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水下机器人在水利水电工程检测中的应用现状及发展趋势 被引量:39
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作者 李永龙 王皓冉 张华 《中国水利水电科学研究院学报》 北大核心 2018年第6期586-590,共5页
水下机器人已成为水利工程智能检测方面最具潜力的水下探测工具,具备较大的发展空间,对于水利工程除险加固和大坝日常安全管理等均具备十分重要的应用价值。本文梳理了水下机器人在水利水电工程领域的典型应用场景和检测实践现状,归纳... 水下机器人已成为水利工程智能检测方面最具潜力的水下探测工具,具备较大的发展空间,对于水利工程除险加固和大坝日常安全管理等均具备十分重要的应用价值。本文梳理了水下机器人在水利水电工程领域的典型应用场景和检测实践现状,归纳和分析了水下机器人的关键技术要点,结合技术发展,对水下机器人在水利工程领域的应用前景和发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 水下机器人 水下检测 智能运维
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强海水混响背景下水中兵器攻击目标检测研究 被引量:32
2
作者 赵威 《智能计算机与应用》 2016年第2期51-54,共4页
水中兵器在对舰船目标攻击过程中受到海水混响杂波的影响,导致目标检测性能下降。传统方法采用时频分析方法进行目标检测,在信混比较低的情况下受到的干扰较强,导致虚警概率较高。提出一种舰船目标回波盲源分离的强海水混响背景下的水... 水中兵器在对舰船目标攻击过程中受到海水混响杂波的影响,导致目标检测性能下降。传统方法采用时频分析方法进行目标检测,在信混比较低的情况下受到的干扰较强,导致虚警概率较高。提出一种舰船目标回波盲源分离的强海水混响背景下的水中兵器攻击目标检测算法。首先构建强海水混响干扰下的舰船目标回波模型,对舰船目标回波模型进行自相关匹配滤波,提取回波信号的高阶谱特征,实现目标信号的盲源分离,达到目标检测的目的。仿真结果表明,采用该算法进行目标检测,准确检测概率较高,降低了虚警概率,提高了水中兵器对目标的准确打击能力。 展开更多
关键词 海水混响 水中兵器 目标检测 盲源分离
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水下线结构光自扫描三维测量技术 被引量:27
3
作者 解则晓 李绪勇 +1 位作者 辛少辉 徐尚 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期2010-2014,共5页
为了对水下物体进行高速度、大范围的三维测量,提出了水下线结构光自扫描三维测量技术。采用振镜将激光面反射到被测空间,激光面与被测物体相交形成光条并被摄像机拍摄,根据像面上光条中每一点的位置计算出该点由于折射产生的偏移大小... 为了对水下物体进行高速度、大范围的三维测量,提出了水下线结构光自扫描三维测量技术。采用振镜将激光面反射到被测空间,激光面与被测物体相交形成光条并被摄像机拍摄,根据像面上光条中每一点的位置计算出该点由于折射产生的偏移大小并加以补偿。再利用考虑折射后的光平面水中部分在振镜坐标系下的方程,求出物体表面的三维坐标。实验结果表明,所提出的水下自扫描系统模型及水下三维测量方法可行,在深度为0.5-1 m,测量高度为0.5 m,测量宽度为0.6 m的空间内测量精度达到0.7 mm。 展开更多
关键词 水下测量 视觉探测 线结构光自扫描 激光三角法 折射
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水下焊缝自动跟踪路径的识别 被引量:23
4
作者 李国进 王国荣 +1 位作者 钟继光 石永华 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期58-62,共5页
