郭杰

博士

导师: 竺长安 教授

机构: 中国科学技术大学, 工程科学学院, 精密机械与精密仪器系

地址: 安徽省合肥市蜀山区中国科学技术大学西区力学二楼, 230027

邮箱: guojiegj@ustc.edu.cn

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目录

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教育背景

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研究兴趣

  基于视觉的振动位移提取,数字图像相关技术,影像放大等
  模式识别,机器学习,故障诊断等
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研究项目

项目名称
项目介绍
示例图
大面积光栅纳米精度制造中的基础问题研究
    国家重点基础研究发展计划(973计划)
    本项目围绕大面积光栅纳米精度制造中的关键科学问题开展研究,探讨长行程纳米精度定位系统在复合驱动下的联合控制原理与方法,以提高光栅的刻线精度到纳米量级。
    本人负责光栅刻划机数学模型的建立与辨识,并在此基础上形成基于自适应控制、智能控制的核心控制算法,实现了刻划机长行程条件下的纳米精度定位控制。
    关键词:光栅刻划机,数学建模,系统辨识,智能控制
grating 
机械装备动态性能高速视觉监测系统
    安徽省科技攻关计划项目
    本项目通过开展高速相机图像采集系统、振动图像实时分析的研究,研制完成一套机械装备动态性能高速视觉监测系统,实现机械装备、大型桥梁的非接触式在线振动测量。
    本人承担高速摄像视频振动提取的工作,通过开发高效的目标跟踪算法,实现振动标靶的位移快速精确提取,继而通过位移频谱分析得到结构的振动模态参数信息。
    关键词:高速摄像,非接触式测量,振动分析,目标跟踪
Camera_System 
基于数字图像相关的机械设备变形场视觉测量技术研究
    安徽省自然科学基金项目
    本项目将数字图像相关技术(Digital image correlation, DIC)应用于机械设备运行时变形检测,通过算法优化、GPU加速提高变形场计算的快速性,进而将算法移植到普遍使用的智能手机平台,实现变形场的快速便捷分析。
    本人负责核心分析算法的理论优化及最终软件的具体开发。通过对数字图像相关理论的修改完善实现算法本质上的效率提升,进而利用CUDA编程实现算法的并行处理完成硬件加速,最终在手机移动端实现变形视频的快速实时分析。
    关键词:数字图像相关,视觉测量,变形场分析,GPU加速
DIC 
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开展工作

工作名称
工作介绍
示例图
钢条振动模态分析
    本工作为高速摄像的应用,利用实验室的高速摄像机拍摄钢条悬臂梁受脉冲激励的振动视频,然后通过图像处理得到21个钢条标记点的振动位移曲线,进而利用模态分析理论计算得到钢条的模态固有频率和振型,与理论计算的结果非常吻合。
SteelBar SteelBar_Mode 
基于手机移动平台的振动测量
    本工作将光学测量技术应用于振动检测,开发了基于小米2S手机的振动测量软件,该软件通过对小米手机高速相机拍摄的振动视频的分析,可实现视频振动信息的提取,相应可绘制出振动的x、y方向位移曲线,同时具备计算频谱、速度、加速度等功能。通过简单配置,还可以实现旋转轴转动的测量,具有简单、便携、测量过程自动化、效率高等优点。
PhoneMeasure  
叉车方向盘的振动视觉测量
    由于结构设计问题,叉车在怠速工作时发动机振动将会引起方向盘发生小幅共振,驾驶人员长期驾驶会引起身体不适,从而影响叉车的使用体验。传统的加速度计只能完成方向盘振动的加速度测量,无法直观给出方向盘的振动方向、形态等信息。利用视觉位移测量所见即所得的优势,这里使用高速相机完成对方向盘振动的拍摄,可以直接观察出方向盘的振动情况,掌握方向盘的实际振动情况。
Fork Fork_Dis 
巢湖南淝河大桥的振动视觉测量
    当汽车在大桥上经过时桥梁将发生振动,此振动信息是诊断大桥安全状态的重要表征。这里借助高速视觉测量系统完成对桥梁振动的实地现场测量。当一辆货车经过桥梁时拍摄视频,分别选取标靶和桥梁侧面随机图案作为跟踪对象完成桥梁振动提取。可以看到,大货车经过大桥时发生上下振动并逐渐衰减,振动幅度约在10mm左右;使用标靶和随机图案得到的位移提取结果类似,说明算法在无特定标靶的情况下仍能完成振动的提取,具有很强的鲁棒性。
Birdge BridgeMeasure 
声屏障风致振动响应提取
    声屏障是铁路两旁树立的具有消声降噪作用的防护设施,它能够吸收和降低列车高速行驶产生的冲击噪声和振动能量,已成为铁路沿线控制噪声污染、改善交通环境的有效措施。本工作利用高速摄像实现了声屏障受列车风致载荷作用而发生振动的非接触式测量。
SoundBarrier SoundBarrier_Dis 
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兴趣探究

