自适应控制压力钻井关键技术及研究现状

为了减少钻遇压力敏感或安全压力窗口狭窄等复杂地层所产生的非生产时间,提出了对井底压力进行精确控制的自适应控制压力钻井的技术思路。探讨了控压钻井技术的井底压力控制机理,集成了所需关键技术装备,绘制了自适应控压钻井技术的关键技术路线图。系统地介绍了地层压力随钻检测技术、随钻井底环空压力测量、钻井液连续循环装置、井口回压检测与控制、数据传输技术的国内外技术现状。最后提出建议:国内相关单位应联合攻关,尽快研发具有自主知识产权的自适应控压钻井技术及相关装备,缩短与国际先进钻井技术间的差距。

面向对象的高分辨率遥感影像城区建筑物分级提取方法

提出一种高空间分辨率遥感影像城区建筑物自动提取方法。该方法将面向对象的思想融入到基于邻域总变分的建筑物分割方法中,并通过分析分割后不同类型建筑物提取的难易程度,提出一种多特征融合的建筑物对象分级提取策略:首先通过形状分析检测一部分分割完整的矩形建筑物目标,然后采用新提出的多方向形态学道路滤波算法将建筑物与邻近光谱相似的道路目标分离,确保每一个候选建筑物目标都是独立的对象,最后利用初提取的建筑物对象和已剔除的非建筑物对象作为样本建立概率模型,根据贝叶斯准则进行建筑物后提取。实验表明:该方法可以检测同一幅影像中具有不同形状结构和光谱特性的建筑物目标,准确率高、鲁棒性好。

一种基于概率潜在语义模型的高分辨率遥感影像分类方法

针对高分辨率遥感影像中"同谱异物","同物异谱"现象对影像分类过程造成的干扰,将文本分析中的概率潜在语义模型应用于高分辨率遥感影像分类,提出一种无监督的遥感影像分类新方法。该方法首先利用均值漂移分割方法对影像进行分割构建图像区域集合,然后提取集合各区域中每个像元的Gabor纹理特征,并对这些特征进行聚类形成视觉词汇,最后利用PLSA方法对各区域进行分析,找出其最可能属于的主题或者类别,从而完成影像分类。文中GeoEye-1和IKONOS影像试验结果表明,该方法能有效提高高分辨率遥感影像分类精度。

重力场匹配导航的全张量重力梯度基准图模拟

针对目前重力场匹配导航研究的需要,提出了一种计算机模拟全张量重力梯度基准图的方法,可利用地形高程数据模拟计算局部地区的重力梯度数字地图。该方法从扰动重力梯度的原理出发,分析了地形起伏对重力梯度场的影响,并提出以立方体为地形单元模型,积分计算测量点附近的地形对测量点重力梯度各个分量值的扰动影响。在此基础上模拟格网式测量,从而得到较高分辨率的全张量重力梯度数字地图。仿真实验表明,这种方法计算所得的重力梯度基准图可以精确到10-2～10-1E,相对误差为8.27%,并且存在大量的细节纹理,有着较好的导航应用前景。与实测数据的对比分析说明,所得的重力梯度基准图基本符合实测数据的特性,所提出的方法可以作为一种有效的全张量重力梯度基准图模拟的方法。

利用X射线脉冲星和多普勒频移的组合导航

为了提高航天器自主导航能力,提出了一种利用X射线脉冲星和多普勒频移的组合导航方法。多普勒导航利用相对于太阳的多普勒径向速度作为量测信息,该方法不能得到所有的状态估计。脉冲星导航系统具有完全可观测性,但是滤波周期较长,不能提供连续的导航信息。因这两种方法具有互补性,利用联邦滤波器来融合脉冲星导航与多普勒导航提供的信息。由于两种方法的量测方程与状态方程都是非线性的,采用无迹卡尔曼滤波器(UKF)作为子滤波器。实验结果验证了该导航方法的可行性和精确性。与脉冲星导航方法相比,该组合导航方法可提供更高的位置估计精度。

自适应无迹卡尔曼滤波算法在地磁导航中的应用

考虑到地磁导航过程中,无迹卡尔曼滤波(UKF)受初始值误差、系统噪声不确定性和环境磁异常扰动这些因素的影响,将自适应估计原理引入到UKF算法,提高UKF算法的收敛性和地磁导航系统的稳定性.计算结果表明,在地磁导航系统数据处理中,UKF算法略优于扩展卡尔曼滤波(EKF),自适应UKF算法优于自适应EKF算法,自适应UKF算法能够很好地抑制初始化误差、系统噪声不确定性和环境磁异常扰动对导航解的影响,进一步提高地磁导航系统的定位精度和可靠性.

