基于Tikhonov正则参量后验选择策略的PCS颗粒粒度反演方法

采用基于Morozov偏差原理的后验策略来选择最优正则参量,并采用此方法对单峰和多峰分布颗粒系的模拟电场自相关函数进行了反演,结果表明,对于单峰颗粒体系,当电场自相关函数的扰动误差小于0.05时,反演得到的峰值准确,当电场自相关函数的扰动误差大于0.05时,反演得到的峰值偏离所模拟的颗粒粒径.正则参量初始值在0.000 02～2范围内,在反演所得的峰值准确的基础上,正则参量初始值越小,反演得到的分布宽度越窄.收敛误差在0.000 05～50范围内,在保持反演结果稳定的基础上,收敛误差取值越大,反演得到的分布宽度越窄.对于多峰颗粒体系,当颗粒系中的颗粒粒径差别较小时,峰值向平均值偏移,当颗粒系中的颗粒粒径差别较大时,小颗粒粒径分布以噪音的形式出现.     

利用Tikhonov正则化算法进行光谱特征波长的选择及其参数优化

在烷烃类多组分混合气体,尤其轻烷烃类气体傅里叶变换红外光谱定量分析中,其中在红外光谱区域吸收峰严重交叉重叠,不易建立定量分析模型。为此,采用Tikhonov正则化算法对甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷和正戊烷等七种轻烷烃类混合气体傅里叶变换红外光谱进行特征波长的选择,以便建立定量分析模型。选择六种各气体浓度组成混合烷烃气体,采用Tikhonov正则化算法,通过对比分析混合气体在中红外全波段、主吸收峰和次吸收峰波段特征波长的选择和TR参数的优化,选择出七种气体成分的傅里叶变换红外光谱的特征波长。利用选择的特征波长和Tikhonov正则化参数对实测甲烷光谱数据进行检验分析,与其他气体成分的交叉灵敏度最大为11.153 7%,最小为1.239 7%,预测均方根误差为0.004 8,有效增强了Tikhonov正则化算法在轻烷烃类混合气体定量分析中的实用性,初步验证了利用Tikhonov正则化进行烷烃类混合气体傅里叶变换红外光谱特征波长选择的可行性。     

基于Tikhonov正则化特征光谱选择与最优网络参数选择的轻烷烃气体分析

特征变量选取与模型的建立是光谱定量分析的两个主要研究内容.首先讨论了Tikhonov正则化特征光谱选取算法在多组分烷烃气体分析应用中的参数确定方法,然后针对甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、异戊烷和正戊烷七种烃烷的小浓度分析,从中红外吸收光谱中提取了七组特征光谱,并用这些特征光谱作为输出,用神经网络建立了七种烃烷气体的...     

基于Tikhonov正则化参数矩阵的激光吸收光谱燃烧场二维重建光路设计方法

有限投影条件下激光吸收光谱二维测量光路优化对燃烧场重建结果具有重要影响.针对基于Tikhonov正则化的病态投影方程组求解问题,提出了基于正则化参数矩阵的光路设计与二维重建方法.建立了基于Tikhonov正则化参数矩阵的光路设计目标函数,利用遗传算法获得最佳光路布置方式,通过匹配光路与正则化参数分布对测量区域内正则化权重进行调整以减小重建误差.采用7185.6 cm^–1波段H₂O特征谱线并结合20条投影光路对10×10离散化测量区域内双峰高斯分布模型进行了重建,对5种光路布置方式重建结果进行了对比分析,结果表明基于Tikhonov正则化参数矩阵的光路布置方式重建结果最佳.光路数量越少, Tikhonov正则化参数矩阵作用效果越明显.开展了针对气液两相脉冲爆轰发动机外流场的模拟测量研究,验证了本文光路布置方式在复杂多变流场环境下重建效果.在实验室内针对小型燃气炉进行了实验测试,重建燃烧场峰值位置和幅值与实际情况吻合.研究结果对于推动激光吸收光谱二维重建技术在发动机诊断及燃烧效率提升方面的应用具有重要意义.     

基于梯度一致性约束的多光谱/全色影像最大后验融合方法

多光谱/全色影像融合可以得到高空间分辨率的多光谱影像,在影像解译和分类等方面具有十分重要的意义。提出一种基于梯度一致性约束的遥感影像融合方法。该方法在最大后验概率框架下,通过梯度一致性约束建立理想高空间分辨率多光谱影像和全色影像之间的关系,并结合多光谱影像观测模型和Huber-Markov影像先验,构建融合目标函数,最后采用梯度下降法求解得到融合影像。本文方法在目标函数中引入了梯度一致性约束,克服了现有的同类方法受限于波段数量的缺陷,同时在求解中自适应确定每个波段的迭代步长,充分顾及了各波段的光谱特性,从而既确保了融合影像的光谱信息保真度,也提高了融合影像的空间信息融入度。通过IKONOS和WorldView-2影像对该方法进行了验证,并和GS,AIHS和AMBF等融合方法从定性和定量两方面进行了比较分析。实验结果表明,相比于其他方法,该方法可以在更好保持光谱信息的同时增强影像的空间分辨率,具有更广泛的适用范围和更佳的融合效果。     

PCS颗粒测量技术中的累积分析方法研究

采用Levenberg-Marquardt法对累积分析方法中初始值的选择问题进行了分析和研究,并采用此方法对50 nm,100 nm,200 nm,300 nm,500 nm的标准聚苯乙烯乳胶颗粒的实测数据进行了拟合,通过与传统的累积分析法拟合结果对比,采用Levenberg-Marquardt法改进的累积法不但可以给出稳定的颗粒粒径,而且减小了拟合结果的误差.     

