检索结果-南通市图书馆

基于SiPLS特征提取和信息融合的汽油中乙醇含量的多光谱检测

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光谱学与光谱分析 2017年第2期37卷 429-434页

作者：周昆鹏毕卫红邢云海陈俊刚周彤付兴虎燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004 内蒙古民族大学物理与电子信息学院内蒙古通辽028000

采用紫外可见(ultraviolet/visible,UV-Vis)光谱技术和近红外(near-infrared,NIR)光谱技术及信息融合技术对乙醇汽油中乙醇含量进行了检测。首先采用组合区间偏最小二乘(synergy interval PLS,SiPLS)算法作为特征提取方法,分别建立了基... 详细信息

采用紫外可见(ultraviolet/visible,UV-Vis)光谱技术和近红外(near-infrared,NIR)光谱技术及信息融合技术对乙醇汽油中乙醇含量进行了检测。首先采用组合区间偏最小二乘(synergy interval PLS,SiPLS)算法作为特征提取方法,分别建立了基于UV-Vis和NIR光谱的偏最小二乘(PLS)回归模型;再根据油品的实际情况,运用信息融合理论将UV-Vis和NIR光谱信息进行融合,建立了数据级融合(low level data fusion,LLDF)和特征级融合(mid-level data fusion,MLDF)模型,并与单谱源模型效果进行了比较,确定了最优模型为数据级融合后再进行矢量归一化的模型(LLDF-VN1);最后分别用高乙醇含量样品和市售汽油样品的光谱数据对该最优模型进行了通用性检验。结果表明:UV-Vis和NIR光谱数据单独建模均能很好的检测并提供较好的预测结果;而UV-Vis和NIR光谱数据直接融合在基于校正集的回归模型中效果最好,其校正集相关系数rc=0.999 9,校正集交叉验证均方差RMSECV=0.125 8,校正集整体评价偏差Bias_c=0.000 6;而采用数据级融合后再进行矢量归一化的模型(LLDF-VN1)的预测效果为最佳,其r_p=0.999 1,RMSEP=0.352 7,Bias_p=-0.073 8;自配溶液对最优模型(LLDF-VN1)的通用性验证中,r_p=0.999 7,RMSEP=0.329 1,Bias_p=0.102 2;市售汽油对最优模型(LLDF-VN1)的通用性验证中,r_p=0.990 1,RMSEP=0.892 7,Bias_p=0.675 1。实验结果说明通过将UV-Vis和NIR光谱信息进行数据级融合可以快速、准确的检测出乙醇汽油中乙醇的含量,并能实现乙醇浓度的宽范围检测,为进一步实现混合油品中物质的快速检测奠定了基础。

关键词：紫外可见光谱近红外光谱 SiPLS 乙醇汽油信息融合

基于BSS和BPNN-DS算法的光纤入侵传感网络信息的高精度识别

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光学学报 2016年第1期36卷 32-40页

作者：张燕君刘文哲付兴虎燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004

采用传统单路传感光纤实现对信息特征的测量,常由于交叉敏感等不可控因素使测量数据出现异常值,导致信息分析偏差较大,识别准确度低。因此,提出了一种基于双相干谱、样本熵和奇异值分解(BSS)和反向传播神经网络(BPNNDS)算法的多路光纤... 详细信息

采用传统单路传感光纤实现对信息特征的测量,常由于交叉敏感等不可控因素使测量数据出现异常值,导致信息分析偏差较大,识别准确度低。因此,提出了一种基于双相干谱、样本熵和奇异值分解(BSS)和反向传播神经网络(BPNNDS)算法的多路光纤入侵传感系统信息的特征提取与识别方法。针对含3路传感光纤的布里渊光时域反射(BOTDR)传感入侵检测系统,该方法利用BSS算法分别对不同入侵类型的多路信号进行特征提取;采用BPNN算法对不同入侵振动特征矢量进行分类;经Dempster Shafer(DS)证据理论算法对多路传感光纤的时空信息进行融合。数值分析与仿真实验结果表明,提出的信息提取方法可以有效提取出多路传感网络的信息特征,且使用BPNN-DS证据理论的多路信息融合方法能够准确识别多路入侵传感网络的信号类型,具有较高的准确度和可信度。

