基于Lagrange插值的数字图像相关亚像素位移测量算法

本文旨在通过改进经典Newton-Raphson算法中的插值方法来优化数字图像相关(DIC)亚像素位移测量的计算效率。针对经典Newton-Raphson算法在数字图像相关亚像素位移测量中应用的双三次样条插值算法,特别是在需要计算边界点灰度梯度(即灰度值的一阶导数)时,存在计算量大的问题,本文提出一种基于Lagrange插值的改进算法作为解决方案。Lagrange插值算法在未增加计算节点数的情况下,成功避免了边界点灰度梯度的计算,使插值效率可提高近1/3。应用数值模拟实验和真实刚体平移实验对本文算法的性能进行验证。结果表明,本文算法在保持求解精度的同时,计算测量效率较传统Newton-Raphson算法有了明显提升。单点插值效率平均提升近30%;单点测量效率平均提升近20%。本文首次将Lagrange插值算法应用于数字图像相关的亚像素位移测量中,解决了双三次样条插值算法计算量大的问题,为相关领域提供了一种更为优化的变形测量方法。该研究为DIC亚像素位移测量技术的进一步发展和应用提供了新的思路和参考,有望在实际工程中得到广泛应用,促进相关领域的进步与发展。

基于LAGRANGE方程的深水钻井隔水管–水下井口系统动力分析

为了探究大质量、大刚度防喷器组(blowout preventers,BOPs)对深水钻井隔水管系统动态相应预测精度的影响,根据细长钻井隔水管与刚性防喷器组的结构特点,提出两者刚柔耦合的概念,采用能量法推导隔水管–防喷器组–水下井口系统的动能和势能,采用LAGRANGE方法建立耦合系统动力学理论模型,采用科学计算软件和Newmark-β直接积分法对动力学模型进行数值计算。以南海某深水钻井隔水管为例,开展基于耦合动力学模型的隔水管系统动态响应分析。结果表明,采用本文理论模型得到的隔水管不同位置的节点位移、单元弯矩、上部和下部挠性接头转角时程曲线、整体侧向位移包络线和弯矩包络线等与ABAQUS仿真结果均吻合良好,最大误差为8.8%。此方法可为深水钻井隔水管和水下井口系统动态分析提供参考。

能量泛函及Euler-Lagrange方程在图像降噪中的应用研究

研究了自适应分数阶偏微分方程修正模型的能量泛函及Euler-Lagrange方程。首先,定义了自适应分数阶偏微分方程修正模型的能量泛函,其中包含未知函数和拉格朗日乘子的集合。然后,通过求解能量泛函的极值方程,推导出了Euler-Lagrange方程。最后,讨论了Euler-Lagrange方程在自适应分数阶偏微分方程修正模型中的应用。

A Modified Lagrange Method for Solving Convex Quadratic Optimization Problems

In this paper, a modified version of the Classical Lagrange Multiplier method is developed for convex quadratic optimization problems. The method, which is evolved from the first order derivative test for optimality of the Lagrangian function with respect to the primary variables of the problem, decomposes the solution process into two independent ones, in which the primary variables are solved for independently, and then the secondary variables, which are the Lagrange multipliers, are solved for, afterward. This is an innovation that leads to solving independently two simpler systems of equations involving the primary variables only, on one hand, and the secondary ones on the other. Solutions obtained for small sized problems (as preliminary test of the method) demonstrate that the new method is generally effective in producing the required solutions.

常微分方程组初值问题的Lagrange插值逼近方法

常微分方程的快速发展和很多学科有着紧密的关系,随着众多的数学家对其研究的不断加深,极大地推动了现代数学的发展。因此,本文研究拉格朗日插值(Lagrange)逼近方法在常微分方程组初值问题上的应用,推导出Lagrange插值法的逼近算法,求解常微分方程组初值问题的数值解,也就是通过具体的例子,利用Lagrange插值逼近方法构造相对应的数值格式,寻找误差和多项式次数的关系,将结果可视化,最后对相应的误差结果进行分析。数值结果表明Lagrange插值逼近方法具有较高的精度。

Lagrange插值法在中学数学解题中的应用

Lagrange插值法是一种通过构造多项式来逼近函数的方法,在中学数学中有着广泛的应用。文章从Lagrange插值法的研究意义、基本概念以及一些中学数学问题出发,详细阐述了Lagrange插值法在解决初中数学问题过程中的应用思路。通过这些例子,可以看到Lagrange插值法在解决中学数学问题中的重要性和实用性。在中学数学中,许多问题都可以通过Lagrange插值法得到解决。因此,研究Lagrange插值法在中学数学解题中的应用是十分必要的。

非线性色谱的Lagrange描述方法

在非平衡热力学分离理论(NTST)的框架下,以Lagrange描述、连续性公理和局域平衡假设(LEA)三大基本法则为基础,提出了处理非线性色谱中的对流和扩散(激波)现象的局域Lagrange方法(LLA).该方法采用的局域Lagrange描述和相应递推方程显著地区别于当代色谱理论体系(Euler描述-偏微分方程),并且与信息和控制科学相适应.

