1 新疆大学, 乌鲁木齐 830000
2 北京化工大学, 北京 100000
3 北京煜邦电力技术股份有限公司, 北京 100000
针对传统视觉SLAM对环境语义信息理解不足的问题, 语义视觉SLAM借助语义路标提高机器人的定位精度。语义路标的准确关联是实现机器人深层定位和导航的关键, 错误的关联将导致机器人定位丢失。针对动态扰动和观测噪声扰动所产生的高关联模糊性问题, 提出利用非参数聚类和随机近似推断结合的方法提高语义路标关联的准确性, 通过正确的数据关联实现机器人的准确定位。仿真和KITTI数据集上的实验结果表明, 在噪声干扰下该算法能够提高语义路标数据关联的准确性和鲁棒性, 融合语义信息和几何信息优化机器人和语义路标的位姿, 提高机器人的定位精度。
语义视觉SLAM 语义路标 数据关联 非参数聚类 随机近似推断 semantic vision SLAM semantic landmark data association nonparametric clustering stochastic approximate inference
1 新疆大学, 乌鲁木齐 830000
2 北京化工大学, 北京 100000
针对四旋翼无人机视觉伺服过程中易受到干扰的问题, 利用积分反步滑模控制方法设计基于图像的四旋翼无人机视觉伺服抗干扰的非线性控制器。选择图像矩作为特征, 利用虚拟相机平面改进存在模型不确定和外部干扰的动力学模型。针对难以直接测量的虚拟平面的线速度, 通过反步法设计线速度估计器, 提高了控制的准确性。通过Lyapunov理论证明了所提出的全局积分反步滑模控制器的稳定性。仿真实验结果证明了设计的控制器的有效性和鲁棒性。
四旋翼无人机 视觉伺服控制 积分反步滑模控制 状态观测器 抗干扰 quadrotor UAV visual servo control integral backstepping sliding mode control status observer disturbance rejection
视觉传感器与激光雷达融合的SLAM方法是当下研究的热点, 实际效果优于单一传感器的SLAM方法。针对当下视觉传感器与激光雷达融合的算法仍然存在着用于定位的特征点不足导致定位精度不高的问题, 充分利用激光雷达提供的深度信息, 提出了一种多策略的视觉与激光融合的SLAM算法, 在估计帧间位姿前对上一帧中的特征点深度值进行判断, 通过特征点全部具有深度信息、部分具有深度信息、均不具有深度信息3种判断结果分别采取不同的位姿估计策略。最后在公共数据集KITTI上进行测试, 实验结果表明, 所提算法有效地提高了定位精度与鲁棒性。
同时定位与建图 单目相机 激光雷达 SLAM monocular camera lidar
针对核相关滤波(KCF)目标跟踪算法在目标发生尺度变化和受到遮挡时无法保证对目标长时间跟踪的问题，提出了一种尺度自适应抗遮挡的长时间目标跟踪算法。首先，将方向梯度直方图(HOG)特征和颜色(CN)特征进行融合并增加一个尺度滤波器用于估计目标的尺度;然后，引入平均峰值相关能量指标(APCE)进行遮挡判断，采用SVM分类器重新检测目标被遮挡后的位置; 最后，根据平均峰值相关能量和位置滤波器最大相关响应值选择模型更新策略。选取OTB100和UAV123两个数据集进行实验，结果表明，改进算法能有效地解决目标尺度变化和遮挡等问题，实现对目标的长时间稳定跟踪。
目标跟踪 尺度自适应 抗遮挡 SVM分类器 重新检测 target tracking scale adaptation anti-occlusion SVM classifier recheck
1 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院, 北京 100083
2 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部植物营养与肥料重点实验室, 北京 100081
3 安徽农业大学资源与环境学院/农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230036
尿素是我国主要的氮肥品种, 但其活性高, 在土壤中水解后极易通过挥发和淋洗损失, 利用率低, 造成养分资源浪费并污染环境。 使用有机酸对尿素进行改性可以延缓尿素分解, 提高尿素利用率, 但有机酸与尿素的结合方式及其增效机理尚不明确。 研究中选取柠檬酸和水杨酸两种小分子有机酸作为添加剂, 分别加入到熔融尿素中, 获得柠檬酸尿素与水杨酸尿素。 利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)分析材料的化学结构, 利用液相色谱-质谱联用(LC-MS)研究材料的物质组成及相对分子质量, 尝试通过以上多谱学的分析方法, 明晰两种有机酸与尿素的结合方式。 结果表明, 柠檬酸和水杨酸与尿素结合后, FTIR在3 348 cm-1处产生了加强的伯胺振动峰, 推测小分子有机酸与尿素在伯胺处发生了反应。 XPS C(1s)和N(1s)图谱分别出现新的碳结构(—CX)和新的氮结构(—NX), 降低了柠檬酸/水杨酸中原有羧基碳结构和尿素中酰胺基氮结构的相对含量, O(1s)图谱出现C—OH化学键断裂, 表明, 柠檬酸/水杨酸的羧基与尿素的酰胺基相互作用生成了新的物质。 LC-MS分析发现柠檬酸尿素/水杨酸尿素中的新物质可能是柠檬酸/水杨酸的羧基与尿素的酰胺基发生脱水反应, 生成含有O=C—NH—C(O)—NH2结构的物质。 因此, 利用光谱分析等手段明晰了有机酸与尿素的结合方式与结合产物特征, 为有机高分子与尿素反应机理的研究提供了理论依据, 为后续高效肥料增效剂的筛选提供了方向。
