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与图像内容无关的聚焦程度评价方法

西安交通大学学报 2025年第1期59卷 116-124页

作者：夏晓华柴玉琳岳鹏举杨治秦绪芳长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710000

针对现有的聚焦程度评价方法在图像场景内容改变时不能正确评价图像聚焦程度的问题,基于“分类+拟合”的思想,提出了一种与高斯模糊标准差完全等价的图像聚焦程度评价方法。首先,建立了以有限高斯模糊标准差为标记的图像聚焦程度分类数... 详细信息

针对现有的聚焦程度评价方法在图像场景内容改变时不能正确评价图像聚焦程度的问题,基于“分类+拟合”的思想,提出了一种与高斯模糊标准差完全等价的图像聚焦程度评价方法。首先,建立了以有限高斯模糊标准差为标记的图像聚焦程度分类数据集;然后,构建了用于提取图像高斯模糊标准差分类分数的非对称核卷积神经网络(AKC-net);最后,采用三次样条插值函数拟合AKC-net全连接层输出的分类分数以及对应的高斯模糊标准差,以最大分数对应的标准差作为图像的聚焦程度评价结果,并在Waterloo数据集和实际拍摄图像上分别进行仿真实验和实拍实验。结果表明:所提方法在不同聚焦图像上分类的平均准确率可达到97.7%,得到的评价结果与高斯模糊标准差真值的均方根误差和平均绝对误差均小于0.07,且实际拍摄图像的聚焦测度值与图像内容无关,实现了图像聚焦程度的绝对评价。

关键词：聚焦程度评价高斯模糊标准差非对称核卷积神经网络三次样条插值

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数据驱动的水泥立磨系统出风口温度预测研究

安全与环境学报 2025年

作者：吕景祥叶建辉石洋刘清涛马玉钦张得洋长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室中材(天津)粉体技术装备有限公司

水泥生产立磨出风口温度是判断立磨运行状态是否安全稳定的关键参数，对该参数提前预测可以减少立磨振动，提高运行稳定性，增加产量，降低能耗及相关碳排放。水泥立磨系统具有多参数、大时滞和非线性等复杂特性。针对上述问题，提出了... 详细信息

水泥生产立磨出风口温度是判断立磨运行状态是否安全稳定的关键参数，对该参数提前预测可以减少立磨振动，提高运行稳定性，增加产量，降低能耗及相关碳排放。水泥立磨系统具有多参数、大时滞和非线性等复杂特性。针对上述问题，提出了基于互相关延时分析优化的非线性自回归外部输入（Nonlinear AutoRegressive with eXogenous inputs，NARX）神经网络，并用于立磨出风口温度预测。首先，采用皮尔逊相关性分析从多个参数中确定影响立磨出风口温度的关键参数。同时，利用互相关延时分析进行时滞分析，解决大时滞问题。其次，通过优化的NARX神经网络，实现非线性工况下温度的精准预测。案例验证结果表明，所提出模型的拟合度达到了0.999 67，均方误差为0.564 83，预测精度达到了98.4%以上。预测模型结果可指导立磨操作人员及时控制立磨振动，提高水泥产量并降低能耗和碳排放。

关键词：环境工程学数据驱动皮尔逊相关性分析延时分析非线性自回归外部输入神经网络

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超扁平液力变矩器瞬态流场特性与试验研究

工程机械 2025年第1期 126-130+12页

作者：曹靖钱啟德刘新洲卜正锋张泽宇惠记庄长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室陕西航天动力高科技股份有限公司

针对小循环圆超扁平液力变矩器的内流场特性及变矩性能开展研究。建立液力变矩器三维模型并抽取全流道，运用ANSYS Fluent进行数值模拟计算，得到不同工况下的性能特征，通过液力变矩器台架试验验证数值计算的准确性。对叶轮进行压力场... 详细信息

针对小循环圆超扁平液力变矩器的内流场特性及变矩性能开展研究。建立液力变矩器三维模型并抽取全流道，运用ANSYS Fluent进行数值模拟计算，得到不同工况下的性能特征，通过液力变矩器台架试验验证数值计算的准确性。对叶轮进行压力场分析表明，泵轮表面压力分布较为均匀，涡轮和导轮在入口及连接处受到高速油液冲击形成高压力区域，随着速比的增大，工作点发生变化使得各叶轮表面压力减弱，但高压力区域位置未发生改变。

关键词：扁平化液力变矩器数值模拟外特性曲线压力场分布

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仿人眼双目图像特征点提取与匹配方法

哈尔滨工业大学学报 2024年第4期56卷 92-100页

作者：向浩鸣夏晓华葛兆凯曹雨松道路施工技术与装备教育部重点实验室(长安大学) 西安710064

模仿人眼的视觉特性已成为机器迈向智能感知、智能认知的研究热点和难点。图像边缘蕴含着丰富的信息,因此人眼对场景中物体的边缘更加敏感。为在机器上实现这一视觉特性,提出了一种仿人眼双目图像特征点提取与匹配方法。首先选择边缘特... 详细信息

