一种多相机系统的研究与实现

虚拟化现实(Virtualized RealityTM)是一种新型的视觉媒体。这种媒体通过大量相机捕捉真实世界的动态环境,利用计算机视觉方法生成动态的虚拟空间,并为用户提供沉浸式体验。Virtualized Engine是一种用于Virtualized Reality技术的大规模多相机系统,解决了多相机系统的开发问题。针对大规模多相机阵列的特点,基于RANSAC算法改进了传统的相机标定方法,有效降低了由于光照因素所导致的标定误差,并完成了大量相机的自标定算法。针对大规模多相机阵列在稳定性和高性能方面的要求,开发了一种基于集群的软件平台,在不影响性能和稳定性的前提下降低了系统的二次开发难度。     

水下主动电场面形阵列布置及成像方法研究

随着人们对海洋资源的不断开发,水下探测技术的所需要求越来越高,为了综合解决水下黑暗复杂环境快速探测成像需求及装置安装便捷性问题,对一种水下主动电场探测阵列布置及其成像方法进行了研究。主要依据水下主动电场定位探测原理,仿照弱电鱼探测活动进行阵列布置,通过搭载发射电极与接收电极阵列模仿弱电鱼电场发射器官与电场接收器官实现目标探测。使用 FFT 处理信号得到各接收电极的幅值, 通过差分得到水下阵列接收信号的强度变化,再运用插值算法画出阵列强度图从而对目标物体进行二维成像。 实验对不同形状的金属物体进行探测并成像,验证了方法的可行性与有效性。     

单极源钻铤波传播机制的实验研究

为了研究随钻声波测井中单极源钻铤波的传播特性,本文在水池中进行了缩小尺寸的随钻声波测井实验.首先建立了实验室内高分辨的数据采集系统(24位分辨率/1.25 MS/s采样率)和高精度三维运动控制系统(最小移动步长0.5mm),并通过测量声源和接收换能器之间直达流体声波信号,验证了声源/接收探头和实验测量系统的有效性.之后对4种实验模型下单极源激发钻铤波的传播规律进行了实验分析,分别在钻铤内部和钻铤外流体中记录了钻铤波信号,重点分析了不同情况下钻铤内部直达钻铤波和钻铤外部泄漏钻铤波的幅值差异性及产生原因,讨论了泄漏钻铤波沿着井轴方向和直径方向的衰减规律.实验结果表明:钻铤波在声源和钻铤分离情况下依旧可以激发很强的钻铤波,但当钻铤被截断后两部分钻铤波同时消失,在截断位置转化成流体声波波群继续向前传播.此外,通过定量分析两部分钻铤波的幅值特性发现,泄漏钻铤波的幅值约为直达钻铤波幅值的1/4,两者处于同一量级,因此,泄漏钻铤波对测量纵横波的干扰是不可忽略的,进而本文提出一种随钻声波测井接收器的布置方法,以有效削弱测井全波中直达钻铤波和泄漏钻铤波信号的幅度.本文实验结果对认识单极源钻铤波的激发和传播机制具有重要意义.     

宽视场成像网格化算法中w-plane最优经验值研究

射电干涉阵列宽视场成像网格化处理过程中必须考虑w项的影响。w-projection和w-stacking是两种重要的宽视场成像网格化处理算法,w-plane参数是算法中影响计算速度和成图质量的一个重要因素。研究了w-projection和w-stacking两种网格化算法,利用SKA-1低频阵台站数据和ASKAP软件包进行模拟观测,对两种算法在不同w-plane参数取值情况下的成图速度和成图质量进行了定量分析对比。结果进一步表明,w-plane是性能改善的重要参数。针对w-projection算法,w-plane取值应比一般给定的经验值大才能得到较好的成像效果。w-stacking算法虽然有很大的速度优势,但算法实现中w-plane的影响更为显著,给出了推荐的w-plane取值。本文的工作是大视场成像算法的基础性研究工作,对未来平方千米阵列科学数据处理中的管线设计有较好的参考价值。     

