ON PROBLEMS OF HIGHLY TRUNCATED LOW-SPECTRAL MODEL IN STUDIES OF MULTIPLE EQUILIBRIA IN THE ATMOSPHERE

The multiple atmospheric equilibria are studied by using a barotropic vorticity equation with thermal forcing and dissipative effects. Different low-spectral models are used to discuss the variations of theequilibrium states, with the results that the multiple features of equilibrium states depend heavily on thetruncations of the spectra, and the low-spectral model has obvious shortcomings in solving non-linear equations,suggesting that one has to be very Careful to employ highly truncated low-spectral model in approximating partial differential equations.

基于光易变性低秩正交先验的高光谱解混

高光谱解混是通过图像分解提取端元及丰度特征的过程,然而由光照、大气等因素引起的光谱类内易变性,或者由环境变化、设备等非线性因素导致的谱间易变性,会导致特征提取精度下降。为了全面考虑解混过程中光谱变化的问题,本文引入光谱易变性的低秩正交先验提出了一种增强型的光谱解混优化模型。首先,在线性解混模型基础上引入易变性数据拟合项来同时考虑光谱类内和类间变化,利用缩放因子来解决光谱类内易变性,同时增加光谱易变性扰动矩阵来解决谱间易变性。其次,该模型利用正交先验约束来实现原光谱字典与易变性项的空间低相干性,通过采用核范数对数松弛来强化丰度矩阵的低秩特性,抑制微小分量及噪声。最后,采用交替优化法及向量-矩阵算子降低求解算法复杂度。通过模拟数据集和真实数据集仿真测试结果表明,本文所提算法取得了优于对比算法的良好性能,验证了该优化模型的有效性。

基于光谱反射率的低照度图像增强方法研究

低照度图像增强技术是机器视觉研究热点之一,Retinex理论模型假设图像是反射分量与光照分量乘积,通过去除或校正光照分量并结合物体的反射特性来恢复图像,被广泛应用在传统算法和深度学习增强模型中。光谱反射率是颜色的指纹,多光谱图像比普通图像的信息量更为丰富。色度学理论和Retinex理论都认为图像的颜色特性取决于反射系数,但光谱反射率是基于仪器测量获得真实的数据,而图像反射分量是基于图像分解假设的数据,目前文献没有从光谱角度对低照度图像增强进行研究。受Retinex理论启发结合深度学习非线性拟合能力,用颜色的光谱反射率代替RetinexNet网络中的图像反射分量,用CIE标准光源的光谱功率分布代替网络中的图像照明分量,提出了一种基于光谱反射率的低照度图像增强方法。首先对图像数据库中正常光照图像进行光谱重建,构建低照度图像与正常光照的多光谱图像数据集。然后训练将低照度图像转换成多光谱图像的深度学习网络模型。任意低照度图像通过网络模型得到多光谱图像,多光谱图像根据色度学理论得到CIEXYZ三刺激值,再通过标准颜色空间转换到RGB颜色空间中显示。该方法在公开LOL数据集上进行训练与测试,结果表明在图像噪声抑制和颜色恢复方面都优于常用方法,证明该方法对低照度图像增强的优越性和有效性。

基于正交匹配追踪的深度波数谱分解及其在含油气储层预测中的应用

常规时间域地震属性分析是利用由叠前深度偏移数据转换至时间域的数据,这种转换将造成有效高频信息的损失,为了充分利用深度域资料成像精度高的优势,有必要开展深度域资料属性分析工作。由于深度域波数与频率和波速有关,如何获得高分辨率深度波数谱是深度域地震属性分析的关键。采用基于稀疏反演的谱分解方法,通过建立深度域过完备子波库,利用正交匹配追踪算法提高深度波数谱计算分辨率,通过理论模型的深度波数谱属性计算,并与时频谱属性进行对比,分析含油气储层的深度波数谱变化特征,通过实际资料的深度波数谱属性分析应用,验证利用深度波数谱进行含油气性预测的实用性。结果表明,基于正交匹配追踪算法的深度波数谱分解方法具有较高分辨率,可作为深度域含油气储层预测的高精度手段之一。实际数据应用表明,深度波数谱含油气储层下方出现低波数伴影现象,可作为深度域指示油气储层存在的标志,基于正交匹配追踪的深度波数谱分解方法可有效识别低波数伴影异常,对深度域地震资料进行含油气储层预测。

