内蒙古羊草草原返青期遥感识别方法研究

研究羊草返青期遥感识别方法对于模拟及预测内蒙古草原植被物候变化具有重要意义.为了有效识别内蒙古羊草草原的返青期,本研究基于250m分辨率的MODIS归一化差值植被指数(NDVI)时序数据,首先分别采用双高斯函数、多项式、S-G滤波3种拟合方法对原始NDVI时序数据进行重建,然后进一步分别采用最大斜率阈值法、动态阈值法及滑动平均法对重建的最优NDVI数据进行返青期识别,并利用33个样本点的返青期地面观测数据对遥感监测结果进行了地面验证.结果表明,"基于S-G滤波拟合的滑动平均法"是内蒙古羊草草原返青期的最佳遥感识别方法,可以此为基础开展内蒙古草原主要植被返青期的时空变化规律研究.     

2002-2010年中国陆域植被净初级生产力模拟

基于时间序列MODIS数据和气象数据驱动遥感NPP模型,模拟了2002-2010年的中国陆域植被净初级生产力.采用了重建后的NDVI数据作为模型输入,对不同类型NDVI序列数据的比较发现,重建后的NDVI数据有效地校正了时序MODIS NDVI数据集中的噪声,有助于提高模型模拟的精度.模拟结果表明,中国陆域生态系统净初级生产力的空间分布格局呈现出明显的地带性分异特征.2002-2010年中国陆域植被的年总初级生产力约为3.78×10¹⁵gC/a,春、夏、秋季的植被NPP均值分别为6.40×10¹⁴,1.59×10¹⁵,8.10×10¹⁴gC/a.     

基于SG滤波去噪的时间序列谐波分析重建算法研究

以2018年山东省MODIS EVI产品为数据源,鉴于现有时序数据重建方法的研究现状,根据SG滤波与谐波分析法(HANTS)的原理及特点,尝试使用SG滤波器弥补HANTS算法存在的缺陷,提出基于SG滤波器去噪的改进谐波分析法——SG-HANTS算法,并将其重建结果与HANTS软件结果进行对比分析.研究表明:SG-HANTS算法取得兼具SG滤波算法和HANTS算法优势的重建效果;SG-HANTS算法较好地适用于山东省一年两熟或两年三熟的轮作制度,在保留谐波分析法固有优势的同时,较好地克服了谐波分析法中谐波偏移、对强噪声敏感等缺陷;SG-HANTS算法对于林地、草原、农用地的重建效果较HANTS软件重建效果更优,但对于内陆水体等EVI时序曲线波动较小的地物,HANTS软件重构的光滑的时序曲线更能反映其EVI时间序列变化趋势.本算法为未来时间序列数据集重建方法的选择提供了一定的参考依据.     

基于PI线段的扇束CT重建

为了研究反投影滤波重建方法在CT(computedtomography)系统中的应用,提出了一种基于PI线段的简化扇束射束重建算法.该算法首先对X射线束产生的投影数据进行微分,然后把这些微分后的数据反投影到一系列的PI线段上,最后沿着PI线段的方向对反投影数据进行Hilbert滤波,即得到重建图像.利用Shepp-Logan模型进行计算机数值模拟实验,得到了该算法和传统的滤波反投影算法的对比结果.利用微焦点X射线CT的投影数据进行重建,得到了实际数据下的重建图像.实验结果表明,该简化算法能够对感兴趣区域进行精确重建,可以应用于实际的CT系统.而且这种方法有很多优势,比如能够减少需要的数据 ,快速完成扫描.减少辐射药剂的服用量,减少X-ray的辐射,加快计算机的运算.     

基于MODIS时序植被指数的植被物候空间格局

利用2001-2003年MODIS 16天最大合成NDVI数据,以及Savitzky-Golay滤波方法提取了陇西黄土高原植被的物候信息.结果表明:研究区内植被物候信息存在明显的空间格局,这种格局是人类活动和环境要素共同作用的结果.利用遥感时序数据可以有效地提取大范围的物候信息,为大范围的植被监测提供新的思路.     

