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基于M-K模型计算FLC无条件收敛新算法

力学学报 2024年第4期56卷 1148-1162页

作者：张小民毛建中雷从一段书用湖南大学机械与运载工程学院长沙410082 河北工业大学机械工程学院天津300131

M-K失稳模型的无条件收敛与快速求解对成形极限曲线(forming limit curve, FLC)的获取具有重要的理论意义与研究价值,也是理论FLC计算的难点之一.然而,在M-K失稳模型框架内基于复杂屈服准则计算成形极限曲线时,采用传统牛顿迭代算法无... 详细信息

M-K失稳模型的无条件收敛与快速求解对成形极限曲线(forming limit curve, FLC)的获取具有重要的理论意义与研究价值,也是理论FLC计算的难点之一.然而,在M-K失稳模型框架内基于复杂屈服准则计算成形极限曲线时,采用传统牛顿迭代算法无法保证收敛,而固定增量法则计算耗时过长,严重制约了M-K失稳模型的应用场景.因此,文章以锆合金为实验材料,提出了一种自适应增量算法,该算法通过迭代误差信息与震荡情况自适应调整迭代步长,不仅能够保证计算精度,满足无条件收敛,还能大幅提升计算速度.此外,本研究还验证了采用自适应增量法计算锆合金FLC的准确性,并分析了算法的迭代误差Err与初始应变增量对FLC预测结果的影响.结果表明:自适应增量法具有无条件保证收敛、计算速度快以及计算结果不受初始迭代步长影响的优势,其计算耗时仅为固定增量法的0.44%;此外,本研究认为初始参数中迭代误差小于10-6、初始应变增量小于0.001是得到稳定的FLC结果的前提条件;根据对锆合金FLC预测结果可知,在M-K模型框架内基于Yld2000-2d屈服准则理论采用自适应增量法计算可以很好地描述锆合金的塑性行为.由于自适应增量迭代法简单易用且计算高效,有望应用于有限元软件中子程序的开发,加速其计算速度并提高锆合金数值模拟精度.

关键词： M-K模型自适应增量成形极限曲线 Yld2000-2d 锆合金

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自适应博弈融合的记忆修复跟踪算法研究

电光与控制 2024年

作者：邢磊刚任红格史涛华北理工大学电气工程学院天津城建大学控制与机械工程学院天津理工大学电气工程与自动化学院

针对跟踪任务出现的目标遮挡和短暂消失等挑战属性，提出了一种结合记忆修复机制的特征博弈融合目标跟踪算法。首先，在核相关滤波器的框架下，提取目标的FHOG特征、SURF特征进行通道串联，再自适应博弈融合ResNet-50网络提取的Conv4-1... 详细信息

针对跟踪任务出现的目标遮挡和短暂消失等挑战属性，提出了一种结合记忆修复机制的特征博弈融合目标跟踪算法。首先，在核相关滤波器的框架下，提取目标的FHOG特征、SURF特征进行通道串联，再自适应博弈融合ResNet-50网络提取的Conv4-1层深度特征共同构建目标外观模型，避免跟踪算法的特征单一性。然后改进模型更新策略，通过记忆修复神经元和记忆矩阵实现对特征信息的记忆、回忆和修复，完成遮挡或漂移视频帧的特征损失修复工作，使用修复完整的特征模板对核相关滤波器进行正确更新，提高算法对跟踪对象的辨识度。最后在OTB100、TC128、UAV123实验基准数据集上与KCF、DCF＿CA、SAMF、M2C2F、EMCF算法进行对比测试，实验结果表明改进算法的跟踪准确性和鲁棒性得到提高。

关键词：计算机视觉目标跟踪相关滤波记忆修复模型特征博弈融合模板更新

基于可见光图像引导和递归融合的红外图像超分辨率重建

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：张艳孙明磊刘紫阳孙叶美刘树东天津城建大学计算机与信息工程学院

由于硬件设备的局限，红外图像在获取过程中普遍存在分辨率低、细节模糊和视觉质量差等问题。使用可见光图像来指导红外图像的超分辨率重建，是一种有效提高红外图像分辨率的方式。然而，可见光图像和红外图像的成像原理不同，导致两种... 详细信息

由于硬件设备的局限，红外图像在获取过程中普遍存在分辨率低、细节模糊和视觉质量差等问题。使用可见光图像来指导红外图像的超分辨率重建，是一种有效提高红外图像分辨率的方式。然而，可见光图像和红外图像的成像原理不同，导致两种图像之间的细节信息存在差异，因此在进行重建时可能会出现模糊和鬼影等问题。本文提出一种基于可见光图像引导和递归融合的红外图像超分辨率网络。在该网络中，设计流动傅里叶残差模块，利用不同深度的模块提取可见光图像和红外图像中不同频率的信息，使每个模块关注适当的频率信息。同时，利用混合注意力模块，从通道和空间角度获取多模态图像中的细节信息，并以互补的方式进行融合，有助于消除伪影的生成。在此基础上，设计全局递归融合分支，考虑多层特征之间的相关性，自适应地融合多层特征，生成更加清晰的高分辨率红外图像。实验结果表明，本方法与比较方法相比，客观评价指标上表现出了较好的水平；在主观视觉比较方面，本方法重建的图像具有更清晰的纹理与更少的伪影，复杂环境中具有更佳的物体区分度。