为满足水下焊缝自动跟踪的需要,设计了一个视觉系统。该系统采用卤钨灯作辅助光源照射焊接电弧前方一定距离处的待焊焊缝,配合复合滤光片进行滤光,能拍摄到较为清晰的焊缝图像。提出了一个基于边缘邻域平均值的算子,用于图像的边缘增强... 为满足水下焊缝自动跟踪的需要,设计了一个视觉系统。该系统采用卤钨灯作辅助光源照射焊接电弧前方一定距离处的待焊焊缝,配合复合滤光片进行滤光,能拍摄到较为清晰的焊缝图像。提出了一个基于边缘邻域平均值的算子,用于图像的边缘增强。运用改进的遗传算法计算图像类间方差,求出最佳阈值进行图像边缘分割,能较好地保留图像弱边缘,有效地减少计算时间。对分割后的焊缝图像,提出一种基于待焊焊缝宽度等特征的识别方法,能克服焊接弧光、飞溅、水流、气泡等干扰,识别水下待焊焊缝,准确地获取待焊焊缝中心线,为进一步实现水下焊接的自动化打下了基础。 展开更多
关键词 水下焊接 边缘检测 焊缝识别
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以ROV为载体的水库大坝水下检测系统选型研究 被引量:24
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作者 王秘学 谭界雄 +1 位作者 田金章 周晓明 《人民长江》 北大核心 2015年第22期95-98,102,共5页
随着海洋水下机器人(ROV)技术的不断进步,利用其在深水检查和作业上的潜在优势,将ROV引入水库大坝水下检测及缺陷定位中将会提高解决该类工程问题的效率,降低水库水下检测难度。介绍了以ROV为载体的水库大坝水下检测系统的优劣和组成,并... 随着海洋水下机器人(ROV)技术的不断进步,利用其在深水检查和作业上的潜在优势,将ROV引入水库大坝水下检测及缺陷定位中将会提高解决该类工程问题的效率,降低水库水下检测难度。介绍了以ROV为载体的水库大坝水下检测系统的优劣和组成,并从ROV、图像声纳、水下定位系统选型多个方面分析比较了不同系统设备的优缺点和适用条件,最终推荐了一套适用于我国水库大坝水下监测系统的设备组合。研究成果可供同类水库运行管理单位和水下工程公司借鉴。 展开更多
关键词 水下机器人 水下检测 图像声纳 水下定位
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基于水下机器人与数字图像技术的混凝土结构表面裂缝检测方法 被引量:20
6
作者 谢文高 张怡孝 +4 位作者 刘爱荣 傅继阳 胡晓勇 陈炳聪 袁向荣 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2022年第S01期64-70,共7页
人工检测是目前桥梁水下结构病害检测的主要方式,存在着危险性高、效率低、准确性低等问题。针对以上问题,该文提出了采用搭载高清水下摄像头的水下机器人检测方法。该文在清水环境实验中对混凝土结构进行表观检测,通过图像处理、高斯... 人工检测是目前桥梁水下结构病害检测的主要方式,存在着危险性高、效率低、准确性低等问题。针对以上问题,该文提出了采用搭载高清水下摄像头的水下机器人检测方法。该文在清水环境实验中对混凝土结构进行表观检测,通过图像处理、高斯滤波以及梯度计算的分权阈值法对存在裂缝的图像进行分析,提取裂缝边缘特征,提出基于斜率计算的欧氏距离下裂缝宽度计算方法实现对裂缝宽度的分析计算。实验结果表明:该文实验中裂缝检测结果精度较高,且裂缝的宽度参数计算精度可达规范要求。 展开更多
关键词 水下机器人 桥梁检测 图像识别 裂缝检测 裂缝宽度
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矢量水听器在水下滑翔机上的应用研究 被引量:19
7
作者 王文龙 王超 +2 位作者 韩梅 孙芹东 张小川 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2580-2586,共7页
