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基于聚合物分散液晶薄膜的光场透视混合现实显示系统

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光学学报 2024年第14期44卷 100-110页

作者：陈思李晖李甜苏晨博吴云韬武汉工程大学计算机科学与工程学院智能机器人湖北省重点实验室

为了解决视觉辐辏调节冲突（VAC）问题，本文提出了一种基于聚合物分散液晶薄膜（PDLC）的光场透视混合现实显示系统。该系统利用PDLC的电控可调透过率特性，将投影目标物体的光场信息与真实场景进行有效融合；并基于凸优化理论，提出... 详细信息

为了解决视觉辐辏调节冲突（VAC）问题，本文提出了一种基于聚合物分散液晶薄膜（PDLC）的光场透视混合现实显示系统。该系统利用PDLC的电控可调透过率特性，将投影目标物体的光场信息与真实场景进行有效融合；并基于凸优化理论，提出了适配的光场渲染算法；联合PDLC不同电压下目标物体光场信息的冗余性，以及真实场景与目标物体色彩亮度差异，生成了不同焦深下和谐化虚实场景融合的二维图像。实验结果表明，所提出的系统能呈现高质量、连续焦深和谐化虚实场景融合效果。该系统计算量小、硬件成本低、融合效果佳，可有效解决VAC问题，在透视混合现实显示领域具有极大的应用潜力。

关键词：透视混合现实显示聚合物分散液晶光场渲染虚实融合正则化约束

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毛坪铅锌矿采场热环境影响因素研究

矿业科学学报 2024年第2期9卷 270-277页

作者：康建宏田佳阔吴云韬崔数文李晴宋小林中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 彝良驰宏矿业有限公司云南昭通657000

矿井热害是矿井深部开采面临的重要问题。以毛坪铅锌矿为工程案例,采用现场测试与数值模拟相结合的方法,研究了不同热源对深部矿井采场热环境的影响。基于现场实测的采场地温梯度与热环境参数,构建了毛坪铅锌矿采场物理模型,采用COMSOL... 详细信息

矿井热害是矿井深部开采面临的重要问题。以毛坪铅锌矿为工程案例,采用现场测试与数值模拟相结合的方法,研究了不同热源对深部矿井采场热环境的影响。基于现场实测的采场地温梯度与热环境参数,构建了毛坪铅锌矿采场物理模型,采用COMSOL软件分析了较低地温条件下风流温度、人体热源、机电设备以及充填体四种热源对采场及围岩温度的影响,并通过现场温度测量数据对数值计算结果进行验证。结果表明:毛坪铅锌矿目前开采水平地温为21.60℃,地温梯度为1.66℃/hm;灰砂比是影响充填体放热的重要因素,充填体产生的热量不仅会借助风流直接传至采场,还能通过围岩传导至巷道壁面,造成采场温度升高;地温对采场温度影响较大,采场温度随着地温的增大呈线性增加;毛坪铅锌矿中各个热源对采场环境的影响程度不同,其中风流能显著提高采场温度,充填体和机电设备次之,人体热源对采场温度的影响最小。

关键词：采场热环境低地温充填体风流温度数值模拟

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导向矢量失配条件下多约束鲁棒波束形成算法

信号处理 2024年

作者：巩朋成陈伟柯航程旭吴云韬武汉工程大学计算机科学与工程学院智能机器人湖北省重点实验室武汉文理学院

自适应波束形成随着数字信号处理技术的不断发展，已广泛应用于雷达、语音、医疗等领域。然而，当阵列发生扰动时，将会导致干扰偏离零陷位置，甚至会导致算法完全失效。为了解决现有波束形成算法在发生导向矢量失配和干扰位置扰动时波... 详细信息

