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大规模点云深度学习语义分割方法新进展

激光与光电子学进展 2024年第12期61卷 33-50页

作者：艾达张晓阳胥策秦斯渝元辉西安邮电大学通信与信息工程学院陕西西安710121 山东大学控制科学与工程学院山东济南250100

点云数据可以提供现实世界中任意物体或场景的丰富空间信息,随着三维视觉技术的快速发展,处理包含数百万甚至数十亿个点的大规模点云语义分割任务引起了研究者的广泛关注。语义分割的目的是获得每个点的语义类别,用于更好地理解三维场景... 详细信息

点云数据可以提供现实世界中任意物体或场景的丰富空间信息,随着三维视觉技术的快速发展,处理包含数百万甚至数十亿个点的大规模点云语义分割任务引起了研究者的广泛关注。语义分割的目的是获得每个点的语义类别,用于更好地理解三维场景,在三维扫描技术和深度学习技术共同推动下,它已广泛应用于智能机器人、增强现实和自动驾驶等领域。为了展示深度学习在大规模点云语义分割领域的最新进展,首先对近年来基于深度学习的大规模点云语义分割方法进行全面的归纳和总结;然后介绍常用的大规模点云数据集和评价指标,在此基础上比较和分析不同算法的分割性能;最后指出现有方法的局限性,并对大规模点云语义分割任务的未来研究方向进行展望。

关键词：图像处理点云深度学习语义分割自动驾驶

负泊松比点阵结构填充薄壁管轴向压缩行为及吸能特性

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材料科学与工艺 2024年第3期32卷 96-103页

作者：李海玉王雷王陶王利黄昭明潍坊职业学院机电工程学院山东潍坊262737 潍坊职业学院汽车工程学院山东潍坊262737 南京理工大学机械工程学院南京210094 皖江工学院机械工程学院安徽马鞍山243031

薄壁填充结构具有轻量化、高比吸能的优点,被广泛应用于航空航天、汽车、轨道交通等工程领域。负泊松比结构在受到冲击时力学性能会逐渐增强,因此本文基于双箭头型负泊松比点阵提出一种新型薄壁填充管吸能结构,通过准静态压缩实验和有... 详细信息

薄壁填充结构具有轻量化、高比吸能的优点,被广泛应用于航空航天、汽车、轨道交通等工程领域。负泊松比结构在受到冲击时力学性能会逐渐增强,因此本文基于双箭头型负泊松比点阵提出一种新型薄壁填充管吸能结构,通过准静态压缩实验和有限元数值模拟方法研究了新型填充管在压缩载荷作用下的变形失效模式与力学响应。建立了平均碰撞力的理论预测模型,并通过有限元分析验证了模型可靠性,在此基础上研究了负泊松比点阵结构的细观设计参数对填充管抗压缩性能的影响规律。结果表明,填充管在压缩载荷作用下的失效模式为局部屈曲失效,相比于单一薄壁管与点阵结构,填充管具有更好的抗压缩性能;通过参数分析明确了通过增加胞元杆件壁厚和下支撑杆夹角,能显著提高填充管抗压缩性能,这将为后续负泊松比点阵填充结构的抗冲击优化设计提供重要参考。

关键词：负泊松比点阵结构填充管理论预测模型细观设计参数

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复杂地形六轮独立驱动与转向机器人轨迹跟踪与避障控制

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兵工学报 2024年第1期45卷 166-183页

作者：刘江涛周乐来李贻斌山东大学控制科学与工程学院山东济南250014 智能无人系统教育部工程研究中心山东济南250014

为研究六轮移动机器人在复杂地形的运动控制方法,针对六轮独立驱动与转向机器人复杂地形轨迹跟踪问题,提出一种预测控制和动态补偿的控制方法。基于非完整约束的线性六轮移动机器人运动学模型,以模型预测控制算法为基础,引入比例-积分-... 详细信息

为研究六轮移动机器人在复杂地形的运动控制方法,针对六轮独立驱动与转向机器人复杂地形轨迹跟踪问题,提出一种预测控制和动态补偿的控制方法。基于非完整约束的线性六轮移动机器人运动学模型,以模型预测控制算法为基础,引入比例-积分-微分补偿控制器,抑制动态滞后引起的跟踪误差,设计速度与转向角动态反馈补偿,以应对地形扰动对轨迹跟踪的影响。分析机器人运动过程中障碍物的避碰问题,设计可求解避障轨迹的避障规划器,通过轨迹跟踪系统对局部避障轨迹进行跟踪控制,实现机器人的轨迹跟踪和自动避碰。对轨迹跟踪算法和避障算法进行仿真实验。实验结果表明:在典型工况下,机器人可完成凹形斜坡、凸形斜坡和凹凸地形正弦型轨迹跟踪控制和静态与动态障碍物避碰,验证了新方法的有效性。

