污染油液内颗粒图像在线监测系统开发

润滑或液压油液中的颗粒物携带着大量的机器系统运行状态和故障信息，通过对工作油液中颗粒的在线监测与分析，可以获得机器系统的磨损状况和液压系统的污染状况信息。本文综合运用了现代显微成像和计算机视觉技术，开发了污染油液内颗粒图像在线监测系统，并介绍了该系统的设计方案和设计原理。通过理论计算和实验分析，获得了该系统的性能指标。系统的成功开发，为基于油液分析的航空发动机状态监测和磨损故障诊断提供了先进的检测手段。     

红外与可见光图像的非采样Contourlet变换融合方法

针对传统基于非采样Contourlet变换图像融合技术存在的问题,提出改进的基于图像局部能量的非采样Contourlet变换红外与可见光图像融合方法。首先对待融合图像进行非采样Contourlet变换;然后在图像低频成分采用基于图像局部能量的加权平均融合准则进行图像融合,在图像高频成分采用归一化将高频系数的能量差与设定的融合阈值进行比较,再进行分步融合;最后进行非采样Contourlet变换的重构得出融合图像。实验章节通过合成及真实图像算例证明本文方法相对于传统的图像融合方法具有更好的融合效果及精度。     

基于HOG和SVM算法的磨粒图像在线监测技术

为了解决发动机润滑油液磨粒图像监测只适用于微流且易受气泡干扰等问题,设计了一种可适用于相对大流量工作环境的油液磨粒光学图像在线监测系统,区分气泡和磨粒。通过该监测系统,批量采集了一系列磨损颗粒和气泡图片,用于后续图像分类算法的训练与测试。采用了一种基于背景差分和大津法的运动物体提取算法提取出大量磨粒及气泡图像样本,运用基于方向梯度直方图（Histogram of oriented gradients, HOG）进行特征提取和支持向量机（Support vector machine, SVM）分类算法对气泡和磨粒进行识别。实验结果表明,该监测系统能有效采集磨粒及气泡图像并进行自动识别。与基于形态学特征提取算法以及K最近邻（K-nearest neighbor, KNN）等传统分类算法相比,HOG-SVM算法分类精度更高,识别准确率可达83.8%。     

小波变换压缩感知在断口图像重构中的应用研究

基于小波变换压缩感知的独特优势,即小波系数的稀疏性和突破奈奎斯特采样定理的局限性,将小波变换压缩感知应用于到断口图像的处理中,提出了基于小波变换压缩感知的金属断口图像重构方法。该方法利用小波变换对断口图像进行稀疏采样,然后,设计随机测量矩阵对图像进行压缩,最后,通过OMP或ROMP算法对断口图像进行重构。同时,对比分析了OMP和ROMP两种重构算法。研究结果表明,在压缩比达到一定程度时,两种重构算法都能得到较好的重构图像,相对来说,ROMP重构算法优于OMP算法,得到了更高的峰值信噪比(PSNR),并且ROMP算法的重构时间大大缩短,且表现较为稳定。     

方向非抽样小波变换在多传感器图像融合中的应用

本文分析和研究非下采样方向滤波器组及具有平移不变性的非抽样小波变换的优点,提出了基于方向非抽样小波变换的图像融合方法.首先利用非抽样小波变换将待融合源图像分解成不同尺度,不同分辨率的高低频分量,再对高频分量利用非下采样方向滤波器组进行方向分解,然后采取不同的融合方法对分解的高低频分量进行融合处理,最后将融合的各频带进行相应逆变换得到融合图像.实验表明,在不同评价标准下,本文方法优于传统小波变换和拉普拉斯金字塔变换的融合效果,并能有效地消除小波变换所带来的光谱扭曲和假边缘现象.     

一种月面采样量的在轨自主测量方法

月面采样量的在轨自主测量是实现月面自主采样的必要环节。本文设计了一种月面采样装置，根据图像信息实现对月面采样量的在轨自主测量。针对图像中目标与背景灰度差较小、背景区域噪声较多的特点，采用了改进型最大类间方差法与连通标记自适应去噪方法，实现了采样区域较为准确的分割。针对单目相机无法直接获取采样区域尺寸的特点，利用已知物体尺寸进行在轨自主标定，结合图像中提取出的采样区域，完成了采样区域尺寸的计算，实现了采样量的在轨自主测量。试验结果表明，在轨自主测量结果与实际结果吻合，本文提出的在轨自主测量方法有效。     

