卷积神经网络用于近红外光谱古筝面板木材分级

目前,我国乐器制作行业在古筝面板用木材等级的筛选上主要依赖于技师主观评判,但此法缺少科学理论的依据,效率低,客观性及出材率的提高等方面受到限制,无法满足乐器市场的大量需求。实现古筝面板用木材快速、智能化的分级工作是一个急需解决的课题。近红外光谱非常适用于测量含氢的有机物质。古筝面板木材主要化学成分的化学键均由含氢基团组成,不同等级板材的化学成分存在差异,这些差异反映在近红外光谱中,为判断木材等级提供了可能。同时卷积神经网络对非线性数据具有较强的特征提取能力,所以提出一种应用卷积神经网络模型对光谱数据进行分析的方法,进而判别木材的等级。应用了Savitzky Golay一阶、二阶微分两种预处理方法和核主成分分析、连续投影算法两种数据压缩方法,通过所设计的卷积神经网络模型以样本识别准确率和模型构建过程中的损失值作为判定指标选出最佳预处理和数据压缩方法。为了提高模型提取分析光谱数据的能力和避免过拟合现象,应用了多通道卷积核、批量归一化和early stopping策略,将通过两层卷积层提取的特征信息送入全连接层,从而充分提取剩余信息,通过Softmax函数获得板材的最终预测等级,从而确定了最终模型。最终Savitzky Golay一阶微分和核主成分分析为最佳数据处理方法,同时得出用于区分不同等级的古筝面板用木材的主要关键谱带,分别为1 163~1 243, 1 346~1 375和1 525~1 584 nm。将该模型应用于测试集样本,古筝面板用木材的等级识别准确率为95.5%。实验结果表明所提出的方法可以高效地处理光谱数据,有效识别区分不同等级的古筝面板用木材的关键特征,从而为广阔的乐器市场提供一定的技术支持。     

基于自由曲面反射镜的低投射比超短焦投影物镜的光学设计

为了设计低投射比的超短焦投影物镜,本文采用自由曲面和折反式的光路结构设计了一种具有低投射比的超短焦投影物镜系统。该物镜由一个旋转对称的折射透镜组和一个自由曲面反射镜组成。采用11.938 mm的数字微镜器件(DMD)作为空间光调制器产生图像源。采用法线加权迭代优化的方法计算自由曲面。最后,分析了系统的性能。仿真结果表明:超短焦投影物镜可在580 mm的投影距离处实现3048 mm尺寸的大屏幕投影,系统的投射比低至0.19,系统的最大畸变小于0.72%。能够满足低投射比超短焦投影物镜的设计要求。该投影系统具有低投射比、低畸变、投影效果好等优点,可为超短焦投影系统的进一步发展提供有益参考。     

基于横向莫尔条纹的自准直测角方法

本文提出了基于横向莫尔条纹的自准直测角方法,用遮光原理分析了莫尔条纹的位移放大作用.并基于该方法搭建了原理光路,得到的莫尔条纹信号稳定且能够满足测量需求.在此基础上对系统进行了定量标定,简化了数据处理步骤,实现了动态测量,系统分辨率达到10″,进一步明确将该方法应用到自准直仪中可以有效提高仪器分辨率.     

基于IGES的激光扫描投影文件解析方法研究

激光扫描投影仪能够实现待装配零部件线框轮廓的精准位置投影,能够大幅度改善由传统装配方式所引起的精度差,效率低等问题。为了在自主研发的激光扫描投影系统中实现可直接读取IGES（初始化图形交互规范）格式的三维数模激光投影,研究了多特征图元提取和文件自动生成方法。该方法通过提取待投影线框图形的点、线、面等数据特征,以元胞的方式存储在.ply格式文档中,通过.ply文件对数控开关进行延时控制以及对二维振镜轨迹进行操控,实现更加智能化地控制激光扫描投影。应用12个IGES格式图元的投影实验验证,该方法可实现所有图元清晰投影且激光轮廓线宽优于0.3 mm,通过这种新型投影系统可提高车间装配生产效率,改善装配精度。     

金银花的毛细管电泳指纹图谱研究

采用毛细管区带电泳法,以50 mmol/L硼砂(含20 mmol/L β-环糊精(CD),用磷酸调pH 8.0)为背景电解质,运行电压12 kV,紫外检测波长254 nm,重力进样15 s（高度8.5 cm）,建立了金银花药材水提取液的毛细管电泳指纹图谱(CEFP)。将13个不同产地的金银花药材供试液的CEFP进行比较,以电泳峰出现率100%计,确定金银花的共有指纹峰为18个。该CEFP具有较好的精密度和重现性,分离效能高且成本低廉。提出了指纹图谱宏观含量相似度R、投影含量相似度C和定量相似度P的概念,可从总体上评价药材化学组分的整体含量情况。从两个方面评价各产地药材与对照CEFP间的总体相似性,合格药材应具备以下两个条件：(1)代表化学成分分布相似性的定性相似度(S)≥0.90;(2)描述药材整体化学成分含量的定量相似度(R,C,P,Q)应在80%～120%。以此二类相似度指标控制金银花的质量,建立了指纹图谱评价的又一新方法。     

利用油水稳定化和支持向量回归增强近红外光谱测定油中水分的方法

近红外光谱(NIRS)可以检测溶解于油中的水分含量,但油中水分较多时会散射而非吸收NIRS,从而引起较大误差。为此,筛选非离子型表面活性剂(Span-80)将含水油液稳定分散成小颗粒,利用其NIRS数据建立水分含量的支持向量回归模型。实验中油水稳定化将NIRS测定变压器油中水分含量的上限从传统的0.1%提升到1%(V/V),通过应用连续投影算法,在511个NIRS变量中筛选出15个有效变量(占原变量的2.9%),建立的支持向量回归模型对验证集的预测均方根误差为2.93%,相关系数为0.9944,相对分析误差为9.4732。     

Newman投影式和Fischer投影式的转换及应用

介绍一种Newman投影式与Fischer投影式之间互换的简易方法,并举例说明其在立体化学中判断构象间的关系、理解反应机理等方面的应用。     

通过红外光谱结合化学计量学方法研究奥克托今的合成机理

通过红外(IR)光谱在线监测醋酐法合成奥克托今(HMX)的反应过程, 采用渐进因子分析(EFA)结合多元曲线分辨-交替最小二乘法(MCR-ALS)以及直观推导式演进特征投影法(HELP)等化学计量学方法对反应过程的光谱数据矩阵进行解析, 获得了各组分浓度变化曲线和对应的IR光谱; 并采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法, 在6-31G^*基组水平上得到该化合物的全优化结构, 在振动分析的基础上求得体系的振动频率和IR光谱. 通过对比发现, MCR-ALS和HELP法可得出相互验证的一致结论; 将通过量子化学计算的中间体的IR光谱特征吸收峰与2种方法进行比较, 结果吻合, 从而推导出合理的反应机理. 实验结果表明, 化学计量学方法结合在线红外光谱是研究反应机理的有效手段, 对反应路线的选择具有指导意义.     

基于样本库的人脸图像处理方法

本文给出了一种基于样本库的人脸图像超分辨率方法,这一方法结合了人脸图像全局相似性和局部特征相似性的约束.局部结构的相似性将超分辨率解约束到人脸局部结构空间,不同尺度上的局部相似性指导搜索最优解,然后将局部结构重建的人脸图像投影到由人脸图像确定的特征人脸空间.实验结果表明该算法得到的人脸具有很好的准确性和视觉效果.