自适应波束形成随着数字信号处理技术的不断发展，已广泛应用于雷达、语音、医疗等领域。然而，当阵列发生扰动时，将会导致干扰偏离零陷位置，甚至会导致算法完全失效。为了解决现有波束形成算法在发生导向矢量失配和干扰位置扰动时波束形成器性能急剧下降的问题，本文提出了一种导向矢量失配条件下多约束鲁棒波束形成算法。本文参照实际情况引入更多约束，增加了双边范数扰动约束以及二次相似性约束，允许了误差产生的范围。此外，本文确保感兴趣信号(Signal Of Interest， SOI)的到达方向(Direction Of Arrival， DOA)远离干扰导向矢量的所有线性组合的DOA区域，保证了最优导向矢量的DOA位于SOI的角扇形区域。首先，以波束形成器输出最大功率为目标，并结合实际环境下的约束条件，建立了最优导向矢量的数学模型。然后，利用定义的干扰范围重构协方差矩阵，以此来展宽零陷，提高系统的抗干扰性能。最后，先用内点法求得替代变量的解，以此求解针对导向矢量的二次不等式约束问题；然后在约束模型中代入替代变量，用交替方向乘子法迭代求解导向矢量，在每一次的迭代中都会得到显示解。同时，本文还对算法的时间复杂度和收敛性进行了分析。实验结果显示，相较于传统的波束形成算法，所提方法加宽了干扰处零陷，使得波束形成器的抗干扰性能得到了一定的提高，且能够很好地校正失配导向矢量。

关键词：交替方向乘子法二次约束波束形成零陷展宽协方差矩阵重构

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基于多传感器数据融合的机房火灾检测算法

武汉工程大学学报 2024年第1期46卷 79-84页

作者：张冉吴云韬于宝成徐文霞智能机器人湖北省重点实验室(武汉工程大学) 湖北武汉430205 武汉工程大学计算机科学与工程学院湖北武汉430205

针对机房传统单传感器报警系统存在漏报率高、准确率低等问题,提出了一种基于多传感器数据融合的机房火灾检测算法。该算法首先采用寻优能力强的麻雀搜索算法(SSA)优化极限学习机(ELM)的预测精度和准确度。其次通过SSA-ELM算法模型对机... 详细信息

针对机房传统单传感器报警系统存在漏报率高、准确率低等问题,提出了一种基于多传感器数据融合的机房火灾检测算法。该算法首先采用寻优能力强的麻雀搜索算法(SSA)优化极限学习机(ELM)的预测精度和准确度。其次通过SSA-ELM算法模型对机房内多传感器采集的温度、烟雾浓度、CO浓度进行特征层数据融合,输出各火情概率。最后利用模糊推理将输出的各火情概率和火灾持续时间在决策层中进行特征融合,决策出火情警报等级。仿真实验表明:本文算法能根据多传感器数据融合的结果并结合不同危险等级区域给出合理的警报决策,极大提高了机房火灾检测的灵活性和准确性。

关键词：火灾检测 SSA-ELM 多传感器模糊推理

部分均匀环境中训练样本不足时的贝叶斯子空间检测器

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信息对抗技术 2024年第2期3卷 38-45页

作者：周喆刘维建吴云韬郑岱堃巩朋成武汉工程大学计算机科学与工程学院湖北武汉430205 武汉工程大学智能机器人湖北省重点实验室湖北武汉430205 空军预警学院湖北武汉430019

为了解决部分均匀环境中训练数据不足时的子空间信号检测难题,采用贝叶斯理论,将噪声协方差矩阵建模为逆威沙特分布,并采用广义似然比准则(generalized likelihood ratio test,GLRT)、Rao准则和Wald准则设计自适应检测器,结果表明3种准... 详细信息

为了解决部分均匀环境中训练数据不足时的子空间信号检测难题,采用贝叶斯理论,将噪声协方差矩阵建模为逆威沙特分布,并采用广义似然比准则(generalized likelihood ratio test,GLRT)、Rao准则和Wald准则设计自适应检测器,结果表明3种准则得到相同的结果。基于仿真及实测数据验证了所提检测器的有效性,并得出了影响检测性能的关键物理量。

