基于Spark的地震数据重建方法的并行化

地震勘探技术发展早已进入TB(terabytes)级数据时代,并逐步迈向PB(petabytes)级。为提升海量数据处理效率,将地震数据处理算法进行并行化是一种广泛采用的手段。但是一些复杂度较高的算法,诸如地震数据重建类方法等,并行化难度较大,加速效果不理想。Spark作为一种面向大数据处理的通用分布式并行计算技术,可以应用于并可简化地震数据处理算法并行化过程。借助于Spark的优势,通过两个实例讨论了基于Spark的地震数据重建并行化方法,提出了对于具有复杂输入输出组织数据方式的算法的并行化方法,提升了算法效率。研究成果为该类算法的Spark并行化开发提供了有益借鉴。     

电容成像图像重建算法原理及评价

对现有的电容成像图像重建算法进行了综述并介绍了其原理,其中包括线性反投影法(LBP)、基于奇异值分解(SVD)的直接算法、Tikhonov正则化方法、Newton-Raphson算法、最速下降法、Landweber迭代算法、代数重建技术(ART)、同步迭代重建技术(SIRT)和基于模型的重建算法。在此基础上使用仿真和实验数据对目前主要使用的线性反投影法、基于奇异值分解的直接方法、Tikhonov正则化方法、Tikhonov迭代、投影Landweber迭代等进行了评价。对它们从电容值误差、图像误差、相关系数和耗用时间几个角度进行了比较,并对今后电容成像图像重建算法的发展方向提出了一些看法。     

一种改进的变步长自适应匹配追踪算法

压缩感知是利用信号的稀疏性和可压缩性进行信号处理的新理论.针对压缩感知中信号稀疏度未知的问题,提出了一种改进的变步长自适应匹配追踪(MVss AMP)算法.该算法通过计算余量与测量矩阵的相关性,自适应地选择候选集原子,并且通过可变步长更新支撑集,实现信号的精确重建.该算法通过设置一个参数来控制步长变化.仿真结果表明:该算法在误差范围内实现了信号精确重建,并且重建性能优于其他同类算法.     

GPU加速实现的锥束CT高精度正投影算法

CT的正投影计算是对CT数据采集过程的模拟,不仅可用于生成投影数据,而且是CT图像迭代重建算法的一个关键组成部分.在CT的锥束扫描方式下,正投影计算量大,计算时间长.为此,提出了一种GPU加速实现的锥束CT正投影算法.该算法通过并行计算各条X射线在探测器上投影,实现了锥束CT正投影的快速计算.由于该算法支持全浮点运算精度计算,且采用三线性插值方式,因此计算精度高.通过对Shepp-Logan模型的正投影计算实验以及与其他正投影算法的比较,验证了作者算法的优点.     

Operational spectrum reconstruction of data from the Fourier transform hyperspectral imager onboard HJ-1A satellite

The HJ-1A satellite was successfully launched on September 6, 2008. The inclusion of a HyperSpectral Imager (HSI) as one of the payloads of the HJ-1A Satellite is a major milestone in the field of the remote sensing in China. It is also the first Fourier transform imaging spectrometer routinely used to acquire scientific data from a satellite orbiting Earth. This paper briefly introduces the basic imaging theories of the spatially modulated Fourier transform imaging spectrometer, and then discusses the theoretical analysis and algorithms of spectrum reconstruction. Results of the operational spectrum reconstruction for the raw data of the HJ-1A satellite Fourier transform HSI are presented. At present, the algorithms and processing flow have been used successfully in the Ground Data Processing System (GDPS) built by the China Center for Resource Satellite Data and Applications (CRESDA).     

基于人工神经元网络的图象重建

文章探讨利用人工神经元网络重建图象的方法 ,并讨论经过改进的 Hopfield网络的基本模型及其实现算法。研究完成了同步跳变、异步跳变和混合跳变等算法在图象重建中的实现 ,最后将衰减最大能量神经元准则应用于上述算法中。实验证明收敛的迭代步骤减少 ,收敛精度提高。     

稀疏线性预测字典在语音压缩感知中的应用

压缩感知理论框架可以同时实现信号的采样和压缩,将压缩感知应用于语音信号处理是近年来的研究热点之一.本文根据语音信号的特点,采用K-SVD算法获得稀疏线性预测字典,作为语音信号的稀疏变换矩阵.高斯随机矩阵用于原语音信号的采样从而实现信号的压缩,最后通过正交匹配追踪算法(OMP)和采样压缩匹配追踪算法(Co Sa MP)将已采样压缩的语音信号进行信号重构.实验考察了待处理语音信号帧的长度、压缩比,稀疏变换字典以及压缩感知重构算法等因素对语音压缩感知重构性能的影响,结果表明,基于数据集训练的稀疏线性预测字典相比传统解析构造的离散余弦变换字典,对语音的重构性能具有0.6 d B左右的提升.     

