作者单位
摘要
昆明理工大学 机电工程学院,昆明 650500
针对常规工业气体泄漏检测装置需泄漏扩散到一定范围并与传感器接触时才能响应的不足,提出一种融合结构重参数化变换的红外非接触式检测网络模型GRNet。GRNet模型采用Mosaic-Gamma变换的预处理方法增加泄漏样本数量并提高图像对比度以增强模型的鲁棒性;通过K-means聚类分析出适用于气体泄漏红外检测的候选框以预置模型参数;优化定位损失函数以提高模型对泄漏区域的定位准确性;采用改进后的轻量化网络RepVGG模块重构特征提取网络增强模型的特征提取能力,以实现轻量化并提高检测精度。实验结果表明,GRNet模型对氨气泄漏的平均检测精度达到94.90%,单张图像平均检测时间达到3.40 ms。采用伪色彩映射实现泄漏浓度的视觉感知效果,采用PyQt5将GRNet模型进行封装实现气体泄漏红外检测系统界面的可视化并在Jetson Nano B01嵌入式实验平台部署该模型,验证了实际工程应用的可行性和有效性,为开发气体泄漏非接触探测装置以保障涉气企业的安全生产和稳定运行提供一种有效的检测算法。
目标检测 气体泄漏检测 定位损失函数 图像预处理 聚类分析 结构重参数化 Target detection Gas leak detection Localization loss function Image pre-processing Cluster analysis Structural re-parameterization 
光子学报
2024, 53(1): 0130002
作者单位
摘要
1 中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074湖北省珠宝工程技术研究中心, 湖北 武汉 430074
2 中国地质大学(武汉)珠宝学院, 湖北 武汉 430074
为了实现翡翠产地的快速无损鉴别, 丰富宝玉石产地鉴别方法的多样性, 基于红外光谱分析得到的数据, 建立支持向量机(SVM)识别模型对三个产地的翡翠进行分析。 实验收集了缅甸、 俄罗斯和危地马拉3种翡翠的红外光谱数据共106条, 为了达到更好的模型识别效果, 建模前将原始的红外光谱数据进行反射率到吸光度的转化, 再对光谱进行不同的预处理。 预处理的目的是降低噪声、 基线漂移和散射现象等对模型识别效果的影响。 本次实验预处理使用的方法有SG平滑、 均值中心化、 标准化、 趋势校正、 多元散射校正、 最大最小归一化、 标准正态变换以及标准正态变换后再进行趋势校正。 实验结果表明, 对红外光谱进行预处理后模型得到的识别准确率均高于原始光谱的73%; 三个产地翡翠的红外光谱分开进行多元散射校正和最大最小归一化得到的模型识别准确率高于混合进行预处理得到的结果; 一些预处理方法结合使用也会提高模型的识别准确率, 如标准正态变换和趋势校正。 对三个产地翡翠的红外光谱分开进行最大最小归一化处理后得到的识别准确率达到了最高的95%, 说明这种采用红外光谱技术建立的支持向量机(SVM)识别模型可以实现对翡翠产地的快速识别。
翡翠 产地 红外光谱 预处理 支持向量机 Jadeite Origin Infrared spectroscopy Pre-processing Support vector machine 
光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2252
岳岩松 1,2,3张朱珊莹 1,2,3,*朱思聪 1,2,3曹汇敏 1,2,3[ ... ]谢勤岚 1,2,3
作者单位
摘要
1 中南民族大学生物医学工程学院,湖北 武汉 430074
2 中南民族大学认知科学国家民委重点实验室,湖北 武汉 430074
3 医学信息分析及肿瘤诊疗湖北省重点实验室,湖北 武汉 430074
中红外衰减全反射光谱技术在人体血糖检测方面具有快速、绿色的天然优势。但人体血液中其他组分的存在会影响葡萄糖含量检测的准确度。因此,研究了人体血液中胆固醇、白蛋白以及尿素的存在对红外光谱法血糖检测的干扰程度。以117份含有不同干扰物以及不同质量浓度的葡萄糖仿体溶液为研究对象,对原始光谱进行SG(Savitzky-Golay)平滑处理后构建偏最小二乘回归模型,并构建Clarke Error Grid以及预测值与真实值对比图进行进一步分析。结果表明:全干扰物模型预测集相关系数(Rp)以及预测集均方根误差(RMSEP)分别为0.9785和40.0187,有85.7%的预测结果落在Clarke Error Grid可靠区(A区);缺失胆固醇模型的Rp以及RMSEP分别为0.9042和175.7292,有40%的预测结果落在A区;缺失白蛋白模型的Rp以及RMSEP分别为0.9616和103.6627,有42.9%的预测结果落在A区;缺失尿素模型的Rp以及RMSEP分别为0.9742和38.6716,所有预测结果都落在A区。由此可以看出,胆固醇的干扰程度最大,白蛋白次之,尿素产生的干扰较小。本研究对提高红外光谱法葡萄糖检测的准确度具有一定帮助以及参考价值。
