Comparison study on spherical wave superposition method and spherical wave source boundary point method for realizing nearfield acoustic holography

In the light of the concept of spherical wave source, the theoretical model of nearfield acoustic holography (NAH) based on the spherical wave superposition method (SWSM), including reconstruction of expansion coefficients, prediction of acoustic field, error sensitivity analysis, regularization method and a searching method with dual measurement surfaces for determining the optimal number of expansion terms, is established. Subsequently, the spherical wave source boundary point method (SWSBPM) and its application in the NAH are introduced briefly. Considering the similarity of the SWSM and the SWSBPM for realizing the NAH, they are compared. The similarities and differences of the two methods are illuminated by a rigorous mathematical justification and two experiments on a single source and two coherent sources in the semi-free acoustic field. And, the superiority of the NAH based on the SWSBPM is demonstrated.     

基于分布源边界点法的新型近场声全息技术

文章提出采用分布源边界点法作为近场声全息变换算法,建立了基于分布源边界点法的新型近场声全息理论,该方法避开了采用边界元法时所存在的复杂的变量插值、奇异积分的处理、特征波数处解的非唯一性处理等问题,具有计算速度快、计算精度高、计算稳定性好等优点;针对重建结果对测量误差的高度敏感性,提出采用Tikhonov正则化方法稳定重建过程,抑制了重建误差的影响;提出新型的半自由声场全息重建和预测方法,解决了存在地面反射的声场的全息重建问题,对音箱源的研究验证了文中方法的可行性和正确性。     

利用半迭代重整ECT图像在气固两相流测量上的应用

可视化测量工具ECT通过迭代法求解逆问题进行图像重整，但是目前文献中采用的迭代算法，仍不能完全解决空间分辨率低的问题，不能正确得出复杂分布和稀相两相流的图像。本文首次提出并采用Landweber半迭代算法用于ECT图像重整，通过对静态和动态测量，对浓相和循环悬浮床内稀相的测量，将重整出的图像与其他算法对比，显示了半迭代法在空间分辨率方面的优越性。Landweber半迭代法为ECT进一步实际应用到气固两相流测量提供了新的保证。     

近场声全息正则化方法比较

为了正确选择正则化方法,在基于边界元方法的近场声全息理论基础上,分析了截断奇异值法和Tikhonov正则化方法的异同点,阐述了通过曲率求解L曲线拐角点的基本原理,并将L曲线准则和广义交叉检验法应用于截断奇异值正则化方法最优截断点的选取．通过数值仿真表明,利用L曲线最大曲率点可以有效地确定L曲线最优正则化参数位置;在基于边界元法的共形平面近场声全息中,当信噪比为60dB时,4种组合正则化方法在l000Hz频率点处分辨距离能达到42mm最后,比较研究了4种组合正则化方法的重构精度和稳健性．     

电磁层析成像技术图像重建的仿真研究

电磁层析成像（EMT）技术的逆问题至今没有完全解决，在简单图像重建的基础上改进了EMT的反投影算法，应用了可以解第一类Fredholm积分方程病态问题的Landweber迭代法，通过重建结果的比较，Landweber迭代法是目前重建精度较高的EMT重建算法。     

奇异值分解(SVD)和Tikhonov正则化方法在振速重建中的应用

基于辐射声奔放理建结构表面的振动速度存在解的离散病态问题，从间接边界元法（IBEM）的双层势表达式出发，建立了外部场压和结构表面振动速度之间关系的传递矩阵，为消除病态问题引起的重建结构对附加噪声的高度灵敏性的影响，对传递短阵进行奇异值分解，关用Tikhonov正则化方法对重建结果处理，且采用L－曲线标准选择出最佳的正则化参数，数值计算结果表明，重建结果与真实振源比较接近，该方法可进一步用于重建任意复杂结构面上的振速。     

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。     

A regularization method in the electromagnetic inverse scattering problem

Based on the normalization of measurement data equations of the inverse scattering problem, a new regularization matrix is proposed. It can eliminate the unfavorable effects caused by difference of distances between field-point or source-point and target region, reduce the loss of useful information in regularization procedure, and decrease condition numbers of the ill-posed problems. Inversion for conductivity distribution of two-dimensional axisymmetric inhomogeneous media is carried out by combing this new regularization method with distorted Born iterative method. Simulation results show that compared with the conventional method, the new regularization method is of better stability, quicker convergence, higher accuracy of inversion and higher resolution.     

A regularization method in the electromagnetic inverse scattering problem

Based on the normalization of measurement data equations of the inverse scattering problem, a new regularization matrix is proposed. It can eliminate the unfavorable effects caused by difference of distances between field-point or source-point and target region, reduce the loss of useful information in regularization procedure, and decrease condition numbers of the ill-posed problems. Inversion for conductivity distribution of two-dimensional axisymmetric inhomogeneous media is carried out by combing this new regularization method with distorted Born iterative method. Simulation results show that compared with the conventional method, the new regularization method is of better stability, quicker convergence, higher accuracy of inversion and higher resolution.     

用于病态反问题求解的正则化方法算例分析

以成像技术为背景,采用算例分析的形式介绍了用于病态反问题求解的正则化方法,重点介绍了Tikhonov正则化方法及Landweber迭代方法,包括其基本原理及对应的普滤波窗函数等.     

