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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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    微球辅助干涉术抬起模式下微球相位传输分析

    洪羽剑付晓锋胡晓东
    148-156页
    查看更多>>摘要：微球辅助显微术是一项提升光学显微系统横向分辨力的技术,可与传统干涉技术结合以实现高横向分辨力的三维形貌测量.微球可工作于抬起模式下,进行感兴趣区域的选取与视场扩展.现有研究对微球辅助干涉术中微球工作在抬起模式时的分析仍不充分,影响了微球辅助干涉技术的纵向测量精度.本文对微球的相位传输机制进行了仿真,总结了微球下方相位分布与微球和样品距离之间的关系.同时,搭建了微球-白光干涉联用系统,并通过AFM控制微球的三维位置,对微球抬起模式下的放大倍数与相位分布进行测量,验证了仿真中微球下方相位分布的结果,为微球辅助干涉术中抬起模式提供了理论基础.

    微球辅助显微术微球辅助干涉术相位传输抬起模式光学仿真

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    水下天空偏振图像天顶区域光矢量叠加航向解算

    房政郭银景孔芳吕雪...
    157-165页
    查看更多>>摘要：水下天空光偏振图像可以用于航向测量,具有抗干扰、无累积误差等优点.本文提出了一种基于天顶区域光矢量叠加的水下偏振图像航向解算方法,以获取水下环境中的航向角.该方法首先分析水下天空光偏振图像,并结合姿态信息提取出天顶区域的偏振信息.然后,利用叠加运算将天顶区域内的水下折射光偏振矢量与大气偏振光偏振矢量进行合成.通过对偏振矢量的最优解算,可以精确地获取水下目标的航向角.实验结果显示,该方法在水箱实验中航向角的均方根误差(RMSE)为0.30°,海洋实验航向角的RMSE为0.41°;并分别在0.98米,4.89米和5.94米深的海洋中解算出太阳方位角的RMSE分别为1.10°,2.03°和3.04°.

    偏振图像航向测量天顶区域矢量叠加

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    基于条纹投影三目系统的舌面完整点云获取方法

    王鹏张学孙长库付鲁华...
    166-175页
    查看更多>>摘要：传统的舌诊过程存在客观性较差的问题,将计算机视觉技术应用于舌诊可以有效推进舌诊客观化.双目立体视觉结合结构光条纹投影技术是三维测量的常用手段,但对于舌诊的测量场景,由于舌体表面常带有津液和口水等,造成条纹图像出现分布随机性较大的高反光区域,导致相位解算错误和点云缺失.本文提出了一种基于光栅投影的三目测量系统,由3个相机构成1个三目和3个双目子系统.在相位和级次约束基础上引入双极线约束,提高三目立体匹配精度,并利用匹配点补充优化三目匹配点集,重建高反光区域点云.结果显示,对比传统双目系统,本系统的匹配精度和重建精度均得到提升,特别是在真实舌面测量中能够生成纹理清晰、特征完整的点云,对舌面高反光区域进行了有效测量,有助于舌诊的客观化进行.

    三维测量三目系统光栅投影双极线约束

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    基于Retinex增强的多尺度分解的红外与可见光图像融合算法

    郭印杜丽霞
    176-184页
    查看更多>>摘要：针对传统红外与可见光图像融合算法在低照度条件下融合结果对比度差、目标边际模糊、背景细节信息丢失等问题,提出一种基于Retinex增强的多尺度分解的红外与可见光图像融合算法.首先,利用Retinex对弱可见光图像进行单尺度Retinex(SSR)算法信息增强处理;其次,利用交叉双边滤波对源图像进行多尺度分解,先后得到图像的基层图像信息和细节层图像信息,对基础层图像采用绝对值取大策略和引导滤波相结合的融合方法,对细节层图像采用构建权重图和显著图的融合方法;最后,将处理后的基础层图像和细节层图像加权得到融合图像.从主观分析来看,本文方法可以有效提取和融合源图像中的重要信息,得到融合质量高、视觉效果自然清晰的图像.从客观评价来看,多组图像融合结果表明,本文所提方法的AG、SF、CE和FMI指标均较好.

    图像融合红外与可见光图像Retinex算法多尺度分解引导滤波

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    基于EMA改进的图像语义分割算法

    杜佳栋李婷葛洪伟
    185-194页
    查看更多>>摘要：针对期望最大化注意(EMA)算法参数与图像的语义关联不足以及缺少对通道间信息关注的问题,本文提出一种双重注意力网络EMA+算法.该算法设计了2个模块:空间注意力模块和通道注意力模块.空间注意力模块以EMA算法为主体架构,在责任估计步骤采用特征图作为期望最大化(EM)算法的初始参数,增加参数与特征图语义上的关联.通道注意力模块使用高效通道注意力(ECA),通过使用一维卷积学习通道之间交互信息,避免由于降维操作导致的破坏通道与其权重之间的直接对应关系.EMA+通过融合空间注意力模块和通道注意力模块,显著提高了语义分割任务的性能.实验结果表明,EMA+在PASCAL VOC 2012和一些更复杂的数据集上均取得了较EMANet等方法更优的交并比指标,有较好的泛化能力.

