Spectral radiance reconstruction from trichromatic camera responses based on orthogonal test and regularized algorithm

Reconstruction of spectral information based on multi‐channel image system is a significant problem in color reproduction, detection, and recognition. A spectral radiance reconstruction from trichromatic digital camera responses is researched in this article. The mapping relationship between the trichromatic imaging system response and the incident spectral radiance is analyzed. Then, in order to remove the ill‐posedness of the problem, a regularized constraint solution model of spectral radiance reconstruction matrix is established. And the spectral radiance can be reconstructed by spectral radiance reconstruction matrices and trichromatic imaging system response. Finally, the spectral radiance reconstruction matrix is estimated by the system radiometric calibration experiment. The input radiance is offered by a LCD display. A 3‐factor and 9‐level orthogonal test is designed for the calibration experiment, and a test set of 24 colors is used for precision analysis. The results show that the average relative mean error of our method is 8.69%, it is lower than that of Wiener filtering method by 2.84%. The method can reconstruct spectral radiance information effectively.     

虚实结合的可穿戴产品适合性检验研究

目的 为了更科学地研究和检验可穿戴产品的适合性,提出一种适合性检验方法,能够精确保留现实环境中的产品佩戴关系,并能将现实与虚拟的适合性检验研究相结合,得到合理的适合性检验结果.方法 以虚拟现实眼镜的适合性检验为例,通过高精度的三维测量技术将现实环境中的人、产品以及人—产品佩戴关系转化为三维虚拟信息,并以人—产品佩戴三维模型为参考基准对齐人和产品的虚拟模型,得到保留现实佩戴关系的人—产品佩戴模型组,再应用偏差分析法得出人—机佩戴区域的可视化适合性结果和统计数据,结合主观评价方法进一步分析产品的适合性.结论 虚实结合的产品适合性检验方法可在虚拟环境中高精度地保留现实环境中的人—产品佩戴关系,并能得到可视化的适合性检验结果,为检验和指导产品的适合性提供依据.     

激光在线测厚振动分析与精度优化

激光测厚具有安全可靠、测量精度高、测量范围大等优点,广泛应用于纸张、电池极片等薄膜类材料厚度的在线测量。带材宽幅方向扫描测厚时由于扫描架往复运动会产生机械振动,影响在线测厚精度。针对该问题,以锂离子电池极片厚度测量为例,使用双激光差动式测厚平台对电池极片和铜箔分别进行厚度测量,然后对测厚数据进行频谱分析,探究其振动规律的相似性,并基于频谱分析结果采用滑动带阻滤波方式对测厚数据进行处理,滤波后极片和铜箔的厚度极差分别降低了33.4%和73.8%,有效过滤了机械振动导致的测量误差,可满足极片和铜箔厚度测量的精度要求。     

采用温控和碘吸收池技术的发射激光稳频技术

多普勒测风激光雷达通过分析系统回波信号的多普勒频移反演出风速，为提高风场探测精度，从稳频技术方面展开研究。在稳频过程中，分别采取措施消除激光频率的长期漂移和短期抖动。针对激光频率的长期漂移，设计并研制了种子激光器温控箱，通过水浴的控温方式大大减小了激光频率的长期漂移，将激光频率稳定在±50 MHz以内；针对激光频率的短期抖动，采用以碘分子吸收池为核心器件的稳频系统，通过半导体控温方式对碘分子吸收池精确控温，控温精度达0.03 ℃，提高了稳频精度，将激光频率进一步稳定在±8 MHz以内，满足±10 MHz以内的设计精度要求。通过搭建多普勒测风激光雷达系统，对发射激光稳频装置进行系统验证，连续4组风场观测结果表明:系统探测高度为17 km，绝大部分方差在4 m/s以下，满足测风激光雷达测量指标的要求。     

食品包装高精度计量控制方法

目的 为提高食品包装过程计量组件的称量精度和效率,采用智能控制算法设计一种高精度计量控制系统.方法 在分析动态称量系统工作原理的基础上,建立称量过程数学模型,将控制对象由放料阀门开度转换为电机轴位置.考虑到传统PID控制的缺陷,结合PI Ziegler-Nichols和预测控制设计一种高精度计量控制系统.该控制系统可实现比例和积分系数的在线调整,能够抑制参数变化、负载扰动;预测控制可提高系统收敛速度和跟踪能力.最后进行仿真和实验研究.结果 仿真结果表明,智能控制算法具有比较强的自适应、自整定能力,计量精度可以达到静态称量水平,均高于99.5％.结论 食品包装高精度计量控制系统具有精度高、稳定性好、称量效率高等特点,在实际应用中对称量过程的控制效果相对较好.     

