含有跨迭代数据依赖关系循环的自动并行化

OpenMP是为在多处理机上编写并行程序而设计的一个应用编程接口,在串行程序中简单插入OpenMP编译指导语句,编译器就可自动将串行程序并行化.但用OpenMP对for循环进行并行化时,要求循环各次迭代之间不能含有数据依赖关系.文中提出了一种对含有跨迭代数据依赖关系的for循环进行OpenMP自动并行化的方法.该方法首先对串行程序的GCC抽象语法树文本进行冗余信息消除,以提取程序的有用信息;然后利用这些信息分析循环是否含有跨迭代数据依赖关系,若有则采用预计算(pre-computation)技术消除跨迭代数据依赖关系;最后自动生成带有OpenMP编译指导语句的并行程序.实验结果表明该方法对于某些含有跨迭代数据依赖关系的循环来说是有效的.

基于迭代数据增强的自监督叠前地震随机噪声压制方法

构造含噪声-纯净训练样本集是制约深度学习去噪的主要瓶颈之一.提出一种基于迭代数据增强的自监督叠前地震随机噪声压制方法,仅利用含噪声样本训练深度神经网络.该方法首先利用多元回归算法估计共偏移距道集随机噪声,再与含噪声样本叠加构造强噪声样本.以skip网络为模型,每次迭代分为2步:(1)以强噪声样本为输入,由上一次迭代优化模型预测弱噪声样本;(2)构造新的强噪声-弱噪声样本集,以监督学习策略优化网络模型.算法的优势为:(1)利用共偏移距道集平缓同相轴特征,能有效估计与实际噪声近似同分布的噪声样本;(2)随着迭代次数增加,弱噪声样本更加接近实际纯净样本,去噪结果接近监督学习;(3)迭代数据增强策略实现了数据增广,增加样本数量,避免过拟合.模拟和实际地震数据试算结果表明,所提算法具有较好的应用效果.

基于光线重排的印制电路板高速扫描成像迭代去模糊方法研究

自动光学检测(automated optical inspection,AOI)相机运动速度过高,拍摄印制电路板(printed circuit board,PCB)图像会产生严重模糊。如能正确恢复因此而产生的退化,可提高相机的运动速度,进而提高AOI的检测效率。受代数迭代重建算法(algebraic reconstruction technique,ART)启发,提出一种基于光线重排的图像非盲去模糊算法。该方法在模糊核已知的情况下,基于快速迭代收缩阈值算法(fast iterative shrinkage thresholding algorithm,FISTA)迭代重建算法,运用Nestrov加速和光线重排提高了迭代收敛速度,运用数据正则抑制图像的各类加性噪声和伪影,较好地重建出原本的清晰图像。结果表明,该方法对噪声具有较好的抑制能力,对AOI相机运动曝光引起的严重模糊,较常用的传统逆滤波方法具有更好的图像恢复效果。

运用代数迭代技术由火焰图像重建三维温度场

在运用图像处理的方法测量火焰温度场的研究中 ,从摄像机获取的二维累积图像中重建出包含每个断面温度分布的三维温度场 ,是关系到能否投入实际应用的关键问题。结合扇形计算机断层成像原理和火焰辐射传递方程 ,推导出辐射强度随投影路径衰减的控制方程。将火焰断面网格化之后 ,运用代数重建技术对离散方程温度和辐射衰减系数同时迭代求解。在油煤混烧的燃烧器上运用该方法进行了实验研究。并结合算法的数值模拟 ,对其可能误差和改进方向进行了分析。

代数迭代映射分支值的优化算法

以代数迭代映射动力系统的倍周期分叉问题为背景,研究出较精确计算代数迭代系统分支值的优化方法·以分支值为设计变量,映射点的最大开口量为目标函数,以映射点周期关系为等式约束和分支值分布范围为不等式约束,建立了关于分支值计算的新方法·通过两个代数迭代系统分支值实例分析计算,获得较高精度的结果·

