BYOL框架下的自监督高光谱图像分类

高光谱图像可以获取波段连续的图谱合一的立体数据,其具有丰富的图谱信息,能区分不同物质的类别,被广泛应用于各种遥感勘测领域。但在实际中高光谱图像的标注需要耗费大量的人力、财力和时间,可用的标注样本数量较少,难以通过训练来获得准确的分类结果,所以针对于只有少量标记样本的高光谱图像分类是一个挑战。近年来,自监督学习(Self-supervised Learning,SSL)已成为一种有效的方法,可以减少高光谱图像分类对昂贵的数据标注的依赖。SSL方法通过学习在同一图像的不同视图之间产生的潜在特征,在自然图像分类中取得了较高的分类精度。为了探索SSL方法在高光谱图像分类中的潜力,一种Bootstrap Your Own Latent(BYOL)框架下的自监督高光谱图像分类方法(BSSL)被提出。该方法通过引用自监督的图像特征学习框架BYOL,可以不需要负样本对,利用空间光谱相似的同类样本对进行网络训练及参数微调,提取到更具判别性特征。具体来说,该方法主要包括四个部分:BYOL的预训练、超像素聚类、基于“相似对”的BYOL的再训练和最终分类。为了验证该方法的有效性,在三个公开数据集上进行测试,并与五种先进的无监督、自监督分类方法SuperPCA、S3PCA、ContrastNet、SSCL和N2SSL进行对比,在Indian Pines和Salinas数据集上,BSSL方法的总体分类精度(OA)、平均分类精度(AA)、Kappa系数、召回率(recall)和f1分数(f1-score)都取得了更优值。其中在Indian Pines数据集上,OA分别比SuperPCA,S3PCA,ContrastNet,SSCL和N2SSL提高了1.32%,1.05%,5.68%,3.12%和1.27%。而在University of Pavia数据集上,BSSL方法表现没有那么出色,但在综合分类性能上也表现最优。这表明BSSL方法更适用于地物区域面积较大且分布较集中的场景,因为这对于超像素聚类来说更友好。

三波段电晕检测光学系统的设计

为了对电晕放电进行全天候的检测,设计了一套包含日盲紫外、可见光和长波红外的三波段电晕检测光学系统。为了减小系统体积,提高系统性能,日盲紫外和可见光波段采用共光路结构;长波红外段采用独立光路,利用衍射面特殊的色散特性和非球面技术对系统进行单色像差和色差校正,减少系统的镜片数量。系统采用单镜片调焦设计来保证其在-40～60℃内清晰成像。对设计的系统进行了像质评价,结果表明,在空间频率60lp/mm处,20℃时全视场内日盲紫外波段系统的MTF>0.37,可见光波段系统的MTF>0.35;在空间频率20lp/mm处,全视场内长波红外波段系统的MTF>0.6,3个波段均能清晰成像,满足电晕检测的要求。

被动红外探雷系统中的图像矫正

车载式被动红外探雷系统中,由于存在探测系统的主光轴与地面法线的夹角,热像仪所获取的图像存在着较大的畸变,影响了地雷探测的准确率。从图像畸变产生的原因入手,根据从物平面到像平面的坐标映射算法,在VC++6.0环境下实现了对畸变图像的矫正。实验结果表明,当红外热像仪置于2m高度,探测距离为20m时,矫正后图像与20m正视图像各对应像素点灰度值之差均小于8,具有相似性。本算法适用于红外探雷车辆的图像处理系统。

便携式多波段相机的自动调光算法

为提高便携式多波段相机在宽照度环境下的拍摄需求,针对传统多区域均值加权曝光时间调节算法中图像灰度参考均值的取值范围对调光性能影响大的问题,提出了一种基于便携式多波段相机的多区域均值加权调光和图像信息熵调光相结合的调光方法。系统采用多区域均值加权调光方法,实现了过高或过低图像灰度情况下的快速调光;利用图像信息熵调光方法,解决了传统调光算法中超调振荡问题,提高了便携式多波段相机的照度环境适应性;进行了基于便携式多波段相机的调光实验,调光时间为31 ms,消除振荡时间约为180 ms。实验结果表明,利用多区域均值加权和图像信息熵相结合的调光算法可快速、稳定地选择合适的曝光时间,获得更好的多波段拍摄结果。

