GPU 加速的路径依赖数字图像相关法

对于数字图像相关法(digital image correlation, DIC)计算效率的需求日益增长,提出了一种图形处理器(GPU)加速的路 径依赖 DIC 方法。 该算法利用基于快捷傅里叶变换的互相关算法(FFT-CC)计算初始种子点,利用反向组合高斯牛顿法( IC-GN)进行亚像素匹配,然后通过初值传递策略快速产生多个新种子点参与亚像素匹配的并行计算,从而使其快速扩散,直至完 成整个感兴趣区域的计算。 利用公开的实验图例进行测试,结果表明方法精度良好,能得到清晰的表面变形云图,并且能在子 区大小 17×17 pixels 时获得 6. 5×10 5 点/ s 的计算速度,相对于典型的高速 DIC 算法速度提升超过 50%,为高速 DIC 算法的设计 提供了参考。     

基于改进Census变换的自适应局部立体匹配

针对现阶段局部立体匹配在弱纹理区域具有匹配精度低且过度依赖中心像素的缺点,提出一种基于改进Census变换的自适应局部立体匹配算法。首先根据中心像素领域的纹理复杂度采用自适应支持窗口改进Census变换,引入Tanimoto系数与Hamming距离算法结合,并融合颜色或亮度差的绝对值用作新的初始匹配代价计算。通过十字交叉域算法进行代价聚合并采用赢家通吃算法计算视差,在视差优化阶段采用左右一致法、迭代投票、插值填充和亚像素细化,针对边缘模糊化将改进的自适应中值滤波用作抑制噪声得到最后的视差图。实验结果表明,本文所提出的算法在Middlebury数据集上的平均误匹配率为4.39%,相较于其他改进的Census变换算法有明显提升,并在抗噪能力上具有一定的鲁棒性和适应性。     

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。     

高压直流输电线下合成电场的有限元快速算法

直流输电线下合成电场计算方法中,上流有限元方法具有较强的适应能力,得到了广泛应用,但其计算效率尚有待提高.为获得较高的计算速度,该文根据上流有限元算法的特点,采用节点编号优化与Cholesky分解相结合的求解泊松方程的直接方法,反复求解泊松方程时较矩阵方程迭代算法有较大优势;采用合理的电荷密度更新策略,减少了迭代所需的收敛次数.这些方法综合应用,获得了较高的计算速度,1.5万节点的双极6分裂特高压直流输电线路合成电场算例,计算时间低于5 s.在算例中该算法显示出对电荷密度初始值具有较好的鲁棒性.     

一种基于傅立叶算法的高精度测频方法

针对传统软件测频方法存在的问题,提出了一种新的基于傅立叶算法的频率测量方法。首先仔细研究傅立叶修正系数测频法的误差情况,调整了修正系数的计算方法,提出傅立叶修正系数测频法的改进算法。然后根据信号频率偏移时傅立叶算法误差较大这一问题,提出根据信号近似频率进行插值,对插值后新序列进行傅立叶计算。为了提高含有谐波时的测频精度,对频率进行迭代计算,直至达到精度要求或迭代次数达到限值。最后对含谐波、不含谐波两种信号进行仿真计算,对比其频率计算误差。结果表明,该算法计算精度高,计算量小且实现了频率的高精度跟踪,可以满     

特高压直流输电线路离子流场计算方法及改进

介绍了基于迎风差分算法的高压直流线路下离子流场的计算方法。文中改进了导线表面电荷密度初始值的计算方法和更新迭代方法,使计算中可以考虑分裂导线的情况。提出在直流离子流场计算过程中使用连续边界条件可以提高计算精度并显著提高计算效率。通过直流输电线路下地面合成电场、离子流密度计算结果和实测结果的比较,对本文算法进行了验证。最后使用本方法对典型±800kV特高压直流线路下离子流场进行了仿真计算。     

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。     

微型零件中圆孔的高精度定位方法

根据微型零件中圆孔的成像特点,为了实现其高精度定位,提出了基于双三次样条插值的圆孔定位方法.首先使用Canny算子得到被测圆孔图像的单像素边缘,然后在此基础上利用双三次样条函数在边缘法线方向上对图像进行插值,对插值的结果进行差分,从而得到边缘的亚像素位置,再通过椭圆最小二乘拟合计算出亚像素精度的圆心坐标,精度优于0.025个像素.实验结果证明,此方法可以有效的提高圆孔的定位精度.     

一种改进的快速全景图像拼接算法

全景图拼接是将具有共同部分的多幅图像进行组合,实现一幅全景图的过程.针对基于传统SIFT(scale-invariant feature transform)算法全景拼接中的特征点匹配计算消耗时间过长和存在冗余错误的不足提出了改进.其中,传统算法的特征点匹配计算是基于KD-tree算法的树结构,由近及远地逐个查找并计算特征点的匹配度;改进后的最近邻搜索算法(best-bin-first,BBF)是先根据每个特征点的多维度分量特性对其进行优先级排序,查询时总是从优先级高的开始,来提高匹配计算效率.冗余错误问题则是通过随机采样一致算法(RANSAC)的优化迭代计算错误概率,代替传统方法的阈值筛选法来减低错误匹配点的出现次数.实验中分别对简单纹理图像和复杂纹理图像进行了拼接实验并与原算法比较,证明本算法的拼接精度和时效性的提升.     