模仿人眼的视觉特性已成为机器迈向智能感知、智能认知的研究热点和难点。图像边缘蕴含着丰富的信息,因此人眼对场景中物体的边缘更加敏感。为在机器上实现这一视觉特性,提出了一种仿人眼双目图像特征点提取与匹配方法。首先选择边缘特征提取能力突出的SUSAN(small univalue segment assimilating nucleus)算子作为特征检测器;然后改进尺度不变特征变换(scale-invariant feature transform,SIFT)描述子的采样邻域,减少远离特征点的梯度信息因视点和视角差异带来的匹配误差,保留靠近特征点的主要梯度信息;随后对输入图像建立多尺度结构,在不同尺度上计算同一特征的主要梯度信息;最后利用平方根核比较梯度信息的相似性,生成多尺度描述子,增强描述向量的独特性。实验采用多种评价指标分别对提出的多尺度描述子和整体算法进行评估,并与经典的SIFT、SURF(speeded up robust features)、Root-SIFT等算法和先进的BEBLID (boosted efficient binary local image descriptor)、SuperGlue、DFM等算法进行对比。结果表明:提出的多尺度描述子能够提高边缘特征点的匹配准确率,并对光照变化具有更强的适应能力,体现出更好的匹配稳定性;与其他算法相比,本算法具有更高的匹配准确性。

关键词：特征点提取特征点匹配仿人眼双目图像多尺度结构特征描述子

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面向轴承智能诊断的多领域深度对抗迁移网络

哈尔滨工业大学学报 2022年第7期54卷 120-127,135页

作者：贾峰李世豪沈建军关海宁道路施工技术与装备教育部重点实验室(长安大学) 西安710064

针对不同工况下轴承监测数据分布差异性导致的诊断精度下降问题,基于深度学习与迁移学习,提出一种多领域深度对抗迁移网络,用于变工况下轴承的智能诊断。将不同工况下的样本集视作属于不同的领域,在特征提取时利用深度残差网络将轴承源... 详细信息

针对不同工况下轴承监测数据分布差异性导致的诊断精度下降问题,基于深度学习与迁移学习,提出一种多领域深度对抗迁移网络,用于变工况下轴承的智能诊断。将不同工况下的样本集视作属于不同的领域,在特征提取时利用深度残差网络将轴承源域的训练数据与目标域的测试数据映射到高维特征空间,提取监测数据高层抽象的特征表示;设计多领域对抗模块,以支持多故障模式的轴承样本在不同领域对抗模块上进行对抗迁移训练,保障源域与目标域数据在特征空间中的分布有效对齐;在利用源域数据训练故障分类器时引入标签平滑约束,增强故障识别的泛化能力,将源域故障诊断知识迁移到目标域数据的故障信息识别,实现变工况下的轴承智能诊断。利用变工况下的齿轮箱轴承故障数据集与电机轴承数据集对提出方法进行验证,结果表明:相比其他方法,提出的新方法考虑了轴承监测数据的多故障模式结构,更好地提取了领域不变特征,提升了变工况下轴承故障的识别精度。

关键词：深度学习变工况轴承领域对抗迁移学习智能诊断

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基于虚位移分解与伺服轨迹约束的机械系统跟踪控制

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机械工程学报 2015年第3期51卷 45-50页

作者：张新荣孟为来长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064

建立在Udwadia和Kalaba方程上的伺服约束跟踪控制方法要求系统的初始条件必须与跟踪约束方程相容。针对该问题,利用广义虚位移投影分解方法,将跟踪约束误差转化为广义坐标误差与广义速度误差,通过提出系统跟踪控制总误差的概念,提出一... 详细信息

建立在Udwadia和Kalaba方程上的伺服约束跟踪控制方法要求系统的初始条件必须与跟踪约束方程相容。针对该问题,利用广义虚位移投影分解方法,将跟踪约束误差转化为广义坐标误差与广义速度误差,通过提出系统跟踪控制总误差的概念,提出一种可以消除该误差的控制力计算方法。该方法可以实现对系统初始误差的补偿。利用该算法对系统初始跟踪误差的可控性,将其与基于Udwadia和Kalaba方程的伺服约束跟踪控制算法结合,实现了不相容初始条件下的约束系统轨迹跟踪控制。以平面2自由度机械手臂为仿真算例,对该控制算法在轨迹跟踪控制中的应用进行仿真研究。仿真结果表明,该方法可以解决机械系统跟踪控制中的初值不相容问题,同时对约束违约进行了抑制,提高了控制精度及稳定性。

