基于图像的介入器械前端变形建模与受力估计

目的 血管介入手术中介入器械与血管壁之间的接触力对手术安全有着重要意义,然而目前缺乏直接测量器械前端与血管壁接触力的传感器和有效手段。为解决这一难题,本文提出了一种通过图像观察器械前端变形程度从而估计器械与血管壁接触力的方法。方法 通过模拟血管介入手术过程来获取介入器械导丝的变形量和与之相对应的力,从而对介入器械前端接触力与变形量关系进行建模。将介入器械前的端接触力分为垂直于接触面方向的力和沿着接触面方向的力并分别加以处理;使用介入器械前端变形段的最大曲率变化量描述器械变形量,通过图像观察导丝变形来计算导丝的最大曲率。为求解最大曲率,使用器械上3个点构成的三角形并求其外接圆曲率来表示这3点所在段的曲率,在介入器械前端进行依次遍历求取最大值以获得最大曲率。通过实验分析验证介入器械受力与最大曲率之间的关系。结果 实验表明介入器械前端的接触力与器械前端最大曲率变化率之间存在着映射关系,且这种关系能用函数表达式准确地表达出来,通过函数式来预测受力的平均误差在10%以内。结论 研究表明,通过图像分析导丝前端的变形量、估计导丝前端接触力,进而判断血管手术过程中介入器械与血管壁的接触状态的方法是可行的,所计算的导丝前端受力能为手术过程提供参考信息。     

高微重力振动隔离系统激励器分配优化设计

为了满足高微重力振动隔离系统实时变化的控制器输出要求,同时也为了降低隔振系统激励器的功耗,对激励器分配组合进行了分配优化设计.介绍了激励器分配电流的计算方法,给定浮子质心作用力计算各种组合的激励器分配电流,对结果进行比较分析后确定出最优组合.通过给定相对位置、变化的质心作用力进行地面测试,结果表明了设计结果的合理性.     

移动机器人超声波避碰传感器系统设计

为了避免移动机器人在行进过程中与障碍物发生碰撞，设计了一种基于LPC2119微控制器的超声波避碰传感器系统。文章首先介绍了超声波发射电路、回波电压放大电路和检测电路的设计方法；巧妙地应用74HC154的简单电路实现了多路超声波信号的循环发射；利用LM567实现了锁相环回波检测电路，针对超声波传感器之间的回波干扰，提出了一种有效的解决方案；最后根据实验测量结果，应用最小二乘法得到了距离补偿公式，在移动机器人运行的过程中，该系统实时地循环检测机器人周围的障碍物信息，有效地避免了碰撞现象的发生。     

基于UML和CPN的列控系统等级转换建模与分析

针对列控系统的安全性和实时性要求,基于CTCS-3级列控系统需求规范中等级转换场景建立C2级向C3级转换的UML(统一建模语言)模型和有色Petri网(CPN)模型,分析了影响列车安全运行和行车效率的因素,即转换时长和转换成功率,验证了该建模方法的有效性。验证结果表明,UML和CPN模型相结合的方法适合于列控系统需求规范的验证。搭建的等级转换模型能够满足系统实时性要求。在保证切换成功率的前提下,列车运行速度与切换时间成反比,速度越高,切换时间越短;列车速度越高,对系统实时性要求也越高。     

供应受限和需求不确定环境下制造商技术选择

基于有限产能供应商既供应高技术原材料给自有制造商又供应给下游制造商的供应链结构,研究在供应受限和需求不确定情况下供应商的渠道分布策略和制造商的最优订购以及高低技术选择策略.结果表明:1)供应商的高技术材料生产能力充足时,供应商采用双渠道分布策略,制造商高技术材料的订购数量随供应商生产能力减少而减少,且当低技术需求低于一定临界值时,制造商选择高技术;2)当中等较短缺时,供应商仍为双渠道策略,不同于充足情况的是供应商先满足制造商的订购数量,再将剩余的生产能力用于自有生产,供应受限降低制造商的订购数量和利润;3)短缺时,当制造商的销售价格大于供应商的销售价格时,供应商采用只供应制造商策略,当满足低技术需求小于临界值时,制造商则采用高技术策略,反之,当供应商的销售价格大于制造商的销售价格时,供应商采用垄断策略,制造商只能选择低技术策略.最后,通过案例分析验证模型的有效性,所得结论对供应受限和需求不确定下供应商和制造商的运营实践具有较好的参考价值.     

