为了对动画序列进行有效的版权保护,提出了一种新的具有抗攻击性的三维运动盲水印算法.算法包括水印嵌入和水印检测两部分,在嵌入过程中,该算法通过Hash变换得到随机数种子,用于伪随机信号的生成,同时对原始运动信号进行离散余弦变换(DCT),把生成的伪随机信号和DCT变换结果叠加进行水印嵌入.在检测过程中,根据对DCT变换系数统计分布的分析,该算法采用符号相关性检测算子来判断水印是否存在.实验结果表明,该算法对Gauss白噪声、重采样、运动光滑、重排列和二次水印等攻击操作有很好的鲁棒性.
针对国内油田石油输送管线上频繁的钻孔盗油,且常规互相关检测法定位误差较大的情况,基于声发射信号的传播和改进小波包分解算法,提出了一种钻孔破坏点精确定位方法.根据管道两端声发射(AE)传感器的采样数据,采用改进小波包算法将信号分解到不同的频段,并结合快速傅立叶分析对高、低频的不同情况分别进行处理,再提取能量较丰富的小波包作为特征包进行重构,对特征包的重构信号进行相关分析来确定破坏信号到达两端传感器的延时,进而确定破坏点的位置.实验研究表明该方法可消除小波滤波器组造成的频谱混叠现象,提高了互相关分析定位的准确性,有助于实时检测埋地管线上的钻孔破坏信号.
研制了一个可用于对人体内血清β-羟丁酸进行定量检测的电化学生物传感器.将β-羟丁酸脱氢酶(HBDH)、辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)等固定于丝网印刷碳电极上,以铁氰化钾为电子传递剂,采用电流法对β-羟丁酸的浓度进行测定.并对铁氰化钾浓度、NAD浓度、溶液pH值及温度等影响因素进行了优化.实验结果表明,用该传感器测定血清β-羟丁酸的浓度,快速准确、重复性好,而且线性范围可达到30～550mg/L、用血量只需2μL.
为提高商务链系统的协同效果以及和谐性,提出了协同商务链的和谐监控机制.基于不和谐度概念,计算出企业系统各要素的直接不和谐矩阵与完全不和谐矩阵,在完全不和谐矩阵的基础上推导出各要素的不和谐度、受制约度以及绝对不和谐度,根据不和谐度和受制约度构造各要素的D-C空间分布结构图,描述出各要素的可控性与和谐性.研究结果表明,该机制能够帮助企业快速寻找出企业自身的不和谐要素,并通过对分布在不和谐区内各要素的有效改善,提高整个企业组织与商务系统的和谐性与市场竞争力.
针对三片式投影显示光引擎的工业生产中的手工定位问题,提出一套新的自动化生产系统.该系统运用数字图像处理技术,以方差函数和光强重心算法分别作为清晰度调节和三色和色调节的评价函数,分析电荷耦合器件(CCD)采集的局部图像,产生反馈信号.通过调整阵列象素器件(SLM)的空间位置,实现三色自动会聚.实验表明,在高精度的电机控制下,该系统可以在短时间内实现三片式投影显示光引擎的高精度、高可靠性的三色自动会聚.
为了改善移动机器人Markov定位算法中方向传感器模型的性能,提出基于高斯函数的新概率模型.该模型考虑了方向角周期性问题,对相位进行了转换,利用高斯函数对方向传感器进行了概率建模.将此模型放入Markov算法,与其他传感器组成观测模型,并进行对称环境中的单次定位仿真和复杂环境中的连续定位仿真.仿真结果表明,这种概率模型计算量小,收敛速度快,在大量测量噪声存在下工作稳定.
针对信息战下数据库安全代理对访问控制的特殊需求,提出了数据库安全代理(DSP)扩展的基于角色访问控制模型(DSP-RBAC).该模型形式化地定义了权限的各个方面,包括操作、属性、动作、客体以及它们之间的关系.通过引入客体包含关系(OIR)和操作级联关系(COR),研究了DSP对关系数据库管理系统的认知问题.在分析操作级联关系的级联需求和继承激活基础上,阐述了对会话需求权限和会话激活权限的影响,并给出在新模型下进行访问控制决策的原则.实验结果表明,该模型解决了在数据库安全代理中应用访问控制策略的操作、客体相关性问题,能够显著提高关键应用的安全性.
