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基于RGB-D与IMU融合的SLAM算法研究与实现

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基于RGB-D与IMU融合的SLAM算法研究与实现

作者：杨傲西安电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,各式各样的移动机器人出现在人们面前,它们能便利人们的生活,也能代替人完成一些高危工作,而这种机器人的核心算法之一,就是基于视觉的同时定位与建图（Simultaneous Localization and Mapping,SLAM）。由于RGB-D相机可以直接测... 详细信息

近年来,各式各样的移动机器人出现在人们面前,它们能便利人们的生活,也能代替人完成一些高危工作,而这种机器人的核心算法之一,就是基于视觉的同时定位与建图（Simultaneous Localization and Mapping,SLAM）。由于RGB-D相机可以直接测量图像像素点的深度信息,使得视觉SLAM的深度计算过程变得简单,可以直接用于室内环境下的稠密点云地图构建,可有效提升视觉SLAM系统的精确性和鲁棒性。但由于视觉传感器本身的缺陷,使之在弱纹理、剧烈运动场景下无法有效提取图像特征,从而导致跟踪丢失。而惯性测量单元（Inertial Measurement Unit,IMU）在快速运动时有较好的估计值,可以弥补视觉传感器的不足。所以,本文基于RGB-D视觉与惯性融合的方法针对室内移动机器人的SLAM技术进行研究,提出了一种高精度、强鲁棒的实时视觉惯性SLAM系统。具体研究内容如下:本文首先总结概述了文中所涉及到的坐标系以及机器人的位姿坐标变换形式。分析了针孔相机模型和IMU测量模型与运动学模型,并对相机和IMU传感器进行了内外参标定。针对ORB特征点在弱纹理下特征检测数量较少,在纹理丰富场景下容易出现特征扎堆的情况,通过构建图像金字塔,提高了在弱纹理下的跟踪鲁棒性,同时使用四叉树算法筛选特征点,减少了重复纹理信息,并提高了图像跟踪效率。另外,为减少图像特征误匹配率,使用K-means++算法训练图像特征描述子的词袋模型,使用单词匹配的方法进行处理,减少了候选匹配对,从而提升了图像特征匹配的精度和速度。深入研究了视觉与IMU融合的SLAM算法,提出了一种IMU初始化方法。以纯视觉跟踪的位姿估计和IMU预积分结果为先验条件,对IMU的重力方向、速度和偏差进行优化求解,之后再进行整体优化,得到了精确的初始化结果。在特征跟踪过程中,使用EPn P算法求解位姿,之后融合IMU预积分数据,利用图优化方法进行紧耦合优化,提升了系统的跟踪精度。当图像跟踪丢失后,通过关键帧之间的单词匹配,能够快速找回跟踪状态,从而提升了系统的跟踪鲁棒性。为减少位姿估计过程中不断产生的累积误差,利用基于词袋模型的方法进行回环检测,并通过全局优化对位姿进行修正,从而提升了系统的整体精度。针对RGB-D摄像头存在深度测量噪声的问题,提出使用滤波方法剔除测量噪声较大的点,提升了地图重建精度。针对大场景下点云数据量大的问题,通过对点云划分立体网格,来剔除重复纹理信息,从而大大降低了点云地图的存储空间。最后,为验证系统的精确性和实时性,本文与其它主流的开源SLAM系统在Eu Ro C室内数据集上进行对比实验分析。实验结果表明,本文方法在不同难度的场景下,结果均优于其它方法,均方根误差在6cm左右。而且,计算速度在20Hz左右,能够满足系统实时性要求。

关键词：移动机器人同时定位与建图视觉惯性融合图优化

对浪漫主义时期钢琴体裁“船歌”的探究——试以三首《船歌》的分析对比为例

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对浪漫主义时期钢琴体裁“船歌”的探究——试以三首《船歌》的分...