用Lagrange方程描述假手机构动力学的研究

本文在论述拟人假手机构模型的基础上,用Lagrange方程建立了多自由度假手机构的运动方程式——动力学模型,编写了计算程序。本方法概念清晰,使用也较方便,对生物力学、仿生机构学。机器人工程学等的研究都具有参考价值。

爆轰驱动多介质问题的Lagrange多分区自适应数值模拟研究

凝聚炸药爆轰驱动惰性金属材料形成的多介质流动问题广泛存在于工程应用领域,Lagrange方法由于其物质界面的高保真特性一直在相关问题的数值模拟中发挥着不可替代的作用.加密网格是提高爆轰驱动多介质问题模拟精度的常用途径之一.然而,Lagrange框架下整体密网格计算常会遇到网格畸变、计算效率低等问题.为此,针对爆轰驱动多介质流动问题,提出了一种Lagrange框架下的非结构网格多层自适应方法,在保证所关心区域局部网格分辨率的前提下,大幅缩减了整体计算规模,提升了Lagrange计算的健壮性.设计了非结构网格多层数据结构,提出了多层网格分层存储、有效网格压至一层进行Lagrange计算的AMR策略,同时还发展了自适应接触滑移耦合算法,实现了AMR计算与多分区接触滑移计算的“紧耦合”.相比于已有工作,所提出的AMR方法既保持了非结构网格多层数据结构的灵活性优势,又避免了Lagrange框架下多层网格分别计算带来的层间耦合困难,同时因实现了与接触滑移的自适应耦合,使得它能很好地适应多分区的多介质问题.在一维、二维爆轰算例验证所提出方法正确性的前提下,开展了拐角爆轰、多层炸药隔爆和有限尺寸弯道爆轰等复杂爆轰弹塑性多介质问题的数值模拟研究.计算结果显示,采用Lagrange非结构多层AMR数值模拟方法,可以有效捕捉凝聚炸药爆轰与惰性金属材料相互作用过程中的波系结构,可节省90%以上的网格规模.该方法对复杂几何边界、复杂波系结构和多分区相互作用等问题具有良好的适应性,为后续开展凝聚炸药爆轰约束问题的机理研究奠定了坚实的基础.

油田开发中精细油藏描述成果平台建设研究

精细油藏描述是油田开发最基础的工作之一,历来受到研究者的高度重视。目前精细油藏描述中存在的突出问题主要包括研究成果继承性差、基础资料存储不规范、专业软件需求缺口大、成果应用需加强和成果存储管理不规范等5方面。文章通过精细油藏描述成果平台建设,可以从基础数据的整理准备、专业软件共享和协同研究、成果标准规范化存储管理等方面解决上述问题。精细油藏描述数据管理主要包括项目整体数据信息的统计和分析、项目研究数据的整理和统计、成果平台与其他数据平台的对接和数据调用等。精细油藏描述协同研究过程主要包括专业软件的平台实现和使用、不同专业软件之间中间成果的转换和调用、研究工作的自动化实现和完成。精细油藏描述成果存储和管理主要包括成果上传管理中格式的统一规范、成果存储上传中的质量控制、成果生产应用中的跟踪和更新。

基于直线段检测和LT描述符的矿井图像线特征匹配算法

图像匹配是同步定位与地图构建(SLAM)技术中极为重要的一环,用于根据图像之间的变换关系确定相机位姿。基于线特征的图像匹配方法具有较强的鲁棒性和抗噪能力,更加适用于井下图像匹配,基于深度学习的线描述符对线段遮挡等场景具有较高的鲁棒性,性能优于传统描述符,但卷积神经网络架构的描述符将可变长度线段抽象为固定维进行描述,不利于线段长度及视差变化较大图像的匹配。针对上述问题,提出一种基于直线段检测和线描述符的矿井图像线特征匹配算法。在频域利用单参数同态滤波降低图像的照射分量,并增强反射分量,提升亮度及对比度;在YUV空间利用对比度受限的自适应直方图均衡化(CLAHE)算法对亮度分量进行均衡,使亮度分布更加均匀;变换至RGB空间提取直线段检测(LSD)线,引入一种基于Transformer架构的LT描述符构建LSD线的特征向量,最后完成线特征匹配。实验结果表明:该算法结合了同态滤波和CLAHE算法的优点,增强后图像的亮度适中,对比度良好,灰度分布均匀,增强效果优于单参数同态滤波算法、EnlightenGAN算法;该算法提取的线特征数较原图平均提升了32.92%,在不同相似纹理占比、不同程度旋转与平移变化的井下图像匹配中鲁棒性好,平均正确匹配数为61.75对,平均精度为86.83%,优于线二进制描述符(LBD)算法、LBD_NNDR算法、LT算法,能够满足矿井图像稳健匹配的需求。

