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小读者之友 2022年第11期 50-50页

作者：盛智宁史娟江西省景德镇市陶阳学校四(3)班江西省景德镇市陶阳学校

基于照度调整的矿井非均匀照度视频图像增强算法

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煤炭学报 2017年第8期42卷 2190-2197页

作者：智宁毛善君李梅北京大学地球与空间科学学院北京100871

由于煤矿井下空间环境受粉尘等因素的影响,视频监控系统获取的作业环境图像存在照度低、照度不均匀等问题,而且现有的算法在处理煤矿非均匀照度图像时会出现颜色失真或者过增强现象,这不利于对图像的判读和应用。结合煤矿的实际数据,提... 详细信息

由于煤矿井下空间环境受粉尘等因素的影响,视频监控系统获取的作业环境图像存在照度低、照度不均匀等问题,而且现有的算法在处理煤矿非均匀照度图像时会出现颜色失真或者过增强现象,这不利于对图像的判读和应用。结合煤矿的实际数据,提出了一种新的图像增强算法,克服了现有算法存在的问题:分析井下视频图像特点,采用具有边缘保持特性的多尺度引导滤波获取照度分量;基于Retinex理论,将图像分解为照度分量与反射分量;针对照度不均匀的特性,提出一种新的"S型"曲线函数对其进行调整;分析图像的特性,引入受限对比度自适应直方图对其对比度进行增强;提出新的图像增强模型,利用细节增强系数和照度增强系数实现对图像的综合增强。与其他4种算法的对比试验表明,本文算法在主观评价和客观评价方面都优于上述算法。实验证明,本算法具有有效提升图像整体亮度和对比度,同时避免光源附近亮区域的过增强现象的特点,能够满足矿山实际应用需求。

关键词：非均匀照度多尺度引导滤波亮度调整细节增强参数照度增强系数

基于相对梯度正则化的Retinex变分模型及其应用

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通信学报 2017年第11期38卷 65-75页

作者：智宁毛善君李梅北京大学地球与空间科学学院北京100871

针对全变分Retinex模型使用反射分量的全变分作为正则项存在的不足,引入相对梯度并构建扩展的全变分正则项,提出一种新的Retinex变分模型。相比于变分Retinex模型、全变分Retinex模型,该模型获取的照度分量更加光滑,同时反射分量能够分... 详细信息

针对全变分Retinex模型使用反射分量的全变分作为正则项存在的不足,引入相对梯度并构建扩展的全变分正则项,提出一种新的Retinex变分模型。相比于变分Retinex模型、全变分Retinex模型,该模型获取的照度分量更加光滑,同时反射分量能够分辨更多结构信息和细节要素。进而,提出一种综合考虑照度分量和反射分量的图像增强模型。通过调整模型参数,可有效应用于高动态范围图像色调映射、非均匀照度增强等图像处理领域。与其他算法的对比显示,该图像增强模型能够有效处理上述问题并取得较好的效果。

关键词： Retinex变分模型相对梯度综合增强模型高动态范围图像色调映射

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基于深度融合网络的煤矿图像尘雾清晰化算法

煤炭学报 2019年第2期44卷 655-666页

作者：智宁毛善君李梅苏颖北京大学地球与空间科学学院北京100871 中国科学院电子学研究所北京100190

针对现有煤矿尘雾图像清晰化算法存在的过增强现象和适用性不足等问题,提出一种基于深度融合网络的清晰化复原算法。深度融合网络主要包括3个部分,即图像预处理模块、特征融合模块以及图像输出模块。图像预处理模块基于对比度增强函数... 详细信息

