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代理参数法检测有机干扰中硝酸盐氮的研究
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作者 陈颖 邸远见 +2 位作者 崔行宁 朱奇 李少华 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期99-105,共7页
为解决双波长法在硝酸盐氮检测过程中由于有机干扰吸光度叠加造成预测精度下降的问题,提出了代理参数法。把混合谱中的6个积分面积值作为代理参数,基于4阶导数谱的分割算法来寻找代理参数的分界点;通过面积积分法获得分界点前后各代理... 为解决双波长法在硝酸盐氮检测过程中由于有机干扰吸光度叠加造成预测精度下降的问题,提出了代理参数法。把混合谱中的6个积分面积值作为代理参数,基于4阶导数谱的分割算法来寻找代理参数的分界点;通过面积积分法获得分界点前后各代理参数的值;根据有机干扰代理参数的比例,得到分界点前有机干扰对混合谱的贡献程度。基于处理后的数据,采用最小二乘法建立硝酸盐氮水样浓度与其积分面积的预测模型。并将该模型应用于实际水样检测,结果表明,对比传统双波长法,模型的决定系数达到了0.999 8,平均标准偏差小于3%,并且拥有更低的检出限(≥0.009 mg/L)、更好的回收率(95%~104%)和更宽的线性区间,能够为水样中硝酸盐氮的检测提供可靠的技术支持。 展开更多
关键词 硝酸盐氮 有机干扰 四阶导数谱 代理参数法 浓度预测模型
含矩形腔的MIM波导耦合T型腔结构Fano共振传感特性研究
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作者 陈颖 许扬眉 +4 位作者 高新贝 曹景刚 谢进朝 朱奇 李少华 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期332-338,共7页
基于表面等离激元在亚波长结构的传播特性,提出了一种含矩形腔的金属-介质-金属(MIM)波导与T型腔耦合的结构。T型腔形成的较窄离散态与矩形腔形成的较宽连续态相互耦合,经过干涉相消形成Fano共振。采用耦合模理论,分析了Fano共振的形成... 基于表面等离激元在亚波长结构的传播特性,提出了一种含矩形腔的金属-介质-金属(MIM)波导与T型腔耦合的结构。T型腔形成的较窄离散态与矩形腔形成的较宽连续态相互耦合,经过干涉相消形成Fano共振。采用耦合模理论,分析了Fano共振的形成机理;运用有限元分析法对该结构进行模拟仿真,分析结构参数对其折射率传感特性的影响。结果表明,经过结构参数的优化,其优质因子可达6.04×10~4,灵敏度为1120nm/RIU,该研究结果可为光子回路的集成及纳米级传感器的设计提供理论参考。 展开更多
关键词 表面光学 表面等离子激元 波导 矩形腔 T型腔 Fano共振
基于紫外光谱的水体硝酸盐浓度混合预测模型研究 预览
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作者 陈颖 何磊 +4 位作者 崔行宁 韩帅涛 朱奇 翟应俭 李少华 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1489-1494,共6页
水体中的硝酸盐浓度过高不仅会造成水环境污染而且会对人类身体健康造成很大威胁,传统的检测硝酸盐的方法检测时间长且操作复杂。针对水体中硝酸盐氮难以快速在线检测的问题,基于紫外吸收光谱,提出了一种混合预测模型结合光谱积分快速... 水体中的硝酸盐浓度过高不仅会造成水环境污染而且会对人类身体健康造成很大威胁,传统的检测硝酸盐的方法检测时间长且操作复杂。针对水体中硝酸盐氮难以快速在线检测的问题,基于紫外吸收光谱,提出了一种混合预测模型结合光谱积分快速定量检测水体中硝酸盐浓度的方法。混合预测模型为低浓度样本建立的双波长法预测模型与高浓度样本建立的偏最小二乘支持向量机(LS-SVM)预测模型数据融合之后的模型。按照合适的浓度梯度配备了19组硝酸盐氮标准溶液,通过实验测得不同浓度硝酸盐氮样本的光谱数据。首先基于双波长法对所有样本进行回归分析,按照A=A220-2A275计算不同实验样本的吸光度A,其中A220和A275是220和275nm处样本的吸光度,将吸光度A与样本浓度值进行线性回归,拟合出样本浓度的预测值。