南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
对转炉炼钢终点的实时精准控制能够有效提高钢铁产出的质量, 炉口火焰光谱在炼钢不同时期的变化明显, 对其进行分析处理并与机器学习方法相结合可有效用于炼钢终点的实时控制。 针对炉口火焰光谱数据量大、 现有方法对光谱特征提取在可信度和实时性上不足的缺陷, 提出一种基于窗口竞争性自适应重加权采样(WCARS)结合迭代式连续投影算法(ISPA)的光谱特征波长选择方法, 该方法在有效解决模型过拟合问题的同时, 能够降低高维数据计算的复杂度。 将火焰光谱数据沿波长方向进行窗口划分后, 使用CARS进行计算选出特征窗口波段, 再将迭代式选择与传统连续投影算法相结合, 通过重复迭代精选出特征波长, 在此基础上使用支持向量机回归(SVR)建立炼钢终点碳含量预测模型。 实验采集363组炼钢后期的炉口火焰光谱数据作为样本, 并对其进行Savitzky-Golay平滑预处理。 使用WCARS-ISPA算法从全光谱数据中选出10个特征波长作为SVR模型的输入, 碳含量为模型输出, Kennard-stone算法对训练集和测试集进行划分, 选择碳含量的平均预测误差、 预测误差在±2%以内的命中率以及运行30次的平均时间作为模型评价指标。 实验结果显示, 模型的平均碳含量预测误差为1.413 2%, 命中率高达90.63%, 运行时间为0.019 679 s。 与使用全光谱和WCARS-ISPA, CARS-SPA, WCARS和SPA四种不同特征选择方法选出的特征波长建模得到的结果进行对比, 基于WCARS-ISPA方法选出的特征波长建立的终点碳含量预测模型误差最小、 命中率最高。 提出一种新的炉口火焰光谱特征波长提取方法, 使用窗口竞争性自适应重加权采样结合迭代式连续投影算法选取特征波长, 并在此基础上建立转炉炼钢终点碳含量预测模型, 实验结果表明, 该方法能够有效提取火焰光谱特征, 所建模型能够对转炉炼钢终点进行准确预测, 满足工业生产的实时控制要求, 为实际生产提供可靠帮助。
转炉炼钢 火焰光谱 窗口竞争性自适应重加权采样 迭代式连续投影算法 终点预测 BOF steelmaking Flame spectra Window competitive adaptive reweighted sampling Iterative successive projection algorithm End-point prediction 光谱学与光谱分析
2021, 41(8): 2332
1 西南交通大学 a.信息光子与通信研究中心
2 西南交通大学 b.铁路发展有限公司， 成都610031
采用FFTW（西方快速傅里叶变换）算法实现了两路接收信号的快速互相关计算，提高了MZ(马赫-曾德)周界防护系统定位的实时性。搭建了MZ周界防护实验装置，在6 km光缆上进行了振动信号定位测试。在20 MHz采样率条件下实现了21 m的定位精度，定位计算时间小于0.5 s。实验结果表明，此算法与传统FFT(快速傅里叶变换)算法相比，计算速度显著提高。
西方快速傅里叶变换 周界防护 马赫-曾德 互相关算法 FFTW perimeter protection MZ crosscorrelation algorithm
考虑到退化失效型产品性能下降主要表现为状态参数发生漂移，可靠性评估模型中随机参数具有模糊特性，提出一种利用状态信息评估模糊可靠性的方法。采用随机冲击累积失效模型描述退化过程，模糊化参数漂移的动态范围，引入模糊隶属函数，推导出产品模糊可靠度的分析模型。结合具体实例进行验证，对比分析了不同隶属函数下的模糊可靠性与常规可靠性的计算结果。
可靠性评估 性能退化 状态信息 模糊可靠性 隶属函数 reliability assessment performance degradation state information fuzzy reliability membership function
提出了一种对复杂云层背景下红外图像序列中弱小运动目标分割和检测的方法。首先,利用Horn-Schunck算法计算序列图像的光流场,然后利用阈值分割和数学形态学滤波的方法进行目标检测,滤除噪声后提取出背景中的运动目标。实验结果表明,该算法对实时检测在复杂背景的红外图像中运动的弱小目标具有很好的效果。
红外探测 光流 阈值分割 数学形态学 目标检测 infrared detection optical flow segmentation of threshold mathematical morphology target detecting
空军工程大学工程教研室, 陕西 西安 710038
针对复杂天空背景条件下低信噪比的红外弱小目标跟踪问题, 设计了一种多目标跟踪系统。首先计算红外图像的光流场, 结合阈值分割和形态学滤波等数学方法检测出目标; 在该结果的基础上, 结合目标运动的连续性, 运用邻域轨迹预测的方法滤除检测过程中产生的噪声; 随后运用卡尔曼滤波轨迹预测的方法解决在跟踪过程中目标丢失的问题, 并解决当多目标轨迹出现交联时如何辨识出各个目标轨迹的问题。该系统充分运用了目标的运动特性避免了噪声的干扰和目标轨迹混淆。使用长波红外热像仪采集的红外序列图像对系统进行了验证, 实验结果及相应理论分析表明该系统可有效实现复杂背景下的红外弱小目标跟踪。
光学器件 探测器 红外技术 多目标跟踪 光流 轨迹预测