作者：杨傲贵州民族大学

学位级别：硕士

本文简要介绍了浪漫主义时期的音乐风格、浪漫乐派的主要特征和船歌体裁的起源与发展,分别介绍了门德尔松、柴可夫斯基、肖邦三位作曲家的生活简历及其同体裁作品“船歌”的创作背景。重点以门德尔松升f小调《威尼斯船歌》Op.30之6、柴... 详细信息

本文简要介绍了浪漫主义时期的音乐风格、浪漫乐派的主要特征和船歌体裁的起源与发展,分别介绍了门德尔松、柴可夫斯基、肖邦三位作曲家的生活简历及其同体裁作品“船歌”的创作背景。重点以门德尔松升f小调《威尼斯船歌》Op.30之6、柴可夫斯基《六月——船歌》Op.37a之6、肖邦《船歌》Op.60三个作品进行研究,采用比较分析的方法,从曲式结构、音乐风格特色、音乐情感表达等三个层面展开分析、比较和研究。通过研究,指出同一体裁中不同作曲家作品的共性与个性,进而据此提出演奏这些作品应采取的处理方法与演奏技巧。目的在于将研究成果以及比较分析的研究方法,运用于钢琴表演专业本科生和研究生的演奏与教学,以达到预期效果。

关键词：浪漫主义时期船歌体裁音乐风格比较与分析

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三唑、四唑类高氮含能化合物的合成研究

三唑、四唑类高氮含能化合物的合成研究

作者：杨傲南京理工大学

学位级别：硕士

高氮含能化合物因比传统含能材料有更高氮的含量、更高的生成焓、环境友好等特点,成为当前含能材料研究者的主要研究方向。但是因为高氮化合物的高张力使得其稳定性不好,合成此类化合物有一定难度。本论文设计并合成了一些新型高氮含能... 详细信息

高氮含能化合物因比传统含能材料有更高氮的含量、更高的生成焓、环境友好等特点,成为当前含能材料研究者的主要研究方向。但是因为高氮化合物的高张力使得其稳定性不好,合成此类化合物有一定难度。本论文设计并合成了一些新型高氮含能化合物,主要基于以下三个部分：1.基于肼基结构的芳环三唑类含能化合物的合成研究以盐酸胍、80%水合肼为起始原料反应得到三氨基胍盐酸盐,三氨基胍盐酸盐经过和甲酸分子脱水合环、盐酸质子化得到了4-氨基-3-肼基-1,2,4-三唑二盐酸盐(AHTA);以三硝基甲苯为起始原料,通过和N,N-二甲基-4-亚硝基苯胺反应得到中间含有甲亚胺结构的中间产物,而后在浓盐酸条件下加热,甲亚胺键水解得到三硝基苯甲醛;在含能材料领域,首次探索了基于AHTA中肼基结构强亲核性的反应活性,与三硝基苯甲醛的胺醛反应,合成了高氮含能化合物1,1-(2,4,6-三硝基苯基)-亚甲基-2,2-(4-氨基-1,2,4-三唑-5,5-亚基)肼(PMAH),并优化部分合成工艺条件,及探讨了AHTA、三硝基苯甲醛、PMAH的合成反应机理。利用红外光谱、核磁氢谱、核磁碳谱及质谱对目标化合物进行了表征;用密度泛函理论DFT/B3LYP方法对目标化合物的爆炸性能参数进行了计算,结果表明分子结构中引入三硝基甲基有利于提高分子密度,对爆轰性能的提高有积极作用。2.基于氨基重氮偶联反应的四唑类多氮含能化合物的合成研究以氨基胍碳酸盐为起始原料,经过重氮化反应、分子内合环得到5-氨基四唑(5-AT);以5-AT为研究对象,探讨其氨基重氮化反应的条件,尝试和不同胺类底物1-氨基-1,2,4-三唑、4-氨基-1,2,4三唑、1,5-二氨基四唑、3,4-二氨基呋咱进行偶联,得到了1,5-二氨基四唑的偶联产物,首次基于氨基重氮化反应合成了具有7个氮原子直接相连的N7化合物16,并推测了化合物16合成的反应机理。为通过氨基重氮化反应制备长氮链化合物提供了新的思路,并考察了pH对偶联反应的影响。用核磁氢谱、核磁碳谱及质谱对目标化合物进行了表征;并对目标化合物的爆炸性能参数进行了计算。3.基于三唑、四唑活泼氢的亲核取代反应合成高氮含能化合物以3-氨基-1,2,4-三唑为起始原料,对其进行氨基硝化、成铵盐得到3-硝基-1,2,4-三唑铵盐,3-硝基-1,2,4-三唑铵盐和溴乙腈进行亲电取代反应得到2-(3-硝基-1,2,4-三唑-1-基)乙腈,在溴化锌做催化剂的条件下,通过2-(3-硝基-1,2,4-三唑-1-基)乙腈和叠氮化钠的[3+2]环加成反应得到5-((3-硝基-1,2,4-三唑-1-基)甲基)-1H-四唑。研究了反应温度和溶剂对其环加成的影响。用核磁氢谱、核磁碳谱及质谱对目标化合物进行了表征;并对目标化合物的爆炸性能参数进行了计算。

