多重特征融合

多重特征融合（精选六篇）

多重特征融合篇1

在图像采集过程中,容易受到风、人为抖动以及平台不稳定性等因素影响,导致采集的图像稳定性不好,需要进行图像稳像处理,以提高图像采集性能。典型的稳像技术主要采用机械式稳像和光学稳像,由于采用机械稳像技术受到的环境限制较大,在复杂环境下稳像的主动性和智能性不好。而电子稳像技术通过图像处理算法结合图像处理的硬件芯片实现稳像处理,因此,其在进行目标识别和图像特征分析与采集等应用领域中都具有较高的价值。

传统方法中,对电子稳像技术的处理方法主要有基于轮廓特征提取的电子稳像方法、基于边缘融合的电子稳像方法等[1,2,3]。上述方法通过对运动目标图像进行边缘轮廓特征提取,提高运动图像的电子稳像性能,由此实现运动目标的准确检测和识别。稳像技术主要分为机械式稳像、光学稳像和电子稳像,前两种方法目前已不能满足对精确图像目标稳像和识别的要求,对此,相关稳像技术进行了算法的改进设计。其中,文献[4]提出基于块匹配的电子稳像技术,求解图像中的旋转运动参数进行块特征匹配,采用二值图像分割方法实现图像的轮廓特征提取,算法实现简单,计算量小,但是在复杂的多重色差光线干扰下,稳像性能不好。针对上述问题,本文提出一种基于特征匹配的多重光融合图像的稳像技术,首先进行图像降噪预处理,然后提取图像的Harris角点特征,进行特征匹配,以此为基础采用图像边缘融合方法进行稳像处理,提高多重光融合图像的稳像性能。仿真实验进行了性能验证,展示了本文算法的优越性能,得出有效性结论。

1 多重光融合图像降噪预处理与Harris角点特征提取

1.1 多重光融合图像降噪预处理及电子稳像总体设计

为了实现对多重光融合图像的电子稳像处理,需要首先进行图像降噪处理,常见方法如小波降噪、主成分分析降噪、时频滤波降噪等[5]。本文采用小波降噪方法,假设图像的边缘像素特征为:

先判断强脉冲噪声污染下的图像噪声点,对数字图像的像点判断方法为:选取窗口为3×3,进行水平、竖直方向的小波分解,用Xi,j表示图像像素坐标垫(i,j)小波分解的邻域像素特征,Mi,j表示以该像素点为原点的角二阶矩,计算式为:

对多重光融合图像进行全局运动估计,得到图像稳像过程中的视觉差判别式为:

可以选用合适的差分价值函数判断图像的边缘轮廓点,得到图像像素的角点匹配阈值T,当Fi,j=1时,说明多重光融合图像在(i,j)处的像素点含有噪声。采用小波降噪方法,进行图像提纯处理,假设母小波函数Φ(Tn)由下式给出:

得到单位时间内轮廓面的图像纹理结构信息为G(x,y;t)。采用本文方法,首先进行图像增强和Kalman滤波处理,标记出图像中物体的轮廓和几何形状。由此可见,在多重光融合图像降噪中,由于视觉切换和光线强度衰减,产生轮廓块间投影,得到图像降噪后的平面信息素定义为G(x,y;t),其中:

其中,Δu为图像去噪后的差异值,σ为图像进行多重融合后的旋转角度。为了实现对图像的稳像处理,沿梯度方向得到图像二阶累积量为:

通过上述算法设计进行图像降噪处理,并以此为基础,利用特征匹配方法进行图像稳像,多重光融合图像电子稳像算法设计流程如图1所示。

1.2 图像角点特征提取

在上述图像降噪处理的基础上,进行多重光融合图像的角点特征提取。本文采用Harris角点提取方法,假设在图像采集过程中,受到抖动的影响,导致图像输出阵元灰度化直方图一维矢量,即:

在多尺度的方向矢量上对多重光融合图像进行网格分解,通过不同尺度下的网格分解,得到图像的像素特征模型为:

其中:

利用Hessian矩阵判断图像检测传感器的第i个图像输出角点分量上第m个阵元上的空间指向性增益为:

其中,是图像对应的运动参数θ,Δx是在时间域上的延迟,c是图像抖动的传递系数。于是上述输出的图像Harris角点特征检测模型为:

在提取出连续的多重光融合图像的角点特征点之后,根据多通道图像特征信息的角点匹配和特征采样,以特征值降值排列,进行图像稳像处理。

2 多重光融合图像稳像处理算法改进

在上述进行图像降噪预处理和特征提取的基础上,为了实现对图像的稳像处理,还需要进行角点特征匹配。传统的电子稳像方法采用角点包络检测方法,在图像受到多重的光线干扰下,稳像性能不好。为了克服传统方法的弊端,本文提出一种基于特征匹配的多重光融合图像的稳像技术。改进算法描述如下:使用分辨率高、较小的模板图像作为测试向量集合,但是根据对象图像的特征,这种模板图像可以检测出多个对应的候选图像,调整模板大小及中心,可以收敛到:

其中Vi为差异性边缘轮廓控制点,i=0,1,···N-1,多重光融合图像的纹理重构结果为:

假设图像的初始搜索区域为G,其中gi=(gix,giy,giz)(i=0,...Ng-1)为图形的三维中心矢量,在特征子空间V中,取得第i个顶点,单位纹理空间内的多重光融合图像的边缘灰度值为G(x,y;t),定义多重光融合图像纹理子空间的顶点坐标:

其中,η表示搜索纹理区间的邻域,Φ表示金属裂纹图形三维重构的纬度角。采用上述方法进行边缘分割,并采用Harris角点的相邻帧补偿方法进行图像边缘融合,以此为基础,通过Harris角点特征匹配,沿梯度方向进行图像的角点特征匹配,在初始状态下对图像抖动的运动分量进行补偿,以此实现图像的电子稳像处理。通过上述处理,实现算法改进。

3 仿真实验与结果分析

为了测试本文设计算法在实现多重光融合图像稳像中的应用性能,进行仿真实验。实验采用Matlab 7软件进行图像的滤波、融合和角点特征提取等算法的编程实现和图像处理。实验中,将图像的前一帧作为参考帧,利用角点(x,y)周围相邻帧的像素点,进行图像的特征点采集和匹配,由此实现对多重光图像的稳像处理,得到原始图像和采用本文方法进行稳像处理后的图像如图2、图3所示。

由图可见,采用本文方法进行图像电子稳像处理,通过图像的降噪滤波和Harris角点特征匹配,电子稳像性能和防抖性能较好,图像采集质量较高。为了定量对比算法性能,采用峰值信噪比为测试指标,得到本文方法和传统方法进行电子稳像处理后的峰值信噪比对比结果如图4所示。

由图可见,采用本文方法进行图像稳像处理后的峰值信噪比较高,说明该方法对图像质量的改善水平较高,性能较好。

4 结语

在图像采集过程中,容易受到风、人为抖动以及平台不稳定性等因素影响,导致采集图像的稳定性不好,需要进行图像稳像处理,以提高图像采集性能。对此,本文提出一种基于特征匹配的多重光融合图像的稳像技术,以提高多重光融合图像的稳像性能。研究结果表明,该方法性能较好,稳定可靠。

参考文献

[1]李计添,何永强,陈财森,等.一种基于灰度投影算法的车载电子稳像方法[J].红外技术,2010,32(6):328-332.

[2]王均波,孙幸福,朱磊,等.一种基于灰度投影块匹配算法的电子稳像方法[J].电脑开发与应用,2012,25(9):21-23.

[3]盂勃,韩广良.基于改进的尺度不变特征变换特征点匹配的电子稳像算法[J].计算机应用,2012,32(10):2817-2820.

[4]陆兴华,张晓军.人员图像跟踪过程中多人交叉区域防丢失方法[J].计算机仿真,2014,31(9):243-246.

