将近红外光谱技术与深度学习理论相结合,提出了一种基于Dropout深度信念网络(DBN)的棉涤混纺面料中各组分含量的快速检测方法。首先使用小波变换对原始光谱数据进行压缩处理,再构建以高斯受限玻尔兹曼机(GRBM)为核心的DBN模型,以保证输入数据信息的完整性;然后利用Dropout来防止模型过拟合,通过隐藏部分隐含层节点来减小节点之间的相互依赖,实现网络的稀疏化处理,提高了非线性建模和网络模型的泛化能力。实验结果表明:对于采用Dropout-DBN方法建立的棉涤混纺面料中各组分含量的分析模型,其棉、涤纶含量的预测集相关系数分别为0.9927和0.9903,预测集均方根误差分别为0.0792和0.0869。与其他建模方法相比,所建模型的精度和适应性显著提高,并有利于模型的传递与共享,提高了模型的智能化。

设计了一种微小型光学元件尺寸的视觉测量系统。提出一种穹顶光和同轴光结合的暗场散射照明方案来突出元件的表面特征;利用子区域和全图的亮度差值进行光照补偿,以消除边缘重影;针对边缘局部亮度过高且不均的问题,使用基于区域分割的Otsu算法提取边缘。使用最小二乘法拟合元件边缘计算尺寸。实验结果表明:基于区域分割的Otsu算法测量长和宽的平均误差分别为1.5 μm和4.1 μm,较Canny边缘检测算法测量的结果,减小了10 μm以上,测量不确定度为0.5 μm和1.1 μm,较改进前的算法,受光照影响小,准确度和鲁棒性更高。

提出了特征矩阵联合对角化(JADE)结合超限学习机(ELM)的稳健建模方法, 并应用于砂梨成熟度的鉴别。砂梨近红外光谱是多种独立化合物光谱信号的随机线性混合, 首先采用多元散射校正和小波变换去除原始光谱噪声, 再利用 JADE提取独立光谱, 得到包含独立化合物浓度信息的混合矩阵; 随后使用 ELM算法, 通过调节隐层节点个数建立稳健性强的成熟度鉴别模型。JADE利用高阶累积量全面提取原始光谱的幅值、相位信息, 降低不同化合物之间的光谱干扰, 而 ELM隐层节点参数随机生成, 两者的有机结合可使所建模型稳健性强, 有利于模型的传递与共享。该方法应用于砂梨 4种不同成熟度的鉴别, 所建模型预测准确率为 96.67%。

闭式腔体ICP是解决飞行器等离子体局部隐身的可行方案, 其电子密度Ne在电磁波入射方向上的分布是影响其电磁波衰减效果的关键因素。 对此, 开展了在30.8 cm×30.8 cm×5.8 cm石英腔体内的ICP放电实验, 通过实验研究了空气/氩气ICP的E-H模式跳变的物理现象, 通过测量得到了空气/氩气环状ICP的宽度和覆盖面积比例随电源功率变化的规律, 并给出了上述实验现象的理论解释。 为了得到平面型ICP的电子密度在微波入射方向的分布, 提出基于Hβ光谱展宽的微波干涉分布诊断法, 分别对平面真空腔室内空气/氩气ICP的电子密度在电磁波入射方向上的分布进行了诊断, 通过Hβ(486.13 nm) Stark展宽拟合和微波干涉过程分别获取电子密度分布函数的两项参数, 得到了电子密度分布随放电功率变化的曲线。 实验可得到电子密度范围为0.5×1011～3.2×1011 cm-3的环状ICP源, 实验结果表明, ICP的电子密度受气体种类, 射频功率影响较大, 峰值电子密度接近ICP的中心位置, 通过比较发现, 氩气的电子密度较高, 有效拟合区域较窄, 空气的有效拟合区域较宽, 覆盖面积较大。

