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基于高光谱成像技术的南果梨酸度无损检测方法

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沈阳农业大学学报 2024年第2期55卷 231-239页

作者：张芳邓照龙田有文高鑫王开田徐正玉沈阳农业大学信息与电气工程学院沈阳110161 合肥市财政局合肥230031

南果梨是一种重要的水果品种,其酸度是评估果品质量的重要指标之一。然而,传统的南果梨酸度检测方法通常需要破坏性采样和化学分析,不仅耗时费力,而且容易导致样品污染和浪费。因此,旨在探索一种基于高光谱成像技术的无损检测方法,以实... 详细信息

南果梨是一种重要的水果品种,其酸度是评估果品质量的重要指标之一。然而,传统的南果梨酸度检测方法通常需要破坏性采样和化学分析,不仅耗时费力,而且容易导致样品污染和浪费。因此,旨在探索一种基于高光谱成像技术的无损检测方法,以实现对南果梨酸度的快速、准确、无损检测。首先,采集室温20℃下不同贮藏天数南果梨的高光谱数据,其光谱波长范围为400~1000 nm,并且通过理化实验测量南果梨样本的可滴定酸;其次,采用多元散射校正(multipli⁃cative scatter correction,MSC)、标准正态变换(standard normal variate,SNV)、Savitzky-Golay平滑滤波等多种方法对光谱数据进行预处理,建立偏最小二乘回归模型(partial least squares regression,PLSR),选择出建模效果最佳的预处理方法,结果显示MSC方法效果最优;然后结合连续投影算法(successie projection algorithm,SPA)提取特征波段,在700~900 nm范围内确定9个特征光谱变量;最后,以提取出的9个特征光谱变量作为输入矢量,分别建立PLSR模型、极限学习机(extreme learning machine,ELM)模型以及遗传算法(genetic algorithm,GA)和粒子群算法(particle swarm op⁃timization,PSO)优化的BP神经网络模型。研究结果表明,基于MSC预处理和SPA算法特征提取的PSO-BP模型预测精度最高,效果最好,预测集决定系数R^(2)_(p)=0.911,RMSEP=0.032。可见,基于高光谱成像技术的SPA-PSO-BP模型可用于南果梨酸度的检测,为南果梨的品质评价提供参考。

关键词：高光谱成像技术南果梨酸度 BP神经网络 PSO-BP模型

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基于数字孪生技术的往复式空气压缩机效率预测方法研究

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兰州理工大学学报 2024年第1期50卷 48-52页

作者：余建平胡爽刘兴旺田有文仇宏伟 AKOTO Emmanuel 兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050

通过建立往复式空气压缩机数字孪生体模型,实现压缩机效率预测和参数寻优的方法,具有灵活、成本低、通用性好的优势.但是在多变量条件下,传统的基于BP神经网络孪生模型训练时间长、工作量大,寻优过程易陷入局部最优解,不易实现全局最优... 详细信息

通过建立往复式空气压缩机数字孪生体模型,实现压缩机效率预测和参数寻优的方法,具有灵活、成本低、通用性好的优势.但是在多变量条件下,传统的基于BP神经网络孪生模型训练时间长、工作量大,寻优过程易陷入局部最优解,不易实现全局最优.针对传统孪生体模型存在的问题,提出了基于CIWOA-BPNN算法的孪生体模型构建方法,通过主成分分析法确定孪生体模型关键指标,在BPNN模型基础之上引入改进的鲸鱼优化算法.研究表明,基于CIWOA-BPNN算法的孪生体模型有效避免了BPNN模型陷入局部最优解.用CIWOA-BPNN算法预测压缩机效率相对误差小于0.6%,决定系数为0.99775,与传统模型相比大幅提升了预测精度.