关键词：传感器分布式光纤传感双相干谱样本熵奇异值分解 Dempster Shafer信息融合

大气湍流对空间相干光通信的相干探测性能影响

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物理学报 2024年第10期73卷 203-211页

作者：刘宇韬徐苗付兴虎付广伟燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室秦皇岛066004 自然资源部海洋观测技术重点实验室天津300112

空间相干光通信被认为是突破现有高速空间通信瓶颈的重要手段,但其应用受到大气湍流的极大限制.为此,本文首先基于Huygens-Fresnel原理和低频补偿功率谱反演法,研究了高斯光束经大气湍流传输后振幅和相位的随机分布特性;然后,利用相干... 详细信息

空间相干光通信被认为是突破现有高速空间通信瓶颈的重要手段,但其应用受到大气湍流的极大限制.为此,本文首先基于Huygens-Fresnel原理和低频补偿功率谱反演法,研究了高斯光束经大气湍流传输后振幅和相位的随机分布特性;然后,利用相干混频效率及通信误码率模型,获得大气湍流对空间相干光通信系统性能的影响规律;最后,搭建激光外差探测实验系统,定量研究了大气湍流对空间相干光通信相干探测性能的影响.结果表明:弱湍流条件下,空间相干光通信性能几乎不受大气湍流的影响;中等强度湍流影响下,相干混频效率会随着湍流强度的增大而迅速下降,但通过提高单比特光子数可以有效抑制湍流对通信性能的负面影响;强湍流会显著破坏光束相干性,使得相干混频效率趋近于零,即使提高单比特光子数也无法有效改善通信性能.大气湍流是空间相干光通信发展的重要限制因素,该研究可为空间相干光通信系统性能评估提供有益参考.

关键词：空间相干光通信大气湍流混频效率误码率

基于QPSO-MLSSVM算法的拉曼光谱检测四组分调和油含量

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光谱学与光谱分析 2018年第5期38卷 1437-1443页

作者：张燕君张芳草付兴虎徐金睿燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004

提出了一种运用量子粒子群(quantum-behaved particle swarm optimization,QPSO)算法优化多输出最小二乘支持向量机(multi-output least squares support vector machine,MLSSVM)的新混合优化算法。该算法结合激光拉曼光谱技术可实现对四组分食用调和油中花生油、芝麻油、葵花油和大豆油的快速定量鉴别。采用基线校正去除背景荧光,结合Savitzky-Golay Filters光谱平滑法对原始拉曼光谱进行预处理。构建基于QPSO-MLSSVM混合优化算法的定量分析模型,并采用20个组分组成的预测集对其进行模型校验。实验结果表明,基于QPSO-MLSSVM混合优化算法的定量分析模型对于四组分调和油的预测效果良好,均方差(mean square error,MSE)为0.0241,低于0.05,各油分预测相关系数均高于98%。研究结果充分表明,应用激光拉曼光谱技术结合QPSO-MLSSVM算法,对四组分调和油中各油分进行快速定量检测可行,具备较强的自适应能力和良好的预测精度,可以满足多组分调和油的成分鉴别。

关键词：拉曼光谱食用调和油量子粒子群算法最小二乘支持向量机定量检测模型

熔融拉锥型光子晶体光纤马赫-曾德尔干涉仪传感特性

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光学学报 2013年第10期33卷 51-55页

作者：纪玉申付广伟付兴虎申远毕卫红燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004

基于熔融拉锥型光子晶体光纤（PCF）的马赫-曾德尔（M-Z）干涉仪是在一段实芯PCF两端分别熔接单模光纤后进行熔融拉锥制作而成的，该传感器透射光谱的干涉条纹对比度可达2．23dB。利用该传感器实现了对不同质量浓度氯化钠溶液传输光谱... 详细信息

基于熔融拉锥型光子晶体光纤（PCF）的马赫-曾德尔（M-Z）干涉仪是在一段实芯PCF两端分别熔接单模光纤后进行熔融拉锥制作而成的，该传感器透射光谱的干涉条纹对比度可达2．23dB。利用该传感器实现了对不同质量浓度氯化钠溶液传输光谱的检测，研究了其传输光谱与外界折射率的响应关系。实验结果表明，在折射率变化范围为1．333-1．349时，该传感器对于不同质量浓度氯化钠溶液的折射率测量灵敏度为210．075nm／RIU在温度测量范围为20℃-70℃时，其温度灵敏度约为0．0018nm／℃，在测量中能够克服温度交叉敏感问题。

