水下目标识别中的特征优化选择

本文将模式识别中的特征选择方法用于水下目标特征的优化选择。用距离测度作为选择的准则,对提取的三类舰船噪声的高维组合特征进行自动选择,并用10-折交叉验证方法对选择出的特征子集进行评估,分析结果说明该方法能从原始的特征集中选择出有利于分类的特征子集,提高了水下目标分类的正确率。     

一种超混沌图像加密算法的安全性分析及其改进

根据Kerckhoff准则, 从选择明文攻击和选择密文攻击出发, 对一种超混沌图像加密算法进行分析,结果表明该算法密钥流与明文无关,并且一个明文字节只能影响一个密文字节,导致利用选择明文攻击和选择密文攻击能够以很小的计算代价破译密文.基于此,本文提出一种改进的超混沌图像加密算法,并进行了统计分析、差分分析、相关性分析及密钥敏感性测试.理论分析及仿真结果表明,改进算法不仅可以抵御选择明文攻击和选择密文攻击,而且具有较好的统计特性及差分特性等密码学特性. 关键词： 超混沌 选择明文攻击 选择密文攻击 Matlab分析     

分子光谱波长选择值得注意的几个问题

波长选择已经成为了分子光谱模型优化的一个重要环节。在大多数情况下,我们只关心波长选择后模型预测效果能够提高多少,而波长选择算法在实际应用中存在的一些问题往往会被忽略。本文总结了这些问题和对应的一些解决方案或思路。例如不同光谱预处理方法对变量选择算法的应用效果影响如何,部分常用波长选择算法选择变量的稳定性和可靠性如何提高,以及不同类型分子光谱数据对波长选择算法的应用效果影响如何等。总之,我们希望以上这些问题的提出不仅能够引起广大分子光谱同行的重视,进而促进波长选择算法在分子光谱领域取得更好的应用效果。     

基于小波分解的医学显微图像融合

提出了基于小波分解的医学显微图像融合。通过先将图像进行小波分解,并对小波分解后的不同频率域分别进行了讨论,即分别讨论了选择高频系数和低频系数的原则。选择低频系数时,设计了两种选择方案,即区域能量法和边缘选择法。选择高频系数时,设计了两种选择方案,即区域能量法和目标清晰与模糊判据法。最后选择了在低频系数时采用边缘选择法,在高频系数时采用目标清晰与模糊判据法。从仿真结果的比较来看,在将多个目标聚焦图像融合后,图像能很好地保留多幅原来图像清晰部分的信息,融合后,提高了整幅图像的信噪比,从而获得了整幅高清晰图像。     

正交匹配追踪算法的近红外光谱定量分析

压缩感知(CS)是一种新兴的信号压缩和采样技术,正交匹配追踪(OMP)是一种贪婪追踪算法,广泛用于压缩感知领域中的稀疏信号重构。针对近红外光谱信号高维小样本以及信号稀疏先验的特点,为进一步提高小样本近红外光谱变量选择的灵活性和可靠性,基于压缩感知理论,提出了一种新颖的光谱变量选择方法正交匹配追踪变量选择(OMPBVS)。OMPBVS算法通过对原始光谱信号的稀疏重构,将绝大部分变量的回归系数压缩为0,进而间接实现光谱变量选择。具体过程为以光谱矩阵为传感矩阵,预测变量为观测变量,迭代地计算残差与原子的内积,选择内积最大的原子,在每一步迭代过程中将信号投影到由所有已经被选择原子张成的子空间上,然后对所有被选择原子的系数进行更新,使得产生的残差与已被选择的所有原子都正交,其残差计算的实质是进行Gram-Schmidt正交化,正交投影能够在保证信号重构精度的情况下减小迭代次数。OMPBVS具有将光谱维度降低至样本大小规模的能力,其变量选择能力与LASSO相当,但与LASSO相比,由于OMPBVS损失函数的优化方法是前向选择算法,减少了迭代次数,并且可以精确控制选择变量的数量。分别在beer数据集和Wheat kernels数据集上进行变量选择实验,比较PLS,MCUVE-PLS,CARS-PLS,WMSCVS,LASSOLarsCV和OMPBVS六种变量选择方法的性能。其中beer数据集共60个样本,采用Kennard Stone (KS)方法划分训练集样本36个,测试集样本24个,预测变量为Original extract concentration。Wheat kernels数据集共523个样本,训练集样本415个,测试集样本108个,预测值为蛋白质含量。OMPBVS方法在beer数据集上选择变量个数、RMSEC和RMSEP分别为2,0.205 2和0.159 8,在Wheat kernels数据集上选择变量个数、RMSEC和RMSEP分别为9,0.450 2和0.412 5,其变量选择能力和模型性能均好于其他五种方法,这说明OMPBVS是一种有效的近红外光谱变量选择和定量分析方法。OMPBVS变量选择方法在小样本情况下具有良好的泛化能力,能够减少选择变量的数量,提高变量选择的稳健性。此外,基于SNV和MSC等光谱预处理方法,能够在一定程度上减少选择变量的个数,提高模型的可解释性。     