LAMOST的“Unknown”光谱分类研究:ODS-YOLOv7模型

天体识别是天文新发现和深入研究天体的基础。在LAMOST DR8 v1.0发布的低分辨率光谱数据中有约53万条因没有类别标签而被命名为“Unknown”的光谱,其中有88.56%的光谱信噪比在0~10之间,对这批光谱的研究分析将增加LAMOST的有效数据产出。该研究为“Unknown”光谱的分类设计了一种ODS-YOLOv7模型。它是一种端到端的类别预测模型,通过添加一维卷积注意力模块以提高光谱识别能力。在经过一批信噪比在0~10之间的已知类别光谱训练后,ODS-YOLOv7可以学习到低信噪比光谱的有效特征,进而实现对“Unknown”光谱的类别预测。实验表明,该模型在已知类别标记的低信噪比恒星、星系、类星体的光谱识别中,F1-score分别为0.98、0.95、0.95;同时在与传统算法KNN、RF、DT、SVM和深度学习算法1D CNN、1DSSCNN、ResNet、DenseNet、VIT对比实验中取得相对最好的效果。实验结果还给出了ODS-YOLOv7模型对DR8 v1.0中信噪比在0~10的“Unknown”光谱预测置信度分布,在预测类别为恒星、星系、类星体任务中,有92%的分类置信度在60%以上。为保证模型输出质量,本文只选取分类置信度大于99%的光谱类别作为输出结果。以此为依据,在DR8 v1.0和DR9 v0发布的全部“Unknown”光谱中分别有37.19%和47.03%被ODS-YOLOv7模型预测出类别。此外,还增加人工认证以检验该模型预测的正确性。为提升模型的可解释性,参照了二维图像特征可视化的Grad-CAM方法,将其改进为适合于可视化一维光谱数据特征的算法。其结果表明该模型可自动关注到不同的分类特征,使得该模型非常适用于低信噪比“Unknown”光谱的类别预测。

吸收-低温等离子体-吸附耦合脱除沥青烟气的性能研究

针对单一分离方法对沥青烟的脱除效果不佳的难题,提出了吸收-低温等离子体(DBD)-吸附耦合喷淋塔脱除方法。对DBD放电进行射流光谱分析;建立了实验装置,对某沥青烟气进行测试,分析各单元的脱除特性及关联,考察DBD放电电流及烟气量等条件对脱除性能的影响。结果表明:DBD放电区域内存在大量激发态的N_(2)分子和OH自由基,会与NO_(x)、SO_(2)和VOCs发生碰撞和反应,形成协同脱除效果。净化系统各单元的脱除效果由强到弱顺序为DBD、喷淋塔、活性炭箱;DBD在NO_(x)和SO_(2)的脱除过程中会产生副产物(NO_(2)、N_(2)O_(4)或SO_(3)等),且活性炭对其吸附量较小;对于VOCs,经过DBD后,产生的小分子等进一步被活性炭吸附脱除约19.56%。风量和DBD电流对VOCs的脱除率影响不大,但能明显调控对NO_(x)和SO_(2)脱除。系统对沥青烟气中的NO_(x)、SO_(2)和VOCs都有较好的处理效果,出口的尾气排放质量浓度均符合国家标准(GB16297—1996)所规定的污染物排放的浓度指标。

