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红外图像目标环境生成技术研究

红外与毫米波学报 2003年第5期22卷 337-340页

作者：余农吴常泳汤心溢李范鸣中国科学院上海技术物理研究所上海200083

研究了图像环境生成过程中红外目标特征信息提取所面临的重要技术问题 ,提出了自适应背景感知与对消处理、抑制背景的自动门限选取和形状分析与目标特征识别的层次化数据处理流程 .基于数学形态学理论实现了图像背景感知的应用研究算法 ... 详细信息

研究了图像环境生成过程中红外目标特征信息提取所面临的重要技术问题 ,提出了自适应背景感知与对消处理、抑制背景的自动门限选取和形状分析与目标特征识别的层次化数据处理流程 .基于数学形态学理论实现了图像背景感知的应用研究算法 .实验测评表明 ,该算法对复杂变化的图像环境具有良好的滤波性能和稳健的适应能力 .

关键词：红外技术目标环境景像合成图像分析红外自动目标识别信噪比形态滤波算法

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科技论文英文摘要的写作

中国出版 2000年第11期 44-45页

作者：范鸣

基于稀疏表示的红外空中目标分类算法（英文）

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红外与毫米波学报 2019年第5期38卷 578-586页

作者：金璐李范鸣刘士建王霄中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院大学北京100049 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室上海200083

针对红外空中目标,提出了一种基于稀疏表示的快速分类算法.该工作的技术难点表现在训练样本较少,算法需要具有旋转不变性、较高的抗噪性和实时性.针对这些难点,首先根据红外空中面目标的梯度信息和统计特性,计算出图像主方向,然后将主... 详细信息

针对红外空中目标,提出了一种基于稀疏表示的快速分类算法.该工作的技术难点表现在训练样本较少,算法需要具有旋转不变性、较高的抗噪性和实时性.针对这些难点,首先根据红外空中面目标的梯度信息和统计特性,计算出图像主方向,然后将主方向旋转至同一参考方向.接着基于稀疏表示原理,把分类问题转化为1范数最小化问题,最后用快速收敛方法得到分类结果.实验结果表明该方法能够达到98.3%的正确率,给测试图像50%的像素叠加噪声后,分类正确率仍大于80%.

关键词：红外图像空中目标旋转不变性稀疏表示分类

基于航迹方向最大密度估计的红外多目标双站定位

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光学精密工程 2022年第12期30卷 1509-1522页

作者：岳娟李范鸣高思莉中国科学院智能红外感知重点实验室上海200083 中国科学院上海技术物理研究所上海200083

为了抑制测量误差对多目标双站定位的影响,本文充分利用目标短时运动航迹点时空分布特点,提出基于航迹最大密度估计的红外运动多目标双站定位方法。首先,基于双站测向射线高程差进行单帧多目标初匹配。然后,基于方向二维直方图,初步估... 详细信息

为了抑制测量误差对多目标双站定位的影响,本文充分利用目标短时运动航迹点时空分布特点,提出基于航迹最大密度估计的红外运动多目标双站定位方法。首先,基于双站测向射线高程差进行单帧多目标初匹配。然后,基于方向二维直方图,初步估计出目标航迹方向;以此为搜索起点,开展基于Mean Shift的目标航迹方向最大密度估计。最后,基于目标航迹方向进行航迹点真假检验,抑制测量误差对目标定位结果的影响。实验结果表明:本文方法不仅能有效剔除误匹配点,而且能抑制误差偏差点;航迹最大拟合误差小于0.5 m,平均拟合误差小于0.3 m,优于其他算法;对于既有误匹配点又有误差偏差较大定位点的目标,相比于直方图法,本文方法最大拟合误差降低幅度大于50%,平均拟合误差降低27%。本文方法能有效抑制定位误差,在目标三维定位及预测、打靶训练评估等军民用领域具有重要价值。

关键词：双站定位多目标红外最大密度估计 Mean Shift

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基于BRDF的空中目标红外成像建模与仿真

红外与毫米波学报 2019年第2期38卷 182-187页

作者：王霄高思莉李范鸣中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院大学北京100049 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室上海200083

提出了一种空中目标的红外成像仿真方法.根据能量守恒定律,利用目标在天空背景中稳态时的热平衡方程,求解表面温度场;选取适合的双向反射分布函数模型描述目标表面面元在红外波段的反射特性,提高面元红外反射的真实感.综合考虑空中目标... 详细信息

提出了一种空中目标的红外成像仿真方法.根据能量守恒定律,利用目标在天空背景中稳态时的热平衡方程,求解表面温度场;选取适合的双向反射分布函数模型描述目标表面面元在红外波段的反射特性,提高面元红外反射的真实感.综合考虑空中目标的几何模型,目标自身红外辐射和对背景的反射辐射,结合计算机图形学相关理论,渲染输出空中目标的红外图像.成像仿真的方法为空中目标的探测、识别和跟踪提供了参考依据.

