基于谱投影梯度追踪的压缩感知重建算法

为了改进方向追踪法的重建精度和算法效率,提出了一种基于谱投影梯度(Spectral projected gradient,SPG)追踪的压缩感知(Compressed sensing,CS)重建算法.该算法采用方向追踪法框架,运用谱投影梯度方法计算更新方向和步长,引进非单调线性搜索策略使算法避免收敛至局部最优解.实验结果证明了该算法的有效性,通过设定合适的阈值参数可以取得重建精度和算法效率之间的平衡.

基于谱投影梯度的电容层析成像图像重建算法

针对图像重建问题,基于谱投影梯度算法对电容层析成像系统进行图像重建算法。该算法结合ECT的工作原理,以方向追踪为目标,根据谱投影梯度计算更新方向和步长,同时为了避免因收敛导致局部最优解,引入了非单调搜索策略,使精度与速度达到平衡。通过该算法对典型的流型进行仿真实验,并与传统LBP算法对比,结果表明该算法的重建精度得到提高,该方法为ECT图像重建提供了一个新的研究思路。

基于组稀疏约束的微地震震源参数谱投影梯度反演

震源参数反演是微地震监测中的关键技术,常规走时或逆时定位方法可以快速获取震源的空间位置,但是会忽略震源的时间信息.全波形反演(FWI)是一种有效的工具,利用完整的波形信息,通过选用合适的优化算法对微地震事件震源参数进行迭代反演,虽然存在计算量大的问题,但是反演出的结果信息丰富并且精度较高.本文依据微地震震源的特点,提出了基于谱投影梯度组稀疏约束的优化算法来进行震源参数全波形反演,模型测试结果表明:该算法相比于逆时定位定位精度更高,且可以反演子波波形信息;对低信噪比微地震记录具有一定的鲁棒性;对不同时刻的多震源参数反演也能得到较好的结果;该方法对速度模型具有敏感性,通过微地震数据更新速度模型再进行震源参数反演可以提高反演准确性.

谱投影法模拟圆柱形化工管道内流动

为了开发高精度和高效数值方法求解圆形化工管道内的流动问题,采用谱投影算法求解Navier-Stokes方程。谱投影算法是将非稳态Navier-Stokes方程的时间离散过程采用具有二阶精度的投影方法,并采用配置点谱方法求解投影方法解耦后的方程。配置点谱方法不仅具有高精度并且容易克服圆柱坐标系的奇点问题。采用文献中具有精确解的算例进行了验证计算,就初始条件和节点数对计算精度的影响进行了分析和比较。结果表明谱投影方法在求解圆柱管道内的流动具有高的精度和效率。

一类新的自适应非单调谱投影梯度法

给出了求解凸约束优化的一类新的自适应非单调谱投影梯度法.通过引入具有自适应性的权重参数,使算法在迭代过程中能自动调节非单调策略.在适当条件下证明了算法的收敛性.数值试验结果表明,该算法在一定程度上能减少在线搜索过程中对非单调参数M的依赖.

改进的谱投影梯度法解张量特征值互补问题

对于对称且严格协正的张量,其张量特征值互补问题的特征值计算可等价为求解对应优化问题的稳定点。提出一种改进的谱投影梯度算法用于求解张量特征值互补问题的Pareto-特征值,并分析该算法的全局收敛性。数值结果表明:高维张量的情形下,改进后的谱投影梯度算法比现有的谱投影梯度算法在迭代次数和计算时间方面有较明显的优势,对初始迭代点的依赖程度较低,有较好的稳定性。

