基于多尺度小波特征的高光谱影像亚像素目标识别

提出了一种基于多分辨率小波高频特征系数的高光谱遥感影像亚像素目标识别方法。首先利用多尺度小波变换将光谱信号分解为不同尺度的高频特征信号,然后借助接收操作特性曲线(ROC)和马氏距离投影寻踪求取一维最佳识别特征,最后通过高斯最大似然决策函数求解亚像素目标的存在概率。通过38种小波函数的高光谱数据实验证明,该方法对亚像素目标的识别效果较好。     

基于时频分析的高分辨率层序地层

在层序地层学的基础上,根据沉积旋回特征,运用时频分析的方法对北黄海东部坳陷进行高分辨率层序地层研究,将某口井的测井曲线进行一维离散小波阈值去噪与主成分分析方法融合多条测井曲线,求得能够综合反映地层信息特征的第1主成分曲线。对该曲线进行一维连续小波变换,根据模极大值得到的不同尺度因子,对不同级别的层序地层进行划分,可划分出4个层序和8个准层序组单元,并对层序单元进行沉积旋回和微相分析,以沉积微相为单元并进行小波变换,得到小尺度对应的岩层组单元划分。结果表明,对测井曲线进行小波变换能对层序地层进行高分辨率划分,并且可有效地进行沉积旋回的研究。     

基于双树复数小波变换的特征点水印算法

提出了一种基于双树复数小波变换的特征点数字水印算法。对图像做三级双树复数小波变换,用F rstner算子提取图像低频子带中的特征点,根据复数小波变换的系数特点,通过修改相应的高频系数来实现水印信息的调制嵌入,提取水印信息的同时能够近无损恢复原始载体图像。算法兼顾了水印的鲁棒性和不可见性,能够有效抵抗剪切、平移、旋转等几何攻击,对线性拉伸、低通滤波等攻击也具有一定的鲁棒性。     

基于小波变换的海洋地磁日变改正研究

基于现有地磁日变理论和改正方法,对国际公开地磁静日变数据进行傅里叶变换和一维连续小波变换综合分析,判断大于0.2 Hz频段为磁扰变化场在频域的体现,并利用一维离散小波变换将数据分离,完善了已有的地磁静日变改正方法.根据日变数据特征和一维离散小波分解特性,选定sym8小波作为基本小波对数据进行7层分解,将日变数据中长期变...     

基于小波变换的水沙关系特征分析:以长江大通站为例

根据长江大通站近50年(1957～1999年)的水沙数据,利用复Morlet小波变换,分析水沙时间序列多尺度小波特征,建立了不同时间尺度上的水沙关系式.分析结果显示:(1) 大通站水沙序列年内洪、枯季周期波动最为显著,流量的长周期特征明显,含沙量与输沙量的短周期特征显著.(2) 大通站水沙序列多尺度特征明显,流量的振荡周期主要为3～6 a和8～16 a;含沙量多尺度振荡周期较为平稳,4～6 a的周期振荡中心尺度呈明显下降的趋势;输沙量以4～6 a和10～14 a的周期显著振荡,输沙量变化平稳,较含沙量变化有一定的滞后期.(3) 根据流量小波特征分析,近50年的水沙变化过程大致可分为3个时期,分时段拟合水沙关系曲线,发现总体水沙曲线的指数与正常期和丰水期的接近,而与少水期的存在较大的差距.少水期系数较小、指数较大,表明在少水期泥沙的供给量较少,但水流的搬运能力增强.     

基于局部均值分解和交叉小波的全球平均海平面变化与ONI 指数多尺度特征研究

为研究全球平均海平面与ENSO（El Niño-Southern Oscillation） 的相关性问题, 本文提出了一种结合局部均值分解和交叉小波原理的分析方法, 揭示全球平均海平面和ENSO 的影响机理和因果关联。利用全球平均海平面的时间序列进行局部均值分解得到PF 分量和余量, 表示海平面变化的高频分量、低频分量和趋势分量。剔除高频分量的影响, 利用最小二乘线性拟合趋势分量, 得到1991—2000 年的全球平均海平面上升速率为3.6 mm/a。接着对PF 的低频分量进行距平变换再与ONI 指数（Oceanic Niño Index, ONI） 分别进行Morlet 连续小波变换得到小波功率谱, 再将变换的连续小波分别进行交叉小波变换得到交叉小波功率谱和凝聚谱, 通过交 叉小波功率谱和交叉小波凝聚谱揭示信号在时频空间的能量共振和协方差分布规律, 其中交叉小波功率谱体现了共同的高能量区的相关性, 交叉小波凝聚谱体现了共同的低能量区的相关性。结果表明, 该方法能在多尺度上分析海平面的变化, 并能分析ONI 指数与全球平均海平面的关系, 可为全球平均海平面演变规律分析和预测等方面提供有力工具。     