为了加快媒体处理器设计的软硬件协同仿真速度,基于可配置平台的软硬件协同设计方法,建立了一个通用媒体处理器的软硬件协同仿真和验证平台.该平台由可配置的硬件子平台和软件子平台组成,通过平台的配置性和重用性来进行媒体处理器设计的验证.采用此平台进行了32位媒体数字信号处理器MediaDSP3200的功能验证和应用程序开发.实验结果表明,该平台加快了媒体处理器设计的仿真验证过程,与硬件描述语言(HDL)软件仿真器相比,平台仿真速度快7～15万倍;利用软件子平台对硬件子平台的控制,实现了硬件仿真验证中难以实现的调试功能.
针对处于外加横向强脉冲磁场下的悬臂导电薄板,建立了计及面内电磁体力、磁场、涡电流场和变形场的理论模型.对空间部分采用有限元法,对涡电流、导电薄板的时间部分分别采用Crank-Nicolson法和Newmark法,给出了计算程序的求解步骤,定量模拟了强脉冲磁场对面内磁体力和薄板最大挠度的影响.仿真结果表明,由涡电流与磁场相互作用所产生的面内磁体压力直接导致了悬臂导电薄板发生动力屈曲,导电薄板发生屈曲时临界磁场值随着脉冲参数的减小而减小,但随着电导率的增大而减小.
为提高可调油压减振器阻尼性能,并降低其制造成本,提出一种基于优化设计的油压减振器稳健设计方法.对于加工精度要求较高的阻尼阀件,该方法依据流体动力特性、阻尼调节原理和动态特性要求分析并选定敏度参数后,以加工成本和产品性能及其稳健性为优化目标,设计参数及其容差为优化变量,建立了可调线性油压减振器的稳健设计模型.研究结果表明,应用该方法合理分配设计参数的容差,可使加工精度要求降低,性能稳健性提高.
针对公差设计较少考虑噪声因素的影响,提出了稳健公差设计方法.通过讨论统计约束函数简化过程中存在的不确定性因素及其影响,分析了可行稳健性设计的含义及必要性.给出包含噪声因素的一般公差设计模型,研究了统计约束函数的变差计算方法: 采用极值法计算其最大波动值或是采用统计分析法计算其方差,并将此变差作为附加约束条件,构建新的约束函数,得到了一种稳健的公差设计模型.公差设计实例及对比分析结果表明,该方法具有良好的抵抗噪声的能力,可显著提高设计的可行稳健性.
为了控制尺寸大、形状复杂的航空框类整体在铣削加工时产生的变形,建立了铣削加工时的变形场和温度场的有限元模型.在深入研究残余应力施加、动态切削载荷、约束转换等铣削加工模拟关键技术的基础上,采用热力耦合模式进行了求解.利用该模型对整体框类结构件进行了奇偶铣削、偶奇铣削和顺序铣削三种加工顺序的有限元模拟.结果表明,三种模拟结果中奇偶铣削加工得到的结构件的变形最小.该模型对三种加工顺序的模拟结果与试验结果一致,可用于预测整体结构件的加工变形.
为完全消除低温系统中的运动部件,简化低温系统结构并提高其可靠性,对自制新型热声发动机驱动的脉管制冷机系统进行了实验研究.对热声发动机的性能进行了实验分析,确定出系统充气压力和制冷机的接口位置,将一台单级小孔型脉管制冷机接到系统中.通过调节小孔阀,对脉管制冷机性能进行了优化.结果表明,以氦气为工质,在充气压力为2MPa时,发动机单独运行时最大压比达1.19,驱动单级小孔型脉管制冷机获得了119K的低温,这为热声制冷机系统应用于天然气液化奠定了良好基础.