复数轮廓波变换纹理图像检索系统

针对基本轮廓波变换纹理图像检索系统检索率低下的问题,提出了一种基于复数轮廓波变换(CCT)的纹理图像检索系统。该系统采用的复数轮廓波变换由双树复小波变换级联临界下采样方向滤波器构成,特征向量采用子带系数的能量和标准偏差连接而成,以Canberra距离为相似度度量标准;比较了基于同样架构的基本轮廓波变换(CT)、无下采样轮廓波变换(NSCT)、半下采样轮廓波变换(CTS)和CCT纹理检索系统的性能。实验结果表明:在特征向量长度、检索时间、所需存储空间基本相同的情况下,基于CCT的检索系统比CT、CTS和NSCT检索系统具有更高的检索率;各种轮廓波变换分解结构尺度数对检索率也有较大的影响。

基于复轮廓波变换的图像消噪

为了克服实轮廓波图像消噪后广泛存在的混叠现象,研究了基于双树复小波级联方向滤波器架构的复轮廓波变换图像消噪的若干性质,证明了对于高斯白噪声图像,该变换具有更好的分割能力和抑制能力,并在此基础上提出了一种基于该变换的图像消噪算法。该算法采用蒙特卡罗方法来确定门限收敛因子,并采用这些因子修正3σ准则,对变换域系数模值采用硬阈值处理。图像消噪实验结果表明:该消噪算法比基于实轮廓波变换的消噪算法,具有更高的峰值信噪比和更好的视觉效果。

基于Mean shift的核窗宽自适应目标跟踪新算法

针对传统均值漂移算法(Mean shift)中核函数直方图对目标特征描述较弱、跟踪过程中核函数带宽的保持不变的缺点,提出了一种新的核函数带宽可变的Mean shift跟踪算法。在特定的色彩空间中,统计落入各区间的像素个数,并对各区间像素的位置建立高斯分布模型,采用二阶空间直方图实现目标建模,强化目标特征描述提高了跟踪的鲁棒性;结合边缘检测与角点检测选取目标特征点估算目标仿射模型确定伸缩尺度,适应目标多自由度变化下的跟踪。实验结果证明,该算法比原有算法跟踪效果更加准确和可靠。

基于随机森林的无人机检测方法

随着低成本小型无人机的普及带来了一系列的严重问题并且难以监管。并且,由于环境物体的扰动、摄像机的抖动及采样噪声等因素导致现有方法在可见光图像下对无人机等小目标检测准确率低。针对上述问题,提出了一种基于随机森林的无人机检测方法。该方法采集可见光下的图像序列,使用混合高斯模型和聚类检测算法检测图像中的运动小目标,继而通过随机森林算法融合目标的多种特征进行目标的判别,最终得到检测目标。实验结果表明,该方法可有效地检测出无人机运动小目标并大幅提高检测的精确率。

基于映射的复轮廓波变换纹理图像检索系统

轮廓波变换纹理检索系统检索率比较低的根本原因在于轮廓波变换域系数的振荡性和移变敏感性。为了克服轮廓波变换的这些缺陷,提出了一种基于映射的复轮廓波变换。在该变换的基础上,采用变换域子带系数的能量和标准偏差序列作为特征向量,以Canberra距离为相似度度量标准,构造了一种纹理图像检索系统。实验结果表明,在特征向量长度、检索时间、所需存储空间基本相同的情况下,基于映射的复轮廓波变换检索系统比轮廓波变换检索系统具有更高的检索率。

基于Contourlet-S变换的纹理图像检索系统

针对基本轮廓波变换纹理图像检索系统检索率较低的问题,提出一种基于Contourlet-S变换的纹理图像检索系统。其中采用的特征向量由Contourlet-S变换域各子带内系数的能量和标准偏差连接而成,相似度度量标准使用Canberra距离。实验结果表明,采用相同的系统结构和分解结构参数,在基本相同的检索时间内,Contourlet-S检索系统比基本轮廓波检索系统具有更高的检索率。

复Contourlet-2.3纹理检索系统

轮廓波变换纹理检索系统检索率比较低的根本原因在于轮廓波变换较低的移不变水平和较差的时频局部化特性。为了克服轮廓波变换的这些缺陷,提出了一种基于映射的复Contourlet-2.3轮廓波变换,并证明了该变换的移不变性质。在该变换的基础上,采用变换域子带系数的能量和标准偏差序列作为特征向量,以Canberra距离为相似度度量标准,构造了一种纹理图像检索系统。实验结果表明:在特征向量长度、检索时间、所需存储空间相同的情况下,基于映射的复Contourlet-2.3变换检索系统比基于同样架构的轮廓波变换、Contourlet-2.3、基于映射的复轮廓波变换等检索系统有更高的检索率。

