基于神经网络的模板匹配方法求正常星系红移

星系通常分为正常星系(NG)与活动星系(AG)两类。文章提出了一种自动获取NG红移的快速有效方法: (1) 由NG模板根据红移范围Ⅰ: 0.0～0.3与Ⅱ: 0.3～0.5模拟得到两类星系样本, 进行PCA变换获得样本特征向量; (2) 利用概率神经网络设计两类样本特征向量的Bayes分类器; (3) 对于实际NG光谱数据, 利用Bayes分类器进行分类确定其红移的范围, 然后在此范围内进行模板匹配得到红移的准确值。与在整个红移范围内的模板匹配方法相比, 此方法不但节省了50%的模板匹配运算量, 而且还大大提高了红移值测量的精度。文章研究结果对于大型光谱巡天所产生的海量数据的自动处理具有重要意义。     

基于相似性度量的星系光谱红移估计

光谱的自动分析对大规模的光谱巡天有着非常重要的意义。文章提出了一种基于相似性度量的星系光谱红移测量方法。方法中采用主分量分析构造星系光谱的静止模板,利用谱线特征确定观测光谱的红移候选,然后根据红移候选进行观测光谱与模板光谱间的相似性度量,所采取的相似性度量策略类似于证据积累的思想,定义为几个相似证据的加权和,从而降低了观测光谱与模板光谱之间的误匹配,提高了红移估计的正确率。通过实验将所提出方法与基于谱线匹配的方法和传统的交叉相关方法进行了比较,实验结果表明：本文方法的正确率较之基于谱线匹配的方法和传统相关法有较大提高。     

AAO模板吸收光谱变化及红移现象研究

阳极氧化铝(AAO)模板作为一种制备表面增强拉曼散射光谱(SERS)基底的工具被广泛使用。为了制备SERS效果更好的基底, 研究AAO模板自身的属性显得极为重要。本文以0.4 mol/L的草酸为电解液制备出高度有序的AAO模板。发现其吸收光谱在203、250、275 nm处有三个吸收峰, 其中203和275 nm处的吸收峰, 分别由F心(带两个电子的氧空位)和F+心(带一个电子的氧空位)产生。而250 nm处的吸收峰, 由制备过程中引入的草酸根离子产生。并给出了随着退火温度升高250、275 nm的吸收峰消失的合理解释。通过对不同氧化时间、氧化电压下制备的AAO模板吸收光谱的研究, 发现延长氧化时间对AAO模板吸收带边的红移影响不大, 而升高氧化电压则使AAO模板的吸收带边出现了明显红移。表明氧化电压的升高对AAO模板的内部结构及缺陷的变化影响极大。     

基于模板匹配法的枪械射击准确度验收系统

枪械射击准确度是枪械验收的一项重要指标。为提高验收精度、降低验收成本,针对现有验收方法的不足,提出了光电成像并结合图像处理的验收方法。根据成像的图像特点和验收的实际要求,采用模板匹配算法识别代表瞄准线的十字分划,拟合枪管轴线并用十字分划表示,通过检验两十字之间的角度关系来进行射击准确度的验收。研究结果表明,采用模板匹配算法,十字分划的识别精度小于1个像素,射击准确度验收系统的精度约为0.26 mil。     

一种基于交叉相关的类星体的红移测量方法

给出了一种新的类星体光谱的红移测量方法。首先,利用提取出的发射谱线信息确定一组红移候选;然后,按这些红移候选将静止模板光谱红移,计算所得光谱与目标光谱的相关值;最后,确定最大相关值对应的红移候选为目标光谱的红移。相对于已有的基于谱线匹配的方法,此方法的性能受谱线提取效果的影响较小。实验结果表明： 此方法的鲁棒性较好,性能优于基于谱线匹配的方法。     

一种快速求红移和证认谱线的新方法--伪三角法

对于河外天体,谱线证认和红移确定是光谱分析的第一步。本文在仔细分析天体光谱特点的基础上,提出了一种全新的求红移和证认谱线的新方法--伪三角法。该方法利用最强的三根谱线的波长信息构造“三角形”,通过将最大角的“余弦”与已知模板的“余弦”表相匹配,反推得到相应的标准谱线波长,并进而得到红移值。通过这个红移值,可以得到所有的谱线的标准位置,这就相当于谱线证认。结果表明：这种方法在大大减少运算量的同时,保持了较高的正确识别率和极低的误识率。这对海量光谱数据的处理具有重要的意义。同时,该方法立意新颖,简单明了,容易实现。缺点是对于谱线少于3根的光谱以及噪声很大的光谱不能有效地处理。     

