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基于卷积神经网络的地下目标重构方法研究

基于卷积神经网络的地下目标重构方法研究

作者：朱彩球桂林电子科技大学

学位级别：硕士

探地雷达技术（Ground Penetrating Radar,GPR）是一种利用高频无线电波有效检测地下目标和介质分布特性的手段,以不破坏场景、不损伤目标的优点探索未知地域,具有良好的前景与潜力。由于探地雷达数据十分复杂,传统方法对数据的解释过... 详细信息

探地雷达技术（Ground Penetrating Radar,GPR）是一种利用高频无线电波有效检测地下目标和介质分布特性的手段,以不破坏场景、不损伤目标的优点探索未知地域,具有良好的前景与潜力。由于探地雷达数据十分复杂,传统方法对数据的解释过度依赖专业人士解答,大大限制了它的发展。本文利用卷积神经网络方法处理探地雷达回波数据图像,将依赖于人工设计特征的计算问题变成图像处理操作,开展了对地下目标从识别分类和定位,到有效获知位置、形状、大小等信息的研究,是一个完整重构地下目标图像的流程。本文主要研究工作及成果如下:（1）根据卷积神经网络的相关理论和探地雷达的工作原理,分析了地下不同物性介质目标的电磁散射特性,及卷积神经网络用于探地雷达领域的可行性。接着为构造用于网络模型训练的样本集,采用GprMax仿真软件模拟地下埋设不同形状、大小和介电常数的目标场景,得到了大量样本集数据。同时,采用均值滤波方法滤除回波数据中的直达波干扰信号。（2）针对探地雷达回波数据复杂、带有隐蔽性,不能快速检测探地雷达二维剖面图像（GPR B-SCAN）中目标位置的问题,提出采用改进的FCOS（Fully Convolution One-Stage Object Detection）算法学习图像数据特征,高效定位B-SCAN图像中目标对应的特征双曲线;然后二值化处理目标特征双曲线区域,并利用边缘团聚类算法跟踪标记目标像素点,使它进一步滤除噪点的同时拟合多个目标曲线;最后根据目标特征双曲线的拟合结果来计算目标的位置、大小等参量。仿真结果表明,本文方法比Faster-RCNN算法具有更高的计算效率,对于检测结果有较高的准确率,并且重构地下目标的误差较小,验证了方法的有效性。（3）针对重构地下目标具有非半径形状的目标问题,本文提出采用编码卷积神经网络方法,寻找并学习B-Scan图像与建模图像之间的联系,对不同属性特征的地下目标进行重构。根据探地雷达回波的电磁特性,构建了符合图像重构的模型网络,首先利用编码器提取B-Scan图像特征,而后通过解码器恢复重构图像,最后使用判决器作为网络训练的依据。通过3组仿真数据集在网络上进行训练、验证和测试,结果表明无论是简单的单目标的探地雷达B-Scan图像,还是复杂的多目标探地雷达B-Scan图像,都能够较好还原其目标建模信息,证实了网络的优越性。

关键词：探地雷达深度学习聚类标记目标结构编码卷积

结合SBL的双脉冲频控阵雷达离网目标定位方法

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信号处理 2020年第10期36卷 1760-1774页

作者：何垣鑫刘庆华黄声培肖菁颖朱彩球桂林电子科技大学无线宽带通信与信号处理省部重点实验室广西桂林541004

目标定位是雷达信号处理中一个具有重要理论意义与实际意义问题。为解决频控阵雷达传统的目标定位算法存在计算量大、目标真实位置偏离空间离散采样网格等问题。本文将频控阵雷达特性与离网稀疏贝叶斯模型结合提出了基于稀疏贝叶斯学习... 详细信息

目标定位是雷达信号处理中一个具有重要理论意义与实际意义问题。为解决频控阵雷达传统的目标定位算法存在计算量大、目标真实位置偏离空间离散采样网格等问题。本文将频控阵雷达特性与离网稀疏贝叶斯模型结合提出了基于稀疏贝叶斯学习的双脉冲频控阵雷达离网目标定位算法。频控阵雷达发送两个脉冲,其频率偏移量分别为零和非零,然后基于离网稀疏贝叶斯模型估计目标的方位角与斜距。这种方法可以理解为当频控阵雷达以零频偏发射脉冲时,在角度域中检测目标,然后通过适当选择非零频率偏移量在距离域中对目标定位。仿真结果表明,即使在较粗糙的采样网格下,该算法也能保持较高的估计精度,显示了其优于传统算法的优势,证明了该方法的有效性与可靠性。

关键词：目标定位频控阵雷达稀疏贝叶斯学习离网双脉冲

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光纤围栏报警监测的实验教学系统

电脑知识与技术（过刊） 2017年第12X期23卷 222-223,226页

作者：高翔张雨婕黄鹏朱彩球桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林541004

分布式光纤传感技术是基于光纤工程中广泛应用的光时域反射技术发展起来的一种新型传感技术。理工类专业中,实验教学培养动手能力是必不可少的,而在光纤传感实验方面,原有的昂贵的光纤传感电子实验设备无法满足更多学生的学习要求,针对... 详细信息

