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    2020年 第48卷 第8期    刊出日期:2020-08-25
    电子、通信与自动控制
    黄雄波 胡永健 王宇飞
    2020, 48(8):  1-9.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190917
    摘要 ( 394 )   PDF (9464KB) ( 69 )  
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    现有的深度神经网络隐写检测技术主要针对数字图像隐写,但视频隐写与图像隐写存在很大差异,因此无法将用于图像隐写分析的深度神经网络直接用于视频隐写分析。为此,文中以修改运动向量的视频隐写为检测对象,在新型图像隐写分析网络SRNet基础上,设计了一种用于视频隐写检测的深度神经网络,构造了能准确反映运动向量隐写修改的输入矩阵。实验结果表明,文中提出的方法对中低码率的视频检测准确率明显高于两种传统的视频隐写分析方法,且对不同码率的视频检测性能平稳。
    杜启亮, 黄理广, 田联房, 等
    2020, 48(8):  10-21.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.200010
    摘要 ( 675 )   PDF (5245KB) ( 267 )  
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    针对乘客在搭乘扶梯时的危险行为难以被实时准确检测的问题,提出了一种基于视频监控的手扶电梯乘客异常行为识别算法。首先,使用 YOLOv3 对图像中乘客的位置进行检测; 接着,使用 MobileNetv2 作为基网络,结合反卷积层对检测出来的乘客进行人体骨架提取; 然后,使用骨架距离作为跟踪依据,采用匈牙利匹配算法对相邻帧间的人体骨架进行匹配,实现视频中乘客的 ID 号分配; 最后,通过图卷积神经网络对乘客关键点信息进行异常行为识别。在 GTX1080GPU 上的实验结果表明,文中提出的识别算法的处理速度能达到 15f/s,异常行为识别准确率达 94. 3%,能够实时准确地识别手扶电梯上乘客的异常行为。
    潘创 刘乙奇 黄道平
    2020, 48(8):  22-28.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190656
    摘要 ( 565 )   PDF (8473KB) ( 135 )  
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    立体匹配是双目立体视觉的关键步骤和难点问题,制约着双目视觉系统的应用。图像的噪声、遮挡、弱纹理等问题使得匹配精度低。为了解决这些难点问题,文中提出了一种基于激光散斑的立体匹配算法。首先根据激光散斑特点,提出了一种基于梯度方向的匹配代价计算方法; 然后将半全局匹配和导向滤波器串联起来进行代价聚合,以满足实时性要求和提高算法对倾斜平面的适应能力; 最后,根据匹配代价的平均值与最小值,提出了一种可靠性检验方法,以处理遮挡和物体边缘视差不连续的问题。文中匹配算法在物流行业中的应用结果表明,该算法可以实时测量包裹尺寸,测量精度可以达到 ±5%。
    杨春玲 郑钊彪 李金昊
    2020, 48(8):  29-37,48.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190347
    摘要 ( 633 )   PDF (8303KB) ( 79 )  
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    针对基于结构相似性的帧间组稀疏表示重构 (SSIM-InterF-GSR) 算法在重构平稳区域时未能充分利用高质量重构的关键帧信息,且稀疏化处理阈值的数值设置不合理的问题,提出了基于块分类的自适应阈值调整组稀疏重构 (BC-ATA-GSR) 算法。首
    先,根据块内物体运动状态分类图像块并分配合理的参考帧,以提高视频序列平稳区域的重构质量; 然后,根据采样率以及图像块种类自适应设置稀疏化初始阈值,以保留足够的结构信息; 最后,提出了迭代阈值梯度缩减方案,以便在提升迭代后期重构质量的同时也加快迭代收敛速度。与 SSIM-InterF-GSR 算法相比,BC-ATA-GSR 算法取得了更好的重构质量,重构 QCIF 和 CIF 视频序列的平均 PSNR 分别最高提升了 3. 77、2. 28dB,时间复杂度最多下降了 42. 08%。
    杨鹏 吴其明
    2020, 48(8):  38-48.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190722
    摘要 ( 366 )   PDF (2008KB) ( 131 )  
