基于滑动窗口子空间的混沌信号降噪算法

基于子空间投影理论，利用混沌信号特性，提出了一种基于滑动窗口子空间投影的混沌信号降噪算法，通过相空间重构和多次迭代运算，较好地解决了低信噪比下的混沌信号降噪问题。对算法的复杂性作了研究，并对重构维数、延迟时间、迭代次数等参数的选择进行了讨论。利用Lorenz模型进行仿真得到了比较好的效果，与传统算法相比，新算法具有降噪效果较好、局部特性损失较少、精度较高等优点。     

模式正交性对哈特曼-夏克传感器波前测量等的影响

分析了哈特曼-夏克波前传感器采用模式法重构波前相位算法的数学模型，仿真实验了重构模式之间不正交对重构精度的影响，指出模式之问的不正交不影响算法的实现。在哈特曼一夏克传感器应用模式法进行波前测量和波前校正的过程中，模式之间的正交性并不是算法实现的必要条件，正交化处理算法对波前重构、波前校正精度的提高没有影响。     

有效探测区域的内窥式漫射层析成像图像重构算法

为了减少近红外漫射光内窥式成像设备的造价和图像重构时间,提出了有效探测区域检测方法和相应的内窥式图像重构算法,用于实现对吸收系数和约化散射系数的同时重构.首先采用蒙特卡罗模拟研究了某源点激励下的有效探测区域;其次发展了基于有效探测区域的图像重构算法;最后讨论了有效探测区域内测量点数对重构结果的影响,并用模拟数据验证了所...     

基于模型选择的模式波前重构算法研究

基于Zernike模式的波前重构算法通常忽略实际波前像差构成的差异, 而用一定数量的低阶Zernike模式进行波前重构, 导致模式混淆或耦合等问题, 进而影响波前重构的精度. 根据信息论中的最小描述长度准则对重构模型的阶数进行了选择, 在此基础上应用非线性优化算法计算重构系数, 并最终实现波前重构; 对不同信噪比条件下振幅均匀分布入射光束的波前进行了重构. 结果表明: 该算法不但能够实现相对于现有算法相对较高的波前重构精度, 并且具有优良的噪声适应性, 体现了模型选择在模式法波前重构算法中的意义.     

带加速因子的线性方程组通用性迭代解法

本文在行处理法的基础上，提出一种带加速因子的线性方程组通用性迭代算法，用几何方法证明了该算法的正确性。并对加速因子进行了简单讨论．     

多变量时间序列最大李雅普诺夫指数的计算

根据单变量时间序列计算最大Lyapunov指数的算法思想，本文提出了一种于多变量时间序列最大Lyapunov指数计算的方法.针对原有算法需要使用重构相空间的特点，推广算法给出了多变量时间序列相空间重构参数的选择方法，并采用多变量重构相空间进行最大Lyapunov指数计算.经耦合Rssler系统产生多变量时间序列的仿真计算，验证了该算法的有效性，推广算法的计算结果表明多变量时间序列的计算结果优于单变量的结果，且更加接近理论计算结果. 关键词： 多变量时间序列 相空间重构 Lyapunov指数     

两种不同算法重现高功率激光束的相位

 介绍了两种不同的波前重构算法及基本原理,并给出了实用的重构算法公式。通过用哈特曼小孔阵列板代替传统的哈特曼一沙克传感器的方法,对“星光II” 10¹²W高功率激光器的波前相位进行了测量和重构,并对两种算法重构的相位进行了比较,得到了一致而令人满意的结果。     

中心不重合径向剪切干涉迭代波前重构算法仿真分析

径向剪切干涉测量时经常会出现扩束与缩束光波中心不重合情况,传统波前重构算法会导致较大重构误差,其应用受到挑战。推导了中心不重合径向剪切干涉迭代波前重构算法,仿真分析了组合像差、单阶Zernike像差、中心偏移量大小及其计算误差对重构算法的影响。结果表明,在剪切光波中心不重合情况下,该文算法能够准确进行波前重构,重构效果显著优于传统算法;在论文仿真条件下,随着中心偏移量的增大,本文算法重构波面均方根误差（RMS）不高于0.05λ,而传统算法重构误差RMS值达1.6λ且与偏移量近似线性相关。     