Ensemble-SISPLS近红外光谱变量选择方法

近红外光谱具有高维小样本的特点,变量选择是提高定量分析模型稳健性和可解释性的一种有效方法。确定独立筛选（SIS）是一种基于边际相关性的超高维数据变量选择方法,广泛用于基因微阵列数据的变量选择。SIS具有将数据维度降低至样本大小规模的能力,其降维能力与LASSO相当,在相当宽泛的近似条件下,由于具有安全筛选性质,所有重要变量被保留的概率趋于1。基于确定独立筛选偏最小二乘（SIS-SPLS）的变量选择是一种迭代式的SIS变量选择方法,首先利用SIS方法完成光谱重要变量的初选;然后根据重要变量的边际相关性大小进行逐步前向选择：建立偏最小二乘回归模型,依据贝叶斯信息准则（BIC）确定最终的变量选择结果。SIS-SPLS以逐步前向选择的方式实现对重要变量的增量式筛选,随着潜变量个数的增加及因变量残差的逐步减小,SIS-SPLS方法选择的变量个数将趋于稳定。然而仅以边际相关性对变量重要性进行评价,当光谱变量个数远大于样本数时,该方法也存在选择的变量过多、变量选择结果不够稳健等问题。为进一步提高小样本情况下变量选择的稳健性,将集成学习引入SIS-SPLS方法之中,提出了一种集成SIS-SPLS变量选择方法（Ensemble-SISPLS）。该方法首先对校正集样本进行自助重采样,对采样得到的每一个校正子集分别使用SIS-SPLS方法进行变量筛选,通过投票机制并设置频次阈值对所有校正子集的变量选择结果进行集成,选择出现频次大于给定阈值的变量并建立偏最小二乘回归模型,计算5折交叉验证均方根误差。对频次阈值和潜变量个数两个关键参数使用网格搜索法进行优选,根据子模型的交叉验证均方根误差和变量个数对子模型性能进行综合评价,以最优子模型包含的变量作为最终的变量选择结果。分别在Corn数据集和当归数据集上进行变量选择实验,比较Ensemble-SISPLS,SIS-SPLS和UVE-PLS三种变量选择方法的性能。其中当归数据集共77个样本,样本采自甘肃岷县和渭源县,使用Nicolet-6700型近红外光谱仪扫描得到所有样本的近红外光谱并对当归中的阿魏酸含量进行预测。Ensemble-SISPLS方法在Corn数据集上选择的变量个数、RMSEP和决定系数分别为22,0.000 8和0.999 8;SIS-SPLS方法在Corn数据集上选择的变量个数、RMSEP和决定系数分别为97,0.007 3和0.998 8。Ensemble-SISPLS方法在当归数据集上选择的变量个数、RMSEP和决定系数分别为24,0.018 1和0.996 3;SIS-SPLS方法在当归数据集上选择的变量个数、RMSEP和决定系数分别为38,0.022 6和0.994 3。结果表明,该方法进一步提高了变量选择结果的稳健性和预测能力。Ensemble-SISPLS变量选择方法有效结合了SIS-SPLS较强的变量选择能力和集成学习良好的泛化能力,提高了变量选择的稳健性。此外,由于在子模型的预测能力和变量个数之间进行了折中,一定程度上减少了选择变量的个数,提高了模型的可解释性。     

具有极化选择特性的超材料频率选择表面的设计

基于超材料结构的设计理论,通过长金属线周期阵列和具有Lorentz谐振形式等效介电常数的金属短线的组合可频率选通特性.由不同周期排布和结构尺寸的长金属线和金属短线组合而成的频率选择表面具有不同频段的选通特性.文章提出了双层及单面两种具有极化选择特性的频率选择表面,两种结构均可实现对特定频段TE及TM波选通.具有极化选择特性的超材料频率选择表面的设计为极化滤波器以及极化波产生器的设计提供了借鉴. 关键词： 频率选择表面 超材料 极化选择     