关键词：往复式空气压缩机效率 BP神经网络改进的鲸鱼优化算法

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分布式电源增大配电网下游保护范围

农业工程学报 2013年第A1期29卷 122-127页

作者：田有文郭利杰于东民沈阳农业大学信息电气工程学院沈阳110866 山西汾西矿业集团公司介休032000 沈阳职业技术学校沈阳110045

利用Matlab/simulink建立了含分布式电源的配电网仿真模型,每条线路上均装有三段式距离保护。并且比较全面地分析了分布式电源不同容量、不同接入位置配电网距离保护的影响。当分布式电源位置越靠近故障点时,上游的距离保护范围越延长,... 详细信息

利用Matlab/simulink建立了含分布式电源的配电网仿真模型,每条线路上均装有三段式距离保护。并且比较全面地分析了分布式电源不同容量、不同接入位置配电网距离保护的影响。当分布式电源位置越靠近故障点时,上游的距离保护范围越延长,而下游的距离保护没有受到影响;当分布式电源容量逐渐增大时,上游的距离保护范围逐渐缩短,下游的距离保护也没有受到影响。仿真试验结果表明配电网中分布式电源的接入后,对其上游的距离保护的灵敏度和选择性产生一定影响,对其下游的距离保护没有影响。

关键词：分布式电源电模型配电网距离保护

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基于图像处理和支持向量机的玉米病害识别

仪器仪表学报 2006年第Z3期27卷 2123-2124页

作者：田有文王立地姜淑华沈阳农业大学信息与电气工程学院沈阳110161

应用计算机图像处理技术和支持向量机分类方法研究了玉米叶部病害的识别,以提高识别的准确性和效率。对采集到的玉米病害彩色图像采用矢量中值滤波法去除噪声,然后提取基于色度的玉米病害图像的彩色纹理特征,并用支持向量机的模式识别... 详细信息

应用计算机图像处理技术和支持向量机分类方法研究了玉米叶部病害的识别,以提高识别的准确性和效率。对采集到的玉米病害彩色图像采用矢量中值滤波法去除噪声,然后提取基于色度的玉米病害图像的彩色纹理特征,并用支持向量机的模式识别方法来识别玉米病害。实验结果表明:该模型对3种玉米病害的平均正确识别率为87．5％,即使在分类样本较少时,也具有良好的分类能力和泛化能力,适合于玉米病害的分类。

关键词：玉米病害图像处理支持向量机

基于支持向量机的微机保护装置状态评估的研究

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电力系统保护与控制 2009年第4期37卷 66-69页

作者：田有文唐晓明沈阳农业大学信息与电气工程学院辽宁沈阳110161

为了给微机保护装置的状态检修或计划检修提供科学的决策依据,提出了一种基于支持向量机的微机保护装置状态评估的方法。首先采用运行工况、定检信息作为支持向量机的输入特征向量,然后通过核函数将输入特征向量映射到高维特征空间,用... 详细信息

为了给微机保护装置的状态检修或计划检修提供科学的决策依据,提出了一种基于支持向量机的微机保护装置状态评估的方法。首先采用运行工况、定检信息作为支持向量机的输入特征向量,然后通过核函数将输入特征向量映射到高维特征空间,用支持向量机的模式识别方法来识别微机保护装置状态。实验结果表明SVM对微机保护装置进行状态评估是可行、有效的,在小样本情况下有较高的评估正确率和较好的稳定性,径向基核函数的SVM分类方法应用于微机保护装置状态评估最理想。同样条件下比人工神经网络的评估正确率高,速度快。

关键词：微机保护装置状态评估支持向量机

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基于纹理特征和支持向量机的葡萄病害的识别

仪器仪表学报 2005年第Z1期26卷 606-608页

作者：田有文沈阳农业大学信息与电气工程学院沈阳110161

针对葡萄病害彩色纹理图像的特点,提出一种将支持向量机和色度矩分析应用于葡萄病害识别的方法。首先利用色度矩提取葡萄病害叶片纹理图像的特征向量,然后将支持向量机分类方法应用于病害的识别。葡萄病害纹理图像识别实验结果表明,利... 详细信息