关键词：三唑四唑高氮含能化合物肼基 N-N键 C=N键合成

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西部省区绿色经济发展效率分析

西部省区绿色经济发展效率分析

作者：杨傲西南政法大学

学位级别：硕士

改革开放以来,尤其是西部大开发战略实施后,西部地区经济持续增长,但对经济增长的过分追求,唯GDP的绩效考核方式却导致生态环境的持续恶化,甚至出现不可逆的环境污染现象。为了改变目前经济和环境明显不协调的发展状况,“十三五”规划... 详细信息

改革开放以来,尤其是西部大开发战略实施后,西部地区经济持续增长,但对经济增长的过分追求,唯GDP的绩效考核方式却导致生态环境的持续恶化,甚至出现不可逆的环境污染现象。为了改变目前经济和环境明显不协调的发展状况,“十三五”规划将生态文明建设作为未来五年的发展目标,强调在稳定经济增长的同时,保护生态环境,实现经济和环境的协调发展。本文实证分析西部省区的绿色经济发展效率,并研究可能影响西部省区绿色经济发展效率的因素,这对西部省区未来如何实现经济与环境的协调发展,如何提高经济绿色化水平有着重要意义。本文运用DEA-SBM模型测算分析了中国西部省区的绿色经济发展效率,同时将西部整体和西部城市群分别与东、中部地区和“十三五”规划重点关注的其他5个主要城市群的绿色经济发展效率进行对比,得出结论:(1)青海、宁夏两省区的绿色经济效率水平最高,广西、新疆和云南的绿色经济效率处中等水平,西部剩余6个省区如四川、重庆绿色经济效率水平最低,但重庆市在2004年后表现亮眼,其传统产业改造升级经验值得西部其他省区借鉴;(2)我国东部地区绿色经济效率水平明显高于中部和西部地区;(3)成熟城市群如长三角等绿色经济效率明显高于新兴城市群如成渝地区,但新兴城市群有明显上升潜力。本文也通过建立Tobit模型分析影响西部各省区绿色经济发展效率的可能因素。实证结论如下:人均GDP、经济集聚度、人口集聚度、外贸依存度、实际利用外资率、产业结构、科技、环保投资对绿色经济效率均产生不同程度影响。最终,本文给出若干建议,如转换经济增长衡量方式、产业转型、加大环保投资、加快城市群建设等。

关键词：西部省区绿色经济发展效率 DEA测算方法

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桩土共同作用的抗滑桩加固边坡稳定性分析

桩土共同作用的抗滑桩加固边坡稳定性分析

作者：杨傲江苏科技大学

学位级别：硕士

作为一种有效的工程技术措施,抗滑桩在边坡加固、地灾防治等工程领域应用较为广泛。一般而言的相关设计理论很少涉及甚至是忽略了桩土共同作用,导致实际的工程设计与理论上存在较大的误差,甚至不合理。为此,本文就土体抗力的分布在抗滑... 详细信息