卢卡奇辩证法的存在论阐释

在《历史与阶级意识》中,卢卡奇借助黑格尔的总体性范畴将马克思主义辩证法彰显为关于历史的总体性辩证法。卢卡奇的这一总体性辩证法集中展现为对资本主义社会物化结构的批判,以此不仅真实地揭示了人的物化存在,而且通过诉诸无产阶级意识把总体性辩证法最终绽露为摧毁物化和实现人类解放的革命武器。这深刻表明卢卡奇的辩证法已经触及到了存在论的根基,《历史与阶级意识》切实开显了隐藏在方法形式下的辩证法实乃作为存在论的真实内涵。

困境与出路:资本逻辑视域下的生态问题研究

马克思把人与自然关系的异化的解剖深入到政治经济学批判中,进而挖掘出了异化的根源——生态问题的缘起乃是作为现代社会之灵魂的资本逻辑。资本具有双重维度:以无止境的价值增殖为目的的资本逻辑使生态问题陷入困境;资本的文明化作用又为走出困境提供了可能性:在资本与生态的博弈中,问题不在于如何斩断资本链,而在于如何驯服资本以在发展资本与保护生态间保持合理张力。

“运用”还是“建构”?——《资本论》的历史唯物主义研究

作为历史唯物主义形成之重要环节的《德意志意识形态》,确立了历史唯物主义的原则立场即以“现实的历史”为对象。由此,彰显了《资本论》与历史唯物主义的真实关系:《资本论》通过对资本的批判,不仅揭示了资本主义的“现实的历史”,而且揭示了融资本主义历史于一体的人类历史的发展规律,即关于“现实的人及其历史发展的科学”。因此,《资本论》不是对历史唯物主义的简单运用,而是对作为“新世界观”的历史唯物主义的真正建构。

辩证法与历史唯物主义的内在统一——以《资本论》第一卷为例

马克思通过吸收黑格尔辩证法的"历史"原则,并以实践或生产为基础,把辩证法改造为关于"现实的人及其历史"的辩证法。这一辩证法就为历史唯物主义奠定了坚实的理论根基。而如此理解的辩证法和历史唯物主义就是"同一个东西"。在《资本论》中,二者的内在统一体现为两个方面:其一,以"现实的人及其历史"为真实内容;其二,都是"对现存的一切进行无情的批判"的理论:既是对资本主义的现实的历史的存在论批判,又是对资本主义的意识形态的批判。历史唯物主义的辩证法与辩证的历史唯物主义不是截然不同和彼此割裂的,就其本质来说,它们是同一个东西,即关于"现实的人及其历史"发展的学说。

资本主义社会的自我救赎——吉登斯的历史唯物主义批判与第三条道路

吉登斯将马克思整合到晚期现代性的历史框架内,既充分地吸收了马克思以资本批判为核心的资本主义批判理论,又立足于现代性的断裂对历史唯物主义展开了当代批判并构建了结构化理论,从而清晰地展示了当下的现代性状况:全球化力量主导下的多元结构和高度风险社会。以此现实为基础吉登斯提出了救赎资本主义的"第三条道路":坚持社会主义的理想,超越政府和市场的传统对立,充分发挥国家与市场的平衡关系建立新型的积极投资社会。抛开"第三条道路"的政治标签,它所蕴含的对政府与市场关系的探索对我国现阶段完善政府和市场的关系以应对全球化的挑战具有重大意义。但是,囿于后现代主义的立场,吉登斯对马克思历史唯物主义的批判无疑是失败的。

