• 2017年第31卷第1期文章目次
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    • >信息处理技术
    • 球铰链的多维回转角度测量方法研究综述

      2017, 31(1):1-8. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.001

      摘要 (13393) HTML (0) PDF 2.75 M (48208) 评论 (0) 收藏

      摘要:球铰链具有结构紧凑、运动灵活和承载能力强等优点,是一种应用较普遍的多自由度机械关节,其回转角度的检测对系统运动误差预测分析、反馈和控制具有十分重要的意义。首先介绍球铰链的应用与结构特点,然后分析球铰链多维回转角度的测量需求,对国内外球铰链多维角度检测的相关研究发展进行综述,主要包括基于结构解耦测量、基于光学原理测量和基于磁场理论测量等方法。最后,对球铰链多维回转角度测量的研究现状进行总结,指出了其研究的重点、难点以及关键技术突破面临的挑战。

    • >红外机器视觉与人工智能
    • R-AdaBoost带钢表面缺陷特征选择算法

      2017, 31(1):9-14. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.002

      摘要 (10936) HTML (0) PDF 1.76 M (46827) 评论 (0) 收藏

      摘要:带钢表面缺陷形式的复杂多变给特征的选择带来了困难,为此,提出一种融合特征筛选和样本权值更新的RAdaBoost特征选择算法。该算法在AdaBoost算法的每个循环中通过Relief算法进行特征的筛选与降维,通过筛选后的特征利用样本的类内类间差去除噪声样本,然后根据AdaBoost的动态权值更新样本库,再利用每个循环优化选择得到的最优特征与弱分类器级联成最终的AdaBoost强分类器,进行带钢表面缺陷的检测与定位。实验结果表明,针对带钢实际生产线上的划痕、褶皱、山脉、污点等多种缺陷,该算法可以有效提取出具有高区分性和独立性的特征,同时提高了缺陷检测算法的准确率。

    • MEMS陀螺仪随机误差的辨识与降噪方法研究

      2017, 31(1):15-20. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.003

      摘要 (10091) HTML (0) PDF 2.17 M (45954) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对微机电系统(MEMS)陀螺仪随机误差成为制约其精度和应用范围的主要因素,提出基于回归滑动平均(ARMA)模型的卡尔曼滤波估计方法。首先基于Allan方差分析结果,确定出量化噪声、角度随机游走、零偏不稳定性是MEMS陀螺随机噪声主要组成部分;然后采用时间序列分析法对MEMS陀螺仪随机噪声的平稳性进行检验;最后基于随机漂移ARMA模型建立离散卡尔曼滤波方程对其开展误差估计与补偿。开展车载静、动态环境下的数字降噪与卡尔曼滤波估计补偿对比实验,结果表明基于ARMA模型的卡尔曼滤波估计法在MEMS陀螺随机误差补偿效果上具有更明显优势。

    • Levy噪声中EMD降噪的随机共振研究

      2017, 31(1):21-28. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.004

      摘要 (8724) HTML (0) PDF 2.57 M (45036) 评论 (0) 收藏

      摘要:经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)降低噪声的同时也削弱信号能量,并会产生虚假信号,导致信号检测存在缺陷,针对这一问题,提出Levy噪声环境下经验模态分解随机共振检测方法。通过将含噪信号进行EMD分解,对分解后信号进行叠加取平均二次采样等处理方法,使其满足随机共振要求,利用自适应算法优化系统参数,进而使处理后信号能够在双稳系统中产生随机共振,达到精确检测的目的。理论分析及实验证明在Levy噪声下,此方法能实现同一特征指数下单频信号与多频信号检测,实验表明在单频信号信噪比为-28 dB情况下能有14 dB的提高,特征指数为1.8下多频信号5 Hz频谱幅值从311.8增加到724,10 Hz频谱幅值由138.9增加到143.2。此方法对在复杂噪声环境中降低剩余噪声能量同时,提高信号能量,减少虚假信号,相对于仅仅进行EMD分解无法判断信号成分,能更好的达到检测效果。

