LMD和小波阈值的GNSS坐标时间序列降噪应用

局部均值分解方法降噪过于粗糙,将认定为噪声的乘积函数(PF)分量直接剔除,导致有用信息丢失.为了有效提取GNSS站坐标时间序列的有用信息,该文提出一种局部均值分解和小波阈值相结合的降噪方法.通过局部均值分解将坐标时间序列分解为一系列PF分量和余项,依据消除趋势波动分析方法计算各PF分量的Hurst指数,利用小波阈值提取H≤1的PF分量中的有用信息,将提取出的信息与剩余PF分量叠加重构获得最终降噪的坐标时间序列.通过对5个测站的坐标时间序列进行实验,结果表明局部均值分解和小波阈值相结合的方法能够有效提取噪声分量中的有用信息,信噪比提高了27.8％,从而验证了该方法的有效性.     

局部均值分解与支持向量回归的大坝变形预测

针对现有变形预测方法对于大坝变形的预测效果不理想的问题,该文利用局部均值分解方法获取生产函数分量并进行支持向量回归建模,用此方法对大坝变形进行多尺度分析。通过局部均值分解对大坝变形序列进行分解得到其乘积函数分量,然后利用支持向量机回归进行外推预测,再把各乘积函数分量的预测结果进行叠加重构生成,进而获得大坝变形预测值。通过实例分析,比较GM(1,1)、支持向量机和该文方法3种模型在变形监测数据处理中的拟合和预测结果,表明该文方法充分发掘数据本身所蕴含的物理机制和物理规律,提高了大坝变形多尺度预测精度。     

局部均值分解的新小波阈值去噪法及其应用

为了克服小波硬、软阈值函数本身存在的缺点,该文在硬、软阈值函数的基础上,提出一种新的小波阈值函数,并且基于局部均值分解的原理,构造了基于局部均值分解的新小波阈值去噪法。仿真数据对比分析表明,与单纯采用小波阈值去噪法、经验模态分解(EMD)滤波去噪法及局部均值分解滤波去噪法相比,该文方法的去噪效果更好,可有效提高信号的信噪比。利用本文方法对液体静力水准仪获取的高速铁路某桥梁实际监测数据进行去噪处理,结果表明去除监测数据中噪声的同时亦可保留变形细部特征。该文方法可为工程中的非线性、非平稳监测数据去噪提供参考和借鉴。     

自适应最优邻域尺寸选择的点云法向量估计方法

为了削弱邻域尺寸选择对基于主成分分析(PCA)的点云法向量估计精度的影响,自适应处理尖锐特征点云,该文提出了自适应邻域的PCA点云法向量估计方法,利用点云局部邻域协方差矩阵,构建了局部邻域维度特征信息熵函数,根据熵函数最小准则,实现了点云自适应最优邻域的估计,在此基础上进行PCA法向量估计。分别对模拟点云和实测点云进行了法向量估计实验。实验结果表明,该文方法能够显著提高包含尖锐特征的点云法向量估计精度。     

基于χ2准则的磁梯度张量3D聚焦反演方法

针对铁磁性物质反演中正则化参数自适应选择的问题,提出了基于χ2准则的磁梯度张量3D聚焦反演方法。利用深度加权矩阵和最小支撑矩阵对经典Tikhonov正则化理论框架下的反演模型进行约束得到目标函数,避免了由于反演参数多于采集点数而导致反演解的多解性,并有效解决了核函数随深度增大而快速衰减的问题。通过对目标函数进行迭代奇异值分解获得最佳物性参数,并根据χ2准则自适应地确定目标函数在迭代过程中的正则化参数,提高了迭代速度和求解精度。仿真和实验结果表明:该方法能准确还原磁性异常体的轮廓形态,具有较好的模型分辨率。     

利用极化目标分解和WMRF的全极化SAR图像分类方法

提出了一种新的全极化SAR图像非监督分类方法,该方法将H/Alpha/A分解与马尔科夫随机场(Morkov rondom field,MRF)相结合。首先,根据地物的散射机制进行H/Alpha/A分解得到初始分类;然后,由基于Wishart分布的最大似然法迭代聚类更新分类结果;最后,结合WMRF(Wishart Markov randomfield)方法,由迭代条件模型法求取最大后验准则下的分割结果。NASA/JPL实验室的数据结果表明,该算法具有较好的分类效果,并获得了较高的分类精度。     

一种自相关函数绝对值均值变点的去噪方法

针对CEEMD去噪基于能量准则判定分界点存在稳定性差的问题,该文以噪声和有用信号各自的自相关函数特点之间的差异为基础,提出了一种基于自相关函数绝对值均值变点的CEEMD去噪方法。该方法利用噪声和有用信号各自的自相关函数值存在差异的特点,实现了噪声和信号模态分界点的定量判定,对发现的噪声模态分量,采用小波软阈值法去噪,保留了存在于噪声模态分量中有用的信号。bjfs和auck两个CORS站20余年的高程时间序列数据,实验结果表明:该方法可以定量判定噪声和信号模态的分界点,去噪后信噪比提高14%以上,而且采用均方根误差指标统计的高程时间序列预报精度提高了44%以上。提出了一种基于自相关函数绝对值均值变点的CEEMD去噪方法,实现了CORS站高程坐标分量数据的去噪。     