基于MODIS NDVI的秦岭地区植被覆盖变化研究

目的利用重建后的NDVI时间序列数据研究秦岭地区植被覆盖变化。方法利用非对称高斯拟合算法(AG)对秦岭地区2000—2009年MODIS NDVI时间序列数据重建,计算生长季NDVI均值、变异系数及变化趋势,分析秦岭地区2000—2009年植被的时序稳定性和变化趋势。结果①分布于秦岭山区腹地的森林和山间沟谷的灌木植被的时序稳定性较高,而分布在研究区西北部、秦岭北坡、居民聚集地周边农林混合植被,受人类活动的影响,年际波动较大;②研究区西部、东部、秦岭山区腹地,农田覆盖区域改善趋势明显。山区的森林植被和山间沟谷的灌木植被有一定程度改善趋势,但相对稳定。主要城市周边区域的植被呈明显退化趋势,以西安市的周边最为明显。结论秦岭地区植被生长状况整体呈现改善趋势,植被时序稳定性与其跟人类聚集区之间距离呈现明显的逆向分布,说明人类活动对秦岭地区植被波动影响较大。     

基于滤波算法的隧道全时域激发极化超前探测正演方法

为进一步提高隧道全时域激发极化多参数超前探测的效果,采用滤波算法进行计算时间域等效电阻率,采用有限单元法进行计算,提出一种基于滤波算法的隧道全时域激发极化超前探测正演方法。该方法针对时间域Cole-Cole表达式计算收敛性差的问题,引入滤波算法进行时间域激发极化等效电阻率的计算,提高算法的收敛性;针对正演过程中大型矩阵求解影响计算效率的问题,引入OpenMP并行算法,实现隧道全时域激发极化超前探测正演的加速运算。最后,开展数值算例和物理模型试验。研究结果表明：该正演方法对异常体有敏感响应,且在加快正演速度具有显著优势。通过基于滤波算法的隧道全时域激发极化超前探测获得的观测数据与实际探测数据较为相符,这为基于全时域激发极化隧道超前探测提供了一种可行的正演算法。     

基于圆域上多项式逼近的图像重建算法

以Marr算法为基础, 给出了圆域D上图像重建的一种 基于二元多项式逼近的加速算法. 加速后算法的计算量为O(Nlg N), 当N较大时, 新算法的运行时间远小于原算法的运行时间. 同时, 与传统图像重建算法〖CD2〗滤波反投影算法（FBP）相比, 基于多项式逼近加速算法重建的图像质量优于前者. 仿真实验验证了此算法的有效性.     

基于平行PI线段的平行束CT重建

为了研究基于PI线段的反投影滤波重建方法在CT(computed tomography)系统中的应用,提出了一种基于平行PI线段的简化的平行射束重建算法。该算法首先对平行X射线束产生的投影数据进行微分,然后把这些微分后的数据反投影到一系列的平行PI线段上,最后沿着PI线段的方向对反投影数据进行Hilbert滤波,即得到重建图像。利用Shepp-Logan模型进行计算机数值模拟实验,得到了该算法和传统的滤波反投影算法的对比结果。利用微焦点X射线CT的投影数据进行重建,得到了实际数据下的重建图像。实验结果表明,该简化算法能够进行精确重建,可以应用于实际的CT系统。     

融合边界条件的电阻抗图像重建仿真研究

结合成像目标的边界结构信息,提出一种新的改善电阻抗图像重建质量的方法.在生物医学电阻抗断层成像中,将传统采用圆形场域的重建模型改进为与人体胸腔边界近似的八边形场域,建立正问题数学模型,求解得到灵敏度系数矩阵,经等位线滤波反投影算法获得感兴趣区域的仿真分布图像.针对成像目标在场域中的不同分布情况,采用面积占空比对两种重建模型下的成像效果进行评价.图像及数据分析结果表明,改进方法重建图像伪影明显减少,面积占空比也更接近真实分布,提高了图像空间分辨率,达到了改善电阻抗重建图像质量的目的.     