    深度学习图像语义分割期望最大化注意双重注意力网络高效通道注意力模块

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    基于RCF的细化边缘检测模型

    赵卫东张瑶张丹丹凌强...
    195-203页
    查看更多>>摘要：边缘检测是图像处理和计算机视觉中的基本问题.针对基于深度学习的边缘检测技术(如RCF网络)存在生成的边缘线模糊粗糙及边缘信息不全等问题,本文提出一种基于RCF网络的细化边缘检测模型RED.该模型在RCF模型的基础上,去除主干网络中部分下采样,并在主干网络中引入CA注意力模块和混合扩张卷积;在深监督模块改变压缩层的数量和参数,采用平滑压缩的方式进行特征降维;在最后的融合模块,采用跨层交叉融合的方式来融合高低层间的信息.改进后的模型在扩充后的BSDS500数据集上进行了训练和测试,通过在BSDS500基准上进行评估得到数据集最优尺度(ODS)和单图最优尺度(OIS),分别为0.809和0.832.实验结果表明,该模型提取的边缘轮廓更加清晰细致,提取到的边缘信息也更加全面丰富.

    深度学习边缘检测扩张卷积坐标注意力跨层融合

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    基于SOM-FCM和KELM组合方法的短期光伏功率预测

    刘齐波李军
    204-215页
    查看更多>>摘要：为了提高短期光伏发电预测的精度,本文提出了一种将聚类后的自组织映射网络(SOM)与优化的核极值学习机(KELM)方法相结合的混合预测模型.首先,利用SOM来对训练数据集进行初始划分.然后,利用模糊C均值(FCM)对训练好的SOM网络进行聚类操作,同时利用Davies-Bouldin指数(DBI)来确定最佳聚类的大小.最后,在每个数据分区中,通过结合差分演化算法优化的KELM方法来建立区域KELM模型,或者结合最小二乘估计的多元线性回归(MR)方法来构建区域MR模型.此外,本文还提出了基于SOM的不同局部多元回归模型.将提出的结合SOM-FCM和KELM的混合预测模型分别应用于GEFCom2014三个不同太阳能电站,进行提前一小时的发电功率预测.与其他预测模型相比,光伏发电站1的平均绝对误差(MAE)降低了61.41％,光伏发电站2的MAE降低了60.19％,光伏发电站3的MAE降低了58.92％.光伏发电站1的均方根误差(RMSE)降低了52.06％,光伏发电站2的RMSE降低了54.56％,光伏发电站3的RMSE降低了51.43％.实验结果表明,提出的结合SOM-FCM和KELM的方法可显著提高预测准确性.

    光伏发电功率预测自组织映射神经网络区域建模方法优化的核极限学习机(KELM)方法

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    AUV终端对接的单目视觉导引方法研究

    王秋生齐向东薛晨阳刘丹...
    216-223页
    查看更多>>摘要：在水下复杂环境中高效回收自主潜水器(AUV)是一项重大的技术挑战.本文提出了一种利用单目视觉检测和跟踪对接站上光环标识进行终端对接的方法.为了提高光源特征识别,本文改进了Canny边缘检测算法,采用自适应阈值方法动态调整光源轮廓,并在阈值最优时采用最小外接圆方法确定光源中心.此外,利用几何位置和面积约束消除水面反射的干扰.在视觉定位和跟踪方面,采用张氏标定法获取相机的内部参数和畸变参数,通过比较光环中心和图像中心来估计AUV的航向和俯仰偏差,然后利用位置-姿态PID控制器进行快速跟踪.水池实验结果表明,该方法简单实用,鲁棒性强,能够为未来水下机器人的可靠回收提供一定技术参考.

    自主潜水器(AUV)终端对接单目视觉位姿估计图像处理

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    稠油电加热嵌入式控制装置设计及其试验

    贺利乐晏东阳刘沛津肖勇...
    224-234页
    查看更多>>摘要：为提高稠油井电加热系统的加热效率,解决油田中频电源加热运行控制主要依靠人工经验设置和低效的自动控制造成电能浪费的现状,本文设计了稠油电加热嵌入式控制装置.基于非嵌入式获取的油井生产电信号,以稠油开采电机的电功率为闭环反馈信号,获取油液最优温度的参考输入.在此基础之上,通过井口油液温度的微分反馈环节,改善温度迟滞效应,实现中频电源的节能优化控制.通过对嵌入式硬件核心电路模块的设计和主要软件功能的开发,不仅实现了稠油井电加热过程的动态控制,还实现了各项运行指标的现场及云端的实时监测.稠油井场试验分析表明,所设计的稠油电加热嵌入式控制装置符合井场节能安全的生产需求,节约能耗可达20％.

    稠油热采中频电源双闭环控制嵌入式控制节能测试

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    基于改进HMM的车辆轨迹匹配方法研究

    袁祎陈光武
    235-243页
    查看更多>>摘要：针对传统基于隐马尔可夫模型(HMM)的车辆轨迹匹配算法在复杂特殊路段无法兼备准确率与时间效率的问题,提出了基于改进HMM建模的车辆轨迹匹配方法.在候选路段的确定上通过生成网格索引提高整体检索效率,改进的HMM模型在发射概率的计算上综合航向角因素,考虑车辆速度对航向角造成的偏差影响,并设置经验因子进行调节.同时,考虑前后观测值误差过大及曲线路段等影响因素,采用单位采样间隔内的车辆实际行驶距离代替观测距离值,以保证传递概率计算的准确性.最后,利用实测数据进行试验,验证算法的性能.实验结果表明,所提方法匹配准确率约94.0％,相较于传统HMM轨迹匹配方法提高了2.8％,在提高时间效率及复杂路段的匹配准确度上也具有一定优势,单点匹配时间减少约0.9 ms,适用于交叉路口、立交桥、平行路段等复杂路况下的匹配.

    车辆轨迹地图匹配隐马尔可夫模型(HMM)路网

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