过模结构表面波振荡器模式选择

过模结构能提高器件的功率容量和工作频率, 能使器件工作在低磁场状态, 越来越多的器件采用过模结构.但是过模结构允许多个模式同时存在, 这可能会引起模式竞争问题.本文通过理论分析和数值计算, 研究了过模结构模式选择问题.计算结果表明, 通过选择合适的结构参数和电参数, 使得器件工作在行波状态, 可以实现不同横向模式的选择.在此基础上, 通过选择合适的电子束和结构参数, 能实现不同纵向模式的选择.对计算结果进行了粒子模拟验证, 与理论分析符合较好, 达到了模式选择的目的. 关键词： 过模结构 模式选择 色散关系 表面波振荡器     

CCD比色测温中工作波长与带宽的选择

介绍了CCD比色测温原理,分析了影响波长和带宽选择的因素,讨论了它们的选择过程,针对给定的被测温度范围,建立了比色波长及带宽选择的精确方法,对水泥篦冷机熟料温度场测量的实验表明,该方法选择的波长及带宽合理,满足温度场测量的要求。     

浅探参考系对动能的影响

重力势能因选择不同的零势能面不同,但重力势能的改变量与零势能面的选择无关.运动物体的动能也有类似的特性,因选择不同的参考系会对动能产生影响.1参考系对动能的影响 物体的运动具有相对性,同一物体选择不同的参考系,会使物体的速度发生改变,     

具有数字图像处理功能的运动分析系统

本文描述了一种基于高速摄影的运动分析系统，它是由光学投影系统、ＣＣＤ摄像头、图像卡和微机构成的新型摄影图像分析系统，利用微机终端显示器作为坐标测量器，对胶片的测量分辨率达０．０１ｍｍ。系统能对图像进行坐标采集和运动分析外，还具有丰富的数字图像处理功能，可对原输入图像实行反转、对比增强、平滑滤波、边缘检测等处理。系统软件还对输片机构实行计算机控制。文中给出了数字图像处理结果实例。     

一种高智能化的通用自动胶片判读仪

自动通用胶片判读仪是一种高智能化的精密光学测试设备,采用了计算机控制飞点扫描技术、精密光学测量技术、图象跟踪测量与信息处理技术。飞点管分辨率达4096×4096象元,通过光学系统胶片上获得6.55μm高分辨率,飞点扫描方式灵活多样且可随意控制,通用于目前我国靶场所有的电影经纬仪和高速摄影机35mm胶片的数据判读。具有自动判读和半自动判读两种工作模式,自动判读的速度为5帧/秒,自动判读的精度为σ=±0.011mm,半自动判读的精度为σ=±0.009mm,测量数据可以记录、打印和显示。     

An eye behavior measuring device for VR system

This work presents an eye-tracking and pupil size-measuring device that interfaces with a computer for applications useful in psychometry, ophthalmology, physiology and virtual reality (VR) systems. This system utilizes a change-coupled device (CCD) camera, appropriate lenses, PC with frame grabber and a DSP unit with various types of VR equipment, i.e., HMD, simulator or LCD projection device. The digital signal processing unit is used to calculate the average brightness and contrast of the VR video image. A CCD camera with various attachments can be mounted on various VR systems to capture the human eye image for testing. An image capture card and a personal computer are used to analyze the test image. From the eye digital image, the computer obtains data on the pupil size and a trace of the tested eye. A pattern recognition computer program and five measurement parameters are used to distinguish the position of the pupil, calculate the pupil location coordinate and analyze the physical conditions of the user. These data can be plotted against the average brightness and contrast of the VR video image in real time. This information is shown on the screen of a personal computer and used for cross-link analysis. This eye-tracking interface can determine the position of a subject's pupil and map that position into a display point on a computer screen. The pupil size and location data versus the average brightness and contrast of a VR video image are computed in real time.     

High resolution multigrid cross-correlation digital PIV measurements of a turbulent starting jet using half frame image shift film recording

This paper describes a novel approach of acquiring two single-exposed, non-overlapping images using half frame image shift (HFIS) recording on photographic film. This technique permits the recording of two single-exposed, non-overlapping images of seed particles in a flow plane on high spatial resolution film with any arbitrary time delay between exposures. A new multigrid CCDPIV (MCCDPIV) analysis method is used to analyse the single-exposed, non-overlapping sequential images resulting in PIV measurements with a larger velocity dynamic range, lower random error and better spatial resolution than standard CCDPIV analysis. HFIS recording followed by MCCDPIV analysis was employed to measure the spatio-temporal evolution of the in-plane velocity vector and the out-of-plane vorticity fields of a turbulent starting jet at Reynolds numbers based on the orifice diameter and piston velocity of 10,780 and 13,860.     

