数字散斑相关方法全场变形快速测量

采用亚像素初始值结合插值系数双缓存方法提高反向组合算法计算效率,用于数字散斑相关方法全场变形测量。首先根据反向组合算法迭代特性,采用相关系数拟合法得到亚像素位移初始值代入反向组合算法,加速单点匹配迭代收敛速度;然后由全场变形计算特点,采用插值系数双缓存方法提高全场亚像素变形计算效率。本算法在单点匹配时,速度加快了10.33%;全场变形计算时,速度提升了24.93%。由此证明本算法能有效提高基于反向组合算法的数字散斑相关方法全场变形计算效率。     

基于图像序列的真空开关分闸速度检测

真空开关的分闸速度是影响开关电弧形态及其使用性能的重要因素。为满足高精度分析的需求,提出运用数字图像处理技术从真空开关运动序列图像中精确跟踪触头位置,进而计算触头运动速度的检测方法。该文首先利用Solidworks软件建立真空开关触头模型,并以设定速度模拟分闸过程,获得了分闸过程动触头的运动序列图像。运用Harris角点检测算法提取序列图像中触头角点,然后用SSD(sum of square differences)角点匹配算法对相邻序列图像中所检测到的角点进行匹配,并从中筛选精确匹配角点,再以匹配的像素角点为初始值,计算亚像素精度角点,从而实现了动触头位置的亚像素级精度跟踪。计算相邻帧图像动触头的位移,该位移与相邻帧图像时间间隔的比值即为动触头的瞬时速度。结果表明:亚像素角点检测技术可实现动触头位置跟踪及其分闸速度计算,且相对误差≤4.7%,最高精度可达0.34%。该方法能够实现真空开关分闸速度的高精度检测,为后续分析分闸速度与电弧形态的关系奠定了基础。     

基于图像匹配的长焦透镜焦距测量研究

提出一种新的测量长焦透镜焦距的方法。采用测角精度较高的光电经纬仪,由CCD相机拍摄经纬仪中十字亮线偏移的位置图像,并记录经纬仪显示的对应角度。应用改进的互相关匹配算法及三次曲面拟合算法,对CCD拍摄的两幅图像进行快速亚像素匹配,获得关于十字亮线中心的一对亚像素匹配点坐标。最后根据经纬仪角偏移量和亚像素点偏移量求出长焦透镜的焦距,实验获得了较高的测量精度。     

基于改进AKAZE算法的无人机影像匹配

针对如何稳定、高效、精确、高精度地进行无人影像匹配,提出一种改进的AKAZE算法。该算法首先利用AKAZE算法构造非线性尺度空间进行特征点检测;然后利用LATCH描述符对获取的特征点进行描述;接着利用Hamming距离作为相似性测度对特征点进行K近邻匹配,并采用比值提纯法进行粗匹配;最后,利用随机抽样一致(RANSAC)算法并结合均方根误差(RMSE)进行约束对粗匹配结果进行过滤,剔除错误匹配,得到精确匹配结果。实验结果表明,该算法在保持较高准确率、亚像素级匹配精度的同时具有较好的时间效率,且其对亮度、图像模糊以及压缩等变化具有较好的稳定性。     

基于DSP6678的KCF算法实现及优化系统设计

核相关滤波算法在目标旋转、部分遮挡等情况下具有很强的鲁棒性,但是其在实际工程上无法满足实时性跟踪的要求。借助DSP嵌入式平台,提出一种实时目标跟踪系统实现方案。首先,基于TMS32C6678处理器的硬件平台,对二维快速傅里叶变换(FFT2D)进行算法优化;其次,对KCF算法进行C语言级代码优化,包括循环展开、使用内联函数、使用关键字const等。实测结果表明,对640×480像素的图像,跟踪目标为32×64像素时,波门大小为64×128。在满足跟踪效果的同时,其跟踪速度最高达到25 ms/帧,符合实时性要求。     

基于改进的Sobel-Zernike矩法亚像素厚度测量

针对Zernike矩亚像素定位算法精度较高,但算法运算时间较长的问题,提出基于Sobel的改进Zernike矩亚像素定位法,该算法通过Sobel检测初步定位护套和绝缘材料的边缘,缩小Zernike矩的计算范围,使得在精度基本不变的情况下,缩短了计算时间,提高了速度;并通过估计边缘点正态分布的均值将轮廓像素宽度缩小在单像素上,提高了算法的精度。通过将该算法与Zernike矩法以及插值法在精度和速度上的对比实验,验证了该算法的优越性,具有应用价值。     

基于FREAK特征的快速景象匹配

针对传统基于局部不变特征的景象匹配方法处理时间过长的问题,提出基于FREAK局部不变特征的快速景象配准算法。首先提出FAST-Difference特征点提取方法,分别提取参考图像和待配准图像中的特征点;接着计算其FREAK描述符,生成特征向量;随后利用级联匹配计算特征向量之间的汉明距离,提取出匹配的特征点对;最后利用RANSAC算法剔除误匹配点,利用最小二乘法估算出两幅图像之间的空间几何变换参数,实现两幅图像的配准。FAST-Difference相比以往的特征点检测方法速度更快;FREAK描述符与人类视网膜相似的结构提升了算法的时间性能和鲁棒性;使用扫视搜索,大大加速了匹配过程。实验证明相对于SIFT、SURF算法,本文算法不仅对于各种变换具有更好的鲁棒性,而且处理时间大大缩短,实现了景象匹配的实时处理。     