    • 适用于老年公寓的动作识别设计方法

      2017, 31(1):29-35. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.005

      摘要 (9310) HTML (0) PDF 1.29 M (44492) 评论 (0) 收藏

      摘要:为帮助老年公寓监护人员及时发现老年人摔倒等动作,提出了一种基于视频监控的动作识别方法。对监控视频,首先通过基于HSV空间的混合高斯背景建模方法提取前景图像,然后利用所提出的运动特征和形态特征相结合的方式进行特征提取,最后通过具有高斯输出的HMM模型实现动作类型的识别。提出的方法能够适应光照变化影响,对不同动作的动作方向和动作幅度变化具有很好的鲁棒性,实验中动作的识别准确率达到90%。结果表明,本方法能够满足老年公寓动作识别的基本要求,具有一定的实用价值。

    • 基于AKAZE算法的图像拼接研究

      2017, 31(1):36-44. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.006

      摘要 (10225) HTML (0) PDF 7.49 M (44549) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对基于KAZE特征检测的图像拼接算法实时性问题,提出一种简单有效的AKAZE拼接算法。该算法首先通过AKAZE算法提取图像特征点,接着计算MLDB描述符从而生成特征向量。随后计算特征向量之间的汉明距离,提取出匹配的特征点对,然后利用RANSC算法估算全局单应性矩阵,根据动态线性变换算法求取重叠区域局部投影关系,结合两者统一投影平面,最后利用加权融合实现两幅图像的拼接。对KAZE、SIFT、SURF、ORB、BRISK进行性能实验比较,所用算法不仅对于高斯模糊、角度旋转、尺度变换和亮度变化等情况下保持良好的性能,而且处理时间大大缩短,实现了有效的图像拼接。

    • 利用RBF网络的火电厂氮氧化物浓度检测方法

      2017, 31(1):45-50. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.007

      摘要 (9208) HTML (0) PDF 1.51 M (51620) 评论 (0) 收藏

      摘要:火电厂排放气体中的氮氧化物(NO2、NO、N2O等)浓度一直是环保检测的重要指标。针对基于光谱分析的氮氧化物浓度检测精度受到多种因素制约和干扰(如温度、粉尘、水分、电器噪音、光学镜片老化、多组分气体吸收峰值交叉干扰等),很难采用单一方法进行改进的问题。首先设计硬件预处理装置用于气体组分的过滤和提纯,然后利用构建的径向基函数(RBF)网络对传感器测试值进行校正。RBF神经网络的自学习自训练能力省去了传统的对干扰因素进行补偿的研究建模,使得检测中数据处理工作效率更高。随机抽取国内某大型火电厂2015年实际数据进行仿真实验以及预测、分析,综合平均相对误差为0841%,表明方法的有效性。

    • 基于匹配滤波和自动阈值的眼底血管分割方法

      2017, 31(1):51-57. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.008

      摘要 (7852) HTML (0) PDF 3.74 M (44150) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种快速、简便、高效的眼底血管分割方法。分析眼底图像的灰度值分布和对比度变化,利用匹配滤波克服背景干扰,消除噪声影响,达到灰度均衡,实现眼底图像的亮度归一化。估计眼底图像中背景像素所占比例,利用直方图自动选择阈值,完成对眼底图像中血管的有效分割。在公开的眼底图像数据库上进行测试,该方法对眼底血管分割具有较好的性能指标。实验表明,提出的基于匹配滤波和阈值优化的眼底血管分割方法,准确率高、复杂度低,对眼科疾病的计算机辅助诊断有一定的实用价值。

    • 三分量阵列感应共面线圈系井眼影响研究

      2017, 31(1):66-75. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.010

      摘要 (9014) HTML (0) PDF 7.81 M (41986) 评论 (0) 收藏

      摘要:三分量阵列感应测井仪器是测量复杂地层信息的重要工具,消除共面线圈系的井眼影响是仪器设计与应用的关键。应用有限元软件,数值计算分析居中井眼中三分量阵列感应的共面线圈系与共轴线圈系的响应特性,对比共面线圈系实验室建模仿真与现场试验结果。结果表明:除最短子阵列,其余共面子阵列的井眼影响与共轴子阵列显著不同,井眼影响导致测井响应为负值;最长子阵列虽然井眼影响小,但趋肤效应影响严重,地层电导率测量范围比共轴线圈系小得多。通过计算分析共面线圈系在井眼周围不同泥浆和地层电导率时的涡流分布特性,揭示了共面线圈系与共轴线圈系差别较大的原因。提出新的2发1收线圈系结构,从几何因子角度分析了它在减小井眼影响、降低测井负响应等方面的优势。研究成果为三分量阵列感应测井仪器的研制和应用奠定了理论基础。