多重特征融合篇2

考察了在有界区域上,满足狄利克莱边界条件的一类非线性抛物方程.利用变分方法理论,把无限维的问题转化为有限维的问题,讨论了当方程的非线性项介于特征值之间时,方程的.外部项与方程解的多重性之间的联系.

作者：燕艳菊杨金花金正国 YAN Yan-ju YANG Jin-hua JIN Zheng-guo 作者单位：燕艳菊,YAN Yan-ju(安阳工学院理学部,河南,安阳,455000)

杨金花,YANG Jin-hua(周口师范学院数学系,河南,周口,466001)

BBC媒介融合的多重意义篇3

一、生态位的细分

奥杜姆对生态位的定义是:一个生物在群落和生态系统中的位置和状况, 而这种位置和状况则决定于该生物的形态适应、生理反应和特有的行为。[1]同样, 对于一种媒介来说, 媒介环境中有其特定的生存和发展条件, 也表现出与其他媒介不同的行为和作用。BBC对其属下的三种新闻媒介生态位的区分有着清晰的认识, 因而能在整合的过程中保证各种媒介的长处得以凸显。

1. 对媒介需求的细分

和所有进行融合的媒介机构一样, BBC将三个媒介归于一起是为了资源的共享, 但并非简单地将同一段素材分别放到电视、网络、广播三个平台上。BBC对于何种素材适用于何种媒介有详细的标准, 每一个采编人员也十分清楚媒介之间的差别。就视频素材来说, 电视新闻需要在短短几分钟内把事情的来龙去脉交代清楚, 且对画质要求较高, 而网络视频更为原生态, 不一定有头有尾, 信息涉及范围更大更庞杂, 因此可以成为观众深度解读电视新闻信息的一个背景。对于广播来说, 声音素材有可能来自电视记者采集的视频, 也可能是专门为广播采集, 相比于视频素材, 需要经过更多的后期编辑和配音讲解。根据各类媒介的功能生态位的不同, 三个工作组对于什么新闻先在什么媒介上发布有一个协议, 一般说来突发新闻会先在网站上传播。

2. 对用户需求的细分

对三种媒介的时间、空间生态位的区别主要是根据用户的需求, 也就是各自的营养生态位精细定位。BBC对用户生活习惯做了大量详细的调查, 以一天为单位, 在四种主要的媒体电视、广播、网络、手机中, 吃早饭和早晨开车去上班的时段广播的使用量最高;中午用餐时网络新闻最为活跃;下班时段开车族使得广播的使用量再次攀到最高;晚上6点以后电视迎来了观看高峰;晚10点到11点, 人们临睡前通过平板电脑等移动终端查阅新闻成为新的潮流, 占据各类媒介在该时段使用率的最高值。对于在不同时段使用同一媒体的用户, BBC也进行了细分。例如, 关于报道植物人治疗新突破的电视新闻, 在早餐时段画面会避免出现令人不适的病人画面, 格调相对轻松, 时长也相对较短, 而到了晚间新闻时, 更多相关度高的信息会补充进报道中。用户习惯改变, 营养生态位会随之变化, 媒介的生态位也会发生变化。

二、生态位的整合

从媒介生态学来说, 是对多个媒介种群依据与品牌核心生态位的相关度进行重新整合与改造, 在牺牲个别媒介组织的前提下从整体上保证了BBC这一大媒介机构的生存与发展, 是机构生态位的拓展。

1. 技术整合

BBC新闻机构的融合最先发生在技术这一微观层面。具体表现为传统媒体工作者将新媒体技术融合在工作中, BBC新闻中心和采编人员都明确知道如何利用新技术来提高新闻采编的效率和质量。BBC除了拥有高清专业的采访器材外, 给每个记者都配备一台i Phone, 以及配套的话筒、灯光、镜头、军用电池灯等。BBC还开发了一系列应用软件, 帮助记者随时随地采访, 获得高质量视频或音频素材, 并能快速剪辑和上传。此外, 记者可通过带“签到”功能的LBS网站的地理数据运用, 判断社交应用上的新闻发布者是否在事发现场, 来考核新闻的真实性, 也可以利用这项功能来联系新闻当事人或见证者。这种最直接的技术融合使BBC无需专门招收擅长使用新媒体的员工。从工作环境来说, BBC还打破了传统的采编部门与技术部门的界限, 让记者、编辑和后期制作人员在一起工作, 碰撞出新的灵感。除了自己的官网, BBC也与有影响力的社交网站合作, 通过这些平台推广节目内容, 形成一个外部生态系统来催生补足性产品和服务的创新。最初BBC希望用户在使用这些社交媒体后通过点击链接回到BBC的官网, 但如今BBC改变了观念, 无论用户从什么样的平台获取信息, 只要是从BBC这一品牌下获得信息就算是成功。这样开放的理念无疑为BBC从多方平台争取了用户, 拓宽了用户群。

2. 组织整合

组织这一中观层面的融合往往牵扯到许多利益关系的变动, 因而所受阻力较大。BBC的组织整合比较彻底, 主要采取部门迁移、简化机构和人员调整等措施。整合之后, BBC不再分为电视新闻、网络新闻和广播新闻, 三种媒体以工作组的形式共同组成BBC新闻中心, 在BBC新建大楼的同一层工作, 三个工作小组大致分为记者、编辑和技术支持三个区, 三个组彼此相邻, 记者们可以随时交流, 从对方那里学习经验, 获得启发, 并相互了解对方的工作内容和需求, 以便更好地共享资源。而以往各自为政的技术部门、管理部门也合并成统一的部门, 主要包括:News Gathering Room (总编室) , 负责人员安排、技术支持等;UGC HUB (用户创造内容部) ;SUB HUB (素材加工部) , 将新闻素材进行拆分, 以方便多个部门使用, 所有的BBC记者采回的素材都会进入这个部门。视频素材会被声画分离, 以便广播组的编辑使用, 声频素材会进行文字的整理, 方便网络编辑使用;Global Video Unit (全球视频资源部) , 负责将外国新闻视频翻译成英文;Visual Journalism (视觉工作室) 为电视和网络新闻提供可视化帮助, 包括对大量复杂专业的数据图表的动画演示制作;Future Media (未来媒体中心) 负责研发传媒先进技术, 也针对各个工作组的需求开发新技术。不同媒体编辑机构归并后形成一个能同时指挥各路媒介记者协调工作的统一体。每天, BBC新闻中心会举行两次核心会议 (Key Meeting) , 每次会议半小时。上午9点每个工作组的主要编辑到会, 对昨天的新闻做总结, 主编助理会列出当天10条重要的新闻源, 各部门也会提出当天欲展开报道的话题, 由策划部和UGC提供建议。新闻中心的总编对提案拍板。接着总编室为派出的记者提供设备和技术支持。下午3点15分再次举行会议, 各组汇报工作进程, 交换采访所得资料。有时三家媒体会从不同的新闻线索和叙事角度来报道同一个新闻事件。三家媒体合并后员工人数精简至原来的80%。

