X射线成像的物质分类识别算法的研究

在安检一线X射线透视系统检查中,快速有效地识别被检物质有着重要的意义.本文针对实际伪双能图像的特性,由于检测物质复杂,分类识别较难,为此结合OTSU算法和自适应区域生长算法,提出一种快速有效的新算法来提高物质分类识别准确率.在正确区分图像前景和背景的基础上,充分考虑到相邻区域的相似性,对同类物质进行统一识别.实验结果表明,新算法能够降低噪声的干扰,快速有效地实现对有机物、无机物和混合物的分类识别,能够满足安检设备的实际需求.     

克服厚度对双能量透射图像影响的数值计算优化方法

目前双能量X射线图像系统都是通过使用高能和低能透射信号相结合的方法（计算出与有效原子序数相关的R值）来识别物质，但物体厚度对双能量透射图像的R值有很大影响，即会影响物质分类识别的准确性。为此提出了一种改进的用两种能量的透射信号比来消除物质厚度的影响，并以优化的透射信号估算的面积吸收系数来代替透射信号，用以识别物质的数值计算优化算法，通过实验数据分析和对该算法的评估证明，由于此算法可以大大减小厚度的影响，使误判率减小，从而提高了物质分类识别的准确性。     

胸部解剖结构回归模型的虚拟双能量X线减影方法

目的 探索从常规X线胸片图像中分割出骨质结构,获取仅含软组织图像的虚拟双能量X线减影的方法,旨在不增加放射剂量的条件下获取高质量的临床肺结节影像诊断效果。方法 首先将肺区自动划分出8个特定解剖结构的子区域：左右侧肺叶的上、中、下部和左右肺门;然后针对每个特定解剖区域,利用从双能量设备获取的标准胸片和其对应的骨质图像对多分辨率的大规模训练人工神经网络（MTANNs）进行训练。训练好后,可以利用该ANN处理获得该解剖结构子区域的虚拟骨质图像。融合从8个多分辨率ANNs输出的骨质图像,融合得到一幅完整的虚拟骨质图像。接下来采用总变分最小化平滑的方法抑制虚拟骨质图像中的噪声,且增强骨骼边缘。最后将虚拟骨质图像从原图中相减获得虚拟软组织图像。结果 用110幅含有肺结节的胸片图像对算法进行了测试,新方法用于常规X线胸片所得虚拟软组织图像可有效地去除原片中骨质结构影像,较清晰地保留肺结节和血管影像,有利于临床肺结节的诊断。采用新方法可使肺结节的正确识别率提高到88%（传统方法识别率为70%）。结论 基于解剖结构的人工神经网络回归模型能有效地分离出骨骼,可以广泛地应用于临床诊断,帮助放射科医生检测出肺结节。     

无线传感网能量监测方法研究

对无线传感网的能量消耗情况进行了研究。提出两种对网络中节点剩余能量进行监控的方法。一种方法基于软件,靠读取最大接收能量指示值判断节点能量的消耗,只适用于节点位置固定情况;另一种方法基于硬件,利用AD采集本地电源供电电压信息,判断节点能量消耗,普遍使用于各种路由拓扑场合。通过硬件实验,证实了这两种方法都能给出整个网络的能量消耗量,并在能量不足时给出提示。     

基于双簇头网格调度的WSNs能量空洞缓解

设计了基于双簇头网格调度反馈结构的无线传感器网络（WSNs）非均布节点能量空洞缓解机制,并设计了主副簇头网格聚类算法,形成网格单元;依据节点身份（ID）与网格ID,定义鉴定规则,确定网格中的WSNs节点;构造了网格单元中心点的计算数学模型,依据该中心点坐标确定每个网格单元的簇头,调度网格内的节点;构建了主-副-相邻簇头的数据调度传输结构,有效分散了节点所承担的负载,并对本机制性能进行理论分析.仿真结果表明：与其他机制相比,在非均布节点环境下,该算法更能有效避免网络能量空洞,其节点持续时间最长,显著消除了“漏斗效应”.     

