检索结果-内蒙古大学图书馆

北京测绘 2018年第8期32卷 938-943页

作者：张尊良王生辉杨志宏国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所海岛水资源利用与研究中心天津300192

水汽是大气中活跃而富有变化的成分,在大气能量传输和天气系统的演变中起着非常重要的作用。以GPS斜路径湿延迟(SWD)为观测值,通过附加水平约束和垂直约束条件,建立联合观测方程,采用迭代重构算法,可以重构局地上空的三维水汽空间分布... 详细信息

水汽是大气中活跃而富有变化的成分,在大气能量传输和天气系统的演变中起着非常重要的作用。以GPS斜路径湿延迟(SWD)为观测值,通过附加水平约束和垂直约束条件,建立联合观测方程,采用迭代重构算法,可以重构局地上空的三维水汽空间分布。结果表明:联合迭代重构算法要优于代数重构算法;在香港地基、渤海区域GPS三维水汽层析解算中,初值分别选用无线电探空资料、MM5探空资料得到的大气湿折射率的精度更高;最佳松弛因子的选取是算法实现关键,文中以均方根差RMS作为迭代质量优劣的标准对最优松弛因子进行搜索。

关键词：迭代重构算法水汽层析湿折射率精密单点定位

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混合范数条件下平移不变信号的非均匀平均采样

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数学学报（中文版） 2018年第2期61卷 289-300页

作者：范筱蒋英春桂林电子科技大学数学与计算科学学院桂林541004 广西密码学与信息安全重点实验室广西高校数据分析与计算重点实验室

L^p平移不变子空间中的采样研究通常要求生成函数属于一个不依赖于p的Wiener amalgam空间,此条件因不能控制p而显得太强.本文主要讨论生成函数属于混合范数空间时,非衰减平移不变空间中的非均匀平均采样与重构.生成函数属于混合范数空... 详细信息

L^p平移不变子空间中的采样研究通常要求生成函数属于一个不依赖于p的Wiener amalgam空间,此条件因不能控制p而显得太强.本文主要讨论生成函数属于混合范数空间时,非衰减平移不变空间中的非均匀平均采样与重构.生成函数属于混合范数空间的条件弱于Wiener amalgam空间且依赖于参数p.基于混合范数空间中的一些引理,针对两种平均采样泛函建立了采样稳定性,并给出了对应的具有指数收敛的迭代重构算法.

关键词：混合范数空间非均匀平均采样非衰减信号稳定性迭代重构算法

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冷冻电镜电子断层三维重构算法研究

冷冻电镜电子断层三维重构算法研究

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作者：陈庾中国科学院大学

学位级别：博士

冷冻电镜三维重构技术凭借其无需结晶、保持生物样品活性状态以及快速解析等优点，成为了研究生物大分子高分辨结构及其生物学功能的强有力的手段，其研究意义得到学界的追捧，更获得了2017年诺贝尔化学奖。其中，冷冻电镜电子断层三维... 详细信息

