1 安徽大学物质科学与信息技术研究院, 安徽 合肥 230601
2 安徽大学物理与材料科学学院, 安徽 合肥 230601
二氧化氮 (NO2) 对人类健康和气候变化有着诸多负面影响，随着中国城镇化和工业化进程加速，NO2污染成为人们日益关注的问题。相关研究表明传统的单个站点监测结果只能代表数平方公里内的污染物水平，无法提供大尺度的污染物分布信息。相比于站点监测，卫星遥感可以提供大尺度且时空连续的数据，为研究大气污染提供了新的角度。基于哨兵5P卫星的NO2柱浓度数据和气象、人口密度等其他辅助数据，构建了对地表NO2进行预测的深度神经网络 (DNN) 模型。并使用两种交叉验证方法对该模型进行验证。在基于样本的验证中，模型的决定系数 R2、均方根误差 (RMSE) 和平均预测误差 (MAE) 分别为0.80、7.72 μg/m3和 5.31 μg/m3；在基于站点的验证中，模型的R2、RMSE和MAE分别为 0.74、8.95 μg/m3和6.01 μg/m3，两种验证结果都表明DNN模型具有较好的整体预测能力和空间泛化性。此外，与经典的地学统计和机器学习算法对比结果表明DNN预测性能优于其它方法。最后用训练好的模型获得了京津冀地区 0.1° 的NO2分布图。
二氧化氮 机器学习 哨兵5P 遥感 nitrogen dioxide machine learning Sentinel 5P remote sensing 大气与环境光学学报
2023, 18(2): 181
安徽大学物理与材料科学学院, 安徽 合肥 230601
水雾环境对红外辐射有着较强的衰减作用。在工业生产中水雾环境十分常见, 连铸二冷区铸坯的冷却装置采用的就是人工水雾系统, 而准确掌握连铸二冷区铸坯表面温度对提高产品质量的稳定性具有重要意义。针对二冷区大量水雾对连铸坯表面非接触式测温存在干扰的问题, 提出了一种基于 Mie 散射理论的校正方法。首先根据现场使用的气水喷嘴进行模拟实验, 分析现场水雾的水流分布, 建立水雾状态模型; 然后分析水雾状态模型下红外辐射的衰减特性, 通过模拟试验计算得到相应的消光系数, 并利用朗伯比尔定律得到红外辐射衰减的校正因子, 将校正因子添加至非接触式红外测温系统中进行实时温度值的校正。研究表明, 通过校正因子的导入能够有效地提高非接触式红外测温系统的精度。
Mie 散射理论 水雾 辐射衰减 校正因子 红外测温 Mie scattering theory water mist radiation attenuation correction factor infrared temperature measurement 大气与环境光学学报
2022, 17(4): 476
1 安徽大学物理与材料科学学院, 安徽 合肥 230601
2 合肥师范学院物理与材料工程学院, 安徽 合肥 230601
3 马钢 (集团) 控股有限公司, 安徽 马鞍山 243003
设计了一种在实验室环境下模拟工业现场高速线材椭圆度监测系统, 利用三相机测量的方式, 实现了线材椭圆度的非接触式测量。首先选取双侧远心镜头、准直光源、高速面阵 CCD 工业相机对线材实时图像进行采集, 并对相机进行标定与畸变矫正; 随后对三路相机采集到的实时图像依次预处理, 提出了一种自适应 Ψ 值运动模糊图像恢复方法; 最后通过霍夫变换检测到的两条直线上点分别计算出三路相机测得的线材直径, 并利用直径计算出线材椭圆度。研究结果表明, 在实验室条件下该系统的测量精度达到了实际工业生产中所需的精度, 有望在高线生产线上投入使用。
双侧远心镜头 霍夫变换 椭圆度 运动模糊 面阵 CCD bilateral telecentric lens Hough transform ellipticity motion blur processing area array CCD 大气与环境光学学报
2020, 15(4): 314
安徽大学物理与材料科学学院,安徽 合肥 230601
设计了由平行光源、双远心镜头、面阵CCD摄像机和待测物等部分组成的高精度线材测径仿真系统。考虑到实验系统是 为了模拟完成高速线材的拍摄测量,在线材轧制过程中其径向速度可以高达100 m/s,同时存在横向跳动的迹象, 所以在光学设计中采用具有固定放大倍率的远心镜头,确保当物距改变时光敏面上的图像大小不发生变化; 并且选用的面阵CCD最快曝光时间可以达到1 μs,从而可以得到实时反映被测物体尺寸的高清图像。 实验结果表明:使用该仿真系统测量出的工件直径精度可以达到20 μm,足以满足生产需要。
双远心镜头 机器视觉 面阵CCD相机 高速线材 double telecentric lens machine vision plane array CCD camera high speed wire 大气与环境光学学报