水下滑翔机通过改变自身浮力上浮和下潜,借助水动力实现前进滑翔运动,将其用于水中目标长时间、高隐蔽和大范围探测已成为当前研究的热点。通过在现有水下滑翔机平台上集成单个矢量水听器,研制出具有水中目标探测能力的水下声学滑翔机... 水下滑翔机通过改变自身浮力上浮和下潜,借助水动力实现前进滑翔运动,将其用于水中目标长时间、高隐蔽和大范围探测已成为当前研究的热点。通过在现有水下滑翔机平台上集成单个矢量水听器,研制出具有水中目标探测能力的水下声学滑翔机。对矢量水听器和水下滑翔机平台自噪声进行测试,分析了矢量水听器自噪声水平和平台主要噪声源,分析结果对指导滑翔机平台进行减振降噪处理和优化声学系统工作模式具有重要指导意义。利用2018年5月南海某海区水下声学滑翔机试验数据,分析水下声学滑翔机对水面航船目标的探测性能。结果表明,深海良好水文条件下,水下声学滑翔机对航速10 kn的试验船目标最远探测距离大于14 km. 展开更多
关键词 水下滑翔机 矢量水听器 目标探测 南海海区
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AUV搭载多波束声纳进行地形测量的现状及展望 被引量:17
8
作者 李岳明 李晔 +2 位作者 盛明伟 孙玉山 张国成 《海洋测绘》 CSCD 2016年第4期7-11,共5页
多波束声纳是一种常用的水底地形测量设备,AUV搭载多波束声纳对深海地形进行测量得到了普遍应用。首先介绍了目前国内外AUV搭载多波束声纳在地形测量中的应用情况,然后总结了这种方式的高效率、高质量、高经济性等优点,并分析了导航定... 多波束声纳是一种常用的水底地形测量设备,AUV搭载多波束声纳对深海地形进行测量得到了普遍应用。首先介绍了目前国内外AUV搭载多波束声纳在地形测量中的应用情况,然后总结了这种方式的高效率、高质量、高经济性等优点,并分析了导航定位精度、载体运动、系统兼容性等方面对于提高测量精度存在的技术难点,最后介绍了该技术的应用经验,并对该技术的未来应用前景进行了展望。 展开更多
关键词 自主式水下机器人 多波束声纳 地形测量 水下工程 水下探测
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海底管线磁场计算模型 被引量:14
9
作者 任来平 黄谟涛 +2 位作者 翟国君 欧阳永忠 邓志军 《海洋测绘》 2007年第1期1-6,共6页
为提高海底管线探测的效率,从磁偶极子模型出发,通过磁矩的轴向分解及其磁场的矢量合成,并考虑地磁背景场影响,提出了一种计算水下管线磁场的数学模型,通过仿真计算三种不同走向管线的磁场分布并与实测数据比对,证明所建模型是正确的。
关键词 海洋磁力测量 水下管线 磁探测 磁场计算
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结合数据增强和改进YOLOv4的水下目标检测算法 被引量:13
10
作者 史朋飞 韩松 +1 位作者 倪建军 杨鑫 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期113-121,共9页
针对水下低质量成像、水下目标形态大小各异、以及水下目标重叠或遮挡导致水下目标检测精度低的问题,提出一种结合数据增强和改进YOLOv4(you look only once)的水下目标检测算法,在YOLOv4的主干特征提取网络CSPDarknet53中添加卷积块注... 针对水下低质量成像、水下目标形态大小各异、以及水下目标重叠或遮挡导致水下目标检测精度低的问题,提出一种结合数据增强和改进YOLOv4(you look only once)的水下目标检测算法,在YOLOv4的主干特征提取网络CSPDarknet53中添加卷积块注意力机制(convolutional block attention module,CBAM),以提高网络模型特征提取能力;在路径聚合网络(path aggregation network,PANet)中添加同层跳接和跨层跳接结构,以增强网络模型多尺度特征融合能力;通过数据增强方法PredMix(prediction-mix)模拟水下生物重叠、遮挡等显示不完全的情形,以增强网络模型鲁棒性。实验结果表明,结合数据增强和改进YOLOv4的水下目标检测算法在URPC2018(underwater robot picking control 2018)数据集上的检测精度提升到了78.39%,比YOLOv4高出7.03%,充分证明所提算法的有效性。 展开更多
关键词 深度学习 目标检测 YOLOv4 水下检测
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水下湿法焊接电弧图像的边缘检测技术 被引量:7