求解线性逆问题的谱共轭梯度法

针对线性逆问题,把原问题的算子方程转化为带有Tikhonov正则项的无约束优化问题,提出一个求解线性逆问题的新谱共轭梯度法,并证明算法的全局收敛性.数值结果表明,新算法是有效的.     

Inversion method for defects in depth evaluation and thermal wave imaging

A hybrid Newton-like iterative method and a regularization method are employed to perform the numerical simulations of the defects in depth evaluation and the thermal wave imaging for defects-included solid sample by analysis of the surface photo-thermal signals. A simple and effective data processing method is suggested to improve the reconstructed data. The results of the numerical calculation demonstrate that the algorithm presented in this paper is very effective, and can be used for qualitative and quantitative analyses of homogeneous materials with defects in depth included. It is also proved that the algorithm is stable even with noise disturbance.     

Landweber迭代的加速与在数值微分中的应用

Landweber迭代法对于求解大规模问题是十分有利的,但是,Landweber迭代序列收敛速度是相当慢的．给出了一种新的Landweber迭代格式,能够大大加快收敛速度．还将Landweber迭代法应用于数值微分问题,将数值微分问题转化为一个特殊的第一类Fredholm积分方程的求解问题．     

一种快速收敛的迭代正则化方法

对于线性不适定问题, 基于Landweber迭代正则化方法 提出一种快速收敛的迭代正则化方法, 依据Morozov偏差原理, 采用后验选取正则化参数的方法得到了最优渐近收敛阶的正则化解. 数值实验结果表明, 该方法可以加快收敛速度, 降低计算量.     

基于L曲线法的电容层析成像正则化参数优化

电容层析成像（ECT）系统的不适定性问题严重影响重建图像质量，为此必须减小灵敏度矩阵的争件数．以Tjkhonov正则化和后验策略为基础，从灵敏度矩阵广义逆的角度阐述了L曲线法并设置滤波函数，建立极小化泛函及L曲线图，最终确定正则参数．仿真实验表明，L曲线法具有较强的抗噪声性能和较快的收敛速度，明显改善了ECT系统的重构图像质量．     

基于三维模型的改进正则化ERT成像算法

电阻层析成像（ERT）通过对被测场边界注入电流,测量被测场电压变化,重建物场内电导率．针对ERT成像分辨率低,提出一种基于三维模型的改进Tikhonov迭代电阻成像算法．针对Tikhonov正则化参数选择问题,提出基于同伦映射的方法,并利用非线性函数Sigmoid调节正则化参数,以获得的图像灰度值作为Tikhonov迭代法的初始值进行迭代,重建敏感场图像．仿真及实验结果表明,该方法有效地改进了ERT图像质量．     

辅助控制点下快鸟影像定位求解及其精度分析

结合上海地区城市快鸟(QuickBird)高分辨率卫星影像,简述高分辨率影像定位中的通用传感器模型,有理多项式系数模型(RPC).通过在影像上选取均匀分布的50个地面控制点,运用正则化最小二乘迭代法计算得出RPC.然后分2种情况对求解出的PRC改正,即当同时具有原始地面控制点(GCP)和辅助GCP时,应用正则化批处理最小二乘迭代法(BILSR)来改正RPC系数,而当只有辅助GCP时,则使用增量离散卡尔曼滤波方法(IDKF)来改正RPC精度.最后利用40个检测点,设计多种方案的实验并进行分析,以此为基础对BILSR和IDKF法的可行性进行了对比分析,认为辅助控制点的选择应侧重其本身更高的精度而不是单纯从数量上考虑,此外得出城市高分辨率卫星影像几何处理的一些结论.     

具有噪声估计机制的偏差迭代图像复原

研究了Morozov偏差方程,将图像退化模型的Tikhonov正则化解构造Morozov偏差方程.用小波变换估计图像信号的噪声能量,并运用到Morozov偏差方程中,利用Morozov偏差原理迭代求取正则参数,从而得到正则化解.提出了一种具有噪声能量估计的偏差迭代图像复原正则化方法.实验表明:在图像信号噪声未知的情况下,该迭代方法的图像复原具有较快的计算收敛速度和较好的复原能力.     

一类非线性系统迭代优化神经网络控制器

提出了一类非线性系统迭代优化神经网络控制器的设计方法,该是在正向神经网络辨识模型的基础上,应用迭代学习方法进行控制器设计。为了补偿辨识和迭代学习误差,给出了通过引入了反馈补偿控制器控制精度的方法,仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于正则方法与迭代技术相结合的复杂温度场重建算法

针对傅里叶正则算法在复杂温度场重建过程中存在的不足 ,首先用正则化方法获得温度场重建这一不适定问题的稳定解 ,然后利用迭代技术对解进行一次迭代优化修正 ,充分考虑观测矩阵降质对温度场重建的影响·提出一种基于正则化方法与一次迭代技术相结合的复杂温度场重建算法·仿真结果表明该算法温度场重建精度优于傅里叶正则算法 ,能快速而较高精度地重建出复杂温度场二维温度分布