冷冻电镜三维重构技术凭借其无需结晶、保持生物样品活性状态以及快速解析等优点，成为了研究生物大分子高分辨结构及其生物学功能的强有力的手段，其研究意义得到学界的追捧，更获得了2017年诺贝尔化学奖。其中，冷冻电镜电子断层三维重构技术凭借其无需纯化制样的优势，为深入研究分子机器在原位环境下的运作机理提供了无可替代的技术手段。　　近年来，通过将冷冻电镜电子断层三维重构技术和子区域平均技术相结合，原位生物大分子高分辨率结构以及相关机理研究的重大成果层出不穷，极大地促进了结构生物学的发展。然而，冷冻电镜三维重构技术仍然面临两个瓶颈问题，极大地制约了其重构分辨率的提高和广泛应用。第一、由于采样策略的限制，往往无法采集到冷冻电镜样品的高角度信息，从而导致重构结果中存在信息缺失，即所谓的“缺失楔”问题，该“缺失楔”会在重构结果中引起伪迹，从而严重影响对生物样品的分析，同时“缺失楔”的存在也会严重影响子区域平均技术的颗粒对齐精度，限制其重构分辨率;第二、由于冷冻电镜电子断层三维重构技术具有大尺度、高通量的特性，导致其对计算资源和自动化算法有着严重的依赖。对大型计算设备以及操作人员专业知识的过高需求，会提高冷冻电镜电子断层三维重构技术的技术门槛，不利于其在重构分辨率上的进一步发展。　　针对上述两个问题，本文对冷冻电镜电子断层三维重构技术中的重构算法、高性能算法以及自动化算法三个方面进行了深入地研究，提出了一系列有效解决上述问题的关键技术，并通过真实实验数据验证了方法的有效性。本文的主要贡献包括:　　1.本文提出了基于滤波的迭代重构算法(FIRT)，实现了对于负染和树脂包埋等具有较高衬度的生物样品三维重构过程中缺失信息恢复的功能。首先，本文针对传统时域迭代重构算法的重构分辨率与迭代次数之间的关系进行实验分析;然后，在此基础上，将非线性滤波操作融入迭代框架中，从而提出了新的、具有信息恢复能力的算法框架;最后，本文设计了一个交叉验证流程，用于评价所恢复信息的置信度，并在此基础上进行频域滤波，以去除置信度较低的恢复信息。实验结果表明，FIRT算法对于具有较高衬度的生物样品，具有良好的信息恢复功能，能有效缓解“缺失楔”的影响。　　2.本文提出了基于压缩感知理论的频域傅里叶重构算法(ICON)，实现了对于低信噪比冷冻样品的缺失信息恢复功能。首先，本文针对冷冻电镜生物样品特性进行深入分析，提出了更为贴近其本质的“非负”先验，以增强在高噪声情况下，压缩感知理论的信息恢复能力;然后，在此基础上，本文提出了电子断层三维重构领域首个基于匹配追踪的迭代重构框架，以增强新算法对噪声的鲁棒性;最后，采用与FIRT算法类似的交叉验证流程，对所恢复信息进行置信度评估，并去除置信度低的恢复信息。实验数据表明，ICON算法除了对具有较高衬度的生物样品有优秀的缺失信息恢复能力外，对于具有低信噪比的冷冻生物样品同样具有良好的信息恢复功能，并能有效提高后续子区域平均技术的重构分辨率。　　3.本文提出了基于GPU的高性能电子断层重构算法(ICON-GPU)，解决了ICON算法严重依赖计算资源的问题。首先，本文对ICON算法的计算流程进行分析，将其具体运算操作划分为三个类别;然后，针对每一个类别的运算操作设计并实现了一种基于GPU的加速算法，其中，针对非均匀傅里叶变换的GPU加速策略更被整理为一个独立模块，可供常规的频域迭代重构算法，如INFR算法等调用。实验数据表明，ICON-GPU算法在保证重构精度和信息恢复能力的同时，具有可观的加速效果，峰值加速比可达83.7倍。　　4.本文提出了全自动的电子断层几何参数测定算法(AutoGDeterm)，解决了传统电子断层几何参数测定过程中需要人工标注边界模型、易于引入主观误差的问题。首先，本文对电子断层几何模型进行了详细分析，并给出了关于几何参数独立测量的误差估计;然后，本文对不同重构算法的重投影图像进行了对比，并借此阐明了ICON算法重投影的优势;最后，本文设计了一系列数值分析策略精确求解各个几何参数。实验数据表明，AutoGDeterm算法在实现全自动测量的同时，具有可与人工标注测量算法相媲美的测量精度。　　本文为文中所提出的四个新算法均开发了相应软件，并提供开放下载。

关键词：冷冻电镜电子断层三维重构迭代重构算法压缩感知重投影图像测量精度

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再生核空间中的随机采样问题

再生核空间中的随机采样问题

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作者：张雅静桂林电子科技大学

学位级别：硕士

随着信息时代的快速发展,信号的采样理论扮演着越来越重要的角色。特别地,随机采样作为采样理论中相当活跃的采样方式,已经在图像处理、压缩感知以及学习理论等方面起着举足轻重的作用。此外,信号往往同时存在于时间域和空间域中,即多... 详细信息

随着信息时代的快速发展,信号的采样理论扮演着越来越重要的角色。特别地,随机采样作为采样理论中相当活跃的采样方式,已经在图像处理、压缩感知以及学习理论等方面起着举足轻重的作用。此外,信号往往同时存在于时间域和空间域中,即多为时变信号。由于混合Lebesgue空间对不同变量具有分离可积性,恰好可以用来模拟和度量时变信号。因此,本文基于再生核空间对信号的随机采样问题展开研究,重点研究混合Lebesgue空间的再生核子空间中能量集中信号的随机采样与重构问题:1.主要研究经典Lebesgue空间的加权再生核子空间中信号的随机采样稳定性,样本集服从Rd上的一般概率分布,不再考虑核函数的对称性这一比较强的条件。首先,用加权有限维子空间逼近加权再生核子空间。其次,证明当样本量足够大时,能量集中在有界立方体上的信号的随机采样稳定性以高概率成立。2.主要研究混合Lebesgue空间的再生核子空间中能量集中信号的采样与重构问题。首先,基于混合Lebesgue空间回顾并且重新阐述了再生核子空间的迭代重构算法。其次,建立了加权稳定性不等式并且提出了一种算法去极好地逼近再生核子空间中的能量集中信号。最后,基于随机选取的样本证明了再生核子空间中的能量集中信号可以被高概率逼近。