关键词：超分辨率重建红外图像可见光图像引导卷积神经网络递归融合

基于Cubic-Sine混沌系统的遥感图像多波段加密算法

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光电子·激光 2024年

作者：刘毅牛通高琳陈亚东天津城建大学计算机与信息工程学院

针对遥感图像在加密中存在的适应性低、安全性差等问题，提出一种基于新的二维混沌系统的多波段遥感图像加密算法。首先，为增强混沌序列的随机性，使用Cubic映射与Sine映射设计出一种新的二维混沌系统，并通过实验验证其性能优于以往... 详细信息

针对遥感图像在加密中存在的适应性低、安全性差等问题，提出一种基于新的二维混沌系统的多波段遥感图像加密算法。首先，为增强混沌序列的随机性，使用Cubic映射与Sine映射设计出一种新的二维混沌系统，并通过实验验证其性能优于以往混沌系统。其次，为了提高加密算法中置乱与扩散部分的性能与安全性，引入了基于循环群特性的像素替换策略。此外，该算法充分利用了遥感图像的多波段特性，在加密过程中令每个波段之间相互交叉混淆，优化了加密效果。实验结果表明，该算法具有密钥空间大、安全性高的优点，能够抵御常见的密码分析攻击。

关键词：混沌系统遥感图像图像加密循环群

融合改进A算法与DWA算法的机器人动态避障方法研究

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系统仿真学报 2024年

作者：张艳李炳华霍涛刘榕天津城建大学计算机与信息工程学院

针对传统A*算法在路径规划过程中存在扩展节点多、路径转折点多，并且无法处理复杂环境中出现的动态障碍物等问题，提出了一种融合改进A*算法与DWA算法的机器人动态避障方法。在传统A*算法基础上改进邻域扩展方法，有效避免了经典四邻... 详细信息

针对传统A*算法在路径规划过程中存在扩展节点多、路径转折点多，并且无法处理复杂环境中出现的动态障碍物等问题，提出了一种融合改进A*算法与DWA算法的机器人动态避障方法。在传统A*算法基础上改进邻域扩展方法，有效避免了经典四邻域扩展中存在的冗余节点多和八邻域扩展中存在的从障碍物中间穿过的路径等问题；设计了一种象限选择方法，在路径搜索过程中可以有效减少扩展节点的数量；设计了冗余点剔除策略，剔除路径多余节点；并在每两个相邻节点间采用DWA算法进行局部路径规划，保证在全局最优路径的基础上实现了动态避障。实验结果表明，改进A*算法在避免了从障碍物中间穿过的前提下，扩展节点和转折次数较少；融合DWA算法后，能够在全局路径的基础上进行修正，实现随机避障，表明了该算法在机器人路径规划中的可行性。

关键词：机器人路径规划改进A*算法 DWA算法动态避障

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融合显著性检测的V型焊缝激光条纹提取

机械设计与制造 2024年第5期399卷 11-14页

作者：任紫芸任红格李福进华北理工大学电气工程学院河北唐山063210 天津城建大学控制与机械工程学院天津300384

针对在背景亮度不均的情况下提取的V型焊缝坡口激光带准确度低的问题,提出一种基于视觉注意机制融合颜色特征和方向特征的方法。首先,使用FT(Frequency-Tuned)显著性检测算法获取焊缝图像中激光带的颜色显著图。然后,利用Gabor滤波器得... 详细信息

针对在背景亮度不均的情况下提取的V型焊缝坡口激光带准确度低的问题,提出一种基于视觉注意机制融合颜色特征和方向特征的方法。首先,使用FT(Frequency-Tuned)显著性检测算法获取焊缝图像中激光带的颜色显著图。然后,利用Gabor滤波器得到激光带的单方向特征图,对各方向图阈值分割消除噪声后等比例加权融合得到方向显著图。使用多层元胞自动机融合颜色显著图和细化后的方向显著图,得到最终的焊缝激光带条纹。实验结果表明该方法简单有效,效果较好,准确度高,为后续工作打下基础。

关键词：激光条纹提取 FT算法 Gabor滤波阈值分割图像细化元胞自动机

基元库构建思想的机器人动作与策略演示学习方法

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计算机工程与应用 2024年第8期60卷 90-98页

作者：李铁军刘家奇刘今越贾晓辉河北工业大学机械工程学院天津300401

为解决机器人演示学习过程中演示数据优化、动作与任务策略的存储调用问题,提出一种利用基元库思想的演示学习方法。动作学习采用专家拖动机械臂执行动作获取演示数据,利用高斯混合模型与高斯混合回归提升数据质量,由动态运动基元算法... 详细信息

