铁质破片的高光谱图像识别研究

高光谱成像凭借高的光谱分辨率、图谱合一、波段多的特点,能够为待分类目标提供多维的参考信息,从而提高分类精度。爆炸破片的识别回收能够为爆炸威力的评估和防爆措施的设计提供参考。针对当前破片检测中多采用可见光波段或红外波段等单个波段进行检测,忽略了破片目标与背景对不同波长的光有着不同的吸收程度,没有将多波段破片特征充分利用,为此结合高光谱检测手段,提出了一种空间分割结合光谱信息的爆炸破片识别方法。在实验室环境下,首先采集铁质破片、石头、树叶的高光谱图像,对采集的样本图像数据做预处理,包括去噪声以及黑白校正反演反射率信息等,感兴趣区域随机提取三类样本像素点共750个,随机选取600个点作为训练集其余作为测试集,通过训练后得到预测准确度分别为88%、 88%、 94%的决策树模型。其次模拟了铁质破片散落在含有石头树叶的沙土中的场景并采集其高光谱数据,通过前后级联的空谱融合方法,在空域经过图像增强和去噪等预处理之后,采用边缘检测结合区域生长以及形态学处理的方法对空间图像进行分割,得到沙土上有形态的目标,空间分割的交并比(IOU)达到93.5%,真阳率(TPR)达到97.4%;然后结合光谱域训练得到...     

基于改进1D-VD-CNN与近红外光谱数据的金银花产地溯源研究

金银花是清热解毒必备良药,市面上金银花来源复杂,最著名的山东平邑产金银花在市场上常遭造假。已有的鉴别方法大多耗时长、成本高且操作复杂,亟需一种快速高效的金银花产地溯源方法。针对应用在金银花鉴别中的近红外光谱(NIRS)数据的一维卷积神经网络(1D-CNN)鉴别模型存在参数量过大、模型效率过于低下、计算复杂度高,同时易产生过拟合问题,对传统1D-CNN结构作出改进。使用效率较高的VD(Very Deep)结构替代传统1D-CNN中隐含层结构,并针对NIRS数据适应性改进,使其可直接应用于一维NIRS数据。改进分为三步：(1)将特征层的设计转为2个约束优化设计：第一约束条件设每个卷积层C值(卷积核与感受野的大小比值)为1/6,可提高网络模型效率;第二约束条件取顶层感受野大小为数据向量大小,实现更深层数据特征提取,并减小过拟合。(2)通过降采样把特征层输出特征向量缩小至较小的尺寸;(3)使用两个1×5大小的卷积层和一个带有Dropout的池化层将数据大小降采样到只有一个矢量的向量替代分类作用的全连接层,进而减小参数量。采集河南、山东、河北、重庆主要产地出产的金银花为样品500份。测试光谱范围...     

顾及土壤类型的土壤Zn含量高光谱遥感反演

目前针对土壤重金属的高光谱反演方法大多集中在单一的研究区域或未考虑土壤类型对反演结果的影响,而土壤类型和成土因素的不同会对土壤属性参数的高光谱反演模型的普适性产生一定程度影响。该研究提出一种顾及土壤类型的重金属高光谱遥感反演方法,根据研究区土壤类型,从土壤样本的实验室光谱中提取对重金属起主要吸附作用的土壤光谱活性物质的特征谱段,分别建立基于土壤光谱活性物质特征谱段的重金属含量估算模型。使用改进的遗传算法(IGA)对特征谱段进行波段优选,使用偏最小二乘回归算法(PLSR)建模,使用决定系数(R²)、相对偏差(RPD)和预测均方根误差(RMSEP)三个指标对不同的建模方法进行评价。以湖南省郴州市东河流域铅锌矿矿区的黄壤和红壤样本数据为例,采集38个黄壤样本和35个红壤样本,从土壤样本的实验室光谱中提取对Zn起主要吸附作用的土壤有机质和黏土矿物的特征谱段,均采用IGA+PLSR方法进行建模。结果表明：不考虑土壤类型即利用全部土壤样本进行建模时,与全谱段建模结果相比,基于土壤有机质和黏土矿物特征谱段的重金属Zn含量反演精度的R²由0.624提升到0....     