关键词：混合Lebesgue空间再生核子空间随机采样采样稳定性迭代重构算法

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GPS三维水汽层析的算法研究与实现

GPS三维水汽层析的算法研究与实现

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作者：张尊良中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

水汽是大气中活跃而富有变化的成分,在大气能量传输和天气系统的演变中起着非常重要的作用。研究大气水汽的空间分布及其随时间的变化,对于天气监测、水循环研究等具有重要的意义。传统的大气水汽观测手段受时空分辨率的限制,对初始水... 详细信息

水汽是大气中活跃而富有变化的成分,在大气能量传输和天气系统的演变中起着非常重要的作用。研究大气水汽的空间分布及其随时间的变化,对于天气监测、水循环研究等具有重要的意义。传统的大气水汽观测手段受时空分辨率的限制,对初始水汽场的描述远远不够,而采用GPS三维水汽层析技术能够快速获取区域上空高时空分辨率的三维水汽空间分布,对校正和改善中尺度数值预报模式的初始湿度场极为重要。基于精密单点定位技术,采用地基GPS水汽遥感技术反演出GPS斜路径湿延迟(SWD);然后,附加水平约束和垂直约束条件,建立联合观测方程,采用最小二乘方法和迭代重构算法进行水汽层析解算,重构研究区域上空的三维水汽空间分布。本文主要是基于迭代重构算法,进行了GPS三维水汽层析的算法实现,编制了相应的程序模块;在此基础上,利用试验数据,对代数重构算法(ART)和联合迭代重构算法(SIRT)用于水汽层析解算的结果进行了比较和分析,重点对迭代初值的选择、松弛因子的选取等进行了讨论。本文借助编制的GPS三维水汽层析程序,进行了香港地区和渤海局域海域上空的三维水汽层析试验,获取了其三维水汽空间分布,试验结果表明:(1)在香港地区上空GPS三维水汽层析试验中,使用代数重构算法(ART)与联合迭代重构算法(SIRT)的层析结果与无线电探空资料的偏差的均方根差均优于10mm/km,取得了比较理想的结果。两种算法精度相当,但是SIRT算法解算时间更短,因此在GPS三维水汽层析的快速解算中,SIRT算法要优于ART算法。(2)使用SIRT算法进行GPS三维水汽层析试验,初值选用MM5资料和无线电探空资料得到的大气湿折射率的精度更高,但是在数据比较缺少的情况下,初值使用模型估计也有较好的精度保证。(3)以均方根差RMS作为迭代质量优劣的标准对最优松弛因子进行搜索,对不同时间不同区域,最佳松弛因子并不是固定值,对最佳松弛因子的搜索还需要进一步的研究。

关键词：精密单点定位水汽层析湿折射率迭代重构算法

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基于不完全数据的CT图像重构算法

基于不完全数据的CT图像重构算法

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作者：龚子缘中南大学

学位级别：硕士

在实际问题中,由于图像采集时选取投影角度的数量有限以及在采集过程不可避免的受到各种噪声污染,从而影响图像重构结果的质量。近年来,图像去噪作为图像处理的一个重要问题引起了学者们的广泛关注。通过传统的代数重构技术重构的CT图... 详细信息

在实际问题中,由于图像采集时选取投影角度的数量有限以及在采集过程不可避免的受到各种噪声污染,从而影响图像重构结果的质量。近年来,图像去噪作为图像处理的一个重要问题引起了学者们的广泛关注。通过传统的代数重构技术重构的CT图像的细节在低信噪比下经常丢失,因此需要进一步优化该算法。由于经典的ROF去噪模型在降低采样角度的情况下能获得更好的效果,且其能够灵活地适应实际情况。因此,本文以ROF模型为基础,将图像进行稀疏表示,同时对PDHG、CPPD和ADMM等理论进行探索和研究。本文主要围绕不完全投影数据的图像重构问题进行研究,包括有限角度CT和含环境噪声CT重构问题。针对迭代法的重构速度慢和重构质量不高的缺点,在深入研究现有算法的基础上,对重构图像的质量和重构的速度进行了改进。我们提出了一类两阶段算法来解决这个问题。在第一阶段,利用基于有限投影的扫描数据的联合代数重构技术来重构CT图像。在第二阶段,基于TV正则化框架、原始对偶算法和Adam提出的去噪模型进一步处理图像,以降低重构图像的噪声。实验结果表明两阶段算法有效提高了重构图像的质量。图17幅,表10个,参考文献84篇