基于拉东变换的多尺度断裂识别方法及其应用

针对中深层低信噪比区断裂识别难的问题,研究形成一套基于拉东变换多尺度断裂识别技术组合,即对叠后地震数据进行压噪处理以提高初始地震资料信噪比,压制随机干扰和高频噪声,去掉岩性扰动等造成的弱边界信息;通过分频处理检测不同频带地震数据对不同序级断裂的响应,然后利用敏感性分析优选不同尺度断裂的敏感地震属性;最后利用拉东变换技术进行边缘检测增强,提高断层边缘效应。其核心思路是将基于图像重建理论的拉东变换引入到断裂三维解释中,以区别常规边缘检测梯度算法,拉东变换是一种积分运算,具有线性增强、抗噪性强的特点。将该方法应用于珠江口盆地珠一坳陷浅水区断裂解释,对不同序级断裂研究认为:①相比于常规蚂蚁体切片,显著提高了裂缝预测的精度和分辨率,指示了陆丰13洼LF_A潜山构造主要发育北北西和北东向两组裂缝,指导了花岗岩优质储层分布预测与评价;②精细落实了阳江东凹EP_B构造断裂发育条件,认为是受走滑作用控制的左阶雁列构造;③陆丰C洼存在一条大型北东东向中央走滑断裂带,与北西向调节断裂共同控制中央鼻状带圈闭形成,新模式下发现了一批构造圈闭,提高了洼陷勘探潜力。

基于加权张量低秩约束的多视图谱聚类

现有基于图的多视图聚类方法通常难以同时考虑不同视图的潜在高阶相关信息和每个视图内的全局几何结构,导致聚类性能受限。为此,提出一种基于加权张量低秩约束的多视图谱聚类方法(WTLR-MSC)。根据多视图数据构建概率转移矩阵,将所有的概率转移矩阵构建为三阶张量,并借助鲁棒主成分分析思想将其分解为目标张量和误差张量。使用加权张量核范数约束目标张量的旋转张量,利用奇异值先验信息准确挖掘多视图数据的潜在高阶相关信息,并利用核范数约束目标张量的每个正切片以刻画每个视图内的全局几何结构。基于此建立数学模型,并设计有效的求解算法。在BBCSport、BBC4View、COIL20、UCI Digits 4个常用数据集上的实验结果表明,WTLR-MSC较ERLRT、MCA~2M、MGL-WTNN等聚类方法的性能有显著提升,准确率、标准化互信息、F1值、精确率、召回率相较于次优方法最高提升约1.3、1.0、1.2、1.6和0.8个百分点,大幅增强了多视图聚类的稳健性。

月桂酸甲酯强化低阶煤浮选的作用机制

为了探究月桂酸甲酯对低阶煤浮选的强化作用机制,以月桂酸甲酯为捕收剂,对宁东某低阶煤泥进行了浮选实验、浮选速度实验和浮选动力学分析,并与正十二烷进行对比。研究结果表明:月桂酸甲酯比正十二烷处理后煤样的可燃体回收率和浮选速率常数分别提升10.01%和1.84%;红外光谱分峰拟合分析表明,与正十二烷相比,月桂酸甲酯作用后精煤的极性官能团含量减少了8.69%,脂肪烃和芳香烃含量升高了8.69%。这说明月桂酸甲酯有效覆盖了低阶煤表面含氧官能团位点,并将自身C—C/C—H暴露出来,导致煤样疏水性增加,从而提高低阶煤的可燃体回收率和浮选速率常数,这是月桂酸甲酯强化低阶煤浮选的主要作用机制。

低铁、高铁红宝石的特征及其对产地鉴别的指示意义

作为五大珍贵宝石之一的红宝石,其产地溯源是宝石界的研究热点,许多学者对不同产地优质红宝石的矿床特征、宝石学特征及鉴别工作开展了较为详细的工作,但不同产地红宝石的对比研究较少,不利于进一步地产地溯源研究。依据国内外发表的关于红宝石的相关文献,归纳总结了不同产地“低铁红宝石”与“高铁红宝石”的宝石学特征、化学成分特征、光谱学特征,探讨产地鉴别的研究思路,提出系统总结红宝石的基础宝石学特征、定量分析某些谱峰对的比值与红宝石产地之间的关系、进一步研究红宝石的荧光特征与产地的关系、优化各种微量元素配比图、探寻更有效区分产地的质量分数配比关系,为红宝石的相关研究和产地鉴别提供思路。