一种改进的GPS测定正常高方法的探讨

在比较分析多项式拟合法、加权均值法和多面函数曲面拟合法求定GPS正常高的基础上,基于多面函数曲面拟合法,探讨一种改进的核函数,通过迭代求取未知点高程异常值。试算结果表明,该方法可以改善高程异常的拟合精度,具有较好的实用价值。     

基于加权滤波经验模式分解的遥感图像融合

加权滤波经验模式分解(weighted filter empirical mode decomposition,WFEMD)作为一种新的多尺度、多分辨率分析方法,与小波、超小波和现有二维经验模式分解方法相比,更加适合于二维图像中的细节特征分析。该方法运用自适应加权滤波器直接求取均值面,解决了传统二维经验模式分解(empirical mode decomposition,EMD)方法的固有缺陷;将WFEMD方法引入遥感图像融合,能够更好地提取原始图像的特征,为图像融合提供更多的信息。鉴于此,提出了一种基于WFEMD变换的图像融合方法。首先,利用WFEMD的自适应性、多尺度性和高频细节信息的强获取能力,将待融合的图像分别进行WFEMD分解,对不同图像的内涵模式分量(intrinsic mode functions,IMF)按照该文提出的细节/背景原则进行融合,剩余分量按照平均原则进行融合。最后,将融合后的内涵模式分量重构,获取融合图像。实验证明,该方法的融合效果优于其他图像融合方法。     

局部均值分解和奇异值分解在GNSS站坐标时间序列信号降噪中的应用

为了有效地提取GNSS站坐标时间序列的有用信息，降低噪声干扰，本文提出一种局部均值分解和奇异值分解相结合的信号降噪方法，并利用5个测站的实测坐标时间序列对新方法进行了验证。首先通过局部均值分解将坐标时间序列分解成一系列PF分量和余项，然后利用连续均方误差方法确定高频分量与低频分量的分界点，保持低频分量不变，运用奇异值分解方法对高频分量进行降噪重构，最后将重构的高频分量与低频分量叠加得到最终的降噪坐标时间序列，并对降噪效果进行对比分析。结果表明，与单纯的奇异值分解方法相比，局部均值分解和奇异值分解相结合方法能够自适应地选择合适的奇异值个数进行信号重构，提高了降噪效果。     

利用元胞自动机和模糊C均值进行图像分割

提出了一种基于元胞自动机和模糊C均值思想的图像分割方法。该方法以模糊C均值算法为基础定义目标函数,以灰度级为对象,应用一维元胞自动机自迭代求取最小目标函数,实现对图像的初步分割;在此基础上,以二维空间邻域信息对原分割结果进行净化。该方法不仅可以用于普通灰度图像的分割,也可用于遥感影像图的分割。     

局部均值分解在变形监测中的应用研究

经验模态分解已在变形监测中得到充分应用,为了研究新的时频分解方法局部均值分解(local mean decomposition, LMD)在变形监测中的可行性和有效性,将经验模态分解与局部均值分解进行了对比分析。在仿真实验中,对比分析了两种方法的频域降噪效果以及多尺度信息提取能力;在实测数据分析中,对比了两种方法在改正全球卫星定位系统(global positioning system,GPS)多路径效应以及变形预报中的能力。结果表明:两种方法均是自适应分解方法,但经验模态分解中的端点效应较为严重;局部均值分解方法能够应用于改正GPS多路径效应与变形预报中。     

自适应运动结构特征的车载全景序列影像匹配方法

以运动结构特征为约束条件的序列影像匹配,是基于多变量核密度函数,采用非参数均值漂移方法估计最优局部运动相似性结构特征的过程。核密度函数的带宽大小决定了匹配方法的收敛速度和精度。本文提出了一种可变带宽的自适应运动结构特征的车载全景序列影像匹配方法。首先以采样点在空间域和光流域的局部空间结构定义自适应的带宽矩阵。采用局部光流特征向量的距离加权法,描述光流域上运动相似性结构特征的松弛扩散过程。然后给出自适应多变量核密度函数的表达形式,并探讨了均值漂移向量的求解、终止条件以及种子点的选择方法。最后融合多尺度SIFT描述特征与运动结构特征,建立统一的全景影像匹配框架。试验选择车载移动测量系统获取的城市球全景序列影像,结果表明在内点率变化、物方尺度变化等情况下,本文方法可以实现自适应运动结构特征的相似性度量,提高匹配的正确点数和匹配率,算法表现出较强的稳键性。     

非线性模型中方差和协方差分量的估计

采用差分代替微分的方法,并将非线性模型的似然函数分解为函数模型生成的似然函数和正交补似然函数(也是边缘似然函数)的乘积,由正交补似然函数得到非线性模型中严格的和简化的方差和协方差分量估计的迭代公式.很多学者提出的线性模型中方差和协方差分量估计的迭代公式都是本文的特殊情况.     

