基于小波多尺度分析大气边界层高度提取方法研究

大气边界层物理演变特征及复杂边界层结构对大气污染过程的影响机制研究中,迫切需要边界层精细化结构的探测手段。通常使用梯度法和小波协方差变换法的方式进行边界层高度提取,但由于该方式容易受到噪声和气溶胶层结构的影响,实验误差较大。提出使用小波多尺度分析方法细化边界层特征结构,从而筛选出有效的细节信息,提高对探索边界层高度的准确性。此外,基于GBQ L-01激光雷达设备实测合肥地区全天气溶胶分布情况,使用小波多尺度分析方法分析对应的平行分量距离平方矫正信号、垂直分量距离平方矫正信号和退偏振比全天分布情况。实验结果表明,该方法准确性高,与梯度法、小波协方差法相比具有更高的稳定性与连续性。对特殊时间点进行数据分析,明确主要影响边界层高度的主要因素,并确定各个时间段的大气边界层高度值。

基于小波多尺度分析的输电线路直击雷暂态识别

研究和识别输电线路直击雷的暂态特征对研制基于暂态量的保护及提高其可靠性都具有十分重要的意义。该文首先从保护的角度对输电线路各类直击雷的特点进行深入的研究分析;通过小波变换对输电线路直击雷、短路故障等暂态信号的多分辨率分析,发现其暂态电流附加分量的能量分布特点反映了对应暂态过程的内在特征,可用以构成判据实现输电线路非故障性雷击暂态的准确、可靠识别,从而大大提高保护的抗雷电干扰能力。大量 EMTP 仿真计算验证了所提方法是正确、有效的。

基于布格重力异常小波多尺度分析方法研究首都圈地区构造特征

首都圈地区是中国大陆东部构造极为复杂的地区之一。本文利用首都圈地区布格重力资料,采用小波多尺度分析方法对布格重力异常信息进行了局部场分离,对场源在横向及纵向上所产生的异常现象进行了多层次的分析,将这些现象与地质构造环境建立起联系,对其产生原因给予了地质上的充分解释。重点对小波变换细节图中存在的规模较大、特征较为明显的两条NE向及一条NWW向布格重力异常带进行了深入分析,对异常所揭示的构造现象在地壳不同深度的展布特性等进行了研究。研究发现,3条布格重力异常分别反映了华北地区的3条构造带,分别为太行山前构造带、沧县构造带以及张家口-渤海构造带,每个构造带分别由次级隆起、凹陷以及断裂构造单元组成。研究认为太行山山前断裂带为深大断裂,构成了华北裂谷盆地与太行山隆起的地球物理分界,沧县构造带与张家口-渤海构造带新生代以来仍具有一定的活动性。其中在两条NE向构造带与NNW向构造带的交汇区域,地壳结构最为复杂,形成了两条非常重要的地震带,在今后的工作中需要重点关注。通过研究,对首都圈地区构造体系及地壳结构有了深入认识,为进一步研究华北地区壳幔结构提供了参考。

东北地区构造分区与深断裂研究——基于重力场小波多尺度分解

基于东北地区的布格重力异常资料,通过小波多尺度分解,将重力异常分解为四阶.提取主要反映深断裂的重力异常2、3阶小波细节,利用不同方向的水平梯度,计算并强化深断裂的线性特征,解译出12条深断裂,同时,结合功率谱法、东北地区地震分布、震源机制解和地质信息推断断裂的下切深度和性质,结果表明:12条深断裂分别对应拼贴地块的缝合带和对东北地区盆地群的分布与演化有着明显控制作用的岩石圈断裂两类;深断裂体系主要方向为北东、北北东向且大多为走滑断层;提取主要反映深层块体异常的3、4阶小波细节并结合深断裂体系将研究区划分为五个重力场一级分区,并首次将额尔古纳块体和兴安块体分开.五个大区分别为额尔古纳块体、兴安块体、松嫩块体、佳木斯块体和华北板块;其中兴安块体又分为二连盆地、大兴安岭两个二级分区;松嫩块体又分为小兴安岭、松辽盆地、张广才岭三个二级分区;佳木斯块体又分为那丹哈达地体、三江盆地、桦南—穆棱三个二级分区,华北板块又分为辽东半岛、华北板块、北部断裂带三个二级分区,结果表明了研究区的基本构造格局.

