[发明专利]基于PSO-AwASD-POCS算法的焊接电弧发射系数重建参数调优方法

说明书

本发明公开了基于PSO‑AwASD‑POCS算法的焊接电弧发射系数重建参数调优方法，步骤包括：获取电弧特征谱线图像，根据所述电弧特征谱线图像构建发射系数分布数学模型；从不同角度对所述发射系数分布数学模型进行投影，得到多角度特征谱线强度，并对所述多角度特征谱线强度进行高斯白噪声叠加；设置算法参数，并设定重建参数取值范围；初始化粒子群位置和速度，并结合所述多角度特征谱线强度、算法参数以及重建参数取值范围，计算初始化后粒子群的适应度；更新粒子群位置和速度并进行迭代计算，根据迭代结果和所述初始化后粒子群的适应度，得到调优重建参数。本发明自动选择合适的重建参数，有效提高光谱诊断的准确性和自动化水平。

技术领域

本发明涉及焊接电弧光谱诊断技术领域，具体涉及一种基于 PSO-AwASD-POCS算法的焊接电弧发射系数重建参数调优方法。

背景技术

电弧光谱诊断是一种非接触式检测手段，具有灵敏度高，选择性好，无介 入性，时空分辨率高等优点。利用焊接电弧光谱信息，对电弧内部的温度分布 以及电子密度进行定量表征，有助于了解电弧产热机理，发现焊接缺陷，为改 善焊接工艺、提高焊缝质量提供理论依据。AwASD-POCS作为压缩感知理论的 一种实现算法，能够很好地解决目标函数求解不适定性问题，无需光谱数据逐 角度采集即可得到满意的焊接电弧重建结果，不仅能够显著降低采集设备成 本，而且降低了因繁琐采集引入噪声信号的概率。

然而，由于AwASD-POCS算法在重建过程中，需要对8个参数进行恰当设 置，而这些参数没有理论选择准则，只能依赖研究人员的经验，严重制约了该 算法的推广应用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于PSO-AwASD-POCS算法的焊 接电弧发射系数重建参数调优方法，步骤包括：

获取电弧特征谱线图像，根据所述电弧特征谱线图像构建发射系数分布数 学模型；

从不同角度对所述发射系数分布数学模型进行投影，得到多角度特征谱线 强度，并对所述多角度特征谱线强度进行高斯白噪声叠加；

设置算法参数，并设定重建参数取值范围；

初始化粒子群位置和速度，并结合所述多角度特征谱线强度、算法参数以 及重建参数取值范围，计算初始化后粒子群的适应度；

更新粒子群位置和速度并进行迭代计算，根据迭代结果和所述初始化后粒 子群的适应度，得到调优重建参数。

进一步地，所述获取电弧特征谱线图像，根据所述电弧特征谱线图像构建 发射系数分布数学模型，具体为：

调用imread函数，按照指定路径获取电弧特征谱线图像；

调用cftool工具箱，并根据所述电弧特征谱线图像每一行的数据分布特 征，构建得到发射系数分布数学模型；

对所述发射系数分布数学模型进行归一化处理。

进一步地，所述从不同角度对所述发射系数分布数学模型进行投影，得到 多角度特征谱线强度，并对所述多角度特征谱线强度进行高斯白噪声叠加，具 体为：

在0°到179°范围内选取多个投影角度，所述多个投影角度之间的间隔 角度相同；

确定射线数量，从所述多个投影角度对发射系数分布数学模型进行投影， 得到多角度特征谱线强度；

获取电弧特征谱线图像标准差，并根据所述电弧特征谱线图像标准差计算 得到高斯白噪声，将所述高斯白噪声叠加在所述多角度特征谱线强度上。

进一步地，所述算法参数包括AwASD-POCS算法参数和PSO算法参数，

所述AwASD-POCS算法参数包括但不限于电弧-探测器距离、体素数量和尺 寸、探测器数量和尺寸以及射线投射方式；