为了提高反求工程建模的效率,提出了一种基于空间栅格的区域分割方法.该方法采用二次抛物面模型计算散乱数据点的曲率,利用空间栅格结构建立散乱点的拓扑关系,根据栅格中数据点与栅格中心点的相对位置计算栅格曲率以及相邻栅格间的曲率差值,由曲率差函数判别并抽取边特征栅格.通过特征栅格的空间位置与曲面栅格的连通性实现了空间散乱数据的区域分割. 工程应用实例表明: 该方法能够直接处理点云数据而无需构建三角网格,具有运算简单,稳定性高等特点.可有效解决具有曲率突变性的点云数据的区域分割及特征提取问题.
为了克服现有残余应力测试技术难以测定工程构件内部残余应力的局限性,提出一种被称为裂纹柔度法的残余应力测试新方法.基于线弹性断裂力学原理,在被测物体表面引入一条深度逐渐增加的裂纹,通过测定零件表面的残余应变释放量来计算7055铝合金板材内部残余应力分布规律.研究结果表明,裂纹柔度法与逐层钻孔法及X射线衍射法相比,具有更好的敏感性和精确度,可用于测定板类构件内部残余应力.
为研究扬声器的非线性特性和形成机理,提出一种基于Hilbert-Huang变换(HHT)的扬声器非线性特性分析方法.该方法通过对扬声器纸盆位移信号进行经验模态分解(EMD)得到内禀模态函数(IMF),计算出IMF函数的瞬时频率.用瞬时频率的变化表示纸盆位移信号波内频率调制的非线性现象,直接反映出与扬声器结构相关联的非线性特性.仿真和实际扬声器实验结果表明,用HHT瞬时频率表示扬声器非线性的方法与传统的傅立叶谐波方法相比,能更确切地说明产生非线性的原因,给扬声器非线性的改善与补偿提供了依据.
针对彩色图像去噪问题,提出了一个具有自适应性的去噪迭代模型.该模型继承了全变分泛函(TV)保护彩色图像局部特征的性质,并基于Kacanov方法收敛性的条件的要求改进了全变分泛函,从而用Kacanov方法证明了新模型所给出的耦合偏微分方程组的解序列的全局收敛性.实验结果表明,耦合偏微分方程组较好地处理了去噪过程中不同色彩分量之间的相互影响,有效地抑制了去噪后图像相比于原图的色彩失真问题;并在去噪的同时有效地保护了原彩色图像的主要局部特征.
为提高实时视频编码的图像质量,提出了一种低复杂度单通道视频编码的可变码率(VBR)控制算法.通过简化经典率失真R-D模型推导得到图像复杂度和空间活动性的线性公式,根据运动估计过程的残差信息计算当前编码图像的复杂度.在编码过程中,动态地改变该公式的参数来适应各种不同的视频场景.利用图像复杂度和编码比特数的线性模型来分配当前图像的目标编码比特数,同时结合先前实际编码比特率和期望比特率之间的偏差调整目标比特数.实验结果表明,该算法可以有效地进行码率控制,对场景复杂度变化有很强的适应性,得到相对平稳的图像质量.与TM5算法相比,平均峰值信噪比(PSNR)提高了0.7～1.0dB.
为了找出Colpitts混沌电路的设计综合准则,给出基于预设定频率分布的电路主要元件参数表达式.通过引入了电路的数学模型,导出电路的归一化状态方程,在电路仿真的基础上,得到电路的频率分布特征.根据三个预设定的频率分布,计算出电路主要元件参数,使用专业的射频微波仿真软件高级设计系统(ADS)对电路进行仿真.仿真结果表明,在上限频率为100MHz～1GHz的预设定频率分布的情况下,电路输出混沌信号的频谱与预设定频率分布均吻合较好.对混沌Colpitts电路和蔡氏电路的设计准则差异的研究表明,Colpitts电路更适合于高频宽带混沌发生器的应用.