结果显示当样本浓度较小时,相关性很好,r为0.9974,随着实验样本浓度的上升,曲线发生严重的非线性漂移,因此双波长法只适合低浓度样本预测模型的建立。对于高浓度样本,光谱重叠严重,适合建立非线性的预测模型,支持向量机(SVM)与LS-SVM都适合小样本的非线性数据建模,LS-SVM预测精度稍高,运算速度稍快。通过对所有的实验样本进行全波长光谱积分,比较相邻样本光谱积分的变化率可以筛选出样本的临界浓度值,4mg·L^-1的硝酸盐样本积分值前后变化率最大,因此选择4mg·L^-1作为临界浓度值较为合适。浓度高于4mg·L^-1的实验样本建立LS-SVM预测模型,通过交叉验证的方法选择出合适的参数,正则化参数γ=50,核函数选择高斯核,核函数宽度σ2=0.36,训练样本之后进行回归;其余样本建立双波长法预测模型,最后进行两种模型的数据融合,形成从低浓度到高浓度的水体中硝酸盐浓度的检测。为了验证混合预测模型的预测精度,另外建立了SVM,LS-SVM,偏最小二乘(PLS)等模� 展开更多
关键词 紫外光谱 混合预测 双波长 LS-SVM 数据融合 在线监测
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单挡板金属-电介质-金属波导耦合圆盘腔级联多Fano共振差动传感
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作者 韩帅涛 陈颖 +4 位作者 许扬眉 曹景刚 高新贝 谢进朝 朱奇 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期185-191,共7页
基于表面等离子亚波长结构的传输特性与光子局域特性,提出了一种单挡板金属-电介质-金属(MDM)波导耦合圆盘级联结构。由圆盘级联形成的孤立态与金属挡板形成的较宽连续态干涉相长相消,形成了两种不同模式的Fano共振。结合耦合模理论,分... 基于表面等离子亚波长结构的传输特性与光子局域特性,提出了一种单挡板金属-电介质-金属(MDM)波导耦合圆盘级联结构。由圆盘级联形成的孤立态与金属挡板形成的较宽连续态干涉相长相消,形成了两种不同模式的Fano共振。结合耦合模理论,分析了该结构形成Fano共振的传输特性,采用有限元分析法对结构进行了模拟仿真,定量分析了结构参数对折射率传感特性影响。根据折射率变化的物理机制,分析了温度和湿度在实际测量过程中对测量结果的影响,并采用差动传感的方法有效解决了传感过程中的交叉敏感问题。 展开更多
关键词 测量 金属-电介质-金属波导 Fano共振 单挡板 级联结构 差动传感
移动机器人混合的半稠密视觉里程计算法
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作者 朱奇 彭迎春 +2 位作者 董惠茹 曹运泽 陈卫东 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2018年第11期214-221,共8页
为了提升快速运动环境中移动机器人视觉里程计的精度,提出一种移动机器人混合的半稠密视觉里程计算法。首先,利用鲁棒性强且适用于相机快速运动的特征点法快速追踪相机位姿,并根据深度不确定性分别建立3D-2D的重投影误差以及3D-3D几何误... 为了提升快速运动环境中移动机器人视觉里程计的精度,提出一种移动机器人混合的半稠密视觉里程计算法。首先,利用鲁棒性强且适用于相机快速运动的特征点法快速追踪相机位姿,并根据深度不确定性分别建立3D-2D的重投影误差以及3D-3D几何误差,提出改进的运动位姿求解方法,为半稠密直接法提供更准确的初始位姿;其次,采用Sobel卷积核获取图像中梯度明显的像素点,进而通过最小化光度误差对关键帧进行配准,有效估计关键帧间相对运动;最后通过位姿图对关键帧位姿以及相邻帧间变换进行局部优化,减少轨迹漂移。两种公开数据集以及实际在线场景实验验证,本文算法可有效提高视觉里程计位姿精度,可以满足快速运动场景中自主定位的要求。 展开更多
关键词 移动机器人 同时定位与地图构建 直接法 视觉里程计
单挡板MDM波导耦合圆盘腔的Fano共振双模式特性研究