关键词：目标检测 GLRT Rao准则 Wald准则

基于ADMM改进的低截获FDA-MIMO雷达发射波束设计

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通信学报 2022年第4期43卷 133-142页

作者：巩朋成吴云韬武汉工程大学计算机科学与工程学院湖北武汉430205 智能机器人湖北省重点实验室湖北武汉430205

针对信号依赖性杂波与目标位于同一方向上的低截获问题,结合交替方向乘子法(ADMM),提出了一种改进的频控阵MIMO雷达发射波束设计方法。该方法在保证每个天线上发射能量恒定和信杂噪比限制下,最小化目标区域(距离-方位)的能量辐射。首先... 详细信息

针对信号依赖性杂波与目标位于同一方向上的低截获问题,结合交替方向乘子法(ADMM),提出了一种改进的频控阵MIMO雷达发射波束设计方法。该方法在保证每个天线上发射能量恒定和信杂噪比限制下,最小化目标区域(距离-方位)的能量辐射。首先,利用广义瑞利熵获得接收滤波器;然后,为了解决分式规划不等式约束的二次规划问题,利用辅助变量,并结合ADMM通过并行处理获得发射波束的优化解;最后,进一步研究了收敛性和计算复杂度。仿真显示,与半正定规划方法相比,所提方法能有效控制发射功率恒定,且很好地在目标处能量聚焦;另外,所提方法在杂波和干扰处形成了-50 dB以上的零陷,有效抑制了杂波和干扰信号。

关键词： MIMO雷达频控阵发射波束设计交替方向乘子法

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含液晶扩散片的高分辨率光场成像系统

光学精密工程 2022年第9期30卷 1038-1046页

作者：何燕成李晖钱文彤吴云韬武汉工程大学计算机科学与工程学院湖北武汉430205 智能机器人湖北省重点实验室湖北武汉430205 华中科技大学化学与化工学院湖北武汉400074 武汉工程大学邮电与信息工程学院湖北武汉430205

为解决传统光场相机空间带宽积偏低的问题,提出了一种基于液晶扩散片的光场成像系统。使用光控取向技术进行取向,克服了传统摩擦取向所产生的杂质、静电与物理性损伤等缺陷,制备出适用于光场成像的电控可调液晶扩散片;通过改变液晶扩散... 详细信息

为解决传统光场相机空间带宽积偏低的问题,提出了一种基于液晶扩散片的光场成像系统。使用光控取向技术进行取向,克服了传统摩擦取向所产生的杂质、静电与物理性损伤等缺陷,制备出适用于光场成像的电控可调液晶扩散片;通过改变液晶扩散片的外加电压,获得了不同电压下的光场信息;通过适配液晶扩散片的成像算法,将高透过率时光场的细节信息与低透过率时光场的散射光强度融合,获得了均衡光强与细节的高分辨率光场信息。与传统光场成像系统相比,所提方法获得的高分辨率光场图像的峰值信噪比整体提升约4.98%,而且成本低、制备简便,实现便捷,有利于制作出高性价比的光场相机,实现高分辨率光场成像。

关键词：光场成像液晶扩散片光控取向空间带宽积

基于聚合物分散液晶薄膜的高分辨率光场显示研究

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光学学报 2022年第7期42卷 102-109页

作者：余毅李晖许明慧吴云韬武汉工程大学计算机科学与工程学院湖北武汉430205 智能机器人湖北省重点实验室湖北武汉430205 华中科技大学化学与化工学院湖北武汉430074

基于聚合物分散液晶薄膜提出了一种新型高分辨率光场显示方法。首先,搭建虚拟相机阵列,用来对目标物体的光场信息进行采集,从而获得其元素图像阵列;然后,根据聚合物分散液晶的光电特性,通过调节聚合物分散液晶薄膜的外加电压以及利用人... 详细信息

