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昏暗环境下自适应ORB-SLAM2算法研究

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电子测量技术 2024年第6期47卷 94-99页

作者：马哲伟周福强王少红北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192

本文针对ORB-SLAM2算法在黑暗环境或纹理较少的环境下提取特征点少,从而导致SLAM系统定位精度不高、匹配对数较少,进而导致系统崩溃的问题,提出了一种基于自适应阈值的特征点提取算法与改进的四叉树均匀化策略。首先基于图像的亮度进行... 详细信息

本文针对ORB-SLAM2算法在黑暗环境或纹理较少的环境下提取特征点少,从而导致SLAM系统定位精度不高、匹配对数较少,进而导致系统崩溃的问题,提出了一种基于自适应阈值的特征点提取算法与改进的四叉树均匀化策略。首先基于图像的亮度进行基于自适应阈值的FAST特征点提取,之后通过改进的四叉树均匀化策略对图像的特征点进行剔除与补偿,完成特征点选取。实验结果表明,与原算法相比,改进后的特征点提取算法在黑暗环境与纹理较少的环境下,匹配对的数量提升了17.6%,SLAM轨迹精度提升了49.8%,有效的提升了SLAM系统的鲁棒性和精度。

关键词： FAST角点特征提取四叉树分解法 SLAM

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基于数学“根本”的深度学习策略

数学教学通讯 2024年第1期 73-75页

作者：周福强江苏省连云港市东海县幸福路小学 222300

深度学习指教师以核心素养为导向进行教学设计,引导学生探寻数学本质、开展数学思考、体会数学思想的过程。数学的“根本”在于学科的核心素养,实现深度学习应以落实核心素养为根本目标。学生通过亲身经历学习活动,全面掌握知识;通过梳... 详细信息

深度学习指教师以核心素养为导向进行教学设计,引导学生探寻数学本质、开展数学思考、体会数学思想的过程。数学的“根本”在于学科的核心素养,实现深度学习应以落实核心素养为根本目标。学生通过亲身经历学习活动,全面掌握知识;通过梳理知识脉络,深入学习知识;通过锻炼思维能力,强化理解知识,最终落实学科核心素养的培养目标。

关键词：深度学习核心素养数学本质数学思想

基于同步翻转电荷提取的压电能量俘获电路设计

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传感器与微系统 2024年第8期43卷 106-109,113页

作者：林周鹏佘怡欣周福强北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192

提出了一种高效自供电同步翻转电荷提取(SP-SICE)电路,该电路具有无需整流桥,且能自供电的特点。电路采用下拉电阻设计改进了翻转倍压结构,减少了因电感感抗产生的能量消耗问题,提高了翻转倍压时的能量收集效率。实验结果表明,高效SP-S... 详细信息

提出了一种高效自供电同步翻转电荷提取(SP-SICE)电路,该电路具有无需整流桥,且能自供电的特点。电路采用下拉电阻设计改进了翻转倍压结构,减少了因电感感抗产生的能量消耗问题,提高了翻转倍压时的能量收集效率。实验结果表明,高效SP-SICE电路平均稳定输出功率是标准能量俘获(SEH)电路的2.76倍,是SICE电路的1.44倍。

关键词：能量俘获压电悬臂梁自供电多压电

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应用双通道卷积神经网络的交通标识识别方法

中国测试 2024年第6期50卷 35-41,48页

作者：赵泽毅周福强王少红徐小力北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192

针对交通标识识别问题,传统的LeNet-5网络结构对于交通标识识别准确率低,识别速度慢,并且忽略天气等自然因素的影响。通过卷积神经网络技术,提出一种基于LeNet-5改进的双通道、多尺度的网络结构模型。在双通道结构中每个通道包含两个分... 详细信息

