合成孔径雷达快速后向投影算法综述

后向投影(BP)算法是合成孔径雷达成像算法发展的重要方向之一。然而,由于BP算法具有较大的计算量,阻碍了其在工程应用上的发展。因此,近年来如何有效地提高BP算法的运算效率受到了广泛的重视。该文讨论了基于多种成像面坐标系的快速BP算法,包括距离-方位平面坐标系、地平面坐标系和非欧氏坐标系。该文首先简要介绍了原始BP算法的原理和不同坐标系对加速BP算法的影响,并对BP算法的发展历程进行梳理。然后讨论了基于不同成像面坐标系的快速BP算法的研究进展,并重点介绍了作者所在研究团队近年来在快速BP成像方面完成的研究工作。最后介绍了快速BP算法在工程上的应用,并展望了未来快速BP成像算法的研究发展趋势。

基于投影寻踪模型的特高含水油藏剩余油可采潜力评价方法

影响特高含水油藏剩余油可采潜力的因素极其复杂,且各因素的影响程度差异明显,常规方法多以剩余油饱和度或剩余油储量丰度等单一指标评价剩余油潜力,难以有效指导特高含水油藏剩余油挖潜。在充分考虑特高含水油藏剩余油可采潜力影响因素的基础上,综合表征储层非均质性、剩余油可采储量规模、水淹状况以及油水分流能力的差异,构建了特高含水油藏剩余油可采潜力量化评价指标体系,并考虑不同指标对剩余油可采潜力控制程度的差异,将加速遗传算法与投影寻踪模型相结合来确定各评价指标的客观权重,从而构建了剩余油可采潜力指数,形成特高含水油藏剩余油可采潜力量化评价新方法。以渤海Q油田南区主力产层NmIL砂体为例,开展特高含水油藏剩余油可采潜力量化评价,结果表明,新方法可综合表征不同区域位置的储层物性、可采储量丰度和油水分流能力对剩余油可采潜力的影响,实现了主力产层NmIL砂体剩余油可采潜力分布的差异化定量评价,优势可采潜力区域刻画明显,将其作为NmIL砂体下一步井网加密调整潜力区域,以精准指导加密水平井的部署,为特高含水油藏剩余油挖潜提供了一种全新的分析方法与思路。

基于逆投影变换的纱筒纱线余量检测算法

纱筒纱线余量检测是纺织行业自动化生产过程中的重要一环,针对目前纱线余量检测算法检测精度低的问题,提出一种基于三点逆投影变换模型的纱筒纱线余量检测技术。根据实际生产过程中相机与纱筒的位置关系,建立三点逆投影变换模型进行初步矫正。为得到更好的图像矫正结果,设置补偿矩阵并根据内外筒位置信息优化变换矩阵,最后将逆投影变换后的图像按照改进的椭圆坐标变换模型展开为矩形,根据余量计算准则计算得到纱筒纱线余量。在自主搭建的检测平台上进行实验,结果表明,本文算法检测精度在5 mm以内,基本满足实际生产要求,可为纺织产业自动化生产提供依据。

基于条纹投影三目系统的舌面完整点云获取方法

传统的舌诊过程存在客观性较差的问题,将计算机视觉技术应用于舌诊可以有效推进舌诊客观化。双目立体视觉结合结构光条纹投影技术是三维测量的常用手段,但对于舌诊的测量场景,由于舌体表面常带有津液和口水等,造成条纹图像出现分布随机性较大的高反光区域,导致相位解算错误和点云缺失。本文提出了一种基于光栅投影的三目测量系统,由3个相机构成1个三目和3个双目子系统。在相位和级次约束基础上引入双极线约束,提高三目立体匹配精度,并利用匹配点补充优化三目匹配点集,重建高反光区域点云。结果显示,对比传统双目系统,本系统的匹配精度和重建精度均得到提升,特别是在真实舌面测量中能够生成纹理清晰、特征完整的点云,对舌面高反光区域进行了有效测量,有助于舌诊的客观化进行。