基于小波多尺度分析的DEM数据综合研究

在同一地区,随着数字高程模型(DEM)分辨率的降低,或者地形图比例尺的缩小,DEM或地形图所描述的地形表面的细节部分不断舍弃而表现出宏观的骨架特征。本文将小波多尺度分析方法和方根模型结合模拟这一过程,由基于1:1万比例尺地形图建立的DEM生成了两种新的较小比例尺DEM,对比不同比例尺等高线可知,较小比例尺保持了较大比例尺的山体轮廓、山脊、谷地走向等地貌形态的塑造。采用坡度和剖面曲率两个参数及信息论的方法,分别对原始DEM和新生成的DEM进行分析和验证,结果表明,DEM经过数据综合,不但地形表面的轮廓越来越平缓,而且地形表面的细节也越来越平滑。利用方根模型作为小波高频系数阈值选取的依据更贴近于传统制图综合方法,能够将比例尺的改变与综合程度结合起来,实现任意比例尺DEM的自动综合。

利用小波多尺度分解研究郯庐断裂带苏鲁段构造

本文利用小波多尺度分解技术对位于苏鲁地区郯庐断裂带的布格重力异常资料进行了场源分离,同时结合功率谱并与地质构造环境相联系,深入研究了郯庐断裂带苏鲁段的地壳深部空间展布.研究发现在布格重力场和区域场中郯庐断裂带苏鲁段总体表现为一条明显的重力异常梯级带,而这条梯级带又具有分段性排布的特点;在局部场中反映莫霍面深度的5阶小波变换细节的重力梯度带边缘和大的构造带边界基本吻合;麦坡地震断裂带至今仍然活跃着.

小波多尺度分段直接校正法用于近红外光谱模型传递的研究

分段直接校正(PDS)算法是目前最常用的近红外光谱模型传递方法,但它在对整个谱区进行校正时,始终依赖大小不变的传递窗口。为了提高传递效果,本研究在PDS基础上提出了一种新的算法——小波多尺度分段直接校正法(WMPDS),用于混胺的近红外光谱模型传递,并详细讨论了模型的传递参数和传递结果。本算法首先对混胺的近红外光谱进行小波分解,然后用PDS算法对每一层小波系数进行传递,PDS窗口随小波系数频率的提高进行动态调整,最后进行小波重构。本算法能有效消除不同仪器之间的大部分差异,大幅度地改善分析精度,与传统的PDS相比,传递效果明显提高。

基于小波多尺度二值化的铜浮选工况识别

利用小波多尺度分析提取的铜浮选泡沫图像传统统计特征,具有多尺度特性,但没有形态学意义,无法直接反映泡沫图像的表观特点。对泡沫灰度图像进行二值化,能得到泡沫尺寸特征,但不具有多尺度特性。针对以上问题,提出一种基于小波多尺度二值化的泡沫图像特征提取方法。首先在对泡沫灰度图像进行小波变换的基础上,分别对不同尺度的小波逼近子图进行二值化;然后根据二维小波变换的空间-频率关系,对各二值图像的白色区域面积进行统计计算,得到一种新的与泡沫形态直接相关的特征——等效尺寸特征;最后,根据获得的等效尺寸特征,利用支持向量机对泡沫图像进行分类。实验结果表明,所提取的特征具有很好的可分性,可以很好地对铜浮选现场泡沫工况进行识别。

基于小波多尺度分析及Fisher分割的红外弱小目标检测

介绍一种新的红外图像序列中的弱小目标检测方法 .利用小波多分辨特性 ,对图像进行预处理 ,以抑制背景杂波 ;利用改进的Fisher算法 ,对经预处理后的图像进行分割 ,最终将目标从背景中分离出来 ;对相邻帧进行差分运算 ,估计目标的运动轨迹 .采用本文方法与类别方差自动门限法 ,对大量的红外弱小目标进行了检测 。