作为一种有效的工程技术措施,抗滑桩在边坡加固、地灾防治等工程领域应用较为广泛。一般而言的相关设计理论很少涉及甚至是忽略了桩土共同作用,导致实际的工程设计与理论上存在较大的误差,甚至不合理。为此,本文就土体抗力的分布在抗滑桩加固边坡时所对应的桩后推力及桩前土体抗力、对应的临界桩间距、滑坡推力及剩余下滑力、土拱效应及拱厚的求算、稳定性分析等问题展开了相关的研究,本文研究的主要内容和想要取得的成果如下:1.回顾与分析桩后推力及桩前土体抗力对应的分布形式,并用GTSMIDAS/相关的有限元软件进行数值模拟分析。得出了滑坡推力的分布形式及大小与土体的性质和变形有关同时得出桩所受的约束形式对其也有很大的影响的结论。2.必须合理的设置桩间距,使桩间形成土拱,才能确保土体有效地向桩传递滑坡推力。分析土拱效应的形成机理及破坏形式,同时根据已有实验数据推导出拱厚的求算公式;桩间土拱的强度分析采用摩尔-库仑准则进行,从而得出相应的临界桩间距公式,运用GTSMIDAS/软件模拟相关情况,得出与理论值较为接近的结论。3.本文运用相关的理论分析和软件进行数值模拟得出:桩径以及对应的土体的黏聚力和内摩擦角均对临界桩间距有较大的影响。且临界桩间距在通常的情况下受土体的变形模量、泊松比的影响较大。4.对各约束条件在运用现有的桩对应的挠曲微分方程及变形理论情况下分析得出:桩顶的约束条件对桩身位移、剪力、弯矩都是有影响的。且桩身位移、剪力、弯矩在桩顶固定和铰接时比桩顶不转动和自由时要小很多在滑坡推力恒定情况下。因此我们在实际的工程中,可以通过改变对应的桩顶的约束情况,使对应的弯矩最大化及剪力减小,从而达到弥补桩身强度不足缺陷的目的。5.滑坡中部附近为抗滑桩合理桩位置,这是利用本文加固边坡方法结合计算分析而得出的结论。而且利用本文改进的方法进行数值模拟分析所得到的安全系数和利用理正求算出的结果基本相同,同时运用GTSMIDAS/有限元软件建立模型所得到的位移云图证明了方案改进后边坡的稳定性。

关键词：桩土共同作用土拱临界桩间距合理桩位推力抗力稳定性

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机关事业单位养老保险“并轨”过渡系数研究

机关事业单位养老保险“并轨”过渡系数研究

作者：杨傲辽宁大学

学位级别：硕士

本文以机关事业单位并轨后“中人”的现实替代率水平为切入点,研究“中人”过渡性养老金过渡系数选择区间。第一章介绍了养老保险缴费和给付研究的相关理论,以及研究相关的概念及政策依据。第二章首先依据养老保险综合替代率测算模型,... 详细信息

本文以机关事业单位并轨后“中人”的现实替代率水平为切入点,研究“中人”过渡性养老金过渡系数选择区间。第一章介绍了养老保险缴费和给付研究的相关理论,以及研究相关的概念及政策依据。第二章首先依据养老保险综合替代率测算模型,结合现实数据,分别计算出机关事业单位养老保险“中人”现实综合替代率水平上限为77.05%,企业职工养老保险基本养老金替代率的上限为65.21%。然后以此为目标替代率,在缴费35年,个人账户及职业年金收益率为4%的前提下,计算所需过渡性养老金补充的替代率区间。并且依据过渡性养老金计算公式,推导出“过渡系数替代率”测算模型,进而测算出向机关事业单位原有养老保险替代率水平过渡的过渡系数为1.1,向企业职工养老保险替代率过渡的过渡系数为0.7。在第三章中,首先分析了养老保险并轨“中人”替代率过渡的基本路径,然后根据这一路径,采取分阶段选取收益率的方式,进一步将过渡系数测算细化。在收益率不同阶段分别选取5%-8%的情况,59岁“中人”过渡性养老金过渡系数选择1.2实现向机关事业单位原有养老保险替代率过渡,过渡系数选择0.8实现向企业职工养老保险替代率过渡,与之前所计算的结果基本相符。第四章根据所得结论,为机关事业单位养老保险并轨“中人”过渡性养老金过渡系数选择问题提供政策建议。可以根据不同收益率及年龄动态选择过渡系数,同时,养老保险并轨在制度并轨的同时,要实现“本质”并轨,在企业养老保险要提高企业年金的覆盖率,进一步缩小机关事业单位同企业职工养老保险替代率的差距,从而实现“本质”并轨。