基于小波分析的侧扫声呐信号非线性增强算法

侧扫声呐回波信号是形成侧扫声呐图像的基础,是侧扫声呐系统对水下目标的最直接观测量, 将一维小波变换与非线性增强方法相结合,提出了一种基于小波变换的侧扫声呐回波信号非线性增强算法, 用以改善侧扫声呐图像对比度低、噪声强度大的问题。首先利用改进的 Bayes 阈值对侧扫声呐 ping 信号进行一维小波分解,提取信号特征信息;然后利用 2 种不同的非线性函数对高、低频小波系数进行处理;最后利用小波反变换重构信号,形成增强后的侧扫声呐图像。实测数据验证结果表明：利用该算法对侧扫声呐 ping 信号进行处理,实现了侧扫声呐图像对比度的增强和对噪声的抑制,可以获取较好的图像视觉效果。     

基于小波奇异性检测技术的海底沉积物声速测量结果分析

海底沉积物声速是海洋物理学和水声学研究的一个重要物理量。声速测量的准确性取决于如何准确计量超声波在沉积物介质中的传播时间。针对传统的观察波形突变法存在不足,文中基于小波变换独特的时-频局部化特征,阐明了小波变换信号奇异性检测原理,分析讨论如何利用该原理来检测海底沉积物声速测量中的超声回波信号起跳点。用Matlab数值计算软件,把记录的波形数据文件导入工作空间,选用Db3小波进行5层小波分解,观测其模极大值点的位置;用Gauss小波进行连续小波变换,观测其模极大值线的位置。并用两个实例验证了小波变换检测超声回波起跳点可行性及优越性,可提高海底沉积物声速测量的准确性,为海底智能化检测仪器的研发提供技术基础。     

合成孔径雷达图像中海洋内波的特征检测

海洋内波在合成孔径雷达(SAR)图像中具有特定纹理分布,因此可以根据海洋内波SAR图像的纹理分布特性,进行内波海面特征检测。利用功率谱对具有不同纹理特征的SAR图像进行分析,并对特征进行分类统计得出内波的功率谱特征。在海洋内波区域,利用多孔小波变换及多尺度融合提取海洋内波特征,在此基础上对波-流散射系数进行提取。提出了"内波特征的功率谱特征-多孔小波综合检测算法",为海洋内波参数反演奠定了基础。     

海洋水下声探测信号的分类与分析

水下声探测是外国调查船和水下文物盗捞船进行非法调查和探测的主要技术手段,根据信号的主要声特征,对海洋水下声探测信号进行分类,分为宽带中、低频信号和窄带高频信号.在福建兴化湾海域采集了浅地层剖面仪信号、电火花声源信号、侧扫声纳信号和单频测深信号4种代表性的海洋水下声探测信号,根据声特征分析给出了对应的分类,其中:浅地层剖面仪信号为信号类型确定的中、低频信号;电火花声源信号为宽带脉冲中、低频信号;侧扫声纳信号和单频测深信号为窄带高频信号.通过对4种实测声探测数据的分析研究,给出了对应类型的海洋水下声探测信号的分析、提取方法,其中:信号类型确定的中低信号和窄带高频信号在初步的时、频分析基础上,可通过带通滤波提取;宽带脉冲中、低频信号在初步的时、频分析基础上,可尝试通过小波尺度相关滤波的方法提取.结合已知的水下声探测信号的主要声特征,实现对采集的海洋水下声探测信号的识别.     

二维小波变换在侧扫声图目标检测中的应用

针对侧扫声纳图像目标边缘检测困难的问题,利用二维离散小波变换对侧扫声纳(SSS)声图进行多分辨率分析,对大尺度分解的小波系数进行非极大值抑制,并重构小尺度上的低频分量。联合各尺度上的低频分量,构建SSS声图像素点处特征向量,构成其特征空间,对特征空间进行主成分分析,压缩其维数,并对压缩后的特征向量进行K-均值聚类分析,提取类间边缘线。利用含有沉船的SSS声图,并在其均质区域内加入目标与声影进行验证实验。该方法在实验中边缘检测准确率为0.90,表明该方法的有效性。     

Vertical dynamic impedance of pile considering the dynamic stress diffusion effect of pile end soil

A new analytical model is presented to analyze the dynamic stress diffusion effect of pile end soil on the vertical dynamic impedance of the pile. The surrounding soil of the pile is modeled by using the plane strain model and the pile is simulated by using one-dimensional elastic theory. Finite soil layers below the pile end are modeled as conical fictitious soil pile with stress diffusion angle which reflects the dynamic stress diffusion effect of pile end soil. By means of the Laplace transform and impedance function transfer method, the analytical solution of the vertical dynamic impedance at the pile head in frequency domain is yielded. Then, a comparison with other models is performed to verify the conical fictitious soil pile model. Finally, based on the proposed solution, the selected numerical results are compared to analyze the influence of dynamic stress diffusion effect for different design parameters of the soil-pile system on the vertical dynamic impedance at the pile head.     