关键词： CT图像重构迭代重构算法 TV正则化原始对偶算法 ADMM

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非时变和两维可分时变非下采样图滤波器组的设计

非时变和两维可分时变非下采样图滤波器组的设计

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作者：杨圣桂林电子科技大学

学位级别：硕士

随着大数据时代的发展,生活中记录的数据呈现出海量化、多样化和非规则化等特点。其中复杂的非规则的分布式网络结构广泛存在于现实当中,例如,疾病传播网络,社交网络,全球海平面温度网络,传感器温度网络等。对于复杂的非规则的网络数据... 详细信息

随着大数据时代的发展,生活中记录的数据呈现出海量化、多样化和非规则化等特点。其中复杂的非规则的分布式网络结构广泛存在于现实当中,例如,疾病传播网络,社交网络,全球海平面温度网络,传感器温度网络等。对于复杂的非规则的网络数据,传统数字信号处理难以对其分析处理,因此发展出了图信号处理。在传统数字信号处理中,多尺度变换方法可以在不同分辨率水平下揭示关于信号的结构信息。同时,它们能提供一种粗到细分析方法,从而降低了信号的维度。同样,处理非规则的大规模网络数据的算法也必须具备大幅减少数据维度的性能,而图小波和图滤波器组具备多分辨分析特性,是实现这一目标的重要途径。因此,图滤波器组作为图信号处理中重要的图信号分析工具,激起了越来越多学者的关注和研究。目前图滤波器组的设计主要集中于临界采样和过采样图滤波器组,但在图滤波器组中难以准确定义一般图信号的下采样运算,并且大多数图滤波器组的研究是基于非时变的图信号,并没有考虑图信号的时间关联性。因此本文针对现有设计方法的不足之处,提出非时变和时变非下采样图滤波器组的设计方法。1.针对图滤波器组中难以准确定义一般图信号下采样运算的问题,提出了非下采样图滤波器组的设计方法。首先,采用样条图滤波器构造分析图滤波器组。然后,通过两种不同的方法设计综合图滤波器组。其中,基于顶点域的设计方法利用顶点域的完全重构条件,构造出综合图滤波器组,基于频域的设计方法从子带滤波器的频谱特性考虑,采用带约束优化算法设计综合图滤波器组。两种方法可设计得到完全重构的两通道非下采样图滤波器组。最后,在两通道非下采样图滤波器组的基础上,采用级联的方式构造出具有多分辨分析特性的多通道非下采样图滤波器组。仿真结果表明,两种方法设计的非下采样图滤波器组具备完全重构特性。并且,与已有的图滤波器组相比,设计所得的多通道非下采样图滤波器组具有更好的去噪性能。2.针对现有图滤波器组难以处理时变图信号的问题,提出了两维可分时变非下采样图滤波器组的设计方法。首先,基于两维可分图滤波器的性质,设计出两维可分时变非下采样图滤波器组的分析图滤波器组。然后,基于联合频域的方法,根据联合频域的完全重构条件,利用贝祖定理和两维可分图滤波器的性质,在联合频域中设计出综合图滤波器组。最后,基于联合时间顶点域的方法,以完全重构条件为约束函数,把综合图滤波器组的设计问题归结于一个带约束的优化问题,求解出综合图滤波器组。而综合图滤波器组的求解中含有大规模矩阵的求逆运算,不利于时变图信号的处理。为避免大规模矩阵的求逆运算,因此提出了迭代重构算法实现时变图信号的重构。仿真结果表明,两种方法设计所得的时变非下采样图滤波器组具备完全重构特性,提出的迭代重构算法具有较低的迭代次数。并且,与已有的图滤波器组相比,设计所得的时变非下采样图滤波器组具有更好的去噪性能。

