利用自适应半监督决策树的溢油自动识别模型

目前,海面溢油检测分类器大多为监督学习分类器,但是针对特定油进行分类时,标签数据较少,因此监督学习分类器难以获得较好的识别效果。为提升识别准确率,采用了最大相关-最小冗余(mRMR)特征选择方法,同时为了解决标签样本较少的问题,选择自适应的半监督决策树学习模型,对公开的海面溢油样本集在不同的标签样本比例下进行分类实验,在仅有5.0%、7.5%、10.0%、15.0%和20.0%标签样本的情况下,自适应的半监督决策树学习模型的识别准确率,相比监督学习分类模型SVM和决策树的识别准确率,分别平均提升了26.22%和16.22%。实验结果表明,该方法在标签样本较少的情况下实用性较强。

航空发动机空中起动失败故障分析与排除

针对某型发动机空中起动失败故障,阐述了发动机空中起动的时序与原理,通过对空中起动失败故障的现象分析,进行初步故障排查,建立空中起动失败故障树,根据故障树对可能导致发动机空中起动失败的因素进行逐一分析、检查及试验验证,确定主燃油泵调节器起动回油活门故障导致空中起动供油异常是发动机空中起动失败的原因。更换主燃油泵调节器后进行试飞验证。结果表明:发动机空中起动正常,空中起动参数正常,发动机空中起动能力满足该型产品的指标要求,发动机可以在规定时间内完成空中的再次起动,达到目标转速,发动机检飞通过。本次排故的思路与经验,可为后续某型产品的相关故障排除提供指导性帮助。

用于遥感图像目标快速匹配识别的改进混合溢出树算法

提出一种基于标记的混合溢出树(SHSPT)特征匹配算法,用于遥感图像的目标匹配识别。针对特征数据建立和预处理,提出了基于中心点的数据分割方法,通过定义数据密集区域的中心,舍去边缘稀疏数据,提取出分割后的数据。进行特征匹配时,使用二进制数组表示数据空间,标记分割后的特征向量数据,通过比特操作计算特征向量间的距离,缩短计算时间。最后对特征匹配方法进行改进,采用待匹配特征距离的均值代替尺度不变特征变换(SIFT)匹配算法的次临近特征距离,从而得到更多的匹配点。实验证明,基于标记的混合溢出树特征匹配算法占用内存空间比传统的混合溢出树算法减少约68%,匹配准确度与原算法接近,匹配时间平均缩短了约32.8%,解决了航天遥感图像数据量大,特征维数较高,匹配识别时间长,占用计算机内存大等问题。

基于匹配技术的影像真实性鉴别

"华南虎事件"后,影像真实性鉴别成为科技工作者亟待解决的问题。提出一种应用于影像深入分析的复合式图像匹配算法,以及对应图像区域之间的尺度空间有序性准则和基于图像梯度朝向的物体偏转描述法。将上述理论应用到影像真实性鉴别中,提出通过对应图像特征间的隐含信息寻找不符合成像规律之处,以进行真伪鉴别的方法。该方法具有较强的说服力和较好的广延性。运用该方法对周正龙拍摄的"华南虎"数码底片进行了分析,结果显示虎照多处与实际相悖,真实性较低。

油码头环境风险分析及预防措施

针对武汉新港某油码头火灾爆炸、溢油等环境风险事故,采用事故树分析法,对油码头火灾爆炸、溢油事故进行了定性分析.事故树采用布尔代数法确定最小径集和最小割集,并对事故原因进行结构重要度排序.从油气隔离、控制明火、防雷防静电、码头设备质量管理、船舶交通安全管理、人员管理、装卸设备维护、装卸流程规范等方面提出了防范措施.为有效预防油码头环境风险事故,应严格码头管理机制,贯彻实施相关法律法规和标准规范;优化码头准入机制,规范港口市场秩序;码头建设要满足防火距离和安全距离;制定完善的应急预案,配备相应的应急设施等.

海上溢油合成孔径雷达探测研究

在合成孔径雷达(SAR)图像中区分溢油和类油现象是溢油SAR探测的关键任务。实现该任务一般可分为3步:首先是提取油膜和类油膜的特征;然后筛选出有助于油膜和类油膜分类的关键特征;最后构造有效的分类器进行模式识别以便做出准确的判别。本文基于2011年蓬莱19-3油田溢油事故期间的15景SAR图像提取了138个油膜和类油膜样本的几何特征、背景特征、散射特征和纹理特征,将Fisher判别率和序列前向选择方法相结合,筛选出背景后向散射系数标准差、逆差距、能量和后向散射系数的均值四个关键特征组成的特征子集。在此基础上,为提高分类器的精度,将决策树模型CART算法与Bagging技术相结合,通过随机抽样给出多个维数相同大小的训练数据集从而建立多个决策树模型,以投票的方式对油膜和类油膜样本进行分类;最后,文中采用了五折和十折交叉验证方法对油膜和类油膜的分类结果进行评估,研究显示基于Bagging的决策树方法的油膜和类油膜分类的平均精度在85%以上,且将文中所用基于Bagging的CART决策树分类算法与经典CART决策树分类算法及神经网络分类算法相比较,发现本文所用方法的分类精度较高,从而表明了该方法在溢油SAR探测方面的可行性。