一种改进的自适应阈值分块曲面滤波方法

针对传统的分块曲面滤波算法使用固定阈值进行滤波时造成的误分现象,提出了一种改进的自适应阈值分块曲面滤波算法.首先采用高斯滤波以及K-D树(K-dimensional树)滤波对异常点云进行剔除;然后利用网格法对点云进行逐级分块,并以曲面拟合的方式自动获取块域种子点,降低种子区域过大造成的滤波影响,从而建立了顾及块域面积及块域内最大高差两个因素的滤波阈值自适应模型.利用3组不同的数据对传统算法与改进算法进行滤波对比试验,结果表明改进方法不仅解决了人工选取种子点带来的问题,还能有效降低两类误差,充分验证了改进算法的可靠性.     

基于高光谱影像的SG滤波算法的研究

高光谱遥感是当前遥感技术发展前沿,已经被成功应用于农业、水利、交通等许多领域.高光谱遥感影像中不仅存在空间域噪声而且存在光谱域噪声,传统的图像滤波只能对图像空间域噪声进行处理,而不能去除光谱域噪声.为了改变这种状况,本文提出了一种Savitzky-Golay(SG)滤波改进算法,诊断光谱域噪声.本文主要以航空高光谱遥感数据为研究对象,基于最小二乘的SG滤波求取反射率光谱的二阶导数,然后对影像进行噪声去除,该方法在保证有效去除光谱域噪声的同时,保留高光谱图像的大部分的细微特征.与其他不同的光谱域噪声滤波方法进行对比,实验证明本文的滤波方法是一种较为有效的手段.     

3种NDVI遥感数据产品在大别山区的对比分析

选取GIMMS、MODIS、SPOT/VEGETATION 3种NDVI(归一化植被指数)遥感数据产品,分析它们在大别山区域的空间分布和时序变化.结果表明:(1)在空间分布上,3种NDVI数据的格局大致相同,MODIS NDVI和SPOT/VEGETATION NDVI的空间分布吻合度更高;MODIS传感器的波段宽度窄、空间分辨率高、变化范围大、分布分散.(2)在时序变化上,3种NDVI数据的季节变化步调基本一致,幅度相当,MODIS NDVI和SPOT/VEGETATION NDVI数据更能清晰地反映NDVI对降水响应约有1个月的滞后这一现象;GIMMS NDVI能清晰准确地反映地面植被覆盖的变化情况;SPOT/VEGETATION NDVI的动态范围比GIMMS NDVI和MODIS NDVI的动态范围大.     

用于频率域航空电磁数据的二维自动调平

研究了频率域航空电磁数据的自动调平问题.提出了一种基于一维、二维滤波处理的二维自动调平算法.零漂具有随机性且一般变化缓慢,二维滤波处理可从航电数据中求出包含局部异常和零漂的中间结果,一维滤波处理能从中间结果中求出零漂主要成分,二者结合就能从航电数据中除去大部分零漂误差.该算法只需输入简单的处理参数,实际数据处理结果表明它比以往的调平方法计算速度快、调平效果好、人为因素对结果的影响小,可有效除去零漂造成的"窗帘效应",提高视电阻率和平面剖面图质量.二维自动调平算法为频率域航空电磁数据的零漂调平提供了新的处理手段.     

多种中值滤波算法在可重构架构上的映射实现

为了满足图像应用对椒盐噪声高性能实时处理的需求,解决传统设计方法仅能针对特定滤波算法实现固定参数的限制,在粗颗粒度可重构架构上映射实现了多种中值滤波算法.通过分析中值滤波算法的计算数据特点,探索出滤波算法在重构架构的数据并行和重用方法.同时,通过优化可重构计算单元的微结构设计来适应中值滤波算法的映射,扩展重构计算单元的输出端口设计,引入分布式跨域寄存器.实验结果表明,采用SMIC 130 nm CMOS工艺实现100 MHz系统主频,可以获得最高75.21×106像素/s的像素处理速率.可重构方法可以灵活实现多种中值滤波算法,满足不同复杂度和分辨率下图像的实时处理需求.     