除了自己的官网, BBC也与有影响力的社交网站合作, 通过这些平台推广节目内容。图为BBC官网首页。

3. 生态理念的融合

BBC集结了大批世界优秀记者, 他们成功的经验很有可能成为接受新观念的阻碍。只有从理念上进行融合, 机构才能真正融合, 尤其对于传统媒体来说, 学习新媒体的传播理念比强硬的学习其功能更有意义。例如新媒体最显著的功能生态位是互动性, 而电视平台和广播平台无法通过学习获得这一功能, 但是由互动性体现的受众参与的重要性却可以被电视新闻人运用到工作中去。UGC的成立不仅是网络新闻的必备资源, 也让BBC彻底转变了受众是被动接受者的思维方式, 将自己从传统广播电视内容提供商变成一个聚合型媒介平台, 吸引更多的消费者参与节目内容的制作, 交流讨论和创造。[2]BBC这一老牌新闻机构的整体传播特性从单向转为双向, 不仅提升了用户获得新闻的体验, 还将用户融入到整个新闻机构中, 从食物链的终端转为顶端。此外, 融合之后的新闻中心要求所有的记者掌握两项媒体的技能, 少数记者是全能型记者。这有利于采编人员了解彼此平台的需要并实现资源共享。组织融合为这种互通提供了条件。BBC所有的新闻媒介都从近年兴起的社交媒体那里学习人性化、地方化、即时和相关联的用户喜爱的特征, 使新闻产出更有效。

三、融合的效果与意义

2005年BBC高层第一次从战略的高度来认识和规划BBC在数字时代的发展问题, 2006年BBC推出未来6年蓝图“创造性的未来”计划, 并据此重组了整个公司的机构。[3]2008年BBC最王牌的新闻机构开始整合。到2012年正好是检阅6年计划的时候。几个显著的效果表现为:BBC数字媒体使用率和收入的大幅提升, BBC高端品牌形象的强化, 为BBC的未来发展抢占先机。由于数字媒介获得了传统媒介在内容上的强力支持, 其公信力和权威度使得BBC继续领跑新媒体领域。根据BBC的官方统计, 伦敦奥运会期间累计全球有5500万, 英国有3700万用户访问了BBC官网的体育在线版, 全球平均每天有9500万的访问量, 国内达7100万, 轻松打破了之前的纪录。超过150万的苹果和安卓用户下载BBC的奥运手机软件, BBC的网站日均访问量有34%来自手机用户。[4]从而使得伦敦奥运会成为第一届真正的数字奥运会。这样的高关注度为BBC带来了直接的经济利益, 最重要的是, 在伦敦奥运后BBC的受众调查显示, 80%的年轻人对于BBC新闻的印象大幅提升, 认为其时尚、高端。而此前英国民众对BBC的印象多为保守、刻板, 只有中老年人才观看BBC的节目。此役之后, BBC争取到大批年轻人成为其长期忠诚用户。

BBC新闻机构的融合有多重意义。最显著的意义是节省资源, 保持品牌的一致性, 形成了“一个BBC”, 减少内部竞争, 创造一个更简洁、更具创造性的工作环境, 以及更完整的数码服务。整合之后, BBC认识到与其成立专门的新媒体部门, 还不如用已有资源。原有的技术人员分配到上述几大技术部门, 不仅有效提高了工作效率, 更节省了大量资金, 预计在未来二十年可节省七亿三千六百万英镑的成本。其次, 有助于内容质量的提高。BBC的国内部新闻工作者除了在新闻中心进行面对面的交流, 还通过类似于国内电视台的OA平台进行联络, 在这个平台上驻外的记者也可以参与讨论。BBC的内部交流网站叫新闻入口 (Journalism Portal) , 主体部分包括:重大新闻, 竞争对手动态 (记者们可以在版面上根据自己的报道领域对关注对手进行个性化定制) , 编辑博客。在主页的右侧有大片留白是为当前发生的重大事件或头条新闻预留的讨论版面。所有的记者编辑都可以在上面发言, 运用自己获得的信息或经验为进行报道的专题组提供意见和帮助。整合之后, 新闻报道可以从空间时间上进一步深度化。例如, 一个电视新闻纪录片记者在采访时发现许多有趣的材料, 但不适合放在电视平台上, 可以先行在BBC官网上放置相关视频和文字报道, 为该新闻的电视播出做铺垫。随后电视早间时段播出一次简要新闻, 晚间新闻再补充报道, 在同一天内还可以在BBC的广播中与主持人以谈话节目的形式对该话题进行讨论, 表达个人见解。这样一条新闻贯穿了BBC全天的节目, 得到了全方位的报道, 也为不同的媒体提供了内容资源。其三, 为BBC谋取更大的经济利益, 适应社会的变化。BBC从成立起就是依靠广大用户的收视费生存, 既不依靠政府也不依靠广告, 因而以独立、客观、公正为核心价值, 以提供高质量的节目内容为己任。时至今日, 有线电视、卫星电视、互联网等新技术出现, 传统的频谱准入壁垒逐渐消失。BBC在商业媒体的冲击和挑战下要继续保持用户数量, 需要提供更高质量的内容产品, 加大投资和合理谋利, 形成良性循环。近年来, “媒介融合”与早年新旧媒体同时出现的最大不同在于其与“信息商品化”的互为因果、互相促进。[5]BBC谋取经济利益是为应对媒介生态环境的变化, 也是对媒介组织生态位的再定位。

注释

1[1]邵培仁.媒介生态学:媒介作为绿色生态的研究.北京:中国传媒大学出版社, 2008:71.

2[2]唐荦.BBC的新媒体战略.视听界, 2011-02.

3[3]苏贝尼.提高报道质量实现华丽转身——BBC新媒体业务探索及整体机构改革.新闻记者, 201207.

4[4]BBC Sport breaks online records with first truly digital Olympics, http://www.bbc.co.uk/mediacentre/latestnews/2012/sport-online-figures.html.

海明威硬汉形象的多重特征篇4

关键词：硬汉形象,死亡,孤独,精神

一、“硬汉”, 重压之下不屈服

在“硬汉”的世界里, 勇气永远是第一位的品格。坚强是“硬汉”的代名词, 然而, 在疾病与死亡面前, 拳头的力量都显得苍白, 在人们面对无可奈何的困境的时候, “硬汉”始终是坚强不屈的, 不向任何困难低头。

在斗牛场上, 死亡可以使人变得激情四射。在战争中, 死亡也使人畏缩不前, 甚至失掉做人的尊严与锐气。在海明威笔下, 死亡是值得思考的。它是一个人是否是男子汉的终极考验。

在《等了一整天》这个短篇小说中, 主人公是个名叫沙萨的小男孩, 他得了感冒。但是他没有分清摄氏度和华氏度的区别, 他以为超过四十度就要死了。医生告诉他说, 他已经一百零二度 (华氏) 了。他忐忑不安了一整天, 一整天都担心自己要死了, 然而, 在他误会自己将要死亡时候, 所表现出来的却是真正的“硬汉”精神。“他脸色煞白, 眼睛下面有黑圈。他躺在床上一动也不动, 似乎超然物外”在以为自己将要死去的时候, 仍然对爸爸说“要是你心烦就不用在这儿陪我……我是说如果叫你心烦的话, 就不用在这儿陪。”[1]这是一种面对死亡都岿然不动坚忍不拔的精神。他不惧怕死亡, 在死亡面前保持着从容、镇定的顽强的意志力。当他得知真相的时候, “他内心的紧张终于轻松了, 第二天也不紧张了, 为了一点小事, 动不动就哭了。”这个小小的“硬汉”表现出了真正的男子汉的气概。

面对着死亡和绝望的时候, “硬汉”身上所体现的精神是可贵的。在《老人与海》中, 老渔夫桑地亚哥出海84天, 没有打到一条鱼, 在他这个时候力量和技术比年青的时候逊色, 却仍然坚持出海打鱼, 为的是不向命运和生活低头。在他面对绝望和衰老的时候, 并不退缩, 终于打到了一条巨大的马林鱼。他始终想证明自己, 证明自己的勇气和打鱼的技能并没有因为衰老而被消磨。相反, 他更为执著, 更为坚定。他拖着被鲨鱼吃掉的大马林鱼的骨架回来时。从容而淡定, 他并没有因为巨大的马林鱼被鲨鱼吃掉而一无所获的事实而沮丧, 他并不为大马林鱼而坚持和奋斗, 他为的是打败像大马林鱼一样的生活和命运。他证明了他自己, 他在精神上没有被打败。他永远立于不败之地, 同时说出了那句标志着“硬汉”的名言:“人可不是造出来给打垮的, 可以消灭一个人, 就是打不垮他。”