针对交通标识识别问题,传统的LeNet-5网络结构对于交通标识识别准确率低,识别速度慢,并且忽略天气等自然因素的影响。通过卷积神经网络技术,提出一种基于LeNet-5改进的双通道、多尺度的网络结构模型。在双通道结构中每个通道包含两个分支结构,且每个通道的卷积个数和图像尺度不同,通过不同尺度图像的特征提取,使图像特征变得更为丰富。其次,改进后的网络结构大大增加卷积核的个数。最后,通过更改Sigmoid激活函数为ReLu激活函数,更改随机梯度下降算法为Adam算法,并添加Dropout层来防止过拟合,从而提高交通标识识别率。改进网络的识别率为98.6%,上下浮动0.5%,相对与传统的LeNet-5网络结构,识别率提高15%以上,验证得出改进的网络结构具有一定的鲁棒性。

关键词：交通标识识别 LeNet-5网络结构卷积神经网络

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基于改进YOLOv7的换热器板片故障检测算法研究

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机床与液压 2024年第11期52卷 105-113页

作者：王伯涛周福强吴国新王少红北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192

针对换热器板片装配检测成本高、检测精度低等问题,提出一种改进的YOLOv7算法检测换热器板片的装反问题。在原始数据集上采用限制对比度自适应直方图均衡化对图像进行处理,提高待检测图像的清晰度;在YOLOv7模型原有基础上,针对换热器板... 详细信息

针对换热器板片装配检测成本高、检测精度低等问题,提出一种改进的YOLOv7算法检测换热器板片的装反问题。在原始数据集上采用限制对比度自适应直方图均衡化对图像进行处理,提高待检测图像的清晰度;在YOLOv7模型原有基础上,针对换热器板片层数较多、模糊且噪点多,提出一种多级自适应注意力机制添加至Backbone最后一层;针对图像识别模型计算量大、下采样特征损失严重,采用改进的MP-D模块优化原有的下采样模块;针对特征提取部分,加入F-ReLU激活函数,使得计算速度和检测准确性有了明显提高;针对Neck部分的PANet结构,融合BiFPN跨尺度连接的思想,进一步提高融合的效率和准确性。通过实验可得,改进后的网络模型和初始YOLOv7相比,mAP@0.5、召回率R、检测速度分别提高0.6%、2%、16.9帧/s,针对换热器板片检测具有良好效果。

关键词：换热器板片 YOLOv7 多级自适应注意力机制 MP-D模块 BiFPN

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磁流变减振器磁场特性分析

机械设计与制造 2024年第8期402卷 260-266页

作者：马胜楠梁冠群周福强危银涛北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

磁流变减振器由于能耗低、体积小、响应迅速且阻尼力连续可调得到越来越广泛的应用。由于现有的磁流变减振器仿真中通常以静态磁场模拟阻尼器的实际磁场,造成仿真与实际减振器工作状态的偏差,因此针对某型磁流变减振器的磁路结构,对瞬... 详细信息

磁流变减振器由于能耗低、体积小、响应迅速且阻尼力连续可调得到越来越广泛的应用。由于现有的磁流变减振器仿真中通常以静态磁场模拟阻尼器的实际磁场,造成仿真与实际减振器工作状态的偏差,因此针对某型磁流变减振器的磁路结构,对瞬态电磁场进行分析;通过对磁流变减振器磁场的模拟,得到减振器内部磁场随活塞及线圈的运动的动态变化,并分析了磁感应强度在不同的条件下的动态分布以及磁场稳定时间,为磁流变减振器结构优化设计提供指导。

关键词：磁流变减振器磁场性能分析有限元分析动态分布稳定时间

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一种改进回环的多传感器融合SLAM算法

电子测量技术 2023年第22期46卷 131-138页

作者：马哲伟周福强北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192

针对无人车在室外大场景环境建图时,单一传感器的激光里程计推算位姿不准确且易随着累计漂移而产生精度下降的问题,本文提出了一种激光雷达与惯性单元IMU融合的激光惯性SLAM系统。系统前端由IMU信息进行点云去畸变处理,通过激光雷达里... 详细信息

