面向目标检测的视觉注意机制波段选择研究

近年来,波段选择在高光谱图像降维处理中得到了广泛地应用,然而常用的数据降维方法并没能将与人类视觉系统相关的信息进行有效利用,如果将人类与生俱来的视觉注意机制能力应用到高光谱图像中目标的视觉显著性特征的增强或识别,对于高光谱图像的目标检测研究无疑会产生相当的促进作用。研究提出引入视觉注意机制理论应用于波段选择研究,构建面向目标检测应用的视觉注意机制波段选择模型。通过分析计算波段图幅的目标与背景的可识别程度,量化所在波段对地物目标与背景的判别能力,提出了基于目标视觉可识别度的波段选择方法;利用LC显著性算法进行空间域的视觉显著性目标分析,计算背景与目标的显著性差异绝对值,提出基于LC显著目标结构分布的波段选择方法。将这两种方法结合提出的改进子空间划分方法,建立面向目标检测的视觉注意机制波段选择模型,并经高光谱遥感AVIRIS San Diego公开数据集进行目标检测实验验证,结果表明所提出的基于视觉注意机制的波段选择模型对于目标检测应用具有较好的检测效果,实现了数据降维和高效的计算处理。

基于自学习算法和多目标优化的智能封边机设计与实现

封边工艺是家具制造过程中的关键环节,其质量和效率对最终产品的性能有着显著影响,然而传统的封边机往往缺乏自动优化和调整的能力,导致生产过程中存在资源浪费和质量问题。为了解决这一问题,文章提出了一种基于自学习算法和多目标优化的智能封边机设计。首先,利用传感器和图像识别技术实时监测封边工艺的各项参数;然后,通过建立多目标优化模型和支持向量回归(SVR)模型,实现封边质量、效率和材料利用率的综合优化。实验结果表明,与传统封边机相比,本文介绍的智能封边机可以显著提高封边质量和生产效率。

基于多目标优化的星空融合网络波束成形算法

将卫星通信网和无人机通信网有机结合构成的星空融合网络,具有覆盖范围广、通信容量大、组网方便快捷等众多优势,在未来第六代移动通信领域显示了广阔的应用前景。与此同时,采用太赫兹频段进行无线传输,被认为是解决当前无线通信领域频谱效率偏低、系统容量受限等问题的有效手段。针对工作在太赫兹频段的星空融合网络,在卫星网络和无人机网络分别采用多播技术和层分复用技术,且它们共享频谱资源的条件下,提出了一种基于多目标优化的波束成形方案,以满足用户的差异化服务需求。首先,建立卫星和无人机发射功率受限,且各类用户的服务质量得到保证为约束条件,系统的和速率最大化与总发射功率最小化为目标函数的多目标优化问题。其次,通过加权切比雪夫法,将数学上非常复杂的多目标问题转换为单目标问题,并进一步提出基于凹凸过程的迭代算法处理非凸约束,得到帕累托最优解。最后,计算机仿真验证了所提算法采用层分复用技术能够有效提高系统的频谱效率,从而证实了所提算法的优越性。

Single-Channel Speech Enhancement Using Critical-Band Rate Scale Based Improved Multi-Band Spectral Subtraction

This paper addresses the problem of single-channel speech enhancement in the adverse environment. The critical-band rate scale based on improved multi-band spectral subtraction is investigated in this study for enhancement of single-channel speech. In this work, the whole speech spectrum is divided into different non-uniformly spaced frequency bands in accordance with the critical-band rate scale of the psycho-acoustic model and the spectral over-subtraction is carried-out separately in each band. In addition, for the estimation of the noise from each band, the adaptive noise estimation approach is used and does not require explicit speech silence detection. The noise is estimated and updated by adaptively smoothing the noisy signal power in each band. The smoothing parameter is controlled by a-posteriori signal-to-noise ratio (SNR). For the performance analysis of the proposed algorithm, the objective measures, such as, SNR, segmental SNR, and perceptual evaluations of the speech quality are conducted for the variety of noises at different levels of SNRs. The speech spectrogram and objective evaluations of the proposed algorithm are compared with other standard speech enhancement algorithms and proved that the musical structure of the remnant noise and background noise is better suppressed by the proposed algorithm.