代数重建和同步迭代重建在电容层析成像中的比较研究

针对电容层析成像技术(ECT)中的逆问题——图像重建算法的非线性和病态性问题,以12电极电容层析成像系统为对象,研究了代数重建算法(ART)与同步迭代重建算法(SIRT).分别对仿真电容值和实测电容值进行图像重建的实验验证,从成像效果、相对误差及重建时间3个方面对这两种算法进行了评估与分析.结果表明,ART算法和SIRT算法均能有效地实现ECT图像重建,其中SIRT算法能够在100次迭代内达到高精度,在收敛速度和成像效果上更具有优势.     

膜计算在图像处理领域应用研究综述

随着计算机与信息技术的高速发展,图像处理已深入到各行各业,海量数据以及复杂算法所面临的高速实时处理成为图像处理领域急需解决的问题.膜计算是由生物细胞(群)相关机理启发的一类分布式、并行计算模型,已被证明能以多项式时间求解计算难问题.综述膜计算在图像处理领域中的应用,着重从图像低层处理(图像平滑、骨架提取)和中层处理(图像分割、立体匹配、图像配准、图像分解与重建)两方面对膜计算在图像处理领域的应用进行了介绍和分析,并给出了膜计算应用于图像处理领域的今后可能的发展方向.     

高光谱遥感影像分类算法并行处理设计与实现

探讨高光谱遥感影像分类算法处理遥感影像速度。通过光谱角度匹配（SAM）、光谱相关系数匹配（SCM）、信息散度匹配（SIDM）、光谱波形匹配（SWM）进行并行化改造设计,将改造的并行化算法应用到湖北大冶遥感影像数据分类处理中,结果表明并行化算法能够有效完成高光谱遥感影像分类,数据量增大,并行化处理速度加快,数据量为158×382×1092时, SAM 并行处理速度是串行处理速度的25．68倍、SCM 为25．41倍、SIDM 为17．55倍、SWM为23．68倍。并行分类算法处理遥感影像分类速度较串行分类算法处理快。     

基于对抗样本的深度学习图像压缩感知方法

压缩感知是研究数据采样压缩与重构的信号处理新理论,近年来研究人员将深度学习运用到图像压缩感知算法中,显著提高了图像重构质量.然而,图像信息常与隐私关联,高质量的重构图像在方便人们观赏的同时,带来了隐私保护的问题.本文基于深度学习理论,提出一种对抗的图像压缩感知方法.该方法将压缩理论和对抗样本技术统一于同一个压缩感知算法,通过设计损失函数,联合重构误差和分类误差来训练压缩感知深度神经网络,使得压缩感知重构样本同时也是一个对抗样本.因此,重构图像在保证重构质量的同时,也能对抗图像分类算法,降低其识别率,达到保护图像隐私的效果.在Cifar-10和MNIST图像集上进行的实验结果表明,和已有的压缩感知方法相比,我们提出的对抗压缩感知方法以损失仅10%的图像重构质量为代价,使得图像分类精度下降了74%,获得了很好的对抗性能.     

融合模糊评价与极限学习机的配电线路台风灾损预测

为了提升配电网线路应对台风的防灾减灾能力,提出一种台风影响下配电线路的灾损预测方法.充分考虑台风登陆位置对目标地区影响程度的复杂性,利用模糊评价方法评估台风登陆距离的影响模糊程度.并在此基础上结合台风风级、风速和风圈半径等属性作为预测模型的输入特征,构建基于极限学习机(ELM)的灾损预测模型,对台风影响下的目标地区配电线路跳闸、断线、倒杆以及断杆进行预测.通过对近几年台风历史数据的实验验证表明,本算法针对四类灾损能获得较高的预测精度;相比现有算法,对登陆距离的影响程度进行模糊评价极大提升了预测模型的精度,实现20倍以上的性能提升.算法预测结果可为台风过境时配电线路的灾害应急处理和灾后重建工作提供重要参考依据.     