针对现有煤矿尘雾图像清晰化算法存在的过增强现象和适用性不足等问题,提出一种基于深度融合网络的清晰化复原算法。深度融合网络主要包括3个部分,即图像预处理模块、特征融合模块以及图像输出模块。图像预处理模块基于对比度增强函数、亮度增强函数和伽马校正函数对输入图像进行处理,获取表征不同增强方式及程度的图像序列。由于图像尘雾清晰化需要同时考虑图像的局部信息和全局信息,在空间金字塔池化和上下文信息聚合网络的基础上提出了能够实现双向的上下文信息提取的双金字塔模块,该模块包括2个空洞卷积的串联子块,其中1个子块是以对多个尺度的空洞卷积按尺度由小到大进行串联组成,另1个子块是以对多个尺度的空洞卷积按尺度由大小进行串联组成。图像输出模块主要对特征融合层获取的特征进行处理,从而输出三通道图像,即为最终的尘雾清晰化的图像。为了获取训练数据,本文在煤矿井下清晰图像的基础上基于尘雾图像形成机理构建了较大规模的训练数据集。在训练的过程中,采用了最小平方误差损失函数和基于VGG网络的内容损失函数对网络进行优化。为评价本文提出的基于深度融合网络的清晰化算法的有效性,选取其他6种有代表性的清晰化算法进行对比。实验结果显示,本文算法在主观评价和客观评价方面都优于上述算法,表明本文算法能够有效解决过增强现象,并提升煤矿图像的清晰度和可视化效果。

关键词：尘雾图像清晰化双金字塔模块深度融合网络煤矿图像

基于双伽马函数的煤矿井下低亮度图像增强算法

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辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2018年第1期37卷 191-197页

作者：智宁毛善君李梅北京大学地球与空间科学学院北京100871

针对井下视频图像存在整体偏暗,照度不均匀,对比度低等问题,提出一种基于双伽马函数的煤矿井下低亮度图像增强算法.该算法利用具有边缘保持特性的引导滤波获取低亮度图像的照度图,然后在伽马函数的基础上构造双伽马函数,针对照度图的分... 详细信息

针对井下视频图像存在整体偏暗,照度不均匀,对比度低等问题,提出一种基于双伽马函数的煤矿井下低亮度图像增强算法.该算法利用具有边缘保持特性的引导滤波获取低亮度图像的照度图,然后在伽马函数的基础上构造双伽马函数,针对照度图的分布特性对其进行调整,从而提升低亮度区域的照度值并抑制局部高亮度区域的照度值.相比于HE算法、MSR算法、NPEA算法以及CLAHE算法,本文算法处理效果在信息熵、对比度、清晰度等方面都优于上述算法.本文提出的算法能够有效提升图像的亮度,同时避免局部亮区域的过度增强现象的产生,提高了井下图像整体的视觉效果,显示了本文算法的优越性.

关键词：图像增强低亮度图像双伽马函数 Retinex理论引导滤波

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荧光激活液滴微流体分选系统的设计与搭建

荧光激活液滴微流体分选系统的设计与搭建

作者：智亚宁吉林大学

学位级别：硕士

随着科学的进步,人类社会的发展,人们的眼光逐步从宏观世界聚焦到细胞,蛋白质,这种微小结构中来,近年来对于微观世界的探求一直是科学家们炙手可热的话题。微流控技术由于其易操控、体积小、高通量等优势为科学家们研究物质微小结构提... 详细信息