Analysis of pressure and heat distribution in a dilating or contracting filter chamber with two outlets using multivariate spectral quasilinearization method

The development of efficient filters is an essential part of industrial machinery design, specifically to increase the lifespan of a machine. In the filter chamber design considered in this study, the magnetic material is placed along the horizontal surface of the filter chamber. The inside of the filter chamber is layered with a porous material to restrict the outflow of unwanted particles. This study aims to investigate the flow, pressure, and heat distribution in a dilating or contracting filter chamber with two outlets driven by injection through a permeable surface. The proposed model of the fluid dynamics within the filter chamber follows the conservation equations in the form of partial differential equations. The model equations are further reduced to a steady case through Lie's symmetry group of transformation. They are then solved using a multivariate spectral-based quasilinearization method on the Chebyshev–Gauss–Lobatto nodes. Insights and analyses of the thermophysical parameters that drive optimal outflow during the filtration process are provided through the graphs of the numerical solutions of the differential equations. We find, among other results, that expansion of the filter chamber leads to an overall decrease in internal pressure and an increase in heat distribution inside the filter chamber. The results also show that shrinking the filter chamber increases the internal momentum inside the filter, which leads to more outflow of filtrates.     

基准平面垂直断面法在爆破漏斗试验中的应用

系统阐述了基准平面垂直断面法在爆破漏斗试验中测量爆破漏斗体积的基本原理,并将隧道激光断面仪应用于金厂河矿1 750 m水平15^#采场底部切割巷道爆破漏斗试验爆破漏斗体积测量中。通过与传统体重法等计算法所得漏斗体积分析比较,结果表明基于隧道激光断面仪与3D Mine软件分析的基准平面垂直断面法实用性强、操作方便、结果直观可靠,达到试验预期目的。     

基于RGB颜色信息聚类的光谱反射率重建

针对光谱反射率研究中因训练样本数据量大造成的冗杂等问题，提出了一种基于RGB信息进行聚类的样本分类方法。首先对颜色进行聚类并确定聚类个数，后对每一类光谱反射率使用BP神经网络分别进行重建。对于实验结果，使用ΔE₀₀、均方根误差（RMSE）以及适应度系数等标准进行评价，同时与主成分分析算法进行对比。从实验分析可得出，在聚类数目为7时光谱反射率重建效果最好，这时的平均CIE2000的色差为0.836，平均RMSE为0.0149，平均适应度系数为99.82%，并且，在最后对重建色差较大的色块进行了优化处理。实验证明，颜色聚类方法可以很好的应用于光谱反射率重建。     

高光谱成像用高帧频CMOS图像传感器北大核心

针对高帧频、全局曝光和光谱平坦等成像应用需求,设计了一款高光谱成像用CMOS图像传感器。其光敏元采用PN型光电二极管,读出电路采用5T像素结构。采用列读出电路以及高速多通道模拟信号并行读出的设计方案来获得低像素固定图像噪声(FPN)和非均匀性抑制。芯片采用ASMC 0.35μm三层金属两层多晶硅标准CMOS工艺流片,为了抑制光电二极管的光谱干涉效应,后续进行了光谱平坦化VAE特殊工艺,并对器件的光电性能进行了测试评估。电路测试结果符合理论设计预期,成像效果良好,像素具备积分可调和全局快门功能,最终实现的像素规模为512×256,像元尺寸为30μm×30μm,最大满阱电子为400 ke^(-),FPN小于0.2%,动态范围为72 dB,帧频为450 f/s,相邻10 nm波段范围内量子效率相差小于10%,可满足高光谱成像系统对CMOS成像器件的要求。     

基于光谱尺度空间与管道滤波的红外目标检测

为了准确地从复杂干扰背景下检测出真实弱小目标，本文引入视觉显著性，设计了基于快速光谱尺度空间与动态管道滤波的红外目标检测算法。基于真实目标与背景内容之间的整体差异，引入快速光谱尺度空间与阈值分割技术，设计视觉显著性机制，对红外图像完成处理，输出全局显著性映射，以高效过滤干扰背景内容。考虑目标与背景的局部特征差异，构建自适应局部对比度增强机制，对粗检测结果实施处理，获取对应的局部显著性映射，改善视觉显著性区域内目标的对比度。引入高斯差分理论，通过估算每一帧红外图像中的目标像素直径，形成动态管道滤波，充分消除虚警，准确识别出弱小目标。多组实验数据显示：较已有的红外目标检测技术而言，在各种不同的复杂背景干扰下，所提算法呈现出更好的检测能力，拥有更理想的接收机工作特性ROC曲线。