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。     

面向大型室内场景的无人机三维激光雷达解耦SLAM方法

大型室内场景通常在高程方向结构较为相似,导致激光雷达扫描点云在高程方向特征退化,传统激光雷达SLAM的无人机定位方法易发生高程特征误匹配。针对于此,提出了一种基于惯性/高度传感器信息辅助的机载三维激光雷达解耦SLAM算法：将高度传感器、惯性姿态引入点云初始化过程,提高初始位姿匹配精度;将基于多元正态分布的点云配准算法在水平、高度通道解耦,约束点云配准方向,提高高程退化环境下的定位精度;同时使得传统SLAM六维位姿解算降为三维,降低了计算量。通过Gazebo构建船舱仿真场景,对提出的方法进行验证,结果表明本文方法可以提高在高程特征退化下的激光雷达SLAM定位精度,比传统算法提升40%以上,并有效提高了计算效率。     

一种基于微元法和分数阶傅里叶变换的VCO非线性度检测方法

非线性度校正技术是实现高精度压控振荡器(VCO)以及高分辨率线性调频连续波雷达的关键技术之一.其中,非线性度的检测精度直接决定了非线性度校正精度.提出了一种基于微元法和分数阶傅里叶变换的VCO非线性度检测新方法.该方法结合一维搜索和离散时间傅里叶变换,检测信号频率及频率变化率,并利用起点预测算法提高其运算速度.仿真结果表明,与基于Wigner-Ville分布的方法相比,该方法能更有效地检测VCO的非线性度.     

基于改进Dijkstra算法的配电网网架扩展规划

电气工程领域中配电网网架扩展规划的目的是确定最优的配电网网架接线方案。配电网网架扩展规划的本质与最短路径问题有相同之处。作为典型的最短路径求解算法之一的Dijkstra算法,在进行配电网网架扩展规划时,需要建立邻接矩阵,并反复对无序排列的初始数据进行遍历搜索,反复遍历搜索影响了算法的计算速度。针对Dijkstra算法对无序排列的初始数据反复遍历搜索对计算速度造成的影响,基于排序思想,提出了改进Dijkstra算法,以提高Dijkstra算法在进行配电网网架扩展规划时的计算速度,然后根据某10 kV中压配电网网架扩展规划算例,基于全寿命周期概念建立了中压配电网网架扩展规划的数学模型,经算例分析验证了所提方法的有效性。     

An improved two‐stage image registration algorithm for super‐resolution

This paper presents an improved two‐stage image registration algorithm for super‐resolution. The algorithm is based on the rotation–translation (RT) model and the coarse‐to‐fine strategy. It first uses the phase correlation algorithm to estimate large‐scale displacements with pixel‐level accuracy after image motion compensation, and then uses the Keren algorithm to obtain high‐accuracy sub‐pixel estimation. Moreover, from the non‐commutative property between rotation and translation in the RT model, synthesis formulae are derived and used to combine the two results together, which could further improve the accuracy without extra computational costs. The algorithm can achieve high‐accuracy sub‐pixel registration for large‐scale displacements, which also has the advantage of good computational efficiency. To illustrate the effectiveness of the algorithm, both simulations and practical super‐resolution reconstruction experiments are performed. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

Analysis of the electric field and force in an arrangement of a conducting sphere and a plane electrode with a dielectric barrier

This paper presents an analysis of the electric field and dielectrophoretic force in an arrangement consisting of an uncharged conducting sphere and a plane electrode with a dielectric barrier. The electric field is calculated by using the method of multipole images using an iterative algorithm proposed for calculating the images of the dielectric barrier of finite thickness. The calculation results show electric field intensification due to the presence of the dielectric barrier having higher permittivity, /spl epsiv//sub S/, than that of the surrounding medium, /spl epsiv//sub E/; however, if the barrier is separated from the conducting sphere by at least the sphere radius, its influence is negligible. Inside the dielectric barrier, the electric field on the axis of symmetry becomes more uniform and the average field significantly increases with decreasing its thickness. For a case where dielectric barrier is sufficiently thin, the electric field at the contact point and the force on the conducting sphere vary approximately as power functions of /spl epsiv//sub S///spl epsiv//sub E/.     

变电站接地网的断点诊断方法

为提高变电站接地网导体断点诊断的效率和精度,提出了通过测量地表磁感应强度的诊断方法。利用变电站接地网频域电磁场计算软件包进行仿真计算,在对仿真计算结果分析的基础上,研制了专用信号激励源,结合变电站实际电磁干扰环境,研制了信号采集、处理系统,基于电磁感应原理探测地表磁场,诊断变电站接地网导体的断点故障,通过仿真计算、模拟地网试验和现场应用,证明了该方法的可行性和诊断定位的准确性。     

基于动态电感-励磁电流曲线的特高压变压器空载直流偏磁计算

为提高特高压变压器直流偏磁的计算效率,提出了一种基于L-i(动态电感-励磁电流)曲线的特高压变压器空载直流偏磁快速计算方法。通过增加串联电阻值,提高计算效率与稳定性。利用电压补偿方法有效消除增加串联电阻带来的计算偏差。为讨论L-i曲线方法与常规场路耦合算法的计算区别,根据特高压变压器的实际参数建立磁场模型,计算获得L-i曲线。与常规场路耦合算法相比,该方法根据电流大小通过三次样条插值计算获取动态电感值,无需返回磁场模型计算电感,可在较短时间内进行多个周期计算,提高直流偏磁的计算效率和精确性。     

基于三维自适应有限元的阀厅全模型电场分布并行计算

大规模复杂模型电磁场数值仿真问题一直是计算电磁学中比较难处理的问题。本文采用三维自适应有限元并行求解算法处理此类问题,以某±660kV换流站阀厅全模型电场模拟为例,对阀厅内部关注区域金具表面电场进行仿真计算。并行计算结果与串行计算结果相吻合,验证了本文提出的并行求解算法的正确性和可行性。该并行求解算法,可以显著提高求解速度,实现对于大规模复杂电磁问题的高效数值模拟。