LAMOST星系光谱的红移自动测量

自动测量LAMOST望远镜所产生的大量星系光谱红移,是LAMOST望远镜数据处理的关键。PCAZ的红移自动测量方法,只适用于红移值较小(一般情况不超过z＜0.2)的情况,其原因是受到所应用构建正交模板的光谱模板范围的限制。文章突破了这一限制,针对LAMOST将产生的光谱的特点,作者改进了这套方法。应用该方法到具体的观测数据中,得到了准确率超过90%的红移值。该方法的红移测量极限依赖于模板的波长范围和待测光谱蓝端的信噪比,按照LAMOST的初步设计,对z＜0.8红移,可进行准确测量。经过测量, 得出结论：(1)该方法适用于LAMOST的星系红移测量;(2)为实现巡天红移的测量,需要构造完备的不同星系的光谱模版(UV-IR);(3)蓝端信噪比大小影响对大红移的测量。     

基于投票加权累积度量的模板匹配算法

从点集相关性的角度提出了一种新的模板边缘图像匹配度量——投票加权累积度量(WVAM),在该度量中融入了抗几何畸变以及抗杂点与相似区域干扰的机制,能够实现异源情况下模板边缘图像的匹配定位。为了进一步提高WVAM匹配的单相关峰特性,转换点的坐标投票为局部结构信息投票,形成了融入局部结构相似性的投票加权累积度量(LSS-WVAM),该度量能够表征模板边缘图像与待匹配区域的整体结构相似性,更具有稳健性。在仿真实验中利用全局与局部度量信噪比作为评价指标,证明了WVAM具有比LTS-HD(Least trimmed square Hausdorff distance)更好的全局单峰与局部梯度特性。与WVAM相比,LSS-WVAM在全局和局部性能上约提高30%和4%。     

基于钚特征γ谱的核弹头模板技术可行性研究

基于核弹头钚特征γ谱的模板测量技术是深度核裁军核查的重要技术手段之一。 以Monte Carlo数值模拟为手段, 计算假想核弹头γ射线的输运过程, 分析在可能的核查场景中, 通过构建基于特征γ谱子能区计数的相对测量的比对匹配算法, 分析并建立了由成分匹配和结构匹配组成的核弹头模板测量技术, 该方法较好地消除了绝对测量距离误差和时间误差的影响。The nuclear warhead detecting technology based on a template with γ spectrum of Plutonium is an important verification means in the deep irreversible nuclear disarmament. In order to obtain the γ ray spectra, γ ray transportation processing for the hypothesis nuclear warhead model has been simulated. In a possible nuclear disarmament verification case, the template matching algorithm based on the relative counts of the explored γ spectrum of Plutonium in sub energy region is built up, and the template technology of nuclear warhead composed of element matching and structure matching is established. This method could eliminate the effect of the error caused by the detecting distance and time.     

基于灰度统计的快速模板匹配算法

针对传统的基于灰度值的匹配算法计算量大、时间复杂度高的缺陷,提出了一种基于灰度统计的快速模板匹配算法,以十字特征直线代替模板进行粗匹配,仅对搜索图中像素点数目较少的一段灰度区域进行匹配,从而大大减小了计算量,使匹配速度得到极大提高.仿真实验证明本算法匹配速度快、较传统的灰度相关算法快了二至三个数量级,具有较强鲁棒性.     

Absolute spectral matching for coarsely connected graphs

Spectral matching (SM) is widely used in correspondence extraction or refinement. However, it dose not work well in the instance when the given potential correspondences are mostly correct (i.e. the corresponding assignment graph is a coarsely connected graph). In the paper, we present an absolute spectral matching (ASM) method to solve this problem. In ASM, (1) the absolute value of the principal eigenvector is adored; (2) a user-defined parameter is defined to control the refinement process. Experimental results show the effectiveness of ASM over RANSAC.     