关键词：养老保险并轨过渡系数动态选择综合替代率

基于变分多尺度图像分解的SAR与可见光图像融合

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基于变分多尺度图像分解的SAR与可见光图像融合

作者：杨傲西安电子科技大学

学位级别：硕士

多传感器图像融合方法是图像处理的众多研究方向中的重要分支。图像融合是一个将具有不同信息类型的传感器采集的图像集合结合成一张图像的过程,这个融合之后的图像相对于任何单一传感器采集的原始图像拥有更多而且更完整的信息。在遥... 详细信息

多传感器图像融合方法是图像处理的众多研究方向中的重要分支。图像融合是一个将具有不同信息类型的传感器采集的图像集合结合成一张图像的过程,这个融合之后的图像相对于任何单一传感器采集的原始图像拥有更多而且更完整的信息。在遥感应用领域里,传感器技术飞速发展,星载图像数据传感器获取的图像数据不断增加,这些数据从不同角度反映了所拍摄地区的地质、地貌等信息,但是每一类图像传感器都有自己的局限性,为了避免这个问题,多传感器图像融合技术非常适合用来消除单一源头图像的局限性,从而获得具有更多信息的图像。合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)能够在任何时间、任何天气环境下工作,而且还有一定的穿透能力。SAR传感器图像数据主要反映了目标的介电特性和几何属性,反映在图像中就是纹理和结构信息丰富。但是,SAR传感器图像没有反映探测目标的光谱属性,和人类的视觉印象出入较大,从而不方便人类进行理解和采用计算机去处理,但是光学图像反映了探测对象的光谱信息,并且拥有很高的分辨率。然而,光学传感器的工作极易受到天气、光线条件这些因素干扰,并且并不具有穿透性。图像融合可以将SAR采集的图像和光学传感器采集的图像中互补信息综合提取到一幅兼具二者特性的图像中,这样的图像融合对进一步的分割、识别、区域变化检测等图像处理任务具有很大的帮助。多尺度多传感器图像融合算法能够在多个尺度多个属性上提取和保留图像信息,从而能够有效、有针对性融合图像的目标。在本论文中,提出了基于变分多尺度图像分解的SAR与可见光图像融合算法。它首先采用变分多尺度图像分解算法将图像分解为空间形态完全不同的两类分量,分别是结构和纹理,其中结构分量描述了图像中的主要轮廓,而纹理分量描述图像的振荡部分,有时则包含有噪声。针对这两类具有很大差异性的空间形态分量,根据不同的处理策略分别来进行图像融合。对于结构部分,采用curvelet基函数作为变换基,因为它能够非常稀疏地描述结构,采用低频平均,高频取大的原则进行融合;对于纹理部分,由于SAR图像的斑点噪声非常严重,因此选择舍弃最小两个尺度的纹理,之后再进行基于局部能量取大的原则进行融合。随机选择4组实测SAR和可见光图像,在上面验证本文提出算法的有效性,实验表明,新提出的算法不仅结构清晰,而且SAR图像中的斑点状的乘性的噪点得到明显的抑制,将本文新提出的算法和具有代表性的基于拉普拉斯金字塔和小波变换的图像融合算法对比,新提出的算法不论在主观还是客观评价指标上均具有明显的优势。本文第一部分介绍图像融合的概念,历史发展和应用前景,紧接着介绍了图像融合的评价指标。第二部分深入分析了具有代表性的多尺度图像融合方法。第三部分介绍了变分法及其数值求解格式,它是本章后面变分多尺度图像分解的建模和求解基础,深入研究了变分多尺度图像分解模型及采用有限差分格式求解模型的数值方法。第四部分为本文的新提出的算法部分,然后基于matlab2014a平台进行仿真,仿真结果与部分前面提到的经典多尺度图像融合算法进行对比,仿真实验结果表明新提出多传感器图像数据融合算法的实验结果在结构上更清晰,而且斑点噪声得到了明显的抑制。第五部分总结概括全文,分析将来研究可能突破的方向。