基于元胞自动机的海上溢油扩散模拟

利用逻辑回归算法和决策树C5.0算法分别获取溢油扩散的转换规则,并构建了基于逻辑回归的CA模型和决策树CA模型。这两个模型仅需要设置起始影像、影响因子和权重等少数的变量,便可以方便地模拟出溢油的动态变化情况。把逻辑回归CA模型和决策树CA模型应用到Deep Spill项目的海上溢油模拟实验,结果表明逻辑回归CA模型的模拟总精度达到96.4%,Kappa系数达0.893,而决策树CA模型的模拟结果更为理想,其精度和kappa系数分别提高了0.2%和0.006。利用元胞自动机能够很好地模拟并预测出海上溢油的动态变化,可以满足对溢油快速响应的要求。

基于HJ–CCD数据的海面溢油提取方法研究

快速、准确地获取溢油污染信息,对海洋的动态监测、保护和可持续利用具有重要意义。环境与灾害监测预报小卫星星座一号(HJ–1)是我国针对生态环境污染和灾害监测发射的新型卫星平台,但HJ–1 CCD多光谱数据的光谱波段较少,仅依赖光谱信息获取海面溢油范围的精度较低。因此,以墨西哥湾溢油事件为研究对象,在分析不同地物光谱特征的基础上,采用灰度共生矩阵,选择合适的纹理结构因子,提取HJ–1 CCD图像中影响溢油识别的地物纹理特征;建立光谱特征和纹理特征相结合的决策树模型,提取海面溢油信息,并与只考虑光谱信息的传统分类方法进行精度对比。结果表明,与最大似然分类法相比,决策树方法的油膜提取用户精度和制图精度分别提高了11.85%和4.28%。

一种基于SIFT的图像特征匹配方法

为解决查询点落于分割超面以及匹配图像光照变化较大时,传统SIFT(尺度不变特征变换)算法的检测性能将会降低的问题,提出了一种改进的SIFT算法。该算法引入了灰度均匀化技术与冗余分割树。灰度均匀化技术将原图像的灰度直方图映射到更宽更均匀的直方图上,降低了光照变化的影响。冗余分割树在分割数据进行匹配时采用了2个分割超面进行数据分割,消除了查询点落于分割超面带来的影响。实验结果表明,在各种不同场景的测试下,改进的SIFT算法均提高了图像的匹配精度,性能优于传统SIFT算法。

一种新的快速局部不变特征算法

针对传统局部不变特征算子主方向提取不准确和匹配阶段过于耗时的问题,提出一种基于RI-LBP算子和混合spill树的快速局部不变特征算法。首先提出一种FAST-Difference算法,提取出模板图像和待匹配图像的稳定特征点,然后使用旋转不变的RI-LBP描述符计算特征向量,最后对特征向量集使用混合spill树进行匹配并使用RANSAC算法剔除误匹配点。RI-LBP算子自身的旋转不变性能够在一定程度上克服特征点主方向确定不准确的缺点,使特征描述符的提取更加稳定,并生成更简单的53维局部不变特征描述符。混合spill树相对于kd-tree省略了回溯过程,对于高维数据拥有更好的匹配效率。实验证明:该算法与SURF算法描述能力相近,旋转和光照条件下比SURF性能更优,并且匹配速度更快。

基于复contourlet域隐马尔科夫树模型的海面溢油合成孔径雷达图像相干斑抑制

海面溢油SAR图像中的相干斑噪声严重影响了后续的图像分割、特征提取和分类。为了更有效地抑制海面溢油SAR图像相干斑,文中提出了一种基于复contourlet域隐马尔科夫树模型的海面溢油SAR图像相干斑抑制方法。首先对观测图像取对数并进行复contourlet变换;然后在复contour-let域中用隐马尔科夫树模型对相邻尺度间的带通方向子带系数进行建模,并依据贝叶斯最小均方误差准则估计无噪系数;最后进行逆复contourlet变换和指数变换,得到相干斑抑制后的图像。大量实验结果表明,与Lee、Kuan、Frost及Gamma Map等4种经典滤波方法以及小波域和contourlet域隐马尔科夫树模型方法相比,文中方法从主观视觉和客观定量评价两方面来看综合性能更为优越,是一种行之有效的SAR遥感图像海面溢油检测的预处理方法。

基于混合溢出树搜索的帧时隙ALOHA防碰撞算法

为提高射频识别系统中电子标签防碰撞算法的识别效率,提出了一种结合精确标签估计和混合溢出树搜索的帧时隙ALOHA算法。算法将识别过程分为标签估计和标签识别两个阶段。在标签估计过程中,通过精确估计标签数量来对初始帧时隙大小进行优化。在标签识别阶段,利用改进的混合溢出树搜索算法对时隙内的碰撞标签进行快速识别。实验结果表明,该算法能够有效地改善射频识别的防碰撞性能,提高RFID系统的标签识别效率。