发光及显示器件光电特性测试系统设计

为了提高发光及显示器件光电特性测量实验的智能化程度,减小人为误差,并考虑工作温度对其光电特性的影响,设计了一种能够自动、同步测量发光体亮度、温度、伏安特性和寿命的系统。系统主要由LS-110型亮度计、GPD-3303型电源、自制的温度测量模块及测量软件四部分组成。基于实验室虚拟仪器工程平台,利用亮度计对器件的亮度进行测量,利用单片机和温度传感器对器件的温度进行测量,通过上位机程序控制电源步进输出、读取实际输出电流值和电压值,并将采集到的数据发送到上位机,实时绘制出了亮度-电压、电流-电压、温度-电压、亮度-温度、电流-温度、亮度-电流特性曲线。系统目前可以同时对器件的亮度、温度和伏安特性进行自动测量和直观显示,并且具备自动保存数据和图像的功能,实现了发光及显示器件光电特性测量的智能化,具有综合性强、精确度及自动化程度高、操作简易等特点。     

微光像增强器积分灵敏度单次测量误差分析

为了提高批量微光像增强器性能参数的测试速度,通常采信单次测试数据作为测量结果。在该情况下,参数单次测量结果的误差将直接决定性能评价结果的准确性。以微光像增强器积分灵敏度的参数测试为例开展单次测量误差评定,通过对微光像增强器积分灵敏度的测试方法、测量装置、数据计算等误差情况进行综合分析,计算得到的积分灵敏度单次测量最大误差为6.7%;在该基础上,提出了采用更高加工精度光阑、对入射光测量位置进行修正以及阶段性辅助参量重复性测量校对的积分灵敏度单次测量误差控制方案。研究结果对微光像增强器批量化快速测试具有重要的指导意义和参考价值。     

多摄像机同步采集系统的设计与实现

为了实现多摄像机之间同步曝光积分。对摄像机同步的原理和方法进行了研究。结合动态目标多目摄像测量方法设计并实现了同步采集系统,提出了通过编程控制将一种通用的数字输出模块USB-4711A作为同步触发信号发生器,该设备具有USB接口,支持即插即用。利用Visual C＋＋平台开发了控制程序,能够根据图像采集频率和摄像机触发电平调节同步触发信号的周期和波形。经过验证．所设计的同步采集系统同步精度较高,同步误差小于10μs,并且具有设备简单、使用方便、成本低等优点,提供了一种通用的多摄像机同步解决方案。     

High-accuracy measurement for small scale specular objects based on PMD with illuminated film

In this paper we describe an approach to measure small glossy objects by illuminated film based on Phase Measuring Deflectometry (PMD) system. In this setup, the standard sinusoidal fringe patterns are produced by the photographic film frame (135-film), which is illuminated from behind using LED and diffuser, instead of the well-known LCD monitor plane or digital projector. This setup can avoid the influence of electronic noise and screen refreshing, and fulfill the test of small objects in low cost. Moreover the system is easily calibrated with its vertical setup. With the experiments of measuring a plastic contactless smartcard and a metal plate, it is proven that the setup can reach sub-micrometer accuracy with respect to the data of the Wyko white light interferometer. This setup will be promising in the small scale measurement field.     

基于COMS-CPLD的人员行为监控系统设计

针对传统的人员监控系统存在监控距离段短、信号衰减严重导致的人员行为特征识别准确率较低的弊端,设计并实现了一种新的人员行为监控系统。重点阐述了中心控制模块、图像采集模块、GPRS模块和射频模块的硬件设计方法,利用ATM32F103C8T6作为中心控制器处理数据,利用COMS图像传感器进行人员行为图像采集,利用可编程逻辑控制器CPLD对图像传感器进行同步控制,利用GPRS技术进行信息传输、利用射频标签进行监控信息的写入与读取。软件部分给出了整体的设计方案,重点阐述了射频标签的生成和读取部分。实物测试结果表明,该系统能够有效提高人员行为监控时的准确率,取得了令人满意的效果。     

极值法膜厚控制的误差分析及其改进设计

分析了光学薄膜厚度的极值控制法,并利用矩阵的方法给出了极值法膜厚控制误差。基于极值法膜厚控制的原理,利用由IC/5薄膜沉积控制器和晶震探头组成的反馈系统,控制蒸发速率的大小,光控的信号由可编程的计算机探测接收。分别对ZrO2/SiO2,膜料进行了两组交替镀制实验测试。结果表明,整个系统稳定性好,自动化程度高,膜厚控制精度在1 02%左右。