国内外活性污泥模型研究进展

 活性污泥模型(ASM)是表述废水中各种污染物质与废水处理系统中微生物之间的复杂生物化学反应过程的数学模型。本文主要介绍了国内外活性污泥数学模型的研究现状及进展,包括活性污泥1号模型(ASM1)、BSM1模型、ASM-SST模型、ASM-ASS模型、活性污泥2号模型(ASM2)、活性污泥2d模型(ASM2d)、活性污泥3号模型(ASM3)、FCASM3模型等。对这些模型做了评价和比较,并对今后的研究方向提出了建议：需要在活性污泥法机理、模型参数的确定和相关软件方面开发上多做研究,在水处理工艺设计以及水质监测方面多进行应用。     

SUFR系统去除废水中COD和氮、磷的模拟

目前,以国际水协ASM系列(1～3号)为代表的活性污泥数学模型已经广泛地应用于污水处理厂的设计、改建和运行管理以及新工艺和新技术的开发研究.通过对废水组成的详细分析和模型参数的修正,运用ASM2模拟了SUFR(螺旋升流式反应器)系统中COD和氮、磷的去除.模拟结果表明:由模型所得出的模拟值与实测值拟合较好.说明ASM2能够反映COD和氮、磷在SUFR系统中的变化状况.当SUFR系统运行参数发生变化时,模型可以作为有效的预测平台.     

改进的主动形状模型方法在人脸特征点定位中的应用

针对主动形状模型(ASM)已成功应用于人脸特征点定位提出了两点改进方法.其一,首先用Adaboost方法在图像中检测到人脸区域,然后在人脸区域中检测到瞳孔的位置,为ASM中的点分布模型粗略地定位好初始位置;其二,将原始ASM方法中的关键点的1D纹理模型改进为基于核概率密度估计模型的2D纹理模型.改进的方法在SJTU人脸数据库中进行验证,结果表明,改进的ASM方法提高了特征点定位的精度.     

基于改进纹理表示的主动形状模型

主动形状模型(Active shape model,ASM)是一种基于参数化的统计模型,它主要应用于图像处理中的特征定位和提取.本文在分析传统ASM方法不足的基础上,提出一种基于改进纹理表示的ASM方法.改进的纹理表示方法是直接用联合Gabor相位特征和局部二元模式(local binary patterns,LBP)特征代替传统的灰度值.改进的方法提供多尺度多方向的Gabor纹理信息,而且基于LBP的纹理编码能对光照更加鲁棒,而且可以去除大量冗余信息.实验结果表明改进的ASM能有效提高特征点的匹配精度.     

膜生物反应器处理蛋白废水的建模与预测

建立了一体式MBR,用于处理蛋白废水,在活性污泥3号数学模型(ASM3)的基础上,在Matlab平台下建立了适用于一体式MBR的数学模型仿真系统,并将其应用于一体式MBR的出水水质分析中.研究了一体式MBR数学模型的建立、模型的灵敏度分析和参数校正,并运用所建立的模型对一体式MBR不同进水水质下的运行进行了模拟.     

基于自训练与snakes搜索的活动形状模型

活动形状模型(ASM)算法在有模型监督的轮廓提取中应用广泛,其不足主要体现在两个方面:(1)对大量样本标记点的标注费时、费力,且易产生误差;(2)算法轮廓进化中的盲搜索对图像中的噪声敏感,容易偏离全局最优.对前者,当目标物体的待成像轮廓在同一平面时,可利用透视投影变换模拟产生物体轮廓在3D空间成像的训练样本,从而完全避免手工标注引入的人为误差;对后者,在ASM的轮廓进化过程中,结合经典的snakes活动轮廓模型算法(ACM),可提高算法收敛的鲁棒性.上述改进的ASM算法已用于视频相册系统中,试验结果证明了算法的有效性.     

一种基于改进ASM的运动目标跟踪方法

ASM是一种应用于非刚体轮廓匹配的统计模型方法,由于匹配结果的可靠性依赖于先验的灰度模型,导致灰度信息发生动态变化时基于ASM的目标跟踪效果不佳.针对跟踪中轮廓匹配的鲁棒性问题,提出了一种基于改进ASM的目标跟踪方法,该方法采用一种在线提取和更新灰度模型的机制,摆脱对目标先验灰度的依赖;并结合强边缘特征和目标内部灰度信息,改进传统ASM方法的灰度模型和搜索算法,提高了运动过程中目标附近背景信息变化情况下轮廓匹配的鲁棒性和快速性;跟踪过程中利用卡尔曼滤波预测目标位置提高了运行效率.实验验证了方法的有效性和鲁棒性.     