关键词：空中目标 Cook-Torrance 红外辐射特性建模与仿真

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引入目标灰度信息的多假设跟踪方法

系统工程与电子技术 2006年第8期28卷 1270-1273页

作者：李范鸣刘士建吴常泳中国科学院上海技术物理研究所上海200083

在传统的多假设跟踪(MHT)算法中,航迹置信度函数仅利用了目标的位置信息。对于红外搜索与跟踪(IRST)系统中的目标跟踪,还有目标灰度信息可以利用,因此在IRST系统的MHT算法中加入目标的灰度信息来重新构造航迹置信度函数和航迹启动条件,... 详细信息

在传统的多假设跟踪(MHT)算法中,航迹置信度函数仅利用了目标的位置信息。对于红外搜索与跟踪(IRST)系统中的目标跟踪,还有目标灰度信息可以利用,因此在IRST系统的MHT算法中加入目标的灰度信息来重新构造航迹置信度函数和航迹启动条件,增强了算法抑制虚警的能力。通过跟踪5个高机动目标的仿真过程,对算法性能进行了检验,仿真结果表明,新的算法可以减少航迹数目、减少系统计算时间,并使算法具有更强的抑制噪声的能力。

关键词：多假设跟踪数据关联置信度灰度信息

高脂低碳饮食综合方案在糖尿病大鼠模型中的功效评价和机理研究

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高脂低碳饮食综合方案在糖尿病大鼠模型中的功效评价和机理研究

作者：范鸣华东师范大学

学位级别：硕士

糖尿病严重影响人体的正常代谢,并可导致多种慢性并发症,从而危害人类的身体健康和生活质量,甚至可能危及生命。目前糖尿病的治疗方法和治疗药物多种多样,但这些治疗方法大多只能改善和控制糖尿病的症状,不能从根本上治愈糖尿病。因此,... 详细信息

糖尿病严重影响人体的正常代谢,并可导致多种慢性并发症,从而危害人类的身体健康和生活质量,甚至可能危及生命。目前糖尿病的治疗方法和治疗药物多种多样,但这些治疗方法大多只能改善和控制糖尿病的症状,不能从根本上治愈糖尿病。因此,糖尿病发病机制的研究及其有效治疗手段的研发仍然是当今的热门研究领域。本课题的研究基础是临床上采用了一种以高脂低碳饮食为基础,辅助以中药干预和运动干预相结合的综合治疗手段,对糖尿病患者进行治疗。临床治疗结果显示,患者经过综合治疗后,其血糖和血脂等指标明显下降,糖脂代谢得到了显著的改善,多项生化指标恢复正常,证明了这一新型的高脂低碳饮食综合方案具有很好的治疗效果,在糖尿病治疗上具有潜在的应用价值和前景。但该综合方案发挥糖尿病治疗作用的分子机理尚不清楚,因而本课题尝试将综合治疗方案运用于糖尿病大鼠模型,对其功效进行评价,以验证其在临床上的治疗效果,为进一步探讨综合治疗的作用机理打下基础。首先本课题构建了链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠模型,并采用高脂低碳饮食综合治疗,通过检测治疗前后大鼠的血糖血脂等生化指标,探究这一新型综合治疗方案对于糖尿病大鼠的治疗效果。实验结果显示综合治疗后糖尿病大鼠的空腹血糖、血清甘油三酯、血清总胆固醇和糖化血红蛋白等生化指标都得到了显著性改善。在经过三周的治疗后,糖尿病大鼠的空腹血糖从原来平均高于15mmol/L的水平下降至平均约5mmol/L的正常空腹血糖水平,而且其血糖值的正常状态一直保持至实验结束。经过120天的治疗后,糖尿病大鼠的血清甘油三酯水平和血清总胆固醇水平也从较高水平显著性下降至正常水平。这些结果证明了高脂低碳饮食综合治疗对于糖尿病大鼠模型具有非常显著的降低血糖和血脂的治疗效果。之后,本课题从糖代谢和脂代谢途径两方面探究了综合治疗降低糖尿病大鼠血糖血脂水平和治疗糖尿病的作用机制。以糖尿病大鼠模型的肝脏作为研究对象,通过PCR、WB和组化等实验技术,从转录水平和蛋白水平检测了糖尿病大鼠治疗前后肝脏中糖代谢和脂代谢相关基因的表达差异,以探寻综合治疗潜在的作用机理和途径。结果显示,葡萄糖激酶(GCK)和过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)等糖脂代谢相关基因在糖尿病大鼠治疗前后的肝脏中体现了显著性差异。经过综合治疗120天后,糖尿病治疗组大鼠肝脏中PPARy和GCK的表达量相对于糖尿病对照组大鼠肝脏中的表达量分别提高了约9倍和50倍。其中GCK极为显著的表达差异在蛋白层面也得到了验证。这些实验结果提示,高脂低碳饮食综合治疗可能通过激活LRH-1这一药物靶点进而激活GCK,从而影响到PCK-1、Pklr和ChREBP等糖代谢相关基因的表达。此外综合治疗还通过激活PPARy这一经典的糖尿病药物靶点,从而影响脂代谢。通过GCK和PPARy分别对于糖稳态和脂质稳态的修复和维持,从而促进肝脏对于葡萄糖的利用率,增加肝脏糖原的合成和脂肪酸的氧化,提高肝脏和脂肪对于胰岛素的敏感性,进而降低血糖和血脂的水平,起到治疗糖尿病的作用。本课题采用糖尿病大鼠模型重现并初步验证了这种高脂低碳饮食综合方案在临床治疗中表现出来的治疗效果,同时也初步探讨了其潜在的作用机理,证明了其在修复和维持糖稳态和脂稳态中的重要作用。

