AI智能视觉检测技术与应用专栏

• 去伪影空洞残差与双向注意力金字塔增强的图像级联语义分割算法

  王国刚;罗香莲;

  针对ICNet空洞卷积引入网格伪影，金字塔池化模块难以充分融合不同尺度特征层间的上下文信息，同一尺度特征和跨尺度特征均交互不足的问题，提出去伪影空洞残差与双向注意力金字塔增强的图像级联语义分割算法。该算法提出去伪影空洞残差网络，消除空洞卷积引入的网格伪影，加强网络的表征能力；构建双向金字塔池化模块，沿自顶向下的路径将语义信息传递到低层，并沿自底向上的路径将位置信息传递到高层；构造注意力金字塔增强模块，创建自注意力、向上注意力、向下注意力机制，建立跨空间与跨尺度的特征交互。Cityscapes数据集上的实验结果表明，所提算法的总体精确率、平均像素精确度、平均交并比分别比ICNet提高了0.67%、 5.58%、 4.40%，而且该算法的以上3个评价指标均优于其它8种主流比对算法。

  2024年06期 v.38;No.168 575-585页 [查看摘要][在线阅读][下载 1209K]
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• 基于深度学习图像配准的燃调表面缺陷检测算法

  陈万强;陆永华;朱赟;钱海龙;刘江伟;

  燃油泵调节器的外观检测目前仍采用人工目检方式，存在效率低、效果不稳定的问题。为此，开展表面缺陷检测算法研究，提出一种基于Lite-HRNet的深度学习图像配准网络模型和基于改进图像差分法的表面缺陷检测算法。使用整体和局部的图像增强和故障模拟方法制作数据集，模型采用无监督方式训练。实验结果表明，提出的图像配准算法具有更快的推理速度，单张图片耗时约为传统算法的1/3；表面缺陷检测算法准确率达97.1%，误检率为4.7%。在光照条件变化的实际检测环境下，算法仍具备良好的鲁棒性和适应性，满足燃油泵调节器表面缺陷检测的实时性和准确性要求。

  2024年06期 v.38;No.168 586-592页 [查看摘要][在线阅读][下载 1044K]
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• 超导磁浮轨道光纤传感监测系统的设计与实现

  杨晶;王晨;赵峻;刘洪涛;安国文;贾平岗;张樱子;

  随着超导材料的发展，超导列车技术发展迅速，针对高温超导磁浮列车会在运行过程中对轨道系统造成影响以及强磁环境下传统电子学传感器难以实现稳定可靠测量的问题，设计了基于光纤传感器的高温超导磁浮列车轨道监测系统，以提高超导磁浮列车运行安全和稳定性。该系统主要包括传感器系统、数据采集及传输系统、智能化监测软件系统以及供配电系统。监测系统提供实时可靠的连续性数据监测，并由解调仪解算各通道传感器数据，通过TCP协议经局域网上传至服务器，由服务器上传至CCU(Central Control Unit)。该系统经过试验验证，实现了多台服务器数据交互、指令发送、在线监测以及数据读取工作，为高温超导磁浮列车可靠运行提供技术支持。

  2024年06期 v.38;No.168 593-600页 [查看摘要][在线阅读][下载 1348K]
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• 基于双目视觉的6D位姿测量误差补偿方法

  陈建云;张奇;姬煜琦;王子;李佳林;李汝鹏;李鹏程;田威;

  针对双目视觉设备测量误差较大且单点测量误差在视野范围内分布不一致，导致测量6D位姿精度和稳定性较差的问题，提出了一种测量误差补偿方法。为了解决传统回归模型在小样本多输入多输出情况下拟合效果较差的问题，采用基于多输出最小二乘支持向量回归（MLSSVR）的算法，实现了单点测量误差准确预测，并采用遗传算法对模型超参数进行全局寻优；为了实现跟踪坐标系的位姿测量误差补偿，结合位姿测量原理，将线性问题转化为最优估计问题，通过最小化坐标变换误差函数，将多个单点预测误差转化为多点耦合误差，从而实现了6D位姿测量误差补偿。实验结果表明，所提方法将跟踪坐标系的平均位置测量误差在3个方面上分别降低了63.4%、 45.2%和75.0%，平均姿态测量误差分别降低50%、 48.4%和53.1%；与其它现有补偿方法相比，所提方法能显著提高双目视觉设备的测量精度，并保证不同观测角度下的测量误差补偿有效性。

  2024年06期 v.38;No.168 601-609+626页 [查看摘要][在线阅读][下载 1394K]
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测试技术与理论基础