用于光子相关光谱颗粒粒度测量的实数编码混合遗传算法

提出一种自动缩小反演范围的实数编码混合遗传算法,并用于光子相关光谱颗粒粒度测量中.该算法利用混沌遍历性质,融入模拟退火算法,具有较强的局部搜索能力.通过数值模拟,讨论在无噪声和多种噪声水平影响下单分散颗粒系的反演结果;分析90 nm聚苯乙烯标准颗粒样品的实验测量数据.结果表明,反演的粒径分布在峰值位置、峰宽度、峰对称性等方面很接近颗粒的真实分布,具有较强的抗噪声干扰能力.     

A Regularization Homotopy Strategy for the Constrained Parameter Inversion of Partial Differential Equations

The main difficulty posed by the parameter inversion of partial differential equations lies in the presence of numerous local minima in the cost function. Inversion fails to converge to the global minimum point unless the initial estimate is close to the exact solution. Constraints can improve the convergence of the method, but ordinary iterative methods will still become trapped in local minima if the initial guess is far away from the exact solution. In order to overcome this drawback fully, this paper designs a homotopy strategy that makes natural use of constraints. Furthermore, due to the ill-posedness of inverse problem, the standard Tikhonov regularization is incorporated. The efficiency of the method is illustrated by solving the coefficient inversion of the saturation equation in the two-phase porous media.     

纳米颗粒光子相关测定中基线方法对测量结果的影响

从光场自相关函数(Autocorrelation Function,ACF)与光强ACF、衰减率分布函数的关系,推导了基线值对有效直径、分散度的影响.分析了决定基线值取值的两种基线方法,指出基线方法不同,基线值也会不同.对三种纳米颗粒样品的相关实验也证明基线值越大,颗粒的有效直径、分散度越小.分析了自动斜率法的测量结果较稳定的原因.     

高光谱结合二维相关光谱检测灵武长枣中半纤维素的含量

利用高光谱成像技术与二维相关光谱（2D-COS）结合化学计量学检测灵武长枣半纤维素含量。采用定量瘀伤装置获得0,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ级瘀伤长枣模型,通过高光谱和分光光度计分别获得样品高光谱图像和半纤维素含量。蒙特卡洛异常值检测法剔除异常样本后,分别用随机划分法（RS）,Kennard-Stone法（KS）、光谱-理化值共生距离法（SPXY）和3∶1比例法对样本集划分校正预测。采用基线校准（Baseline）、去趋势（De-trending）和标准化（Normalize）对长枣原始光谱预处理后建立偏最小二乘回归模型（PLSR）,优选最佳样本集划分及预处理方法。利用2D-COS将光谱信号扩展到第2维,在全光谱范围内寻找与半纤维素含量相关的敏感波段区间。采用竞争性自适应加权算法（CARS）、引导软收缩（BOSS）、区间变量迭代空间收缩方法（iVISSA）、变量组合集群分析法（VCPA）以及iVISSA+BOSS,iVISSA+CARS和iVISSA+VCPA方法在2D-COS敏感波段区间进行特征波长提取,并建立基于特征波长的PLSR模型。结果表明,样本集经3∶1划分和Baseline预处理后建立的基于全波段的PLSR模型最优,故最佳样本集划分方法为3∶1,预处理方法为Baseline,用于后续特征波长提取。通过2D-COS分析发现3个与半纤维素相关的自相关峰（401,641和752 nm）;在2D-COS敏感区域（401～752 nm范围内）,采用BOSS,CARS,iVISSA,VCPA,iVISS+BOSS,iVISS+CARS,iVISS+VCPA分别提取了14,26,39,12,15,22和11个对应的特征波长,占总波长的18.9%,35.1%,52.7%,16.2%,20.2%,29.7%和14.8%。对比2D-COS和特征波建立的PLSR模型,2D-COS+iVISSA-PLSR模型效果较好,其R2_C=0.747 9,R2_P=0.604 7,RMSEC=0.043 8,RMSEP=0.060 3。研究表明,利用高光谱成像技术结合2D-COS可实现灵武长枣半纤维素含量的快速检测。     

A Passive Method of Nondispersion Correlation Spectroscopy for Remote Monitoring of the Content of CO,SO<Subscript>2</Subscript>, and NO<Subscript>2</Subscript> in the Atmosphere

The possibility of using a passive method of nondispersion correlation spectroscopy for remote monitoring of the content of the priority gaseous pollutants in the atmosphere with the aid of direct IR and UV solar radiation is considered. The calibration characteristics and noise immunity of nondispersion correlation radiometers used in determining the absorption mass of CO, SO₂, and NO₂ have been investigated.__________Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 72, No. 2, pp. 260–263, March–April, 2005.