用于SAR图像海面溢油自动识别的Bagging-AdaBoost决策树分类器系统

目前应用于SAR图像海面溢油检测的分类器大多为单分类器,其检测率往往难以达到要求。本文引入AdaBoost算法和Bagging算法,内核采用决策树分类器(Decision tree,DT),形成两种分类器系统DT-A(AdaBoost-Decisiontree)和DT-B(Bagging-Decision-tree)。进而提出以AdaBoost分类器系统为内核的Bagging系统DT-AB(Bagging-AdaBoost-Decision-tree)。对1 448个Envisat/ASAR海面暗目标样本进行分类实验,DT-AB分类器系统与DT单分类器相比,溢油暗目标检测率从74%增至83%,错检率从26%降至16%。对4种分类器的检测率、泛化性能和稳定性能进行了比较测试,结果如下:(1)DT-A和DT-B的泛化性能明显优于DT,并且DT-A的泛化性能略优于DT-B;(2)DT-A和DT-B比DT的稳定性能提高一倍以上,DT-B的稳定性能略优于DT-A;(3)DT-AB的泛化性能和稳定性能均优于DT-A和DT-B。因此,DT-AB分类器系统用于卫星SAR图像海面溢油自动识别业务化系统具有应用前景。

船舶溢油故障树分析与事故案例查询系统开发研究

根据故障树分析理论,基于MATLAB/GUI平台,构建了船舶溢油故障树分析与事故案例查询系统。该系统可实现针对船舶溢油事故发生原因和概率的定性和定量分析、及事故案例的多条件筛选查询功能。利用构建的系统对船舶碰撞导致溢油事故故障树模型进行了最小割集、顶事件概率和底事件重要度的求解分析,结果表明该系统操作简便,计算耗时少,结果准确,可以为船舶溢油事故风险分析提供辅助工具,具有很好的实用价值。

海上油田溢油风险评估分析与应用

对海上石油开采过程中溢油事故进行了重点阐述和探讨,进一步研究海洋环境、海底地层和钻采工艺等多方面因素对溢油事故的影响。同时,应用事故树分析法,选取了辽河油田浅海开发公司葵东区块进行了实例分析,进一步论证了地层条件和钻采工艺等对海上溢油事故的影响和相关防范重点,对海上石油开采过程中的溢油风险评估提供一定的参考和依据。

海上油气田工程油气泄漏事故风险分析

以渤海某工程项目为例研究海上油气田工程油气泄漏的事故及其风险。文章指出井喷、平台火灾事故和海底管道泄漏是海上油气田工程油气泄漏的主要事故源,并通过类比性分析得到三种事故的发生概率。油气泄漏的最严重后果是溢油事故,文章对各种事故的溢油规模进行分析,并根据井喷、平台火灾和海底管道泄漏三种事故发生的概率和规模对其环境影响进行评价。

泉州辖区海上溢油事故发生率及风险致因分析

随着泉州港的高速发展,海上溢油事故风险随之增大。一旦发生泄漏事故,溢出油品将对海洋环境造成几十年甚至几百年的持续污染,直接经济损失可能高达数亿元,而受污染后再难恢复的自然资源则造成不可估量的间接经济损失。因此,预测事故概率、分析风险致因并提出改进性建议对降低溢油事故风险、提高溢油事故应急防控能力具有重要的实践指导意义。选取泉州辖区2011年至2020年货物吞吐量、进出港船舶艘次、海上污染事故等统计数据,采用直接计算法和故障树分析法,预测“十四五”期间船舶操作性溢油事故发生率为4.92年一遇、船舶海损性溢油事故发生率为2.41年一遇,油罐区溢油事故发生率为7.28年一遇。人的因素是主要风险致因,包括违规操作、误操作、不熟悉设备、应急组织混乱和应急设施失效等。建议加强船员资格审查及施工船、渔船海上监管,提高码头应急设备人员的自有比例和应急行动参与度,明确码头与清污企业的责任划分,修订码头海上溢油事故应急能力评价相关标准。

基于数值模型和事件树模型的长江中游溢油风险研究

河流溢油事故会严重影响河流生态和供水安全,为了及时应对溢油事故,合理安排应急物资,有必要对溢油影响风险进行定量评估。本研究通过将数值模型和事件树模型相结合构建了河流溢油事故影响风险的评估方法,以长江中游为例,计算了溢油事故后油膜漂移距离的概率分布。结果表明在75%的概率下,事故发生后6 h内的油膜漂移距离小于42.7 km,24 h内油膜漂移距离小于143.0 km。本研究构建的风险评估方法可为溢油应急方案设计和应急物资储备提供科学指导。