• 高温环境下低损耗材料电磁参数测试系统设计

  李龙;姚金杰;杨志良;白建胜;王文凯;高旭文;

  为了准确评估低损耗材料在1 200℃高温环境下的电磁性能，基于波导传输反射法构建低损耗材料电磁参数测试系统，实现宽频带变温特性的测试。采用磁控管微波加热技术快速且精准控制变温环境，通过精确测量波导中电磁波的传输特性，实现了对低损耗材料在高温环境下宽频带介电常数和磁导率的准确测量。高温实验以熔融石英为被测件得到的介电常数和磁导率相比标准值的测试误差小于2%，损耗角正切测试误差小于0.003+10%tanσε，结果表明所设计系统具有高测量精度、强抗干扰能力和鲁棒性，能够实现对低损耗材料的高温电磁参数性能测试。

  2024年06期 v.38;No.168 610-617+626页 [查看摘要][在线阅读][下载 1319K]
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• 静电电位非接触式测量的偏差和修正

  李子博;陈小龙;欧阳吉庭;缪劲松;张宇;王若珏;高志良;

  非接触式静电电位测试仪是一种不接触待测体，通过静电感应间接测量导体或绝缘体表面电位的仪器。在现有规范下，非接触式静电电位测试仪的测试结果具有相当大的不确定性，难以给出绝对或正确的测试值。本文基于变电容式电场传感器，分析了非接触式静电电位测试仪准确测试带电体表面电位的条件，通过试验确定了测试和标定过程对带电体静电状态及表面电位测试结果的影响方式，以及非接触式电位测量中存在的偏差，并提出相应的修正方法。指出在非接触式电位测试中，应该考虑带电体尺寸的有限性、测试探头和测试距离对带电体静电特性的影响、绝缘体带电均匀性及表面电位等效表征等问题。

  2024年06期 v.38;No.168 618-626页 [查看摘要][在线阅读][下载 1014K]
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• 长线缆传输对冲击波超压信号影响分析及调理电路设计

  周浩;王胤;毕荣;何汇成;穆继亮;

  引线测试法是将长线缆与待测装置传感器连接进行冲击波超压测试的主要方法，测试过程中需多次检查线缆状态，导致测试准备时间过长，且待测装置内部通常采用单一恒流源，难以适应多场景下不同长度线缆的测试需求。针对上述问题，设计了一种适用于长线缆传输的调理电路，该电路不仅能够检测传输线缆的通断状态，还可根据现场传输线长度的变化，改变传感器的驱动电流，从而保证信号准确性。测试表明，设计电路能够准确判断电缆线通断状态，并可通过上位机进行可视化显示，在确保信号调理准确性的基础上实现了0～20 mA范围内恒流源可调，有效地提高了仪器在不同环境下的测试效率及通用性。

  2024年06期 v.38;No.168 627-634+641页 [查看摘要][在线阅读][下载 1167K]
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信号检测、算法与仿真

• 基于压电传感器的电子听诊器设计及实现

  刘佳琦;崔建功;张国军;史鹏程;朱垚娟;张文栋;

  压电式心音传感器作为声敏感单元，传感头一般采用硅胶类亲肤材料进行封装，但由于硅胶与皮肤的声阻抗失配较大，所以心音传感器普遍存在信噪比低、易受外界干扰等缺陷。针对压电式传感器封装存在的问题，提出了一种液体式封装方法。该方法针对压电传感器的结构和封装要求设计了电子听诊器的封装壳体和封装工艺；仿真了不同液体环境下的声场衰减，并制备了以封装去离子水和硅油作为过渡层的电子听诊器探头；用封装后的传感器测试心音信号，并与3M听诊器进行对比。测试结果表明，采用去离子水封装的传感器测到的心音信号幅值更大，且其信噪比远大于3M听诊器。

  2024年06期 v.38;No.168 635-641页 [查看摘要][在线阅读][下载 1082K]
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• 基于分子群改进海象优化算法的矢量水听器宽带信号DOA估计

  董洁;王立府;王鹏;

  针对矢量水听器阵列宽带信号波达方向（DOA）估计中存在误差大，求解精度不高等问题，提出一种将分子群改进的海象优化算法（MGIWaOA）与极大似然（ML）估计算法相结合的宽带信号估计方法。首先利用信号子空间变换算法构建聚焦矩阵，将宽带信号转换为窄带信号，然后建立基于ML的DOA估计模型，再通过MGIWaOA进行优化估计。仿真结果表明，该算法比海象优化算法、正弦余弦算法、麻雀优化算法、差分进化算法、遗传算法、粒子群算法的ML估计方法具有更快的收敛速度、更低的均方根误差和更稳健的性能。