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    针对移动群智感知网络中感知的任务分配以及保护感知用户的隐私信息问题,提出了一种基于用户属性感知的任务分配与隐私保护协同机制。首先,根据感知用户固有属性以及历史任务参与记录,挖掘用户对任务的不同倾向、意愿和访问等来量化出用户的静态属性和社会属性; 然后,将用户属性作为输入,使用 BP 神经网络对用户服务能力进行分析,实现任务与用户的优化分配; 最后,感知用户生成假名参与感知任务,结合环签名对用户属性生成随机数进行属性加密,确保感知用户在隐私安全的前提下,提升平台感知数据的准确程度。仿真实验结果表明,文中所提出的策略能够有效地选择出感知用户,验证了用户上传数据的可用性,保护了用户的身份安全。
    崔冬, 王明, 李刚, 等
    2020, 48(8):  49-55.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190515
    摘要 ( 273 )   PDF (1750KB) ( 97 )  
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    为了解决图像显著性检测中传统方法特征学习不全面、复杂场景下显著区域凸出不明显的问题,提出了一种基于多级深度特征和随机游走的显著性检测算法。首先,利用全卷积神经网络,结合深层和浅层卷积特征信息对图像进行多级卷积深度特征提取; 然后,对图像进行超像素分割,将提取的深度卷积特征分配给相应的超像素,构建特征矩阵; 最后,通过正则化随机游走排序模型生成最终的显著图。在 ECSSD 和 DUT-OMRON 数据库上的实验结果表明,与 6 种具有代表性的显著性检测算法相比,文中算法的准确性和 F 值具有一定的优势。
    化学化工
    马彤梅, 任鹏, 黄理纳, 等
    2020, 48(8):  56-64.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.200188
    摘要 ( 378 )   PDF (2733KB) ( 247 )  
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    为解决第二类玩具材料中有机锡定量限难以达到的问题,同时增加玩具检测的可迁移有机锡化合物 (OTCs) 种类,以第二类玩具材料为研究对象,通过对实验条件的优化调整,建立了一种能同时测定玩具中 20 种可迁移 OTCs 的气相色谱串联质谱(GC-MS/MS) 检测方法。在样品中的 OTCs 经模拟胃液 (盐酸) 迁移及衍生剂 (四乙基硼酸钠) 衍生化后,采用多反应监控模式 (MRM) 进行分析,并对迁移条件、衍生步骤及 GC-MS/MS 工作参数等进行了优化。实验结果表明: 20 种 OTCs 的质量浓度在
    0. 005 ~0. 200mg/L 范围内时线性关系良好,线性相关系数为 0. 9963 ~0. 9999; 样品加标回收率为 80. 6% ~117. 2%,相对标准偏差小于 5% (n =6); 20 种 OTCs 的方法检出限为 0. 019 ~3. 196μg/kg,定量限为 0. 065 ~10. 652μg/kg。与日常检测玩具中 OTCs 最常用的 GC-MS 测试方法相比,文中方法在 20min 内可同时对 20 种 OTCs 进行分离和检测,选择性强,定量准确,灵敏度高,降低了检出限和定量限,有效解决了第二类玩具材料中有机锡定量限难以达到的问题,也弥补了目前玩具检测的 OTCs 种类少等局限性,是一种广泛、高效、灵敏、可靠的检测方法。
    陈国华, 梁旭, 周利兴, 等
    2020, 48(8):  65-71.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190734
    摘要 ( 374 )   PDF (16096KB) ( 123 )  
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    在分析化工园区事故影响严重程度的基础上,提出了一种基于路网风险的化工园区疏散路径模型。首先,基于化工园区事故的事故统计和事故概率,建立针对性的事故模型并定量计算事故后果及区域个人风险; 然后,构建基于路网风险的化工园区疏散路径模型,根据影响疏散人员路网选择的 3 个因素,即距疏散出口的距离、疏散位置的可疏散空间、疏散位置的风险来计算路网的风险; 最后,利用 Dijkstra 算法计算事故场景下该疏散场景的避开事故影响且疏散时间较短的路径。仿真结果表明,所提出的路径选择模型可以规划出有效避免事故影响范围的、较为安全的疏散路径,有助于化工园区规划应急疏散路径,给疏散人员转移及园区疏散设计提供参考借鉴。
    王秋红 闵锐 王清峰
    2020, 48(8):  72-81,90.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190344