分布式光纤传感技术是基于光纤工程中广泛应用的光时域反射技术发展起来的一种新型传感技术。理工类专业中,实验教学培养动手能力是必不可少的,而在光纤传感实验方面,原有的昂贵的光纤传感电子实验设备无法满足更多学生的学习要求,针对这种情况,提出制作一种价格低廉且交互性友好的光纤传感实验设备,采用分布式数据采集结构和窄线宽大功率激光器,利用光电流幅值与两相干光束相位差的函数关系,观测光探测器的输出电流便可得到所需数据。学生在做光纤类实验中,可以更好地了解光纤传输,光纤传感的原理。

关键词：分布式光纤围栏报警实验教学

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遥感统计推断理论与应用初探

光谱学与光谱分析 2024年第3期44卷 891-900页

作者：朱渭宁浙江大学海洋学院东海实验室浙江舟山316021

提出一种新的介于遥感分类(定性分析)与遥感反演(定量分析)之间的遥感定性-定量分析方法,即遥感统计推断。遥感统计推断在理论上基于统计光学和概率分布变换,主要研究在一定区域范围内的地物参数的概率分布特征(如土壤的湿度、温度,水... 详细信息

提出一种新的介于遥感分类(定性分析)与遥感反演(定量分析)之间的遥感定性-定量分析方法,即遥感统计推断。遥感统计推断在理论上基于统计光学和概率分布变换,主要研究在一定区域范围内的地物参数的概率分布特征(如土壤的湿度、温度,水体盐度、叶绿素浓度等)如何改变和影响传感器所观测到的光学参数(如地表反射率、水体的遥感反射率等)的概率分布特征(称之为光谱概率分布),以及如何基于传感器观测到的光谱概率分布去反向推断地物参数在此区域内的统计分布特征,从而为刻画地物参数提供相应的定性与定量信息。相比于传统的遥感分类和反演,遥感统计推断的优点在于:(1)能够快速地获取地物参数的全局统计特征,如均值、方差、极值等等,而不需要反演分析每一个像素光谱,这一优点对于当前很多基于大数据、高分辨率的遥感应用尤为重要,因为有些应用部门的管理人员最感兴趣的往往是管理对象(如湖泊、水库、农田)的整体特征,他们并不需要知道在每一个像素处的地物参数的大小;(2)地物的光谱概率分布可以直接用于地物的分类研究,提供了一种有别于基于像素光谱签名特征的传统遥感分类的新分类方法,这种方法提供的是研究区域的整体分类(如一个湖泊的分类)而不是每个像素的分类(如水质的分类);(3)遥感统计推断可以为遥感反演建模提供辅助信息,基于这些信息调整反演模型的函数和/或参数,使得反演模型结果的统计特征与遥感统计推断的结果相匹配。该文简要介绍了遥感统计推断的一些基本概念、原理以及其相较于遥感分类和反演的优势、推断的适用对象和面向推断的遥感数据处理方法,分析了国内主要湖泊水体的光谱概率分布特征,并基于杭州西湖实地采测数据,提出了一种基于自展法(bootstrap-based)的用于推断关键统计分布参数(例如西湖悬浮颗粒浓度的平均值)的简易遥感统计推断方法。

关键词：遥感统计推断光谱概率分布统计光学水色遥感自展法

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支持商密SM9算法框架的多因素认证方案

电子与信息学报 2024年第5期46卷 2137-2148页

作者：朱留富汪定南开大学网络空间安全学院天津300350 天津市网络与数据安全技术重点实验室天津300350 数据与智能系统安全教育部重点实验室天津300350

无线传感器技术使用公开无线信道且存储和计算资源受限,这使其容易遭受潜在的主动攻击(篡改等)和被动攻击(监听等)。身份认证是保障信息系统安全的第一道防线,如何为无线传感器设备设计多因素认证方案是目前安全协议研究的热点。目前,... 详细信息

无线传感器技术使用公开无线信道且存储和计算资源受限,这使其容易遭受潜在的主动攻击(篡改等)和被动攻击(监听等)。身份认证是保障信息系统安全的第一道防线,如何为无线传感器设备设计多因素认证方案是目前安全协议研究的热点。目前,大多数身份认证方案都基于国外密码标准设计,不符合国家核心技术自主可控的网络空间安全发展战略。商密SM9标识密码算法是中国密码标准,已由ISO/IEC标准化并被广泛使用。因此,该文研究如何在商密SM9标识密码算法框架下,将口令、生物特征以及智能卡相结合来设计多因素身份认证方案,并利用模糊验证技术和蜜罐口令方法增强口令安全。该文在随机谕言模型(Random Oracle Model, ROM)下证明了方案的安全性,并给出启发式安全分析。与相关身份认证方案的对比结果表明,该文提出的身份认证方案在提供安全性的同时能够适用于资源受限的无线传感器网络。

关键词：多因素认证国产密码随机谕言模型

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《续画品》“床上安床”考辨

新美术 2024年第2期45卷 122-133页

作者：朱赢中国美术学院

“床上安床”一语,六朝以后颇为常见,一般用于嘲讽“多此一举”的行为,今天的词典解释为“多余的重复”1。追溯源流,这一俗语最早出自姚最的《续画品》:“毛稜,惠远之子,便捷有余,真巧不足,善于布置,略不烦草,若比方诸父,则床上安床。”... 详细信息