ICP反应室或ICP质谱仪不同,ICP在用于衰减微波时,其腔体采用全密封石英结构,同时缺少静电屏蔽、金属衬底和磁场约束等条件,研究其内部电子密度等参数的分布对于等离子体局部隐身技术具有重要意义.利用光谱分析法,对两种典型ICP源(螺旋型和盘香型)在密闭石英立方体腔内H模式下稳定放电的电子密度分布展开了对比试验研究.使用Ar离子谱中476.45 nm谱线相对光谱强度变化研究了不同型ICP源的E—H模式跳变和功率耦合效率,通过非H谱线(Ar)的Stark展宽法,诊断了两种源的天线垂直平面上的二维电子密度分布.实验发现ICP在H模下的电子密度分布受交变磁场产生的趋肤电流影响较大,趋肤深度随着放电功率的增大而减小,同时主等离子体区域体积缩小、电子密度增加,在天线的垂直面上,螺旋型源ICP电子密度呈中心轴对称型分布,盘香型源ICP呈双峰型分布.功率耦合效率受源天线形状及其容性耦合效应影响较大,光谱相对强度显示螺旋型源的功率耦合效率低于盘香型源.通过该实验方法,可以在石英立方腔体内得到最高电子密度范围为1.4×1017～2.5×1017 m-3的螺旋型ICP源和范围1.8×1017～3.0×1017 m-3的盘香型ICP源.

提出了一种结合金字塔对偶树方向滤波器组(PDTDFB)变换域高斯尺度混合模型及非局部均值滤波的图像去噪方法。首先,建立了含噪图像的PDTDFB系数的局部高斯尺度混合模型,应用贝叶斯最小二乘法估计出去噪图像的PDTDFB系数;然后,通过PDTDFB逆变换重构得到初步去噪的图像;最后,采用非局部均值滤波平滑人工效应,从而获取最终的去噪图像。该方法充分利用了PDTDFB变换具有近似平移不变性、多尺度多方向选择性和对图像纹理边缘等细节信息的高效表示能力,以及高斯尺度混合模型对PDTDFB系数的邻域相关性的概括能力。实验结果表明：与目前几个典型的去噪方法相比较,该方法使信噪比提高了0.3~3 dB,视觉效果也有明显的改善。另外,该方法不仅能有效地去除含噪图像中的噪声,同时也有效地保留了原始图像中的边缘和纹理等细节信息。

闭式等离子体可以克服等离子体隐身技术在开放环境中等离子体难以维持及能耗过大的问题。 针对等离子体隐身应用, 设计了一种封闭式的等离子体发生装置, 选用微秒脉冲电源, 以氩气为工质气体, 在低气压环境下进行了放电实验。 采用发射光谱法, 测量了密闭腔体内部厚度方向上的Ar谱线强度, 并将碰撞-辐射模型用于分析等离子体参数的分布规律。 当放电参数确定时, 给定电子温度和电子密度, 可通过碰撞-辐射模型计算得到2p能级上的布居分布比值, 将其与从光谱数据中得到的布居分布比值进行比较, 当差异值最小时, 即可确定相应的等离子体参数。 通过对电子温度在1～5 eV范围内的2p9和2p1能级布居分布比值进行计算, 分析了碰撞-辐射模型计算可能存在的误差。 实验结果表明, 在厚度方向上, 封闭式腔体中的等离子体电子密度达到1011 cm-3量级且呈一定的梯度分布, 但变化幅度不大, 其分布情况有利于等离子体隐身技术的应用。

设计了一种电极间隔为10 cm的介质阻挡放电装置, 以氩气为工作气体, 在低气压下产生等离子体。 采用发射光谱法, 研究了放电空腔内等离子体电子温度和电子密度随空间位置的变化规律。 等离子体电子温度的变化通过使用Corona模型计算获得, 等离子体电子密度的变化通过分析Ar原子750.4 nm谱线强度变化得到。 实验发现空腔内不同位置的等离子体电子温度和电子密度是不同的。 当测量位置从阴极向阳极移动时, 电子温度先略上升而后迅速下降, 再缓慢上升; 电子密度先缓慢而后迅速地增大。