关键词：六轮独立驱动与转向机器人轨迹跟踪控制模型预测控制 PID补偿控制避障控制

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日光温室薄膜全自动清洗机研制与试验

农业工程学报 2024年第1期40卷 238-246页

作者：李天华董广胜施国英魏珉王聪武玉洋山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省农业装备智能化工程实验室泰安271018 山东农业大学园艺科学与工程学院泰安271018

针对日光温室薄膜人工清洗劳动强度大、自动化清洗设备缺乏的现状,该研究设计了一种日光温室薄膜全自动清洗机。为减小整机质量并降低成本,采用双蜗轮蜗杆电机分别驱动清洗主机的毛刷与爬升轴;设计地面移位换行装置,用以承载清洗主机沿... 详细信息

针对日光温室薄膜人工清洗劳动强度大、自动化清洗设备缺乏的现状,该研究设计了一种日光温室薄膜全自动清洗机。为减小整机质量并降低成本,采用双蜗轮蜗杆电机分别驱动清洗主机的毛刷与爬升轴;设计地面移位换行装置,用以承载清洗主机沿温室长度方向移动;为实现自动换行清洗,设计棚顶移位换行装置,调整棚顶吊绳安装高度,避免吊绳在换行作业时与棚面产生干涉而影响换行质量或损伤薄膜。基于多传感器融合与数据校验技术,保证清洗主机、棚顶与地面移位装置间的协作实时性、一致性及可靠性。为验证设计方案的合理性与可行性,以参照日光温室跨度、脊高、肩高参数10:1制作模型温室,按外形尺寸5:1加工清洗样机,并进行对齐、倾斜偏移及清洗效果验证试验。结果表明,清洗主机升降时的水平偏移量在±3°以内,左右偏移量在±7 mm以内(换行操作时各偏移量无累积);地面与棚顶移位换行装置的单次换行误差与多次换行累计误差均在1 mm左右;毛刷材料选型与关键参数设计合理,可对薄膜表面灰尘进行有效清洗,洗净率为95.4%,清洗效果明显。该清洗机在丰富国内日光温室清洗装备类型的同时,有效解决了团队前期研发清洗机质量大、易伤膜、自动化水平低等问题,为温室大棚薄膜相关清洗设备的设计研发提供了参考。

关键词：日光温室薄膜清洗机试验自动换行机机协作

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基于加权滤波与核度量的鲁棒图像分割算法

激光与光电子学进展 2024年第8期61卷 370-382页

作者：刘以张小峰孙玉娟王桦张彩明鲁东大学信息与电气工程学院山东烟台264025 烟台理工学院信息工程学院山东烟台264003 山东大学软件学院山东济南250014

图像分割是计算机视觉领域的重要研究方向。模糊聚类方法由于其无监督的特性,在图像分割中得到了广泛的应用。然而,传统的模糊聚类方法在处理含高强度噪声和复杂形状的图像时,往往分割效果不理想。为了解决这一问题,提出了一种基于显著... 详细信息

图像分割是计算机视觉领域的重要研究方向。模糊聚类方法由于其无监督的特性,在图像分割中得到了广泛的应用。然而,传统的模糊聚类方法在处理含高强度噪声和复杂形状的图像时,往往分割效果不理想。为了解决这一问题,提出了一种基于显著性检测的权重因子,用于构建加权滤波器和像素相关性模型,从而提高算法的抗噪能力。所提加权滤波器在结构相似性上比传统滤波器的最优结果高出0.1。此外,引入核度量以适应复杂图像的分割需求。在合成图像、自然图像、遥感图像和医学图像上进行了大量实验,结果表明,所提算法在视觉效果上优于传统方法,并且在分割精度上比传统方法的最优结果高出2%。

关键词：图像分割模糊聚类加权滤波核度量像素相关性

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尾鳍式压电泵尾鳍形状优化、模拟及实验

振动．测试与诊断 2024年第3期44卷 560-565,622,623页

作者：胡笑奇李垚纪晶胡彩旗赵伟枣庄学院机电工程学院枣庄277160 青岛农业大学机电工程学院青岛266109

尾鳍仿生结构是形成尾鳍式压电泵泵送效应的关键部件,受到多种生物鱼尾结构的启发,提出了内三角形、弯月形、扇形和梯形等形状的尾鳍,并对其进行研究和对比。首先,在ANSYS Workbench软件平台对振子进行了振动分析,并基于响应面法优化了... 详细信息

尾鳍仿生结构是形成尾鳍式压电泵泵送效应的关键部件,受到多种生物鱼尾结构的启发,提出了内三角形、弯月形、扇形和梯形等形状的尾鳍,并对其进行研究和对比。首先,在ANSYS Workbench软件平台对振子进行了振动分析,并基于响应面法优化了尾鳍形状参数;其次,基于COMSOL软件进行了振子在泵腔内的流固耦合分析,模拟了泵出口端的泵流量;最后,进行了流量测试实验,绘制了泵的流量-频率曲线。结果表明:优化后的上述4种形状尾鳍振子的振幅依次提高了233%,100%,78%和138%;4种尾鳍振子的泵流量比优化前分别提高了43%,20%,-27%和87%;实测流量分别提高了48.7%,20.6%,-21.2%和101.5%,变化趋势和模拟值趋同。