    • 应急情况下最少转发节点的传感器网络组播路由树算法

      2017, 31(1):76-82. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.011

      摘要 (7689) HTML (0) PDF 2.03 M (44344) 评论 (0) 收藏

      摘要:在抢险救灾等应急情况下,传感器网络的节点能量更为有限。为减少无用转发的能量消耗,利用无线信道的广播特性,根据广播子树删除思想,提出一种基于最短路由树、具有最少转发节点的组播路由树生成算法。对该算法进了证明和详细分析,并针对实际需要,给出使用范围更广泛的分布式实现方法。仿真分析说明,算法的分布式实现方法可减少ODMRP的转发节点数,大大降低数据发送次数,接收成员节点较多时尤为明显。最少转发节点的组播路由树的网络总开销最小,是延长网络生存时间的有效方法。

    • 一种有向传感器网络强栅栏覆盖算法

      2017, 31(1):83-91. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.012

      摘要 (8083) HTML (0) PDF 2.45 M (43825) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据有向传感器节点感知特性,提出一种有向传感器节点模糊感知模型,以此为基础建立了模糊数据融合规则,减少网络中的不确定区域;就有向传感器网络强栅栏覆盖问题,提出一种基于粒子群的有向传感器网络强栅栏覆盖增强算法,将n维求解问题转化为一维求解,提高了算法收敛速度。仿真结果表明,对感知方向可连续调节的有向传感器网络节点,在随机部署情况下与现有算法对比,本算法对目标区域能有效的形成强栅栏覆盖,且具有较快的收敛速度,延长网络生存期。

    • NoC中负载均衡的AVOQ路由器设计

      2017, 31(1):92-98. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.013

      摘要 (7804) HTML (0) PDF 2.03 M (42028) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对片上网络中使用虚拟输出队列(VOQ)机制的路由器在网络拥塞时存在的头阻塞问题,提出负载均衡的AVOQ路由器架构。首先,输入缓冲区仍使用VOQ机制来处理头阻塞问题。其次,在路由计算模块自适应地选择输出端口,确保数据从较不拥塞的端口输出;在单个虚通道内自适应地读取数据包,确保下游不拥塞的流量能够在网络里流通。实验结果表明,相较于虚通道路由器和VOQ路由器,AVOQ路由器平均延时最多减少83.2%和57.1%,吞吐率最多增加72.7%和33.3%,功耗和面积开销可接受。该方案通过两个层级的自适应均衡全网的流量分布,缓解拥塞,进而降低头阻塞出现的可能性,并在头阻塞出现时消除其影响,提升网络性能。

    • 随钻方位电阻率测井仪线圈系设计方法研究

      2017, 31(1):99-105. DOI: DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.014

      摘要 (8329) HTML (0) PDF 2.92 M (43194) 评论 (0) 收藏

      摘要:随钻方位电磁波电阻率测井仪器实现地层方位电阻率测量和地层层界面检测的关键在于测井仪线圈系结构的设计,且测井仪器的检测性能主要受电磁波信号发射频率、线圈源距、线圈间距、线圈倾角以及所测地层电阻率的影响。针对随钻方位电磁波电阻率测井仪器的不同检测要求,确定测井仪器的检测方式。根据线圈系结构在不同检测方式的条件下所满足的约束条件,采用仿真实验的手段设计随钻方位电磁波电阻率测井仪的线圈系结构,为实际工程应用中线圈系的结构设计提供参考依据。