为解决机器人演示学习过程中演示数据优化、动作与任务策略的存储调用问题,提出一种利用基元库思想的演示学习方法。动作学习采用专家拖动机械臂执行动作获取演示数据,利用高斯混合模型与高斯混合回归提升数据质量,由动态运动基元算法转换为基函数的权重值。策略学习将任务步骤创建为动作基元,向基元内添加得到的权重值并构建包含任务执行策略的基元名片,由基元组成基元库完成存储。执行任务时从基元库中有序调用基元,利用YOLOv5目标检测网络和AlexNet图像分类网络检测目标信息,匹配动作并泛化出具有原动作特征的新动作。该方法实现了从演示中学习动作与策略存储,根据实际目标组合合适动作完成任务。钢筋绑扎实验创建5个动作基元,通过专家演示学习10个动作,机器人利用动作基元库成功完成水平面与竖直面钢筋交叉点绑扎任务说明其有效性。

关键词：演示学习轨迹模仿学习任务策略学习动态运动基元运动基元库

改进YOLOv7算法的钢材表面缺陷检测研究

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计算机工程与应用 2024年第7期60卷 282-291页

作者：高春艳秦燊李满宏吕晓玲河北工业大学机械工程学院天津300401

当前,基于深度学习的智能检测技术逐步应用于钢材表面缺陷检测领域,针对钢材表面缺陷检测精度低的问题,提出一种高精度实时的缺陷检测算法CDN-YOLOv7。加入CARAFE轻量化上采样算子来改善网络特征融合能力,融合级联注意力机制和解耦头重... 详细信息

当前,基于深度学习的智能检测技术逐步应用于钢材表面缺陷检测领域,针对钢材表面缺陷检测精度低的问题,提出一种高精度实时的缺陷检测算法CDN-YOLOv7。加入CARAFE轻量化上采样算子来改善网络特征融合能力,融合级联注意力机制和解耦头重新设计YOLOv7检测头网络,旨在解决原始头网络特征利用效率不高的问题,使其充分利用各尺度、通道、空间的多维度信息,提升复杂场景下模型表征能力。引入归一化Wasserstein距离重新设计Focal-EIoU损失函数,提出NF-EIoU替换CIoU损失,平衡各尺度缺陷样本对Loss的贡献,降低各尺度缺陷的漏检率。实验结果表明,CDN-YOLOv7的检测精度可达80.3%,较于原YOLOv7精度提升了6.0个百分点,模型推理速度可达60.8帧/s,满足实时性需求,CDN-YOLOv7在提升各尺度缺陷检测精度的同时显著降低了缺陷的漏检率。

关键词：机器视觉钢材表面缺陷检测 CDN-YOLOv7

激光功率对Ti6Al4V/NiCr-Cr_(3)C_(2)熔覆层宏微观组织及性能的影响

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材料导报 2024年第2期38卷 178-184页

作者：张志强杨倩于子鸣张天刚路学成王浩中国民航大学航空工程学院天津300300 天津职业技术师范大学机械工程学院天津300222

激光功率是影响熔覆层质量的重要因素,为揭示激光功率对Ti6Al4V/NiCr-Cr_(3)C_(2)复合涂层成形质量、微观组织及耐磨性能等多方面的影响规律,采用同轴送粉、多道搭接激光熔覆技术在Ti6Al4V基材表面熔覆NiCr-Cr_(3)C_(2)粉末制备出碳化... 详细信息

激光功率是影响熔覆层质量的重要因素,为揭示激光功率对Ti6Al4V/NiCr-Cr_(3)C_(2)复合涂层成形质量、微观组织及耐磨性能等多方面的影响规律,采用同轴送粉、多道搭接激光熔覆技术在Ti6Al4V基材表面熔覆NiCr-Cr_(3)C_(2)粉末制备出碳化钛增强钛基复合涂层。通过渗透探伤、光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜及配套能谱仪等测试与表征方法分析熔覆层表面裂纹、截面形貌、孔隙率、稀释率、几何特征以及微观组织等。通过维氏显微硬度计和旋转式摩擦磨损试验机测试熔覆层显微硬度和耐磨性能,最后综合成形、组织与性能等方面的影响对熔覆层质量进行评价。结果表明,激光功率对熔覆层成形质量的影响显著。激光功率为1100 W和1300 W时熔覆层表面存在大量裂纹、气孔等缺陷。随着激光功率提高,熔覆层的熔高、熔宽、熔深及稀释率等均不断提高,裂纹率、孔隙率等持续降低。激光功率对涂层内物相种类的影响较小,主要物相为增强相TiC和基体相CrTi_(4)。激光功率为1500 W和1700 W时熔覆层的硬度相对较高,且磨损率较低。综合考虑激光功率对熔覆层的多方面影响,最后确定最优激光功率为1500 W,在此激光功率下制备出的熔覆层具有相对较好的成形质量和优异的耐磨性能。

关键词： Ti6Al4V 激光熔覆激光功率成形质量微观组织摩擦磨损