相比之下, 年轻的时候的勇气和信念容易让人一往无前, 因为那时身强力壮, 如桑地亚哥年青的时候, 在酒馆里彻夜和人掰手腕, 在青春已逝的暮年里, 仍然能保持年青时候的顽强意志实属不易。短篇小说《没有被斗败的人》中, 曼纽尔是一个曾经显赫一时的斗牛士, 却因为受伤而中断了斗牛生涯。当他再次来到斗牛场时, 他仍然保留着年青时候的勇气和坚强。他全然不在乎他的衰老和疾病, 甚至蔑视衰老, 蔑视死亡。他所在乎的是斗牛场上将牛杀死。他面对着的是一头非常强壮的公牛, 他的衰老让他无法准确有力地杀死它。而他却毫不妥协, 一次次地寻找机会杀死它, 并且坚持不杀死它不退场。“‘把剑给我, ’他大声叫道, ‘把那东西给我。’富恩台斯拿着红巾和剑过来。埃尔南德斯用胳膊搂着他。‘上医务所去吧, 老兄, ’他说‘别做他妈的傻瓜了。’‘走开, ’曼纽尔说。‘该死的, 给我走开。’他挣脱了身子。埃尔南德斯耸耸肩膀。曼纽尔朝公牛奔去……”[2]他身负重伤, 患着肺炎, 并且名声大不如从前, 他仍然坚持着, 奋斗着, 屹立在精神上的高地。他永远不可能被击败, 他也许会毁灭, 会死亡, 但是他永远不会认输, 不会失败。

二、“硬汉”, 为荣誉而战

在《午后之死》中, 海明威写道:“生活与斗牛差不多。不是你战胜牛, 就是牛挑死你。”在面对危险的时候不能退缩, 要敢于迎接挑战, 即使战死也是荣誉的象征。这时候死亡对男人来说都是勇气的象征, 是一种荣誉的归宿。

“硬汉”是孤独的, 那是因为在战斗的时候, 往往是一个人, 因为他们为自己战斗, 为自己的理想, 荣誉和信念奋斗。并不会被其他的事物所阻碍, 也不会为其他的东西去奋斗, 他们视荣誉超过一切。在《太阳照常升起》中, 斗牛士佩德罗·罗梅罗在自己深爱的女人在场的时候依然镇定自若地表演斗牛。“那天整天下午, 他把他表演斗牛士的一招一式的地点控制在勃莱特座位的前面。他一次也没有抬头看她, 这样他表演得就更出色了, 不仅是为了她表演, 也是为了他自己。因为他没有抬头用目光探询对方是否满意, 所以一门心思地为自己表演, 这给了他力量, 然而他这样做也是为了她。但是并没有为了她而有损于自己。那天整天下午, 他因此而占了上风。”斗牛士即使在深爱的女人面前也能“一门心思”地为自己表演, 因为斗牛士看重荣誉超过一切, 他们为自己, 为自己的荣誉而奋斗, 并不会被其他的东西所左右, 甚至是女人。

在《死在午后》中, 海明威描写了一个老斗牛士在技艺不佳的状态下仍旧上场, 但是却威风尽失, “埃尔南多雷纳知道自己的两条腿靠不住……他朝公牛奔去, 到了相距十码的地方, 双膝跪在沙地上。”[3]最后被公牛的锐利的角抵成重伤。海明威对斗牛的热衷促使他对斗牛行为的思考, 他在作品中描写的斗牛士的死亡从另一个侧面反映出作者对勇气的赞赏, 斗牛是一项非常惊险和刺激的运动, 同时危险系数很高。但是斗牛士不能在公牛面前退缩, 这是一个斗牛士荣誉的体现, 就如同埃尔南多雷纳明明知道自己技艺不行, 很想逃跑, 可是斗牛士的荣誉感不允许他后退。这使男人可以被打倒但不能被打败的“硬汉”精神得到进一步得到印证。荣誉并不是得到胜利的辉煌, 而是在困难和恐惧面前不被打败的精神。是一种重压下的优雅风度。

这正是可被毁灭不可被战胜的体现, 为荣誉而战, 对“硬汉”来说是值得的。在危险面前毫不退缩, 是一个斗牛士, 一个勇士, 一个男子汉气概的体现。一个男人或者斗牛士, 在危险面前退缩, 是不被人同情, 是要遭到鄙视的。这是证明自己勇气的体现。如在短篇小说《弗朗西斯·麦康博短促的幸福生活》中弗朗西斯·麦康博在打猎的时候, 遇见狮子居然逃跑了。是一个耻辱。和他一同打猎的威尔逊心里想“……刚才当着很多人的面, 显露出他原来是个胆小鬼。”连仆人都“一边把盆子放在桌子上, 一边用古怪的眼光望他的主人……”[4]打猎和斗牛都是男子汉气概的显现, 而逃跑或怯懦地躲避却是对男子汉气概的侮辱与亵渎。这关乎着男人的尊严和荣誉, 宁可在战斗中死去, 也不能有丝毫的退缩。

三、“硬汉”也会有恐惧

人人在死亡面前都会怯懦, 都会害怕死亡所带来的威胁, 无论是生命受到威胁时的恐惧, 还是在重大变故面前的恐惧, 求生的本能和不让恐惧表露出来的自尊是相冲突的。而在这样的境地下, “硬汉”常常用意志力挺立着, 顽强地坚持着, 用意志力来保持自己不让恐惧和压力把自己击垮。“硬汉”也会恐惧, 但他只会暂时失去勇气, 但很快会用意志力和顽强的信念来支撑自己。如《丧钟为谁而鸣》中的罗伯特·乔丹一直是一个“硬汉子”般的形象, 但他自己却也有着不为人知的怯懦的一面。罗伯特·乔丹的情人玛丽亚对他说“……比拉尔对我说过, 我们明天都要死去, 还说你跟她一样清楚, 可是你不把它当回事。她说这话的意思不是批评, 而是钦佩你。”而罗伯特·乔丹却“觉得胳肢窝下在出汗, 汗水从胳膊和腰间淌下, 但他心里却嘀咕着‘敢情你害怕了, 呃?’”……“……别谈这种糟糕透顶的废话了, ”罗伯特阻断了玛丽亚继续说下去, 并且用了个更强烈的难听词儿。[5]

罗伯特·乔丹在历次任务中都显得镇静有余, 并且不惧危险。事实上, 当比拉尔看出他的怯懦, 并且告诉了玛丽亚的时候, 他真正意识到他是对恐惧是惧怕的。他并不是不怕危险, “汗水从胳膊和腰间淌下”就是最好的证明, 但他并不表现出来, 或者说, 他是真正刻意地忽略恐惧, 不让恐惧占据他的心灵, 来动摇他的决心和意志。所以他会“阻断了玛丽亚继续说下去, 并且用了个更强烈的难听词儿。”

“硬汉”或许会在恐惧面前暂时退缩, 但是, 他们不会任由恐惧继续肆虐下去。而是想方设法地克服, 这才是一个“硬汉”的本色, 如《弗朗西斯·麦康博短促的幸福生活》中麦康博在退缩后, 终于鼓足勇气, 不让自己再次逃跑, 克服了怯懦后, 赢得了威尔逊的尊重, 从而也完全了作为一个男人的自尊。