关于一个代数方程迭代解法的收敛性

讨论一个代数方程迭代解法的局部收敛性。对适当范围的初始值证明该迭代法收敛且至少具有3阶敛速,并讨论Gauss-Seidel加速技巧在其中的应用。

基于代数迭代算法的燃烧火焰温度场和气体浓度场重建研究

基于TDLAS(tunable diode laser absorption spectroscopy)技术,以水汽作为目标气体,采用直接吸收的测量方式,探测了甲烷空气预混平焰炉燃烧区域水汽的吸收光谱信号,通过ART(algebraic reconstruction technique)代数迭代算法对燃烧场温度和水汽浓度分布进行了模拟重建和实验研究,模拟重建采取5×5共25个网格的正方形重建区域,假定25个网格的一个温度浓度二维分布,模拟28条激光束从不同的角度方位穿越重建区域,得到模拟射线下的投影值,经ART算法重建,结果显示温度场和水汽浓度场的重建偏差均在1%以内。实验采用分布反馈式激光器作为光源,选取H2O的7 153.722,7 153.748和7 154.354cm-1三条吸收线作为测温谱线,其中前两条线不区分作为一条吸收线来处理。使用平移台多方位平行扫描,共获取30路光谱吸收信号,经数据处理、算法重建和双线比值法测温原理得到了圆形平焰炉16个不同区域的温度浓度值,且炉面偏向中心区域温度浓度值较高,边缘较小,结果表明代数迭代算法能够很好地实现燃烧区域温度场和水汽浓度场的反演。

代数迭代法在激光反射断层成像目标重构中的应用

为了提高激光反射断层成像目标重构的图像质量,在目前激光反射断层成像普遍采用反投影算法重构图像的基础上,将CT成像中常用的迭代重建算法引入到激光反射断层成像的图像重构过程中。分析了反投影算法中的直接反投影、R-L和S-L滤波反投影以及迭代重建算法在图像重构中的性能特性。进行了仿真和外场实验,结果表明:在直接反投影基础上添加了滤波器的反投影算法在减小误差和抑噪能力上都明显提高;另外相比于反投影算法,代数迭代重建算法表现出更好的重建质量,且具有更强的抑噪性能。

用联合代数迭代技术重建三维温度场

通过计算机模拟运算并结合温度场的先验知识，研究了将联合代数迭代技术用于全息干涉计量三维折射率场时的重建精度与视角范围、视角方向的关系以及误差与迭代次数的关系。得出只要选择合适视角方向，小视角范围的干涉条纹数据也能获得满意重建图像的结论。以火焰为例，验证了一个截面的火焰温度分布。

Banach空间中非单调二元算子方程的迭代解

利用非线性泛函分析中的单调迭代方法和锥与半序理论 ,讨论Banach空间不具有单调性的二元算子方程解的存在性与唯一性 ,并给出收敛于方程的解的迭代序列和误差估计 .文中的算子不具有任何连续性和紧性 ,也不要求算子是某序区间上的自映象 .

数阵的一种迭代

1 问题已知数阵 A0={aij（0）={aij},aij∈C.设An={aij（n）):aij（n）=aij（n-1）+ai,j+1（n-1）+aai+1,j（n-1）+ai+1,j+1（n-1）,i,j=1,2,3,…,①则 An 叫做 A0的 n 次迭代数阵.问题在于:已知 A0,求 An 的通项公式.

非线性代数映射问题分支值的一种高精度快速算法

研究了非线性代数映射动力系统分支值确定问题,提出二分缩减确定分支值的高精度新算法·克服了步长增量法由于细化步长造成计算时间较长的问题,解决了分支值优化算法由于目标函数本身构成产生较大计算误差的弱点·通过对典型的Logistic映射算例的倍周期分支值编程分析计算,给出误差限为10-10精确的分支值·这种算法既节省计算时间又具有高的计算精度·该方法为非线性系统与混沌特性研究提供了条件·

引入分形校正单元的图像重建计算点迭代算法

本文在计算点图像重建离散化模型的代数迭代算法中,引入分形校正单元构造迭代校正逼近。本文选取Hilbert曲线的最小开口方向作为校正单元连成折线来覆盖投影射线,由校正单元构成的近似曲线具有自相似结构。Hilbert曲线对计算点的投影衰减贡献的几何、物理意义清楚明确。通过加密计算点,由基本校正单元表达的线积分更为逼近地近似投影射线的线积分。分形结构的自相似性可以充分用于迭代校正的计算,形成统一的计算模板,利用几何结构的对称性,加快计算速度、提高成像精度。这一方法可以推广到三维成像模型,内容丰富。

一种高效率的RPIM法及其在电磁场中的应用

为了解决径向基点插值型无单元法(RPIM)求解效率不高的问题,引入加速迭代求解的多重网格法思想,将多重节点法引入到该无单元法离散的场中,提出了基于径向基点插值型无单元法的多重节点法。该方法通过聚集式方法来构造粗节点,并通过粗细节点之间的关系来确定限制算子。将该应用到电磁场数值计算中,通过算例分析,验证了该方法可提高径向基点插值型无单元法的求解效率。