无人机低空高光谱系统及应用研究

航空高光谱遥感技术在地质勘查中发挥了重要作用。近年来,无人机低空高光谱遥感数据以高空间分辨率和高性价比的优势在区域地质勘查工作中的应用获得了快速发展。利用透射式光栅分光技术研制具有较小体积和重量的短波红外成像光谱仪。开发成像光谱仪与高精度惯导同步触发技术,实现影像数据与外方位元素的同步获取,在此基础上完成了与电源管理系统、稳定平台和无人机的系统集成。在新疆雪米斯坦地区开展了试验应用,获取的地面靶标的光谱曲线与ASD光谱仪地面准同步实测相比具有较高的吻合度,典型特征吸收峰位置偏差均在1个像元以内。基于无人机低空高光谱影像进行矿物填图,与同一地区SASI航空高光谱矿物填图结果对比分析。结果表明:无人机低空高光谱影像空间分辨率较高,识别出的矿物种类更加丰富,且根据蚀变矿物特征吸收峰位置的细微差别,可以将一些矿物更进一步细分,实现围岩蚀变等成矿要素信息更高精准识别。

基于通用可调(p,q)阶Rife-Vincent自乘-卷积窗的改进四谱线插值高精度谐波分析算法

加窗快速傅里叶变换(WIFFT)是一类重要的谐波参数估计方法。然而,快速傅里叶变换固有的栅栏效应以及非同步采样产生的频谱泄漏对谐波参数的估计精度有较大影响。为此,利用具有最大旁瓣衰减特性的I类Rife-Vincent窗作为父窗,提出一种新型的通用可调(p,q)阶Rife-Vincent自乘-卷积窗(RVSMC p-q),其特点在于通过改变乘积阶数和卷积阶数可以灵活地改变窗函数的主瓣宽度、旁瓣峰值和衰减速度。在此基础上,提出一种基于RVSMC p-q窗的四谱线插值高精度谐波参数估计方法,利用最小二乘拟合原理给出谐波信号的幅值、频率及相位参数的低复杂度多项式估计公式。在复杂谐波、间谐波及基波频率波动的情况下对基于RVSMC p-q窗的四谱线插值谐波参数估计方法的效果进行仿真。研究结果表明:在较低的乘积和卷积阶数条件下,新算法可以获得比经典的基于自乘积窗或自卷积窗的WIFFT算法更为优越的参数估计精度,且算法复杂度较低。

超声内镜联合智能分光比色内镜系统检查及Septin9 DNA甲基化检测在低位直肠肿瘤诊断中的应用价值

目的:研究超声内镜(EUS)联合智能分光比色内镜系统(FICE)检查及Septin9 DNA甲基化检测在低位直肠肿瘤诊断中的应用价值。方法:选取2020年5月—2021年3月惠州市中心人民医院收治的疑似低位直肠肿瘤患者50例作为研究组,选取同期50例健康体检者作为对照组。研究组进行EUS、FICE检查,两组均行Septin9 DNA甲基化检测,比较两组Septin9阳性率,以手术病理诊断结果为“金标准”,分析EUS、FICE诊断结果、诊断效能。结果:研究组Septin9阳性率高于对照组,差异有统计学意义(P<0.001)。FICE检查诊断灵敏度、特异度、准确度低于EUS检查、Septin9 DNA甲基化检测、EUS联合FICE检测,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:EUS联合FICE检测与Septin9 DNA甲基化检测能较为准确地诊断低位直肠肿瘤,联合诊断时需要综合多项诊断情况,对患者病灶进行准确判断。

面向低空智联网频谱认知与决策的云边端融合体系架构

介绍了面向低空智联网频谱认知与决策这一典型应用场景的新型体系架构。首先,分析了低空智联网频谱安全管控与高效共享面临的挑战,凝练了亟待解决的关键科学问题。其次,以云边端深度融合支撑低空智联网频谱管控和共享为思路,提出了面向低空智联网频谱认知与决策的云边端融合体系架构。接着,探讨了基于云边端融合的低空智联网频谱快速精准认知与敏捷适变决策等关键技术。最后,介绍了该体系架构的未来研究方向。

一种低秩和图正则化的协同稀疏高光谱解混方法

针对经典协同稀疏解混方法中稀疏性表征不足以及丰度矩阵过平滑等问题,提出一种低秩和图正则化的协同稀疏高光谱解混方法。引入加权因子,进一步促进丰度矩阵的稀疏性;引入了图正则化项,获取图像的空间信息,以促进图像的平滑性;在模型中增加低秩项,进而挖掘高光谱数据的细节结构,进一步提高解混的精度。利用2个模拟和1个真实高光谱数据进行实验,结果表明,提出方法的解混精度与经典解混方法相比得到显著提升。