关键词：变分法图像分解图像融合多尺度可见光合成孔径雷达

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“适”“饰”无常——小型刺绣壁饰课程研究

美苑 2014年第4期 96-97页

作者：杨傲云

染、织、绣是纺织工艺最基本的表现手法，也是染织专业基础课程中重要的组成部分。在专业院校开展这门古老又不断变化时代特色的课程，需要考虑到在学校这个特殊环境里的诸多客观因素。它不同于社会组织的培训团体在短时期内达到速成的... 详细信息

染、织、绣是纺织工艺最基本的表现手法，也是染织专业基础课程中重要的组成部分。在专业院校开展这门古老又不断变化时代特色的课程，需要考虑到在学校这个特殊环境里的诸多客观因素。它不同于社会组织的培训团体在短时期内达到速成的效果，能粗略熟悉几种常见针法体验亲手缝制的愉悦；

关键词：课程研究 “适” 壁饰刺绣无常专业基础课程表现手法纺织工艺

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湖北省农业产业化对土地集约利用的影响研究

湖北省农业产业化对土地集约利用的影响研究

作者：杨傲寒华中科技大学

学位级别：硕士

乡村振兴战略不断深入推进以来,对农业产业发展也提出了更加具体要求,农业产业化也逐渐成为农业发展的重要方向。同时城镇化发展过程中存在的侵占农用地、影响农村发展的问题可能导致乡村振兴目标实现受到影响,因此结合城乡发展存在差... 详细信息

乡村振兴战略不断深入推进以来,对农业产业发展也提出了更加具体要求,农业产业化也逐渐成为农业发展的重要方向。同时城镇化发展过程中存在的侵占农用地、影响农村发展的问题可能导致乡村振兴目标实现受到影响,因此结合城乡发展存在差异、农村发展改革的迫切来看,如何在乡村振兴战略背景下,利用好实际政策搞好农村发展,应是当下的聚焦点所在。本文通过农业产业化水平和土地集约利用水平影响的理论和实证分析,构建了农业产业化水平对土地集约利用水平的影响机理,首先利用指标体系和层次分析法、熵值法分别对湖北省13个地市州在2011-2021年间的农业产业化水平和土地集约利用水平及其变化特征进行综合测度,并利用固定效应模型回归等多种形式构建农业产业化水平对土地集约利用水平影响的计量模型检验得出农业产业化水平对土地集约利用水平影响的路径和内部逻辑,最终获得以下结论并提出政策建议:(1)湖北省各地市州的农业产业化水平和土地集约利用水平在2011年-2021年间都基本呈现出上升趋势。从空间发展态势上看,农业产业化水平高值区的逐步向西转移,土地集约利用水平高值呈现出逐渐向中部和南部汇聚的趋势。(2)回归分析结果显示,农业产业化水平和土地集约利用水平在研究区间2011-2021年间存在0.01显著性水平上的正向相关性,控制变量人口规模、耕地指标、技术指标也存在较为显著的正向相关性。武汉城市圈增强了农业产业化水平对土地集约化水平的正向影响,技术水平的提高削弱了农业产业化水平对土地集约利用水平的正向影响,农业产业化水平的提高对后续四年的土地集约利用有正向促进作用。(3)分位数回归结果显示,农业产业化水平对土地集约利用水平的影响程度随着农业产业化水平提升而增大。

关键词：乡村振兴战略农业产业化土地集约利用湖北省