声呐图像水下目标识别综述与展望

随着海洋资源开发和水下作业的增加,声呐图像水下目标识别已成为热门研究领域。该文全面回顾了该领域的现状和未来趋势。首先,强调了声呐图像水下目标识别的背景和重要性,指出水下环境复杂和样本稀缺增加了任务难度。其次,深入探讨了典型的成像声呐技术,包括前视声呐、侧扫声呐、合成孔径声呐、多波束测深仪、干涉合成孔径声呐和前视三维声呐等。接下来,系统地审视了二维和三维声呐图像水下目标识别方法,比较了不同算法的优劣,还讨论了声呐图像序列的关联识别方法。最后,总结了当前领域的主要挑战,展望了未来研究方向,旨在促进水下声呐目标识别领域的发展。

智慧之光耀岁月 热忱不渝续辉煌——贺李启虎院士八十五华诞

2024年5月25日,我们迎来了李启虎院士的八十五华诞。先生于1963年毕业于北京大学数学力学系,同年分配至中国科学院电子学研究所工作,1964年中国科学院声学研究所成立后,在声学所工作至今。1997年,因在水声信号处理和声呐设计领域的杰出贡献,先生当选为中国科学院院士。他曾任中国科学院声学研究所所长、国家863计划海洋监测主题专家组组长、中国科学院信息技术科学部常务委员会副主任。

冰下非高斯噪声下的范数约束波束形成方法

为解决冰下环境中噪声模型失配导致方位估计误差较大的问题,提出了一种基于范数约束的波束形成方法。该方法通过对接收信号进行范数约束来优化数据协方差矩阵,克服非高斯噪声带来的模型失配问题,提升方位估计的准确率。信号范数约束的性能分析表明,范数约束可有效抑制非高斯噪声。仿真及试验结果表明,在冰下环境中对接收信号进行范数约束后再实施波束形成可有效提高方位估计结果的准确度和稳定性。

钦州湾沉积物中重金属的多元统计分析:空间关系、生态风险和来源识别

海湾是海洋和陆地相互作用和人类活动最强烈的区域,沉积物中重金属的含量和分布都受到人类活动的影响。为了探究钦州湾沉积物中重金属的含量水平、污染程度和可能来源,本研究分析了钦州湾表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As的含量及空间分布,采用地质累计指数(Igeo)和潜在生态风险指数(PERI)定量分析了重金属的污染程度和生态风险,并利用自组织映射(SOM)和正定矩阵因子分解法(PMF)模型评估了重金属的可能来源。结果表明:钦州湾表层沉积物重金属中Zn的平均含量最高,Hg平均含量最低;除个别站位的Pb含量符合海洋沉积物质量第二类标准外,其他重金属含量均符合海洋沉积物质量第一类标准;Igeo结果表明钦州湾表层沉积物主要的污染元素为Pb、Hg和Cu;PERI结果表明Hg是钦州湾表层沉积物主要的生态风险元素。SOM和PMF模型结果表明钦州湾表层沉积物重金属主要受自然来源、农业活动、工业生产活动的共同影响,各来源的相对贡献率分别为39.65%、29.15%和31.20%。

基于吉布斯采样的方位自聚焦阵形校正方法

阵列形态作为阵列信号处理的基础参数,其准确度严重影响阵列信号处理算法的增益和性能。针对柔性声基阵的阵形畸变问题,提出一种基于吉布斯采样的方位自聚焦阵形校正方法。该方法建立噪声源目标的阵列接收模型,以阵列互相关函数、阵列协方差函数为基础的联合似然,通过吉布斯采样循环迭代方式,实现对阵列形态的实时估计。最后结合非声传感器提供的阵列航向信息,对阵列形态进行旋转匹配,获得阵列校正后的各阵元相对位置输出。仿真结果证明,通过该方法阵形校正后能够获得相对准确的阵元相对位置,具有较好的研究和参考意义。

基于最近点迭代的水下三维声图增强算法

由于复杂的水下环境和声呐硬件的限制,三维成像声呐(3DIS)图像质量较差,表现为图像目标表面点的稀疏和缺失。为了提高图像质量,我们提出了一种基于配准和融合的目标增强方法。迭代最邻近点(ICP)算法是经典的点云配准算法,是一种用于配准2个或多个点云数据集的迭代优化方法。ICP方法可直接用于点云数据,具有实施简单、迭代速度快的优点。该算法通过对齐和融合的方法叠加多帧点云来增强点云,可以改善目标点云稀疏和缺失的问题。实验结果表明,我们提出的增强方法能有效增强声呐图像,提高三维声呐图像的质量和可理解性。

