阻抗障碍物声散射的反问题

研究了从声散射场的远场分布的信息来再现声阻抗障碍物形状的反问题,建立了求解这类反问题的一种非线性最优化模型,并提出了数值实现该非线性最优化模型的一种两步调整迭代算法.两步过程的应用使在确定未知障碍物形状的非线性最优化步中未知函数的个数达到了最少,而在调整迭代过程中,通过利用前一迭代步所得重构信息,使重构精度得到了相当大的改进.所建立的反演算法的一个特别吸引人的性质是,只需要远场分布的一个Fourier系数即可对未知声阻抗障碍物作几何物形的设别.对大量具有各种几何形状的二维障碍物的数值算例保证了本算法是实用和有效的.     

红外无损探测中多宗量多热源反演问题的研究

为研究红外无损探测稳态多热源反演逆问题, 建立不同形状的均质与非均质稳态热传导模型, 其中内热源个数、位置、强度、面积均为未知项. 基于数值算法中有限元算法对模型进行离散分析, 化简有限元矩阵方程, 最终转化为对Ax = b高度欠定方程的求解. 首次利用分段多项式谱截断奇异值分解法处理内热源逆问题, 并对算法进行改进, 有效改善了该算法在处理多热源反演时存在的严重的热源叠加效应. 根据反演出的内热源信息, 利用有限元算法计算重构出整个模型内所有节点的温度分布. 运用数值仿真Comsol软件和具体实物实验对算法进行有效性评估, 并验证算法在不同热传导模型中的表现. 结果表明, 算法能够准确反演出多热源各参量信息, 在非均质材料模型中仍能准确地反演出热源项, 并有效重构出模型内温度场. 该算法可应用于材料无损检测及人体红外医学成像等领域.     

三维障碍物形状反演问题的一种简单算法

研究了从声散射场的远场分布的信息，再现三维物体形状的反问题．基于将在有限个测量方向上的远场数据作加权合成的思想，提出了求解这类反问题的一种简单快速算法．在这个算法中，既不需预先知道散射体的边界类型，也不需预先知道散射体个数的信息．对有限孔径远场数据的数值算例表明了这一方法是实用和有效的．     

迭代正则化方法求解电介质中空间电荷分布

首先介绍了迭代正则化方法的理论基础,建立了含有空间电荷密度分布的Fredholm第一类积分方程的反卷积算法,利用数值实验研究了加性高斯白噪声对迭代反卷积算法的影响,以及迭代停止标准对非适定问题的数值解的影响,最后使用该方法求解电介质样品中的空间电荷分布.结果表明,在无噪或者低噪环境下,反卷积算法能够非常好地计算出非适定问题的解.当噪声影响增大,信噪比降低时,反卷积的计算结果受到明显的影响.迭代停止标准对数值解的计算精度起着明显的作用.对实际测量数据进行处理表明,迭代正则化反卷积算法能够计算出固体电介质中的空间电荷分布.     

基于变形镜面形的多帧相位反演算法研究

为了准确利用远场得到近场相位分布,提出了多帧相位反演算法.这是一种利用多个远场以实现传统Gerchberg-Saxton(G-S)算法的相位反演方法,其中的新远场是通过叠加已知像差到待测像差后产生的.在此算法的基础上,提出以变形镜面形来实现反演的方法,并通过数值仿真和实验验证了这种基于变形镜面形的多帧G-S相位反演方法的可行性.仿真结果同时还表明,采用4个变形镜面形产生相应的远场,平均仪需50次的迭代便可反演出不同D/r0数值的大气像差,这些反演的像差与其对应待测像差之间的差别的均方根值平均小于0.005 λ.     

改进的基于主成分分析的三维人脸形状建模

针对基于主成分分析(PCA)的三维(3D)人脸形状重构不精确的缺点,对位移向量、缩放因子、旋转矩阵、重构系数等参数进行了精确的定义和计算,并对重构模型进行了有效的调整。根据CVL Face Database建立了113个3D人脸形状模型,经迭代运算后重构出了由特征点组成的稀疏3D人脸形状模型。利用径向基函数(RBF)得到了密集3D人脸形状模型。试验结果表明,算法可以得到精确的重构模型,对深度旋转的人脸图像和特征点定位误差也有很好的鲁棒性。     

半空间三维目标的快速声学成像

研究了从声散射场的远场分布的信息来再现半空间三维目标几何特征信息的反问题,提出了求解这种非线性不适定问题的一种简单快速算法。该方法的一个特别的性质是只需要通过一个不适定的线性方程组求解,即可简单快速地得到半空间中三维目标几何特征信息的一个清晰的像,而且目标的个数和边界条件的类型等几何与物理的先验信息在本算法中都是不需要的。数值算例保证了本算法的有效性。     

基于激光和单目相机信息融合的智能轮椅避障策略研究

针对智能轮椅使用环境复杂多变,障碍物形状各异,单一传感器无法获得完整的环境信息的问题,提出一种基于激光传感器和单目视觉传感器信息融合的障碍物检测方法。通过单目相机和激光雷达传感器感知智能轮椅周围环境,得到障碍物的形状、距离分布状况等信息;在此基础上提出两种传感器信息的融合策略,建立局部障碍物地图,进一步采用模糊神经网络完成整体避障算法,实现智能轮椅安全、快速避障等功能。实验结果验证了文中所提避障算法的可行性及有效性。     

基于汽相/液相界面跟踪方法的弯管内空化流动的数值预测

采用发展的基于Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程和液相/气相界面跟踪方法的单相空化模型和数值迭代算法,数值预测了二维弯管内空化卒泡的形状和相应的压力系数分布.将发展的二维空化模型和算法推广到i维空化流动的数值模拟,预测了三维非对称弯管内的三维空泡形状和流动特性.数值预测三维非对称弯管内空化流动时的卒泡位置和相应压力系数分布符合理论分析结论.研究结果证明了所发展的空化模型和算法能够应用于三维空化流动时的数值预测.     

基于改进布谷鸟算法识别瞬态热传导问题的导热系数

基于改进布谷鸟算法反演瞬态热传导问题随温度变化的导热系数.采用Kirchhoff变换将非线性热传导问题转换为线性热传导问题，使用边界元法求解瞬态热传导正问题.将导热系数的反演转化为函数表达式中未知参数的反演，使用改进布谷鸟算法求解未知参数.与共轭梯度法相比，改进布谷鸟算法对迭代初值不敏感；与布谷鸟算法相比，改进布谷鸟算法迭代次数大大减少.数值算例表明对改进布谷鸟算法，增加测点数量迭代次数增加；增加鸟巢数量迭代次数减少；减小测量误差计算结果更精确，同时迭代次数更少.数值算例验证了改进布谷鸟算法反演导热系数的准确性和有效性.