针对葡萄病害彩色纹理图像的特点,提出一种将支持向量机和色度矩分析应用于葡萄病害识别的方法。首先利用色度矩提取葡萄病害叶片纹理图像的特征向量,然后将支持向量机分类方法应用于病害的识别。葡萄病害纹理图像识别实验结果表明,利用色度矩提取病害彩色纹理图像特征简便、快捷、分类效果好;支持向量机分类方法对于病害分类训练样本较少时,具有良好的分类能力和泛化能力,适合于葡萄病害的分类。不同分类核函数的相互比较分析表明,径向基核函数最适合于葡萄病害的分类识别。

关键词：支持向量机葡萄病害色度矩纹理图像

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板式换热器中涡强化换热作用研究

板式换热器中涡强化换热作用研究

作者：田有文兰州理工大学

学位级别：硕士

板式换热器由于其结构紧凑、对数平均温差大、压降低、机械强度高以及与传统的管壳式换热器相比具有更高的传热性能等优点,已成为最具商业价值的换热器类型,它被广泛应用于制冷和空调、供暖、食品加工、化工、船舶和能源发电系统等多个... 详细信息

板式换热器由于其结构紧凑、对数平均温差大、压降低、机械强度高以及与传统的管壳式换热器相比具有更高的传热性能等优点,已成为最具商业价值的换热器类型,它被广泛应用于制冷和空调、供暖、食品加工、化工、船舶和能源发电系统等多个行业。随着工业技术的不断发展,对板式换热器的性能和效率要求越来越高,因此对于板式换热器的强化换热研究变得越来越重要。板式换热器强化换热的根源在于,板片形式的改变引起流动涡的出现,增强了流体的扰动,强化了换热。但是涡在何种条件下会起到强化换热作用,及板型结构与涡强化换热之间的关联还有待深入研究。针对此问题,本文主要从二维层流边界层分离涡的传热特性、场协同作用下二维平面涡换热以及涡在板式换热器强化换热中起到的作用进行研究,为板式换热器的板型优化设计提供依据。具体的研究内容和主要成果如下:(1)利用不同的湍流模型对平板边界层流动与换热进行数值模拟,与T3A实验数据对比分析了现阶段常用的湍流模型的可靠性。数值结果表明,从Nu数和摩擦阻力系数综合考虑,使用Transition SST模型模拟平板边界层流动与传热和实验值以及理论值吻合效果较好;对于边界层流动问题,在边界层网格不做加密处理时,采用合适的壁面函数可以使得计算结果更快、更准确,并且能减少资源消耗。(2)通过数值模拟验证了层流条件下边界层分离理论模型的可靠性,并通过数值模拟分析了边界层分离涡的传热特性。结果表明,与数值求解流动传热N-S方程相比,Thwaites理论相对计算量较小,对于预测层流边界层分离有较高的准确度,可被应用于板式换热器的板型设计中。边界层分离之后产生的分离泡削弱了热量的传递。(3)建立了用于描述板形曲线的参数方程,通过控制曲线参数实现边界内逆压梯度的调节,以达到流场控制、强化传热之目的。结果表明,曲线边界导致流道收缩、流速加快是曲线板型强化传热的根本原因。(4)基于场协同理论对不同的二维平面涡结构下速度场和温度场的协同性进行分析,对涡的传热特性进行了研究。在流场中,涡的存在可以提高对流换热的协同程度,并且随着涡的尺度增大,对流换热的效率越高,这为板式换热器的强化换热研究提供了依据。(5)对斜波纹板式换热器进行了实验研究,并对数值模拟的可靠性进行验证。通过数值模拟对比分析了鼓泡式板式换热器和斜波纹板式换热器的板型结构形成的涡的模式、流动结构与换热性能、涡对板式换热器的强化传热影响以及板式换热器流道内场协同性进行了分析。结果表明,鼓泡结构形成了涡街,能够更好的起到强化传热的作用,从综合换热性能评价指标PEC评估分析,鼓泡高度为8mm的鼓泡式板式换热器综合性能最好。