频率−波数域处理的线谱目标增强检测

针对复杂水下环境中的弱线谱目标检测问题,提出了一种基于频率−波数域处理的增强检测方法。该方法利用线谱目标的时空相干特性,构建适配于均匀线列阵处理的频率−波数域二维联合滤波器,通过自适应迭代方式实现对线谱目标的二维增强;在此基础上,将频率−波数域的主瓣检测累积结果作为方位谱的输出,实现对线谱目标的方位高分辨。仿真结果表明,该方法对带宽内信噪比−35 dB线谱目标的处理增益可达21.3 dB,方位分辨率在0.3°内。利用海上实测数据进行验证,该方法对线谱目标的处理增益可达8 dB。与CBF、SSED等宽带处理方法相比,该方法具有更高的线谱目标处理增益;与ALE、STJD等线谱处理方法相比,该方法具有更低的旁瓣起伏和更高的目标方位分辨率。

祛腐生肌膏联合乌司他丁对肛周术后创面愈合及炎症因子水平影响

目的探讨祛腐生肌膏联合乌司他丁治疗肛周术后创面愈合效果及对炎症因子水平的影响。方法选取2020年7月至2022年1月在桂林市中西医结合医院就诊并行肛周疾病手术后的患者为研究对象,随机分为对照组和试验组。两组患者均给予常规清创治疗及乌司他丁治疗,试验组加祛腐生肌膏治疗。比较两组患者的创面愈合疗效、中医证候积分、炎症因子水平、生长因子水平和治疗安全性。结果研究共纳入患者116例,试验组和对照组各58例。试验组总有效率(91.38%)高于对照组(75.86%),差异有统计学意义(P<0.05)。治疗后,试验组改为中医证候积分及白细胞介素-17A(IL-17A)、C反应蛋白(CRP)、血清淀粉样蛋白A(SAA)水平均低于对照组(P<0.05);血管内皮生长因子受体1(VEGFR1)、成纤维细胞生长因子受体(FGFR)、转化生长因子-β1(TGF-β1)及肛门功能指标均高于对照组(P<0.05)。治疗期间两组患者不良反应发生率分别为13.79%和8.62%,差异无统计学意义(P>0.05)。结论祛腐生肌膏联合乌司他丁治疗肛周术后创面愈合的效果显著,可改善患者中医证候积分,降低炎症因子,上调生长因子,且安全性良好。

甲泼尼龙琥珀酸钠联合噻托溴铵对AECOPD患者血气指标、炎症指标的改善作用

目的分析甲泼尼龙琥珀酸钠联合噻托溴铵对慢性阻塞性肺疾病急性加重期(AECOPD)患者血气指标、炎症指标的改善作用。方法回顾性选取商丘市中医院2020年10月至2023年10月AECOPD患者120例,根据治疗方法不同分为试验组、常规组,各60例。常规治疗基础上,常规组予以噻托溴铵,试验组接受甲泼尼龙琥珀酸钠联合噻托溴铵治疗,均治疗2周。比较两组临床疗效、血气指标、肺功能、炎症指标及不良反应。结果试验组总有效率88.33%较常规组73.33%高(P<0.05);与治疗前相比,两组治疗2周后血动脉血氧分压(PaO_(2))、血pH值升高,血二氧化碳分压(PaCO_(2))下降,且试验组改善幅度高于常规组(P<0.05);治疗2周后,两组用力1s呼气容积(FEV_(1))、FEV_(1)/用力肺活量(FEV_(1)/FVC)、最大呼气流速(PEF)均呈升高趋势,但试验组升高幅度多于常规组(P<0.05);治疗2周后,两组血清白细胞介素-8(IL-8)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、补体1q/肿瘤坏死因子相关蛋白5(CTRP5)、趋化因子配体12(CXCL12)水平均呈下降趋势,但试验组下降幅度多于常规组(P<0.05);两组不良反应对比,差异无统计学意义(P>0.05)。结论甲泼尼龙琥珀酸钠联合噻托溴铵能有效改善AECOPD患者血气指标、肺功能,减轻肺部炎症损伤,疗效确切,安全可靠。