样品内部非平行界面的反射式terahertz波层析研究

已有的反射式terahertz(THz)波层析研究都是针对平行界面进行，开展了样品内非平行界面的反射式THz波层析成像的数值模拟研究.根据物理模型给出了重构算法，并编制了相应的重构软件，数值计算结果表明非平行界面的重构是可行的.分析表明，重构误差主要来源于计算中的近似处理和累积误差.讨论了曲线轮廓界面的近似处理方法，提出当曲线轮廓各点的曲率半径都比较大时，可以把曲线分割成多段直线处理.最后分析了影响纵向分辨率的因素.结果表明，输入脉冲的脉宽越大则纵向分辨率越低，一般情况下纵向分辨率可达到亚毫米量级. 关键词： terahertz波 反射式层析成像     

一种基于离散数据从局部到全局的网络重构算法

网络的结构和功能彼此相互影响,网络上的功能往往体现为网络上的动力学过程,网络上的动力学过程通过网络中的行为表象数据进行体现.因此,根据网络上可观测的相关数据对网络结构进行重构将成为可能.本文拟解决如何根据网络上可观测的离散数据还原网络拓扑结构的问题,提出了在网络局部利用每一条离散数据对应节点的相似程度来推测节点间发生连边的可能性,通过多条离散数据重构网络各个局部拓扑并将由多条数据得到的局部拓扑进行叠加,最终重构出整个网络的全局拓扑结构的算法.为了验证算法的可行性与准确性,在小世界、无标度和随机网络中进行了网络重构实验,通过在三种不同类型及不同规模的网络中进行网络重构实验可以看出,网络重构算法在不同类型网络中的表现也不同,且网络的平均度值也会影响网络重构算法对数据的要求.为了验证算法的适用性,对三个实际网络进行了网络重构实验,结果显示算法能够适用实际较大规模网络的重构.该算法具有很好的适用性和准确度,适合不同类型网络的拓扑结构重构场景.     

一种少投影光学层析新算法及其应用

研究少投影数情况下等离子体温度场重建问题。结合光学层析重建算法及等离子体光谱诊断中的谱线绝对强度法进行自由电弧等离子体温度场重建实验。理论上，详细讨论了一种基于最大熵准则及最优化原理的光学层析图像重建新算法。通过计算机数值模拟，考察了该算法对非对称温度场分布的重建效果。详细分析了投影噪声、投影方向数、场分布性质对重建精度的影响，并与代数迭代重建算法结果进行对比．结果表明，该算法以两个正交方向投影数据重建单峰余弦模拟场平均误差仅为0.3％，而代数迭代重建算法为3．81％；该算法以四个均匀角度间隔投影数据重建三峰随机高斯模拟场平均误差为1．77％，而代数迭代重建算法为2．02％。实验中，运用该算法结合谱线绝对强度法重建了自由电弧等离子体的温度分布。     

三维燃烧介质和壁面温度的非接触联合重建研究

温度分布在线实时测量对于燃烧过程优化和污染物控制具有重要意义, 针对以往非接触三维温度分布重建过程的耗时性问题和忽略壁面辐射的不足, 本文提出了一种新的离散重建模型, 用于三维吸收、 发射和散射性高温燃烧介质以及壁面温度的快速联合非接触测量. 该模型以四个CCD(Charge Coupled Device) 为测量传感器, 通过构建辐射逆问题求解方程, 从CCD输出的辐射投影图像重建温度分布. 介质中不同投影方向内的辐射传递过程通过离散传递法来描述, 介质的散射和壁面反射则通过离散坐标法来近似. 离散后计算局部辐射强度的病态方程通过最小二乘余量法来求解, 论文对其计算速度进行了优化. 通过非对称温度分布测量算例分析了该模型的有效性, 讨论了测量噪音、 介质和壁面辐射特性对重建精度的影响, 并与其他方法对比分析了模型的重建速度. 计算结果表明本文提出的离散模型可以有效地用于大型高温燃烧介质和壁面温度分布的联合非接触测量. 即使在有噪声的情况下, 该模型也能获得准确的测量结果, 与其他计算方法相比, 采用改进的最小二乘余量法, 能有效地提高温度分布的重建计算速度.     