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作者 韩帅涛 陈颖 +4 位作者 邸远见 何磊 崔行宁 朱奇 李少华 《光学学报》 CSCD 北大核心 2018年第10期325-331,共7页
基于表面等离子亚波长结构的传输特性与光子局域特性,提出了一种单挡板金属-电介质-金属(MDM)波导耦合圆盘腔结构。由圆盘腔形成的两个孤立态与金属挡板形成的较宽的连续态干涉相消,形成两种不同模式的Fano共振。结合耦合模理论分析... 基于表面等离子亚波长结构的传输特性与光子局域特性,提出了一种单挡板金属-电介质-金属(MDM)波导耦合圆盘腔结构。由圆盘腔形成的两个孤立态与金属挡板形成的较宽的连续态干涉相消,形成两种不同模式的Fano共振。结合耦合模理论分析了该结构形成Fano共振的传输特性,用有限元分析法对结构进行模拟仿真,定量分析了结构参数对折射率传感特性的影响。结果表明:优化后的结构在两种模式下的优质因子分别为1.7×105和1.36×105,折射率灵敏度分别为710nm/RIU和1105nm/RIU,可为解决传感器在折射率测量时的交叉敏感问题提供理论参考。 展开更多
关键词 光学器件 表面等离子 波导 圆盘腔 单挡板
表面覆膜波导光栅共振光谱特性及传感机理分析 预览
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作者 陈颖 赵志勇 +4 位作者 何磊 韩帅涛 朱奇 翟应俭 李少华 《光谱学与光谱分析》 CSCD 北大核心 2018年第7期2320-2324,共5页
基于波导光栅共振原理和古斯-汉欣(Goos-Hnchen)位移理论,提出一种表面覆膜波导光栅传感结构,并研究其共振光谱特性。通过在光栅表面涂覆低折射率聚合物功能膜层优化其共振光谱特性,选用多孔硅作为待测物承载单元,可以使光学探针更... 基于波导光栅共振原理和古斯-汉欣(Goos-Hnchen)位移理论,提出一种表面覆膜波导光栅传感结构,并研究其共振光谱特性。通过在光栅表面涂覆低折射率聚合物功能膜层优化其共振光谱特性,选用多孔硅作为待测物承载单元,可以使光学探针更充分地接触待测样本,从而提高其检测性能。根据波导光栅共振相位条件,建立了共振波长和样本折射率之间的数学模型,通过检测共振位置的改变进而对样本浓度进行检测。研究表明,该表面覆膜波导光栅传感结构具有线型对称和窄线宽的共振光谱特性,可实现高品质因数(Q值)和高灵敏度的传感特性,其Q值为1 488,对折射率的检测极限可达5×10^-4 RIU(RIU为折射率单位)。通过检测不同浓度的葡萄糖溶液对其传感特性进行验证分析,结果表明,共振波长与葡萄糖溶液浓度之间具有良好的线性关系,对葡萄糖溶液的检测灵敏度为1.12nm/1%,证明了该表面覆膜波导光栅传感结构的有效性,可以用于对低浓度样本溶液的实时动态监测,并为波长调制型光学折射率传感器的研究提供理论指导。 展开更多
关键词 折射率传感 波导光栅共振 表面覆膜 光谱分析 多孔硅
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亚波长金属光栅/电介质/金属混合波导传感结构的研究 被引量:1
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作者 陈颖 田亚宁 +2 位作者 何磊 韩帅涛 朱奇 《中国激光》 CSCD 北大核心 2018年第1期253-259,共7页
提出了一种亚波长金属光栅/电介质/金属混合波导传感结构, 在结构中可产生导模共振模式、表面等离子激元共振模式和局域表面等离子体模式, 模式之间互相耦合, 从而在反射光谱中形成两个窄带共振缺陷峰。通过研究共振缺陷峰处磁场分布和... 提出了一种亚波长金属光栅/电介质/金属混合波导传感结构, 在结构中可产生导模共振模式、表面等离子激元共振模式和局域表面等离子体模式, 模式之间互相耦合, 从而在反射光谱中形成两个窄带共振缺陷峰。通过研究共振缺陷峰处磁场分布和结构参数对反射谱的影响, 分析了结构中的共振模式。根据导模共振原理和表面等离子体共振形成条件, 建立共振缺陷峰波长与结构参数之间的关系模型, 通过观察共振缺陷峰波长的漂移实现待测样本气体浓度的动态实时监测。以多孔硅为传感载体、甲醛气体为待测样本, 分析传感器的品质因数和灵敏度。结果表明, 两个窄带共振缺陷峰的品质因数分别可达42.3 RIU-1和78.5 RIU-1, 灵敏度分别为466 nm/RIU和628 nm/RIU。 展开更多