随着科学的进步,人类社会的发展,人们的眼光逐步从宏观世界聚焦到细胞,蛋白质,这种微小结构中来,近年来对于微观世界的探求一直是科学家们炙手可热的话题。微流控技术由于其易操控、体积小、高通量等优势为科学家们研究物质微小结构提供了极其重要的试验平台,在该平台里可以对细胞的各种特性进行观测和研究并可以通过对细胞特性的判断实现目标细胞的分选。目前文献中报道的系统大部分都是各个研究课题组在实验室自行搭建的,其使用功能和性能指标各有侧重,甚至其结构形式也在探索之中。根据目前该领域的发展趋势,本文将最新的研究进展与技术手段结合,构建出了具有结构合理、性能优良、使用方便的模块化应用系统。该微流控综合应用系统能够实现对微液滴进行荧光探测和辨别、并能够实现对目标液滴进行分离,满足了这一研究方向的特殊需求。本系统主要包括两部分:1.微流控系统微流控系统主要包括微量注射泵及控制单元、液滴生成芯片、液滴分选芯片。主要流程包括液滴微流体芯片的设计、制作,样品液滴的制备,样品液滴的分选。本文利用Auto CAD软件设计芯片模版,用掩模法制作了微流控芯片;利用T型通道的微流控芯片制作微液滴,采用含有表面活性剂的HFE-7500氟碳油维持液滴的稳定,防止液滴融合和破碎,将生成的液滴重注入含有微电极的分选芯片中,通过施加10 k Hz,10 k V的交变电场,使液滴在分选结处发生偏转,从而实现分选。2.光学和电子系统主要分为以下几个方面:光学成像与荧光光谱采集单元;荧光强度检测单元;控制单元;执行单元。在光学系统及荧光光谱采集单元中,搭建了包括荧光信号检测光路、多波长激光器组、倒置显微镜、荧光光谱仪,实现了对样品的荧光信号检测、明场成像、荧光光谱的检测,可应用于单细胞分析。在荧光强度检测单元中,选用了合适参数的硅材料雪崩光电二极管(APD)对荧光信号进行探测,满足信号检测的灵敏度要求;利用低噪声运算放大器OPA657设计了电流电压转换光路(IV转换电路),将探测的光信号转化为电子系统可识别的电信号;采用TPS55340开关电源芯片设计了半波拓扑升压电路满足了APD反向电压120V-160V的需求;最终实现了荧光微弱信号的检测。在执行单元中,选用AD9834直接数字频率合成器(DDS)芯片设计了电路,并进行相关编程,实现了正弦信号的产生;生成后的正弦信号再通过后置的电压放大器将信号放大,变为高压交变信号用以驱动电极实现液滴的分选。荧光强度检测单元对微液滴进行荧光标记信号的探测,生成与强度相关的脉冲信号,该信号被STM32微控制系统收集,在系统内部经由荧光强度辨别程序辨别,符合分选目标的信号出现时,控制脉冲信号发生程序生成指令,传递给执行单元中的AD9834直接数字频率合成器模块,生成高压交变信号施加在微流控系统的微流控分选芯片电极上产生电场作用力,实现液滴的分选。整个系统的工作基于STM32控制单元构建,因其高性能,接口众多成功将各个模块相联系,协调整个系统实现液滴的检测分选。

关键词：微液滴分选微流控系统 STM32微控制系统荧光检测

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对IC卡交易数据的挖掘和分析

对IC卡交易数据的挖掘和分析

作者：路智宁广东工业大学

学位级别：硕士

本文阐述了如何将数据分析技术应用于公交营运发展的管理决策中。在本文中,注重使用新技术、新工具,采用了微软公司最新数据库工具Microsoft Analysis Manager结合使用Microsoft SQL Server的数据库,运用其分析管理器的OLAP分析工具及... 详细信息

本文阐述了如何将数据分析技术应用于公交营运发展的管理决策中。在本文中,注重使用新技术、新工具,采用了微软公司最新数据库工具Microsoft Analysis Manager结合使用Microsoft SQL Server的数据库,运用其分析管理器的OLAP分析工具及数据挖掘工具,使得解决方法更趋合理、方便及实用,并大大提高了工作效率。本文依照数据库管理技术的步骤,从源数据筛选整理、建立关系型数据库、形成数据仓库、创建OLAP多维数据集及建立数据挖掘模型等过程,对整个流程进行了全面的阐述。其中,源数据整理包括分析源数据的结构、给出源数据的整理方法。在建立关系型数据库中,明确了本文所需的分析数据、决定了数据库结构。形成的数据仓库,去除了源数据中因技术原因产生的数据噪音,重新修正了数据格式。按照本文所要得到的数据分析的目的,通过创建OLAP多维数据集,确立分析数据的维度及度量,并结合实际创建数据挖掘的模型。最后根据数据挖掘的结论表明对公交公司现在状况及未来发展的分析论断。本文对现阶段公交信息化的数据进行了系统的分析,因公交信息化正处于刚起步阶段,在未来的一年内,随着公交信息化的发展,GPS(全球定位系统)将会普及到各个公交公司,应用到每部营运的车辆,如果能结合GPS的定位功能,相信不久的未来将会得到更多的分析数据。希望本文对将来的公交信息化发展有所帮助。

关键词： OLAP 数据挖掘多维数据集

多相态条件下雷尼镍在环己烷连续脱氢反应过程中的催化活性和失活现象研究

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多相态条件下雷尼镍在环己烷连续脱氢反应过程中的催化活性和失活...