光谱学 光谱分析 光谱预处理 葡萄糖质量浓度 定量模型 
激光与光电子学进展
2023, 60(24): 2430001
胡兴 1,3,4杨尚斌 1,3,4,*季凯帆 2,4林佳本 1,3,4[ ... ]王全 1,3,4
作者单位
摘要
1 中国科学院国家天文台,北京 100101
2 中国科学院云南天文台,云南 昆明 650217
3 中国科学院太阳活动重点实验室,北京 100101
4 中国科学院大学,北京 100049
滤光器型磁像仪在固定波长点观测时,受到温度变化、机械误差等因素影响,观测波长点发生偏移。传统的波长点定标方法通过拟合谱线轮廓来对观测点进行定标,耗时多且无法实时校正观测波长点。为此提出一种基于神经网络的观测波长点的高效定标方法。该方法首先通过分析不同波长点处的图像特征差异,设计一套有效的数据预处理方案;然后通过机器学习下的神经网络建立起实时观测图像与对应观测波长点的非线性关系。方法验证和实际测试的结果表明该方法比现有的方法快100多倍,同时可监测仪器运行状态。最后,针对磁像仪系统频繁维修后需重新训练网络的问题,给出克服系统变化的方案。该方法可实现滤光器位置实时定标,有效减少定标过程中电机频繁旋转带来的滤光器工作寿命缩短现象,提高地面和空间太阳磁场观测的效率和稳定性。
测量 滤光器型磁像仪 波长点定标 预处理 机器学习 
中国激光
2023, 50(13): 1304005
作者单位
摘要
1 武汉大学资源与环境科学学院,湖北 武汉 430079
2 自然资源部数字制图与国土信息应用重点实验室,湖北 武汉 430079
3 土壤与农业可持续发展国家重点实验室,江苏 南京 210008
4 华中农业大学资源与环境学院,湖北 武汉 430070
5 Geographical and sustainability Science,The University of lowa,lowa City,IA 52245,USA
可见近红外非成像光谱分析技术已被广泛用于土壤有机碳(SOC)含量估测, 然而该技术的使用受土壤粗糙度的影响, 对样本的前处理要求较高, 导致模型的实用性受限。 针对这一问题, 以美国爱荷华州农田土壤为研究对象, 使用成像及非成像光谱仪获取土壤样本研磨前后的可见近红外反射光谱, 采用去包络线(CR)、 吸光度变换(AB)、 S-G平滑(SG)、 标准正态变换(SNV)、 多元散射校正(MSC)5种光谱预处理手段, 利用偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量回归(SVR)算法构建并对比土壤SOC光谱估算模型, 探究利用成像光谱数据估测高粗糙度样本SOC含量的可行性。 实验结果表明, 使用成像光谱数据能够实现高粗糙度样本的SOC含量估算, 而使用非成像光谱数据则无法估算高粗糙度样本的SOC含量; 基于成像光谱数据建立的高粗糙度SOC最优PLSR估算模型R2能够达到0.739以及最优SVR估算模型R2为0.712, 而基于非成像光谱数据建立的高粗糙度SOC最优PLSR和SVR估算模型R2仅仅分别为0.344和0.311。 基于AB, SG, SNV和MSC这4种预处理手段之后的成像光谱数据建立的土壤样本研磨前的PLSR模型性能优于样本研磨之后建立的PLSR模型, 而SVR模型性能正好相反。 而对于非成像光谱数据来说, 土壤样本研磨后建立PLSR和SVR模型精度总是强于样本研磨前建立的模型精度。 对于这两种光谱数据和两个估算模型而言, 不同的光谱预处理方法提高模型估算精度的能力不同。 土壤样本研磨前后, 基于成像光谱数据建立的PLSR和SVR模型性能均优于非成像光谱数据所构建的模型。 成像光谱技术能够增强高粗糙度土壤样本可见近红外光谱与SOC的相关性, 从而提高模型估算精度; 能够克服土壤粗糙度的影响; 为野外大尺度估测SOC含量提供了新的手段。
成像光谱技术 土壤粗糙度 可见近红外光谱 光谱预处理 土壤有机碳 Imaging spectroscopy Soil roughness Visible and near-infrared spectra Spectra pre-processing Soil organic carbon 
光谱学与光谱分析
2022, 42(9): 2788
作者单位
摘要
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093
毫米波图像被广泛应用于人体安检的违禁物品检测,但是现阶段不同的预处理方法对毫米波图像目标检测的准确度有着较大的影响。通过空间滤波、空间滤波加最大值聚类和空间滤波加最小值聚类的方法对数据进行预处理,比对不同方法目标检测的准确度。实验结果表明,以上3种方法均能有效提高目标检测的定位准确度,其中空间滤波为最佳预处理方法,准确率能达到92.3%,相较于未经预处理原始数据的准确度提高了约4%。因此基于空间位置的滤波方法比基于反射强度的聚类滤波方法能更有效地提高毫米波图像检测的准确度,为提升主动式毫米波全息图像目标检测准确度的任务提供了一种参考依据。