2020, 15(2): 154
1 安徽大学物理与材料科学学院, 安徽 合肥 230601
2 合肥瑞石测控工程技术有限公司, 安徽 合肥 230088
被动红外与主动微波组合的探测器是一种双监探测器,从双监探测器工作机理出发,得出了防爆箱探测窗口基本技术要求,并在此基础上对 各类窗口材料进行了计算分析及细节设计,实现了双监探测器的主动微波及被动远红外信号低损耗通过。所设计的防爆箱,解决了双监探测 器在具有防爆性要求环境中的应用难题,对提升易燃易爆等危险环境下的防入侵监测技术水平有着重要的意义。
防爆箱 双监探测器 主动微波 被动远红外信号 explosion-proof box dual detector active microwave passive far infrared signal 大气与环境光学学报
2018, 13(4): 304
安徽大学物理与材料科学学院, 安徽 合肥 230601
RH精炼炉钢水温度监测中不可避免会出现因钢水滚动、钢渣、钢垢等造成的测量误差。通过对钢水和非钢物质的精确区分和聚类分析,例 如关键参数的设计、采样区域的选择、灰度值的修正以及温度模型的建立等,从而准确获取钢水的实际温度,并给出温度变化曲线,提高钢 水温度数据测量的准确性和连续性,便于精密炼钢和科学炼钢的实现。
RH炉 比色测温 模糊C均值 灰度 RH refining colorimetric temperature measurement fuzzy C means gray 大气与环境光学学报
2016, 11(2): 149
安徽大学物理与材料科学学院, 安徽 合肥 230601
提出了一种在实验室环境下模拟工业现场在线测量多晶硅还原炉内硅棒直径的检测系统。该系统 采用双目立体视觉测量的方法,首先采用双CCD获取硅棒模型的实时图像,并依次进行摄像机的标定、 特征点的提取、立体匹配、然后通过特征点的三维坐标计算硅棒模型的直径。实验结果表明,硅棒 直径的测量结果达到了还原炉工艺参数自动化控制所需的精度,并且该测量系统有效地 避免了人工长时间目测造成的劳动强度大以及由于主观因素造成误差较大的缺点。
硅棒直径 相机标定 立体匹配 三维坐标 silicon rod diameter camera calibration stereo matching three dimensional coordinates
1 陕西师范大学 材料科学与工程学院 应用表面与胶体化学教育部重点实验室，陕西 西安 710119
2 西安近代化学研究所，陕西 西安 710065
乙烷桥键类四环液晶早已得到广泛的应用，但是其介晶性能很少有系统的报道。本文采用DSC、POM测试，对新合成的两种含双乙烷桥键侧氟类和二苯乙炔类四环液晶单体(EA3E和EA5E)的介晶性进行了研究，并探讨了已有的乙烷桥键类四环液晶单体结构与性能之间的关系。结果发现,引入乙烷桥键的位置及数目对四环液晶热性能的影响较大，对其影响的规律与四环液晶的类型有关。说明在不同类型的四环液晶中，合理地引入乙烷桥键能够获得性能优异的液晶单体。
四环液晶 乙烷桥键 介晶性 二苯乙炔 氟取代基 four ring liquid crystals ethylene-bridge mesomorphism diphenyl acetylene fluorine substituted
安徽大学物理与材料科学学院, 安徽 合肥 230601
在对连通性要求比较高的图像进行分割时,区域生长方法有独特的优势。在图像复杂的情况下,希望计算 机可以快速并且完整地自动选取种子点。利用二维OTSU对图像进行预分割并以此作为选取种子点的依据, 可以有效解决使用区域生长分割图像时种子点选取的难题。结合对石化炼油炉炉管图像的分割,讨论使 用此种方法的可行性和有效性。
区域生长 种子点 二维OTSU 预分割 结合 region growing seed points 2D OTSU pre-segmentation combine
安徽大学 物理与材料科学学院, 安徽 合肥 230601
针对棋盘格角点的检测,提出了一种运算速度快、定位精度高的Hessian矩阵子像素角点检测算法。 简述了Hessian矩阵的原理、算法的执行流程和黑白棋盘格子像素坐标提取的基本方法。通过实验检 测出了黑白棋盘格中的角点,得到了角点坐标,并利用二阶泰勒展开式得到了角点的子像素坐标。最 后,在不同的噪声水平下,与Harris算法作比较,计算出提取误差与提取时间。实验证明,Hessian矩阵 对黑白棋盘格角点检测得更加精确。该实验结果可应用于摄像机标定中。
黑白棋盘格 角点检测 Hessian矩阵 亚像素 black white checkerboard corner detection Hessian matrix sub-pixel