基于主动形状模型实现医学图像中的物体(脊柱)定位

主动形状模型(ASM)通过把物体的形状模型及其相应的局部灰度表象模型有机结合以实现图像中的物体定位。在传统ASM中．对物体形状的灰度变化(局部灰度表象)的建模建立在一维采样与搜索方法的基础之上，故其定位准确性低且速度慢。本提出了一种在物体形状每一特征点周围的矩形邻域中使用二维采样与搜索技术．从而改进物体形状的局部灰度表象模型的方法。针对医学图像中的物体定位问题．本比较了基于这种改进的ASM模型和传统ASM模型对同一医学图像集中的脊柱定位能力。实验表明．基于这种改进的ASM模型能快速有效地对医学图像中的脊柱(物体)进行更准确的定位。     

变形翼的分布式协同控制方案

搭建了一个基于相互作用的智能体阵列的变形翼模型。针对该模型,提出了一种分布式协同控制方案,以驱动翼面准确平滑地变形至期望翼型。分析变形翼系统在采样通信约束下的稳定性,给出了基于Lyapunov-Krasovskii稳定性理论的稳定性判据。利用锥补线性化方法,提出了控制器设计的算法。最后使用Matlab进行变形翼的仿真,结果证明了提出方法的可行性。     

聚束式SAR中卷积反投影算法的快速实现

对应用于聚束式合成孔径雷达 (SAR) 成像中的卷积反投影 (CBP) 算法进行了详细研究,提出了一种基于傅里叶变换的快速实现方法,使得CBP算法的计算量得到明显降低.在传统的CBP算法中,反投影过程中的重采样通过插值实现,因而所需的插值数量巨大,导致运算效率低下.研究了图像像素之间隐含的相对位置关系之后,本文采用一系列快速傅里叶变换 (FFT)来实现反投影过程中的重采样,避免了运算量巨大的插值过程,故提高了运算效率.仿真结果证明了新算法的可行性和有效性.相比于传统的CBP算法,新算法可以提高大约85%的运算效率.由于FFT适用于并行处理,新方法在实时处理SAR系统中有一定的应用价值.     

基于对极几何约束的景象匹配研究

提出了一种图像配准方法来解决实时图与基准图空间不对准问题。它是利用随机采样算法估计基本矩阵，恢复实时图与基准图之间对极几何．然后基于对极几何约束．剔除误匹配点．得到精确匹配控制点，计算出全局仿射变换，从而对实时图进行校正。该方法的特点是精确、稳定和全自动。采用真实图像实验结果表明，该方法是行之有效的。     

密闭舱室中微生物防控实践

随着人类对外太空认知的增加和探索的深入，星球之间的交叉感染问题引起了越来越多的关注。行星保护已成为航天开发领域的一个重要的关注热点。本文对生物再生生命保障地基综合试验系统"月宫一号"105天有人密闭舱室中的微生物污染问题作了实验研究。实验获取的空气微生物演替规律可为今后密闭BLSS实验中建立更有针对性的微生物防控措施提供依据，并为解决密闭舱室微生物污染问题提供重要经验。     

半桥双降压式逆变器电流检测及控制方法改进

滞环控制半桥双降压式逆变器实现了逆变器的无偏置电流模式,桥臂不可能直通,功率开关管和续流二极管可分别最优选取,具有较高的效率。但其电流采样为两电感电流独立采样,因此需要两套电流采样电路。本文研究了一种基于单电流检测的改进的控制方法。该方法将精密整流电路引入逆变器的控制电路中,利用精密整流电路的特性,将单电流检测信号分解成两个正负不失真的半波信号,实现半桥双降压式逆变器的控制。该方法在不影响逆变器各项性能指标的前提下,缩小了逆变器的体积,节约了成本。作者研制了一台500 W的原理样机,通过实验验证了理论分析的正确性。     

潮土重金属复合污染对紫花苜蓿的影响

本文依据我国土壤环境质量标准确定潮土中重金属（铜、锌、镉）复合污染物的不同浓度，通过正交设计的盆栽试验观测紫花苜蓿的生物量、植株体中重金属含量、土壤中重金属有效态含量等指标分析重金属复合污染对紫花苜蓿生长的影响。结果表明，当土壤中供试的各重金属浓度为我国土壤环境质量二级标准水平时，紫花苜蓿的生长不受重金属的胁迫作用；当土壤中重金属铜、锌浓度均达到三级标准水平时，紫花苜蓿的生长才受到明显的抑制作用。说明我国土壤环境质量标准对潮土上紫花苜蓿的生长基本适用。在复合污染条件下，铜、锌之间存在明显的抑制作用，同时土壤中重金属有效离子冲量能较好地表征紫花苜蓿－潮土中重金属复合污染的影响。     

弹射座椅系统外高速流场的数值模拟

对绕弹射座椅系统的高速流场进行了数值模拟.控制方程为雷诺平均的Navier-Stokes方程,空间离散为Osher逆风格式和五步龙格库塔格式,湍流模拟采用了基于M-SST两方程紊流模型的DES方法,计算中采用了区域分裂的并行技术.对来流马赫数分别为0.6,1.2的流场进行了计算,计算结果表明该方法可以较好地模拟弹射座椅系统外的高速流场.     