经验模态分解中IMF分量判定准则方法实验研究

研究了经验模态分解(empirical mode decomposi-tion,EMD)的原理,将自相关函数法、能量值法、频谱分析法、累积均值法4种本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)性质判断准则应用于EMD分析,并以GPS桥梁动态监测数据为例进行了实验分析.实验结果表明,根据不同判断...     

基于ICEEMDAN的多滤波算法在超高层动态变形监测中的应用

针对监测数据中存在多路径误差和随机噪声的问题,本文提出了一种基于改进的带有自适应噪声的完备集合经验模式分解(ICEEMDAN)、小波包分解(WP),以及递归最小二乘算法(RLS)的联合滤波算法(IWPR)。该算法首先对原始信号进行ICEEMDAN分解,得到一系列本征模态函数(IMF)分量;然后基于标准化模量的累积均值将IMF划分为高频IMF和低频IMF;最后考虑相关系数,利用WP和RLS分别对高频IMF、低频IMF进行去噪,重构两者降噪信号,获得动态位移响应。结果表明:相对于单一算法EMD、CEEMDAN、ICEEMDAN等,IWPR算法能够更有效地消除多路径误差和随机噪声,从而提高超高层GNSS RTK监测数据的精度。     

自适应差分进化的遥感影像自动模糊聚类方法

遥感影像模糊聚类方法可以在无需样本分布信息的情况下获取比硬聚类方法更高的分类精度,但其仍依赖先验知识来确定影像地物的类别数。本文提出了一种基于自适应差分进化的遥感影像自动模糊聚类方法,该方法利用差分进化搜索速度快、计算简单、稳定性高的优点,以Xie-Beni指数为优化的适应度函数,在无需先验类别信息的情况下自动判定图像的类别数,并结合局部搜索算子对遥感影像进行最优化聚类。通过模拟影像以及两幅真实遥感图像的分类实验表明,本文方法不仅可以正确地自动获取地物类别数,而且能够获得比K均值、ISODATA以及模糊K均值方法更高的分类精度。     

经验模式分解联合独立分量分析降噪研究

针对高精度GPS变形监测的噪音成分以及多路径效应的剔除,提出了一种新的经验模式分解联合独立分量分析的滤波降噪法。采用模态相关准则进行信号层与噪音层的判定,有效地解决了低信噪比情况下信号层与噪音层分界点的判定,实现了噪音最大化的去除以及有用信息的最大化保留;基于经验模式分解的独立分量分析滤波降噪法,采用更为简单科学的数学判定方法,避免了人为的经验判定方法,实现了信号层与噪音层的自适应判定以及降噪效果更佳。实验结果表明:所用算法不仅能够有效地去除噪音成分,而且能够很好地保留大部分有用信息,研究结果对高精度GPS变形监测的去噪以及多路径效应的剔除研究具有一定意义。     

四叉树与多种活动轮廓模型相结合的遥感影像水边线提取方法

通过对测地线活动轮廓(GAC)模型、Chan-Vese(CV)模型、局部二值拟合(LBF)模型的分析,将基于边缘和区域的活动轮廓模型以及基于四叉树的影像分割方法有机结合,提出了一种基于四叉树和多种活动轮廓模型的水边线提取方法。该方法首先对影像进行四叉树分割,为模型演化提供初始轮廓;然后利用CV模型的全局区域图像统计信息和LBF模型的局部区域图像统计信息构造新的符号压力函数,利用改进的符号压力函数代替GAC模型的边界停止函数,有效地改善了GAC模型提前停止演化和过度演化的问题;最后采用二值选择和高斯滤波正则化水平集方法(SBGFRLS)进行演化,避免了重新初始化和规则化,提高了水平集演化的效率。试验结果表明该方法对于包括弱边缘和严重凹陷边缘的水边线提取效果均良好,具有亚像素提取精度,并且提取速度快、稳定性好。     

改进的区间二型模糊聚类遥感影像变化检测

遥感影像的复杂模糊性问题会干扰影像变化检测的结果,可引入区间二型模糊C均值聚类算法解决此问题,但算法参数的随机性导致检测结果不稳定。本文首先利用局部最优解优化萤火虫算法中的候选解,引入可变步长因子,以此自适应寻优区间二型模糊C均值聚类算法的模糊因子;然后结合寻优得到的模糊因子进行区间二型模糊C均值聚类,迭代更新隶属区间提取变化信息;最后通过基于复合梯形法则的加权Karnik-mendel算法降型和解模糊优化聚类中心,依据最大隶属度原则判断变化类型。通过试验验证,本文方法得到更优模糊因子和更精确的聚类中心,具有更好的稳健性,变化检测精度得到提高,检测得到的变化区域更加精细。