AUV移动探测下基于U-Net网络的本体噪声去除

在基于移动 AUV(自主水下机器人)平台的水下机动目标探测场景中,由于拖曳能力和探测孔径的限制,目标噪声极易淹没在本体噪声中。而且,本体噪声与目标噪声具有非常相似的频谱特性和倍频关系,进一步加重了目标噪声分析的难度。为降低本体噪声的影响、提高目标噪声的信噪比,开展了基于 U-Net 深度网络的水下混合噪声信号分离算法研究。通过仿真模型测试了算法在不同转速差、桨叶数差以及目标噪声信噪比条件下去除本体噪声的性能。实验结果初步表明：在目标信号信噪比不低于–10 dB 的条件下,算法可以对本体噪声进行有效去除。     

点云直方图在多波束条带自动匹配中的应用

多波束测深是一种广泛使用的水下地形探测方式。当前多波束数据处理技术日臻完善,但是多波束条带间自动匹配仍存在较多问题。针对水下复杂环境、多波束自动匹配效果不佳的问题,采用点云直方图 (point feature histograms,PFH)自动匹配算法,对条带点云进行自动匹配。因直方图所在的高维超空间为特征描述提供一类量化信息,对点云对应曲面的多维姿态具有鲁棒性和适用性。因此,在多波束自动匹配算法中采用PFH算法。实验数据由6205侧扫多波束测深系统获取,并对实验数据采用随机抽样一致算法(random sample consensus,RANSAC)进行定性定量分析,验证本文算法的优势,并分析相关不足。     

基于字符特征的数字字符识别算法

提出了一种基于字符特征的数字字符识别算法,对识别过程和算法实现进行了详细介绍。该算法避免了细化、轮廓提取和模板匹配等复杂的计算,具有计算简便、实现简单的优点。     

3D正态分布变换在多波束自动校准中的应用

多波束测深数据存在横摇误差、纵摇误差、艏摇误差等,需进行校准。当前主要采用商业软件Caris进行人工手动校准,自动校准主要采用迭代最邻近算法等。针对Caris需要人工干预以及ICP容易陷入局部循环的缺陷,采用3D正态分布变换的配准方式,通过建立联合概率密度函数,采用似然函数建立匹配点云与目标点云之间转换关系。利用Hessian矩阵和梯度向量求最优化转换参数,完成多波束条带的自动校准。本文结合Caris中的人工配准结果,通过对3D-NDT算法匹配效果进行对比分析,验证了文中算法在平坦地区、斜坡区域等多种地形中都取得了更优的匹配效果,为实现多波束自动校准提供了重要的算法依据。     

中华绒螯蟹背壳特征识别及其算法研究

针对现阶段中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)防伪技术准确性差和可靠性低的问题,本文提出一种基于图像匹配的蟹背壳特征识别算法.首先,分割出具有唯一性的中华绒螯蟹背壳图像,用SURF算法提取特征点,然后使用双向FLANN算法与数据库中保存的特征点匹配,以匹配点与最近欧式距离和次近欧式距离匹配点的位置关系作为...     

基于图像分层搜索的地形轮廓匹配算法设计

应用图像分层搜索序贯判决算法,进行海底地形轮廓匹配（TERCOM）算法设计。建立了上下两层同时匹配的比较控制逻辑,既提高了匹配速度,又减少了误匹配,增强了地形二维匹配的健壮性。应用实际海图原始数据进行仿真。结果表明,该算法在保持匹配速度的同时具有较高的匹配精度和抗差特性。     

基于灰度匹配的序列影像的目标跟踪研究与实现

利用匹配算法对视频帧进行处理可以实现对特定目标的跟踪.通过在Matlab平台上利用基于灰度的匹配算法实现简单背景下的单目标跟踪,来说明目标跟踪的基本过程,并且对在Matlab平台上实现目标跟踪所遇到的坐标系转换、运算速度以及适用范围等问题进行了分析讨论.     

基于TIN模型的水下地形匹配定位算法

针对当前尚无直接利用海图水深构建不规则三角网(triangulated irregular network,TIN)进行水下地形匹配定位的现状,提出了一种基于TIN模型的水下地形匹配定位算法。首先,在经典TERCOM(terrain contour matching)算法的基础上,设计基于TIN模型的匹配搜索区的确定方法;然后,给出待匹配航迹点的水深值计算公式;最后,构建目标匹配定位的地形相关组合算子,实现匹配定位。实验结果表明:(1)本文所提算法可以用海图的原始水深直接构TIN模型作为匹配基准图进行匹配定位,且其定位精度可明显高于基于规则格网模型的经典TERCOM算法;(2)新方法可以有效的降低误匹配的发生;(3)提出的MMD+MSD组合匹配算子能够一定程度上克服水深系统误差对定位精度的影响。     