    摘要 ( 338 )   PDF (2785KB) ( 84 )  
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    为分析磷酸二氢铵 (ABC)、三聚氰胺焦磷酸盐 (MPP)、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA) 3 种阻燃粉体抑制锆粉云爆炸强度的效果和机理,采用 20L 近球形爆炸实验系统和热重 - 差热分析仪开展研究。结果表明: ABC、MPP、MCA 阻燃粉体对锆粉云爆炸强度都有抑制作用; ABC 粉对锆粉云爆炸的抑制效果占有极大的优势,200g/m 3 ABC 粉可完全抑制住锆粉云在最猛烈状态时的爆炸; 在锆粉中分别添加这 3 种阻燃粉体的混合体系在空气中被加热都是增重 - 失重 - 再增重、放热 - 吸热 - 再放热的过程; 阻燃粉体的分解温度越低,对抑制锆粉的氧化越有利; 当锆粉与阻燃粉体的质量比为 2 ∶ 1 时,锆粉分别添加 ABC、MPP、MCA 粉后,锆粉快速氧化反应的起始温度从 257. 08 ℃分别提升到 591. 45、581. 43 和 401. 30℃; ABC 粉对锆粉云爆炸的抑制效果较佳,其原因是这种粉体更好地延长了锆粉发生快速氧化反应的时间,提升了锆粉发生快速氧化的起始温度,最大化抑制了锆粉燃烧过程。
    梁云 张日盈 张春辉
    2020, 48(8):  82-90.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190106
    摘要 ( 395 )   PDF (7904KB) ( 73 )  
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    通过对原料特性和配方进行调节,探究了棉纤维打浆度、碳纤维形态、摩擦粉含量和树脂弹性模量对湿式纸基摩擦材料压缩回弹性的影响,同时设计了 4 种具有不同压缩回弹性的纸基摩擦材料,分析了压缩回弹性对湿式纸基摩擦材料摩擦磨损性能的影响。研究结果表明: 棉纤维打浆度在 20oSR 以上时,材料具有良好的尺寸稳定性; 长3mm的短切碳纤维、乙醇溶剂型高弹性模量粘结树脂可提高样品的尺寸稳定性; 摩擦粉的加入可提高材料的稳定压缩率; 压缩回弹性对摩擦磨损性能有重要的影响,当湿式纸基摩擦材料的永久形变率在 4. 0% 以下、稳定压缩率在 7. 0% 以上时,材料的摩擦磨损性能较为优异。
    机械工程
    黄文强, 李卫, 毛飞宇, 等
    2020, 48(8):  91-101.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190623
    摘要 ( 958 )   PDF (40612KB) ( 156 )  
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    接触应力分布对工作表面破坏情况有着重要的影响。为分析磨损表面破坏情况,文中利用有限元法分析了三维滑块摩擦模型的面接触应力从静态到滑动的演化过程,并对平面应力的光弹实验进行比较研究。仿真得到了主应力差分布、表面接触压力
    分布和摩擦应力分布,分析结果表明: 随着接触状态的改变,接触应力从集中在滑块边缘周围变成集中在运动方向前缘; 载荷及摩擦系数对接触应力的影响较显著。平面应力场的光弹实验结果表明,接触应力集中在运动前方,与仿真结果一致。表面磨损实验结果表明: 开始接触磨损时,滑块前缘出现最大损伤,对应的接触应力最大; 随着磨损距离的增加,接触表面损伤由运动前方向后扩展,最后覆盖整个接触面; 接触面所受的载荷越大,磨损程度越高。
    宋新涛 孙士青 吴维
    2020, 48(8):  102-107,114.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190863
    摘要 ( 459 )   PDF (1921KB) ( 125 )  
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    为分析局部磨损和空化效应对径向滑动轴承混合润滑性能的影响,基于平均Reynolds 方程及 JFO 空化边界条件建立了计入局部磨损的轴承混合润滑模型,通过数值求解研究了不同磨损深度对轴承油膜厚度分布、平均流体动压力分布、轴心位置和 Stri-beck 曲线的影响。结果表明: 局部磨损显著改变了油膜厚度分布和平均流体动压力分布; 大磨损深度导致轴心位置改变,偏离原来设计; 小磨损深度降低了轴承混合润滑阶段的摩擦系数,且能以更低的速度从混合润滑过渡到流体动压润滑; 摩擦系数随着磨损深度的增加而增大。
    万一品 宋绪丁 员征文
    2020, 48(8):  108-114.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190921