死亡的恐惧可以让一个男人变得畏缩不前, 变得怯懦, 失去了男子汉气概, 甚至失去了作为男人的尊严。在《丧钟为谁而鸣》中巴勃罗在游击战争的时候, 为了保全自己的山头, 苟且活命, 竟然偷走罗伯特·乔丹用来炸桥的炸药。无比令人愤怒甚至受到了女人的鄙视。他的自尊与荣誉都被恐惧, 对死亡的恐惧所吞噬了。在“硬汉”那里, 恐惧是存在的, 但是, 面对死亡时, 不让恐惧占据心灵, 不被恐惧打到, 是一种美好和崇高的精神, 会鼓舞人们的斗志, 净化人们的心灵。

四、“硬汉”对自杀的态度

在西方, 自杀是懦弱的表现。基督教的教义中, 将自杀定为不可宽恕的罪恶, 死后不能进入基督教的墓地。

而在《永别了, 武器》中, 有自杀的战友, 他们身负重伤, 倒在血泊里, 要求亨利杀死他们。他们宁愿自杀也不愿落入敌人的手里受到折磨。在这个时候, 他们超越了死亡, 他们不惧死亡, 转而用死亡来保存自己的尊严。这是“硬汉”的表现, 这时候, 自杀不是懦弱的象征, 而是一种面对死亡都毫不惧怕的崇高姿态。

在《丧钟为谁而鸣》中, 罗伯特·乔丹回忆起自己自杀的父亲时, 写道:他理解父亲, 原谅他的一切, 可怜他, 但为他感到羞愧。[6]他面对自杀的父亲, 更多的是感到羞愧, 感到一个男人无法面对残酷生活而自杀的屈辱现实。罗伯特·乔丹一直不希望做他父亲那样的人, 试图在转变自己。在战场上临危不惧, 主动迎接的死亡的挑战, 他明知道自己会死, 但还是克服了死亡, 在小说结尾他看着敌军贝伦多中尉达达的马蹄向他驶近的时候, “小心谨慎地控制着自己……他的心脏抵在树林里的松针地上怦怦跳个不停。”[7]他超越了死亡, 显得崇高和伟大。

“硬汉”罗伯特·乔丹不肯原谅自杀。他宁愿被死亡击败, 不愿向死亡妥协。从而证明自己真正的内心强大。然而, 罗伯特·乔丹是一位理性的“硬汉”, 他有着更高层次的动机和对世界的认识, 他可以原谅自杀的父亲, 但不会原谅自杀的行为。自杀是一个严肃的话题。当海明威无法继续被视为生命一样的写作时, 当他无法找到在这种困境中活下去的理由时, 这位硬汉就毅然决然地自杀了。不得不说他最后的自杀与他作品中所一贯塑造的“硬汉”形象形成了反讽。他失去了他所赖以为生精神支柱后, 他终于走向崩溃, 自杀, 是孤独的“硬汉”不愿向平庸和堕落归顺后走向的绝路。

海明威一生痴迷于“硬汉”, 他一生都想做一个“硬汉”式的人物, 最后却不堪重负, 饮弹自尽。这也算有尊严的死去, 他也许明白, 活下去是堕落, 是没有希望的。但是在孤独与疾病的双重打击下, 还是不堪重负, 他还是无法做到像他笔下的人物那样漠视疾病的肆虐和精神支柱的倒塌, 顽强地用意志力克服。他更不愿堕落下去, 在生活和疾病的重压下渐渐地失掉锐气, 为自己这个“硬汉”画上了不算完满的句号。

结语

本文通过对海明威笔下的“硬汉”形象的分析, 探讨了作者塑造出的人物所代表的一个时代的情绪与战后青年的生活状态, 从而对书中男性人物形象背后所蕴涵的对人生及世界的认识与思考进行进一步的思索。海明威笔下的“硬汉”多数是面对困难和坎坷不屈服, 顽强挺立的精神上的胜利者他们表现出了人的崇高尊严。海明威的“硬汉”世界里的“硬汉”具有多种不同的形象, 在许多人物中凸显出了不同的“硬汉”特征。这些“硬汉”特征构成了海明威的一个关于真正的男人的定义, 也引起我们的沉思。

参考文献

[1]、陈良廷等译.海明威文集.短篇小说全集 (上册) [M]上海译文出版社出版、发行1995年版, 《等了一整天》第497页.

[2]、陈良廷等译.海明威文集.短篇小说全集 (上册) [M]上海译文出版社出版、发行1995年版, 《没有被斗败的人》第297页.

[3]、赵静男译.太阳照常升起[M]上海译文出版社出版、发行1995年12月, 第236页.

[4]、金邵禹译.死在午后[M]上海译文出版社出版、发行1999年7月版, 《第二章》第18页.

[5]、陈良廷等译.海明威文集.短篇小说全集 (上册) [M]上海译文出版社出版、发行1995年版, 《弗朗西斯.麦康博短促的幸福生活》第7页、第9页.

[6]、程中瑞译.丧钟为谁而鸣[M]上海译文出版社出版、发行1997年12月, 第429页.

多重特征融合篇5

在并行公差设计中, 设计公差与工序公差的分配对产品的制造成本和性能质量都有重大的影响, 公差宽松的尺寸其制造成本低, 但尺寸特征的变动大, 并将带来较大的质量损失;相反, 公差紧密的尺寸, 尺寸特征的变动小, 质量损失也小, 但其制造成本高[1]。显然, 公差已经成为平衡产品制造成本与性能质量的杠杆。Taguchi质量损失函数定量描述了产品质量指标偏离设计目标时所造成的社会损失, 把Taguchi质量损失函数集成于并行公差设计总成本模型是一个重要的设计准则[2,3]。目前, 大多数的研究集中于单一特征的质量损失函数, 对于多重相关特征质量损失函数的研究较少。本文在对零件的加工工序规划进行深入分析的基础上, 重点推导了具有多重相关特征产品的质量损失与有关零件工序公差的函数关系, 提出了对具有多重相关特征产品的设计公差和工序公差进行并行优化分配的方法, 建立了基于制造成本-质量损失的并行公差优化设计的综合模型, 其目的是寻求制造成本和质量损失之间的平衡, 以实现基于提高产品质量和降低产品成本的并行公差优化设计。给出一个工程实例验证了所提方法的有效性。

1 成本-公差模型

国内外许多研究者就成本-公差关系和相关公差优化的数学建模进行了研究, 根据文献[4], 比较成熟的成本-公差模型有指数模型、倒数平方模型、倒数幂指数模型、多项式模型等十多种。为了研究并行公差优化设计的方法, 我国学者还提出了内孔特征尺寸、外圆特征尺寸、定位特征尺寸、平面特征尺寸较为适用的成本-公差模型[5], 其中适合于平面特征尺寸加工的成本-工序公差模型为

Cji (Tji) =5.0261exp (-15.8903Tji) +

Tji/ (0.3927Tji+0.1176)

式中, Cji (Tji) 为零件第j个尺寸的第i道加工工序的制造成本;Tji为第j个尺寸的第i道加工工序公差。

2 质量损失函数

2.1多重相关特征的质量损失函数

对于一个复杂的装配, 一般其功能要求由多个装配特征确定, 这些装配特征有时是相互关联的。把产品装配尺寸特征矢量记为Z= (Z1, Z2, …, Zr) T, 第k个装配尺寸Zk (k=1, 2, …, r) 是q个零件设计尺寸的函数:

Zk=gk (Y1, Y2, …, Yq) (1)

式中, Yj (j=1, 2, …, q) 为零件的设计尺寸。

将式 (1) 用Taylor级数展开并略去二阶及以上高次项, 有

$Ζ_{k} = Μ_{k} + \sum_{j = 1}^{q} (\frac{\partial g_{k}}{\partial Y_{j}} |_{\bar{Y}} Δ Y_{j})$ (2)

假设

$D_{k} = Ζ_{k} - Μ_{k} = \sum_{j = 1}^{q} (\frac{\partial g_{k}}{\partial Y_{j}} |_{\bar{Y}} Δ Y_{j})$ (3)

