生过拟合或容易陷入局部最优解、以及忽略畸变中心产生标定误差的问题，本文提出了一种考虑圆心偏差补偿的分步相机标定方法，用于实现单目相机的高精度标定。首先，与传统的单图像畸变校正方法不同，本文提出的多图像畸变校正方法可以计算共同的畸变中心和系数，使畸变校正精度更高，稳定性和计算效率更强;其次，将圆心投影点与圆轮廓投影中心的差值作为圆心偏差进行补偿，重复迭代上述过程，使标定结果精度更高更稳定;最后，通过最小化重投影误差对相机参数非线性优化，完成畸变参数和相机参数的分步式标定，进一步提高了标定结果的鲁棒性。另外，本文通过模块对比实验研究了圆心偏差补偿和相机参数优化对相机标定的影响，结果表明两者都可提升标定精度，且后者作用更大，当两者同时使用时标定精度和稳定性进一步得到提高。本文进行了计算机仿真和真实实验，均证明了本文所提方法具有较高的精度、较强的稳定性和鲁棒性，可用于高精度的视觉测量领域。

    相机标定圆心偏差误差补偿畸变校正畸变中心光学测量

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    基于残差注意力机制的人脸图像超分辨率重建算法

    车亚丽徐岩薛海丽刘旭辉...
    458-465页
    查看更多>>摘要：针对人脸超分辨率重建算法中存在的重建效率不高、重建图像纹理细节模糊和重建网络不易收敛等问题，本文提出了一种残差注意力人脸超分辨率重建算法。首先，该算法为了解决冗余信息和无效信息对重建效果造成的影响，在网络的特征提取模块中引入了注意力机制，提高了整体网络的特征利用率;其次，为了缓解梯度消失等问题，在网络中引入自适应残差，让网络模型训练起来更易收敛，并在训练时根据所需进行特征补充。实验结果表明，所提算法与对比算法相比，重建性能更好且重建出的人脸图像面部细节更多，纹理更清晰。客观评价也表明，所提算法的峰值信噪比和结构相似性均优于其他算法。

    人脸图像超分辨率重建残差网络注意力机制

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    具有双张量对数行列式的超图正则化多视图子空间聚类

    胡克寅李婷葛洪伟
    466-476页
    查看更多>>摘要：基于张量奇异值分解的多视图子空间聚类算法，大多利用张量核范数探索同一样本视图内的相关性，而忽略了不同视图中样本之间的相关性，并且没有充分考虑张量核范数作为张量秩函数的凸近似，平等地对待不同的奇异值会导致张量表示次优。本文提出了一种具有双张量对数行列式的超图正则化多视图子空间聚类算法(HRMSC-DTL)。首先，通过在每个视图中使用子空间学习来研究一组特定的亲和矩阵，并引入非凸张量对数行列式函数来替代张量核范数，以更好地提高全局低秩性。其次，引入了超拉普拉斯正则化，以保持嵌入在高维空间中的局部几何结构。此外，还对原始张量进行旋转，并引入双张量机制，以充分利用原始张量的视图内相关性和旋转张量的视图间相关性。同时，还设计了一种乘子交替方法(ADMM)来求解非凸优化模型。在7个广泛使用的数据集上进行实验，并与几个主流算法进行比较，实验结果证明了 HRMSC-DTL算法在聚类效果上具有一定的优越性和有效性。

    多视图聚类张量对数行列式函数子空间学习超图正则化

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    多尺度形态学下的自适应透射率修正去雾算法

    张帅杨燕
    477-489页
    查看更多>>摘要：针对图像去雾中由于透射率与大气光估计不准，导致复原结果偏色、出现视觉偏差等问题，本文提出一种基于多尺度形态学重构的自适应透射率与大气光修正的去雾算法。首先，该算法利用形态学重构下的开运算操作代替暗通道中最小值滤波操作，并利用图像形态学边缘设定开运算结构元素尺度，构造一种多尺度的开运算融合暗通道。并经过形态学消噪处理后，得到精确初始透射率。对于含天空雾图暗通道失效的问题，依照雾图中亮度和饱和度差异与透射率的关系，结合高斯函数拟合一种自适应透射率修正模型，对含天空雾图的初始透射率进行修正。然后，根据图像亮度信息与形态学闭运算改进局部大气光。最后，结合所提算法与大气散射模型获得准确的无雾图像。实验结果表明，本文所提算法适用于多种场景下的雾图复原，且复原效果良好，明亮度适宜。