基于空间域目标显著性分析的波段选择方法

作为遥感领域的新兴技术,高光谱成像为遥感影像处理分析和计算机视觉提供了海量内容。高光谱图像的优势在于电磁波谱的范围广度与高分辨率,能够将地物目标的光谱反射特性和差异特征更全面地表现出来,广泛地应用于地物分类、目标识别、异常检测等领域。但是,高光谱图像由于数据量繁重、信息重叠冗杂等问题,给图像处理、存储和传输带来一定挑战。选择合适的光谱波段可以在不改变原图像物理信息的情况下,达到较好的图像处理成果。为设计适合数据降维和目标地物分类的波段选择方法,提出将视觉显著性模型应用到波段选择方法中。首先引入基于图像空间分布的目标显著性算法进行波段图像处理得到目标显著图;其次,利用目标显著图分析地物之间在每一波段图像中的可分离程度定义为波段显著性。为避免波段信息重叠,在波段选择之前利用谱聚类算法将波段划分为若干子空间。然后在子空间内依据波段显著性降序排列,选择各子空间中目标显著性表现较好的波段组成波段子集;最后,在GF-5采集的高光谱图像数据进行方法验证,筛选有效的目标显著性算法,与常用的波段选择算法进行分类精度比较。结果表明,基于LC目标显著性算法的波段选择子集,在SVM分类器中具有优异分类结果,总体分类精度和Kappa系数达87.7800%和0.8053,优于应用全波段和其他三种波段选择方法的结果子集。

可见光和红外图像决策级融合目标检测算法

为了提高可见光和红外图像决策级融合目标检测算法的性能,提出了一种基于模型可靠性的决策级融合策略。首先采取图像预处理技术提高红外图像的整体质量,之后对可见光与热红外目标检测模型分别进行训练测试,根据模型测试结果得到融合策略所需参数,依据所提出的融合策略对模型检测结果进行融合,得到最后的融合检测结果。实验结果表明,相比于单一目标检测模型的检测结果,所采用的融合算法在白天的漏检率比可见光检测模型降低了8.16%,夜间漏检率比红外检测模型降低了9.85%。

圆柱工件变锯深工况下恒定锯切力约束多目标进给速度优化方法

针对国内金属锯切过程中,变锯深工况下带锯床加工效率低、加工振动大的问题,提出基于恒定锯切力约束的进给速度优化方法。基于锯切力动力学模型,以提高圆柱零件加工效率和降低最大锯切力为优化目标,以恒定锯切力范围、临界锯切力、机床进给速度、机床功率为约束条件,建立进给速度优化模型,并采用基于精英控制的非支配排序遗传算法(NSGA-II算法)对锯切过程中的进给速度进行优化。实例验证了恒定锯切力约束的进给速度优化模型的有效性,达到了恒定锯切力约束目标,提高了加工效率,降低了最大锯切力。最后,通过ANSYS有限元分析软件对锯条的瞬态响应进行动力学分析,验证了变进给速度锯切的加工稳定性。

面向对象的乌金塘水库水体提取研究分析

水是生命的源泉,是人类赖以生存和发展不可缺少的最重要的物质资源之一。在人类利用的水资源中,地表水占较大比例,对人类的生产生活具有重要影响,因此,对其进行精确提取具有重要意义。针对传统的遥感数据提取水体方法需要近红外波段、中红外波段等丰富的光谱信息,以及单独考虑光谱信息或者空间信息等问题,本文通过研究分析Landsat-8卫星影像中水库水体的光谱和空间特征,提出一种基于规则的面向对象信息对乌金塘水库水体进行提取的方法。规则中利用了单波段阈值法、水体指数阈值法和空间面积阈值法。实验结果表明,本文提出的方法较好地去除了山体阴影的影响,并且最终提取水体的精度比较高,该方法能够应用于其他山区面状水体的提取。

面向对象的宽波段影像水稻种植信息提取

为解决基于像素的遥感影像农作物提取中的“同物异谱、同谱异物”问题,本文基于天宫二号宽波段成像仪获取的影像数据,提出一种面向对象方式的水稻种植信息提取技术。首先以面向对象的方式对地物进行多尺度分割,充分利用地物间的关联和上下文信息,获取抗噪、空间分布连续的地块单元。进一步构建卷积神经网络,对分割后的地块进行光谱特征的高维映射和提取,获取了湖南省华容县的水稻种植信息分布。实验表明,通过结合面向对象方法和深度学习网络,能够充分利用天宫二号宽波段影像包含丰富的光谱和空间信息,实现早稻、晚稻种植信息的高精度提取。本文所提方法较常规像元级分类,提取的水稻种植信息在空间分布上更为连续、合理,有效缓解了“椒盐噪声”现象,且总体精度提升至97.08%,Kappa系数提升至0.95。

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。

利用地物波谱学习的遥感影像波段模拟方法

针对已有遥感影像模拟方法难以在影像光谱维上扩展的不足,提出了一种基于地物波谱学习的遥感影像波段模拟方法.以地物波谱库作为先验知识,通过支持向量机拟合地物在不同观测波段范围内反射率之间的复杂非线性关系,进而在多光谱遥感影像已有波段的基础上模拟一个新的波段影像.通过模拟TM红波段影像的实验,证明本方法能较为准确地模拟出真实的光谱影像,其模拟结果可靠.进一步将该方法应用于模拟IRS真彩色影像,验证了本方法的实用性.本方法能够有效地解决多光谱影像波段缺损的问题,并在一定程度上可解决较高空间分辨率遥感影像光谱维的不足,为建立地物波谱与遥感像元波谱的定量联系提出了新的思路.