式中, ΔYj为设计尺寸Yj与其平均值 $\bar{Y}_{j}$ 的偏差, 即 $Δ Y_{j} = Y_{j} - \bar{Y}_{j}$ ; $Μ_{k} = g_{k} (\bar{Y})$ 。

根据文献[6], 对于这样复杂的具有多重相关特征的装配, 期望质量损失为

E (L (D) ) =tr (AV (D) ) (4)

$V (D) = [\begin{matrix} v a r (D_{1}) & c o v (D_{1}, D_{2}) & \dots & c o v (D_{1}, D_{r}) \\ c o v (D_{1}, D_{2}) & v a r (D_{2}) & \dots & c o v (D_{2}, D_{r}) \\ ⋮ & ⋮ & ⋮ \\ c o v (D_{1}, D_{r}) & \dots & \dots & v a r (D_{r}) \end{matrix}]$

(5)

式中, D为产品质量特征的偏差矢量;A为质量损失系数矩阵;V (D) 为矢量D的方差协方差矩阵。

假设所有设计尺寸为正态分布, 特征参数Dk也为正态分布, 根据统计理论, 特征参数Dk的方差为

$v a r (D_{k}) = \sum_{j = 1}^{q} [(\frac{\partial g_{k}}{\partial Y_{j}} |_{\bar{Y}})^{2} v a r (Δ Y_{j})]$

k=1, 2, …, r (6)

如果特征参数之间有公共的尺寸, 并且它们是相关的, 则第m和第n个相关特征参数的协方差为

$c o v (D_{m}, D_{n}) = \sum_{j = 1}^{q} [(\frac{\partial g_{m}}{\partial Y_{j}} |_{\bar{Y}}) (\frac{\partial g_{n}}{\partial Y_{j}} |_{\bar{Y}}) v a r (Δ Y_{j})]$

m, n=1, 2, …, r;m≠n (7)

2.2工序公差的质量损失函数

在工序公差设计阶段, 加工零件的设计尺寸Yj表达为工序尺寸Xji的函数 (i=1, 2, …, p) :

Yj=fj (Xj1, Xj2, …, Xjp) (8)

式中, Xji为设计尺寸Yj的第i步工序尺寸;p为与设计尺寸Yj相关的加工工序总数。

在稳定加工条件下, 假设所有的被加工尺寸Xji是正态分布的, 于是有

$v a r (Δ Y_{j}) = \sum_{i = 1}^{p} [(\frac{\partial f_{j}}{\partial X_{j i}} |_{\bar{X}})^{2} v a r (Δ X_{j i})]$ (9)

式中, ΔXji为尺寸Xji与其平均值 $\bar{X}_{j i}$ 的偏差, $Δ X_{j i} = X_{j i} - \bar{X}_{j i} 。$

将式 (9) 代入式 (6) 和式 (7) , 有

$v a r (D_{k}) = \sum_{j = 1}^{q} \sum_{i = 1}^{p} [(\frac{\partial g_{k}}{\partial Y_{j}} |_{\bar{Y}})^{2} (\frac{\partial f_{j}}{\partial X_{j i}} |_{\bar{X}})^{2} v a r (Δ X_{j i})]$ (10)

$\begin{array}{l} c o v (D_{m}, D_{n}) = \\ \sum_{j = 1}^{q} \sum_{i = 1}^{p} [(\frac{\partial g_{m}}{\partial Y_{j}} |_{\bar{Y}}) (\frac{\partial g_{n}}{\partial Y_{j}} |_{\bar{Y}}) (\frac{\partial f_{j}}{\partial X_{j i}} |_{\bar{X}})^{2} v a r (Δ X_{j i})] (11) \end{array}$

在并行公差设计中, 将每个工序尺寸的方差表示为工序公差的函数的形式。在一般正常生产的情况下, 可以假定各组成环尺寸及公差服从正态分布, 并假定各组成环尺寸及公差相对于公差带中点呈对称的正态分布, 取零件的公差范围为±3σ (σ为正态分布的标准偏差) , 对应零件的合格率为99.73%, 则

v ar (ΔXji) = (Tji/3) 2 (12)

式中, Tji为工序尺寸Xji的双向公差。

将式 (12) 代入式 (10) 和式 (11) , 于是表示为工序公差Tji的函数形式的v ar (Dk) 和cov (Dm, Dn) 分别为

$v a r (D_{k}) = \frac{1}{9} \sum_{j = 1}^{q} (\frac{\partial g_{k}}{\partial Y_{j}} |_{\bar{Y}})^{2} \sum_{i = 1}^{p} (\frac{\partial f_{i}}{\partial X_{j i}} |_{\bar{X}})^{2} Τ_{j i}^{2} (13)$

$c o v (D_{m}, D_{n}) = \frac{1}{9} \sum_{j = 1}^{q} \sum_{i = 1}^{p} [(\frac{\partial g_{m}}{\partial Y_{j}} |_{\bar{Y}}) (\frac{\partial g_{n}}{\partial Y_{j}} |_{\bar{Y}}) (\frac{\partial f_{i}}{\partial X_{j i}} |_{\bar{X}})^{2} Τ_{j i}^{2}]$ (14)

于是, 将式 (13) 和式 (14) 代入式 (5) , 则V (D) 可以确定, 再根据式 (4) 可确定期望质量损失, 它是工序公差的函数, 记为E (L (Tji) ) 。

3 并行公差设计模型

在并行公差设计中, 目标函数为产品的总成本, 它是产品的制造成本与期望质量损失之和, 各工序公差为待确定的设计变量。

3.1目标函数

目标函数为

$\min [\sum_{j = 1}^{q} \sum_{i = 1}^{p} C_{j i} (Τ_{j i}) + E (L (Τ_{j i}))]$ (15)

3.2约束条件

基于RSS模型的并行公差累积约束为

$\sum_{j = 1}^{q} \sum_{i = 1}^{p} [\frac{1}{S_{j i}^{2}} (\frac{\partial g_{k}}{\partial Y_{j}} |_{\bar{Y}})^{2} (\frac{\partial f_{i}}{\partial X_{j i}} |_{\bar{X}})^{2} Τ_{j i}^{2}] \leq \frac{1}{S_{Ζ_{k}}^{2}} Τ_{Ζ_{k}}^{2} (16)$

式中, SZk、Sji分别为装配和工序尺寸偏差系数;TZk为工序公差。

每道加工工序的经济加工范围约束为

T-ji≤Tji≤T+jij=1, 2, …, q;i=1, 2, …, p (17)

式中, T-ji、T+ji分别为工序公差Tji的下限和上限。

4 实例分析

以圆锥齿轮装配的并行公差设计作为例子验证上述方法。如图1所示, 圆锥齿轮装配组件由六个零件组成:箱体2、齿轮轴3、箱体盖6、轴承1和4, 以及垫片5, 其名义尺寸已经根据其结构、功能及其他要求确定。该装配体的功能要求之一为:箱体2与箱体盖6安装后其间的间隙Z1必须在0.7～2.3mm之间, 以确保轴承4与箱体盖6之间压力的恒定, 该功能要求用双向公差表示为Z1=1.5±0.8mm。装配功能要求之二为:过盈量Z2在0.8～2.2mm之间, 以确保箱体盖6与箱体2间良好的密封, 同时不超过垫片5的耐压强度, 即Z2=1.5±0.7mm。并假设当装配尺寸Z1和Z2偏离其目标值D (1) = (D (1) 1, 0) T= (0.8, 0) T (mm) , D (2) = (0, D (2) 2) T= (0, 0.7) T (mm) , 或D (3) = (D (3) 1, D (3) 2) T= (0.6, 0.5) T (mm) 时, 将导致产品失效并造成300元的质量损失。