社会主义核心价值观的哲学内涵

“以物的依赖性为基础的人的独立性”阶段的“精神缺失”成为当代中国重大的问题。走出这一困境的关键就在于构建一种足以协调物质力量冲击的精神形态。马克思站在“历史的本质性的一度”使精神的客观内涵得以绽露。一个国家的精神建制必须以民族精神为核心，以时代精神为立足点。社会主义核心价值观正是立足于中国当下时代性基础上的民族精神的生发，因而构建成“以物的依赖性为基础的人的独立性”的人之安身立命之本的精神家园。

红外轴温监测系统中的图像融合算法

针对红外轴温监测系统中可见光与红外图像分辨率相差较大时图像融合效果不理想,不利于列车热轴判定的问题,提出了一种可见光与红外伪彩图像融合的算法。该算法对红外轴温系统中的红外图像与可见光图像视场相同部分进行像素灰度复制,并对其他部分进行双线性插值,以此完成红外图像与可见光图像的像素匹配;接着对红外图像进行伪彩编码映射,在RGB三通道内对可见光与红外图像进行加权融合。实验结果表明,融合图像在色彩上更丰富,红外目标位置更准确,更便于人工辨认热轴的位置。结果满足红外轴温监测系统对红外与可见光图像的融合需求。

共产主义是绝对精神的政治幻象吗?

马克思的共产主义和黑格尔的自由国家并不具有同质性。从根本上讲,黑格尔的国家作为绝对精神在世俗界的政治幻象,是绝对理念的完美体现,因而在终极史的意义上规定了历史道路的终点。马克思的革命理论使黑格尔费心论证的历史终结走向破产。马克思的共产主义并不是某种固定的社会形式,而是一个使现存世界不断革命化的运动过程。共产主义理论作为一种哲学的本体论追求,是将理想性与现实性内化并统一的信仰,这个信仰将为人类的安身立命提供无穷无尽的指向性。

历史的内涵逻辑——《资本论》的辩证法

黑格尔以人类的思想史为基础建构了思想的内涵逻辑的辩证法,从而实现了对辩证法作为内涵逻辑的理论自觉.黑格尔辩证法留给《资本论》辩证法的直接理论资源在于,提供了具体的而不是抽象的历史原则,启示马克思从人类历史的发展过程追问人与世界的现实关系.马克思在《资本论》中吸收了此一原则,通过经济范畴的辩证运动揭示了“现实的人及其历史发展”,以“现实的人及其历史发展”为根基和内容,实现了《资本论》的历史的内涵逻辑的辩证法.

马克思辩证法的真实意义——从辩证法对形式逻辑的批判谈起

马克思辩证法的理论渊源可追溯至先验逻辑。始于亚里士多德的形式逻辑只关注思维形式不关注思维内容。康德自觉到思维内容与思维形式的矛盾,以此展开了对形式逻辑的批判并建构了先验逻辑,从而将逻辑引向了认识论。黑格尔以人类的思想史为基础、以唯心主义的方式建构了思想的内涵逻辑的辩证法,从而实现了对辩证法作为内涵逻辑的理论自觉。马克思批判地吸收了黑格尔辩证法所蕴含的＂历史＂原则,以＂实践＂为现实根基,以＂现实的人及其历史发展＂为真实内容,建构了历史的内涵逻辑的辩证法。

建设安身立命之本的精神家园

在社会转型期,"以物的依赖性为基础的人的独立性"阶段的"精神缺失"成为当代中国重大的问题,走出这一困境需要建设人之安身立命之本的精神家园。首先是挖掘时代的本质需求,构建一种足以协调物质力量的精神形态;其次是以民族精神为核心、以时代精神为立足点,建设国家的精神文化;最后是发挥社会主义核心价值观的引导作用,规范人们的价值理念。