关键词 传感器 金属光栅 导模共振 表面等离子激元
含金属双缝的金属-电介质-金属波导耦合环形腔Fano共振慢光特性研究 被引量:9
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作者 陈颖 罗佩 +3 位作者 田亚宁 刘晓飞 赵志勇 朱奇 《光学学报》 CSCD 北大核心 2017年第9期281-286,共6页
基于表面等离子亚波长结构的传输特性,提出一种含金属双缝的金属-电介质-金属波导耦合环形腔结构。由金属双缝波导谐振腔形成的较宽的连续态波与由环形谐振腔形成的较窄的孤立态波耦合干涉相消,形成Fano共振。结合耦合波理论,分析了该... 基于表面等离子亚波长结构的传输特性,提出一种含金属双缝的金属-电介质-金属波导耦合环形腔结构。由金属双缝波导谐振腔形成的较宽的连续态波与由环形谐振腔形成的较窄的孤立态波耦合干涉相消,形成Fano共振。结合耦合波理论,分析了该结构形成Fano共振的传输及相位特性。采用有限元分析法对该结构进行模拟仿真,定量分析了结构参数对结构慢光特性的影响,实现结构参数优化。结果表明,优化后的结构群折射率可达205。该结构能为集成等离子慢光器件的设计提供有效的理论参考。 展开更多
关键词 表面光学 表面等离子 金属-电介质-金属波导 Fano共振 慢光
基于图像匹配的移动机器人导航研究 预览
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作者 朱奇 王梓巍 陈颖 《计量学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期571-575,共5页
针对移动机器人导航过程中基于尺度不变特征变换(SIFT)算法图像匹配速度较慢,提出了基于减法聚类和特征描述符二值化的改进SIFT算法。通过减法聚类消除大量特征点中的冗余特征点,在不影响原SIFT算法稳定性的前提下有效降低了特征点... 针对移动机器人导航过程中基于尺度不变特征变换(SIFT)算法图像匹配速度较慢,提出了基于减法聚类和特征描述符二值化的改进SIFT算法。通过减法聚类消除大量特征点中的冗余特征点,在不影响原SIFT算法稳定性的前提下有效降低了特征点数量,然后将生成的特征描述符进行二值化,依据Hash函数生成索引,以汉明距离作为度量准则。实验结果表明:与原SIFT算法相比,改进的SIFT算法中特征点数量下降30%~40%;匹配对数基本维持不变;匹配率上升6%~12%;匹配时间下降60%~70%。与基于颜色矩的改进SIFT分级图像匹配算法相比,改进的SIFT算法中特征点数量下降15%~25%;匹配对数基本维持不变;匹配率上升5%~10%;匹配时间下降45%-55%。 展开更多
关键词 计量学 移动机器人 图像匹配 减法聚类 二值化 改进SIFT
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含多孔硅层的波导耦合光栅纳米异质结构的折射率传感机理
11
作者 陈颖 赵志勇 +4 位作者 田亚宁 刘晓飞 朱奇 翟应俭 李少华 《中国激光》 CSCD 北大核心 2017年第10期236-242,共7页
基于波导耦合光栅的共振原理和多孔硅的光学传感特性,提出一种含多孔硅层的波导耦合光栅纳米异质结构的折射率传感模型。根据古斯-汉欣(Goos-Hnchen)位移理论和波导耦合光栅共振的相位匹配条件,建立共振波长与待测样本折射率之间的... 基于波导耦合光栅的共振原理和多孔硅的光学传感特性,提出一种含多孔硅层的波导耦合光栅纳米异质结构的折射率传感模型。根据古斯-汉欣(Goos-Hnchen)位移理论和波导耦合光栅共振的相位匹配条件,建立共振波长与待测样本折射率之间的关系模型,并分析了折射率传感结构的折射率传感特性。利用多孔硅高效的承载机制,将其作为待测样本承载单元,选用不同浓度的乙二醇溶液作为待测样本,对该折射率传感结构的灵敏度和品质因数Q进行分析。结果表明,该折射率传感结构对乙二醇溶液的灵敏度为2.2nm/1%,Q值为226,证明了该传感结构的有效性,它可实现对低浓度待测样本的检测。 展开更多
关键词 传感器 波导耦合光栅 折射率 多孔硅
基于全局特征与局部特征的图像分级匹配算法研究及应用 预览