基于聚合物分散液晶薄膜提出了一种新型高分辨率光场显示方法。首先,搭建虚拟相机阵列,用来对目标物体的光场信息进行采集,从而获得其元素图像阵列;然后,根据聚合物分散液晶的光电特性,通过调节聚合物分散液晶薄膜的外加电压以及利用人眼的暂留/余晖效应,可获得高分辨率的光场显示结果。实验结果表明,相较于传统方法,所提出的方法较为简便,并拥有较高的显示质量,所呈现图像的峰值信噪比提高了约11%。另外,所提出方法搭建的系统难度小,实用性强。

关键词：成像系统光场显示元素图像阵列聚合物分散液晶计算机视觉

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毛坪铅锌矿充填体热效应及采场热环境分析

毛坪铅锌矿充填体热效应及采场热环境分析

作者：吴云韬中国矿业大学

学位级别：硕士

随着矿井开采向深部转移,高温热害成为制约安全开采的重要因素之一,同时充填采矿法的不断普及,充填体水化产热进一步加重了井下的热害,因此研究充填体的水化产热规律及其存在时采场风温变化规律对于改善井下热环境至关重要。本文针对毛... 详细信息

随着矿井开采向深部转移,高温热害成为制约安全开采的重要因素之一,同时充填采矿法的不断普及,充填体水化产热进一步加重了井下的热害,因此研究充填体的水化产热规律及其存在时采场风温变化规律对于改善井下热环境至关重要。本文针对毛坪铅锌矿热害采场,通过理论分析、实验室实验、现场测试、数值模拟相结合的方法,对充填体水化产热规律及低地温矿井的热害影响因素进行研究,为控制充填体水化产热、改善井下热环境提供一定的理论依据。(1)基于现场采集的尾砂和机制砂,配制十六种不同水灰比、不同骨料比例的充填体试样进行充填体水化放热实验,分析充填材料水化热与产热量随时间的变化规律。结果表明:实验充填体会在24小时内快速升温至峰值温度28℃左右,之后温度会在48小时内迅速下降,最后缓慢降至环境温度;料浆浓度、灰砂比、骨料中机制砂占比三个因素中,对充填体产热影响大小依次为:料浆浓度、灰砂比、骨料中机制砂比例;料浆浓度在首日对充填体产热的影响最小,但仍为三者最高;灰砂比对与充填体产热的影响逐日升高;骨料中机制砂比例会明显影响充填体的首日产热量,随后影响降低。(2)基于现场实测数据,获得了采场地温梯度与热环境参数。建立采场物理模型,数值模拟研究在较低地温情况下风流温度、人体热源、机电设备以及充填体等四种热源对采场及围岩温度的影响,并通过实测数据对数值计算结果进行验证。结果表明:毛坪铅锌矿目前开采水平地温较低,为21.60℃,地温梯度为1.66℃/百米;充填体产生的热量不仅会借助风流直接传至采场,还能通过围岩传导至巷道壁面,造成采场温度升高;地温每升高1℃,采场断面C温度升高0.082℃;毛坪铅锌矿中各个热源对采场热环境影响程度的主次关系为:风流温度(46.33%)>充填体(25.35%)≈机电设备(23.55%)>人体热源(4.77%)。(3)结合现场实际情况,改变地温、围岩导热系数、入口风温、入口风速等因素,对不同影响因素条件下的采场进行数值模拟,研究不同影响因素对采场湿度、温度的影响。结果表明:当采场初始湿度为0.97,入口风流的湿度及风速为0.5和10m/s时,采场前端的湿度会被降至0.6～0.7,对采场湿度影响较为明显的是入口风流湿度,增大风速对于提高采场降湿的效果十分有限;随着断面与充填体壁面距离的增大,入口风速、导热系数、地温对采场温度的影响逐渐增大,入口风温对采场的影响先减小后增大;四个因素对于采场风流温度的影响依次为:入口风温、地温、入口风速、导热系数。

关键词：充填体水化热采场热源通风降湿通风降温