关键词：压电无阀泵仿生结构摆动振子

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高温烟气热解废轮胎过程中痕量金属Cu、Pb的迁移特性分析

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化工进展 2024年第3期43卷 1606-1613页

作者：张鑫汤吉昀陈娟宋占龙董勇姚洪山东大学能源与动力工程学院山东济南250061 昌吉学院能源与控制工程学院新疆昌吉831100 华中科技大学能源与动力工程学院煤燃烧与低碳利用全国重点实验室湖北武汉430000

废轮胎(WT)作为一种常见固废,不合理的处置会对环境造成较大污染。本文采用燃煤高温烟气对WT进行热解,重点研究了热解过程中重金属Cu和Pb的释放特性,以及不同金属氧化物(CaO、MgO、Al_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3))对两种重金属的控制效果,此... 详细信息

废轮胎(WT)作为一种常见固废,不合理的处置会对环境造成较大污染。本文采用燃煤高温烟气对WT进行热解,重点研究了热解过程中重金属Cu和Pb的释放特性,以及不同金属氧化物(CaO、MgO、Al_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3))对两种重金属的控制效果,此外还研究了添加聚氯乙烯(PVC)对两种重金属迁移释放的影响。结果表明,当热解时间为10min时,两种元素已经基本释放完全。高温促进了Cu的富集,而低温反而促进了Cu的释放。对Pb元素而言,随着温度的升高,其释放量不断增加,展现出明显的线性规律。当WT添加金属氧化物热解时,MgO促进了Cu的富集,而Al_(2)O_(3)促进了Pb的富集。当WT添加PVC热解时,低温促进了Cu的富集,而高温促进了Cu的释放。但不论温度的高低,PVC的添加使得Pb几乎完全释放。此时,添加Fe_(2)O_(3)对两种重金属的释放均起到了抑制作用。

关键词：废轮胎热解高温烟气铜铅

谷物中非淀粉多糖结构、特性和功能及其对小麦啤酒酿造的影响

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食品与发酵工业 2024年

作者：李苗苗王聪王淼杜金华山东农业工程学院食品科学与工程学院山东农业大学食品科学与工程学院淄博塔斯曼酿酒原料有限公司

非淀粉多糖（non-starch polysaccharides， NSP）是酿造谷物细胞壁的重要组分，对啤酒酿造过程和啤酒品质具有重要影响。作为谷物膳食纤维的重要组分，NSP具有降血糖、降血脂、抗氧化、抗肿瘤、免疫调节、调节肠道菌群等多种生理功能... 详细信息

非淀粉多糖（non-starch polysaccharides， NSP）是酿造谷物细胞壁的重要组分，对啤酒酿造过程和啤酒品质具有重要影响。作为谷物膳食纤维的重要组分，NSP具有降血糖、降血脂、抗氧化、抗肿瘤、免疫调节、调节肠道菌群等多种生理功能。该文综述了酿造谷物中的主要NSP，包括阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖的结构、特性和功能，及其在小麦啤酒酿造过程中的变化和对小麦啤酒品质的影响。以期为进一步深入研究其分子结构与生理活性之间的相关性，开发功能性产品提供参考。

关键词：非淀粉多糖阿拉伯木聚糖 β-葡聚糖结构特性小麦啤酒

单目立体视觉中的系统误差与棱镜位姿对视场的影响评估

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光学学报 2024年第8期44卷 94-105页

作者：原天宇代祥俊杨福俊东南大学土木工程学院江苏省工程力学重点实验室江苏南京211189 山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255090

对棱镜分光式单目立体视觉系统进行了深度方程的推导,修正了棱镜位姿偏移引入的成像误差,分析了位姿引起的成像视场变化。该系统由一个相机与两个具有相同参数的双棱镜组成,相机单次拍摄可获取两幅具有视差的子图像,这可视为两个具有一... 详细信息

对棱镜分光式单目立体视觉系统进行了深度方程的推导,修正了棱镜位姿偏移引入的成像误差,分析了位姿引起的成像视场变化。该系统由一个相机与两个具有相同参数的双棱镜组成,相机单次拍摄可获取两幅具有视差的子图像,这可视为两个具有一定夹角的虚拟相机同时成像。采用虚拟点模型与光线追踪法推导深度方程,建立视差与深度方程参数之间的关系,进一步研究了系统中物距与夹角对图像深度信息与视差的影响。棱镜组的人为放置,不可避免地引入位姿误差,进而影响每个成像通道中的成像视场。基于棱镜的旋转与偏移,建立了修正的虚拟点模型,并深入研究了棱镜组位姿对系统成像与视场产生的影响;最后通过实验验证了理论与推导的有效性与准确性。

关键词：测量单目立体视觉棱镜位姿深度方程系统误差视场评估

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