基于小波多尺度特征匹配的类星体红移测量方法

在中国正在实施的大型巡天项目(LAMOST项目)中,预计能获得105数量级的类星体光谱。文章旨在研究适用于LAMOST观测数据的类星体红移测量方法。为了克服信噪比较低的不利因素,文章采用小波变换的方法对类星体宽发射线进行特征提取,然后利用多尺度特征匹配的方法进行类星体红移测量。通过对sloan digital sky survey(SDSS) data release 2(DR2)中的15, 715条类星体光谱的实验表明,在误差为0.02的范围内所用方法的正确率达到95.13%。该方法可对相对定标的类星体光谱数据进行红移测量,符合LAMOST数据的要求,可为天文学家进行类星体和宇宙大尺度等研究提供帮助。     

Weakenings and redshifts induced by random propagation times

The crossing by light of a turbulent medium results in a random propagation time. We show that the broadening of monochromatic sources leads to a redshift for a part of the transmitted wave and a spreading for the other part. Gaussian shaped spectra and Gaussian propagation times allow to perform computations about the properties of the received wave. In particular, when it is possible to give a strong enough random character to the propagation, the shift parameter z can reach a sizeable amount, taking smooth hypotheses about the parameters of used Gaussian.     

基于谱线特征匹配的恒星光谱自动识别方法

我国正在实施的大型巡天项目(LAMOST项目),急需恒星光谱的自动识别系统。文章给出了一种基于谱线特征匹配的恒星光谱自动识别方法。该方法由以下主要步骤组成：(1) 利用小波变换的方法对观测光谱进行谱线特征提取;(2) 将提取出的特征和恒星谱线的特征模板进行相关匹配;(3) 根据相关匹配结果进行恒星光谱识别。通过对Sloan Digital Sky Survey (SDSS),Data Release Four (DR4)中的大量真实光谱数据实验表明,该方法具有对噪声鲁棒等特点,正确识别率高达96.7%。该方法可对相对定标的巡天光谱进行自动识别,符合LAMOST数据的要求,可为天文学家进行恒星和银河系的结构等研究提供帮助。     

基于特征约束的谱线自动提取

已有的谱线自动提取方法均采用整体阈值约束或局部阈值约束进行谱线识别,因而谱线提取结果中普遍存在谱线遗失或伪谱线过多的缺点。文章在谱线识别时加入了2个特征约束,第1个特征约束是： 谱线线心的强度必须大于局部阈值和整体下阈值,并且如果某一点的强度大于整体上阈值,则可认为在该点存在谱线;第2个特征约束是： 谱线的起始波长和终止波长处的强度必须小于谱线线心的强度。这2个特征约束使得该文的谱线提取效果较之已有方法有显著的提高。通过实验对该文方法和已有的方法进行了比较,实验结果充分体现了该文方法的优势。     

激光诱导击穿光谱的自组织特征映射结合相关判别对天然地质样品分类方法研究

激光诱导击穿光谱技术具有微损、原位、快速分析的特点,在样品分类识别、成分分析等领域有广阔的应用前景。为探索该技术在天然地质样品识别应用的可行性,提出了一种自组织特征映射神经网络结合相关判别对天然地质样品LIBS光谱分类识别的方法。为减小全谱中背景噪声等不相关数据干扰、降低计算量,在元素谱线归属的基础上进行了特征谱线提取,实现了高维光谱数据的降维。以特征谱数据为输入建立网络训练模型,得到具有输入样本特征的权向量,通过权向量与待测样本进行相关分析可以实现样品分类。对16种天然地质样品的分类算法实验证明,在全谱、主成分降维和特征谱段三种数据处理方法中,特征谱的降维和提取LIBS数据主特征效果最优。改进的SOM网络结合相关判别算法比支持向量机方法和直接应用SOM网络方法的分类准确度更高,初步证实了该方法的有效性。     

基于非同步替代光谱定标的地表下垫面影响分析

对760nm附近的氧气吸收带,选用植被、枯萎植被、人工地物、沙地和雪地五种典型地表类型,基于模拟数据进行非同步替代光谱定标方法的误差分析,比较不同地表类型得到的光谱定标准确度,为高光谱成像仪的非同步替代光谱定标提供定标图像选择策略.结果表明:运用两种光谱匹配方法——光谱角度匹配和欧氏距离法得到的定标误差基本一致;730~800nm的地表反射率曲线标准差在0.05nm以内时,定标误差集中在±0.5nm范围内;人工地物类型中个别地物如橄榄绿光泽涂料和植被大面积覆盖的图像数据不适合用于非同步替代光谱定标.