1.轴承 2.箱体 3.齿轮轴4.轴承 5.垫片 6.箱体盖

如图1所示, 根据零件间的装配关系, 产品两个功能要求用两个装配尺寸链方程表示为

Z1=-Y1+Y2+Y3+Y4

Z2=-Y2-Y3-Y4-Y5+Y6+Y7

这两个功能要求的目标值分别为

Z1=1.5±0.8mm

Z2=1.5±0.7mm

研究集中于产品特征变动上, 而不是产品特征值本身, 根据式 (3) , 装配特征的变动可分别表示为

D1=Z1-M1=-ΔY1+ΔY2+ΔY3+ΔY4

D2=Z2-M2=-ΔY2-ΔY3-ΔY4-ΔY5+ΔY6+ΔY7

假设所有设计尺寸ΔYj为正态分布, 每个工序尺寸的分布中心与其名义值重合。对于标准零件轴承1和4及垫片5, 它们的尺寸 (Y2、Y4、Y7) 和公差 (T2、T4、T7) 是事先给定的, 与这些标准件相关的质量损失被忽略。根据式 (6) , 装配尺寸参数的变动的方差为

v ar (D1) =v ar (ΔY1) +v ar (ΔY3)

v ar (D2) =v ar (ΔY3) +v ar (ΔY5) +v ar (ΔY6)

由于Z1和Z2是相关尺寸链, 如图1所示, 它们有公共的尺寸Y3, 这两个相关尺寸的协方差为

cov (D1, D2) =v ar (ΔY3)

图2～图4和表1～表3给出了箱体、齿轮轴和箱体盖的工序规划与经济加工公差范围。

根据给定的工序规划, 各零件的设计尺寸可以表示为其加工工序尺寸的函数的形式:

Y1=X12-X13

Y3=-X32+X33-X34

Y5=X53

Y6=X62-X63=X12-X63

根据式 (13) 和式 (14) , 方差v ar (D1) 、v ar (D2) 和协方差cov (D1, D2) 为

v ar (D1) = (T $_{12}^{2}$ +T $_{13}^{2}$ +T $_{32}^{2}$ +T $_{33}^{2}$ +T $_{34}^{2}$ ) /9

v ar (D2) = (T $_{32}^{2}$ +T $_{33}^{2}$ +T $_{34}^{2}$ +T $_{53}^{2}$ +T $_{62}^{2}$ +T $_{63}^{2}$ ) /9

cov (D1, D2) = (T $_{32}^{2}$ +T $_{33}^{2}$ +T $_{34}^{2}$ ) /9

质量损失系数矩阵A的元素可根据文献[6]的公式确定 (单位为元/mm2) :

A11=468.75

A22=612.24

A12=A21=-36.35

在并行设计环境下, 根据式 (4) , 总的期望质量损失可表示为工序公差的函数, 即

E (L (Tji) ) =tr (AV (Tji) ) =

52.08 (T $_{12}^{2}$ +T $_{13}^{2}$ ) +112.03 (T $_{32}^{2}$ +

T $_{33}^{2}$ +T $_{34}^{2}$ ) +68.03 (T $_{53}^{2}$ +T $_{62}^{2}$ +T $_{63}^{2}$ )

于是, 并行公差优化设计的综合模型式 (15) 表示为

min [C12 (T12) +C13 (T13) +C32 (T32) +C33 (T33) +

C34 (T34) +C53 (T53) +C62 (T62) +C63 (T63) +

52.08 (T $_{12}^{2}$ +T $_{13}^{2}$ ) +112.03 (T $_{32}^{2}$ +T $_{33}^{2}$ +T $_{34}^{2}$ ) +

68.03 (T $_{53}^{2}$ +T $_{62}^{2}$ +T $_{63}^{2}$ ) ]

其中

Cji (Tji) =5.0261exp (-15.8903Tji) +

Tji/ (0.3927Tji+0.1176)

约束条件如下:对于标准件 (轴承1和4、垫片5) , 给定公差分别为T2=T4=0.02mm、T7=0.2mm, 采用基于RSS模型的并行公差累积约束模型:

T $_{12}^{2}$ +T $_{13}^{2}$ +T $_{32}^{2}$ +T $_{33}^{2}$ +T $_{34}^{2}$ ≤0.6392mm

T $_{32}^{2}$ +T $_{33}^{2}$ +T $_{34}^{2}$ +T $_{53}^{2}$ +T $_{62}^{2}$ +T $_{63}^{2}$ ≤0.4492mm

每道加工工序的经济加工范围见表1～表3。

本优化模型用LINGO优化软件求解。为了验证所提出的公差优化模型的有效性, 另外增加两种情形:产品失效导致的质量损失分别取Q=0和Q=500元。运用本并行公差优化设计模型, 三种损失情形下的优化工序公差和设计公差值分别列于表4和表5中, 而其成本值列于表6中。

优化结果表明:当优化模型中不计入质量损失时, 优化的设计公差和工序公差均较松, 以确保制造成本低;但是当考虑质量损失时, 设计公差和工序公差变得紧密, 以维持较低的质量损失, 并使总的成本最小。此外, 质量损失越大, 公差越紧密, 而总的成本也越高。实例表明开发的模型对于并行优化分配装配公差给零件的设计和工序公差是有效的。

5 结束语

基于新一代GPS并行设计的思想, 提出了对于具有多重相关特征产品的设计公差与工序公差并行优化分配方法, 即把产品上游装配公差设计和下游零件工序公差设计进行集成。在分析相关零件的加工工序规划的基础上, 对Taguchi质量损失函数进行了扩展研究, 推导了具有多重相关特征产品的质量损失与有关零件工序公差的函数关系, 建立了以产品零件的工序公差为设计变量, 以制造成本和质量损失总和最小为目标函数的优化设计模型, 实现了对具有多重相关特征产品的装配功能公差向零件工序公差的并行优化分配。这种设计公差与工序公差的并行分配方法提高了设计效率, 可缩短产品开发周期, 并极大地利于CAD/CAPP/CAM/CAQ集成技术的发展, 符合新一代GPS的要求。工程实例说明, 所提出的模型对于解决多重相关质量特征产品的并行公差优化设计问题是合理的、有效的。

参考文献

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[3]Peng Heping, Jiang Xiangqian, Liu Xiaojun.Concur-rent Opti mal Allocation of Design and Process Tol-erances for Mechanical Assemblies with InterrelatedDi mension Chains[J].Int.J.Prod.Res., 2008, 46 (24) :6963-6979.

[4]彭和平.基于新一代GPS框架的公差设计理论与方法研究[D].武汉:华中科技大学, 2009.

[5]方红芳, 吴昭同.并行公差设计与工艺路线技术经济评价方法[J].机械工程学报, 2000, 36 (4) :74-77, 85.