彩色光栅投影的三维轮廓自动化测量研究

为了测量物体的三维轮廓数据,提出一种基于改进彩色光栅投影三维轮廓测量技术,并利用DLP来投影彩色光栅条纹到被测物体上来测量被测物体的高度,由于DLP的投射范围太大,无法直接投射在微小物体上,因此通过自行改装的方式改变DLP的投射范围,将其投影面积限制在约20×20 mm内,使其能覆盖整个被测物体。但由于改装时所选用的DLP镜头并不是针对DLP而设计的,因此容易产生光场分布不均的情况,可对无光栅图像或有彩色光栅图像进行光场补偿,使光栅图像更为清楚,用于对被测物体进行更准确的三维轮廓测量与重建分析计算,且获取被测物体的三维数据精度可达2μm,速度在0.024 s内。实验结果表明,该方法具有更高的速度、灵敏度及适用性。

时间投影室原理及其应用

时间投影室是一种广泛应用于大型物理实验的粒子鉴别探测器,它通过粒子径迹产生电离电子的漂移时间和漂移方向的投影位置确定径迹三维坐标,具备较好的能量分辨和很高的位置分辨能力。自时间投影室被发明以来,已广泛应用于国外的大科学实验装置上,在对撞机和固定靶实验等方面均发挥了很大的作用。虽然国内的科研机构在早期对时间投影室进行过一些初步研究,但由于技术的限制并没有展开过很多应用。近十年间,伴随着锦屏地下实验室的PandaX-Ⅲ实验的开展、东莞中国散裂中子源等一批科研装置的落地、环形正负电子对撞机的概念设计完成,时间投影室作为主径迹探测器在这些实验中承担了很大一部分工作,并已进行了更多的研发和使用。现阶段有必要对时间投影室在国内外的具体应用与发展进行梳理,本文先梳理出时间投影室的发展历史、工作原理和现状以及时间投影室上核心读出探测器的发展,然后介绍时间投影室在国外大科学实验装置上的应用和最新进展,最后给出时间投影室在国内科研项目上的应用。以此为时间投影室下一步的研发与应用奠定基础。

高边缘视场光学效率的衍射波导准直投影镜头设计

随着微型发光二极管(micro-light emitting diode,Micro-LED)微型图像源被应用于增强现实(augmented reality,AR)显示技术,AR显示系统朝着超小型化方向发展。然而Micro-LED图像源发光角度大,准直投影镜头要求体积小且像质高,其产生的渐晕现象也导致视场(field of view,FOV)边缘处光学效率低、照度不均匀,这对AR光学系统设计造成了挑战。为了解决上述问题,该文基于增加计算得到的非球面场镜,设计了一种照度均匀性高、边缘视场光学效率较高的衍射光栅波导准直投影镜头。对场镜理论进行详细分析,从而确定焦距区间,最终求解其面型参数,设计出照度相对均匀的镜头。设计的新型准直投影镜头对角线FOV为41.2°,F#为1.87,调制传递函数在125 lp/mm处大于0.5。仿真结果表明,系统照度均匀性相对提高了14%,边缘FOV的光学效率相对提高了15%,具有良好的成像性能,该镜头可应用于超小型AR衍射光栅波导头戴显示系统中。

泰勒展开与交替投影最大似然结合的离网格DOA估计算法

针对最大似然DOA估计算法需要多维搜索、计算量大且面临着在网格估计的问题,该文提出一种基于泰勒展开的离网格交替投影最大似然算法。该方法首先利用交替投影将多维搜索转化为多个1维搜索,获得对应预设大网格的粗估计结果;再利用矩阵求导理论将1维代价函数在粗估计结果处进行2阶泰勒展开;最后通过对2阶泰勒展开求偏导并令导数等于零,求得离网参数的闭式解。与交替投影最大似然算法相比,该方法突破了搜索网格大小的限制,在保证算法精度的同时,有效减少了算法的在网格计算点数,提升了运算效率。仿真结果证明了该算法的有效性。