针对宽带正交频分复用(OFDM)系统中高速数据处理的要求,提出了64点高速定点快速傅立叶变换(FFT)处理器在现场可编程门阵列(FPGA)中的设计与实现方法.该方法采用了基于按频率抽取(DIF)Radix-4算法的3级流水线结构,每级将乘法器的旋转因子输入端固定为常数值,而不是作为变量从ROM中读取,流水寄存中间数据结果,使之处于稳态,并进行比特位截取定点操作.实验结果表明,该方法在保证运算精度和实现复杂度的同时,减少了ROM读取时间,提高了处理器的数据时钟频率和处理速度,更好的满足了宽带OFDM系统高速数据收发处理的要求.
针对现有的双速率同步采样序列离散傅里叶变换(DFT)的算法是一个经验公式和计算量大的缺陷,提出了一种改进的双速率同步采样法.改进的采样法采用传统的采样间隔补偿方法以平抑对周期信号采样所产生的周期误差,将所有的采样点按时间顺序划分成点数相同的前后两组,对两段中对应点的采样间隔分别给以相同的补偿,将双速率采样问题归结成均匀采样问题,并利用均匀采样的基本理论,导出改进的双速率采样序列DFT的算法.分析结果表明,与传统补偿方法相比,改进的采样法不仅能有效地抑制采样的周期误差,而且DFT算法的乘法计算量减少了一半.适用于周期信号的电参数测量与频谱分析.
为了研究分析嗜盐古生菌物种与细菌视紫红质(BR)蛋白基因资源,分离纯化得到极端嗜盐古生菌AB3. 采用聚合酶链式反应(PCR)方法对其编码螺旋C至螺旋G的蛋白基因片断和16S rRNA基因进行了扩增,并测定了基因的核苷酸序列. 翻译出的氨基酸序列与已报道的相应片断进行对比,AB3中的螺旋C至螺旋G蛋白与其他菌株差异显著.基于BR蛋白和16S rDNA序列的同源性比较以及系统发育学研究表明,AB3是Natrinema属中的新成员. 菌株AB3的16S rDNA序列已被GenBank数据库收录,其序列号为AY277583.
提出了从裸子植物侧柏中分离纯化核糖体失活蛋白的制备和检测方法.通过盐溶液抽提、硫酸铵分级沉淀、阴离子交换层析、阳离子交换层析等步骤制备了该蛋白.该蛋白的检测方法是把这种蛋白作用于大鼠80S肝核糖体后, 不经过酸性苯胺处理,直接进行聚丙烯酰胺的尿素变性胶电泳.在电泳图上得到400bp左右的特征性核酸条带.分析结果表明,该蛋白为一种新的核糖酶型的核糖体失活蛋白,阐明了侧柏核糖体失活蛋白失活核糖体的分子机制.
针对目前的乳腺X线图像胸肌分割算法自适应能力较弱的问题,提出了一种基于胸肌模型的新算法.该算法将一组不同尺寸的感兴趣区(ROI)作用到乳腺X线图像,在每个ROI中用迭代阈值法得到最优阈值组成一条曲线,并计算出与该最优阈值曲线对应的局部均方差曲线,根据提出的近似真实乳腺X线图像胸肌模型的特征,自动确定乳腺X线图像中胸肌区域的最佳分割阈值.最后使用两段直线粗拟合和多边形精拟合,提取阈值化后的胸肌边界.实验结果表明该算法可以显著地提高胸肌分割的精度,并且具有较好的鲁棒性.
为了研究大肠杆菌在不同生理状态下的代谢活力,提出一种测定大肠杆菌内呼吸链脱氢酶的活力方法. 大肠杆菌细胞膜呼吸链中的脱氢酶将氯化碘硝基四氮唑(INT)还原为暗红色水不溶性物质,用有机溶剂提取暗红色物质并用比色法测定,得到脱氢酶的活力. 研究脱氢酶催化氯化碘硝基四氮唑的反应条件, 考察显色反应的各种影响因素.得到反应的最优条件为:检测波长为490nm, 测定的菌体质量浓度为0.1～0.4g/L细胞干重, INT质量分数为0.05%, pH7.2, 温度32 ℃. 结果表明,该测定方法能够正确地表达大肠杆菌细胞呼吸链脱氢酶活性,可用于研究多种因素对大肠杆菌代谢活力的影响.