Spot addressing for microarray images structured in hexagonal grids

In this work, an efficient method for spot addressing in images, which are generated by the scanning of hexagonal structured microarrays, is proposed. Initially, the blocks of the image are separated using the projections of the image. Next, all the blocks of the image are processed separately for the detection of each spot. The spot addressing procedure begins with the detection of the high intensity objects, which are probably the spots of the image. Next, the Growing Concentric Hexagon algorithm, which uses the properties of the hexagonal grid, is introduced for the detection of the non-hybridized spots. Finally, the Voronoi diagram is applied to the centers of the detected spots for the gridding of the image. The method is evaluated using spots generated from the scanning of the Beadchip of Illumina, which is used for the detection of Single Nucleotide Polymorphisms in the human genome, and uses hexagonal structure for the location of the spots. For the evaluation, the detected centers for each of the spot in the image are compared to the centers of the annotation, obtaining up to 98% accuracy for the spot addressing procedure.     

软件Saas模式下安全风险策略探讨

近年来,将软件作为一种服务形式提供给客户的需求逐渐增加,其中最突出的就是形成软件即服务(Software as a Service,SaaS)模式。这种新模式的出现正是顺应了这个需求,用软件服务代替传统的软件产品销售,不仅可以使软件免于盗版的困扰,而且可以降低软件消费企业购买、构建和维护基础设施以及应用程序的成本和困难。但SaaS模式需要用户将数据存放在服务供应商提供的存储介质上,因而使得数据的专属性、可靠性和安全性受到一定程度的威胁。文章主要对当前SaaS模式下的网络安全隐患进行了分析,并探讨了SaaS模式下网络安全隐患的防范策略。     

基于路径跟踪的拖车式移动机器人动态窗口法

针对目前局部路径规划算法只适用于单车体机器人的问题,提出了一种针对拖车式移动机器人的动态窗口法。首先,利用多车体结构的路径跟踪方程实现对拖车式移动机器人的运动控制;然后,利用评价函数同时对牵引车和拖车进行评价并根据权重相加;最后,针对拖车结构特性,添加了运动过程中牵引车与拖车的夹角约束,保证运动轨迹的稳定性。仿真实验表明:拖车式移动机器人的运动控制可满足收敛性,同时所提算法实现了拖车式移动机器人局部路径规划的任务,且在运动过程中夹角变化均未超出限制。该研究对拖车式移动机器人的自主导航有极大的参考价值。     

基于单目视觉的实时测距方法研究

为了利用单目视觉实时监测本车与前方障碍物之间的距离,在比较了现有的几类用于车辆控制的道路深度信息获取方法的基础上,首先研究了较为适用于汽车自动驾驶的几何关系推导法,进而提出了基于单目视觉的实时测距算法.通过试验可知,由于摄像机的俯仰角是影响实时测距算法的关键因素,因此又提出了基于道路边界平行约束条件的实时计算摄像机俯仰角算法.静态实车试验的结果显示,该基于单目视觉的实时测距算法具有较高的准确性,可以满足测距要求,而动态实车试验的结果则显示,此算法还可以满足汽车智能化控制的实时性要求.     

基于模糊自调节算法的乒乓球机器人回球速度计算

提出了一种新的回球速度计算模型, 达到以期望的落球速度定点回球的目的. 首先, 忽略了运动过程中马格努斯力的影响, 以多项式拟合乒乓球的运动轨迹, 利用LM算法求解得到回球速度的初始值. 然后, 提出了一种新的基于区域分割的经验数据存储与替换模式, 经线性拟合经验数据得到回球速度, 并与初始速度求加权平均值, 作为模糊调节的初始值. 分析了回球速度的各分量对落点误差的影响, 根据预测的落点误差, 利用模糊算法调节回球速度, 将调整后的结果用于控制回球过程中的球拍位姿与击球速度. 实验结果验证了方法的有效性.     