Chaotic Characteristic Analysis of Air Traffic System

Chaotic characteristics of traffic flow time series is analyzed to further investigate nonlinear characteristics of air traffic system. Phase space is reconstructed both by time delay which is built through mutual information, and by embedding dimension which is based on false nearest neighbors method. In order to analyze chaotic characteristics of time series, correlation dimensions and the largest Lyapunov exponents are calculated through Grassberger-Procaccia （G-P） algorithm and small-data method. Five-day radar data from the control center in Guangzhou area are analyzed and the results show that saturated correlation dimensions with self-similar structures exist in time series, and the largest Lyapunov exponents are all equal to zero and not sensitive to initial conditions. Air traffic system is affected hy multiple factors, containing inherent randomness, which lead to chaos. Only grasping chaotic characteristics can air traffic be predicted and controlled accurately.     

基于EE MD气液两相流差压信号时频分析

为研究气液两相流流动过程的动态特性,采用V形内锥作为测量装置,通过高频差压变送器获得不同流型下的动态信号,提出了一种基于总体平均经验模式分解(EEMD)的气液两相流时频分析方法。通过对不同流型下的气液两相流的差压信号进行分析,研究了气液两相流的流动机理,为气液两相流流型及流量的准确测量奠定理论基础。分析发现EEMD的抗混分解能力很好,可以准确地提取两相流差压信号的频率成分及其时变情况,为今后两相流的识别提供理论基础,具有较高的工程应用价值。     

基于时间解析PIV的圆柱绕流尾迹特性研究

采用时间解析PIV（采样频率为1000Hz）在0.55m×0.4m声学风洞中测量了直径D=20mm圆柱后方7.5倍直径、圆柱两侧各3.3倍直径所围成范围内的绕流尾迹在雷诺数Re=2.74×104下的非定常流场。针对PIV获得的速度场数据，进行流场和频谱特性分析，探讨了圆柱绕流尾迹中的平均流场和脉动流场特性，以及旋涡脱落的频率特性。提出了基于速度场之间相关性的相位平均分析方法，系统分析了圆柱上下两侧旋涡交替生成、脱落、发展并耗散的完整演化过程。结果表明:在圆柱后方存在一个低速回流区，其中心0.8D的位置附近是流动结构变化最剧烈的区域；圆柱后方1.9D位置附近是上/下两侧脱落旋涡交汇、耦合的区域，湍流脉动最强；圆柱绕流尾迹中，旋涡脱落频率对应的斯特劳哈尔数稳定在0.2左右；基于速度场之间相关性的相位平均分析方法简单有效，可以准确地识别绕流尾迹中旋涡交替脱落和发展的时空演化过程，在非定常流场测量方面具有普遍推广意义。     

风洞模拟建筑物对大气污染物扩散影响的若干问题讨论

通过相似性分析,得到了大气污染建筑物影响风洞试验应满足的基本相似条件.由一个实例研究了利用常规风洞模拟装置和测试仪器进行大气污染建筑物影响风洞试验在技术上的可行性.结果显示:由于模拟装置和仪器条件的限制,在大多数风洞试验中存在大气边界层不完全模拟和仪器响应过慢等问题,但通过合理模拟来流的主要湍流特征和改进采样方法,可以在风洞中较真实地模拟建筑物对大气扩散的影响.     

稳态焓探针的优化设计与试验验证

针对高超声速飞行器地面防热试验高精度总焓测量需求，研制了一种带热防护罩的稳态焓探针。基于能量平衡原理设计了稳态焓探针测量系统，采用有限元方法分析了焓探针采样管长度、壁厚以及冷却水流向、流量对焓值测量误差的影响，优化设计了焓探针的隔热结构和水气流量。在电弧加热器流场中开展了验证试验，结果表明:该稳态焓探针参数设计合理且隔热结构性能良好，重复性精度优于2.6%，与驻点热流Fay-Riddell法比较，最大偏差为13.0%。