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作者 朱奇 王梓巍 陈颖 《中国机械工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第16期2211-2217,共7页
移动机器人基于拓扑地图导航时要求图像特征提取与匹配算法具有高的精度和鲁棒性、良好的实时性,针对此,提出了基于全局特征和局部特征的图像分级匹配算法。首先对输入的待匹配图像应用改进的形状上下文算法提取全局特征与图像库中图像... 移动机器人基于拓扑地图导航时要求图像特征提取与匹配算法具有高的精度和鲁棒性、良好的实时性,针对此,提出了基于全局特征和局部特征的图像分级匹配算法。首先对输入的待匹配图像应用改进的形状上下文算法提取全局特征与图像库中图像进行遍历粗匹配,得到与当前待匹配图像相似度最高的3幅图像并构建临时图像库;然后利用改进的SIFT算法提取输入图像局部特征与临时图像库中3幅图像的局部特征进行精确匹配,最终得到与待匹配图像相似度最高的图像作为匹配结果输出。所提出的图像分级匹配算法将基于全局特征的改进形状上下文算法和基于局部特征的改进SIFT算法相结合,从而达到优势互补的目的。实验结果表明,该算法在机器人基于拓扑地图导航过程中有效地提高了图像匹配效率,缩短了运行时间。 展开更多
关键词 移动机器人 图像匹配 改进形状上下文 改进SIFT
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基于全局和局部特征融合的图像匹配算法研究 预览 被引量:36
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作者 朱奇 张朋珍 +2 位作者 李昊立 詹贤娇 陈颖 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期170-176,共7页
针对移动机器人视觉同时定位与地图构建过程中图像处理速度慢以及特征点匹配实时性和准确性差的问题,提出基于颜色特征和改进SURF算法融合的图像匹配算法。首先,采用颜色特征对图像序列进行粗匹配,选取与测试图像最相近的5幅图像作为待... 针对移动机器人视觉同时定位与地图构建过程中图像处理速度慢以及特征点匹配实时性和准确性差的问题,提出基于颜色特征和改进SURF算法融合的图像匹配算法。首先,采用颜色特征对图像序列进行粗匹配,选取与测试图像最相近的5幅图像作为待匹配图像;其次,改进SURF算法,用Krawtchouk矩对采用Hessian矩阵获取的关键点进行描述,计算关键点的梯度方向和幅值,得到新的特征向量,对待匹配图像提取改进SURF特征再与测试图像进行精确匹配,得到最佳匹配图像,此匹配算法提高了移动机器人图像处理的速度和精度。实验结果表明,改进算法的误匹配率降低10%左右,程序运行时间减少,在可靠性得到保证的同时适应于实时性应用。 展开更多
关键词 vSLAM 图像匹配 SURF Krawtchouk矩不变量 HSV
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基于萤火虫算法改进移动机器人定位方法研究 预览 被引量:11
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作者 朱奇 肖亚昆 +2 位作者 陈卫东 倪春香 陈颖 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期323-329,共7页
针对传统蒙特卡洛定位中粒子退化以及粒子贫乏造成的移动机器人定位精度下降问题,提出了利用萤火虫算法改进蒙特卡洛定位的方法。利用改进后的萤火虫算法优化粒子的采样过程,使粒子在权值更新前趋向高似然区域,并且改进了重采样策略,新... 针对传统蒙特卡洛定位中粒子退化以及粒子贫乏造成的移动机器人定位精度下降问题,提出了利用萤火虫算法改进蒙特卡洛定位的方法。利用改进后的萤火虫算法优化粒子的采样过程,使粒子在权值更新前趋向高似然区域,并且改进了重采样策略,新的重采样可以使粒子的多样性更好。将改进后的新算法用于机器人定位实验中,结果表明新算法相比扩展卡尔曼粒子滤波在粒子数分别为10、30、50的情况下性能分别提高了20%、34%、29%,并且使用的时间更少。 展开更多
关键词 移动机器人 蒙特卡洛定位 粒子滤波 萤火虫算法 重采样