基于RBF-BP算法的机械臂多自由度分拣控制系统设计

为提升机械臂设备的准确分拣能力,设计基于RBF-BP算法的机械臂多自由度分拣控制系统。利用RBF-BP前馈神经网络,规划机械臂设备的运动轨迹路线,实现基于RBF-BP算法的机械臂运动轨迹建模。确定工业相机在总功能框架中所处连接位置,根据机械臂选型情况,确定可编程逻辑控制器、变频控制器对于所选机械臂元件的调节能力,完成对系统功能模块的开发。借助传输信道,将Sorting分拣指令、ToolControl控制指令反馈回核心控制主机,建立完整的指令执行回路,再联合相关硬件设备结构,实现基于RBF-BP算法的机械臂多自由度分拣控制系统设计。实验结果表明,在抓取能力相同的情况下,应用RBF-BP算法控制系统机械臂成功分拣的工件数量为19件,机械臂抓取成功率为95%,说明所设计系统满足提升机械臂准确分拣能力的设计初衷。     

一种改进的活动轮廓图像分割技术

图像分割是由图像处理到图像分析的关键步骤，也是一种基本的计算机视觉技术。针对传统的活动轮廓外力模型均存在一些难以克服的缺点，提出了一种改进的活动轮廓图像分割技术，并首先介绍了用活动轮廓进行目标分割的基本原理，即一条曲线在其内部能量和外部能量的共同作用下，可以移动到所期望的位置，并且当曲线到达目标位置的时候，活动曲线所具有的能量达到最小。在传统的活动轮廓中，外部能量通常由目标点的梯度势能场给出，但是由于梯度势能场存在着一些难以克服的缺点，即不能够很好地指导曲线的移动，为此，对其进行了改进，即采用一种梯度向量流场作为外部能量场的方法，从而有效地克服了传统梯度势能场捕捉范围小以及难以处理凹平面的缺点，并通过实验证明了该方法的有效性。     

基于遗传算法的智能作曲技术研究

为了利用遗传算法进行智能作曲,对由计算机自动生成音符序列和音频文件的具体问题进行了讨论。计算机根据预先设定的参数生成初始乐段群体,将对各乐段的人工评估结果作为适应度函数值,分别设定选择、交换和突变规则,通过时值修正来解决进化过程中乐曲每小节各音符的时值之和的不稳定问题,完成了音符序列的计算机生成问题。音频文件的产生通过建模和编码的方法实现。建立表示振幅与频率、时值之间关系的振动模型,其频率因子和时值因子分别取自音符编码中音高分量所映射的频率值和时值分量所映射的时间,根据此模型,结合数字音频技术,最终生成WAV音频文件,从而完成了音符到音频文件的转换。与目前MIDI形态的计算机音乐相比,WAV形态的计算机音乐具有很强的丰富性、灵活性和稳定性。实验表明,利用这种交互式遗传算法所创作的乐曲能基本满足部分人的情感表达需要和审美标准,对促进计算机音乐技术的发展有重要的科学意义。     

磁悬浮飞轮储能系统机电耦合非线性动力学研究

针对磁悬浮飞轮储能系统的"磁悬浮飞轮-发电机"机电耦合非线性动力学特性进行研究.通过推导磁悬浮飞轮储能系统在偏心条件下的动能、势能、发电机系统的磁场能以及系统的耗散函数,由Lagrange-Maxwell方程建立磁悬浮飞轮系统和两相四极永磁发电机系统的机电耦合动力学方程.采用数值法对0.6MW磁悬浮飞轮储能系统进行了仿真分析,研究结果表明,系统机电耦合非线性方程存在稳定的与转速同频的基频和三倍频周期运动解,且基频振动幅值比三倍频振动幅值大.对于稳定的磁悬浮储能飞轮机电耦合系统,飞轮转速增大,或磁轴承系统刚度减小或阻尼增大,或磁场能(电枢反应磁场能或永磁励磁磁场能)减小,可使系统的非线性振动幅值减小.而增大磁轴承系统的刚度,或减小磁轴承系统的阻尼,或增大系统的磁场能有可能破坏机电耦合系统的稳定性,使飞轮失稳.     