福建琅岐岛表土孢粉与植硅体组合对农业活动的指示

孢粉和植硅体是重建古人类农业景观及环境变化的重要指标,明确它们在表土中的分布规律及其与现代植被组成之间的关系对于精确解释化石孢粉和植硅体数据具有重要的意义。本研究对福建琅岐岛3种土地利用类型的22个表土样品进行了孢粉与植硅体分析,基于地理信息系统和遥感技术,展示了不同类型孢粉百分比的空间分布及其与植被覆盖度间的数量对应关系。孢粉分析表明,以松属（Pinus）为代表的外来花粉普遍存在于表土样品中,这削弱了采样点周围植物的孢粉表现力,导致了果园和农田植被组成与表土孢粉组合间的巨大差异。与此同时,农业收割活动进一步降低了农田植物的花粉表现力。从遥感影像中提取的植被覆盖度数据仅与荒地上的木本植物花粉含量存在较强的相关性（R2=0.776 4）,这显示茂密的草本植物降低了外来木本花粉的相对含量,证明了该植被类型具有良好的孢粉表现力。植硅体分析表明,表土样品含有丰富的竹亚科（Bambusoideae）、水稻（Oryza sativa）和杂草的植硅体。与孢粉指标相比,植硅体提供了更丰富的草本植物信息。     

VPN安全性与地址冲突研究

为了解决校园网络升级改造过程中引入DMZ与VPN技术后,导致的内网资源安全性降低与虚拟IP地址碰撞的难题,在传统VPN解决方案基础上,提出虚拟IP地址生成算法与IP地址连接池的思想。异地用户通过VPN访问内网资源时,必需使用IP地址连接池来获取虚拟IP地址,实现虚拟IP地址分配的动态管束,有效控制虚拟IP地址的随意分配,避免因争夺虚拟IP地址资源而产生的碰撞问题。这种方法对于提高VPN网络的安全性和访问效率,遏制黑客通过匹配IP地址的方式入侵内网、保护内网资源安全与解决地址冲突问题非常有效。     

面向ARV水下对接的视觉引导信息特征点匹配算法研究

针对水下对接过程中近距离引导和定位问题,以ARV (AutonomousRemotely Operated Vehicle)水下对接末端引导应用中对图片特征点的快速准确匹配为目标,提出结合引导灯信息的图片特征点匹配算法。在传统的ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)特征点匹配算法利用关键点和描述子表征特征点的基础上,增加了相对位置信息。在特征点的提取阶段提取关键点、BRIEF描述子和相对位置信息,在匹配阶段同时考虑描述子和相对位置信息的匹配程度,提高了特征点匹配的准确率和鲁棒性。同时,在特征点提取阶段利用引导灯辅助精确计算图片的缩放尺度,使得特征点的提取更加精确、速度更快。通过实验,验证算法的有效性,证明了文中提出的算法提高了图片特征点匹配的准确率和鲁棒性,同时缩短了算法的运算时间,有利于保障定位算法的实时性,从而提升水下对接的成功率。     

海洋测深中时移和偏移效应综合分析与改正

海洋测深中，定位与测深分属两个独立的技术系统，测深时两系统在时间和空间上难以保持一致，从而存在匹配误差。本文着重论证了产生匹配误差的两种因素(延时效应和定位中心与测深中心的偏移效应)之间的关系及其对测深结果的综合影响，最后给出了各种情况下匹配误差的改正方法。数值实验结果表明该算法的有效性。     

利用二进制特征描述符的改进SIFT影像匹配算法

针对SIFT算法在匹配过程中运行效率低的不足,结合BRIEF特征描述子,将SIFT算法的高维特征向量转换为二进制特征描述子,以提高匹配效率。特征匹配过程首先采用Hamming距离完成粗匹配,再采用最小距离筛选法结合PROSAC算法的双重检测对初步匹配的特征点去伪,获得精准的匹配点对。实验结果表明该算法较SIFT算法匹配精度平均提升30.6%,匹配效率平均提高4.06倍,具有较强的实时性以及可行性。     

改进的同名直线匹配及三维重建技术

针对已有三维直线重建算法的不足,提出了基于同名直线和点云数据的三维直线重建算法,该算法先应用单应矩阵与核线双重约束实现直线匹配,再依据共线条件方程的基本原理,经过初步确定高程值、验证与精化高程值、光束与物面交会及精化三维空间直线段等一系列过程,最终实现空间直线的三维重建.该实现过程简单易懂,并能获得较高精度的三维空间直...     

