国家自然科学基金(61201112)
- 作品数：29 被引量：215H指数：8
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- 相关机构：燕山大学河南理工大学河北科技大学更多>>
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- 相关领域：理学机械工程自动化与计算机技术一般工业技术更多>>
- 基于MLS-MWS混合模型的软组织建模
- 2016年
- 针对无网格模型计算量大和边界处理繁琐的问题,提出一种基于改进最小二乘近似函数的无网格强弱势混合模型(MLS-MWS)。首先,基于场理论将模型划分为内部域和外部域,在内部域中,不与自然边界相连接的节点通过无网格强势法来构建平衡方程,该方法无数值积分,从而达到计算量的减少;在外部域中,通过无网格局部弱势法来弱化边界问题。其次,在强势方法中,需利用最小二乘近似式表示位移的二阶导数,针对其计算量大和效率低的问题,提出改进移动最小二乘近似函数和导数,通过将节点值进行两次MLS导数插值,求出该节点的二阶导数,进一步简化计算;最后采用PHANTOM触觉交互设备,对肝脏模型进行拉伸与挤压的形变模拟实验。实验结果表明,MLS-MWS混合模型相比无网格伽辽金模型,单步执行时间从17.3 ms减少到13.8 ms,频率从56.80帧/s提高到72.46帧/s。该混合模型结合无网格强弱势法和双重无网格配点法,达到优势互补,有效提高模型的实时性。
- 陈卫东刘波朱奇光
- 关键词：无网格法
- 基于平方根容积机器人蒙特卡罗定位算法研究被引量：9
- 2015年
- 针对移动机器人Monte Carlo定位中粒子滤d波存在的粒子退化和粒子多样性匮乏问题,提出基于平方根容积粒子滤波的移动机器人Monte Carlo定位算法。新算法采用平方根容积卡尔曼滤波精确设计粒子的重要性函数,将当前观测信息融入重要性采样过程,提高对真实状态后验概率的逼近程度;新算法在Monte Carlo定位中直接传播及更新协方差阵的平方根因子,避免协方差阵分解与重构过程,保证协方差阵的对称性及正定性;基于排序的自适应局部重采样仅对部分粒子进行重采样,降低计算代价,增加粒子多样性;进而提高算法估计精度和一致性。实验结果表明:相同粒子条件下,新算法的计算代价比容积Monte Carlo定位算法约减少8%,不同粒子数目约多40%;新算法(10个粒子)的估计精度高于Monte Carlo定位算法(100个粒子),高于容积Monte Carlo定位算法(30个粒子)。
- 朱奇光张兴家陈卫东陈颖
- 关键词：MONTE重采样
- 多孔硅表面缺陷光子晶体的传感模型及特性被引量：5
- 2015年
- 提出了多孔硅表面缺陷光子晶体结构,引入多孔硅敏感层及吸收介质层形成表面缺陷腔,利用多孔硅高效的承载机制,将其作为待测样本的传感区域;由于吸收介质Zn S对谐振波长的吸收,可在反射光谱中获得与谐振波长对应的缺陷峰。以多孔硅的厚度为被优化变量,利用反向传播神经网络进行结构参数优化获得多孔硅的厚度最优值。由Goos-H?nchen位移建立待测样本浓度与缺陷峰波长的关系模型,进而对该结构进行传感特性分析。结果表明,优化结构参数后,缺陷峰对应的反射率由31.23%下降到0.00129%,其Q值可达1537.37。在传感特性研究中,每1%质量分数的灵敏度为2.5 nm。该表面缺陷光子晶体传感结构可为样本浓度、组分等信息的监测提供一定的理论参考。
- 陈颖范卉青王文跃朱奇光陈卫东
- 关键词：传感器光子晶体多孔硅反向传播神经网络灵敏度
- 基于全局特征与局部特征的图像分级匹配算法研究及应用被引量：5
- 2016年
