1 南京理工大学理学院，江苏 南京 210094
2 南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
基于光声非线性混频方法检测微裂纹时，非线性声信号特性受裂纹接触状态的影响，而裂纹的接触状态受其初始宽度、壁面形貌、调制强度等因素的影响，导致检测过程中声波与微裂纹相互作用的非线性机制发生变化。因此，建立了光声非线性混频微裂纹检测的二维物理模型，利用罚函数法实现裂纹壁间的接触约束。将本模型的实验结果与现有实验结果进行对比分析，验证了本模型的适用性；研究了不同接触状态下的声信号特性，进而分析了非线性机制受裂纹接触状态变化的影响，为研究微裂纹的光声非线性检测提供了理论参考。
测量与计量 无损检测 非线性混频 罚函数法 接触状态 非线性旁瓣 激光与光电子学进展
2021, 58(7): 0712003
东北林业大学信息与计算机工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150040
近年来, 为了减少对石化燃料的依赖和节能环保的强烈需求, 以稻壳、 秸秆等可再生资源为燃料的生物质锅炉越来越受到业界的广泛重视。 为了进一步提高生物质锅炉的燃烧效率, 优化炉膛结构, 需要实时监测火焰温度。 传统的热电偶测温法不利于长时间高温测量, CCD测温法又难以测量真实温度, 而多光谱辐射测温法具有响应速度快、 无测量上限以及可以获得真实温度等优点, 是生物质锅炉火焰温度测量的最有力工具之一。 多光谱辐射测温是通过测量待测物某点的多个光谱辐射强度信息, 通过普朗克公式反演获得真实温度。 但是, 未知的光谱发射率是多光谱辐射测温反演过程的最大障碍。 目前, 多采用事先假设一组发射率模型(发射率-波长或发射率-温度模型), 假设模型如果与实际情况相符, 则反演结果能够满足要求, 假设模型如果与实际情况不符, 则反演结果误差很大。 能否在无需任何光谱发射率假设模型的情况下, 实现真温和光谱发射率的直接反演一直是多光谱辐射测温理论研究的热点和难点。 为此, 提出外点罚函数约束优化算法, 将多光谱辐射测温反演问题转化为约束优化问题, 给出了罚函数的表达式和相关参数。 与其他约束优化算法相比, 外点法的优势在于不受发射率初值的影响, 进一步提高了算法对不同材料发射率的适应度。 基于微型光纤光谱仪, 搭建了稻壳粉生物质锅炉炉膛火焰温度测量装置, 通过实验室黑体炉标定后, 对稻壳粉生物质锅炉炉膛火焰从初燃到稳燃过程的温度进行了测量, 并与热电偶测量结果进行了对比。 结果表明, 与热电偶测量结果相比, 多光谱辐射测温的最大绝对误差为35.7 K, 最大相对误差为3.2%。 表明该测量装置及反演算法可实现生物质锅炉炉膛火焰燃烧温度的测量, 为后续生物质锅炉燃烧诊断及锅炉设计优化提供了基础。
多光谱辐射测温 生物质锅炉火焰 发射率 外点罚函数 Multi-wavelength radiation thermometry Biomass boiler flame Emissivity External penalty function 光谱学与光谱分析
2020, 40(12): 3761
1 中北大学机电工程学院，太原 030051
2 海军装备研究院，北京 100073
3 三一重型能源装备有限公司，北京 102206
多无人机任务分配是复杂的多约束多目标非线性优化问题，针对常用智能算法的各自缺陷，结合烟花算法特点，提出使用改进的自适应烟花算法处理该问题。首先建立了该问题的数学模型，使用层次分析法结合灰色关联法求得各指标权重，并用外罚函数法将该模型转化为无约束单目标极值问题；然后使用自适应烟花算法求解该模型。为验证自适应烟花算法处理该问题的优越性，分别用几种不同优化算法做仿真计算。结果表明，自适应烟花算法能快速收敛于全局最优解，其结果直观地表述了该复杂情景下合理任务分配方案。
协同任务分配 外罚函数法 烟花算法 多约束多目标优化 cooperative task assignment external penalty function method fireworks algorithm multi-constrained multi-objective optimization
1 中国科学院金属研究所分析测试部, 辽宁 沈阳 110016
2 中国科学技术大学材料科学与工程学院, 安徽 合肥 230026
在激光超声可视化成像过程中, 外界噪声、入射波等干扰导致了图像质量下降, 造成了缺陷识别能力不足。利用局部统计滤波算法降低散斑噪声干扰, 通过考察平均梯度和熵值以评估降噪效果。利用二阶微分算子对降噪后的图像进行图像增强, 比较了不同微分算子的图像增强效果。提出利用罚函数方法抑制入射波对缺陷散射波的干扰, 通过权重因子和正则化因子的变化考察了峰值信噪比和结构相似性的变化趋势, 并与相邻波相减抑制入射波方法进行了对比。结果表明, 通过图像处理方法可以改善激光超声可视化图像质量, 突显缺陷信息。
测量 激光超声 可视化成像 罚函数
1 中南大学 信息科学与工程学院, 湖南 长沙 410081
2 湖南第一师范学院 信息科学与工程学院, 湖南 长沙 410205
由于现有的模糊图像盲恢复算法计算复杂度高,计算量大,本文提出了一种基于半二次罚函数的图像盲去模糊算法,并进行了实验验证.应用图像噪声的多阶偏导数的高斯分布特性和图像梯度值服从hyper-Laplacian分布特性建立方程,使用高效交替迭代的算法对方程求解.由于迭代过程中采用快速傅里叶变换一次求解,故大大降低了运算时间,同时获得了很好的恢复效果,为实现实时视频图像去模糊奠定了基础.对一个百万像素级的图像进行了去模糊实验,结果显示,本文算法比当前流行的算法有更快的计算速度和更好的鲁棒性,计算时间缩短了60% .提出的算法为视频图像的实时盲恢复提供了新的工具.
图像处理 半二次罚函数 盲去模糊 迭代算法 模糊核函数(点扩散函数) image processing half-quadratic penalty blind deblurring iteration method Point Spread Function(PSF)