阵不变量匹配主动声呐目标深度辨识

水面/水下目标深度辨识可以在主动声呐探测过程中快速筛选感兴趣目标。根据目标多径返回信号到达时间与目标深度的关联性,该文提出了基于水平线阵的主动脉冲响应匹配目标深度辨识方法,该方法利用主动信号传播特性结合阵不变量理论提取脉冲响应,并与拷贝声场匹配实现目标深度估计。在校正了目标多径回波的方位变化后,该方法提取的时域特征较为稳定,并且只在时延估计距离处进行深度搜索。通过水平阵收集的宽带实验数据,在连续的多次回波中实现了对水面/水下目标92%的辨识成功率,验证了该方法在浅海环境下的目标深度估计能力。

基于伪虎鲸click信号的主动声呐探测信号低截获性分析

为解决现代主动声呐易暴露的问题,提出以伪虎鲸click信号作为主动声呐发射信号波形进行探测,以实现声呐的低截获性。首先通过宽带模糊函数分析了伪虎鲸click信号的分辨性能;然后通过仿真对比单双基地声呐探测模型下,伪虎鲸click信号与常规主动声呐信号的截获因子,验证了其低截获性。结果表明,伪虎鲸click信号三维宽带模糊函数呈现理想的“图钉型”,时延分辨力达到7.644×10^(-6) s,频移分辨力达到7.405 Hz,具有良好的分辨性能;伪虎鲸click信号的截获因子在−4.887~−17.6 dB之间,始终小于0 dB,且远低于常规主动声呐信号,具有优异的低截获性能。伪虎鲸click信号作为声呐发射信号可实现有效与低截获性的声呐探测。

全媒体背景下高校劳动教育创新研究

高校学生作为社会主义建设者和接班人,在当代却呈现出轻视劳动、不会劳动、不愿劳动的状态。特别是进入全媒体时代,高校学生接触的信息来源多元化,其中夹杂的片面化、碎片化信息,影响了他们树立正确的劳动价值观,因此需要对全媒体的传播特性扬长避短,在全媒体助力下提升高校劳动教育质量,从而帮助学生树立起正确的劳动价值观,为国家建设持续不断地输送优秀的劳动人才。文章使用文献研究法,选用知网、万方等数据库中近几年的相关文献,进行整理归纳以后得出结论:全媒体时代,高校学生在一些不良价值观引导下曲解了劳动价值,在追求流量为王的短视频的影响下削弱了对劳动过程的反思与创新,在厌工摆烂的网络思潮干涉下侵蚀了对劳动的热情。由此,文章认为高校应在借助全媒体开展劳动教育的过程中,通过联合政府、企业、家庭共授劳动价值,提升教师个人素养,推动学生与自然接触等举措,帮助学生树立正确的劳动价值观;通过劳动实践、混合式教学等手段,帮助学生透过劳动过程实现创造性思维及能力的提升;通过媒体宣传、媒体技术与劳动项目及实践融合等方法,激发学生的劳动情感,收获劳动幸福感。总的来说,全媒体的出现,推动了信息交流的多元化、多样化发展,全媒体背景下的高校劳动教育依赖于学校与教师积极发掘全媒体中蕴含的正确信息、开拓全媒体的正确用法,帮助学生摒弃不良劳动思想,使全媒体与高校劳动教育的融合变得更有价值。

