基于面阵单光子探测器的激光三维成像

单光子探测器具有光子能量水平响应灵敏度、纳秒级别时间分辨率,将极大提升激光雷达探测距离、成像效率等性能,在遥感领域具有广泛应用前景。本文基于盖革雪崩光电二极管(APD)阵列的面阵单光子探测器,搭建了激光三维成像实验装置,通过有效提取激光回波信号,实现了室外300米目标三维成像。     

三维大型任意阵列宽带波束指向性图的快速计算

为解决常规频域直接方法计算大型三维阵列宽带波束图(BP)速度较慢,无法满足大型三维宽带阵优化设计需求的问题,提出了一种适用于大型三维任意阵列的宽带BP图的快速算法。在利用二维非均匀快速傅里叶变换(NUFFT)伴随操作实现二维阵列BP频域快速计算方法的基础上,引入第三空间频率变量,将与阵元纵向坐标有关的相位因子转化为第三非均匀空间频率,使用三维NUFFT和非线性插值实现了三维阵列BP的频域快速计算;通过理论分析给出了满足BP插值精度要求的最小空间频率划分点数;理论分析表明,在计算误差保持在1%水平时,所提出方法计算量比常规频域直接计算方法降低约一个数量级;仿真验证了上述结论。该算法使得宽带大型三维阵列可以实现基于大量迭代计算的优化设计。     

非等时距灰色模型在建筑物沉降预测中的应用

针对传统灰色模型要求原始实测数据是等时距的特点,基于某项目实测数据,利用三次样条插值良好收敛性、优越稳定性以及二阶光滑度的独特性质,将实测数据转化为等时距序列,建立非等时距灰色模型,并采用控制变量法,对时间间隔和观测次数这两种因素进行精度分析,为构建高精度非等时距灰色模型提供借鉴.研究结果表明,三次样条插值具备强大插值...     

基于物联网的消防综合信息系统设计探讨

设计基于物联网的消防综合信息系统。系统由消防管理子系统、电气与明火火灾监测子系统和客户端软件组成。设计基于近红外图像处理算法的火灾探测算法,使用电气火灾监控技术监测电气设备,结合DTU通信技术,将数据发送到云端处理,并在客户端实时显示。实验结果表明,近红外图像处理算法在2.3 s内可以探测到视场约为10'的火焰,4 s内客户端准确显示各项灾情警告,且能准确排除干扰。研究对于明火火灾监测以及电气火灾监测具有重要意义。     

B样条理论在无人机航迹平滑中的应用

航迹规划是指根据飞行要求,设计出一条从起点到终点的最优航迹,航迹平滑是航迹规划的最后阶段,好的平滑效果可以保证所规划的航迹具有实际可飞性,因此,对航迹平滑算法的研究对整个无人机的航迹规划都具有很大的意义。文章针对无人机航迹规划问题所需满足的约束条件,建立相应的机动性能模型和威胁约束模型,平滑阶段主要包括雷达、导弹、高炮等威胁模型。首先将规划空间栅格化,其次通过标准蚁群算法获得无人机的初始航迹,状态转移策略仅根据信息素及启发因子按照蚁群算法概率公式进行选择,最后根据航迹平滑中参数分布不均匀的特点,选择非均匀三次B样条处理初始航迹。整个算法在Matlab平台上仿真实现,经过计算仿真,实验证明非均匀三次B样条曲线呈现出较好的平滑效果。     

基于模糊神经网络的火灾算法研究

针对现火灾探测器存在的误报率高、响应速度慢的问题,提出基于多参量的模糊神经网络火灾探测算法。以温度、CO浓度、烟雾浓度为火灾特征参量,建立火灾探测模型,以汽油明火、聚氨酯泡沫明火、木材阴燃火、织物阴燃火为模拟火进行模拟火灾响应实验;以熏香烟雾、水泥粉尘、香烟火、暖风机为干扰源进行抗干扰实验。实验结果表明:设计的多参量复合火灾算法对火灾具有较高的探测精度,在50次模拟火灾实验中平均火灾响应时间为19.8 s,火灾误报率为0.375%,漏报率为0。     