作者：寇智宁浙江大学

学位级别：硕士

“湿-干”多相态反应模式是针对液体有机氢化物(Liquid Organic Hydrids, LOH)储氢体系提出的一种高效的脱氢反应技术。该模式具有催化剂表面温度高,产氢速率快,可有效抑制逆反应的发生和催化剂结焦失活等特点,是极具开发前景的车载LOH... 详细信息

“湿-干”多相态反应模式是针对液体有机氢化物(Liquid Organic Hydrids, LOH)储氢体系提出的一种高效的脱氢反应技术。该模式具有催化剂表面温度高,产氢速率快,可有效抑制逆反应的发生和催化剂结焦失活等特点,是极具开发前景的车载LOH脱氢反应模式。在多相态反应条件下,催化剂会经历湿态与干态的交替变化,这对催化剂结构和性能的稳定性要求较高,催化剂的失活现象也具有其特殊性。因此,研究“湿-干”多相态反应条件下实验用Raney-Ni催化剂的失活现象,找到减小或避免催化剂失活的措施具有重要意义。论文首先对Raney-Ni催化剂的失活动力学进行了研究,建立了不同反应温度下Raney-Ni催化剂的失活动力学模型。研究表明,Raney-Ni催化剂的失活级数随着外扩散阻力的增大从3减至1,表现出平行失活的特征。环已烷脱氢反应的表观活化能仅为20.60kJ·mol-1,远低于传统的气相脱氢反应的活化能,表明多相态条件下环已烷的脱氢反应为扩散控制。由席勒模量的计算结果可以看出,催化剂颗粒内部的内扩散阻力很小,可以忽略。在“湿-干”多相态反应过程中,滴落在催化剂表面的有机液体的瞬间汽化会对催化剂表面产生强力的吹扫效应,吹扫效应的存在不仅大大增加了反应物的传质扩散阻力,同时也大大缩短了反应物在催化剂表面的停留时间,因此可以断定多相态条件下环已烷的脱氢反应是一个典型的由外扩散控制的表面反应,反应仅局限在催化剂颗粒的外表面。论文第二部分采用SEM、FTIR、XRD等多种表征方法对多相态条件下环已烷连续脱氢反应前后Raney-Ni催化剂的结构和形貌进行了分析。结果表明,催化剂表面丝状碳的沉积是Raney-Ni催化剂失活的主要原因。由于反应的外扩散阻力很大,积炭主要集中在表层催化剂的孔口处,积炭率约为3.25wt.%。积炭主要来源于环已烷在脱氢反应过程中伴随的副反应。研究还发现,Raney-Ni催化剂具有良好的机械强度和结构稳定性,脱氢反应的高温不会造成镍晶粒和催化剂颗粒尺寸的明显变化。合适的反应条件可以使多相态反应系统始终处于最佳能量平衡点,这不仅可以保证系统较高的产氢效率,同时也可以减小或抑制催化剂失活现象的发生。论文第三部分采用均匀设计实验方法系统地考察了反应条件,包括盐浴温度、进料速率和催化剂质量,对多相态条件下环已烷脱氢反应的产氢总量、最大产氢速率以及环已烷脱氢转化率的影响。结果表明,当实验条件为盐浴温度390℃,进料速率16.75mmol·min-1,催化剂用量5g时,环已烷脱氢效率最高,系统最大脱氢速率为0.359mmol·cm-2·min-1,2小时内的平均产氢速率为0.323mmol·cm-2·min-1。反应2小时后,环已烷产氢总量可达6132ml,催化剂相对活性依然接近0.8。论文第四部分对多相态条件下环已烷脱氢反应过程的能量平衡进行了理论建模分析。发现反应物从进入到离开反应系统主要经历升温、汽化和反应等步骤,其中将液态的反应物汽化需热最多,约占总需热量的38.75%,而环已烷进行脱氢反应所需热量只占总需热量的12.81%。催化剂作为热源的供热通量可达27.52kW·m-2,对整个反应系统而言其热效率可达52.51%。根据反应系统的平均产氢速率模型可以优化反应条件,提高脱氢反应效率,增加系统的能量利用率。