基于高分五号高光谱影像的干旱区盐渍化土壤盐分含量估算

目前星载高光谱传感器较少,基于高光谱影像的土壤盐分含量估算研究仍处于探索之中。高分五号(GF-5)是目前国内光谱分辨率最高的卫星。目的是研究高分五号高光谱影像大面积估算干旱区盐渍化土壤盐分含量的可行性。选择新疆焉耆为研究区域,采集了198个土壤样本。首先,检测土壤样本中的全盐量、Na⁺、Ca²⁺、SO₄^2-、Cl^-的含量,利用ASD FieldSpec3地物光谱仪在实验室测定土壤样本的光谱反射率。然后,对实验室土壤光谱进行SG(Savitzky-Golay)平滑预处理,采用竞争自适应重加权采样法选择土壤盐分的特征波段,再利用偏最小二乘、岭回归和支持向量机建立土壤盐分含量的回归模型,发现实验室光谱反演土壤盐分的模型精度较高,五种土壤盐分反演模型的校正集决定系数均大于0.97,预测集决定系数均大于0.90。接着,获取土壤采样同期的高分五号高光谱影像数据并进行预处理,根据采样点位置在影像上提取了198个土壤样本的光谱曲线,使用与实验室光谱相同的反演方法,建立了高分五号影像光谱与土壤盐...     

高光谱技术结合化学计量法鉴别黑色水彩笔墨迹

为解决物证溯源过程中黑色水彩笔墨迹的分类鉴别问题,该研究收集了市面上常见的28种不同品牌、型号的黑色水彩笔,在450～950 nm区间内采集墨迹的高光谱数据,经预处理后进行主成分分析及判别分析。主成分分析提取到前三种主成分的累计贡献率达到90.57%,据此绘制的得分图聚集效果良好,可将28种水彩笔墨迹分为4类。使用费希尔判别分析来构建函数,以3∶25的比例确定测试集和训练集,对待测样品进行种类预测;费希尔判别分析的交叉验证正确率达到了92.0%,且对3个待测样本的分类正确率达到了100.0%,反映了主成分分析的结果正确、合理。研究表明：高光谱技术结合化学计量法可以实现对黑色水彩笔墨迹的无损、快速分类,为司法实践提供了一种新思路。     

基于高光谱仪与光谱仪模型共享的海洋沉积物碳含量速测的研究

实验室光谱仪和高光谱相机是两种获取物质光谱图像的仪器,两种仪器在实际应用方面各有优势且应用范围广泛。本文以光谱仪为主仪器,高光谱相机为从仪器,通过实验室光谱仪和高光谱相机之间的模型转移来实现对海洋沉积物碳含量快速预测。结果显示,当使用数据标准化处理光谱数据,且校正集和检验集的比例为3∶1,使用PDS-DMP-S/B模型转移算法进行模型转移时,建模结果的R■值为0.69,达到了比较理想的建模结果,为海洋沉积物碳含量从点到面的预测提供了一种新的、快捷的方法。     

加速器超导磁体失超泄放安全问题的研究

加速器超导磁体失超会导致恒温器中液氦蒸发并泄放到隧道内,引发ODH(Oxygen Deficiency Hazard)风险。有效地利用数值模拟和风洞实验可以对泄放过程进行研究,并且给出安全泄放流态的判据。本文对国内外超导加速器安全泄放案例进行分析,总结出影响安全泄放的主要因素,为国内大型超导加速器安全泄放设计提供参考。     

磁场-重力悬浮力学振子的反馈冷却

悬浮力学振子是近年来发展起来的新型高灵敏的力学探测手段,相比于固态力学振子,悬浮系统由于和外部环境完全没有物理接触,有着非常高的品质因子,在弱力测量,波函数塌缩测量等方面非常具有潜力。讨论了反馈冷却的机制,利用NdFeB永磁体对乙二醇600液滴实现了抗磁悬浮,并且用一个微线圈对其两个振动模式进行了反馈冷却,在常温300 K和真空环境10^-5 mbar中达到了实现了几百mK量级的冷却。实验结果与理论预测的最低有效温度吻合,为将来深入研究宏观量子现象提供了一个良好的平台。     

半导体超晶格属性的高分辨率X射线衍射研究

详细阐述了低维半导体材料的X射线衍射的动力学理论和运动学理论从高木陶平(T-T)方程出发,基于波动光学原理,推导出任意结构的多层膜的X射线衍射振幅的递推关系式并编写X射线衍射的程序,分别用动力学和运动学衍射理论模型模拟了20层GaAlAs/GaAs超晶格的X射线衍射结果,得到超晶格样品的结构参量.     

磁悬浮列车的发展及其应用中的几点想法

 磁悬浮列车的概念最早是由美国提出来的,后来,德国、法国、日本等国相继效仿,都进行了开发与试验。磁悬浮列车是一种与传统方式完全不同的崭新列车。它不是用普通机车牵引,而是靠通过磁场推动。它不接触导轨,而是靠一种看不见的“磁垫”使这“悬浮”在导轨上。研制磁悬浮列车要解决许多问题。首先是悬浮、前进问题。对于列车的车身和轨道也有较高的要求。一、磁悬浮列车原理悬浮作用只在列车行驶时才有。行驶时磁铁产生的磁力线切割地面上的短线圈,使线圈产生感应电流,这一电流引起的磁场,极性正好与车体上磁体的极性相同。