一种基于相机投影模型的管柱图像展开方法

在管柱图像展开过程中,针对摄像机中心轴偏移与图像展开扭曲问题进行理论研究。通过相机成像原理分析,提出了一种基于管柱图像中心定位的模型映射展开算法。该算法利用最大类间方差法(OTSU)和区域标记法(RMA)定位管柱中心确定有效区域,通过推导投影函数,建立相机投影模型,改进映射方式,得到了无变形失真的展开图像。实验结果表明:设计方法与当前展开方法相比,消除了失真影响,实现了管柱与图像的量化关系,为后续定量分析提供了新的研究方向。

基于投影寻踪模型的水-能源-粮食-人口系统安全评价

河北省作为京津冀城市圈中不可或缺的一部分,其水、能源、粮食、人口等资源安全稳定对于整个区域经济和社会的发展尤为重要。为了深入了解河北省水-能源-粮食-人口系统的安全状况,将人口因素纳入水-能源-粮食系统进行分析,构建水-能源-粮食-人口系统的安全评价指标体系,运用基于麻雀算法改进的投影寻踪模型对河北省2010—2019年水-能源-粮食-人口系统安全进行时空演变综合评价。结果表明:在研究期,河北省水-能源-粮食-人口系统安全等级逐渐升高,各市的水-能源-粮食-人口系统安全差异性降低;河北省各市水-能源-粮食-人口系统安全等级值在1.32~3.95之间,说明该系统安全处于不安全、亚安全、安全3个等级。建议河北省根据自身资源优势,合理分配资源,实现水、能源、粮食和人口的协调发展。

基于联系数投影的三角模糊数组合预测模型及其应用

在模糊预测中,三角模糊数比区间数更能准确刻画不确定信息。针对三角模糊数组合预测,本文首先引入集对分析中联系数,找出三角模糊数与三元联系数的转换关系,巧妙回避三角模糊数组合预测运算的模糊性和复杂性。其次定义三元联系数运算规则,构建联系数投影作为最优准则,建立联系数投影的定权系数三角模糊数组合预测模型。然后依据高精度预测方法应赋予较大权系数的原则,构建联系数广义诱导有序加权平均(CNGIOWA)算子,研究其性质定理,再结合联系数投影的最优准则,建立基于联系数投影和CNGIOWA算子的变权系数三角模糊数组合预测模型。最后将两类三角模糊数组合预测模型应用到模糊预测实证分析中,结果显示两类组合预测模型都能有效提高预测准确性。

基于GRA-GCRITIC和改进加权双向投影的区间Fermatean模糊多属性群决策方法

针对司法案件决策环境的复杂性及评价信息的模糊性,提出一种基于GRA-GCRITIC(grey relational analysis-group criteria importance through intercriteria correlation)和改进加权双向投影的区间Fermatean模糊Hamacher-TODIM多属性群决策方法。首先考虑到各位专家对各评价方案下各指标评价信息的差异性,提出一种GRA-GCRITIC方法,该方法将灰色关联融入到CRITIC中,以确定指标综合权重比单一获取的指标权重更加客观可靠;其次,结合信任关系对加权双向投影法进行改进,兼顾主客观关系,利用专家个体与群体评价信息的隶属度及非隶属度矩阵间的相似度得到专家权重;最后,考虑到决策者的损失规避心理,将融合了Hamacher算子的TODIM方法拓展至区间Fermatean模糊环境中,通过具体算例可得到其综合优势度及排序,验证了所提方法的可行性及灵活性。