    • 一元三次方程在矿机速度平滑中的应用与实现

      2017, 31(1):106-111. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.015

      摘要 (7600) HTML (0) PDF 1.00 M (43916) 评论 (0) 收藏

      摘要:速度平滑问题是高速数控加工及煤矿提升机为提高加工精度与设备寿命而提出的,针对该速度平滑问题建立分段模型,基于加速度与速度的关系,推导了各段速度、行程和时间的解析解,推导了模型中关键一元三次方程的通用解,并将其运用到速度平滑分段求解问题中。本方法应用于煤矿提升机速度平滑问题中,显示出易于程序实现、计算量小、过渡曲线平滑的特点,能很好适应高速运动设备速度平滑的场景。目前该方法已推广至多个实际项目中。

    • 用KM算法增强测试集的频谱主分量

      2017, 31(1):112-117. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.016

      摘要 (8560) HTML (0) PDF 1003.27 K (6225) 评论 (0) 收藏

      摘要:在集成电路测试领域常常需要对测试集和测试响应进行频谱分析,计算其频谱主分量,用于指导测试产生和进行测试数据压缩等。提出一种用KM(KuhnMunkras)算法增强测试集频谱主分量的方法,先根据测试集和其频谱主分量矩阵构建二分图模型和权值矩阵,把增强频谱主分量的问题转化为二分图的匹配问题,然后用KM算法求解。根据匹配关系调整测试集中测试向量的顺序后,频谱主分量和测试集的相关性增加,频谱主分量得到增强。在ISCAS89基准电路测试集的实验表明,测试集排序后,其频谱主分量的相关性提高了19.05%,测试集残差FDR编码压缩率提高了4.59%。

    • 混合神经网络在变压器故障诊断中的应用

      2017, 31(1):118-124. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.017

      摘要 (8969) HTML (0) PDF 1.52 M (43000) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对变压器故障诊断准确率低的问题提出了粒子群自组织映射学习矢量化(PSOSOMLVQ)混合神经网络算法。为了获取更加有效的SOM神经网络拓扑结构,首先采用PSO算法对SOM神经网络的权值向量加以改进,在此基础上融入LVQ神经网络,弥补了无监督学习SOM神经网络的不足。这种PSO、SOM和LVQ相结合的混合神经网络算法提高了变压器故障诊断的精度,减少了故障诊断的误差。通过仿真,对SOM、PSOSOM和PSOSOMLVQ这3种算法进行了对比。对比结果表明,PSOSOMLVQ混合神经网络算法准确度最高,其故障诊断准确率为100%。由此可见,采用PSOSOMLVQ混合神经网络算法可有效提高变压器故障诊断的性能。

    • 钢琴乐声仿真频谱模型研究

      2017, 31(1):125-131. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.018

      摘要 (7732) HTML (0) PDF 2.02 M (42473) 评论 (0) 收藏

      摘要:频谱模型的乐音仿真是运用声学理论,由一系列基本函数及其时变幅度乘积的迭加来实现乐器的发声。通过对钢琴琴弦振动和衰减特性的分析以及共鸣箱共振作用的探讨,提出了一种新的数字化钢琴乐音仿真技术,仿真模型由激励系统和共振系统两部分组成。系统以琴弦振动方程为基础,先进行时域上的包络修饰,以模拟琴弦振动的自然衰减,这样可以使乐音各音符间衔接和谐;然后在频域上以频谱包络建模滤波器组,实现共振系统的仿真,对音色进行修饰。该方法能更为有效的雕刻声音,同时较好的表现音色,从而使乐音听起来更加和谐。

    • 采用1.75 Gbps串行发送器的低功耗14位125 MSPS ADC

      2017, 31(1):132-138. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.019

      摘要 (6892) HTML (0) PDF 3.67 M (42844) 评论 (0) 收藏

      摘要:提供了一种适宜于多通道集成的低功耗、小面积14位125 MSPS流水线模数转换器(ADC)。该ADC基于开关电容流水线ADC结构,采用无前端采样保持放大器、4.5位第一级子级电路、电容逐级缩减和电流模串行输出技术设计并实现。各级流水线子级电路中所用运算放大器使用改进的“米勒”补偿技术,在不增加电流的条件下实现了更大带宽,进一步降低了静态功耗;采用1.75 Gbps串行数据发送器,数据输出接口减少到2个。该ADC电路采用0.18 μm 1P5M 1.8 V CMOS工艺实现,测试结果表明,该ADC电路在全速采样条件下对于10.1 MHz的输入信号得到的SNR为72.5 dBFS, SFDR为83.1 dB,功耗为241 mW,面积为1.3 mm×4 mm。