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镜像对称多孔硅光子晶体的折射率传感特性 被引量:1
15
作者 陈颖 韩洋洋 +2 位作者 曹会莹 朱奇 毕卫红 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期206-211,共6页
结合光子晶体的局域特性与多孔硅特有的光学特性,提出一种镜像对称多孔硅光子晶体折射率传感结构。基于分层传输矩阵法建立传感理论模型,得出缺陷波长与其基本结构参数的关系。改变多孔硅高低折射率层的结构参数,可使缺陷峰的半峰全宽变... 结合光子晶体的局域特性与多孔硅特有的光学特性,提出一种镜像对称多孔硅光子晶体折射率传感结构。基于分层传输矩阵法建立传感理论模型,得出缺陷波长与其基本结构参数的关系。改变多孔硅高低折射率层的结构参数,可使缺陷峰的半峰全宽变窄,进而使其品质因数(Q值)得到提高。根据传输矩阵理论,对不同浓度甲醇蒸汽进入到该传感结构前后的反射光谱进行理论仿真,得出其光谱特性,推导出由于环境折射率影响引起的传感层等效折射率改变与缺陷峰漂移之间的数学模型,并进行数值模拟分析。结果显示:该传感器结构的Q值为3114.75,灵敏度为903.9 nm/RIU,可为微型化与高分辨率传感器的设计提供一定的技术参考。 展开更多
关键词 光学器件 折射率 多孔硅光子晶体 镜像对称 缺陷峰 传输矩阵法
基于布洛赫理论的光子晶体表面波形成及传感机理 被引量:1
16
作者 陈颖 范卉青 +3 位作者 卢波 曹会莹 朱奇 陈卫东 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期239-244,共6页
结合布洛赫理论和麦克斯韦方程组,针对一维光子晶体表面缺陷态结构形成的布洛赫表面波进行理论分析,并研究了布洛赫表面波的局域特性和入射电磁波波长与角度对布洛赫表面波的影响。在此基础上,对一维光子晶体表面缺陷态结构的传感特... 结合布洛赫理论和麦克斯韦方程组,针对一维光子晶体表面缺陷态结构形成的布洛赫表面波进行理论分析,并研究了布洛赫表面波的局域特性和入射电磁波波长与角度对布洛赫表面波的影响。在此基础上,对一维光子晶体表面缺陷态结构的传感特性进行分析,当TE 偏振分量以一定角度入射到光子晶体中时,在待测溶液形成的缺陷层中发生谐振,电磁场被局域增强,与待测溶液分子充分作用,其形成的布洛赫表面波对待测溶液折射率变化具有高度的敏感性。数值模拟结果表明,其Q 值可达2620.29,灵敏度S 为62°RIU-1,因此布洛赫表面波在一维光子晶体结构中具有很好的传感特性,可为折射率传感器的设计和应用提供理论参考。 展开更多
关键词 表面光学 表面波 布洛赫表面波 光子晶体 表面缺陷态 折射率传感
基于MLS-MWS混合模型的软组织建模 预览
17
作者 陈卫东 刘波 朱奇 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期699-704,共6页
针对无网格模型计算量大和边界处理繁琐的问题,提出一种基于改进最小二乘近似函数的无网格强弱势混合模型(MLS-MWS)。首先,基于场理论将模型划分为内部域和外部域,在内部域中,不与自然边界相连接的节点通过无网格强势法来构建平衡方程... 针对无网格模型计算量大和边界处理繁琐的问题,提出一种基于改进最小二乘近似函数的无网格强弱势混合模型(MLS-MWS)。首先,基于场理论将模型划分为内部域和外部域,在内部域中,不与自然边界相连接的节点通过无网格强势法来构建平衡方程,该方法无数值积分,从而达到计算量的减少;在外部域中,通过无网格局部弱势法来弱化边界问题。其次,在强势方法中,需利用最小二乘近似式表示位移的二阶导数,针对其计算量大和效率低的问题,提出改进移动最小二乘近似函数和导数,通过将节点值进行两次MLS导数插值,求出该节点的二阶导数,进一步简化计算;最后采用PHANTOM触觉交互设备,对肝脏模型进行拉伸与挤压的形变模拟实验。实验结果表明,MLS-MWS混合模型相比无网格伽辽金模型,单步执行时间从17.3 ms减少到13.8 ms,频率从56.80帧/s提高到72.46帧/s。该混合模型结合无网格强弱势法和双重无网格配点法,达到优势互补,有效提高模型的实时性。 展开更多
关键词 软组织建模 无网格法 双重配点无网格法 MLS-MWS模型