梯度插值与可变阈值改进的POCS算法

传统的凸集投影(projection onto convex sets,POCS)算法只能得到低对比度、低信噪比、边缘模糊的图像。为了解决上述问题,提出了1种改进的基于视觉机制的POCS超分辨率重建算法,引入可变校正阈值的数据一致性约束,以突出目标边缘和滤除背景噪声;对传统POCS算法的插值算法进行改进,采用基于梯度的插值算法进行图像的初始估计。实验结果表明,改进的POCS算法可以获得高质量的图像对比度,另外其重建效率、结构相似性指数和峰值信噪比也都有所改进。     

隧道瞬变电磁多点阵列式探测方法研究

 针对传统的隧道瞬变电磁探测与解释仅主要依靠二维视电阻率断面图的不足,借鉴地面大回线中心装置瞬变电磁的观测方式,提出隧道瞬变电磁多点阵列式探测方法。研究瞬变电磁非中心点垂直分量频率域响应双重贝塞尔函数强振荡型积分的计算方法,以中心点频率域响应多项式为基函数,定义多项式形式的非中心点频率域响应表达式,通过最小二乘拟合的方法得到多项式系数。推导瞬变电磁非中心点时间域响应公式,在瞬变电磁场晚期近似条件下,给出非中心点垂直分量晚期视电阻率公式,实现隧道瞬变电磁探测时观测回线内非中心点垂直分量响应能够转换为视电阻率图像进行解释,为隧道瞬变电磁多点阵列式探测提供理论基础,提出利用隧道瞬变电磁阵列式探测响应数据进行三维视电阻率综合解释的方法。在理论研究的基础上,结合现场试验,开展隧道瞬变电磁多点阵列式实际探测研究,对隧道底板下方含水构造进行多点阵列式探测,对探测结果进行对比和解释,形成三维视电阻率图,分析得到含水构造的三维空间展布规律。     

基于太赫兹电磁波的火灾主动成像系统

基于太赫兹(THz)电磁波的火灾主动成像系统,由非相干阵列式太赫兹照明器和太赫兹相机组成。在模拟火灾环境下,将太赫兹火灾成像系统与传统的近红外有源成像系统进行了比较。结果表明:无论有无烟雾,太赫兹火灾成像系统均能获得目标物体的清晰图像;而传统近红外有源成像系统目标物体图像的对比度随着烟雾密度的增加而逐渐降低。     

u–p格式饱和两相介质动力问题的显–隐式交替算法

针对以土骨架位移u和孔隙流体压力p为基本未知量的饱和两相介质动力方程,提出基于中心差分法和精细时程积分法相结合的时域显–隐交替算法,分析饱和两相介质动力反应。该算法对孔压方程非齐次项的计算分别采用Gauss积分,梯形积分和Lagrange二次插值函数近似位移的方法近似模拟;同时提出一种基于精细积分方法的三次样条插值函数法,进而回避了对孔压方程耦合速度项积分时涉及的矩阵求逆运算问题。计算结果与Zienkiewicz显–隐式结果对比,两者结果基本一致,证明了方法的有效性。     

采用三次样条插值数字化压缩e—p曲线

采用对压缩曲线(e—p曲线)进行三次样条插值拟合,研究发现该方法在节点上拟合的相对误差是零,并根据实验数据对拟合曲线的精度进行验证,通过三次样条插值能获取任意压力下的孔隙比e,从而精确得到任意压力段对应的土层压缩模量Es。     

受限空间火灾探测数据融合算法研究

为了实现对受限空间火灾发生情况多传感器自动探测信号处理,建立了基于CO浓度、烟气颗粒浓度、红外视频图像等多传感器探测的火灾探测数据融合分析系统.在受限空间内搭建基于多传感器火灾探测的数据融合分析实验平台.根据火灾红外视频图像的燃烧区域面积及圆形度等特征参数介绍了红外图像识别算法.在三种火灾探测方式特征参数的基础上提出了...     

一种基于等步长分层拓展的混合A~*路径规划方法

针对传统混合A~*算法搜索效率较低且搜索路径平滑性较差的问题,文章提出一种基于等步长分层拓展的混合A~*路径规划方法,可应用于非结构化道路场景,为智能车辆规划一条安全、平滑且满足车辆运动学约束的可行驶路径。其首先通过改进的子节点拓展方式和合理设计的启发式函数与代价函数,保证算法快速搜索得到一条较平滑的车辆可行驶路径;然后采用数值优化方法对搜索得到的路径进一步地优化平滑;最后针对路径点稀疏和不均匀的问题,采用三次样条曲线对路径点进行插值处理。仿真对比试验与实车试验结果表明,所提方法能显著提高路径搜索效率,与传统算法相比,平均搜索时间减少了51.6%,且搜索得到的路径具有足够的安全性和较好的平滑性。     