- 移动机器人基于拓扑地图导航时要求图像特征提取与匹配算法具有高的精度和鲁棒性、良好的实时性,针对此,提出了基于全局特征和局部特征的图像分级匹配算法。首先对输入的待匹配图像应用改进的形状上下文算法提取全局特征与图像库中图像进行遍历粗匹配,得到与当前待匹配图像相似度最高的3幅图像并构建临时图像库;然后利用改进的SIFT算法提取输入图像局部特征与临时图像库中3幅图像的局部特征进行精确匹配,最终得到与待匹配图像相似度最高的图像作为匹配结果输出。所提出的图像分级匹配算法将基于全局特征的改进形状上下文算法和基于局部特征的改进SIFT算法相结合,从而达到优势互补的目的。实验结果表明,该算法在机器人基于拓扑地图导航过程中有效地提高了图像匹配效率,缩短了运行时间。
- 朱奇光王梓巍陈颖
- 关键词：移动机器人图像匹配改进SIFT
- 对称双缺陷光子晶体的可调谐滤波特性分析被引量：12
- 2014年
- 基于光子晶体的光子局域特性,并利用光子晶体的介观压光效应,提出了一种新型的双通道可调滤波器结构.采用传输矩阵法对该滤波器的光学传输特性进行了理论推导,建立了透射谱与光子晶体结构参数的关系,讨论了介观压光效应对双缺陷光子晶体透射谱的影响,并对所设计的光子晶体结构进行了数值模拟.结果表明:随着入射角度的增大,缺陷峰发生蓝移.随着各介质层折射率或几何厚度的增加,缺陷峰发生红移.当光子晶体发生轴向拉伸应变时,缺陷峰的位置向长波长移动,但缺陷峰的峰值大体不变,从而验证了此滤波器的可调节性.该光子晶体滤波器结构紧凑,可调谐性好,为光子晶体激光器及传感器的设计提供了一定的理论参考.
- 陈卫东董昕宇陈颖朱奇光王宁
- 关键词：光子晶体传输矩阵法透射谱
- 基于Fano共振的表面等离子MDM波导差动传感特性研究
- 表面等离子体(surface plasmons，SPs)是一种电磁表面波，当沿金属表面传播时，在金属表面处拥有最大的场强，在垂直于金属界面方向上是一种指数衰减场，它即能够被电子激发同时也能够被光波激发。在介质与金属表面交...
- 韩帅涛
- 关键词：表面等离子体级联结构
- 文献传递
- 亚波长介质光栅-金属Ag薄膜-周期性光子晶体混合结构的Fano共振传感机理被引量：10
- 2020年
- 基于表面等离子体极化激元的传输特性和周期性光子晶体的光学特性,提出了一种在亚波长介质光栅-金属Ag薄膜结构中产生离散态,在周期性光子晶体结构中产生连续态的亚波长介质光栅-金属Ag薄膜-周期性光子晶体混合结构。通过对该结构进行理论分析和传输特性研究,阐述了该结构中Fano共振产生的机理,建立了基于角度调制的Fano共振传感结构模型,并定量分析了结构参数对反射光谱曲线的影响。结果表明:当周期性光子晶体周期层数N=4、光栅周期Λ=258 nm和金属Ag薄膜厚度d0=27 nm时,该结构的品质因数FOM值高达2.11×10^4,角灵敏度S=40(°)/RIU。该结构为亚波长介质光栅结构中实现Fano共振提供了有效的理论参考,对光学折射率传感结构的设计具有一定的指导意义。
- 陈颖周鑫德周健张敏丁志欣李少华
- 关键词：表面光学
- 亚波长介质光栅/MDM波导/周期性光子晶体中双重Fano共振的形成及演变规律分析被引量：3
- 2022年
- 基于衍射原理和模耦合理论,提出了一种由亚波长介质光栅/金属-电介质-金属(metal-dielectric-metal,MDM)波导/周期性光子晶体组成的复合微纳结构.结合反射角谱深入分析了表面等离子激元的传输特性以及在固定波长下不同入射角时刻形成的双重Fano共振的产生机理.研究表明,双重Fano共振是由在亚波长介质光栅/MDM波导结合的上层结构中产生的独立可调的双离散态分别与在周期性光子晶体中形成的连续态相互耦合形成的.接着定量讨论了结构参数对双重Fano特性的影响,探究了双重Fano共振的演变规律.结果表明,改变结构参数可实现双Fano共振曲线和谐振角度之间的调谐,且在最优条件下,共振A区FR a和FR b的品质因数(figure of merit,FOM)可高达460.0和4.00×10^(4),共振B区FR a和FR b的FOM值可高达269.2和2.22×10^(4).该结构可为基于Fano共振的折射率传感器设计提供有效的理论参考.
