1 华北理工大学人工智能学院, 河北 唐山 063210
2 华北理工大学河北省工业智能感知重点实验室, 河北 唐山 063210
3 河钢集团钢研总院, 河北 石家庄 050000
4 华北理工大学电气工程学院, 河北 唐山 063210
我国每年的钢铁生产与出口量位居世界前列, 而在钢铁生产过程中产生的废钢是一种重要的资源。 废钢的精准分类是电炉炼钢的关键环节, 对于环境能源的可持续发展也具有重要意义。 为了提高废钢回收利用的效率, 提出了一种利用激光诱导击穿光谱结合XGBSFS特征优选的废钢牌号智能识别方法, 与k最邻近算法（kNN）、 支持向量机（SVM）分类算法联合建立了XGBSFS-SVM、 XGBSFS-kNN两种优化模型。 首先通过Lapa-80型固体脉冲激光器采集3类共18种不同的废钢样品在170~400 nm范围内的激光诱导击穿光谱数据, 通过k值校验剔除光谱数据中的粗大误差, 并对剔除后剩余的数据进行平均, 每个样品28组共得到504组平均光谱数据; 然后对光谱数据进行基线校正、 归一化等预处理, 降低基体波动影响; 最后将处理后的光谱数据从每类钢种中提取一个样品的数据作为模型的测试集, 剩余数据作为模型的训练集, 并提取光谱数据中Si, Cu和C等元素的16条特征谱线作为分类特征, 用于模型的输入, 经过基于XGBoost的XGBSFS特征选择算法对变量进行优化后, 应用kNN、 SVM建立废钢智能识别模型。 XGBSFS-SVM、 XGBSFS-kNN算法模型在测试集上的准确率分别为100%和98.8%, 输入维数也均由16维降至2维, 且两种模型的建模时间分别由3.1下降至2.79 s, 3.26 s下降至1.64 s, 相较于单独使用SVM和kNN的算法模型, 提出的优化模型预测精度和建模效率较高, 且泛化能力较好。 经过对比建模时间和准确率综合效果, 选取XGBSFS-SVM模型用于不同废钢的智能快速识别。 实验结果表明, 该研究提出的LIBS与XGBSFS特征优选方法能够有效的对特征变量进行优化建模, 为工业生产中废钢种类的快速智能识别和钢铁的回收提供了一种新技术。
激光诱导击穿光谱 牌号识别 特征选择 废钢 Laser induced breakdown spectroscopy Grade identification Feature selection Scrap steel
未来战争将向海陆空天一体化、海量数据信息化发展，舰船作为海洋信息感知的重要目标，其检测技术的发展对于红外安全防御系统具有重要意义。根据红外载荷成像特点，提出了红外目标检测的基本框架，并详细介绍了预处理、目标粗检和目标鉴别三个关键步骤的研究现状，在此基础上对各种算法进行比较并指出其适用性和优缺点，最后对其未来发展趋势进行了展望。
遥感图像 图像预处理 显著性 形态学处理 感兴趣区域 remote sensing image image preprocessing saliency morphological processing region of interest
1 安徽建筑大学机械与电气工程学院, 安徽 合肥 230601
2 安徽建筑大学建筑机械故障诊断与预警重点实验室, 安徽 合肥 230601
3 偏振光成像探测技术安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230031
4 工程机械智能制造重点实验室, 安徽 合肥 230601
为了研究金属表面的偏振特性,分析光与物体相互作用的物理机理。首先,根据微面元散射特性,将目标表面的反射分为镜面反射、漫反射和体散射,并建立了三分量偏振双向反射分布函数模型。然后,利用非线性最小二乘法对模型参数进行优化。基于开源数据的仿真实验结果表明,相比其他函数,该函数拟合的曲线与实测结果更吻合;且描述不同金属表面偏振特性时的精度更高,能准确反映金属材料表面的反射信息,为研究金属表面的偏振特性提供了新思路。