视盘自动分割算法

针对多数视盘提取算法因不均匀光照导致检测精度不高的问题,提出了1种基于阴影校正的视盘自动分割算法。首先,利用Otsu方法分割视网膜红色分量眼底图像,提取和填充最大连通区域,均值滤波后得到视网膜掩膜图像,并与视网膜红色分量眼底图像卷积;其次,运用特定形式的均值滤波器平滑视网膜图像边界点,创建视网膜阴影图像;最后,将卷积图像减去阴影图像,再次利用Otsu方法进行分割,提取最大连通域并填充,应用"圆盘形"结构元素进行形态学"开"运算提取最终的视盘图像。将所提出的算法在视网膜眼底图像有1 200张的MESSIDOR数据库和40张的本地数据库分别进行验证。实验结果显示,所提出的算法平均重叠率分别为0.895和0.91,高于目前相关视盘分割算法,表明即使在非均匀光照条件下也能获得满意的分割结果,基本能够满足临床应用对稳定性和精度的要求。     

城市隧道消防系统现状与规范缺失的分析

分析国内外的规范、国家标准、行业标准中对于城市隧道消防系统的规定,分析城市隧道消防系统应用现状,总结规范对城市隧道消防系统规定的缺失。建议增强高压细水雾灭火系统、泡沫-水喷雾联用系统等在城市隧道中的应用。推荐复合使用三波段红外火焰探测器和图像型探测器探测隧道火灾。严禁采用非消防设备执行消防联动控制功能。     

多识别信息算法报警的火灾探测技术

通过真火燃烧与误报源的实验可知，在减少误报可能性的同时，利用通用感烟探测器与CO传感器的组合，可提高响应灵敏度。此项技术是演示CO／烟复合探测算法鉴别真实火灾信息及干扰源信息的潜能。主要目标是提供更快的对真实火灾的响应及高于通用探测器的误报。全部实验工作计划包括开发和检验CO／烟组合探测器的样机。此项工作划分为若干任务，包括：     

基于多数据融合的复合火灾探测系统设计

以烟雾、温度、CO气体作为火灾特征参量设计复合火灾探测器;利用Labview设计复合火灾探测系统监控客户端,实现对火灾的实时监控;以模糊神经网络算法代替简单的阈值法实现对火灾的判别。为验证系统的性能,进行不同方位火灾响应时间实验、抗干扰实验、分布式火灾探测实验。实验结果表明:火灾探测器平均响应时间为19.8 s,探测器与火源的水平距离比垂直距离对火灾响应时间的影响程度大;抗干扰实验中,火灾误报率为0.375%;由三路探测器组成的火灾探测系统能够实现单点和多点火灾探测。     

远距离紫外火灾探测系统的设计

分析远距离紫外火灾探测系统的系统工作原理和探测距离的影响因素,设计光学聚焦机械结构,实现对远距离火灾的监测.试验结果表明,系统将现有的紫外探测器探测距离从100 m提升到了上千米,系统探测距离远、保护面积大、响应速度快、灵敏度高.与图像型火灾探测系统相比,系统同样适于大空间火灾探测报警,且具有更高的性价比和灵活性.     

基于文字笔画结构的文本图像校正处理

针对文本图像拍摄质量低下,而导致OCR系统识别率不稳定的问题,本文提出了一种基于文字笔画结构的文本图像校正算法,主要是在图像的预处理中对待处理像素点进行基于文字笔画结构的特征分析,实现目标和背景像素的校正,再结合局部二值化算法进行处理,分析其噪音分布特点采用邻域去噪进一步优化处理结果。实验表明,本文算法能够很好的适用于处理质量低下的文本图像,处理效果从视觉图像和识别率上都能满足应用需求。     

建筑中庭火灾探测器的应用研究

在分析中庭火灾烟气特点和火灾危险性的基础上,针对中庭火灾探测现存问题,开展模拟实验,验证线型光束感烟火灾探测器、红外火焰探测器、图像型火灾探测器、吸气式感烟火灾探测器在中庭内的应用效果,测试不同安装高度、不同探测类型对探测器响应情况的影响,提出中庭内火灾探测器设计应用的有关建议.