代数迭代重建算法在折射衬度CT中的应用

X射线折射衬度CT是一种基于相位衬度的断层成像技术,特别适合对由轻元素组成的生物、医学样品进行成像,可以观察到常规吸收衬度CT无法观察到的软组织内部微细结构,是一种具有巨大发展潜力的新成像方法.迭代重建算法和解析重建算法是计算机断层成像技术中并行发展的两种算法,虽然已经提出了几种X射线折射衬度CT的解析重建算法,可是还未见X射线折射衬度CT迭代重建算法的报道.研究了代数迭代重建算法在X射线折射衬度CT中的应用,比较分析了不同的投影数据排列方式对于折射衬度CT重建图像的影响,并对实验数据进行了图像重建,获得了满意的CT图像.研究结果表明,在相位衬度CT中,迭代重建算法相对于解析重建算法而言,能减少投影次数,降低曝光剂量,减少对生物样品的辐射损伤,在生物样品成像和投影数据不完整的情况下具有明显的优势.

基于小型加速器中子源的快中子层析实验研究

利用快中子穿透能力强的特点实现层析成像,对于大尺寸的无损检测具有重要意义。但快中子探测效率低,非期望信号引起图像噪声大,原始投影图像信噪比相对较低,实现快中子层析成像难度较大。本文利用中国工程物理研究院核物理与化学研究所研制的小型中子成像检测仪,获取了轻重材料混杂件不同角度下的快中子成像投影图像,通过对投影图像进行预处理提高图像信噪比,并采用迭代重建算法对投影图像进行重建,成功获取了模拟样件的三维结构分布,具备了内部轻材料孔洞缺陷的检出能力,表明采用小型加速器中子源可以实现快中子计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)成像。

可调谐半导体激光吸收光谱技术应用于平面火焰中气体浓度二维分布重建的研究

研究了可调谐半导体激光吸收光谱技术实现气体浓度二维分布测量的方法,探索了重建气体浓度二维分布的模型和算法,并采用数值模拟的方式对重建程序进行了可行性验证。搭建了由24束激光束构成的场参数测量系统,以甲烷/空气预混火焰中H2O为测量对象,运用重建程序重建了火焰中H2O浓度的二维分布,实验结果分析表明,重建结果较真实的反应了火焰中H2O浓度的二维分布状态,为实现优化燃烧控制提供重要数据。

基于差分吸收光谱技术的大气痕量气体重建算法

针对在一些不能获取大量投影数据或者投影分布不均匀的实际情况下,重建大气痕量气体的二维空间分布问题,采用代数迭代重建算法(ART)和同步迭代重建算法(SIRT)2种重建算法对其进行重建。通过数值模拟的方式对2种重建算法的重建效果进行了比较研究,并建立了多轴差分吸收光谱层析系统,进行了外场试验。通过计算机模拟和外场实验研究,从成像效果中可以看出,2种迭代算法均能在数据不完善的情况下,精确地重建出大气痕量气体的二维空间分布;在不同的模型及评价指标下,通过对2种重建算法的重建误差的比较,可以发现SIRT算法的重建误差要小于ART算法的重建误差,尤其在测量数据波动比较大、受干扰的情况下。

Logistic映射分支值的最优化算法

以具有生态特征的代数迭代系统Logistic映射动力系统的倍周期分叉问题为例 ,研究了精确计算迭代系统分支点的方法·以迭代过程关系构成目标函数 ,参数为设计变量 ,迭代变量的边界为约束 ,建立关于分支值计算的新方法含约束条件的最优化程序算法·这种方法将约束转化为惩罚项 ,采用惩罚函数法巧妙地对所建立的最优化问题求解 。

TDLAS技术用于燃烧场气体温度和浓度重建研究

基于可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)技术及修正型代数迭代算法(Algebraic Reconstruction Technique,ART),选择频率为7 153.7 cm^(-1)和7 154.3 cm^(-1)的H_2O吸收线作为测温谱线,测量了CH_4/Air预混平面火焰炉燃烧场温度和H_2O气浓度分布。仿真采用1 000 pixels×1 000 pixels个像素点描述方形模型区域,假设40条光束从两个方向正交通过重建区域,通过引入初始分布并经修正型ART算法计算和三次多项式插值处理,温度场重建偏差在4.5%以内,H_2O气浓度场重建偏差在4%以内。实验采用导轨和转台实现探测光对稳态燃烧场两个方向上的平行扫描,共获取24路光束吸收信号,经修正型ART算法重建和三次多项式插值处理得到整个火焰炉燃烧区域的温度场和H_2O气浓度场分布。将温度场重建结果与热电偶的测量结果进行对比,表明该方法能够有效实现燃烧场温度二维重建。