基于基效应分解的多谱投影序列盲分离算法研究

在常规CT成像系统中,发出的X射线是连续能谱的,导致重建图像出现硬化伪影,影响了材料组分区分,无法进行定量表征。解决这一问题的关键在于实现多能谱CT成像,利用多个窄能谱段或单能量CT图像,提高组分与图像灰度的对应性。相对于传统CT,能谱CT具有更强的组分区分能力,有利于实现物体组分的定量分析。现有的基于光子计数探测器多谱CT在成像时间分辨率和空间分辨率存在局限,基于能谱滤波的多谱CT能谱区分度受限。而基于变电压多谱投影序列盲分离的多谱CT,通过分解连续能谱投影,获取窄能谱投影,进而实现能谱CT成像,确保物质组分与重建图像灰度值的对应性,实用性较强。但是由于X射线能谱和物体组分的未知,在盲分离过程中,衰减系数未知,并且能谱划分是不确定的,导致窄能谱CT重建图像的能量指向性不强,对应能量值与参考能量偏差偏大,影响组分定量分析。因此,针对盲分离中能谱划分不确定性和重建图像能量指向性问题的开展研究。利用衰减系数的光电效应和康普顿效应分解,构建能量约束,消除能量的不确定性,降低分解所得投影重建图像的能量与参考能量值的偏差。在基于以残差的局部方差和最小为优化目标的分解模型中,将分解模型中的衰减系数按光电效应和康普顿效应分解为能量项和材料项,利用能量项的可预知性,依据预先划分的窄能谱段设置其值,固定各分解投影对应的窄能谱段,作为对能量的约束条件。求解所得各分解投影为能量已知投影,对其重建可得到能量确定的各窄能谱段的图像。选择衰减系数相近的硅铝材质构成外硅内铝圆柱体进行实验验证,在有能量约束的求解结果中,硅铝衰减系数与参考值偏差小于无能量约束,所得重建图像中硅铝变化率与理论值趋势较一致,能量指向性强,与参考能量偏差降低。结果表明,所提方法解决了基于变电压序列盲分离多谱CT成像的能量指向问题,能谱分辨率更高,组分表征更准确。

基于模拟退火准则的谱投影梯度算法

针对简单凸集约束优化问题,提出了一种基于模拟退火准则的谱投影梯度方法.在适当的假设下,证明了算法的全局收敛性.数值实验结果表明,与已有的算法比较,本文所提出的算法在求解该类问题时更有效、更具竞争力.

谱投影梯度算法求解绝对值方程最小1范数解

为研究绝对值方程最小1范数解的求解问题,通过绝对值运算的等价代换,把绝对值方程求解问题转化为光滑函数的优化问题;再利用罚函数的思想,建立了非负约束的二次规划问题,进而使用谱投影梯度算法求解;最后进行了数值实验。理论分析和数值结果都表明了算法的有效性;该方法回避了直接求解非光滑的绝对值方程,且使转化后的优化问题具有非负约束,便于求解;该算法具有全局收敛性,对目前提出的智能算法缺乏理论上的收敛性问题是一个算法上的补充。

非单调谱投影梯度法求解Toeplitz矩阵的正则化逼近

研究Toeplitz矩阵的正则化逼近问题,先利用迹函数的French导数给出目标函数的梯度,再计算任意矩阵到可行集上的投影,最后利用谱投影梯度方法求解Toeplitz矩阵的正则化逼近问题,并用数值例子验证迭代方法的可行性.

求解界约束优化的一种新的非单调谱投影梯度法

本文给出求解界约束优化问题的一种新的非单调谱投影梯度算法.该算法是将谱投影梯度算法与Zhang and Hager[SIAM Journal on Optimization,2004,4(4):1043-1056]提出的非单调线搜索结合得到的方法.在合理的假设条件下,证明了算法的全局收敛性.数值实验结果表明,与已有的界约束优化问题的谱投影梯度法比较,利用本文给出的算法求解界约束优化问题是有竞争力的.

一类非线性互补问题的新修正谱梯度投影方法

提出了一类求解非线性互补问题的新修正谱梯度投影方法.首先,将非线性互补问题等价地表述为一个非线性方程组.进而,提出一类新的修正谱梯度投影方法求解所得的非线性方程组.新方法具有如下特点:谱梯度主要由修正的长Barzilli-Borwein步长和修正的短Barzilli-Borwein步长的凸组合决定,并采用了一种新的线搜索技术.数值实验证明所提出的方法能够有效地求解非线性互补问题.