关键词：传感器光子晶体光纤熔融拉锥干涉仪折射率

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基于图的半监督维数约减方法的研究

基于图的半监督维数约减方法的研究

作者：付兴虎西南大学

学位级别：硕士

维数约减已经成为当前机器学习领域的受人关注的研究热点。维数约减是将数据由高维约减到低维的过程而用来揭示数据的本质低维结构。它作为克服“维数灾难”的途径在这些相关领域中扮演着重要的角色。在众多维数约减方法中,由于基于图... 详细信息

维数约减已经成为当前机器学习领域的受人关注的研究热点。维数约减是将数据由高维约减到低维的过程而用来揭示数据的本质低维结构。它作为克服“维数灾难”的途径在这些相关领域中扮演着重要的角色。在众多维数约减方法中,由于基于图的维数约减方法简单、容易理解和高性能等特点使其得到了广泛的学习和研究。基于图的方法把每个样本数据作为在图中的一个节点,强调样本数据结构的嵌入即高维空间中的结构在低维空间中得到保持。如何在高维样本上构造图是基于图的维数约减算法的关键。一个好的图再结合适当的降维算法就会有着良好的性能表现。其中,与传统降维算法不同,半监督降维在有限的有价值标记信息或者成对约束下经常可以得到好的低维嵌入比那些无监督降维方法。在过去的几十年里,有着大量的降维算法被提出如:传统的无监督降维方法主成分分析(PCA)、有监督降维方法线性判别分析(LDA)、流行学习算法、基于图的降维算法等等。但大多数方法都多少存在着一些问题,如小样本问题、分类问题、样本的非线性分布问题等等。在本文中针对在高维数据上构造的近邻图难以较好的刻画样本间的相似性,在其上的优化过程并不有助于后续的降维学习,同时也为了进一步提高维数约减算法的效率和降维后的分类精度,我们对半监督维数约减的方法进行了系统的研究。具体来说,论文主要工作包含如下2个方面:(1)提出了一种基于组合图的半监督维数约减算法——SSDRCG。SSDRCG利用随机子空间的思想,把每一个子空间通过聚类的方式构造子图。然后把各个子图融合在一起构成组合图。最后把我们构造的新图与基于成对约束的半监督维数约减算法相结合形成新的降维算法。为了验证该算法的性能,我们将SSDRCG分别与多种维数约减方法进行对比,通过在不同的人脸数据集上的实验证明,该算法降维后的分类精度高于其它方法,时间复杂度也低于增强型保举投影算法(ELPP)。(2)提出一种改进的基于混合图的半监督维数约减算法——SSDRHG。SSDRHG在混合图的构造策略上进一步改进,打造新的图,然后应用到基于成对约束的半监督维数约减中,既利用了同类约束和异类约束,同时也利用了未标记数据进行维数约减。同样的通过在2种不同的人脸数据集上进行实验,得到的结果与多种方法在相同参数下取得的结果进行对比,结果表明这种方法更加优越,不仅降维后的分类精确度高于其它相关方法,而且对近邻参数的选取和噪声数据更加的鲁棒。同时这样方法的思想也可以应用到其它基于图的学习中。

关键词：半监督图构造成对约束维数约减高维数据

基于EMD-AWPP和HOSA-SVM算法的分布式光纤振动入侵信号的特征提取与识别

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光谱学与光谱分析 2016年第2期36卷 577-582页

作者：张燕君刘文哲付兴虎毕卫红燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004

针对传统的信号处理方法无法有效区分不同振动入侵信号,提出一种基于EMD-AWPP和HOSASVM算法的振动信息特征提取与识别方法,用于解决分布式光纤振动入侵检测系统的高精度信号识别问题。处理不同振动类型时,该方法首先利用基于经验模态分... 详细信息