针对发酵工业中氮源消耗的检测问题,提出了基于靛酚蓝反应的氨态氮定量测定方法.通过优化显色反应时间、颜色稳定性和试剂添加顺序等条件,考察了氨态氮质量浓度与吸光度值之间的关系.采用日内、日间重复实验和回收率实验进行方法学验证.将该法应用于氨基霉素和S-腺苷蛋氨酸发酵生产过程氨态氮的定量测定.结果表明,当氨态氮在0～7mg/L时,质量浓度与显色反应溶液在625nm处的吸光度值具有显著的相关性,相关系数为0.9986,该测定方法具有较高的精确度、精密度和灵敏度,可检测出发酵后期氮源的微量变化,有利于发酵控制策略的调整,提高了产品的产率.
在钛酸丁酯和乙醇体系下,利用水热法制备了平均粒径为4～10 nm的量子尺寸锐钛矿型纳米二氧化钛粉末,并研究了此粉末的光催化活性和晶粒粒径、荧光发射光谱的关系.结果表明: 制备的纳米二氧化钛粉末在粒径为8～9 nm时光催化活性最好,当晶粒粒径再减小以后,由于表面活性的增加导致晶粒表面羟基的增加,成为电子和空穴的复合中心而使活性降低.同时此粉末的荧光发射光谱中并没有发现荧光峰位随着晶粒粒径变小而发生位移,并且荧光发射光谱峰的强度和光催化活性之间没有成比例的关系.
为了研究力学与电子系统中典型强非线性系统的性质,提出求解强非线性刚度的杜芬-范德波振子谐和激励下响应的平均法.基于系统的哈密顿作用量及相位差是慢变量而角变量是快变量原理,通过对角变量的平均推导出系统共振时作用量及相位差的平均方程,给出不同参数时系统稳态响应的频响曲线,经过数字模拟研究了系统锁相运动的稳定性,得到了确定稳定域的近似公式并讨论了该近似公式的适用范围.数值仿真结果表明, 用该平均法预测系统的稳态响应具有很高的精度,且该方法可适用于非常强的非线性系统.
制备了膜层质量良好的镁钙微波介质陶瓷(MCT)薄膜.采用高密度等离子体射频溅射法在(110)二氧化硅上沉积了MCT陶瓷薄膜.研究结果表明: 薄膜态MCT陶瓷具有和块状材料相近的微波介电特性,MCT薄膜的介电常数在20左右,品质因子在23THz左右;溅射气体的氩氧混合体积比会明显影响薄膜膜层质量及其介电特性,氧分压的变化改变了八面体C轴长度,使晶格畸变和八面体向四面体转变;溅射功率和退火工艺温度也会影响薄膜质量.
为了对方形粒子在二维垂直通道中的沉降运动特性进行研究,应用了拉格朗日乘子/虚拟区域方法对不同初始取向角、不同长宽比情况下方形粒子的沉降运动进行了直接数值模拟.结果表明,在所模拟的雷诺数下,方形粒子在二维通道中自由沉降的平衡位置为通道的中心线,粒子在沉降的初始阶段存在横向漂移.粒子的初始取向角和长宽比对其沉降过程有较大影响.初始取向角和长宽比增大,则粒子的横向漂移以及取向角、侧向漂移速度和转动角速度的振荡幅度都增大;同时随着长宽比的增大,粒子的沉降速度相应减小.
针对商品化扩张床介质品种有限且密度偏低的不足,制备了一种新型纤维素/不锈钢粉复合扩张床基质.采用反相悬浮热再生法,以纤维素为基质骨架,不锈钢粉为增重剂,用纤维素包埋不锈钢粉制备复合微球扩张床基质.并考察了基质的基本理化性能和扩张性能.结果表明,所制备的扩张床基质球形度好、密度较高、亲水性强、具有大孔结构,基质粒径具有明显的正态分布,且在扩张床内呈现良好的稳定扩张,能够满足扩张床吸附的要求.与商业化介质Streamline相比,在相同的膨胀高度下,制备的扩张床基质所需流速明显提高,可适用于较高的处理量要求.