折/衍混合消热差共形光学系统的设计

为了满足共形整流罩光学系统无热化工作的要求,基于硅、锗和硒化锌3种材料以及制作于整流罩内壁的衍射面设计了采用折/衍混合消热差方法的红外成像共形光学系统。介绍了共形光学系统像差特性以及衍射光学元件的像差、温度及色散特性,提出了利用可消像散的衍射面结构的温度补偿能力来设计共形光学系统消热差结构的方案,并设计了应用于中波红外成像结构中的万向支架式共形光学系统。软件分析结果表明,该系统充分利用了衍射光学元件的位相补偿,热膨胀系数小和色散因子大等特点,在-40～70℃能够较好地保证±20°搜索观察视场中的成像质量,且所有观察视场中的MTF值均大于0.43。

固着磨料加工碳化硅反射镜的实验

考虑固着磨料加工工艺其固着磨料与工件相对运动关系固定,有利于精确加工,提出了采用该工艺加工碳化硅反射镜的方法,利用大颗粒金刚石磨料快速加工出了较好的镜面质量。在工艺实验中,分别测得了W7,W5,W3.5,W1.5固着磨料丸片在特定转速和压力下对碳化硅材料的去除特性。对多组去除量曲线的分析表明,此工艺不仅有着较高的去除率,而且稳定性良好。对表面粗糙度测量的结果表明,使用W7丸片即可获得粗糙度为42.758 nm rms的镜面。减小所用丸片的粒度,工件表面粗糙度随之减小,使用W1.5丸片抛光后,最终获得了粗糙度为1.591 nm rms的光滑镜面。实验结果表明,固着磨料加工碳化硅反射镜工艺在粗研、精研、粗抛等加工阶段内可以取代传统的散粒磨料加工工艺。

共形整流罩像差特性分析及校正方法

共形结构不仅具有良好的空气动力学性能,且不存在由于表面不连续造成的热梯度等问题,因而采用该结构的导弹整流罩更有利于导弹系统作战性能的提高。但共形结构中采用的非球面罩曲面使整流罩表现出许多不同于球形结构的动态特性,这给导引头中光学系统的设计带来很多困难。在分析共形结构一阶特性的基础上,利用矢量像差理论详细分析该结构中初级像差产生的原因及特点,并提出通过控制元件的倾斜和偏心来平衡所有观察视场中像差的方法。软件分析结果表明:加入倾斜偏心元件后可适当放大小观察视场中的像差,共形整流罩在各观察视场中具有较为稳定的像差特性,有效地改善了该结构的成像质量。

红外双波段图像实时融合系统

选用高性能定点数字信号处理器DM642作融合系统核心处理器,S3C2410作辅助控制处理器,利用DM642的高速图像处理性能及它的视频编/解码单元无缝连接的灵活可配置视频端口,结合S3C2410强大的控制能力,研制了探测中波红外和长波红外的双波段图像实时融合系统。将一种基于离散小波变换的图像融合算法应用于红外双波段图像的融合,针对实时嵌入式系统的特点,对算法进行了优化,并将其移植在以DSP+ARM架构的嵌入式平台上。实验结果表明,该融合算法经仿真优化后,只需39.6ms即可完成两幅大小为320pixel×240pixel的红外图像的实时融合,满足25frame/s的工程需求,且融合后的图像能突出中波和长波红外各自的特点。

不同光栅常数下同心长波红外成像光谱仪对比

为对比分析不同光栅常数下Offner光栅和Dyson光栅光谱仪的性能差异,推导了两种光谱仪结构的衍射角公式,获得其衍射特点,并在F数为2.5,工作波段为8~12μm,光谱分辨率15.6 nm,光栅常数分别为100μm、50μm下,借助ZEMAX软件对这两种结构进行了优化设计。结果表明:较大光栅常数下,两者都能理想成像,Offner光谱仪体积约为Dyson的7倍,质量约为Dyson的1/13;较小光栅常数下,Dyson光谱仪仍可理想成像,而Offner必须加入二次非球面镜并进行离轴,才能满足系统对像质及光谱分辨率的要求,此时,Offner光谱仪体积约为Dyson的7倍,重量约为Dyson的1/11。设计结果表明,两种同心结构在加工难易度、体积、重量方面各有优劣,在光谱仪选型工作中,可根据具体情况进行取舍。