  2024年06期 v.38;No.168 642-651页 [查看摘要][在线阅读][下载 1294K]
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• 基于MHSA-EDSCNet混合模型的运动想象多任务分类研究

  张圆;乔晓艳;

  运动想象脑电信号解码是脑机接口技术的关键环节。针对传统深度学习方法难以获得脑电全局信息，提出多头自注意力（MHSA）机制结合改进的深度可分离卷积网络（EDSCNet）模型，用于运动想象多任务分类。首先，通过滤波器组共空间模式提取不同子带共空间模式空域特征，准确获取运动想象脑电的细粒度特征信息；其次，利用一维卷积改进深度可分离卷积网络，进一步提取脑电局部空间信息和空间关联信息，并结合多头自注意力机制，更好地捕捉运动想象脑电特征的全局空间信息，增强特征表征能力，提高多任务分类准确率，同时可减少模型参数和计算量；最后，在BCI Competition IV2a运动想象脑电数据集对该模型进行验证和评估，并对左手、右手、双脚和舌头四类运动想象任务脑电特征进行可视化。结果表明：模型在两个运动想象四类任务数据集，分别获得95.35%和96.87%的平均分类准确率以及0.937 9和0.958 6的Kappa系数。模型特征可视化对大脑不同的运动想象任务能够显著区分，并且模型对所有被试表现出一致的性能。

  2024年06期 v.38;No.168 652-660页 [查看摘要][在线阅读][下载 1118K]
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• 一种结构紧凑的可抑制超宽带谐波的滤波天线

  张玉笛;韩国瑞;吴子健;韩丽萍;陈新伟;袁浩;

  采用口径耦合馈电的方式设计了一种结构紧凑的可抑制超宽带谐波的滤波天线，为了提高近通带的选择性，在方形辐射贴片两侧放置带有容性负载的矩形寄生贴片，并在接地板上刻蚀开口矩形环，分别在上下边带各引入一个辐射零点。为实现超宽带谐波抑制，在馈线上加载平面耦合滤波结构，在4～18 GHz频段产生宽阻带，在接地板上刻蚀H形缝隙并减小接地板尺寸，进一步拓宽阻带带宽。天线的整体尺寸为40 mm×35 mm×2.4 mm。天线的工作频带为3.35～3.6 GHz，相对带宽为7.1%，在上下边带的滚降度分别为94 dB/GHz和54 dB/GHz，在4～23.48 GHz(6.7 f_0, f_0为天线的中心频率)间的反射系数均大于-3 dB。

  2024年06期 v.38;No.168 661-667+677页 [查看摘要][在线阅读][下载 1441K]
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数据采集与图像处理

• 燃油泵航插与锁紧保险的缺陷检测算法研究

  王宇鑫;陆永华;刘江伟;朱赟;

  燃油泵是航空发动机燃油控制系统的重要组成部件，其表面形态复杂、缺陷种类繁多。航空插座和锁紧保险是燃油泵上广泛应用的零件，由于工艺水平有限、工人操作不当等因素，在工业生产中容易出现多种表面缺陷，因此对其进行缺陷检测具有重要意义。针对传统检测方法检测精度低、效率低的问题，提出了基于特征提取的表面缺陷检测算法和基于深度学习的小目标检测网络、旋转目标检测网络，以满足不同场景的检测需求。实验结果显示，改进的小目标检测网络相较于传统方法准确率提高了11.34%，相较于原始YOLOv8s网络，mAP50、 mAP50:95分别提升了6.6%、 4.7%，参数量下降34%。改进的旋转目标检测网络相较于传统方法准确率提高了10.38%，相较于原始ShuffleNet-V2网络，mAP50、 mAP50:95分别提升了4.6%、 2.6%，参数量下降17.6%。实验结果表明，提出的缺陷检测算法具有较高的检测精度，能够实现燃油泵航插、锁紧保险的快速准确检测。

  2024年06期 v.38;No.168 668-677页 [查看摘要][在线阅读][下载 1256K]
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• 基于FPGA的表皮阻抗检测系统设计

  杨润;郝国栋;王泽宇;韩建宁;