Nomgram模型对急性脑出血患者术后脑血肿扩大风险的预测效果

目的探讨Nomgram模型对急性脑出血患者术后脑血肿扩大风险的预测效果。方法回顾性分析282例急性脑出血病例资料,患者均接受手术治疗,根据是否出现血肿扩大,分为血肿稳定组(n=204)与血肿扩大组(n=78)。分析急性脑出血患者术后脑血肿扩大的危险因素,构建Nomgram预测模型,评估Nomgram模型的临床价值。结果血肿稳定组与血肿扩大组患者的年龄、糖尿病史、高血压史、入院时收缩压、舒张压、凝血功能评分(coagulation functionalcomposite score,CFCS)、血小板计数、血浆凝血酶原时间、纤维蛋白原、国际标准化比值(INR)、入院时血肿量、出血征数据差异有统计学意义(P<0.05)。Lasso进一步筛选后,最终纳入模型的变量为糖尿病病史、高血压病史、CFCS、INR、入院时血肿量、出血征。Logstic回归分析结果显示:糖尿病病史、高血压病史、CFCS、INR、入院时血肿量、出血征均是急性脑出血患者术后脑血肿扩大的独立危险因素(P<0.05)。根据多因素分析筛选所得的主要危险因素权重对其进行赋值,构建影响急性脑出血患者术后脑血肿扩大的列线图模型;入院时血肿量越大、得分越高,INR越低、得分越高,CFCS评分越高、得分越高,糖尿病史是3分,高血压病史是2分;出血征是10分。ROC曲线结果显示:Nomgram模型预测急性脑出血患者术后脑血肿扩大的AUC为0.897,95%CI(0.828~0.966)。校正曲线分析结果显示:列线图模型预测影响急性脑出血患者术后脑血肿扩大的预测概率与实际概率基本吻合。结论糖尿病病史、高血压病史、CFCS、INR、入院时血肿量、出血征均是急性脑出血患者术后脑血肿扩大的独立危险因素。Nomgram模型预测急性脑出血患者术后脑血肿扩大的临床价值较高。

北极水声学研究的新进展和新动向

北极水声学作为水声学研究的一部分,起步要比达·芬奇所描述的声呐雏形晚很多年。第二次世界大战后北极水声学的研究开始受到发达国家（主要是美国）的重视。它的发展和研究重点带有明显的冷战烙印。冷战结束之后,随着北极持续变暖的趋势,北极及其毗邻海域的海洋水声环境受到特别的重视。环北极的8个国家组成排他性的北极理事会。我国政府于2018年1月26日发表北极政策白皮书,声明中国是近北极国家,是北极地区利益攸关方。本文介绍北极水声学研究的新进展,包括我国有关涉海单位近年来所做的科考和学术研究。指出,北极水声学的研究不局限于把传统水声学中的研究内容（如环境噪声、混响、传播等等）并行地在北极环境条件下加以重复探讨,而是要根据北极海洋环境的实际情况,进行有关领域的新研究。其中不乏传统浅海、深海水声学研究中所不具有的特色,如冰-水界面、冰下的半声道效应、冰盖下水下无人载器（UUV）的通信、定位及声呐对冰下环境的适应性研究等课题。

典型北极冰下声信道多途结构分析及实验研究

针对北极海域典型声场环境,提出了基于OASES-Bellhop耦合模型的冰下声信道多途结构快速分析方法。模型将海冰等效为具有粗糙界面的弹性分层介质,利用微扰法与Kirchhoff近似,估计海冰界面不均匀造成的散射损失,结合射线传播理论对典型北极冰下声信道多途结构进行分析与预报。数值仿真与实验结果表明,在6 km距离处,典型北极冰下声信道由于海冰与海底反射分别形成多途结构,海冰多次反射路径叠加形成的多途结构较为稳定,时延扩展在14 ms范围内,海底反射路径强度相对较弱。OASES-Bellhop模型对冰下声信道多途结构幅度和时延预测误差较小,能够较好的解释及预报实验观测到的多途结构环境特性。

双声道波导中低频环境噪声分布特性

针对北极冰下双声道波导的噪声分布特性研究,采用垂直阵对双声道波导内的噪声场进行了观测,北极冰下噪声物理模型使用混合加性噪声模型描述,统计分布模型使用α稳定分布描述.并将噪声划分为3个频段,按噪声来源分为背景噪声、冲击噪声以及航船噪声3种场景,分析其统计特性,给出了直方图统计、核函数估计与正态分布的比较结果,α稳定分布参数估计结果,峰度与偏度的计算结果以及累积分布函数检验结果。经分析讨论,给出结论:双声道波导中的噪声统计分布可用α稳定分布来描述,但上下表面声道的分布参数具有明显差别,上表面波导背景噪声明显偏离高斯分布而下表面声道的背景噪声接近于高斯分布;上下表面声道中不同频带的噪声分布差异也很明显,其中2~30 Hz差异性最大,30~100 Hz差异性较大,而100~500 Hz差异性相对较小,并且可以认为是对称α稳定分布.此外,上下表面声道中不同频带噪声α稳定特征参数变化也存在差异,上表面波导受冲击噪声影响α值变大,拖尾变薄;而下表面波导受冲击噪声影响α值则会变小,拖尾变重。