材料 金属表面 偏振 体散射 双向反射分布函数 光学学报
2021, 41(11): 1129002
1 安徽建筑大学 机械与电气工程学院, 安徽 合肥 230601
2 安徽大学 计算智能与信号处理重点实验室, 安徽 合肥 230039
3 安徽医科大学 计算机系, 安徽 合肥 230032
人脸识别问题的特点包括样本的特征维数高和每个类别所包含的样本较少。设计有效的特征提取方法是解决人脸识别问题的关键要素之一。提出了在采用降采样获得特征的同时利用新的降采样方法多次对原图片进行降采样, 生成多幅训练样本, 进而缓解人脸识别中的小样本问题。实验结果证明所提出的方法能有效地提高分类器的精度。
人脸识别 降采样 特征提取 稀疏表达 小样本问题 face recognition downsampling feature extraction sparse representation small sample problem
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 天津科技大学电子信息与自动化学院, 天津 300222
在应用可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术的开放和密闭式气体检测中，提出一种基于无吸收谱线区域检测谐波（HDINASR）的背景消除方法。分析了背景信号成分，设计了背景信号搜索方法和谱线选取原则，给出相邻吸收谱线之间的最小波长间距公式。以氟化氢（HF）气体为检测对象，利用TDLAS实验系统设计相应的实验，确定HF目标吸收谱线、激光器工作温度、背景搜索温度范围和采样周期。实验结果表明，使用HDINASR背景消除前后的曲线相关度提高了3.4%，体积分数精度提高的相对幅度为5.8%。HDINASR为开放和密闭式的气体检测提供一种有效的背景消除方法。
光谱学 可调谐半导体激光吸收光谱 背景消除 无吸收谱线区域 氟化氢
1 吉林农业大学资源与环境学院, 吉林 长春 130118
2 吉林市农业技术推广中心, 吉林 吉林 132013
3 沧州市农林科学院, 河北 沧州 061000
应用红外光谱研究微生物对黑土添加麦秸后腐殖质结构特征变化的影响。 结果表明: (1)土壤水溶性物质(WSS)的结构和官能团数量受微生物影响较大。 细菌有利于提高WSS中脂肪族烷烃类物质含量, 其他处理结果相反。 (2)放线菌在减少土壤富里酸(FA)羟基含量的能力最强, 而真菌对FA的“净生成”能力最强, 其有利于提高土壤FA中羧基和碳水化合物的含量。 除混合菌外, 其他处理均有利于土壤FA中多糖的降解, 且速率大于脂类分解。 (3)除混合菌外, 其他处理均有利于降低土壤胡敏酸(HA)中脂肪族烷烃类物质的数量。 真菌可有效提高土壤HA的羧基含量, 而细菌作用相反。 微生物可消耗和利用HA中的多糖类物质, 促使植物残体类腐殖质向土壤成熟腐殖质转化。
微生物 黑土 腐殖质 红外光谱 Microorganism Black soil Humus FTIR 光谱学与光谱分析
2012, 32(9): 2409
华南师范大学信息光电子科技学院, 广东 广州 510006
提出了一种由一段正色散光纤和一段负色散光纤构成的光纤链路的压缩脉冲的简易方法:采用正色散光纤将初始脉冲整形为抛物自相似脉冲，并以负色散光纤作为脉冲压缩器对整形脉冲进行压缩。采用对称分步傅里叶方法研究了不同初始啁啾对脉冲整形的影响，并用一个只与脉冲形状有关的无量纲因子衡量脉冲整形效果。发现初始负啁啾有利于加快脉冲的整形速度，而初始正啁啾时得到的最佳抛物自相似脉冲的啁啾线性范围较宽。并理论和数值分析了三阶色散对脉冲压缩的影响。结果表明，利用三阶色散部分补偿方法可以削弱三阶色散对脉冲演化的影响，得到高质量高压缩比的输出脉冲。
脉冲压缩 抛物自相似脉冲 色散管理 三阶色散部分补偿