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基于颜色矩的改进尺度不变特征变换的移动机器人定位算法 预览 被引量:5
18
作者 朱奇 张兴家 +1 位作者 陈卫东 陈颖 《计量学报》 CSCD 北大核心 2016年第2期118-122,共5页
针对基于图像外观的移动机器人定位中图像特征提取与匹配实时性和准确性差的问题,提出基于颜色矩的改进尺度不变特征变换分级图像匹配算法。该算法先由颜色矩来排序图像序列,再由改进尺度不变特征变换特征与排序后图像序列精确匹配实现... 针对基于图像外观的移动机器人定位中图像特征提取与匹配实时性和准确性差的问题,提出基于颜色矩的改进尺度不变特征变换分级图像匹配算法。该算法先由颜色矩来排序图像序列,再由改进尺度不变特征变换特征与排序后图像序列精确匹配实现定位。其中,改进的尺度不变特征变换算法以基于采样的迭代搜索算法检测极值点,由Sobel算子计算特征点的梯度方向和幅值,提高尺度不变特征变换算法速度及匹配精度。实验结果表明:改进的尺度不变特征变换算法降低误匹配率约9.2%,特征提取与匹配耗时减少约25.8%;分级图像匹配算法减少尺度不变特征变换特征计算代价约70%,减少总体耗时约43.3%。 展开更多
关键词 计量学 移动机器人 图像匹配 颜色矩 迭代尺度不变特征变换
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基于紧束缚法的空气栅光子晶体双缺陷模传感机理研究 被引量:1
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作者 陈颖 石佳 +4 位作者 卢波 刘腾 董晶 朱奇 陈卫东 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期276-281,共6页
为了降低外界环境温度变化对单缺陷光子晶体折射率传感的干扰,提出了一种双缺陷空气栅光子晶体的传感模型。通过紧束缚法分析光子晶体双缺陷模的产生机理,并结合传输矩阵理论分析该光子晶体结构的光学传输特性。针对折射率和温度的交叉... 为了降低外界环境温度变化对单缺陷光子晶体折射率传感的干扰,提出了一种双缺陷空气栅光子晶体的传感模型。通过紧束缚法分析光子晶体双缺陷模的产生机理,并结合传输矩阵理论分析该光子晶体结构的光学传输特性。针对折射率和温度的交叉敏感问题,提出了一种消除温度干扰的方法,并建立两缺陷模波长与光子晶体结构参数之间的关系模型。利用该空气栅光子晶体,通过观测双缺陷峰波长的漂移,即可实现待测气体样本参数的动态监测。通过数值模拟可以发现,两缺陷模的波长均与待测气体的折射率呈线性关系,该传感具有结构简单和精度高等优点。 展开更多
关键词 传感器 空气栅光子晶体 双缺陷 紧束缚法 折射率
基于混沌优化MPSO的移动机器人FastSLAM算法研究 预览
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作者 朱奇 夏翠萍 +1 位作者 陈卫东 陈颖 《中国机械工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期587-591,597共6页
针对移动机器人快速同时定位和地图创建(FastSLAM)中粒子退化问题,提出一种基于混沌优化的中值导向粒子群优化(MPSO)算法。该算法在粒子估计过程中引入观测信息,调整粒子的提议分布,提高位置预测的准测性。混沌优化MPSO算法采用两... 针对移动机器人快速同时定位和地图创建(FastSLAM)中粒子退化问题,提出一种基于混沌优化的中值导向粒子群优化(MPSO)算法。该算法在粒子估计过程中引入观测信息,调整粒子的提议分布,提高位置预测的准测性。混沌优化MPSO算法采用两步优化策略,首先通过中值导向加速度来改进粒子的进化速度,有效地克服粒子退化问题,改善算法的收敛性;然后针对粒子耗尽问题,在MPSO优化算法中引入混沌搜索算法来寻找全局最优位置,驱散聚集在局部最优的粒子群,使其向全局最优位置靠近,扩大解空间的范围,从而保持种群的多样性。仿真和实时数据证明了该方法正确、可行。 展开更多
关键词 快速同时定位和地图创建 提议分布 中值导向粒子群优化 中值导向加速度 混沌
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