尿素 小分子有机酸 分子结构 傅里叶变换红外光谱 X射线光电子能谱 液相色谱质谱联用 Urea Low-molecular-weight organic acid Molecular structure FTIR XPS LC-MS 光谱学与光谱分析
2021, 41(10): 3129
1 山西大学光电研究所 量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西 太原 030006
2 山西大学 极端光学协同创新中心,山西 太原 030006
在87Rb冷原子系综中,利用自发Raman散射过程实现了光与原子纠缠。通过选择两个不同的跃迁频率的读光对存储的自旋波进行读出,在两种不同读光频率下测量了读出效率以及Bell参数S值。结果发现在读光功率相同的条件下其中一种读光频率的读出效率为18％,Bell参量S值为2.68。另一种读光频率的读出效率达到38％,Bell参量S值为2.5。本文的研究成果为产生高质量的光与原子纠缠源提供了实验基础。
自发拉曼散射 冷原子系综 光与原子纠缠源 读光跃迁频率 Spontaneous Raman Scattering(SRS) cold atomic ensemble entanglement of light and atom readout transition selection
针对四旋翼无人机的欠驱动和强耦合特性造成像机固定于机体的视觉伺服效果不佳的问题,提出一种基于图像矩的视觉伺服方法。首先,构建虚拟像平面,选取图像矩为特征,进行图像动力学解耦,进一步结合四旋翼无人机动力学模型建立特征误差与速度之间的伺服关系；其次,根据四旋翼无人机动力学解耦关系,将系统解耦为位置控制和姿态控制；位置控制器根据伺服关系求取速度控制律,通过动力学扩展的方式直接求得期望的姿态；最后,由于系统非线性特性造成姿态扰动,设计滑模控制器进行姿态跟踪控制。跟踪移动目标的仿真实验结果证明所提方法的优越性和鲁棒性。
四旋翼无人机 虚拟像机 图像矩 视觉伺服 quadrotor UAV virtual camera image moment visual servo
1 山西大学 光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西 太原 030006
2 山西大学 极端光学协同创新中心, 山西 太原 030006
在87Rb冷原子系综中, 利用自发Raman散射过程, 实现了光与原子的纠缠。测量了Bell参数S随着写激发率的变化关系, 当写激发率增加时, Bell参数S逐渐下降。当写激发率约为1％时, 测量了Bell参数S与自旋波存储时间的关系。实验测得Bell参数S会随着存储时间t的增大而减小, 在t=80 μs的时候S参数的测量值仍然大于2, 证明产生的光与原子的纠缠可以保持80μs以上。本文的研究结果为产生高质量的光与原子量子纠缠提供了实验基础。
冷原子系综 自发拉曼散射 光与原子纠缠 cold atomic ensemble spontaneous raman scattering(SRS) entanglement of light and atom
提出一种多算法融合的图像增强方法, 用于工程应用中的复杂降质图像的细节特征恢复.该方法汲取了Laplacian变换法、Sobel梯度法、盒状滤波法、非锐化掩蔽法及灰度幂律法等算法的优点, 可对模糊图像进行自适应增强.通过拉普拉斯滤波器和梯度滤波器将原始图像分为基础层、细节层及边缘特征层;对微小细节信息及边缘特征信息进行增强,对基础信息进行压缩;然后采用盒装滤波器对图像的三个分层进行平滑过度及噪音过滤,最后使用非锐化掩蔽法和灰度变换来增加图像灰度的动态范围,从而得到增强后的图像.在相同的工况下, 该方法分别与直方图均衡法、自适应伽马矫正法及小波变换的图像增强法实验结果进行对比,结果表明,该方法将图像的清晰度提高了13.1%～126.1%, 能有效地处理复杂型感染的图像, 避免图像过度增强, 可以获得适合人眼的最佳视觉细节内容的增强效果.
图像处理 图像增强 多方法融合 自适应 非锐化掩模 Image processing Image enhancement Multiple methods-fusion Self-adaption Unsharp 光子学报
2016, 45(12): 1210002
浙江大学,信息科学与工程学院,浙江,杭州,310027
针对以太无源光网络(EPON),为各类业务提供服务质量支持,特别是保障时延敏感型业务的服务质量,提出一种调度算法,应用到EPON的光网络单元(ONU)中.我们设法让这个单级调度算法具备多级调度功能.通过理论分析和仿真测试,证明本算法具有灵活的优先级机制和公平调度功能.
以太无源光网络 ONU内调度 服务质量 优先级 公平性