关键词：虚位移分解约束跟踪初始条件不相容轨迹跟踪控制

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铣刨机旋转多刀铣削阻力的数值计算

西安交通大学学报 2016年第7期50卷 96-103页

作者：汪学斌胡永彪长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064

为计算沥青路面冷铣刨机的旋转多刀铣削阻力,将单把刀具旋转变厚度铣削的任一瞬时近似为等厚度平移切削,平移速度为刀具刀尖点轨迹的切线速度,以剪切破坏建立了单刀铣削阻力计算模型;将任一时刻各刀具铣削阻力的向量叠加作为该时刻铣削... 详细信息

为计算沥青路面冷铣刨机的旋转多刀铣削阻力,将单把刀具旋转变厚度铣削的任一瞬时近似为等厚度平移切削,平移速度为刀具刀尖点轨迹的切线速度,以剪切破坏建立了单刀铣削阻力计算模型;将任一时刻各刀具铣削阻力的向量叠加作为该时刻铣削转子的旋转多刀铣削阻力,得到了旋转多刀铣削阻力切向分力的数值计算方法。结合试验数据,以铣削接触面截面积为自变量修正了单刀铣削阻力计算公式,并对比了冷铣刨机试验样机旋转多刀铣削阻力切向分力的实测值与理论计算值,结果表明二者线性相关,相关系数R2=0.9;进而修正了旋转多刀铣削阻力切向分力的计算公式,分析了理论计算值的误差来源。所提出的单刀铣削阻力和多刀铣削阻力计算模型可为旋转类多刀具切削阻力数值计算提供参考。

关键词：沥青路面铣刨机铣削阻力多刀铣削数值计算

基于神经网络与自调节卡尔曼滤波的超宽带定位算法研究

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中国机械工程 2023年第12期34卷 1504-1511页

作者：古玉锋杜雨洁王育阳李昆鹏黎程山长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064

提出了一种基于神经网络与自调节卡尔曼滤波的超宽带(UWB)定位算法,以改善目前某三线自动驾驶轨道交通系统车辆定位精度不够高的现状。使用UWB标签和基站采集大量标签与各个基站的距离信息及对应标签的实际位置训练神经网络。在实时定... 详细信息

提出了一种基于神经网络与自调节卡尔曼滤波的超宽带(UWB)定位算法,以改善目前某三线自动驾驶轨道交通系统车辆定位精度不够高的现状。使用UWB标签和基站采集大量标签与各个基站的距离信息及对应标签的实际位置训练神经网络。在实时定位阶段,标签与各个基站的距离信息经网络发送至集中控制中心的服务器,通过优化后的神经网络得出实时的UWB定位标签的位置,对实时得到的标签位置使用自调节卡尔曼滤波以进一步提高精度。根据实车运行情况设计了一组包含斜道、直道和弯道的UWB标签移动轨迹进行仿真,并搭建UWB定位系统,设计标签的行驶轨迹,对神经网络与自调节卡尔曼滤波结合的UWB定位算法进行实验验证。结果表明:神经网络与自调节卡尔曼滤波结合的定位算法最大定位误差为223.58 mm,平均定位误差为43.16 mm,定位误差均方根值为42.06 mm。提出的神经网络与自调节卡尔曼滤波结合的定位算法相较于三点定位算法、卡尔曼滤波算法和神经网络算法,具有精度高、实时性好及稳定性高的优点,能够满足目前该三线轨道交通的定位要求。

关键词：超宽带神经网络自调节卡尔曼滤波定位算法

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大重合度弧齿锥齿轮设计与分析

西安交通大学学报 2021年第3期55卷 117-125页

作者：苏进展魏刚杨羽常乐浩郭家舜长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064

为改善弧齿锥齿轮啮合性能,提出一种接触路径沿齿长方向的大重合度设计方法。预置沿齿长的接触路径和对称抛物线传动误差,以大轮作为假想插齿刀,共轭展成小轮辅助齿面;先计算沿接触路径的齿面修形量,再根据轻载的弹性变形量和接触椭圆... 详细信息

为改善弧齿锥齿轮啮合性能,提出一种接触路径沿齿长方向的大重合度设计方法。预置沿齿长的接触路径和对称抛物线传动误差,以大轮作为假想插齿刀,共轭展成小轮辅助齿面;先计算沿接触路径的齿面修形量,再根据轻载的弹性变形量和接触椭圆长半轴,计算出沿接触线齿面网格点的修形量,将两者叠加到小轮辅助齿面上获得小轮目标齿面;借助遗传算法求解目标齿面所对应的小轮加工参数。通过算例表明,将接触路径设计为沿齿长方向能够获得大重合度,且重合度仅与齿宽有关,沿齿宽中线的接触路径能够获得更好的啮合性能,避免过早发生边缘接触;齿面印痕沿齿向分布,避免内对角接触,减小齿面相对滑动速度,且在安装误差作用下,齿面印痕沿着齿高方向移动。

关键词：弧齿锥齿轮大重合度齿面印痕滑动速度齿面修形