利用热带太平洋TAO浮标阵列评估全球高分辨率浪-潮-流耦合模式同化结果

In order to evaluate the assimilation results from a global high resolution ocean model, the buoy observations from tropical atmosphere ocean(TAO) during August 2014 to July 2015 are employed. The horizontal resolution of wave-tide-circulation coupled ocean model developed by The First Institute of Oceanography(FIOCOM model) is 0.1°×0.1°, and ensemble adjustment Kalman filter is used to assimilate the sea surface temperature(SST), sea level anomaly(SLA) and Argo temperature/salinity profiles. The simulation results with and without data assimilation are examined. First, the overall statistic errors of model results are analyzed. The scatter diagrams of model simulations versus observations and corresponding error probability density distribution show that the errors of all the observed variables, including the temperature, isotherm depth of 20°C(D20), salinity and two horizontal component of velocity are reduced to some extent with a maximum improvement of 54% after assimilation. Second, time-averaged variables are used to investigate the horizontal and vertical structures of the model results. Owing to the data assimilation, the biases of the time-averaged distribution are reduced more than70% for the temperature and D20 especially in the eastern Pacific. The obvious improvement of D20 which represents the upper mixed layer depth indicates that the structure of the temperature after the data assimilation becomes more close to the reality and the vertical structure of the upper ocean becomes more reasonable. At last,the physical processes of time series are compared with observations. The time evolution processes of all variables after the data assimilation are more consistent with the observations. The temperature bias and RMSE of D20 are reduced by 76% and 56% respectively with the data assimilation. More events during this period are also reproduced after the data assimilation. Under the condition of strong 2014/2016 El Ni?o, the Equatorial Undercurrent(EUC) from the TAO is gradually increased during August to November in 2014, and followed by a decreasing process. Since the improvement of the structure in the upper ocean, these events of the EUC can be clearly found in the assimilation results. In conclusion, the data assimilation in this global high resolution model has successfully reduced the model biases and improved the structures of the upper ocean, and the physical processes in reality can be well produced.     

基于Hilbert-Huang变换的阵列声波测井信号时频分析

针对目前阵列声波测井信号的信息提取主要集中在纵波、横波、斯通利波等组分波的速度、衰减的处理分析上, 对频率特征的分析还缺少足够的重视的不足, 引入了Hilbert-Huang变换(HHT) 时频分析方法及瞬时频率的概念, 给出了阵列声波信号的经验模态分解及其时频分布, 并对实际阵列声波的波形信号进行了HHT时频处理与剖析.把这种方法用于区分和识别岩石构造破碎带取得了理想的效果.从阵列声波测井信号处理和构造异常的地球物理意义两方面表明, IMF序列能更好反映原始数据固有的物理特性, 所使用的EMD分解是有效和易行的, 为HHT分析在阵列声波测井信号处理中的应用, 进行了有益的探索.      

利用阵列式位移传感系统进行地质灾害深部位移动态监测与分析

为了掌握地质灾害深部位移的变形规律,使用阵列式位移传感系统（SAA）对地质灾害不稳定体进行深部位移动态监测,并同时安装了测斜仪以进行比较分析。通过建立地质本构模型和进行"降雨-变形"模型分析,优化设计了监测线和监测点位。试验结果表明：在地质灾害监测中,使用阵列式位移传感系统进行滑坡体深部位移的监测,不仅能够实时监测到滑坡体深部位移的变形情况,还能判断出滑移面具体位置。相比于测斜仪监测,阵列式位移传感系统测量准确度更高,在滑坡地质灾害监测中有更好的应用范围和前景。     

面向实际应用的舰艇水下磁场标准化建模方法

舰艇消磁是有效防护舰艇遭受水雷攻击的重要手段之一,高效精准的测磁技术是舰艇消磁的前提。针对舰艇首次消磁工作中使用手提式测磁仪与大平面测磁阵列之间的测量点位置差异问题,提出基于磁偶极子阵列的舰艇水下磁场换算方法,引入舰艇几何模型标准化数据库,计算出舰艇水下标准测量点处的磁场,解决了测量点位置差异导致无法发挥消磁站自动化大平面测磁的实际难题,该方法可推广适用于大部分舰艇消磁站。     

声波测井中首波与次首波的理论研究

本文讨论了裸眼井中由点状声源激发的首波与次首波问题,认为:首波与次首波分别是以地层纵波速度V_c和地层横波速度V_s传播的几何衰减波。同时给出了泄漏波的解析式,而泄漏纵波和泄漏横波的截止频率分别为远场处的首波与次首波的传播特征频率。     

射电天文30～300 MHz频段稀布阵列关键技术分析与研究

30～300 MHz的甚高频(Very High Frequency, VHF)频段是重要的射电天文波段,该频段观测采用天线阵组阵方式。稀布阵列具有空间分辨率高、副瓣电平低以及造价低等优点,进一步的天线阵综合加权可以对天线阵主瓣波束进行有效赋形,对最大旁瓣副瓣(Maximum Side Lobe)电平和远区栅瓣(Far Side Lobe)电平进行抑制。首先回顾了射电天文甚高频稀布阵列研究发展和现状,以及将会遇到的难点,提出了首先优化最优稀布天线阵元排布,进一步提出融合高性能计算平台+FPGA SOPC的稀布甚高频射电天文阵列信号处理结构体系,在图形处理器(Graphics Processing Unit, GPU)或者云计算平台上完成对天线阵各阵元频点加权参数的计算,然后通过高速总线将计算参数下发到前端的信号处理板中,通过FPGA SOPC完成对加权参数的配发。进一步分析计算了多波束情况下的数据率,可以实现实时的参数配置。本文成果为下一步大规模甚高频天线阵架设提供了技术依据。