针对传统的信号处理方法无法有效区分不同振动入侵信号,提出一种基于EMD-AWPP和HOSASVM算法的振动信息特征提取与识别方法,用于解决分布式光纤振动入侵检测系统的高精度信号识别问题。处理不同振动类型时,该方法首先利用基于经验模态分解的自适应小波包处理算法,不仅对信号的低频部分进行了分解,而且对高频部分即信号的细节部分也进行了更好的时频局部化处理,改善了信号特征提取精度,减少传感信号异常值的影响;其次采用高阶谱分析中的双谱和双相干谱,精确提取包含不同振动入侵信号类型的特征矢量;最后在BPNN参比模型的基础上,用粒子群算法优化SVM的识别参数,使识别模型具有更强的自适应和自学习能力,克服了神经网络易陷入局部最优的不足之处,实现不同振动入侵信号的特征矢量识别。分析结果表明,针对不同类型的入侵源识别,该方法可以有效剔除随机噪声的影响,提取传感信息的特征矢量,降低异常值的影响,算法的预测类别与输出类别几乎一致,振动识别的精确率达到95%以上,识别效果明显强于BPNN网络的检测算法,提高了信息分析的准确性。

关键词：分布式光纤传感经验模态分解自适应小波包高阶谱分析

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基于粒子群支持向量机的钢板损伤位置识别

中国激光 2017年第10期44卷 197-203页

作者：张燕君王会敏付兴虎张亦男燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004

基于光纤布拉格光栅(FBG)构建的传感器网络,将粒子群(PSO)算法与最小二乘支持向量机(LSSVM)相结合,应用于304钢板损伤识别研究中。以FBG中心波长变化量的信息特征为输入量,钢板结构损伤位置为输出量,构建基于LSSVM的损伤识别预测模型,... 详细信息

基于光纤布拉格光栅(FBG)构建的传感器网络,将粒子群(PSO)算法与最小二乘支持向量机(LSSVM)相结合,应用于304钢板损伤识别研究中。以FBG中心波长变化量的信息特征为输入量,钢板结构损伤位置为输出量,构建基于LSSVM的损伤识别预测模型,并与相同条件下构建的反向传播(BP)神经网络预测模型进行对比验证。采用PSO算法优化LSSVM损伤识别模型的核函数参数σ和正则化参数γ,实现钢板结构的损伤位置识别。在300mm×300mm×1mm钢板实验区域,对34组样本进行了损伤位置识别测试。结果表明,33组损伤位置得到了准确识别,准确率达97.06%。这表明PSO优化后的LSSVM的损伤识别预测模型具有自诊断功能。

关键词：光通信光纤传感器损伤识别粒子群最小二乘支持向量机

一种基于多准则决策和PSO-LM混合优化算法的多峰Brillouin散射谱的特征提取方法

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光谱学与光谱分析 2016年第7期36卷 2183-2188页

作者：张燕君贾伟付兴虎李达宇春娟燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004

采用传统方法对多峰Brillouin散射谱进行拟合的过程中,通常是以谱线最大功率点为基准的,却忽略了其他比该点小但却是极值的功率点。这样获得的拟合曲线通常只有一个峰值,相当于把除最高峰之外还有多个小峰的多峰Brillouin散射谱进行了简... 详细信息

采用传统方法对多峰Brillouin散射谱进行拟合的过程中,通常是以谱线最大功率点为基准的,却忽略了其他比该点小但却是极值的功率点。这样获得的拟合曲线通常只有一个峰值,相当于把除最高峰之外还有多个小峰的多峰Brillouin散射谱进行了简化,导致大量有用信息的丢失。为了提高Brillouin散射谱的特征提取精度,提出了一种基于MCDM和PSO-LM混合优化算法的多峰Brillouin散射谱特征提取方法(MCDM-PSO-LM)。MCDM可以识别和准确定位多峰Brillouin散射谱的各个波峰和波谷;PSO-LM混合优化算法可以实现分别对各个波峰和波谷的曲线进行拟合并找到每一个波峰的中心频率,该算法既克服了PSO算法过早收敛于局部极值和LM算法依赖初值的问题,又可以将PSO算法的全局搜索能力和LM算法的局部收敛能力结合在一起。较传统算法而言,MCDM--PSO—LM算法保证了对最优值求解的速度和精度,提高了运算能力,使解析解最大限度地接近最优值。分别在不同信噪比和不同线宽条件下进行仿真验证,频移和温度误差分析结果表明,MCDM--PSO—LM方法可以对多峰Brillouin散射谱的各个波峰与波谷进行准确定位,可用于多峰Brillouin散射谱的特征提取,识别效果明显强于传统算法,提高了信息分析的准确性。

关键词：多峰Brillouin散射谱多准则决策 PSO-LM混合优化算法特征提取