球冠型换能器声辐射指向性分析

为了研究球冠型换能器的声辐射特性,在分离变量法求解球面坐标系下波动方程的基础上,采用基于球谐基傅里叶变换及边界条件的求解模型,给出了球冠型换能器声辐射的远场声压计算表达式和远场指向性表达式;仿真计算了球冠换能器的远场指向性随球冠极角、球半径及振动频率变化的特性,球冠所在球障板的直径和介质中声波的波长比决定着球冠声辐射指向性,在低频或波长大于球障板直径时,球冠声辐射呈无指向性,随着频率的增高即波长的减小或者球障板直径的增大,球冠声辐射的指向性越明显,波束开角越趋向于球冠的开角,而且波束开角内出现波浪状起伏越明显;试制了高频球冠型换能器基阵,测试了换能器基阵300 kHz的指向性,测试结果与理论计算相符合,验证了理论计算表达式的正确性,可为设计球冠型换能器及基阵提供理论指导。

加强学习中心建设办好网络教育的实践探索

为了办好网络教育,广西广播电视大学网络学习中心坚持规范办学、严格管理;采取各种行之有效措施加强组织机构、管理队伍、教学设施、学习资源和规章制度等方面的建设;以"学生为本",努力做好学习支持服务,争取好的办学效果。

网络远程教育学习支持服务体系构建的探讨

学习支持服务是网络远程教育质量保证最关键的因素,也是远程教育学生学业成功的重要保证。由于种种原因,目前,存在着对学习支持服务的重要作用认识不到位、服务质量统一标准缺失、设施服务能力提升滞后、人文情感服务淡薄、完善的学习支持服务体系没有形成等问题。在“互联网+”时代背景下,远程教育试点高校和校外学习中心应共同建设一个科学、完善的学习支持服务体系,其主要内容是,树立主动服务理念以及提供基础设施、教学资源、师资、学习过程、学习技能培训、人文情感等支持服务。当前,以服务质量为核心,扎实工作,不断地提升学习支持服务能力和服务水平,确保服务质量,是远程教育工作者的重要任务。

TCD发泡试验联合TTE在诊断卵圆孔未闭所致偏头痛及分流量分级中的作用

目的:观察经颅多普勒(ton crush day,TCD)发泡试验联合经胸超声心动图(transthoracic echocardiography,TTE)在诊断卵圆孔未闭(Patent Foramen Ovale,PFO)所致偏头痛及右向左分流(Right to left shunt,RLS)分级中的作用。方法:选取本院2019年2月-2020年2月收治的100例排除其它原因引发偏头痛患者设为研究对象,皆由经食管超声心动图(transesophageal echocardiography,TEE)检查确诊PFO所致偏头痛63例,均行TCD发泡试验以及TTE检查。比较TTE与TCD发泡试验检查灵敏度、特异度以及RLS分级。结果:TTE检查灵敏度为66.67%,特异度为86.49%,TTE和TEE检查检出率比较,差异具有统计学意义(P<0.05);TCD发泡试验检查灵敏度为80.95%,特异度为78.38%,TCD发泡试验和TEE检查检出率比较,无可比性(P<0.05)。TTE检查静息状态Ⅰ级(68.00%)、Ⅱ级(13.00%)、Ⅲ级(12.00%)、Ⅳ级(7.00%);Valsalva动作后Ⅰ级(53.00%)、Ⅱ级(21.00%)、Ⅲ级(16.00%)、Ⅳ级(10.00%);TTE检查Valsalva动作后阳性率高于静息状态,无统计学显著差异(P>0.05)。TCD发泡试验检查静息状态Ⅰ级(55.00%)、Ⅱ级(18.00%)、Ⅲ级(16.00%)、Ⅳ级(11.00%);Valsalva动作后Ⅰ级(41.00%)、Ⅱ级(24.00%)、Ⅲ级(20.00%)、Ⅳ级(15.00%)。TCD发泡试验检查Valsalva动作后阳性率高于静息状态,无统计学显著差异(P>0.05)。组间比较,皆无统计学显著差异(P>0.05)。结论:诊断PFO所致偏头痛在TTE基础上联合TCD发泡试验有效提高灵敏度与特异度,分流量分级更准确。