“床上安床”一语,六朝以后颇为常见,一般用于嘲讽“多此一举”的行为,今天的词典解释为“多余的重复”1。追溯源流,这一俗语最早出自姚最的《续画品》:“毛稜,惠远之子,便捷有余,真巧不足,善于布置,略不烦草,若比方诸父,则床上安床。”2倘若按照“多此一举”的理解,那么姚最使用“床上安床”,应该是针砭毛稜的绘画技艺乏善可陈,与父辈相比没有什么突破。

关键词：姚最乏善可陈多此一举绘画技艺《续画品》

世界历史视域下无产阶级政党建设思想探析——基于《共产党宣言》的文本诠释

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贵州社会科学 2024年第2期410卷 35-41页

作者：朱执广西大学广西南宁530004

《共产党宣言》明确了共产党人的立场、纲领和目标,是无产阶级政党建设的纲领性文献。《共产党宣言》中的无产阶级政党建设思想体现了马克思主义鲜明的世界历史特质。马克思恩格斯的观点表明,无产阶级政党的诞生,是历史转化为世界历史... 详细信息

《共产党宣言》明确了共产党人的立场、纲领和目标,是无产阶级政党建设的纲领性文献。《共产党宣言》中的无产阶级政党建设思想体现了马克思主义鲜明的世界历史特质。马克思恩格斯的观点表明,无产阶级政党的诞生,是历史转化为世界历史的必然结果,把“世界历史运动的集中者”定位为无产阶级,就此确立了无产阶级政党的人民群众立场;提出所有制问题是世界历史运动的基本问题,从而把无产阶级政党与所有制紧密结合;将共产主义作为世界历史运动的前进方向,由此明确了共产党人的最终目标,并为无产阶级政党处理共同体和个体、近期目标和长远目标、一国和多国、物质生产和精神生产等复杂关系提供了丰富观点。这些论断,对新时代中国共产党的建设具有重要启示。

关键词：世界历史《共产党宣言》无产阶级政党建设人民

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上海市集成电路行业节水发展现状与对策建议

高科技与产业化 2024年第9期30卷 87-91页

作者：桂轶吴耀民伍彩球上海市供水管理事务中心上海200081

集成电路行业是我国大力发展的战略性和先导性产业,但在其发展过程中面临高耗水、高污染、高耗能等问题。本文以上海市30余家集成电路企业为例,分析了集成电路材料、晶圆制造及封装测试等典型集成电路行业的用水结构及节水现状。从技术... 详细信息

集成电路行业是我国大力发展的战略性和先导性产业,但在其发展过程中面临高耗水、高污染、高耗能等问题。本文以上海市30余家集成电路企业为例,分析了集成电路材料、晶圆制造及封装测试等典型集成电路行业的用水结构及节水现状。从技术层面,源头纯水制备优化、浓水分级分质利用、清洗过程控制、工艺水分级收集利用等手段,是进一步提升企业节水水平的重要方法。从管理体系层面,结合集成电路产品特点优化节水评价指标体系,构建区域协同的用水-排水-回收-循环利用体系,有望进一步强化对集成电路行业节水创新水平的科技支撑,助力集成电路行业绿色高质量发展。

关键词：集成电路行业用水特点节约用水对策建议

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旋转爆震火箭发动机推进性能分析

推进技术 2024年第2期45卷 17-28页

作者：朱亦圆王可范玮浙江科技学院能源与环境系统工程系浙江杭州310023 西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072 西北工业大学陕西省航空动力系统热科学重点实验室陕西西安710129

针对旋转爆震发动机(Rotating Detonation Engine,RDE)燃烧室简化二维流场,采用流场分区,建立了一种适用于RDE工作特性的性能分析模型,可快速准确地估算RDE的推进性能。模型考虑了燃烧室内气流膨胀过程中的气流角度匹配,可准确描述存在... 详细信息

针对旋转爆震发动机(Rotating Detonation Engine,RDE)燃烧室简化二维流场,采用流场分区,建立了一种适用于RDE工作特性的性能分析模型,可快速准确地估算RDE的推进性能。模型考虑了燃烧室内气流膨胀过程中的气流角度匹配,可准确描述存在单个爆震波时的基本流场结构特征,包括爆震波倾斜角度、斜激波角度、滑移线角度等,结果与已有文献的研究结果一致性较高。根据模型流场中所取控制体的进出口参数,可得理想膨胀状态下RDE的推进性能,估算结果与已有性能估算模型吻合较好,与已有实验数值偏差为8%。经验证推导,模型亦可用于多波模态。采用该性能分析模型对比研究了不同反应物当量比、进气总压和总温下火箭式RDE的推进性能。研究表明,性能分析模型可准确反映RDE燃烧室的非稳态流场特征,且可快速准确地估算RDE的推进性能,为RDE推进性能的评估提供了简便可靠的方法。

关键词：旋转爆震发动机性能分析模型流场结构理想膨胀推进性能