基于最小区域的锥束ART算法快速图像重建

针对锥束ART算法重建速度慢的问题,考虑到工业CT重建目标尺寸差异较大的特点,提出了一种基于最小重建区域的快速三维图像重建方法。由不同视角下的锥束投影构建最小区域包络,对最小区域包络进行膨胀处理,以消除重建目标边界附近所出现的伪影,在此基础上,给出了射线穿过最小重建区域的体素索引及权因子的计算。该方法能够根据重建目标的尺寸自适应地确定最小重建区域,从而最大限度地减少了计算量。实验结果表明,该方法不仅大幅度提高了锥束ART算法的重建速度,而且有效地提高了重建质量。     

一种改进的光学层析图像重建方法

Alexander D．Klose将联合差分方法用于光学层析图像重建的梯度计算中,但给出的对光学参量的求导算法有局限,他的算法只能实现对边界点光学参量的导数计算,而无法实现对内部点光学参量导数的计算,会导致图像重建失败。在联合差分算法的基础上,研究了针对内部点光学参量的求导方法,给出了一种基于树形结构的对内部点光学参量求导的策略。具体实现时,为了降低计算复杂度,采用近似梯度计算方法。算法的仿真实验结果表明：该方法可以有效地实现对内部点光学参量的导数计算,提出的近似计算方法可降低梯度计算复杂度,提高运算速度,并可得到良好的图像重建质量。     

Tomographic-image reconstruction using a hybrid genetic algorithm

An improved tomographic-image reconstruction method is proposed that uses a hybrid genetic algorithm (GA) that hybridizes a conventional GA and a concurrent simplex method. For the purposes of discussion, an axisymmetric phantom density field is used with an interferometric optical projection. Tomographic-image reconstruction using the hybrid GA not only improves the convergence over the pure GA but also significantly reduces the computation time.     

Optical tomography reconstruction based on gradient tree

The adjoint differentiation scheme was first proposed by Alexander D. Klose for the reconstruction of optical tomography [J Q S R T 2002;72:715-32]. However, the scheme proposed there can only be employed for the computation of derivatives with respect to the optical parameters on the boundary, i.e. those derivatives with respect to the internal parameters cannot be obtained there, and as a result, the correct reconstructed result cannot be obtained with the gradient based optimization algorithms. In our paper, based on the adjoint differentiation scheme, a novel algorithm based on gradient tree is proposed for the computation of the derivatives with respect to both boundary and internal optical parameters. A scheme for approximate gradient calculation is also proposed for speeding up algorithm implementation. Experimental results show that the algorithm proposed performs well and good reconstruction results can be achieved.     

Radiometric measurement on rotating object

The important attribute of infrared radiometer is its ability to measure temperature from a distance without physical contact. Radiometric measurements conducted on a continuously heated stationary and rotating plate are discussed here along with computation of surface temperature from the data obtained. The temperature has been measured remotely with an accuracy of 2%.     

多光谱辐射层析重建三维火焰温度场

提出一种基于多光谱辐射测温理论及光学层析技术的三维温度场重建方法。建立了基于参考温度的多光谱测温法数学模型，提出了一种基于模拟退火理论的变松弛因子的光学层析技术新算法，通过计算机数值模拟，详细考察了该算法对非对称温度场分布的重建效果并与传统的代数迭代重建算法及滤波反投影算法进行比较。计算结果表明，变弛豫因子重建算法重建精度最高。作为一个应用实例，用多光谱辐射变弛豫因子重建层析方法重建了四峰蜡烛火焰某一截面的温度分布。     

H2O温度二维分布的滤波反投影重建

利用可调谐半导体吸收光谱技术实现燃烧场温度二维分布重建。设计H2O模型温度分布范围为300~1300 K,高斯型分布,利用Radon变换模拟实验测量结果。采用滤波反投影算法重建了两条吸收谱线强度场,进而得到气体温度二维分布,重建结果与模型符合较好。研究了不同投影数目和随机噪声对重建结果的影响,结果表明:随着投影数目的减少和噪声幅值的增加,重建温度分布均方误差增大,图像重建效果变差。当投影数目减小到4个,重建温度场已不能完全反映原始温度场信息。     

基于心磁信号的心脏电流偶极子阵列成像及相关性质的研究

超导量子干涉器（SQUID）能探测到微弱的心脏磁场信号. 通过对所得的心磁信号进行分析,可为许多心脏疾病的诊断提供依据. 利用心磁信号,采用极小范数最小二乘法（MNLS）对心脏的电流偶极子阵列进行重建,从而实现了对心脏内部等效电流源的成像. 在使用MNLS进行电流偶极子阵列反演重建的过程中,反演所需的心磁信号,分别由单电流偶极子和电流多极子作为激发源模拟得到,以及由SQUID实际测量得到. 同时,对不同心磁信号反演得到的电流偶极子的分布规律进行了分析. 此外,还给模拟的人体外心磁信号施加了均匀噪声和随机噪声,研究不同信噪比的均匀噪声和随机噪声对电流偶极子阵列重建的影响. 关键词： 心磁信号 超导量子干涉器 电流偶极子阵列重建 极小范数最小二乘法