    摘要 ( 441 )   PDF (2989KB) ( 151 )  
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    为了对装载机工作装置进行抗疲劳设计和疲劳可靠性评估,在获得 ZL50G 装载机工作装置固定姿态当量外载荷二维载荷谱的基础上,对载荷谱进行了等寿命加速处理,设计疲劳试验台进行加速加载疲劳试验研究,并对工作装置进行了极小子样疲劳可靠性评估。结果表明: 利用加速加载谱加载 35. 88h 可以等效装载机连续作业 495. 67h,实现了工作装置快速疲劳试验的目的; 工作装置试件的实际疲劳寿命的平均值为9132. 20h,疲劳破坏起始于销轴衬套与动臂焊接处,靠近动臂板处的焊趾裂纹源是造成疲劳断裂的主要因素; 基于给定工作寿命和疲劳寿命试验结果的极小子样疲劳可靠性评估,获得了工作装置寿命与可靠度为 3 次多项式的数学关系。
    王红民, 陈亚楼, 王惜慧, 等
    2020, 48(8):  115-123,129.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190699
    摘要 ( 415 )   PDF (5813KB) ( 96 )  
    相关文章 | 多维度评价
    以一款硅油风扇离合器为研究对象,考虑不同剪切半径处硅油生热量不同,建立了计算硅油风扇离合器散热特性的有限元分析模型与解析计算模型,测量了不同转速下硅油离合器壳体表面监测点的温度,并与计算结果进行了对比,结果表明,文中建立的硅油离合器散热计算有限元模型是正确的。然后对硅油离合器进行结构改进,并对改进后的硅油离合器进行有限元分析,结果表明,改进后的结构具有更好的散热特性。
    臧孟炎, 王立臣, 周涛, 等
    2020, 48(8):  124-129.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.180517
    摘要 ( 352 )   PDF (2583KB) ( 82 )  
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    鉴于有限元分析方法具有仿真精度高、可以获得滚动过程中接触应力变化和内部应力变化的优点,文中采用有限元隐式分析和显式分析相结合的方法来研究轮胎的动态特性。以 215/60R16 型号子午线轮胎为研究对象,建立了三维轮胎的有限元仿真模型,在转鼓试验机上进行冲击速度和冲击角度分别为 10km/h 和 90°、60km/h 和 45°的两组凸块冲击试验,获得轮轴中心垂向力、纵向力和侧向力响应。结果表明,仿真结果与试验结果吻合良好,验证了利用有限元分析方法预测轮胎动态特性的有效性。
    陈松茂 陈宇林
    2020, 48(8):  130-138.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190884
    摘要 ( 280 )   PDF (1889KB) ( 128 )  
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    熔融沉积制件尺寸规格不同将引起尺寸精度差异性问题,对采用不同评价指标优化工艺参数时会引起错误导向。为此,文中针对 3 种尺寸规格试样,以层厚、填充速度、喷头温度和填充率为因素,以尺寸误差、偏差和打印时间为质量评价指标,采用Taguchi 正交实验法,研究不同尺寸规格与评价指标对熔融沉积工艺参数优化的影响。实验结果表明: 3 种试样沉积时存在尺寸精度差异性,不同组的等效尺寸偏差值和各方向尺寸偏差值呈波浪递增趋势,且前者波动幅度随尺寸规格的增大而减小; 两种精度指标有优劣之分,偏差指标更为科学合理; 由打印时间指标得到的因素影响顺序相同。文中最后对比了因素优水平数据结果,提出了不同质量要求下 3 种试样的工艺参数组合优化方案。
    洪波, 李鹏, 吴宏宝, 等
    2020, 48(8):  139-144.  doi:10.12141/j.issn.1000-565X.190858
    摘要 ( 287 )   PDF (3368KB) ( 134 )  
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    针对堆焊自由曲面焊缝形貌不规则致使焊缝识别精度低、自动焊接困难的问题,提出了一种利用插值 Loop 曲面细分算法对旋转电弧传感器采集的堆焊焊缝三维形貌数据进行曲面重建的方法。首先,采用格拉布斯 (Grubbs) 检验算法对异常采样点进行滤波处理,得到质量较高的形貌数据; 然后,采用局部最优 Delaunay 算法对形貌数据进行初始三角网格剖分; 最后,利用插值 Loop 曲面细分算法对初始三角网格进行曲面细分,实现焊缝三维形貌重建。结果表明,此方法的曲面重建效果良好,降低了初始三角网格剖分的误差,实用性强。
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