基于边缘计算的海洋观测要素自匹配方法

在对海洋观测数据进行大规模集成时,需要对现有数据源的观测要素与集成系统的观测要素之间建立匹配映射关系,由于海洋观测数据源存储结构复杂,数据转换计算量大,造成海洋观测要素匹配耗时长、错误率高等问题,阻碍了异构海洋观测系统的大规模集成。文中提出了一种新的海洋观测要素自匹配方法,采用边缘计算降低网络传输数据量;采用分组快速搜索算法和ω-KNN算法提高要素匹配准确性和效率。利用实际的海洋观测数据集搭建原型系统,对海洋观测要素自匹配方法进行验证,结果表明该方法执行效率提高2.67倍,准确率达到96%,在保证海洋观测要素匹配准确性的同时,进一步提高了要素匹配效率。     

海洋二号卫星微波散射计后向散射系数业务化面元匹配算法

本文提出了一种可业务化运行的海洋二号卫星散射计面元匹配方法,该算法主要用于将按时序排列的后向散射系数及相关参数投影到相应风矢量单元。面元匹配方法主要包括地面网格划分和后向散射系数观测结果重采样两个关键步骤。为简化计算,本文采用了以星下点轨迹为中心,以顺轨向及交轨向为坐标轴的地面网格划分方式。在重采样过程中,本文提出了一种“三点标定”重采样方法,利用观测脉冲的地面足印中心,星下点轨迹的起点,以及过地面足印中心做星下点轨迹垂线的交点,三点形成的直角三角形来计算每个后向散射系数观测结果在地面网格中对应的坐标。该直角三角形的两直角边分别对应观测脉冲在顺轨向和交轨向的坐标。同时,为减少由于星下点数据空间分布不连续引起的面元匹配误差,在采用三点标定法进行重采样之前,首先对星下点时空分布不连续的区域对时间插值,然后以时间为坐标,对星下点经度、纬度分别进行内插。对风矢量面元位置分布和风矢量反演精度等分析表明,本文提出的面元匹配算法,可在满足高质量海面风场反演的要求。     

黄河水下三角洲表层沉积物对应分析

利用对应分析方法对１９８９年５、８月黄河水下三角洲４８个站位的表层沉积物，采用沉积物粒度参数：中值粒径、标准偏差、偏态、峰态作为变量进行统计分析，共划分出３种沉积物类型，对应３种沉积环境。分析结果表明，Ｍｚ与ＫＧ为负相关关系；与δ１总趋势呈正相关，但部分样品不适合此规律；与ＳＫ１亦呈无规律性，反映出黄河具正常水流和浊流两种沉积环境特征的独特性。洪、枯两个季节３大关联群分布的差异，反映出不同季节在河     

面向多区域高效搜索的UUV集群任务分配

UUV 集群在执行大范围搜索任务时分配方案的优劣对于提高任务执行效率至关重要。研究解决 UUV 集群同时进行多区域搜索中的任务分配问题,使得全部区域搜索完成时长最小。针对传统匈牙利算法无法高效解决不平衡任务分配的问题,提出一种改进匈牙利多轮分配算法。该算法通过多轮任务分配,实现空闲 UUV 高效利用和目标区域合理分配,通过在代价函数中引入边际代价和保守估计时长,大大减小了全部区域搜索完成时长。仿真实验结果表明：提出的算法相比传统匈牙利算法能够合理分配空闲 UUV,提高分配效率。此外,相较于仅采用搜索时长为代价函数,在代价函数中引入边际代价和保守估计时长能够针对耗时长的区域最大限度缩短搜索时长,保证随着 UUV 数量的增加,全部区域搜索完成时长单调递减。     

广东川山-阳江海区海岛潮间带表层沉积物粒度特征与沉积环境的关系

为探讨沉积物粒度与沉积环境的关系,通过粒度累积曲线、R型聚类分析和R型因子分析等手段对川山-阳江海区海岛126个潮间带表层沉积物样品沉积物粒度进行综合分析。结果表明弱水动力沉积的细粒组分含量稳定,受海水扰动影响,粗粒组分含量不稳定。沉积作用与粒径存在较好的对应关系：悬移沉积对应的粒径为5φ->11φ;推移沉积对应的粒径为<-1φ-1φ;跃移沉积对应的粒径为2φ-4φ。     

基于本体的海洋地球化学数据互操作系统设计与实现

国际深海资源的勘查和开发,积累了大量珍贵的大洋样品和分析测试数据。为完成多源异构海洋地质化学数据的自动集成和智能检索,设计了基于大洋样品本体模型的大洋样品地质化学数据互操作系统。系统为三层架构,分别是数据层、语义层和应用层。数据层完成了数据汇交模板定制;语义层完成了模式和语义互操作;应用层完成了基于语义的一站式数据检索。系统在ODP-ICP-AES、PetDB、GEOROC3个数据库模型上进行了实验,实验结果显示:该系统在确保数据源独立性、安全性、时效性的前提下,实现了海量大洋调查数据和模型的复用。