时频分析技术在储层分析中的应用

时频分析是对地震信号进行分解,可以在不同频带上显示不同级别的地质现象。采用连续小渡变换方法,对地震资料进行储层时频分析和分频属性提取,时频主极值频率曲线与伽马曲线有较好对应关系,尤其是其低频趋势线。对A区块周边的两口井井旁道进行了时频分析,揭示出该区15Hz低频数据体与储层及含油气相关性较好。针对这一特征,对该区三维地震体进行了运算及属性提取,描述其储层展布。     

基于小波变换和高斯函数的影像去噪方法研究

提出了小波变换与高斯函数相结合进行影像去噪的方法,在去除高斯白噪声的同时能够有效去除椒盐噪声。此方法是在小波域内结合小波变换的特点对高频子带分别进行高斯低通滤波,将滤波后的小波系数经过反变换后即可得到经过去噪后的影像。实验表明该方法不仅对高斯噪声和椒盐噪声去噪效果明显,而且保留了影像的细节信息,其滤波效果优于中值滤波和小波软阈值法。     

基于小波变换的海洋地磁日变改正研究

基于现有地磁日变理论和改正方法,对国际公开地磁静日变数据进行傅里叶变换和一维连续小波变换综合分析,判断大于0.2 Hz频段为磁扰变化场在频域的体现,并利用一维离散小波变换将数据分离,完善了已有的地磁静日变改正方法。根据日变数据特征和一维离散小波分解特性,选定sym8小波作为基本小波对数据进行7尺度分解,将日变数据中长期变化和短期变化与磁扰部分在保证保真度条件下有效分离,并与傅里叶级数分解和低通滤波处理效果作对比验证,结果显示一维离散小波变换处理效果更佳。日变数据中短、长期变化与磁扰两部分数据的有效分离并分别改正可提高海洋地磁测量日变改正质量,降低海洋地磁数据处理过程中误差累积程度,提高了现行日变改正方法的科学性、准确性。     

Natural frequency of offshore wind turbines on rigid and flexible monopiles in cohesionless soils with linear stiffness distribution

A simplified method is introduced to obtain the fundamental frequency of offshore wind turbines supported by monopile foundations. Soil-pile interaction is modeled based on Winkler approach and concept of beam on elastic foundation. The soil is considered to have linearly varying modulus of subgrade reaction along depth which is a typical assumption for cohesionless soils. Rayleigh method which is based on conservation of total energy of the system is utilized. Firstly the natural frequency of the system with rigid pile is derived and then an innovative procedure is introduced to take pile flexural stiffness into consideration. Comparison between results of the present method with those of a numerical FE model for a typical 2 MW wind turbine structure shows excellent agreement for rigid pile and flexible pile with small value of slenderness ratio. The agreement is also good for flexible pile with higher slenderness ratios. A parametric study is carried out to investigate the effect of important parameters of foundation including pile slenderness ratio, pile aspect ratio and pile mass on the system natural frequency.     

A new method for separation of 2D incident and reflected waves by the Morlet wavelet transform

A new method based on the Morlet wavelet transform for separating a 2D wave field into incident and reflected waves is proposed in this paper. The principle of this method, first, is derived for constant depths. Then, using the linear shoaling theory, the method is extended to an arbitrary sloping bathymetry. Owing to the time-frequency characteristic of wavelet transform, the present method can separate waves in the real time domain and is not confined by the stationary assumption of waves. The efficiency and accuracy of this method are demonstrated using numerical simulated data.     

Wavelet transform based coherence analysis of freak wave and its impact

The present paper presents the results of a wavelet transform-based coherence analysis of freak wave and its impact. Wavelet transform has been used as a tool in analyzing signals in the time domain as well as in the frequency domain. The analysis was applied to laboratory-generated freak waves. The wavelet transform of the time history of the freak wave and its impact force revealed that a wide range of frequency components were contained in them. The coherence analysis was conducted on the wave and its impact force time histories. The coherence analysis revealed that some high-frequency components were highly correlated with the impact forces. The present study demonstrates that the wavelet transform can be an alternative tool in the analysis of strongly nonlinear freak wave and its impact.     

水陆边界模糊条件下的水边线精确提取方法研究

为达到在水陆边界模糊条件下自动提取淤泥质海岸水边线的目的,试验了一种基于样条二进小波àtrous小波变换和自动阈值获取相结合的方法,基于高分影像自动提取水边线。同时将Sobel算子,Log算子,Canny算子提取的水边线结果和本方法提取的水边线结果进行定性和定量比较,结果表明,本方法可以有效去除水陆边界模糊条件下高分影像中的噪声,快速自动地提取水边线。从方法学上解决水陆边界模糊条件下的水边线自动提取困难的难题,为进一步确定海岸线奠定坚实基础,大量节省人力、物力和财力。     

Separation of obliquely incident and reflected irregular waves by the Morlet wavelet transform

An existing 2D time-domain method for separating irregular incident and reflected waves by wavelet transform [Ma et al., 2010. A new method for separation of 2D incident and reflected waves by the Morlet wavelet transform. Coastal Eng., 57(6):597–603] is extended to account for obliquely incident irregular waves propagating over sloping bottoms. The linear shoaling and refraction coefficients are adopted to determine the amplitude and phase changes of waves. The optimal central frequency of the Morlet wavelet is determined by the minimum Shannon wavelet entropy. Numerical tests show that the present method can accurately separate waves over horizontal depths. For waves at sloping bottoms, however, the separation errors increase as bottom slope increases and are significant for waves with incident angle larger than π/3.