基于图像轮廓曲线的拐点检测算法

拐点是图像很重要的特征,包含图像的主要结构信息，拐点检测对图像配准、目标识别和三维重建等任务的处理都有着非常重要的作用。从研究轮廓上点的曲率出发，针对传统基于轮廓的拐点检测算法对噪声和局部变化敏感而造成检测结果不稳定的问题，提出一种间接反映轮廓曲率特性的方法，记为APTD(Accumulation of Point to Tangent Distance)。使用高斯函数对轮廓曲线进行平滑处理，轮廓上点的曲率越大则该点附近的点到该点处切线的距离也越大，根据这一思想，将轮廓上点附近支撑域内的点到该点所对应切线相对距离的累加和作为拐点的判别函数，从而实现轮廓拐点的检测。经由数学推导表明所提出的算法具有合理性和可行性，对比实验分析表明该算法精度高、运算量小、定位准确。     

磨粒径向分布对电感式磨粒传感器测试结果的影响

根据电感平衡原理,设计了用于磨粒在线测量的电感式磨粒传感器.分析了传感器的测试原理和磨粒通过传感器线圈时径向分布对测试结果的影响.通过计算线圈内测试面的磁场分布,提出了提高线圈测试面磁场均匀性的设计准则.建立了磨粒位置偏离线圈中心时,磨粒磁化场的磁通求解模型.模型计算结果表明,磨粒径向位置的改变,使得线圈各横截面上磁化场的磁通发生了变化.当线圈达到一定长度后,磁化场的磁链变化很小.因此在保证传感器线圈测试面磁场均匀性和线圈长度的前提下,磨粒径向分布对测试结果的影响可忽略.研究结论为分析电感式磨粒传感器测试结果一致性和优化传感器的结构设计提供了理论依据.     

基于内在奖励的技能获取和组合方法

现有的内在奖励随着agent不断探索环境而逐渐消失,导致了agent无法利用内在奖励信号去指引agent寻找最优策略。为了解决这个问题,提出了一种基于内在奖励的技能获取和组合方法。该方法首先在agent与环境交互过程中寻找积极状态,在积极状态中筛选子目标;其次从初始状态到达子目标,子目标到达终止状态所产生的一条轨迹中发现技能,对技能中出现一个或者两个以上的子目标进行组合;最后用初始状态到子目标的距离和初始状态到子目标的累积奖励值对技能进行评估。该方法在Mujoco环境中取得了较高的平均奖励值,尤其是在外在奖励延迟的情况下,也能取得较好的平均奖励值。说明该方法提出的子目标和技能可以有效地解决内在奖励消失后,agent无法利用内在奖励信号学习最优策略的问题。     

某型飞机投水作动装置解锁同步性影响因素分析

根据某型号飞机投水水箱三维数字样机及投水作动装置液压原理图,采用AMESim的液压库及3D Mechanical机械库搭建投水作动液压子系统模型,计算舱门开锁/上锁的时间和同步性。该模型的搭建考虑了影响投水性能的所有细节因素,为水箱作动系统结构的设计分析和优化提供了真实的仿真计算平台。在此基础上进一步分析了锁机构控制阀负载管路长度、主阀芯通径和阻尼孔大小对舱门开锁/上锁同步性的影响,其中管路长度和阻尼孔尺寸对同步性影响较大。上述分析结果为投水作动系统结构的进一步优化提供了理论依据。     

配电自动化设备模块化单元自动检测系统研究

现有配电自动化设备模块化单元检测系统在检测额定频率下三相平衡电压幅值时的误差较大,因此设计一个配电自动化设备模块化单元自动检测系统。硬件设计中,设计了硬件的整体结构,根据系统性能选择单片机型号,对接口和管脚进行功能设置,实现单片机与上位机之间的通信,在声光报警器中,主要完善了内部电路,利用电路中电平的高低决定报警器的报警状态,并增加二极管来保护电路。软件设计中,使用离散傅里叶变换法作为同步相量检测算法,通过模拟信号得到采样序列,进一步计算后求出电压相量值。通过对比实验结果表明,设计的系统检测结果存在误差的数量比原有系统减少了18组,验证了设计系统的有效性。     

基于深度相机的手腕识别与掌心估测算法(HHME2013-ID51)

当手和手臂都进入深度相机所设定的有效深度范围时,它们将被作为一个整体来提取,若处理时也把它们作为一个整体,这可能会影响手势交互的一些重要算法,如掌心估测,手朝向估测,手的跟踪等。本文分析了手腕的运动特征和手的轮廓特点,并利用内切矩形的几何特征,提出了手腕识别算法来分割手与手臂;为了提高掌心估测算法的性能,本文分析了锐角三角形和最大内切圆的几何特征,并结合手势交互的特点,提出了新的掌心估测算法。经实验证明,手腕识别算法能较好地分割出手与手臂,新的掌心估测算法较之原算法在性能上有显著提高。