低轨导航功率增强信号兼容性分析

为了弥补有关低轨导航功率增强信号的兼容性分析相关研究的不足,提出一种基于等效载噪比和谱分离系数的兼容性评估方法:该分析方法类比干扰信号评估方法,计算原信号的等效载噪比损耗和谱分离系数,信号等效载噪比损耗绝对值越大,谱分离系数越大,增强信号兼容性越差;并对不同调制方式的信号分别作兼容性评估,筛选适合低轨导航功率增强信号调制方式。实验结果表明,二相移相键控体制(BPSK)功率增强信号兼容性较差,可以采用二进制偏置载波(BOC)(6,4)信号作为低轨导航功率增强信号;等效载噪比损耗低,谱分离系数小。

基于多样性的多视图低秩稀疏子空间聚类算法

本文主要研究如何通过挖掘多视图特征的多样性信息来促进多视图聚类,提出了基于多样性的多视图低秩稀疏子空间聚类算法。该方法直接将视图多样性概念应用于多视图低秩稀疏子空间聚类算法框架中,确保不同视图的子空间表示矩阵的多样性;为了实现多个视图聚类一致性同时达到提高聚类性能的目标,在该框架中引入谱聚类算法共同优化求解。通过对3个图像数据集的实验验证了该算法的有效性,同时其聚类的性能优于已有的单视图及多视图算法。

TID隔振器浮置板轨道低频减振特性研究

为了实现对地铁低频环境振动的控制,提出了一种基于TID(Tuned inerter damper,调谐惯容阻尼器)的浮置板板下隔振器,并以此形成新型浮置板轨道结构。分别探究了TID隔振器浮置板轨道的低频弹性波传播特性、简谐点荷载作用下振动特性以及列车荷载作用下减振效果;结合多目标遗传算法,开展了TID参数优化分析。结果表明:TID的引入使得传统钢弹簧浮置板新增弯曲波带隙,实现了对板内弹性波的调控;浮置板低频共振所致的振动放大问题得到较大改善。TID隔振器浮置板轨道在4 Hz~16 Hz频率范围内的减振效果得以提升,浮置板振动响应也得到减弱。

可寻光感知的双轴太阳能聚光照明装置的设计

针对目前太阳能照明光-电-光模式中太阳能利用效率低下的现状,该文研制一套基于多传感器信息融合和智能寻光感知技术的双轴太阳能聚光照明装置,实现太阳能高效利用。使用两组寻光感知器件光敏二极管设计一种全天候阳光跟踪传感器,能在竖直方向上0°~90°、水平方向180°范围内感知太阳光照射强度;以模糊-PID算法控制电机角度,可驱动采光板精准快速追踪至最大光强处;在高倍聚光条件下,光纤聚受光区域接口装置对太阳直射光进行光谱分离,有效实现低温聚光且消除了光污染。实验结果表明,当聚焦比P=2500时,该照明装置的跟踪精度可达0.09°且光纤输出端光谱特性为390~670 nm可见光。

一种基于微光夜视系统下光电阴极探测的评价因子

光谱匹配系数是微光夜视仪性能评估的重要参数,但传统的光谱匹配系数只能反映出光电阴极在响应波长范围内与目标光谱的吻合程度,并不能区分出不同代的光电阴极在微光夜视系统中的性能。因此,结合初始对比度、光电阴极的积分灵敏度和光谱转换系数建立了一个评价因子方程,用于描述光电阴极对探测景物的影响,同时对目标与背景的初始对比度公式进行改进,提高了初始对比度的准确性。计算超二代光电阴极材料New S25和三代光电阴极材料GaAs与不同景物的光谱匹配系数和评价因子,New S25与景物的光谱匹配系数要大于GaAs与景物的光谱匹配系数,证明了光谱匹配系数的局限性;GaAs与景物的评价因子大于New S25与景物的评价因子,证明了提出的评价因子能够更有效地评估微光夜视系统的性能。