关键词：板式换热器边界层分离分离泡涡场协同强化换热

基于深度学习与高光谱成像的蓝莓果蝇虫害无损检测

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农业机械学报 2023年第1期54卷 393-401页

作者：田有文吴伟林磊姜凤利张芳沈阳农业大学信息与电气工程学院沈阳110866 农业农村部园艺作物农业装备重点实验室沈阳110866

针对蓝莓果蝇虫害分类识别存在效率低、准确度差等问题,采用深度学习方法对采集的蓝莓高光谱图像进行数据处理与分析,以实现蓝莓果蝇虫害的无损检测。首先蓝莓高光谱图像采用PCA进行降维,优选数据集PC2与PC3并进行拼接得到最佳数据集PC... 详细信息

针对蓝莓果蝇虫害分类识别存在效率低、准确度差等问题,采用深度学习方法对采集的蓝莓高光谱图像进行数据处理与分析,以实现蓝莓果蝇虫害的无损检测。首先蓝莓高光谱图像采用PCA进行降维,优选数据集PC2与PC3并进行拼接得到最佳数据集PC23,对数据集中图像进行旋转90°、旋转180°、模糊、高亮、低亮、镜像和高斯噪声共7种增强操作,使各数据集容量扩增为原始容量的18倍。然后采用VGG16、InceptionV3与ResNet50深度学习模型对蓝莓果蝇虫害图像进行检测,均取得了较高的识别准确率。其中ResNet50模型效率最高,且ResNet50模型的准确率最高,达到92.92%,损失率最低,仅有3.08%,因此ResNet50模型在蓝莓果蝇虫害无损检测方面整体识别效果最佳。为了进一步提高蓝莓果蝇虫害无损检测性能,从ECA注意力模块、Focal Loss损失函数与Mish激活函数3方面对ResNet50模型进行了改进,构建了改进的im-ResNet50模型。得出im-ResNet50模型识别准确率达95.69%,损失率为1.52%。试验结果表明,im-ResNet50模型有效提升了蓝莓果蝇虫害识别能力。采用Grad-CAM分析了im-ResNet50模型可解释性,能够快速、准确地无损检测蓝莓果蝇虫害。

关键词：蓝莓果蝇虫害无损检测 im-ResNet50模型高光谱成像

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基于高光谱成像的苹果虫伤缺陷与果梗/花萼识别方法

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农业工程学报 2015年第4期31卷 325-331页

作者：田有文程怡王小奇刘思伽沈阳农业大学信息与电气工程学院沈阳110866 沈阳农业大学植物保护学院沈阳110866

为了快速、准确、无损检测在果梗/花萼的干扰下苹果虫伤缺陷,该文利用高光谱成像技术,首先选取正常果和虫伤果各80个,提取并分析了苹果表面感兴趣区域(虫伤区域、果梗区域、花萼区域、正常区域)的光谱曲线,结合824 nm波长特征图像的阈... 详细信息

为了快速、准确、无损检测在果梗/花萼的干扰下苹果虫伤缺陷,该文利用高光谱成像技术,首先选取正常果和虫伤果各80个,提取并分析了苹果表面感兴趣区域(虫伤区域、果梗区域、花萼区域、正常区域)的光谱曲线,结合824 nm波长特征图像的阈值分割和主成分分析,对获得的第一主成分图像提取160×120像素大小的感兴趣区域。然后提取感兴趣区域的能量、熵、惯性矩和相关性4个纹理特征,融合646、824 nm波段的相对光谱反射率的光谱特征,采用支持向量机对苹果虫伤区域和正常区域、果梗/花萼区域进行识别。试验结果表明:选取160×120像素大小的感兴趣区域图像、采用径向基核函数对正常果、果梗/花萼果与虫伤果的识别效果最好,总体识别率为97.8%。该研究为苹果质量等级在线评判提供理论依据。

关键词：无损检测图像处理主成分分析苹果虫伤果梗/花萼高光谱成像支持向量机