针对无人车在室外大场景环境建图时,单一传感器的激光里程计推算位姿不准确且易随着累计漂移而产生精度下降的问题,本文提出了一种激光雷达与惯性单元IMU融合的激光惯性SLAM系统。系统前端由IMU信息进行点云去畸变处理,通过激光雷达里程计输出位姿。后端优化通过因子图实现,由前端里程计因子,IMU预积分因子,回环检测因子联合优化。同时,基于全局描述符Scan-Context提出了一种改进的回环检测方法,能够有效提升回环检测的准确率。在公开数据集与无人车实验的实验结果表明,相比于经典的激光算法A-LOAM,LeGO-LOAM,所提出的方法轨迹精度大约提升了40%左右,对于回环检测的效率提升了约25%,有效的提高了SLAM系统的性能。

关键词：无人车激光SLAM 多传感器融合回环检测

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面向机器人全局路径规划的改进蚁群算法研究

计算机工程与应用 2022年第1期58卷 282-291页

作者：张天瑞吴宝库周福强沈阳大学机械工程学院沈阳110044

针对基本蚁群算法在机器人路径规划过程中路径转弯角度过大、易陷入局部极小值、收敛速度慢等问题,对其进行改进。在分析机器人路径规划环境建模方法基础上,将转角启发函数引入至节点选择概率公式,以增强路径选择指向性,提高算法搜索速... 详细信息

针对基本蚁群算法在机器人路径规划过程中路径转弯角度过大、易陷入局部极小值、收敛速度慢等问题,对其进行改进。在分析机器人路径规划环境建模方法基础上,将转角启发函数引入至节点选择概率公式,以增强路径选择指向性,提高算法搜索速度;通过引入当前节点与下一节点之间的距离和下一节点与目标节点距离之和的二次方对启发函数进行改进,使得算法搜索过程更有针对性,并降低陷入局部极小值概率;提出信息素挥发因子自适应更新策略,扩大算法搜索范围,提高收敛速度;利用遗传算法的交叉操作对移动路径进行二次优化,以增强算法的寻优能力,进而以Floyd算法为基础引入路径平滑操作,减少移动路径节点。在MATLAB中与其他算法通过求解多个单模测试函数与多模测试函数进行对比,并在栅格法环境建模中进行机器人全局路径规划仿真对比实验,以验证改进算法在路径寻优速度和质量上更具优越性。仿真结果表明,改进后的蚁群算法具有一定的可行性和有效性。

关键词：路径规划改进蚁群算法环境建模栅格法遗传算法

基于旋转-直线往复机构的切片机设计分析及参数优化

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中国机械工程 2023年

作者：胡福清孙江宏孙英杰孙雨彤马超周福强清华大学机械电子工程研究所北京信息科技大学机电工程学院北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室

针对现有糕点切片机切片效率和质量问题，进行基于新型旋转-直线往复机构的切片机设计分析及参数优化。首先对切片机构型设计及椭圆导轨长短径比和转速计算，然后进行运动学和静力学分析，接着分别在不同长短径比和转速动力学仿真分析... 详细信息

针对现有糕点切片机切片效率和质量问题，进行基于新型旋转-直线往复机构的切片机设计分析及参数优化。首先对切片机构型设计及椭圆导轨长短径比和转速计算，然后进行运动学和静力学分析，接着分别在不同长短径比和转速动力学仿真分析基础上，构建切刀的加速度均值和均方根值三次多项式拟合方程作为目标函数，利用NSGA-Ⅱ遗传算法进行长、短径多目标参数优化，及转速择优。最后搭建样机，完成不同转速对比实验及玉米饼切片性能测试。结果表明，最优长短径和转速分别为190mm、120mm、20r/min，优化后切刀效率提升75%，切刀进刀加速度的最大和平均误差分别减小26%和49%，退刀分别减小60%和63%，玉米饼切面整齐美观，验证设计可行性并为后续性能优化提供参考。

关键词：切片机新型旋转-直线往复机构动力学分析多目标优化