多重特征融合篇6

关键词：多重分形,分形维数,图像扫描,二值化处理

0 引言

近年来,分形理论已经成为应用比较广泛的一种新的数学方法,并且已经被应用于各个领域。分形理论是由B.B.Mandelbrot[1]提出的,因为简单的分形不能完整地刻画一些现象或者结构的复杂性,因此多重分形成为分形理论的主要部分。例如,为了全面刻画湍流、混沌和分形生长类型的非均匀复杂几何体,必须用多个维数来描述[2]。因此,提出了多重分形理论。近几年来,多重分形理论已经被国内外学者广泛应用于各个领域。在国外,Uma K,Boustani A等[3,4]运用多重分形描述了纹理特征,Ivanov P.Ch.等[5]运用多重分形对生物医学里的心脏跳动进行动态建模与分析,Soemintapura K.等[6]运用多重分形分析了信号与信息的处理,从而得到了信号的传播规律等。在国内,多重分形理论也得到了广泛的应用,高海霞[7]通过对多重分形的研究,将该理论应用于油气勘探的预测、李彤[8]也运用多充分性理论进行了掌纹识别,通过绘制多重分形谱,得到了人的掌纹分布情况符合多重分形的分布规律;孔平等[9]运用多重分形理论对肝脏边缘粗糙度进行分析,分析得到肝脏在不同的时期,结构的分布规律是不一样的;刘树新等[10]利用多重分形方法计算并绘制出岩石的三维损伤微裂纹分布的复杂特性;多重分形还被应用于壤土的粒径分布规律[11]和碳纤维复合材料的表面特征的描述[12]。通过对多重分形理论的调研和分析,发现多重分形理论在各个领域的发展有很大的应用价值。

页岩气资源的勘探和开采已成为世界关注的热点问题,全球页岩气总资源量相当于常规天然气的1.4倍[13]。Curtis[14]认定页岩气是储存在天然裂隙和孔隙中的游离气,也可以是干酪根和页岩颗粒表面的吸附气或者是干酪根和沥青质中的溶解气。经调查发现,页岩气储层与常规油气储层存在本质上的区别,由于页岩气藏泥质含量的不同,呈现出不同的脆塑性特征,同时页岩内的孔裂隙结构特征及裂缝的发育程度直接影响着页岩气成藏及采出程度。由于页岩中大多孔裂隙结构被钙质和黏土矿物填充,裂缝尺寸复杂,富含从微纳米级到毫米级的尺寸不同的裂缝系统,属于典型的介观孔裂隙系统,且通常集中形成裂缝群,而且天然裂缝构成了天然裂缝网络。运用多重分形理论对吉林某区块的页岩孔裂隙结构特征进行了分析,证明了该区块页岩的孔裂隙结构具有一定的多重分形性,并绘制出了相应的多重分形谱,得到了多重分形谱的宽度、极大值和奇异谱曲线的不对称程度等3个主要的特征参数。通过分析,可以将3个特征参数作为判定页岩孔裂隙结构特征的依据,并为后续研究页岩的裂缝结构特征提供了新的思路和方法。

1 多重分形理论

分形是一种粗糙的或破碎的几何图形,它的组成部分可以被无限细分,而且它的局部形状一般与整体相似,分形一般是自相似的和标度不变的。曼德勃罗特曾经表示分形(fractal)一词层源于拉丁语中的形容词fraotus。然而,多重分形是研究分形理论的主题,因为大自然中的结构和组成过于复杂,不能通过简单的分形全面地描述出来。多重分形理论是定义在分形上的多个标度指数的奇异测度所组成的无限集合。多重分形理论定量刻画了分形测度在支撑上的分布状况。

1.1 广义分形维数的计算

多重分形方法一般是通过用多重分形谱来描述支撑集合上分形测度的分布的,在绘制多重分形谱的过程中,广义分形维数[7]D(q)是描述某个主体结构的关键物理量。然而,计算广义维数Dq的方法有3种:数盒子法、固定半径法和固定质量法。

(1)数盒子法。广义维数Dq可以直接根据定义计算出来,表达式为:

用尺度为δ的盒子对分形空间中的分形集进行划分,每个盒子里的奇异概率测度定义为Pi(δ),根据已经给出的q值,针对不同的划分尺度δ,计算并绘制出相应的双对数曲线,从图中找出对应的无标度区域,通过最小二乘法计算出该段曲线的斜率,该曲线斜率绝对值即为给定的q值的广义维数Dq。

(2)直接计算法。用尺度为δ的盒子覆盖被研究的多重分形集,假设研究点在第i个盒子的概率为Pi(δ),因此可以得到一个有关测度的集合,即:

式中,j∑[Pi(δ)]q为对所有盒子的概率的q次幂进行求和。

因此,多重分形集的Hausdorff维数为:

从而,得到所研究的多重分形集整体奇异性的平均值可表示为:

对于给定的q值,首先,要对每个对应的分形空间里每个非空网格的奇异概率测度p进行定义,针对不同的δ,得到相应的计算结果,绘制出曲线,找出图中相对应的无标度区域,用最小二乘法计算出对应曲线段的斜率,其绝对值即为给定q值的标度指数α(q)和奇异谱函数f[α(q)]。

(3)固定半径法。假设球心为任意选择的分形集上的点xi,球体半径为δ,同时,定义球体上的奇异质量为Pi(δ),可以得到固定半径法计算质量指数τ(q)的公式为:

尖括号表示按照球心平均计算。根据式(5)计算得到质量指数τ(q)后,可以求得广义维数Dq。

(4)固定质量法。如果所研究的分形集上的测度足够平滑,那么可以得到所抽取的质量为P的分形集相对应的半径εi(q),从而得到固定质量法的计算公式为:

也可以等价为:

随着τ(q)的变化,可以求出q—τ(q)关系或Dq—τ(q)关系,然后转化为Dq—q关系。严格地说,该方法在τ(q)=0处仍然不能直接计算出广义分形维数,但可以通过插值法得到相对应的广义分形维数的数值。

1.2 多重分形谱函数

τ(q)和q间关系符合线性函数关系,当τ(q)和f(α)可微时,广义分形维数D(q)与多重分形谱之间满足勒让德(Legendre)变换[15]:

根据上述Legendre变换,可以得到如果所研究的对象为单分形,则函数f(α)为一定值;如果为多重分形,则函数f(α)一般为单峰曲线,根据多重分形谱,可以确定极大值、多重分形谱的宽度等重要的特征参数,然后根据特征参数,利用最小二次拟合法,可以拟合出二次函数的形式为:

设αL为奇异谱f(α)的左半的宽度,αR为奇异谱f(α)的右半的宽度,则B=αL-αR表示f(α)谱曲线的不对称程度。当B=0时,谱曲线对称;当B>0时,谱曲线峰值偏左;当B<0时,谱曲线峰值偏右。一般来说,当fmax越大,谱曲线的宽度W越大,谱曲线对称性越好时,呈现出来的多重分形性就越强。因此,f(α)的物理意义是对分形结构上的复杂程度、不规则程度以及不均匀程度的一种量度。

2 实例验证

本文选取吉林某区块地层剖面图(图1),采用FEI450扫描电镜(SEM)对页岩进行扫描,得到的页岩岩心内部的孔裂隙结构的SEM电竞扫描图像如图2所示。然后运用Matlab[16]对图像进行二值化处理、边缘检测、提取等操作得到如图3、图4所示的结果。

3 实验结果分析

选取q的取值范围为[-5,5],然后通过运matlab编程求得双对数函数、配分函数、质量指数函数、广义维数函数以及多重分形谱函数的Matlab的m文件并进行了计算。

如图5所示,q分别取-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5等值的双对数关系曲线图。从图5中可以看出得到的曲线呈现出较规则的线性关系,说明q与x之间的关系满足xq(λ)=∑[Pi(λ)]qλτ(q)幂律关系,这说明在规定的尺度范围内页岩孔裂隙结构的分布具有无标度性,也就是说页岩孔裂隙结构的分布具有分形的特性,根据上述对τ(q)的定义,可以确定τ(q)与q之间的关系,从而表明页岩的孔裂隙结构具有多重分形的特性。

当q=0时,得到的容量维数D(0)=2.794 5,经过计算可得到αmax=5.985 0,αmin=1.594 0。取α0=3.488 7时,多重分形谱函数取得峰值,则可以得到fmax=f(α0)=2.794 5,与容量维数D(0)相同。多重分形谱如图6所示,运用最小二次拟合得到多重分形谱函数为:

得到的曲线为开口向下的抛物线,如图6中b所示。从图6中可以得到多重分形谱的谱宽W=4.391 1,图像的最大值fmax(α)=2.794 5,谱函数的左半边宽度αL=1.894 7,右半边宽度αR=2.496 3,故谱宽B=αL-αR=-0.605 1<0。因此,该岩心的多重分形谱不对称且偏向右侧。

4 结语

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