GFRP层压板脱黏缺陷的红外脉冲热波成像检测

针对玻璃纤维增强塑料层压板脱黏缺陷的红外无损检测问题,首先制备了一种人工脱黏缺陷试样,采用红外脉冲热波成像检测技术对脱黏缺陷进行检测,分析了层压板脱黏区和非脱黏区的表面热信号瞬态响应过程,以图像信噪比和标准化对比度作为评价指标,定量对比了热信号重构、复调制Zoom-FFT、改进的独立分量分析和主分量分析4种热图重构算法在脱黏缺陷识别中的作用.在此基础上,提出基于热信号重构增强的主分量分析算法,并验证了该算法在脱黏缺陷识别中的作用.研究表明:4种热图重构算法均可提高层压板脱黏缺陷定量识别能力,其中以热信号重构对提高缺陷区与非缺陷区对比度最为显著,主分量分析对热图噪声的抑制能力最强,基于热信号重构增强的主分量分析能够显著提高深度分别为0.5mm、1.0mm、1.5 mm的脱黏缺陷定量识别能力.     

压缩感知中基于梯度的贪婪重构算法综述

正交匹配追踪（OMP）算法是贪婪类算法中最经典的算法之一,但是对于大规模数据的重构问题却有着计算复杂度高、存储量大的缺点,而如果将最优化方法中的梯度与贪婪算法相结合,就会大大减少计算复杂度和存储需求.文中详述了梯度追踪算法,从理论上分析了这些算法的计算复杂度、存储需求和优缺点,并用这些算法分别重构一维信号和二维信号,分析重构效果.实验结果表明,梯度追踪算法的重构效果均比OMP好.尤其是基于变尺度法的梯度追踪算法,无论是重构时间还是重构效果,均优于OMP算法.     

基于散列技术的快速子串归并算法

用统计方法研究东西方语言的多词单元问题和东方语言的未登录词问题时需要删除同频子串(子串归并)．传统的子串归并算法时间复杂度为O(n^2),在大规模语料库的处理中效率低下．提出一种基于散列技术的时间复杂度为O(n^2)的子串归并算法,并用数学方法证明其与O(n^2)复杂度的算法等价,即输入相同时输出也相同．不同规模语料上的实验结果表明新算法能够大大缩短子串归并所需时间,适用于大规模语料库的处理．     

多分辨图像融合算法在DSP系统中的实现

介绍在可见光-长波红外双波段图像融合高速处理平台上实现多分辨图像融合算法的设计方案,该硬件平台采用高速数字信号处理器TMS320C6201DSP及多种适于高速数字图像处理的结构,在软件设计时,针对图像多分辨分解与重构运算过程的特点采取了多项优化措施,较好地解决了图像融合算法大运算量和数据存储空间与硬件系统实时处理之间的矛盾,实现了基于复杂图像融合算法的准实时融合处理。     

基于ITK的数字重建放射影像重建算法与应用

数字重建放射影像在放射治疗计划系统中广泛应用,有多种实现方法,ITK是开源的图像分析和处理的开发包,广泛应用于医学图像处理等领域;文章在讨论DRR图像的基本原理基础上,介绍了一种基于ITK的数字重建影像成像算法,并将该算法应用于自主开发的精确放疗系统,效果良好。     

校园航拍图像超分辨率重建的粒计算方法

提出了校园航拍图像超分辨率重建的粒计算方法,包括:(1)提出了图像粒化方法,实现图像空间向粒度空间的转化;(2)设计粒之间合并运算和分解运算,构造粒之间的模糊包含关系μ和σ,实现不同粒度空间之间的转化,获取图像的先验知识,指导校园航拍图像超分辨率重建算法的设计;(3)根据自顶向下、自底向上两种模式和图像先验知识,设计校园航拍图像超分辨率重建粒计算算法,实现粒度空间向图像空间的转化.实验验证了提出方法的可行性.     

在最优准则下的共轭梯度重建算法

将最小二乘准则与平滑准则相结合,提出了一个关于SIRT型CT代数重建模型的实用的最优准则,根据这一准则推导出相应的代数重建方程·分别应用预优共轭梯度算法和另一种新兴的迭代格式SOR like算法对该方程进行求解·在理论上证明了:对任意的迭代初值,预优共轭梯度法的收敛速度至少不低于广义SOR或SOR like算法·在数值实验中,验证了预优共轭梯度算法比SOR like算法具有更好的CT重建效果和消噪能力·由此导出的预优共轭梯度重建算法提高了CT代数重建的效率·     

环形移位悬浮存储器体系并行CT图象重建系统

针对三维计算机层面成象（ＣＴ）图象重建所必须的巨大运算量，提出了一种采用多处 理器并行处理技术实现三维ＣＴ高速图象重建的技术方案：“环形移位悬浮存储器”体系并行 结构，并分析了三维ＣＴ图象重建实现并行的原理，“环形移位悬浮存储器”并行处理系统的体 系结构，以及理论结果。