数字图像的固定基稀疏表示方法

提出了一种采用小波与轮廓波混合的固定基数字图像描述和变换方法,该变换在较粗糙的尺度上采用小波变换,在细节尺度上采用轮廓波变换,既能够克服可分离小波在图像描述方面高频子带方向分辨率较低的缺陷,又能够降低轮廓波变换的计算复杂度。实验结果表明,本方法在具有良好的数字图像逼近能力的同时,还具有很好的消噪结果。

第二代轮廓波纹理图像检索系统

提出了一种基于第二代轮廓波变换的纹理检索系统的实现方法。该系统采用第二代轮廓波变换域子带系数的能量和标准偏差序列作为特征向量,以Canberra距离为相似度度量标准。采用Brodatz纹理数据库中的109幅640×640的纹理图像为实验对象,比较了基于同样架构的第一代轮廓波变换和第二代轮廓波变换纹理检索系统的性能。实验结果表明:在特征向量长度、检索时间、所需存储空间基本相同的情况下,第二代轮廓波变换检索系统比第一代轮廓波变换检索系统具有更高的检索率。

基于三轴磁强计和重力测量的融合导航算法

为了减小地磁导航的估计误差协方差,提高导航的可靠性和准确性,将重力作为一种新的量测信息引入到地磁导航系统中,提出了基于三轴磁强计与重力测量的融合导航算法.该算法以飞行器的位置与速度向量作为状态向量,建立状态方程;以飞行器所在位置的地磁场强度矢量与重力场强度矢量作为观测向量,建立观测方程;设计了一种联邦滤波器,用于融合三轴磁强计与重力测量仪表提供的量测信息.由于量测方程与状态方法都是非线性的,因此采用无迹卡尔曼滤波器(UKF)作为子滤波器可获得较高精度.仿真结果表明:该方法得到的位置估计误差小于30m,速度误差小于5m/s.与单一地磁导航、重力导航方法相比,该组合导航方法显示出更好的收敛性与可靠性.

基于样本噪声响应法的轮廓波消噪算法

分析了轮廓波消噪的有关性质,提出了适用于轮廓波消噪确定子带阈值收敛因子的样本噪声响应法。该方法根据样本噪声(标准高斯白噪声或者特定冲激信号)作用在每个子带上的统计特性,得到每个子带的收敛因子,使用该收敛因子对3σ(或4σ)准则进行修正来确定不同尺度不同方向子带的硬阈值门限。图像消噪实验结果表明:无论在峰值信噪比方面还是在视觉效果方面,本方法均可以取得比较满意的消噪效果;对于尺度较大的图像,可以极大地加快消噪速度并减小内存需求;硬阈值消噪之后使用自适应维纳滤波,峰值信噪比会有一定程度的提高。

基于子带收敛因子阈值法的轮廓波消噪方法

提出了适用于轮廓波变换消噪中确定子带阈值收敛因子的样本噪声响应法。该方法根据标准高斯白噪声作用在每个子带上的统计特性,得到每个子带的收敛因子;使用该收敛因子对标准的3σ(或4σ)准则进行修正来确定不同尺度不同方向子带的硬阈值;并在轮廓波域进行子带硬阈值处理之后,使用自适应维纳滤波进行后处理。实验结果表明,本文提出的消噪方法,对含有高斯白噪声的图像进行消噪,无论在峰值信噪比方面还是在视觉效果方面均可以取得比较满意的消噪效果;在一定的范围内,采用较小的样本图像计算子带收敛因子,在加快消噪速度和减小内存需求量的同时,仍然可以保持满意的消噪结果。

多尺度多视点舰船目标红外视景仿真

基于模块化方法构建了舰船目标的多尺度多视点三维特征模型.根据大气传输参数、舰船材质的热物性参数和舰船温度分布,通过设置仿真软件Vega的Sensor Vision模块和Sensor Works模块参数,实现了舰船目标的多视点红外视景仿真.在此基础上,由多视点原始级别的红外仿真图像与二维高斯模糊模板进行卷积达到模糊降分辨率的效果,从而仿真出多尺度多视点的舰船目标红外图像.仿真结果表明,仿真生成的红外图像与实际图像较为接近,符合实际成像条件下的成像规律.

小波-轮廓波纹理图像检索系统

针对轮廓波检索系统检索率较低、检索速度较慢等问题,提出一种小波-轮廓波纹理图像检索系统。该系统在最细节尺度子空间采用轮廓波变换,而在其他子空间采用小波变换,以变换域子带系数的能量和标准偏差序列作为特征向量,Canberra距离为相似度标准。采用Brodatz纹理数据库中的109幅640×640的纹理图像为实验对象,比较了基于同样架构的轮廓波变换和小波-轮廓波纹理检索系统的性能。实验结果表明:后者具有较高的检索率、较快的检索速度和较少的特征向量数据库存储空间。