活性污泥1号模型模拟糖厂废水处理关键参数测定

采用呼吸计量法测定钦州某糖厂废水的异氧菌产率系数YH、异氧菌衰减系数bH和异氧菌最大比增长速率系数μm.H3个活性污泥1号模型（ASM1）模型参数,并与国际水质协会给出的ASM1模型中20℃时城市生活污水的参数推荐值进行比较。结果显示,YH为0.700,比推荐值（0.67）略高,说明对糖厂废水的处理,较之生活污水处理难度要大 bH为0.56,比推荐值（0.62）略低,说明微生物在处理糖厂废水时自生生长的速度不及处理生活污水的快 μm.H为5.71,比推荐值（6.0）略低,说明微生物在糖厂废水中的生存难度大于城市生活污水。     

基于ASM3模型的一体式MBR出水水质模拟分析

将活性污泥3号模型(ASM3)与一体式MBR结合,采用Matlab/Simulink自行开发了可视化的仿真模拟程序,构建了活性污泥系统模型.将此程序应用于一体式MBR工艺,对其进行了稳态模拟、灵敏度分析和参数校正,并取得了与实测值较为一致的结果.同时利用模型分析了不同进水水质下反应器的出水水质结果,模拟结果与实际状况吻合较好.     

基于.NET的马斯京根参数率定软件开发及其应用

马斯京根模型是经典的一维汇流模型,它在洪水预报、径流模拟领域应用广泛.马斯京根模型应用的关键在于对模型参数做出合理的率定,但目前尚缺乏计算机软件.在此背景下,本研究设计了一种面向对象编程模式下的马斯京根模型参数率定软件,并在.NET框架下使用C#语言完成了程序开发.该软件内置了试错法、最小二乘法、线性代数方法和遗传算法4种参数率定算法,具有Excel文件输入输出功能以及计算结果显示分析功能.经过实际应用,结果表明该软件操作方便,提高了马斯京根模型参数率定效率,具有较好的推广应用价值.     

基岩河道水力侵蚀模型原理及其最新研究进展

基岩河道水力侵蚀模型是最近20年发展起来的一项地貌演化定量分析的研究方法.模型基于河流侵蚀基本物理过程、实验观测及经验公式,推导出可以应用的数学模型对河流侵蚀过程进行模拟与构造分析.目前,其主要应用在构造抬升速率研究与地貌演化模拟研究中,但由于模型在简化过程中存在一系列假设,应用中具有一定的不确定性,其中主要的不确定性来自于坡度指数、河道宽度、岩性与沉积物影响等方面,对这些关键参数与问题的定量获取研究也是目前与将来主要的研究热点.在应用基岩河道水力侵蚀模型对地貌分析中,一定要注意其限定因素与不确定因素,否则会不同程度地降低研究结果的可信性.     

基于边缘方向和梯度的图像特征匹配算法

主动形状模型(Active shape model,ASM)是一种基于统计参数化的图像特征匹配算法,它主要应用于提取图像的特征点.在分析传统方法不足的基础上,提出一种基于改进主动形状模型的图像特征匹配新算法.传统的ASM直接采样灰度值信息建立局部纹理模型,灰度值对光照、姿态等因素是非常敏感的,常会带来较大匹配误差或者导致模型匹配失败.采用基于每个像素的边缘方向和强度来代替灰度值,改进的表示方法是利用边缘方向和强度的信息去建模,并且加入了边缘结构的方向和强度.改进的表示方法增加了纹理表示的边缘特征,边缘特征能有效地让模型收敛到图像的外轮廓,当外轮廓精准匹配后可以有效抑制和促进图像内部特征点定位更加准确.实验结果表明,改进的方法可以有效提高模型的匹配精度.     

使用ASM与AAM方法进行器官定位

器官定位是人脸识别中的一个重要环节 ,它的精确性影响到人脸的正确识别率。本文主要研究主动形状模型 (ASM)和主动外观模型 (AAM )的原理、方法 ,并以具体例子说明其在器官定位中的应用 ,分析它们的共同与不同之处     

应用ASM2D模型对曝气生物滤池工艺的模拟和优化

利用活性污泥模型2D号(ASM2D)建立曝气生物滤池处理工艺的计算模型,并通过灵敏度分析,对模型的动力学参数进行校正.校正后的模型对出水化学需氧量、氨氮、总氮、硝氮和总磷的模拟值与测量值基本一致.在所建模型的基础上分析甲醇投加量和回流比对出水总氮和硝氮的影响,结果发现表明,当甲醇的投加质量浓度为20 mg·L-1时,可...     