一种利用Spark-GPU加速 CT图像重建的设计

目的:进一步解决CT图像重建耗时长的问题,实现大批量重建CT图像.方法:利用大数据框架Spark构建GPU集群.首先对加速滤波反投影(FBP)和同时代数迭代重建技术(SART)算法的复杂度进行分析及并行化设计,并比较在GPU和CPU上的运行速度.通过对比耗时选择最佳的计算组合,实现单机GPU加速.通过thunder工具读取批量的投影数据并创建分布式数据集,使用Numba开发CUDA程序并部署在Spark运行.结果:FBP算法运行速度有近40倍的提升,SART算法运行速度有近10倍的提升.结论:Spark和GPU结合能够扩展Spark的性能,突破单机加速瓶颈,大幅提升计算速度,对于不同的图像重建算法均有良好的加速效果,表明Spark-GPU在图像重建方向有良好的应用前景.     

一种适用于小视野的快速精确重建算法

分析了反投影滤波(BPF)精确重建算法在重建小视野图像重建中存在的速度缓慢问题,提出一种适用于小视野的快速精确重建算法.该算法通过多尺度采样概念重新定义PI平面数据,利用两次不同尺度PI平面数据的插值获得最终结果,避免了原始算法在PI平面的无用计算.实验结果表明,该算法能够在保证重建图像质量的前提下,大大降低PI平面的计算量,从而提高BPF精确重建算法的重建速度,有效地解决了精确重建算法在小视野重建中的无用计算问题,为精确重建算法应用于实际提供了条件.     

基于跨域字典学习算法的人体行为识别

将一种跨域字典学习算法应用于人体行为识别中, 通过引入辅助域数据集, 与原始训练集（目标域）共同进行字典学习, 获得字典对, 进而得到动作类的稀疏编码, 有效扩充了训练集的类内多样性. 该算法为字典学习与训练分类相结合的学习框架, 可利用字典对学习过程中的重建误差进行分类. 实验在MATLAB仿真条件下进行, 将UCF YouTube数据集作为原始训练集, 将HMDB51数据集作为辅助域数据集, 选取两个数据集动作类别一致的7个动作, 根据提出的算法流程进行识别. 将该方法与其他两种人体行为识别算法进行对比. 结果表明, 该方法识别率显著提高, 证明了跨域字典学习算法在人体行为识别上的有效性.     

用于管道漏磁数据的小波域自适应及小波系数去噪算法

基于漏磁检测是油气管道在线检测中应用最广泛的无损检测技术,提出了一种去除漏磁数据中无缝管道噪声(SPN)和系统噪声的新算法.首先利用将小波变换和自适应滤波技术相结合而提出的新型小波域自适应滤波方法去除漏磁数据中的SPN,然后再利用小波系数去噪方法去除小波域自适应SPN消除系统输出漏磁数据中的系统噪声.实测漏磁数据所得结果表明,该算法具有良好的去噪效果,极大地提高了漏磁数据中缺陷信号的可检测性.     

一种改进的InSAR干涉图复数空间自适应滤波

阐述合成孔径干涉雷达(InSAR)干涉条纹图的频率域和空间域滤波的算法及其优点与不足,着重分析复数空间自适应滤波的算法原理,提出2点改进:增加45°方向和135°方向的梯度计算及根据干涉图相干系数确定条纹边缘的尺度函数,从而进一步改善权系数.以模拟数据和我国香港及意大利Etna火山2地的真实干涉图数据为例,用本文方法与空间自适应滤波、Lee滤波、基于信噪比的Goldstein方法、最优化方向融合方法进行比较.实验结果表明:改进算法能够根据噪声强弱相应地控制滤波的强弱,既能更好地抑制相位噪声,又能较好地保持条纹边缘信息,模拟干涉图和香港干涉图残余点改善率分别提高18.6％和17.2％,表现出更强的局部自适应性.