数学:

midpoint_ellipse  kalman  

机器学习:

Spectral_Clustering  GMM  
KPCA  MP  

系统辨识:

gray  ssest  
TimeSeries  Identification  

Matlab工具箱:

Computer_Vision  Drtoolbox_data  Drtoolbox_Isomap  
Stprtool  Wavelet  TFtool  

盲源信号处理:

JADE  SOBI  Eig  
ICA  FastICA  

工程应用:

Hough  Face_Recognition  PCNN_Maze  
SVD_Denoising  SignalProcess  EMD  
PDE1  Fourier_Optic   
fork4  fork7  fork8  
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发表文章

  1. J. Guo, C.-A. Zhu. Dynamic displacement measurement of large-scale structures based on the Lucas–Kanade template tracking algorithm. Mechanical Systems and Signal Processing , 2016, 66: 425-436. (SCI Index, IF: 2.256) PDF
  2. X.-J. Lei, Y. Jin, J. Guo, C.-A. Zhu. Vibration extraction based on fast NCC algorithm and high-speed camera. Applied Optics , 2015, 54(27): 8198-8206. (SCI Index, IF: 1.784) PDF
  3. X.-J. Lei, J. Guo*, C.-A. Zhu. Vision-Based Faint Vibration Extraction Using Singular Value Decomposition. Mathematical Problems in Engineering , 2015, 2015. (SCI Index, IF: 0.762) PDF
  4. S.-Q. Qin, J. Guo*, C.-A. Zhu. Sparse Component Analysis Using Time-Frequency Representations for Operational Modal Analysis. Sensors , 2015, 15(3): 6497-6519. (SCI Index, IF: 2.245) PDF
  5. B. Chu, Y. Shen, X.-F. Ge, J. Guo, C.-A. Zhu. Research on optimization of steering wheel system based on FEM and SQP. Journal of Machine Design , 2014, 31(7):70-74.(In Chinese) PDF
  6. J.-S. Wang, J. Guo, C.-A. Zhu. System identification of a positioning stage based on theoretical modeling and an ARX model. Journal of Vibration and Shock , 2013, 32(13):66-69+75.(In Chinese) PDF
  7. S.-S. Zhang, C.-A. Zhu, L.-T. Sun, J.-S. Wang, J. Guo. Research on the diffusion model of contingent products: An empirical study on automobile and parts market in USA. Journal of University of Science and Technology of China , 2013, 43(12):1020-1025.(In Chinese)
  8. J. Guo, S.-Q. Qin, C.-A. Zhu. The application of energy operator demodulation approach based on EMD in mechanical system identification. In: Proceedings of the 19th International Conference on Mechatronics and Machine Vision in Practice (M2VIP) , Auckland, New Zealand, 2012, pp.80-85. PDF
  9. S.-Q. Qin, J. Guo*, C.-A. Zhu. Black-box modeling of an ultra-precision positioning system using time series analysis. In: Proceedings of the 19th International Conference on Mechatronics and Machine Vision in Practice (M2VIP) , Auckland, New Zealand, 2012, pp.240-243. PDF
  10. Y. Shen, D.-C. Liu, G.-F. Lian, J. Guo, C.-A. Zhu. Modeling and Control of Ultra Precision Positioning System for a Grating Ruling Machine. Applied Mechanics and Materials , 2012, 110-116: 2647-2654.
  11. S.-S. Zhang, C.-A. Zhu, J.-S. Wang, L.-T. Sun, J. Guo. Research on automotive part production strategy concerning piracy rate. In: Proceedings of International Conference on E-Business and E-Government(ICEE) , Guangzhou, China, 2010, pp.1214-1217.
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荣誉奖励

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