  人体皮肤状态信息的评估与研究在现代生活中愈发重要，而实际应用又缺乏便捷的仪器设备能够直接反映表皮组织信息，因此设计了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的表皮阻抗测量系统，并对人体表皮的阻抗值进行了实验测量研究。本系统以FPGA处理器为控制核心，高精度阻抗转换芯片AD5933及其外围电路作信号采集功能，两者之间通过I2C总线协议来传输数据与控制信号，采集得到的数据经过FPGA处理器进行相应的校准和计算处理后，通过RS232串口传输至PC端上位机进行显示，实现对表皮阻抗信息的实时采集与显示。实验结果表明，该系统运行快速稳定，可以比较准确地测量表皮的阻抗值，实现实时观察阻抗值变化情况的功能。

  2024年06期 v.38;No.168 678-685+694页 [查看摘要][在线阅读][下载 1213K]
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• 基于改进U-Net和跨模态自蒸馏的医学图像融合

  刘势杰;王丽芳;郁晓庆;

  针对医学图像融合方法中存在融合图像信息完整性丢失和跨模态特征提取不足的问题，提出了一种基于改进U-Net和跨模态自蒸馏的医学图像融合方法。该方法改进了U-Net的编码部分，设计了一个双分支编码器，它结合了CNN和Transformer的优势，能够更有效地捕捉和保留医学图像的局部特征和全局特征，解决了信息完整性丢失的问题。采用跨模态自蒸馏技术，在两幅医学图像的CNN分支之间、 Transformer分支之间进行信息传递，加强不同模态特征之间的交互，最大程度地获取跨模态特征。在解码阶段，提出注意力门机制代替U-Net中的跳跃连接，保证网络能够有效关注关键特征，进一步增强了融合图像的信息完整性。实验结果表明，相较于其他方法，该方法得到的融合图像不仅保留了更完整的纹理细节和边缘信息，而且有效地解决了跨模态特征提取不足的问题。

  2024年06期 v.38;No.168 686-694页 [查看摘要][在线阅读][下载 1159K]
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• 压电MEMS振动传感器信号采集系统设计与实现

  武晓慧;耿文平;丑修建;

  针对硅基铌酸锂单晶薄膜压电MEMS振动传感器产生振动信号的特征，设计了基于FPGA平台的数据采集系统。该系统采用AD7606采样芯片，结合状态机的思想，完成了AD采样设计的时序图，实现了数据转换，转换后的数据使用FIFO进行存储，之后通过USB 2.0传输到上位机进行处理。最后搭建了实物验证平台，利用此系统采集振动台输出的振动信号，并用MATLAB对采集到的振动信号进行分析。实验结果表明，当加载加速度为3～20 g时，采集到的电荷与输入加速度之间有较好的线性度。该采样系统能够满足一定的采样速率要求，在压电MEMS振动传感器信号采集领域有广阔的应用前景。

  2024年06期 v.38;No.168 695-702页 [查看摘要][在线阅读][下载 1427K]
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• 主持人语

  李剑;

  <正>随着工业自动化和智能制造的迅猛发展,对产品质量检测的精度和效率提出了更高的要求。机器视觉技术凭借其非接触、高精度、快速等优势,在工业检测领域展现出广阔的应用前景。然而,工业场景复杂多变,目标物体形态各异,传统机器视觉方法在处理复杂缺陷检测、多模态图像融合等问题时仍存在诸多挑战。本专栏聚焦于基于人工智能的视觉检测这一前沿研究方向,收录了四篇高质量论文,涵盖了缺陷检测、位姿测量、图像分割、图像融合等研究成果,深入探讨了人工智能在视觉检测中的最新进展与应用。值此正式出刊之际,我代表编辑部感谢各位同行踊跃投稿,特别感谢同行专家对稿件认真细致的评阅。希望通过本专栏,进一步促进人工智能+机器视觉应用的学术交流,推动我国智能制造产业化程度的提升。

  2024年06期 v.38;No.168 570页 [查看摘要][在线阅读][下载 453K]
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• 测试技术学报2024年总目次

  <正>~~

  2024年06期 v.38;No.168 703-706页 [查看摘要][在线阅读][下载 708K]
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• 《测试技术学报》征稿启事

  <正>《测试技术学报》(ISSN1671-7449 CN14-1301/TP)由中北大学和中国兵工学会主办,是“中国兵工学会测试技术学会”会刊,刊登有关测试技术的重点科研项目、基金项目的研究成果以及兵器及民用测试的应用技术,是“中国科技核心期刊”。本刊稿件来源于全国各大高校、研究院所及国外一些大学,在国内本专业学者中受到高度重视,重点关注测试技术与理论研究、光电信息与传感技术、故障检测、信号检测、数据采集、图像处理、通信技术等领域。

  2024年06期 v.38;No.168 707页 [查看摘要][在线阅读][下载 336K]
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