时分双工单源双宿两跳级联网络的容量研究

考虑由一个源节点、两个目标节点组成的单源双宿两跳级联网络模型:中间节点是目标节点,除了接收、处理、分离自己所需消息,同时又作为中继节点,采用解码转发方式将其他信息转发给下一个目标节点。网络采用时分双工模式进行传输,发送端和接收端使用的频率相同。利用割集理论寻找该网络的容量外界,确定两跳的最优时间分配系数,并证明其可实现性,最后进行分析验证。     

振动能量收集中的动态效率优化神经网络算法应用

动态效率优化神经网络算法(DEONN)的提出旨在提高振动能量收集设备的能量转换效率。DEONN利用深度学习技术,结合多层感知器架构,优化了发电机的关键组件(电枢、换向器、刷子、磁场及外壳)参数,提升了能量转换效率。开展实验实现该算法预测不同运行条件下的电机效率,具体为通过建立一个包含隐藏层的神经网络,输入转速、负载电阻和线圈数等特征,预测不同工况下的电机效率。实验结果表明,实测效率与预测效率具有高度一致性,预测效率为88.5%,验证了DEONN在预测发电机的转速、负载电阻和线圈数等关键性能参数方面的有效性。     

基于振动能量收集的传感器自供能技术研究

复合式能量收集技术是一种基于压电和电磁的传感器自供电技术.对复合式能量收集系统进行分析,给出系统的数学模型,讨论系统共振频率与系统结构参数的关系;设计了一种压电和电磁复合式能量收集装置,并进行实验验证.结果表明:给出的数学模型基本反映了系统的输出特性,在共振频率为18 Hz时,与单一型电磁技术实验在共振频率处得到的3.2 mW负载功率相比,复合式能量收集技术获得的最大负载功率3.8mW,增加了19％.     

三维颗粒物质的能量最小化模拟方法

颗粒物质是大量宏观颗粒的集合,广泛存在于自然界,日常生活和工业生产中.颗粒物质的运动表现出非常复杂的现象,如堵塞(jamming)等.颗粒物质体系的定量研究仍是一个巨大的挑战.本文采用能量最小化方法对颗粒物质进行准静态模拟.对一些典型的非线性优化方法,如共轭梯度法,拟牛顿法等,通过预条件来提高这些方法的效率.这些预条件方法基于颗粒体系的几何结构和能量函数来构建.通过对一些典型的准静态过程,如压缩和剪切试验的数值模拟,观察到对三维颗粒体系,预条件方法可以有40%左右的效率提升.     

共牵引变压器双线圈接入式中压能量回馈系统研究

针对不同种类的城市轨道车辆再生制动能量回馈装置,对其能量回馈系统进行方案的比较,其中低压回馈系统由于受到电压配电变压器容量的限制及对低压配电网的影响,再生制动能量的利用率很低;而目前主流的中压能量回馈系统需要专门配置中压开关柜和中压变压器等设备,虽取得了良好的节能效果,但在初期投资较大,在占地面积、成本等方面仍有优化空间。文章提出了共牵引变压器双线圈接入式中压能量回馈系统的方案,详细分析了共牵引变压器的中压能量回馈装置的系统参数,并对该方案进行了系统仿真计算和样机挂网试验,结果验证了方案的可实施性。     

矿用红外一氧化碳浓度测试仪的设计研究

基于红外吸收气体检测原理设计了一款矿用红外一氧化碳气体浓度测试仪。该测试仪以AT89C52单片机为核心,实现控制和数据处理,采用双光源双探测器光路结构,对杂质气体和粉尘进行补偿。介绍了滤波放大、A/D转换、红外遥控、声光报警、无线收发、稳压电源等模块的设计。该测试仪的稳定性和测量精度较高,使用寿命较长,适用于煤矿等恶劣工业环境现场的一氧化碳监测。     

X射线探测用SSPA器件的数据采集系统

设计了一种供Ｘ射线ＳＳＰＡ（Ｓｅｌｆ ｓｃａｎｎｅｄ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ ａｒｒａｙ）器件使用的８位高速数据采集系统。Ｘ射线ＳＳＰＡ的视频信号是窄脉冲,所以必须采用峰值保持,同时为了在同一系统中测量多路信号,设计了一多路开关。在使用Ｘ射线ＳＳＰＡ器件时需对视频信号进行逐位高速采集,因此所有视频信号在一次逐位转 换完毕,存储在帧存储器中,然后再逐位读出。所以本系统主要包括多通道开关、峰值保持、高速     

非晶材料及其应用

对敏感功能材料研究开发所呈现的主要趋势之一就是从单晶材料向多晶材料和非晶材料方向过渡发展.由于非晶材料具有光吸收系数高、基片材料的限制性小、性能易于扩展、制作工艺简单等优点,因而受到多方面青睐.本文侧重介绍非晶材料的现状、制造方法、基本特性及其在传感器中的应用与展望.     