    图像去雾形态学重构多尺度融合暗通道自适应修正多场景复原

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    基于生成对抗网络的低剂量CT图像降噪方法

    焦枫媛杨志秀石韶杰曹卫国...
    490-498页
    查看更多>>摘要：为解决临床医学诊断中低剂量计算机断层扫描(Computed tomography，CT)图像存在的伪影和噪声问题，提出了一种改进的生成对抗网络(Generative adversarial network，GAN)架构下的图像降噪算法。首先，构造了一个基于Style GAN2的噪声模型，并通过训练该模型来估计真实噪声分布，从而生成与真实噪声分布相似的噪声信息作为实验噪声数据集。然后，构造了一个基于GAN思想的以编码器-解码器(Encoder-decoder)架构为核心的网络模型，用生成的噪声数据集训练该网络模型直至达到最优。最后，将低剂量CT图像输入该降噪网络，可去除低剂量CT图像中的噪声和伪影。实验结果表明，利用所构造的基于GAN架构的网络模型，可提高噪声特征信息利用率和网络训练稳定性，去除图像噪声和伪影，且重建图像纹理丰富，视觉效果逼真。

    低剂量CT图像生成对抗网络噪声和伪影编码器-解码器空洞金字塔池化

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    基于改进生成对抗网络的壁画图像超分辨率重建算法

    高丽周晓慧
    499-508页
    查看更多>>摘要：针对古代壁画分辨率低、纹理细节模糊导致壁画观赏性不足和研究价值不高的问题，本文基于生成对抗网络(GAN)提出了一种能更好地重建细节纹理的壁画图像超分辨率方法。首先，针对浅层图像特征利用不充分，引入信息蒸馏块提取图像浅层特征，增强后面网络的输出结果。其次，用RRDB-Fs提取深层图像特征，去除了残差块中影响图像生成质量的BN层，提高了网络的训练速度。再者，引入局部特征融合和全局特征融合，将不同层次的特征自适应地融合在一起，使重建出的图像含有丰富的细节信息。最后，在计算感知损失时使用激活前的特征，增强重建壁画图像亮度和原壁画图像亮度的一致性，同时避免伪影的产生。实验结果表明，本文所述方法和其他算法相比，具有较好的视觉效果，且重建图像的峰值信噪比和结构相似性指标均获得提高:峰值信噪比提高了 0。512dB-3。016 dB，结构相似性提高了 0。009-0。089。

    壁画图像超分辨率重建生成对抗网络信息蒸馏块特征融合

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    基于改进蚁群算法的塔机路径规划

    何育民胡象洋张锦华姚世鹏...
    509-517页
    查看更多>>摘要：针对塔式起重机的路径规划问题，提出了一种改进蚁群算法。首先，将塔式起重机简化成一个三自由度的机械臂，建立D-H运动模型求解正、逆运动学方程。其次，对传统蚁群算法进行了改进。将可选节点与目标点的距离引入启发函数，对启发函数进行改进;在状态转移概率中引入周围点安全因素，对转移概率进行了改进;采用局部路径分块策略，对局部多拐点路径进行了优化，减少了局部冗余拐点。最后，根据吊钩的位姿对塔机进行运动学求逆，得到各关节的变量。通过在简单环境和复杂环境下塔机路径规划的仿真研究，发现提出的改进蚁群算法可加快收敛速度，缩短最优路径长度，改善路径质量。

    塔机蚁群算法转移概率局部路径分块策略路径规划

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    DoS攻击能量分级检测与补偿下的ICPS多目标约束综合安全控制

    韩寅龙韩小武
    518-531页
    查看更多>>摘要：针对DoS攻击与执行器故障共存的工业信息物理融合系统(Industry cyber-physical system，ICPS)，本文研究了多目标约束下的ICPS综合安全控制问题。首先，从防御者的角度，依据系统遭受不同能量DoS攻击所表现的差异化影响，制定了 DoS攻击能量分级标准，构建了ICPS综合安全控制架构。其次，设计了基于事件触发的安全传输策略，在DoS攻击能量分级检测机制下，针对大能量攻击考虑基于时间序列分析的方法对丢失数据进行预测补偿，从而在被动弹性应对小能量攻击的基础上增加了对DoS攻击的主动防御能力。接着，引入锥补线性化算法，推证出了状态与故障估计观测器、综合安全控制器的求取方法，实现了 DoS攻击主被动混合容侵与执行器故障主动容错的目标。最后，给出了四容水箱系统仿真示例，验证了所得结论的有效性。

    工业信息物理融合系统DoS攻击能量分级安全事件触发机制时间序列分析方法锥补线性化

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