11
作者 刘桑 钟继光 +2 位作者 王国荣 石永华 梁明 《电焊机》 2000年第4期14-17,共4页
通过复合滤光技术和水下CCD摄像系统 ,采集出了药芯焊丝水下湿法焊接电弧区域图像 ,重点论述了边缘检测理论 ,确定了基于中值滤波和梯度算子的电弧区域图像边缘检测方法 ,有效地区分了电弧燃烧区域和电弧气泡区域 ,从而为水下湿法焊接... 通过复合滤光技术和水下CCD摄像系统 ,采集出了药芯焊丝水下湿法焊接电弧区域图像 ,重点论述了边缘检测理论 ,确定了基于中值滤波和梯度算子的电弧区域图像边缘检测方法 ,有效地区分了电弧燃烧区域和电弧气泡区域 ,从而为水下湿法焊接电弧的机理分析及水下焊接过程控制奠定了基础。 展开更多
关键词 水下焊接 计算机视觉 CCD 边缘检测
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蛙人探测声纳在水下安保的技术实现 被引量:13
12
作者 尹凯华 《上海船舶运输科学研究所学报》 2011年第1期71-75,共5页
结合水下反恐需求,讨论蛙人探测声纳在水下安保方面的重要性。介绍了国外已公开的蛙人探测声纳;对国内两家单位共同开发的最新型蛙人探测声纳开展研究,并阐述其运用到的先进技术。在此基础上展望蛙人探测声纳在水下安保反恐方面的发展... 结合水下反恐需求,讨论蛙人探测声纳在水下安保方面的重要性。介绍了国外已公开的蛙人探测声纳;对国内两家单位共同开发的最新型蛙人探测声纳开展研究,并阐述其运用到的先进技术。在此基础上展望蛙人探测声纳在水下安保反恐方面的发展前景。 展开更多
关键词 水下安保 声纳 蛙人探测
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混沌脉冲激光雷达水下目标探测 被引量:13
13
作者 沈振民 赵彤 +4 位作者 王云才 郑永超 尚卫东 王冰洁 李静霞 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期116-122,共7页
海水对光波的吸收和散射,严重制约了激光雷达水下目标探测的性能。通过对激光在海水传输过程中产生后向散射的定量分析,说明了激光回波信号被海水后向散射影响的严重性。分析比较了距离选通技术和强度调制技术抑制海水后向散射的能力,... 海水对光波的吸收和散射,严重制约了激光雷达水下目标探测的性能。通过对激光在海水传输过程中产生后向散射的定量分析,说明了激光回波信号被海水后向散射影响的严重性。分析比较了距离选通技术和强度调制技术抑制海水后向散射的能力,提出了使用自身具有高频强度调制特性的混沌脉冲激光进行水下目标探测,设计了基于相关法测距的混沌脉冲激光雷达水下目标探测方案。通过对后向散射光以及带有不同后向散射强度的回波信号光的时域和频域特性的研究,使用互相关噪声水平算法判定混沌脉冲激光雷达抑制海水后向散射的能力。理论仿真分析表明,当后向散射光强度是混沌脉冲激光强度36倍时,仍能提取出目标信号。 展开更多
关键词 水下探测 激光雷达 混沌脉冲激光 后向散射
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基于CORS的网络RTK技术在水下测绘中的应用 被引量:12
14
作者 何书镜 《海洋测绘》 2011年第6期69-71,79,共4页
介绍了基于CORS的网络RTK技术在水下测绘的应用及技术优势,并与常规测绘方法进行了比较分析。通过实例介绍了利用FJCORS进行的水下测绘应用及采用的CORS定位精度检测法,结果表明满足精度要求,验证了其在水下测绘的适用性。
关键词 连续运行参考站 网络RTK 水下测绘 精度检测
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探地雷达在河流水下地形及基岩探测中的试验研究 被引量:12
15
作者 蔡少峰 《工程地球物理学报》 2019年第5期680-685,共6页