关键词： Raney-Ni 脱氢失活环己烷多相态

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沙尘降质图像清晰化算法

中国图象图形学报 2016年第12期21卷 1585-1592页

作者：智宁毛善君李梅北京大学地球与空间科学学院北京100871

目的沙尘环境中获取的图像存在颜色失真、对比度低等问题,不利于人眼辨识以及进一步的图像处理。为解决沙尘降质图像的这些问题,提出一种新的基于颜色调整和对比度增强的沙尘降质图像的增强算法。方法沙尘降质图像增强要解决两个问题,... 详细信息

目的沙尘环境中获取的图像存在颜色失真、对比度低等问题,不利于人眼辨识以及进一步的图像处理。为解决沙尘降质图像的这些问题,提出一种新的基于颜色调整和对比度增强的沙尘降质图像的增强算法。方法沙尘降质图像增强要解决两个问题,即颜色偏移和对比度增强。基于沙尘降质图像的的颜色直方图存在的集中性、顺序性以及偏离性等特性,使用高斯模型分别对各通道颜色进行建模,进而进行颜色调整。针对颜色调整后的图像存在的整体灰暗,对比度低以及噪声等特点,利用改进的基于奇异值分解的增强算法,从而有效地增加图像对比度并抑制噪声。结果为了验证本文算法的有效性,与带有色彩恢复的多尺度Retinex算法、GUM算法、Tarel算法、融合算法4种方法进行了对比。从增强结果可以看出,本文算法能够有效解决降质图像的颜色偏移和对比度低的问题,并增强图像的整体视觉效果。结论本文算法充分利用沙尘降质图像三通道颜色直方图分布的特点,能够快速高效地实现颜色校正,并通过图像频域的奇异值信息进一步提升图像的对比度。经过多幅沙尘降质图像清晰化实验验证,表明本文方法能够实现对不同程度沙尘降质图像的增强,具有较强的适用性。

关键词：沙尘图像颜色调整高斯模型奇异值分解

可印刷介观钙钛矿太阳能电池介孔膜沉积调控研究

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可印刷介观钙钛矿太阳能电池介孔膜沉积调控研究

作者：万智宁华中科技大学

学位级别：硕士

近年来,钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cell)发展迅速,目前实验室最高光电转化效率已经达到23.7%,展现出广阔的商业前景。钙钛矿太阳能电池具有多种不同的器件结构,其中,基于二氧化钛/氧化锆/碳三层介孔膜结构并且可采用印刷工艺... 详细信息

近年来,钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cell)发展迅速,目前实验室最高光电转化效率已经达到23.7%,展现出广阔的商业前景。钙钛矿太阳能电池具有多种不同的器件结构,其中,基于二氧化钛/氧化锆/碳三层介孔膜结构并且可采用印刷工艺制备的介观钙钛矿太阳能电池(以下称“可印刷介观钙钛矿太阳能电池”)具有结构简单和原材料成本低的特点,因此备受关注。可印刷介观钙钛矿太阳能电池的介孔膜采用丝网印刷制备,厚度通常在0.5.0μm,本文针对可印刷介观钙钛矿太阳能电池的印刷工艺展开研究,主要内容包括:(1)介孔膜印刷膜厚及均匀性研究,针对印刷介孔膜边缘存在类似于咖啡环效应造成的凸起现象,选取介孔膜形貌平稳区域和基底之间的高度差作为印刷膜厚;在尺寸为10 cm×10 cm的基底上印刷二氧化钛介孔膜,并选取不同区域(最多81个点)的膜厚进行对比和分析。(2)二氧化钛介孔膜和二氧化锆介孔膜的印刷,主要包含通过调控印刷浆料固含量和粘度以及印刷速度、压力、间距等工艺参数,实现了二氧化钛介孔膜印刷膜厚在40000 nm范围可调,二氧化锆介孔膜印刷厚度在2μm范围可调。(3)二氧化钛介孔膜和二氧化锆介孔膜印刷膜厚对器件性能的影响,通过对比采用不同厚度介孔膜所制备可印刷介观钙钛矿太阳能电池的性能,制备出光电转换效率接近12%的大面积(基底面积100 cm)可印刷介观钙钛矿太阳能器件。本文通过对可印刷介观钙钛矿太阳能电池的印刷工艺进行研究,为其性能提升和工艺改进提供了技术参考。

关键词：介观钙钛矿太阳能电池丝网印刷介孔膜印刷膜厚光电转化效率