氯沙坦钾-氢氯噻嗪片中有效成分的紫外光谱正交投影检测法

目的：建立氯沙坦钾-氢氯噻嗪片中两个有效组分（氯沙坦钾和氢氯噻嗪）的紫外光谱快速同时检测法。方法：以220～350am波长段作为两个有效组分氯沙坦钾和氢氯噻嗪的量测波长范围，基于紫外光谱正交投影分别建立两个有效组分的含量测定方法。结果：该方法对氯沙坦钾和氢氯噻嗪的线性范围分别为0．016～0．024me,／mL（r=0．9996）和0．004～0．006mg／mL（r=0．9998），平均回收率分别为102．2％-104．4％（RSD=0．70％）和98．7％~103．6％（RSD=2．10％）。结论：该方法实现了在干扰组分共存条件下的快速、准确测定，同时也实现了含量相差较大的两个药效组分的同时测定。

基于正交投影宽度谱的带状目标检测

针对带状目标在行列上具有规则的几何特性,提出了一种基于正交投影宽度谱的带状目标检测方法,将边缘映射图在笛卡儿正交方向上投影,建立边缘点对的投影宽度谱。采用D-S证据理论融合边缘点对的亮度、梯度方向、亮度方差和宽度特征,抑制背景边缘点对的干扰,使带状目标的宽度谱呈现为突峰。为消除噪声点对的影响,利用距离约束的序贯最小二乘拟合方法定位边缘映射图中的带状目标。实验结果表明:该算法识别精度高、实时性好,具有很好的鲁棒性。

准能谱投影算子与Berry相因子的动力学几何

目前,Berry相因子及其诱导规范结构已出现在许多物理问题的理论分析中,并得到实验证实。Simon早巳认识到,除掉动力学相因子的影响,量子体系的绝热演化可描述为参数流形上的平行移动,Berry相因子是相应联络的和乐群(holonomy group)元。最近Simon的分析已被推广到Aharonov-Anandan相因子的讨论。

加权空谱局部保持投影的高光谱图像特征提取

为了提高高光谱图像的分类精度,有效利用高光谱图像的空间信息和光谱信息对高光谱图像进行预处理,本文提出了一种新的空谱联合特征提取方法,加权空-谱局部保持投影算法(WSSLPP)。该算法结合高光谱图像的物理特性对高光谱图像进行重构,降低了图像中奇异点的干扰;然后对局部像素近邻保持嵌入(LPNPE)和局部保持投影(LPP)的目标函数进行加权求和,有效融合高光谱图像空间维和光谱维的信息来构建投影矩阵。WSSLPP不仅保留了高光谱图像在空间维上像素间的近邻关系,而且保持了在光谱维上样本的固有结构,有利于高光谱图像的分类。在Indian Pines和PaviU数据库上对该算法进行验证分析,结果表明:基于WSSLPP算法得到的分类精度明显高于其他算法,总体分类精度的最大值分别为99.00%,99.50%,有效提高了高光谱图像的分类精度。

求解绝对值方程的多元谱梯度投影方法

受多元谱梯度投影算法(MMSGP)的启发,对该方法进行改进,用于求解绝对值方程(AVE),在梯度差中加入松弛因子,y_(k-1)=λ(F_(k)-F_(k-1))+(2-λ)rs_(k-1)并引用一种新的线搜索策略,从而实现减少迭代次数和加快收敛速度的效果,并证明了该算法在适当的假设条件下是全局收敛的。数值实验表明,改进后的算法是可行的和有效的。

稀疏反演求解基追踪降噪问题的地震谱分解方法

谱分解描述为一线性反演问题,由于该问题欠定性,需使用稀疏反演算法,然后将该问题转化为基追踪降噪问题(BPDN),引入谱投影梯度(SPGL1)稀疏反演算法提高反演谱分解(ISD)分辨率,并进一步研究其潜在优势。结果表明:基于基追踪降噪问题的反演谱分解方法 (ISD-BPDN)在烃类检测中有更高的时频分辨率,分层更准确,精细地指示了烃类的存在。

具有公共的零点特征投影的有界线性算子的表示

该文给出了与给定的Drazin可逆的有界线性算子有公共的零点特征投影的全体有界线性算子的表示.作为应用,获得了一些关于闭值域EP算子的特征及其扰动的结果.

基于正交投影特性的带状目标检测

图像中带状目标在行列上具有规则的几何特性,其边缘映射图在笛卡儿坐标系下的正交投影具有显著性特征。由此提出了一种基于正交投影特性的带状目标检测方法。基于Hough变换的思想,引出一种投影变换,利用投影宽度谱的局部峰值定位边缘映射图中的带状目标。为减小噪声点影响,给出一种距离约束准则下的序贯最小二乘直线拟合方法。对两组图像数据进行了算法验证,实验结果表明,算法识别精度高、实时性好,具有很强的鲁棒性。