基于单幅图像的人脸三维建模研究

由于人脸三维模型在三维动画、计算机游戏、视频会议、医学手术以及生物教学等许多领域都有着广泛的应用价值,使得越来越多的研究人员开始思考获取人脸三维模型的有效途径。文中先采用AdaBoost算法进行人脸检测,判断输入图像中是否含有人脸;接着,采用ASM模型对合有人脸的图像进行特征点提取;最后依据从图像中提取的特征点等信息对初始模型进行调整,实现了一种基于单幅图像的建模方法。     

基于正交图像的头部三维模型构建

为快速构建人体头部的三维模型,提出了一种使用头部正面和侧面两张正交图像进行重建的方法.首先,利用Candide-3模型生成标准头部模型;然后,利用改进的主动形状模型(ASM)自动获取正面图像中68个特征点和侧面图像中35个特征点,并将获取的特征点与标准头部模型中的顶点进行匹配,利用匹配特征点对标准模型进行全局变形和局部变形,从而获得个性化模型;最后,对侧面头像进行仿射变换,使之与正面图像配准,并通过柱面投影和加权融合获得人脸全景纹理图,将其映射到个性化模型上以获得逼真的头部模型.实验结果表明:与传统ASM算法相比,利用改进ASM算法获得的特征点定位准确度提高了13.1%;所提方法仅需约1.2 s便可重建出具有真实感的头部三维模型,并能提供较大范围的可视角度和较丰富的深度信息.     

活性污泥系统ASM2d模型的自适应模糊PID控制

生物污水处理过程是非线性、大滞后、多变量和强耦合的复杂系统,针对这一复杂系统,本文根据污水处理厂的实际情况,在对A2O工艺活性污泥系统ASM2d模型研究的基础上提出一种自适应模糊PID控制器.该控制器可根据反馈计算得到的误差和误差变化率,实时在线整定后置PID控制器的三个修整参数△K_p、△K_i和△K_d,并得到此时的K_p、K_i和K_d.该控制器结合常规PID控制算法和模糊控制思想,实现了PID参数的最佳调节,相比传统模糊控制具有更强的鲁棒性,有效提高了系统的控制性能.     

热分层湍流计算机模拟的数学模型研究

以湍流标准k－ε模型为基础,综合考虑代数应力模型（ASM）及湍流热流输运方程,建立了热分层流动的热浮力湍流修正数学模型。理论及在液纳空腔内的热分层湍流计算机模拟中的应用表明,该模型在一程度上反映了由于流动过程中温度不均而导致的各向异性特征,并为解决热分层流中温度随时间变化的计算机模拟难题提供了一个较为简单、稳定的模型。     

维药异常黑胆质成熟剂对异常黑胆质型肝癌模型作用机制的血清代谢组学研究

 依托核磁共振氢谱(¹H-NMR)技术,探讨异常黑胆质成熟剂(ASM)对异常黑胆质型肝癌模型代谢谱的变化及其作用机制。根据维吾尔医学理论,建立维吾尔医异常黑胆质型肝癌病证大鼠模型,运用核磁共振氢谱技术检测以不同剂量ASM 灌胃大鼠的血清代谢物含量变化,分段积分后采用正交偏最小二乘判别(OPLS-DA)对¹H-NMR 谱数据进行模式识别分析。将1HNMR谱信息用PLS-DA 分析可以把异常黑胆质型肝癌组和ASM 低、中、高剂量组之间大鼠血清代谢谱变化区分开,发现与异常黑胆质肝癌组相比,在ASM 低剂量组大鼠的血清中α-葡萄糖,β-葡萄糖和牛磺酸的含量上升,而在ASM 中剂量组大鼠的血清中同样这三者也有升高,并且一些必需氨基酸,如亮氨酸、缬氨酸、丙氨酸、组氨酸含量升高,乳酸降低,并且差异有统计学意义(P<0.05),而在ASM 高剂量组大鼠的血清中变化无此趋势。异常黑胆质成熟剂通过提高支链氨基酸的含量,加速糖异生提高能量供应,降低乳酸堆积来调节异常黑胆质型肝癌模型的氨基酸代谢,糖代谢等能量代谢紊乱。     

驾驶人眼睛局部区域定位算法

基于机器视觉的驾驶人疲劳检测系统,通过对驾驶人眼睛动作的分析实现对驾驶人疲劳状态的估计。眼睛区域的准确定位是保证疲劳检测精度的前提条件。然而,实际行车过程中,驾驶人头部姿态随机、快速变化会造成眼睛区域定位精度的严重下降。该文在基于主动形状模型(ASM)算法实现驾驶人眼睛区域粗定位的基础上,针对ASM模型在实际检测过程中的姿态适应性较低与定位精度不高的问题,提出局部ASM模型来增强ASM算法的姿态适应性;进一步引入平均合成精确滤波器(ASEF)算法与ASM算法相结合的思路提高对眼睛区域的定位精度;同时,提出单、双眼相结合的ASEF算法来提高眼睛虹膜中心定位的鲁棒性。实验结果表明:该算法对于驾驶人头部姿态变化具有较强的适应性,能够实现眼睛区域的准确定位。