为了查明水下地形及基岩情况,首先介绍探地雷达进行水下地形及基岩探测的基本原理,提出将雷达天线固定在支架上且天线底部沉入水中,有效地提高雷达天线与水体的耦合程度,同时采用GPS和雷达系统同步测量方式解决水上测点的定位问题。然... 为了查明水下地形及基岩情况,首先介绍探地雷达进行水下地形及基岩探测的基本原理,提出将雷达天线固定在支架上且天线底部沉入水中,有效地提高雷达天线与水体的耦合程度,同时采用GPS和雷达系统同步测量方式解决水上测点的定位问题。然后在黄河四龙至龙湾段航运建设项目二期工程簸箕湾段进行探测试验,分析探测雷达探测水下地形及基岩的图谱。结果表明,探地雷达法能有效直观地分辨水下地形、卵石层和基岩分界面,探测出了试验区的水深变化范围为1.8~6.5 m,同时推测了人工坝体和抛石异常及位置,为河道的疏通提供了准确的基础资料,证明探地雷达是一种水下地形及基岩探测的有效方法。 展开更多
关键词 探地雷达 水下地形 基岩探测 同步定位 相对介电常数
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水下软体排铺设质量检测技术对比 被引量:11
16
作者 张才俊 郭素明 李少俊 《水运工程》 北大核心 2016年第2期10-14,共5页
为解决潮汐河段涨落潮水位变化大、水流动力条件复杂、水下护底软体排铺设质量检测难的问题,在长江南京以下12.5 m深水航道一期工程白茆沙整治工程中,制定并实施了由浮标倒垂法、水下探摸、旁扫声纳、超短基线等多种水下护底软体排检测... 为解决潮汐河段涨落潮水位变化大、水流动力条件复杂、水下护底软体排铺设质量检测难的问题,在长江南京以下12.5 m深水航道一期工程白茆沙整治工程中,制定并实施了由浮标倒垂法、水下探摸、旁扫声纳、超短基线等多种水下护底软体排检测技术组成的检测方案,控制软体排整体铺设质量,满足了工程需要。 展开更多
关键词 水下软体排 质量检测 水下探摸 旁扫声纳 超短基线
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水下探测通信一体化关键技术分析 被引量:11
17
作者 卢俊 张群飞 史文涛 《水下无人系统学报》 北大核心 2018年第5期470-479,共10页
水下探测与水声通信相结合的水下探测通信一体化技术具有减小平台体积、降低功耗、提高隐蔽性等优点,但声呐的物理特性、声特性以及水声环境等因素制约了该技术的发展。结合现有雷达通信一体化、水下探测与水声通信技术,研究了共享体制... 水下探测与水声通信相结合的水下探测通信一体化技术具有减小平台体积、降低功耗、提高隐蔽性等优点,但声呐的物理特性、声特性以及水声环境等因素制约了该技术的发展。结合现有雷达通信一体化、水下探测与水声通信技术,研究了共享体制下基于通信信号的水下探测通信一体化技术,分析了常用水声通信调制方式的探测与通信性能,选取了适合水下共享波形的调制方式。针对单基地工作模式,提出了多级自干扰抑制方法以及利用通信信号特点进行目标方位估计与检测的方法,设计了发射泄漏模拟抵消器。针对双基地工作模式,利用空域矩阵滤波方式进行直达波的消除,分析了信噪比、误码率与探测性能的关系,同时利用直达波获取的发射信号与回波信号进行匹配滤波,提高了目标参数估计与检测性能。 展开更多
关键词 水下探测 水声通信 一体化 单基地声呐 双基地声呐
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溶液中Ba元素的水下单脉冲与正交双脉冲LIBS的比较研究 被引量:11
18
作者 李文平 周卫东 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期298-307,共10页
使用两台波长为1064 nm的Nd∶YAG调Q激光器,对BaCl2溶液样品开展水下单脉冲与正交双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)实验,系统地探究了各关键实验参数对水下单脉冲LIBS(SP-LIBS)及双脉冲LIBS(DP-LIBS)光谱特性和信号增强的影响。当采集延时... 使用两台波长为1064 nm的Nd∶YAG调Q激光器,对BaCl2溶液样品开展水下单脉冲与正交双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)实验,系统地探究了各关键实验参数对水下单脉冲LIBS(SP-LIBS)及双脉冲LIBS(DP-LIBS)光谱特性和信号增强的影响。