基于注意力特征增强的投影图像光度补偿方法

目前,投影补偿算法已经取得了良好的研究成果,但大部分的投影图像色彩补偿研究,忽略了色彩传递函数建模过程中的光学部分,导致对色彩传递函数的建模精确度不高。同时,针对投影图像色彩补偿过程中,出现的加深网络导致提取特征信息丢失的现象,大多数的深度学习网络优化设计较少。基于以上问题,本文提出了一种基于注意力特征增强的投影图像光度补偿方法。该方法通过增加网络深度来提取带有彩色纹理投影表面的特征信息,同时采用深度学习来拟合复杂的复合辐射传递函数,以解决传统光度补偿方法存在的问题,提高了投影图像的质量和色彩,进一步消除了对高质量投影幕的依赖。本文所提方法的投影图像光度补偿结果,在峰值信噪比(PSNR)、均方根误差(RMSE)和结构相似性(SSIM)三项评价指标上,均好于其他对比算法,与CompenNet系列方法相比,本文所提方法在PSNR评价指标上最高提升5717、在RMSE评价指标上最高减少14968,在SSIM评价指标上最高提升2893。

“双万计划”背景下“地图投影”课程教学探索与实践

在“双万计划”背景下,本文对“地图投影”课程的建设进行了探索和实践,分析了该课程面临的主要挑战,从知识体系重构、创新实践教学模式两个方面提出了该课程建设的主要措施,并结合多年的教学实践,分享了学生实践成果,证明这些措施对培养高素质、创新型地理信息人才起到重要的推动作用。

基于蜣螂算法优化的投影寻踪生态环境评价方法构建

矿山开采会破坏和占用大量土地资源,对生态环境造成持久的负面影响,因此评价矿区生态环境质量变化迫在眉睫。为了准确监测矿区生态环境质量,以陕煤集团张家峁矿区2000—2023年24期逐年的Landsat影像为基础数据,通过计算绿度(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)、湿度(Humidity Index,WET)、热度(Land Surface Temperature,LST)、干度(Normalized Differential Build-up and bare Soil Index,NDBSI)4项生态指标,并采用基于果蝇优化算法的投影寻踪(Fruit Fly Optimization Algorithm-Projection Pursuit Clustering,FOA–PPC)、基于粒子群优化算法的投影寻踪(Particle Swarm Optimization-Projection Pursuit Clustering,PSO–PPC)、基于灰狼优化算法的投影寻踪(Grey Wolf Optimizer-Projection Pursuit Clustering,GWO–PPC)和基于蜣螂优化算法的投影寻踪(Dung Beetle Optimizer-Projection Pursuit Clustering,DBO–PPC)4种群智能优化算法构建矿区生态环境质量评价方法,并利用平均相关度进行精度验证。结果表明:①DBO–PPC模型的平均相关度和类内聚集度均高于PSO–PPC模型、FOA–PPC模型和GWO–PPC模型,且与EI指数更接近,表明DBO–PPC能更好的评估研究区生态环境;②基于DBO–PPC模型的张家峁矿区2000—2023年生态环境质量均值为0.4,生态环境质量以差和较差等级为主,面积占比约55.94%,空间上呈西部差东部好,常家沟水库的生态环境在研究期内表现为优等级,矿区东北部和中部区域的生态环境较好,植被覆盖较多;③矿区发生沉陷面积占比为81.28%,沉陷最大值达−0.15 m;采区发生沉陷现象面积占比明显高于矿区,占采区面积的89.56%,生态环境质量以−0.0004的速率下降,表明采矿活动使得研究区的地表发生了沉陷,进而影响到生态环境。综上所述DBO–PPC模型在监测评价矿区生态环境质量方面具有较强的合理性,从而为矿区生态环境可持续发展提供技术手段。