小波多尺度井间地震衰减层析成像

本文提出了一种井间地震衰减层析成像方法,首先采用小波多尺度分解;然后采用程函方程有限差分法进行井间地震走时计算,反演出井间速度结构;最后采用相邻道比值法消除震源对成像结果的影响,完成共炮集记录的振幅衰减成像。通过对含洞层状模型用黏滞声波方程交错网格高阶有限差分法合成的井间数据的计算表明:本方法与程函方程有限差分法计算的初至走时精度吻合较好,波场快照不但精确描述了正传方向和反传方向上地震波前面的特征,而且定量描述了地震波传播过程中的能量转换;振幅衰减值层析成像剖面准确刻画出了模型中洞的大小和位置。

磁异常小波多尺度分解及危机矿山的深部找矿:以大冶铁矿为例

大冶铁矿是多年开采老矿山，浅部的铁矿已开采殆尽，为了进一步挖潜，利用小波多尺度分析方法，将磁异常分解到不同尺度空间，结合谱分析方法解释深部盲矿体．理论模型和19-1勘探线的实际资料的小波分解结果表明，该方法比常规的空间延拓、高次导数、匹配滤波等方法要好．通过处理与解释指出了西段（尖林山、龙洞、铁门坎）五阶小波细节已无剩余异常存在，推测在1000m以下已没有大型的铁矿体存在．但在东段（尖山、犁头山）五阶小波细节还有剩余异常，推测1000m深部可能还有铁矿体．根据小波多尺度分析方法结合人机交互反演推断15-12线有铁矿体，2005年9月布钻验证，在15～1线打到30多米厚磁铁矿体．

小波多尺度分解特征分析

介绍了小波多尺度分析的数学原理 ,以三峡 13期流动重力资料为例进行了小波分解。讨论了网格距对三峡流动重力资料分解结果的影响 ,提出了一种计算平均点距的方法 ;讨论了小波阶数与重力变化波长的关系 ,根据网格距及小波理论计算了各阶小波及逼近对应的波长范围。讨论了重力变化区移动与数据延拓、网格加密、网形完整性以及小波计算起始点之间的关系。结果表明 ,如重力网形不完整 ,分解结果中重力变化区随小波阶增加的移动没有规律 ,如果网形完整 ,分解结果普遍存在随小波阶增加而有规律移动的负重力变化区。

小波多尺度Kalman滤波模型在高铁隧道沉降变形上的应用

针对高铁隧道沉降变形监测数据具有沉降量小、受随机噪声干扰大且具有较明显的多尺度特征和非平稳趋势性等特点,为克服Kalman滤波算法的不稳定性,运用基于小波多尺度分析的Kalman滤波对原始监测数据进行去噪,并用高铁沉降评估方法对基于小波多尺度Kalman滤波去噪后的数据进行预测和评估。结果表明:小波多尺度Kalman滤波去噪后提高了动态变形监测数据精度;沉降曲线更平滑且更逼近真实沉降情况;沉降变形评估的相关系数及可靠性均有所提高。

近赤道海温影响西太平洋副高的小波多尺度分析

利用小波分解、相关分析、解释方差及位相对比方法,分析讨论了近赤道海温与西太平洋副高在不同时间尺度上的结构特征与对应关系。分析表明,不同海域海温变化与副高活动的幅值和位相存在明显的多尺度特征和强度差异,不同海域的海温热力作用分别在不同的时间尺度上显著影响和制约西太平洋副高活动。

河西地区重力动态变化的二维离散小波多尺度分解

采用二维离散小波的多尺度分解技术 ,对 1994～ 1995年和 2 0 0 2～ 2 0 0 3年的河西地区重力动态变化进行分解 ,提取该地区不同层次的重力动态变化异常 。

小波多尺度正交校正在近红外牛奶成分测量中的应用

光谱分析中,干扰信号的存在直接影响所建分析模型的质量。基于信号和干扰的不同特性,提出了一种扣除背景和噪声干扰的新方法——小波多尺度正交校正(WMOSC)法。首先将原始光谱进行小波变换(DWT),消除噪声及背景信息,然后采用正交信号校正(OSC)滤除与待测组分浓度无关的全部信息。与单纯的小波变换及正交信号校正相比,WMOSC能有效地扣除背景和噪声干扰,使模型具有更强的抗干扰能力,提高了模型的预测精度。利用该方法对牛奶样品的近红外光谱进行处理,采用偏最小二乘法建立校正模型,其牛奶中脂肪、蛋白质和乳糖的预测均方根误差(RMSEP)分别为0.1016%,0.0871%和0.1107%。实验结果表明该方法能有效地去除干扰,保留有用信息。