基于FY2-E可见光波段的北部湾白天海雾检测

利用2012年国产FY2-E静止卫星数据,结合地面能见度观测资料,分析北部湾地区晴天海雾、云、洋面的辐射性质、光谱及纹理特征,利用面向对象分类方法对白天海雾进行检测提取。结果表明:FY2-E卫星影像对北部湾地区晴天海雾的区分度较高,其光谱及纹理特性与洋面、中高云多无交叠现象;但大雾与低云区有部分混淆。利用面向对象分类方法,在选择合适分割尺度的基础上根据光谱Spectral_Mean和纹理Texture_Mean两个影像特征可将海雾进行有效分离。精度分析结果表明,2012年全年晴空海雾监测误警率为9.1%,命中率为76.9%,成功指标为71.4%,总体监测效果较理想。

任意输电线路的DEM快速裁剪算法

传统获取带状目标数字高程模型(DEM)数据的包围盒方法存在效率低、数据下载量大的问题。为此,提出基于空间分析的平滑缓冲区DEM裁剪提取算法和基于矩形拼接的DEM裁剪拼接算法,利用空间分析和矩形拼接的优势,实现带状DEM数据高效、轻量级的提取。采用电力行业三维输电线路的DEM工程数据进行实验,结果表明,所提算法在提取效率、算法复杂度和提取结果的数据量方面,相比传统的包围盒方法均有显著优势。

基于信号模拟的LAI最佳遥感探测波段设计方法

基于地物波谱库和生物参数模型技术,模拟生成具有已知LAI的地物光谱模拟信号,顾及到大气状况、遥感探测器光谱响应特性等因素的影响,采用计算机模拟技术模拟生成了星载传感器遥感模拟信号.在此基础上进一步分析了CBERS-1、SPOT-1 HRV1、LANDSAT-5 TM和NOAA-14 AVHRR传感器在探测LAI方面的性能差异.最后以对LAI的敏感性为准则,设计和模拟试验了LAI的最佳探测波段,提出了一种基于模拟信号的多波段遥感探测器参数设计方法.该方法对遥感器通道选择与优化设计具有一定的实用价值.

面向对象的多光谱图像特征遗传选优方法

为了有效提高作物遥感识别过程中对作物分类的精度,需要对光谱图像特征进行合理选择,得到最佳波段组合。该文在对多光谱数据的光谱信息特征进行全面分析基础上,针对目标地物,提出面向对象的多光谱图像特征遗传选优算法模型。在模型中,先根据最佳指数因子法计算比较,得出最佳识别组合的特征数量;然后,以最大最小距离作为理论基础,对Jeffries-Matusita(J-M)距离改进,得到加权J-M距离,作为衡量特征对分类有效性的判据,并以此构建适应度函数,运用遗传算法对结果优化处理,选择出对分类敏感的波段组合。以吉林德惠县内的Landsat-5数据为例,进行波段选择实验,取得较好的成效。

基于子带/小波分解的视频编码可分级性研究

视频编码的可分级性是MPEG 4标准视频部分所要求的重要功能之一 .本文提出了一种基于子带 /小波分解的可分级性结构 ,以支持视频编码的空域分层、时域分层以及混合分层 ,并通过实验验证了它的有效性 .

基于UWB的多目标测控通信技术

针对较高码率的多目标测控通信需求,提出了一种基于超宽带和扩频技术的解决方案,给出了其多用户的调制解调方法,分析了其在多用户情况下的误码率性能。针对超宽带阵列信号的特点,给出了基于时延-相位-幅度修正的信号处理方法。该解决方案可以利用超宽带纳秒级的窄脉冲,实现1m以内的测距定位精度,其研究在航天测控领域有较大的现实意义。

电大目标电磁散射的TD-PO分析

由逆傅立叶变换导出时域物理光学(TD-PO)表达式,给出了TD-PO方法计算时内存估计的具体形式、时间离散的采样原则及入射波消隐的判断方法。计算了金属球、板、锥球的瞬态散射和RCS,计算结果与其他方法结果吻合很好。数值结果表明TD-PO方法计算速度快、所需内存少,是分析电大目标宽频带特性的高效方法。

超宽带MIR移动目标探测技术初探

针对一种基于超宽带的MIR移动目标探测中的关键技术基于阶跃二极管的微功率超宽带脉冲产生、“对称振子”超宽带天线以及超宽带的“相关检测”电路的实现进行了较为详细的论述;应用该技术对不同材质移动目标进行了定性分析和探测实验达到预期效果。

太阳系动力学中当前的重要课题

对当前太阳系动力学中的重要课题以及研究方法进行讨论 ,并提出一些看法 .课题中主要讨论动力学模型、轨道共振、行星环、混沌和长期演化、近地天体运动、Kuiper带、太阳系中的引力理论 。