基于数字化描述的烤烟中部叶外观质量评价方法研究

为阐明不同典型生态区烟叶外观质量特征及区域间差异,跟踪了2019—2021年11个典型生态区46个县的230个试验点的烟叶样品,通过构建“刻度尺”模式外观质量数字化描述评价方法,对不同生态区中部烟叶样品进行评价。结果表明,烤烟外观质量指标间存在极显著相关关系,不同区域间外观质量差异较明显,其中武夷山区和皖南山区单项指标和综合评价分值较高,其次是云贵高原、南岭山区、秦巴山区、东北产区、中原产区;黔中山、武陵山区、鲁中山区、雪峰山区整体品质偏低。年际间比较,2019年与2020、2021年单项指标和综合评价差异较明显,2020年与2021年际间无明显差异,样品质量较稳定。

基于条件变分推断与内省对抗学习的多样化图像描述生成

现有多样化图像描述生成方法受到隐空间表示能力和评价指标制约,很难同时兼顾描述生成的多样性和准确性.为此,本文提出了一种新的多样化图像描述生成模型,该模型由一个条件变分推断编码器和一个生成器组成.编码器利用全局注意力学习每个单词的隐向量空间,以提升模型对描述多样化的建模能力.生成器根据给定图像和序列隐向量生成多样化的描述语句.同时,引入内省对抗学习的思想,条件变分推断编码器同时作为鉴别器来区分真实描述和生成的描述,赋予模型自我评价生成的描述语句的能力,克服预定义评价指标的局限性.在MSCOCO数据集上的实验表明,与传统方法相比,在随机生成100个描述语句时,多样性指标mBLEU(mutual overlap-BiLingual Evaluation Understudy)提升了1.9%,同时准确性指标CIDEr(Consensus-based Image Description Evaluation)显著提升了7.5%.与典型多模态大模型相比,所提出方法在较小参数量的条件下更适用于生成多样化的陈述性描述语句.

冗余机械臂轨迹的增广Lagrange-改进粒子群算法优化

为了减小冗余机械臂的工作时间和运动冲击,提出了基于增广lagrange-多学习行为粒子群算法的轨迹优化方法。介绍了7自由度冗余机械臂的构型,以减小工作时间和运动冲击为目标建立了约束优化模型。使用增广拉格朗日乘子法将约束优化问题转化为无约束优化问题。在粒子群算法中引入了3种新型的粒子学习行为,并依据学习行为价值确定粒子选择各学习行为的概率,既保证了粒子多样性也保证了收敛的快速性。经实验验证,多学习行为粒子群算法优化的轨迹在时间和冲击方面好于传统粒子群算法优化轨迹,且改进粒子群算法优化轨迹平滑,运动参数在约束范围内,以上结果验证了增广lagrange-多学习行为粒子群算法在机械臂轨迹优化方面的有效性和优越性。

胜利油田油藏描述技术回顾与发展方向

胜利油田为典型的陆相复式油气区,油藏类型多、含油层系多、断裂系统复杂,20世纪90年代初进入含水率为90%以上的特高含水开发阶段,如何针对不同类型油藏和开发阶段,精细刻画地下储层变化、精准认识剩余油,是实现高含水老油田提高采收率的基础。为此,从1996年始开展了针对老油田剩余油挖潜的精细油藏描述,通过精细储层构型表征、低序级断层精细描述、砂砾岩期次划分与连通性评价、薄互层滩坝砂储层预测、三维精细地质建模及剩余油精细描述等关键技术攻关,以及多轮次油藏描述技术迭代,形成了一套胜利特色的精细油藏描述技术,编制了精细油藏描述技术规范。截至2023年累计描述开发单元600余个,覆盖石油地质储量为43.6×108 t,建模数模技术在老区调整和新区方案编制中得到广泛应用,有效支撑了油田的规模建产与效益稳产。系统分析胜利油田油藏描述技术发展历程,总结不同类型油藏形成的特色技术,分析特高含水后期老油田精细油藏描述面临的5项挑战,阐述下一步油藏描述技术的5个发展方向,对推动陆相油田精细油藏描述技术具有指导和借鉴意义。