基于小波多尺度变换的光纤陀螺振动误差分析与补偿

针对振动环境对光纤陀螺性能的影响,对某型号的光纤陀螺进行了线振动实验并对实验结果进行了Allan方差分析。利用小波多尺度变换提取了光纤陀螺误差模型中的各误差项,分析并验证了零漂及噪声误差与Allan方差分析误差系数中的量化噪声、角度随机游走以及零偏误差与误差系数中的零偏稳定性、速率随机游走、速率斜坡之间的对应关系。随后利用RBF神经网络对小波多尺度分析提取的零偏误差建立模型并进行了补偿。仿真结果表明,本文提出的方法有效减小了振动环境下各误差项对光纤陀螺性能的影响,Allan方差分析结果中的五个误差系数均有较大下降,其中两项误差系数下降了一个数量级及以上,极大提高了光纤陀螺在振动环境下的输出精度,对光纤陀螺在振动环境下的误差研究具有重要指导意义。

多传声器小波多尺度信息融合滤波算法

为了滤掉信号采集过程中存在的环境噪声和信道噪声,提出一种基于小波多尺度信息融合和三角时延矢量误差的信号滤波算法。基于多传声器信号时延估计特性,提出时延矢量封闭准则。首先将多传声器同步采集所得信号进行小波多尺度分解,得到多尺度小波细节系数和近似系数,然后根据时延矢量封闭准则求取各层小波系数时延差,结合信息融合理论,提出一种三角时延矢量误差,由多传声器综合支持度获得时延阈值,将其作用于三角时延矢量误差,得到各层小波系数的权重,最后对小波系数重构得到降噪后的信号。实验表明,此滤波算法不仅滤掉了信号中的噪声成分,还优化了传声器资源的配置,既保留了高支持度传声器信号特性,还改善和提高了低支持度传声器信号质量,与小波分层阈值和全局阈值滤波算法相比充分体现出该算法的有效性。

松辽盆地布格重力异常小波多尺度分解与解释

松辽盆地是中国东北盆地群的代表性盆地之一。松辽盆地及其邻区的布格重力异常分布特征以北东—北北东向为主,其次为东西向,重力场分区分块特征明显,显示了明显的拼贴构造背景,依据布格重力异常特征对研究区构造单元进行分区,共分成松辽盆地异常区、大兴安岭重力梯级带等5个特征区。利用小波多尺度分解方法对松辽盆地重力场进行分离,选择最佳的分离阶数(4阶),随后利用对数功率谱确定每阶异常的视深度,提取区域异常,分层研究地壳顶部(D1G)、基底(D2G,D3G)及深部密度界面(A4G)的起伏特征,共圈定基底凹陷14个,并绘制了研究区的Moho面埋深图。地球物理特征揭示了松辽盆地的深部构造,为研究盆地油气勘探及构造演化提供了重要依据。

焊接缺陷的磁光成像小波多尺度识别及分类

针对焊缝微小凹陷、未熔合和焊偏等焊接缺陷,提出了基于磁光成像无损探伤的小波多尺度边缘提取算法及主成分分析-误差反向传播神经网络(PCA-BP)缺陷分类模型;研究了焊件表面及近表面缺陷的可视化无损检测及分类方法。首先,通过对焊件施加感应磁场,利用法拉第磁致旋光原理构成磁光传感器,获取焊接缺陷磁光图像。然后,针对焊接缺陷磁光图像存在噪声干扰、对比度低且成像背景复杂等特征,基于小波模极大值的多尺度边缘信息融合方法,设计了具有高抗噪性的缺陷边缘检测算法。最后,通过PCA法对磁光图像列方向灰度变量进行预处理,得到能表征95%磁光图像列方向灰度变量信息的256个特征点作为输入特征量,构建了三层BP神经网络模型,对焊接缺陷样本进行分类。试验结果表明,所提方法能准确识别微小凹陷、未熔合和焊偏等焊接缺陷,模型分类准确率可达90.80%。