基于高维PDE投影恢复的低剂量CT重建方法

目的提出一种基于高维偏微分方程(PDE)投影恢复的低剂量CT重建方法。方法先将原始的投影数据映射到高维空间中,构造投影数据的高维表示,通过移动高维空间中的点来对高维表示进行更新,再使用偏微分方程对投影数据进行滤波,最后将恢复后的数据使用FBP算法重建出最终CT图像。结果在Shepp-Logan体模实验中,与FBP,PWLS-QM和TGV-WLS方法相比,新方法在相对均方根误差指标上分别降低了68.87%、50.15%和27.36%,结构相似性上分别提高了23.50%,8.83%和1.62%,特征相似性上分别提高了17.30%、2.71%和2.82%。在腹部临床数据实验中,与FBP,PWLS-QM和TGV-WLS方法相比,新方法在相对均方根误差中分别降低了42.09%、31.04%和21.93%,结构相似性上分别提高了18.33%、13.45%和4.63%,特征相似性上分别提高了3.13%、1.46%和1.10%。结论本研究提出的新方法在有效去除低剂量CT图像中的条形伪影和噪声的同时,可以保持图像的空间分辨率。

基于投影寻踪回归方法的微压过滤冲洗池水头损失与过滤效率预测模型

以微压过滤冲洗池的水头损失与过滤效率为考核指标,考虑进水流量、矿化度、含沙量与滤网孔径4个因素进行正交试验设计,采用投影寻踪回归方法PPR分析各个因素对考核指标的影响权重,选取20组试验数据建立含沙微咸水条件下微压过滤冲洗池水头损失和过滤效率的预测模型,探究了含沙微咸水对微压过滤冲洗池的水头损失和过滤效率的影响。研究结果表明,影响微压过滤冲洗池水头损失的因素由大到小依次为进水流量、含沙量、矿化度、滤网孔径;影响过滤效率的因素由大到小依次为含沙量、进水流量、矿化度、滤网孔径;构建的PPR预测模型的预测精度整体合格率达100%;当进水流量为6~7 m^(3)/h、含沙量为0.5~1.0 g/L、矿化度为0~2.0 g/L及滤网孔径为0.125~0.180 mm时,水头损失存在最小值;当进水流量为9~10 m^(3)/h、含沙量为1.75~2.00 g/L、矿化度为0~3.0 g/L及滤网孔径为0.125~0.150 mm时,过滤效率存在最大值。物理模型的试验结果可为微压过滤冲洗池的实际应用提供研究基础。

基于黎曼球面投影变换的船舶会遇风险感知建模

文中提出一种基于黎曼球面投影变换的船舶会遇风险感知模型,将船舶相对运动轨迹投影为黎曼球面上的相对曲线运动,利用黎曼球上船舶的相对速度与相对距离构建会遇风险模型.基于三种会遇局面和实际事故案例进行仿真,并基于案例与传统模糊综合评价模型作对比分析模型可靠性.结果表明:所提模型能有效地评估船舶会遇风险,实时可视化输出更为直观,便于辅助船舶避碰决策.

连续非单调变分不等式的一种惯性投影算法

一种求解非单调变分不等式问题的投影算法(IPA)由Ye (2022)提出。IPA无需变分不等式的映射具有任何的单调性,仅在映射连续且对偶变分不等式解集非空的条件下得到了算法的全局收敛性。本文提出了惯性的IPA算法,并在相同的假设下证明了新算法的全局收敛性。数值实验表明,惯性方法能加速IPA。

基于并行反向投影的图像超分辨率

基于反向投影的残差特征提取与融合,可有效提升深度网络的特征提取能力,从而有益于改善图像的超分辨率重构性能.在此基础上提出了一种改进的采用并行反向投影策略的图像超分辨率深度网络,通过并行增强处于不同频段的高频特征,得到超分辨率性能的进一步提升.具体进行浅层特征提取后,网络经过多级的双路并行的反向投影特征增强模块.每一级模块中包含两个通路,分别采用顺序相反的上下采样,可同时得到处于不同频段的残差特征信息.通过对多级残差特征的融合,图像的高频特征得到不断的增强.同时网络引入了多尺度特征提取与通道注意力机制,以改进特征表达和学习能力.在多个公开的数据集上的大量实验结果表明,该方法可以有效提升超分辨率性能,并且在减少模型复杂度方面有一定的成效.