预处理 目标检测 毫米波雷达(MMW) K-Means pre-processing object detection millimeter wave K-Means 
光学仪器
2022, 44(4): 1
作者单位
摘要
燕山大学 信息科学与工程学院, 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
显微热成像技术根据温度变化对细微目标进行热成像, 是国内外光电成像领域重要的研究方向。由于加工技术精度有限, 前期研制的光学微扫描显微热成像系统存在扫描位置误差, 该误差使基于微扫描图像直接融合形成的图像质量下降。提出一种结合图像预处理思想、微扫描原理和通过计算像素相关度进行微扫描图像插值重建的算法。仿真及实验表明: 方法能改善图像重构质量, 提高系统的空间分辨力,还可应用于其他带有微扫描的光电成像系统以提高其系统性能。
显微热成像系统 微扫描 图像预处理 像素相关度 高分辨力重建 thermal microscope imaging system micro-scanning image pre-processing pixel-correlation high-resolution reconstruction 
光学技术
2021, 47(2): 231
作者单位
摘要
上海市计量测试技术研究院, 上海 200234
在临床使用条件下, 为提高内窥镜相对畸变率检测的准确性和效率, 提出一种基于定位图像质心的相对畸变率自动检测方法。该方法对内窥镜拍摄的标准板图像进行灰度和二值化处理, 结合Canny算子和三次样条插值法检测标准板上图形的亚像素边缘坐标, 定位图像质心, 确定过质心的最长和最短径向尺寸, 从而计算相对畸变率。使用经溯源的标准板对此方法进行了验证, 对3套临床在用内窥镜分别使用质心法、椭圆拟合法和人工测量法进行检测, 结果显示, 质心法和椭圆拟合法这2种图像处理方法的测量结果一致性较高, 并且检测结果的准确度高于人工测量方法。
医用内窥镜 相对畸变率 图像预处理 质心 椭圆拟合 人工法 medical endoscope relative distortion rate image pre-processing centroid elliptic fitting manual measurement method 
光学技术
2020, 46(4): 438
作者单位
摘要
1 北京无线电测量研究所,北京 100854
2 清华大学 电子工程系,北京 100084
目标逆合成孔径雷达(ISAR)像通常受各种噪声的影响,这些噪声使ISAR图像质量下降,严重影响了后续的特征提取和目标识别应用。提高图像质量,减少噪声的干扰成为ISAR目标识别应用中的重要步骤 。提出了一种基于恒虚警检测和密度聚类的方法抑制ISAR像的斑点干扰和横条纹干扰,在保证干扰抑制效果的同时相比于传统方法可以更有效地保留目标中的细节信息。提取了图像面积、长度、多普勒扩展作为ISAR 识别特征矢量,外场实测数据实验表明,提出的预处理方法有效地抑制了图像中的干扰成分,保留了更多图像细节,有效地提高ISAR识别特征的稳定性。
逆合成孔径雷达 预处理 干扰抑制 特征提取 Inverse Synthetic Aperture Radar(ISAR) pre-processing interference suppressing feature extraction 
太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(2): 278
作者单位
摘要
1 辽宁工业大学工程训练中心, 辽宁 锦州 121001
2 辽宁工业大学机械工程与自动化学院, 辽宁 锦州 121001
3 锦州添赢机电产品有限公司, 辽宁 锦州 121001
针对高速钢刀具在高速切削、高硬材料切削时硬度及红硬性不足的问题, 采用激光熔覆技术在M2高速钢车刀上制备WC/Co熔覆层以改善刀具性能。研究了不同预加工形貌对熔覆层的影响, 对熔覆过程中车刀刃倾角角度差异性问题提出了解决方法, 并对熔覆后刀具进行了实际切削性能验证。结果表明, 预置坡口熔覆为相对理想的预加工形貌, 所得熔覆层的显微硬度较车刀基体提高了近57%, 600 ℃时熔覆层红硬性提高了0.25倍, 且熔覆层在1 000 ℃时红硬性达到了50 HRC以上, 设计专用熔覆翻转夹具可以有效的调整刀具刃倾角角度。熔覆后车刀在高硬材料和高速切削中展现出优良的实用性能。
激光熔覆 预加工形貌 熔覆夹具 红硬性 熔覆切削验证 高速钢刀具 laser cladding pre-processing morphology cladding fixture red hardness cladding cutting verification high speed steel tool 
应用激光
2019, 39(5): 721

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