关键词：非下采样图滤波器组图信号时变图信号多分辨分析完全重构迭代重构算法

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非衰减平移不变信号的采样与重构

非衰减平移不变信号的采样与重构

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作者：范筱桂林电子科技大学

学位级别：硕士

采样理论是信号分析中一个重要组成部分, 主要研究的是如何通过离散的样本值去恢复或逼近原始信号, 这一问题的研究对数字信号处理等领域有着重要的意义.关于 Lp 平移不变子空间中信号的采样研究, 通常要求生成函数属于一个不依赖于p的W... 详细信息

采样理论是信号分析中一个重要组成部分, 主要研究的是如何通过离散的样本值去恢复或逼近原始信号, 这一问题的研究对数字信号处理等领域有着重要的意义.关于 Lp 平移不变子空间中信号的采样研究, 通常要求生成函数属于一个不依赖于p的Wiener amalgam空间,此条件因不能控制p而显得太强.本文主要讨论生成函数属于混合范数空间时, 非衰减平移不变空间中信号的非均匀平均采样与重构.生成函数属于混合范数空间的条件弱于Wiener amalgam空间且依赖于参数p.基于混合范数空间中的一些引理, 针对两种平均采样泛函建立了采样稳定性, 并给出了对应的具有指数收敛的迭代重构算法.　　对于给定的重构算法, 在样本含噪声情形下对重构误差的估计是一个具有应用价值的研究课题, 目前可见的结果都是平均误差估计. 由于点态估计可以更好地反映信号的局部特性, 本文第四部分针对带噪声的非均匀平均样本, 给出了对应迭代重构算法的渐近点态误差估计.

关键词：混合范数空间非均匀平均采样非衰减平移不变信号迭代重构算法采样稳定性

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基于曲线投影模型的电子断层三维重构并行算法

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集成技术 2015年第3期4卷 53-61页

作者：张静蓉万晓华张法中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

大尺度高精度的电子断层三维重构可以获得在更大视角下的生物大分子三维结构的细节信息。但研究尺度的增大给获取高精度重构结果和缩短数据处理时间带来了巨大的挑战。TxBR提出的曲线模型显著提高了重构的精度,但其计算比直线模型更复... 详细信息

大尺度高精度的电子断层三维重构可以获得在更大视角下的生物大分子三维结构的细节信息。但研究尺度的增大给获取高精度重构结果和缩短数据处理时间带来了巨大的挑战。TxBR提出的曲线模型显著提高了重构的精度,但其计算比直线模型更复杂耗时,且在曲线模型下,之前的并行策略不再可行。针对这一问题,提出了一种在GPU平台上实现的针对曲线模型的分块迭代并行算法。通过对曲线模型的研究发现,曲线模型具有一定的空间局域性,利用这种性质提出了一种纵向的分块方式。在算法的实现阶段,提出一个基于页的数据传输策略,从而能够去除冗余的数据传输,减少数据传输带来的时间消耗。实验结果显示,本算法可接近40倍的加速比。

关键词：电子断层迭代重构算法分块曲线投影模型 GPU并行

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时延约束下逐帧相同测量率的视频压缩感知重构方法

时延约束下逐帧相同测量率的视频压缩感知重构方法

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作者：刘浩周健刘洋黄荣孙韶媛周武能李德敏翟广涛魏国林廖荣生黄震 201600 上海市松江区人民北路2999号

在压缩感知视频监控中，每帧均采用相同测量率进行单独观测。为了提高待回放帧的重构质量，本发明提出了一种启动时延约束下的视频压缩感知重构方法。重构端从码流中提取出各个帧观测矢量，对每一帧观测矢量首先执行单帧图像的迭代重构... 详细信息

标准号: CN110505479B

在压缩感知视频监控中，每帧均采用相同测量率进行单独观测。为了提高待回放帧的重构质量，本发明提出了一种启动时延约束下的视频压缩感知重构方法。重构端从码流中提取出各个帧观测矢量，对每一帧观测矢量首先执行单帧图像的迭代重构算法，然后根据迭代次数是否达到最大值来判定该帧是预测帧还是参考帧。在初次重构的基础上，预测帧采用质量较好的参考帧执行可能的双向或单向预测，通过多假设块匹配的残差最小化，完成二次重构乃至三次重构。所提方法能够动态地表征相关性未知的多帧图像，有助于提升视频压缩感知重构的整体质量。

关键词：重构观测矢量视频压缩参考帧预测帧重构的感知迭代重构算法单帧图像多帧图像启动时延视频监控压缩感知块匹配最小化残差迭代回放码流判定测量地表观测预测

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