当采集延时为500~900 ns时,谱线的信噪比很高,有利于进行光谱的采集与分析,可称之为水下DP-LIBS探测的时间窗口。对两束激光焦点的相对位置以及激光能量进行优化,在优化的实验条件下观察到DP-LIBS的谱线强度(BaⅡ455.4 nm)是SP-LIBS的最大谱线强度的20倍,同时谱线展宽变窄,光谱信号持续时间更长。在双脉冲实验中,谱线强度随着第二束激光能量的增加呈指数增长,这与在液体表面进行的共线DP-LIBS实验中所观察到的线性增长不同,这种增长趋势上的不同可能与等离子体所处的气体环境条件有关。最后,对水下SP-LIBS及DP-LIBS的检测能力进行了比较,结果表明,DP-LIBS的检测灵敏度比SP-LIBS提高了37倍,检测限从单脉冲的31.35×10^-6下降到1.78×10^-6。 展开更多
关键词 光谱学 单脉冲激光诱导击穿光谱 双脉冲激光诱导击穿光谱 水下 激光能量 检测灵敏度
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模拟真实水体环境下目标激光点云数据的三维重建与分析 被引量:10
19
作者 王明军 李乐 +1 位作者 易芳 雷小博 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期108-116,共9页
水下目标探测在水下事故搜救、设备维护以及资源勘探等领域有重要的应用。通过实验模拟了两种典型海域的水体环境,研究了盐度和浊度这两个水体物理特性参数以及探测距离对水下潜艇、滑翔机和锚雷的激光点云三维重建效果的影响,并将重建... 水下目标探测在水下事故搜救、设备维护以及资源勘探等领域有重要的应用。通过实验模拟了两种典型海域的水体环境,研究了盐度和浊度这两个水体物理特性参数以及探测距离对水下潜艇、滑翔机和锚雷的激光点云三维重建效果的影响,并将重建后的三维点云数据和三种模型的标准点云进行对比并分析误差。结果表明:盐度变化对水下目标三维点云重建的影响较小,平均误差变化范围在1 mm以内;浊度增大会增强水体的后向散射影响,对成像有较大的干扰,有效点数显著减少;随着探测距离的增大,均值误差呈线性上升,目标点云图像的轮廓变得模糊。 展开更多
关键词 图像处理 水下探测 真实水体模拟 三维点云重建 误差分析
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长大引水隧洞长期运行安全检测技术体系研究 被引量:11
20
作者 来记桃 李乾德 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2021年第6期162-170,共9页
针对长大引水隧洞长期运行安全检测难题,采用隧洞排水放空后三维激光扫描与水下机器人在水检测方法,开展综合应用研究。通过三维激光扫描获取隧洞高密度三维点云模型,融合高精度变形分析、缺陷提取及三维可视化技术,进行毫米级变形量色... 针对长大引水隧洞长期运行安全检测难题,采用隧洞排水放空后三维激光扫描与水下机器人在水检测方法,开展综合应用研究。通过三维激光扫描获取隧洞高密度三维点云模型,融合高精度变形分析、缺陷提取及三维可视化技术,进行毫米级变形量色谱分析、表面细微裂缝自动提取,建立洞壁缺陷三维可视化数据库。为减少隧洞放空频次,利用适应隧洞狭小封闭空间环境的水下机器人系统,搭载多波束三维扫描声呐、水下高清摄像机、惯性导航定位系统等多元检测与定位传感器,开展整体普查和局部详查相结合的常态化水下检测,跟踪缺陷发展变化。在锦屏二级长引水隧洞末端连续3年开展了水下检测,结果显示,集渣坑淤积性态、冲蚀剥落及磨损露筋等缺陷与隧洞放空检测结果总体吻合,隧洞水下检测与三维激光扫描及设计典型断面中误差分别为22 mm和29 mm。应用结果表明,水下检测弥补了三维激光扫描需频繁放空隧洞所带来的不利影响,同时三维激光扫描避免了隧洞水下长距离检测机器人可达困难等问题,构建三维激光扫描和水下机器人检测相结合的引水隧洞长期运行安全检测技术体系,可满足工程运行安全评价需要。 展开更多
关键词 长大引水隧洞 运行安全 三维激光扫描 水下机器人 安全检测
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