光合作用和玉米种子的生长特性

四种高产玉米杂交种子(FS854,CB596×LH38,B73×LH38和B73×Mo17)和四种自交系(LH38,CB59G,Mo17和B73)种植在田里,研究与叶面积生存期(LAD)有关的特征,以及LAD和种子生长特性之间的关系。根据叶绿素含量,叶片中N浓度,CO_2交换速度,核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加羧酶(Rubisco)和磷酸烯醇丙酮酸羧化酶(PEP羧化酶)活性的降低,杂种B73×Mo17比其他三种杂种的LAD更短。较短的LAD不是由于成熟,因为除了CB59G×LH38外,B73×Mo17类似于其他杂种,处于同一个成     

对动态目标进行匹配的快速算法

基于图像匹配模型,在小波变换和投影特征的基础上,提出对动态目标进行匹配的快速算法.首先对动态目标进入视场的方向进行划分,针对划分后的区域利用小波变换和垂直投影技术得到一个可能的匹配点集合,再将模板图在搜索图上对匹配点集合中对应的点上利用灰度相关归一化公式作匹配运算,从而得到匹配位置.实验结果表明,该算法在实现匹配精度的同时,更进一步的提高匹配速度.     

基于改进亚像素算法的陶瓷天线PIN针在线精密检测

陶瓷天线PIN针作为天线中重要的零部件之一,其尺寸偏差将直接关系到天线的产品质量。为了实现PIN针的在线精密检测,设计研发了一种PIN针在线检测装置,并提出了一种基于改进亚像素算法的PIN针尺寸检测方法。首先开始采集图像并进行像素当量标定,对图像进行畸变校正、获取ROI区域、图像预处理,然后利用基于改进Sobel算子及高斯峰值位置估算的亚像素边缘检测算法提取边缘点,利用最小二乘法将边缘点拟合成一对平行直线,并计算出线间像素宽度,根据像素当量换算得到被测PIN针在ROI区域处的直径尺寸。实验结果表明,该方法的测量平均相对误差小于0.25%,在保证±0.005 mm检测精度的同时,其平均耗时相对于传统基于高斯拟合的亚像素检测算法缩短了64.32%。     

基于亚像素级的墙面裂缝宽度检测方法研究

针对目前计算墙面裂缝宽度精度低的问题，提出一种基于亚像素级裂缝宽度计算方法。该方法在提取裂缝区域的基础上，运用基于中轴线垂线的裂缝宽度测量方法，结合多项式拟合裂缝边缘，提取裂缝左右边缘亚像素坐标点，从而运用欧式距离方法计算出亚像素级裂缝宽度，并且与像素级计算宽度的方法进行了对比。实验的结果表明，该算法计算结果更加精确，可用于多种类型的墙面裂缝宽度测量，其中纵向、横向和交叉裂缝测量的平均相对误差分别为3.02%、2.44%和3.72%，相比于像素级方法，平均误差分别减少了1.87%、1.95%和2.07%，具有较强的泛化能力以及稳定性。     

基于神经网络的状态估计方法研究

智能电网建设的快速推进,导致状态估计算法所处理的数据量急剧增加。串行状态估计算法求解速度慢,无法满足电力系统实时分析的要求;而并行状态估计方法需要大规模计算集群的支持,会占据大量的硬件资源并产生高能耗。为解决上述问题,提出一种基于神经网络的状态估计方法。该方法以离线方式搭建并训练神经网络。在状态估计的实际计算中,以神经网络的前向计算代替传统算法中的迭代最小二乘拟合,从而大幅减少状态估计算法的执行时间。由于神经网络的前向计算所需时间很短,即使处理大规模电网,提出的方法仍可在单机平台上运行,从而避免使用大规模计算集群所需的能耗。同时,神经网络自身的高容错性还能有效地修正量测数据中的误差。实验结果表明,与串行方法相比,所提方法计算速度提升了约205倍。     

面向指数积分方法的电磁暂态仿真GPU并行算法

为满足对大规模可再生能源接入的电力系统进行快速电磁暂态仿真的需求,提出了一种面向指数积分方法的电力系统电磁暂态仿真图形处理器(GPU)并行算法。首先,分析了矩阵指数积分算法求解过程所具有的高度数据并行性,进而将该特性与GPU计算资源相结合;利用GPU处理指数积分方法求解时所需的大规模矩阵运算,而将较为复杂的系统状态判别与更新保留在CPU中完成,有效提升了仿真计算速度。最后,分别针对17台和100台风机的风电场算例进行了测试,验证了所提并行算法的正确性和有效性,同时也说明了算法的加速效果会随着系统规模的增加而愈发明显。     