    • 基于EM的多目标跟踪算法

      2017, 31(1):139-143. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.020

      摘要 (9337) HTML (0) PDF 2.46 M (43043) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高多目标跟踪的鲁棒性,增强目标之间的区别性,使用了一种基于能量最小化(energy minimization,EM)的多目标跟踪算法,不同于现有算法,本算法专注于将多目标跟踪中的复杂问题表示为能量函数的模型,模型中包括了更优的目标区分策略(相似度模型)。通过将每个能量函数成本值对应一个多目标的跟踪轨迹方案,算法将多目标跟踪问题转化为能量最小化的问题。在能量函数模型的优化方法上,算法采用共轭梯度算法和一系列的跳转运动来找到能量最小的值。公开数据集的实验结果证明了本算法的有效性,而且定量分析结果证明了本算法提高了目标与背景、目标之间的相互区别性从而与其他算法相比能获得更好的鲁棒性能。

    • 应用于水表检定的机器视觉技术研究

      2017, 31(1):144-149. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.021

      摘要 (7882) HTML (0) PDF 3.26 M (44288) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决目前水表检定存在效率低、人为因素影响大等诸多问题,提出了应用机器视觉技术的水表检定系统,并重点研究实现梅花针快速定位的模板匹配算法和消除湿式水表表盘气泡的图像形态学算法。使用Harris算法预先提取梅花针模板角点,并实时提取现场图像的角点。采用部分Hausdorff距离法,实现梅花针的快速定位;利用图像形态学算法实时消除气泡影响,并完成对梅花针转动齿数的计数。实验表明,该系统在保证检定准确性的同时,可缩短检定时间,提高水表检定效率,解决了湿式水表表盘气泡对检定的不良影响,适用于各类水表的检定。

    • 基于拓扑特征和投影法的东巴象形文识别方法研究

      2017, 31(1):150-154. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.022

      摘要 (7444) HTML (0) PDF 1.55 M (42324) 评论 (0) 收藏

      摘要:东巴象形文是由云南丽江纳西族先民创造并使用的,被誉为“世界上唯一活着的象形文字”。在图形识别、内容释读以及形、音、义信息等方面,现有的英文、汉字等识别系统及翻译系统往往不能适用于东巴象形文字,提出一种先拓扑特征处理后投影法特征提取的分步骤信息处理方法,并采用模板匹配法进行文字识别。通过实验验证表明,基于象形文固有特征的提取,利用拓扑特征与投影法相结合的特征提取方法进行东巴象形文字识别,具有准确度更高的特点,是东巴象形文识别的一种有效方法。

    • 旋转机械传动系统运行稳定性劣化表征参数提取方法研究

      2017, 31(1):155-160. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.01.023

      摘要 (7612) HTML (0) PDF 2.20 M (42240) 评论 (0) 收藏

      摘要:旋转机械是生产中应用最广泛的机械设备,其传动系统是旋转机械的重要组成部分,它的安全稳定运行对经济和社会具有重要影响。以转子实验台典型故障为研究对象,提出旋转机械传动系统运行稳定性劣化表征参数的提取方法。采用高阶累积量理论,从不同故障状态之间迁移的角度对传动系统稳定运行状态劣化为非稳定运行状态的劣化演化过程进行描述,提出“劣化演化矩阵”的概念。在此基础上,定义稳定性劣化均值、稳定性劣化方差等状态劣化趋势的表征参数,并进行了基于该方法的实验验证,结果表明,该方法可以描述系统运行状态的整体趋势,可以作为旋转机械传动系统运行稳定性的表征参数。

主编:彭喜元

创刊:1987年

国际标准刊号:ISSN 1000-7105

国内统一刊号:CN 11-2488/TN

国内邮发代号:80-403

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