- 陈颖周健丁志欣张敏朱奇光
- 关键词：模耦合表面等离子激元
- 基于紫外光谱的水体硝酸盐氮浊度补偿研究被引量：6
- 2020年
- 硝酸盐氮是水环境中监测中重要的污染指标之一,通过紫外吸收光谱可以快速无污染地对该污染物进行检测。针对紫外吸收光谱容易受到浊度干扰的这一情况,通过实验方法分析了福尔马肼浊度标准液对硝酸盐氮标准液的紫外吸收光谱的影响,基于此提出了补偿曲线法的浊度补偿方法对硝酸盐氮的紫外吸收光谱进行补偿校正,并通过实验对该方法进行了验证,验证结果良好。首先,在实验室通过紫外光谱采集测试系统采集了浓度为0.2~10 mg·L-1的12组硝酸盐氮标准液、5~50 NTU的10组福尔马肼浊度液、以及福尔马肼浊度液与硝酸盐氮的混合溶液的紫外吸收光谱。理论上,根据朗伯-比尔定律,混合溶液的吸光度应该等于不同溶质吸光度的叠加,但是通过实验分析,混合溶液在硝酸盐氮的主要吸收谱区的吸光度并不等于硝酸盐氮和浊度吸光度之和,这是因为浊度颗粒打破了硝酸盐氮分子的共面性,造成空间位阻,使共轭体系被破坏,导致硝酸盐氮吸光度降低。因此引入了在0~1之间的补偿系数k N(λ)用来表征浊度对硝酸盐氮吸收谱的影响,当k N(λ)越接近0时,表明浊度在此波长处对硝酸盐氮的吸光度影响越大。根据实验测量的光谱数据求出不同浊度在硝酸盐氮主要吸收谱区的补偿系数,即可得到不同浊度的补偿曲线。通过实验分析,350~400 nm波段的硝酸盐氮吸光度基本为0,混合溶液吸光度只与浊度相关,且两者的吸光度基本相同,因此可以选择此波段的光谱积分来建立浊度回归模型,从而解算混合溶液的浊度值。相比于单个波长的建模回归,该光谱积分回归模型的稳定性好,不容易受到其他因素干扰。浊度解算模型的相关系数r的平方为0.9985,解算效果较好,得到浊度值之后即可进行浊度补偿。通过实验对该补偿方法进行了验证,并与单波长的浊度补偿与未进行补偿时进行了对比�
- 陈颖何磊崔行宁肖春艳张杰张灿杨惠周鑫德李少华
- 关键词：硝酸盐氮紫外光谱偏最小二乘
- 基于全局和局部特征融合的图像匹配算法研究被引量：58
- 2016年
- 针对移动机器人视觉同时定位与地图构建过程中图像处理速度慢以及特征点匹配实时性和准确性差的问题,提出基于颜色特征和改进SURF算法融合的图像匹配算法。首先,采用颜色特征对图像序列进行粗匹配,选取与测试图像最相近的5幅图像作为待匹配图像;其次,改进SURF算法,用Krawtchouk矩对采用Hessian矩阵获取的关键点进行描述,计算关键点的梯度方向和幅值,得到新的特征向量,对待匹配图像提取改进SURF特征再与测试图像进行精确匹配,得到最佳匹配图像,此匹配算法提高了移动机器人图像处理的速度和精度。实验结果表明,改进算法的误匹配率降低10%左右,程序运行时间减少,在可靠性得到保证的同时适应于实时性应用。
- 朱奇光张朋珍李昊立詹贤娇陈颖
- 关键词：图像匹配SURFHSV