一种优化的图像配准算法

为了降低传统尺度不变特征变换(SIFT)算法的特征点检测与匹配的时间复杂度,提出一种优化的图像配准算法,即采用Trajkovic算法检测特征点,并采用SIFT算法的分配描述符方法分配特征点描述符参数,再用稀疏降维原理对特征点描述符参数进行降维处理,最后,采用基于双向匹配的相似性度量算法进行特征点匹配。模拟实验选择检测图像的特征点数、匹配对数、正确匹配对数、匹配正确率、配准时间与配准时间下降率6个指标作为评估标准,结果表明,优化算法在特征点配准正确率方面与传统SIFT算法相当,但在特征点配准速度方面有明显提升。     

基于稳健3D-SKR的序列图像超分辨率重建

考虑目前无需亚像素精度配准的三维导向核回归(3D-SKR)超分辨率重建算法对图像中的离群点高度敏感的问题,引入了稳健估计中的Huber函数,并结合中值滤波,提出了一种稳健的三维导向核回归超分辨率重建算法。该算法将图像中残差大于Huber尺度参数的点视为离群点,利用三维中值滤波对其进行隐藏,然后再使用Huber函数进行超分辨率重建。实验证明,该算法在保持了原有算法的良好特性的基础上,有效地消除了离群点对重建结果的影响。     

基于补偿法的快速短路电流算法

提出一种基于戴维南定理和补偿法的快速短路电流计算方法,算法中采用补偿法在故障端口引入补偿电流,以此来模拟节点短路故障对原网络的影响。该方法无需修改节点导纳矩阵,仍采用故障前的导纳矩阵来解算网络的状态,可达到求解整个网络的目的。与通用算法相比,既能计算各种类型的短路故障,又节省了求解故障后导纳矩阵的时间。计算结果表明,该...     

基于拉格朗日松弛技术的复杂有源配电网分布式状态估计

为了提高复杂有源配电网状态估计问题的计算速度,提出了一种基于拉格朗日松弛技术的复杂有源配电网分布式状态估计方法。建立了复杂有源配电网分区模型,该模型从复杂有源配电网的量测配置情况和分布式并行计算效率角度出发,综合考虑了分区后各子区域的计算速度与精度,利用拉格朗日松弛技术将分区问题中的约束条件吸收到目标函数中,降低了分区模型的求解难度。通过网络解耦技术使各子区域相对独立,可在分布式并行环境下求解该网络的状态估计问题。各子区域选取指数型目标函数状态估计模型,该模型能够自动排除不良数据影响,在保证结果精度的同时有效减小了所求问题的系统规模和雅可比矩阵阶数,提高了状态估计算法效率。仿真算例结果表明,所提方法可实现对复杂有源配电网的合理分区,有效提高了状态估计的计算速度。     

CORDIC算法及其展开结构的FPGA实现

针对FPGA系统中涉及三角函数等数学运算,而传统的查找表方法占用资源较多,计算精度不足等问题,提出了基于CORDIC算法的三角函数计算的实现方法.首先给出了CORDIC算法的硬件结构,然后使用Verilog HDL硬件描述语言,在Quartus ⅡⅢ 13.1中对算法进行编译和仿真,并对仿真结果和实际结果进行误差分析,最后选择Altera公司的Cyclone Ⅳ E系列中EP4CE30F23C6器件,完成了CORDIC算法的FPGA实现.实验结果表明,该算法能够利用较少的硬件资源,实现较高的计算精度,并且运算速度较快,可以满足实际应用中的计算需求.     

最优乘子法在电流注入型保留非线性潮流计算中的应用

随着电力系统规模的扩大,对电力系统潮流算法的收敛性和计算速度提出了更高的要求。为此,提出一种带有最优乘子的电流注入型保留非线性潮流计算方法。首先根据直角坐标系潮流方程的特点,给出了一种最优乘子的计算方法,该方法只需求解一元三次方程,不需再额外增加任何计算量。在此基础上,将最优乘子应用于电流注入型保留非线性潮流计算,在潮流计算迭代过程中,采用最优乘子调整电压修正量,提高了潮流计算的收敛可靠性和收敛速度。系统算例表明,所提出的方法能在潮流方程无解时保证潮流不发散,在潮流方程有解时提高潮流计算速度。     

基于图分割的潮流计算中的节点优化编号

随着社会的发展,电网的拓扑结构变得越来越复杂,电力系统潮流计算的维数也越来越大,适当的节点优化编号能够有效地加速电力系统的潮流计算。电力网络作为一种无标度的网络,可以抽象成图来表示各个节点之间的拓扑关系,为了解决电力系统潮流计算中的节点优化编号问题,提出了基于图分割算法中的多层次嵌套排序算法进行节点优化编号的方法,大幅提高了节电优化编号的速度,能够有效地加速大规模系统的潮流计算,并以IEEE14节点算例为例,介绍了所提方法的流程。算例结果验证了该算法无论是在速度上还是在内存占用均优于传统方法,能够更有效地满足大规模电网潮流计算的需求。