无线传感器网络分簇路由的能量有效性研究

无线传感器网络中的节点以簇的方式进行路由时,簇成员可使用单跳或多跳通信模式将感知数据包发送至簇头。该文以簇内成员节点的最大能耗作为评价指标,研究了单跳和多跳的能量有效性,得出了通信模式的选择取决于通道衰减系数的结论。考虑到单纯的单跳或多跳模式会引起网络能耗不均衡,提出了簇成员节点以一定概率在单跳和多跳间切换的混合通信模式。以典型的网络参数进行仿真,验证了混合通信模式在能量有效性和能耗均衡分配方面的优势。     

无线传感器网络安全路由协议技术研究综述

综述了无线传感器网络安全路由协议研究工作的最新进展,包括安全LEACH协议、安全分簇路由协议、高效安全路由协议、安全组播路由协议、安全地理路由协议、安全多径路由协议等技术,分析研究了几种具有代表性的安全路由协议,并指出当前无线传感器网络安全路由协议研究亟待解决的问题和将来的研究方向.     

无线传感器网络定向扩散协议研究及改进

定向扩散是以数据为中心的路由协议,与无线传感器网络以数据为中心的特点相符合,有着传统的路由协议不具备的优势.但是定向扩散协议的一些缺陷会影响它在无线传感器网络中的应用.对定向扩散协议进行了研究分析,并对其初始阶段兴趣扩散的洪泛方式进行了改进,引入了一种更加节能和有效的兴趣扩散方式.最后通过仿真验证改进过的定向扩散协议具有更好的节能性和适应性.     

面向车辆环境的WSN能效优化

面向车辆环境的WSN组网可有效降低现有汽车有线连接的布线复杂度和提高车辆集成效率。车载有线网络升级为无线互联的过程中,模块节点的供电是个问题,为解决这个问题,节能必不可少,而且节能和环保也是绿色新能源汽车的发展趋势。为此,面向不同业务类型的传输速率需求,首先提出了基于WSN的车载多制式无线组网方案,实现车内数据的无线采集和传输;然后基于Atmel开发平台,提出了基于节点睡眠唤醒的节能机制;最后设计了多节点能耗测试方案,验证了所提节能机制的有效性。实验结果表明,所提节能机制可使网络节点具有较低的功耗,有效延长了节点的生命周期。     

基于水下传感器网络的目标跟踪技术研究现状与展望

水下目标跟踪在海洋资源的开发利用以及国家安全的防御等方面都具有广泛的应用价值和重要的战略意义. 基于水下传感器网络(Underwater sensor networks, USNs)的目标跟踪技术凭借其覆盖范围广、观测时间长和实时融合等优势已经成为一个新的研究热点. 本文针对基于USNs的目标跟踪关键技术的基本思想、研究进展、应用及局限性进行了综述, 主要从以下几个角度对其展开论述: USNs的建设现状、系统组成及其分类、目标跟踪系统模型、单目标跟踪技术、多目标跟踪技术以及能效优化措施. 最后, 本文不仅指出了基于USNs的目标跟踪研究目前存在的主要挑战, 并对该领域的未来发展方向进行了展望.     

基于网络编码的传感器网络信息交换算法研究

在以数据为中心的无线传感器网络中,节点间的信息交换问题越来越受到研究者的关注.信息交换的效率反映了网络的服务质量,甚至直接影响到网络的生命周期.立足于分簇的无线传感器网络,分类总结了簇节点拓扑模型,提出了基于网络编码的无线传感器网络簇内信息交换算法.在理论分析和仿真实验的基础上,将网络编码算法与传统信息交换算法进行了比较和总结,深入分析了其性能优劣和适用场景,并展望了信息交换算法未来的研究方向.     

基于无线传感网的虚拟MIMO的能量有效性研究

基于一种无线传感网模型,提出了一种新的虚拟MIMO结构,此结构不需要接收端协同,避免了以往虚拟MIMO结构中接收端协同的复杂性。文章从整个网络生存周期角度出发,分析并推导了在相同条件下虚拟MIMO相比SISO会有更小的能耗,此外,还考虑了基于导频序列信道估计对能耗的影响,仿真结果表明了协同虚拟MIMO比SISO情况下能量节省很多。