基于全局与序列混合变分Transformer的多样化图像描述生成方法

多样化图像描述生成已成为图像描述领域研究热点.然而,现有方法忽视了全局和序列隐向量之间的依赖关系,严重限制了图像描述性能的提升.针对该问题,本文提出了基于混合变分Transformer的多样化图像描述生成框架.具体地,首先构建全局与序列混合条件变分自编码模型,解决全局与序列隐向量之间依赖关系表示的问题.其次,通过最大化条件似然推导混合模型的变分证据下界,解决多样化图像描述目标函数设计问题.最后,无缝融合Transformer和混合变分自编码模型,通过联合优化提升多样化图像描述的泛化性能.在MSCOCO数据集上实验结果表明,与当前最优基准方法相比,在随机生成20和100个描述语句时,多样性指标m-BLEU(mutual overlap-BiLingual Evaluation Understudy)分别提升了4.2%和4.7%,同时准确性指标CIDEr(Consensus-based Image Description Evaluation)分别提升了4.4%和15.2%.

基于批数据过采样的中医临床记录四诊描述抽取方法

中医临床记录四诊描述抽取对中医临床辨证论治的提质增效具有重要的应用价值,然而该任务尚有待探索,类别分布不均衡是该任务面临的关键挑战之一。该文围绕中医临床记录四诊描述抽取任务展开研究,首先构建了中医临床四诊描述抽取语料库;然后基于无标注的中医临床记录微调通用预训练语言模型实现该模型的领域适应;最后利用小规模标注数据,采用批数据过采样算法,完成中医临床记录四诊描述抽取模型的训练。实验结果表明,该文提出的抽取方法的总体性能均优于对比方法,并且与对比方法的最优结果相比,该文方法将少见类别的抽取性能F1值平均提升了2.13%。

基于MBSE的作战能力跨域描述元建模方法

针对作战能力跨域描述存在语义二义性、不利于交流等问题,提出一种基于模型系统工程的元建模方法。抽象出作战能力元模型并给出形式化定义;从能力、作战和信息视角扩展作战能力元模型定义作战能力描述语言;通过UML Profile技术实现作战能力描述语言建模工具;借鉴面向对象分析方法思路提出作战能力描述语言建模方法。以美军“分布式防御”概念为例对提出方法进行实例验证。结果表明,提出的方法易于理解、可靠性和可扩展性强,有效消除语义二义性的同时满足多视角跨域描述作战能力的需求。

基于Transformer网络多模态融合的密集视频描述方法

针对目前的密集视频描述模型大多使用两阶段的方法存在效率较低、忽略音频及语义信息,描述结果不全面的问题。提出了一种基于Transformer网络多模态和语义信息融合的密集视频描述方法。提取自适应R(2+1)D网络提取视觉特征,设计了语义探测器生成语义信息,加入音频特征进行补充,建立了多尺度可变形注意力模块,应用并行的预测头,加快模型收敛速度,提高模型精度。实验结果表明:模型在2个基准数据集上性能均有很好的表现,评价指标BLEU4上达到了2.17。

三河北工区双复杂滩坝砂储层精细描述方法应用与效果

苏北盆地三河北滩坝砂储层具有“盖储叠合、厚度变化,储层信号弱、岩性相变”的盖层、储层双复杂特点,其精细描述较常规滩坝砂储层更为困难。为此,首先对目标区开展井震标定分析,明确阜二段3个砂组的主要地震特征,根据其特点,提出“提频+去屏蔽+90°相移”的研究思路与对策,采用压缩感知方法进行拓频处理,在此基础上利用多道匹配追踪方法进行去强屏蔽处理,最后利用90°相移技术精细刻画砂体。模型测试与实际资料应用结果表明:(1)针对变厚度的复杂盖层,基于压缩感知反射系数稀疏反演的提频目标处理,可以有效分离叠合的复合波;(2)利用幅度可调制的多道匹配追踪方法,能可控去除顶部强屏蔽层的部分能量,使储层内砂组反射同相轴与厚度相一致;(3)90°相移处理能直观地解释有利砂体;(4)将优势地震属性与T_(0)构造图相融合,并结合地震相分析,可以较好地判识研究区滩坝砂体的分布区域。该方法对复杂滩坝砂储层砂体刻画具有理论研究与推广应用价值。