关键词：高脂低碳综合治疗糖尿病大鼠模型葡萄糖激酶(GCK) 过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)

多用户MIMO传输速率自适应预编码的机器学习实现方法

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多用户MIMO传输速率自适应预编码的机器学习实现方法

作者：范鸣东南大学

学位级别：硕士

在MIMO传输中,流数决定了传输速率,多用户预编码决定了传输质量,由于MIMO信道是时变的,所以流数和多用户预编码要随着信道的变化自适应地调整。本文围绕MIMO传输的流数和多用户预编码联合优化问题,提出了基于机器学习的优化算法,论文主... 详细信息

在MIMO传输中,流数决定了传输速率,多用户预编码决定了传输质量,由于MIMO信道是时变的,所以流数和多用户预编码要随着信道的变化自适应地调整。本文围绕MIMO传输的流数和多用户预编码联合优化问题,提出了基于机器学习的优化算法,论文主要工作如下:一、在单用户下行MIMO传输场景下,以加权块传输正确率为目标,对MCS、流数和多天线发送功率进行了联合优化,主要工作有:1)通过插值仿真方法,在不同流数和MCS条件下,确定了误块率和等效信干噪比函数关系的参数取值,以加权块传输正确率为目标函数,MCS、流数和多天线发送功率为优化变量,建立了优化问题;2)将该优化问题分解为功率优化、MCS优化和流数选择三个子问题,分别应用内点法,二分法和穷举法来进行迭代求解;3)对原问题还提出了基于机器学习的PDRL强化学习算法,并给出了参数的强化学习更新方法。二、在多用户MIMO下行传输场景下,以最大化系统的总可达速率为目标,对预编码矩阵和流数进行了联合优化,主要工作有:1)以预编码矩阵和流数为优化变量,以系统总可达速率为目标函数,在空间约束和功率约束下,建立了数学优化问题模型;2)为了求解这个非凸的混合优化问题,将其分解为预编码矩阵优化和流数选择这两个子问题;对预编码矩阵优化子问题,通过近似转化得到了固定流数下最优预编码矩阵的闭式解;对流数优化子问题,提出了基于DQN强化学习方法的流数选择算法。三、在多用户MIMO下行中继协作传输场景下,以最大化系统总可达速率为目标,对基站预编码矩阵、流数以及中继波束成形矩阵进行联合优化,主要工作有:1)以系统总可达速率为目标函数,以基站预编码矩阵、流数和中继波束成形矩阵为优化变量,在空间约束和功率约束下,建立了数学优化问题模型;2)将该问题转化为一个等价优化问题,并将该等价优化问题拆分为两个子问题,分别为基站预编码和中继波束成形矩阵的联合优化以及流数选择优化;在基站预编码和中继波束成形矩阵联合优化中,证明了当只优化其中一个矩阵变量时是一个凸问题并用KKT条件进行求解;对于流数优化问题,提出了基于DQN强化学习方法的流数选择算法,并给出了参数的强化学习更新方法。四、在多小区MIMO下行RIS协作场景下,以最大化系统总可达速率为目标,对所有用户的预编码矩阵、流数和RIS相移角进行联合优化,主要工作有:1)以系统总可达速率为目标函数,以所有用户预编码矩阵、流数和RIS相移角为优化变量,在空间约束,功率约束和相移角约束下,建立了优化问题;2)将该优化问题转化为一个等价优化问题,并将等价优化问题拆分为两个子问题,分别为预编码和RIS相移角的联合优化以及流数优化问题;在预编码和RIS相移角的联合优化中,运用KKT条件和MM算法分别对预编码矩阵和相移角进行单步更新,两者交替迭代求解;对流数优化问题,提出了基于多智能体DQN强化学习方法的流数选择算法,并给出了参数的强化学习更新方法。

关键词： MIMO 预编码流数机器学习中继协作 RIS协作

基于改进主成分分析的分焦平面偏振图像去噪算法

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光学学报 2021年第7期41卷 56-65页

作者：尹佳琪王世勇李范鸣中国科学院红外探测与成像技术重点实验室上海200083 中国科学院上海技术物理研究所上海200083 中国科学院大学北京100049

分焦平面(DoFP)偏振探测器在成像过程中会受到噪声的干扰,从而影响解算偏振信息图像的质量和精度。首先,基于图像的非局部自相似性和不同偏振方向图像之间的相关性,利用DoFP偏振图像的空间分布特点对图像进行分块并选取相似的图像块构... 详细信息

分焦平面(DoFP)偏振探测器在成像过程中会受到噪声的干扰,从而影响解算偏振信息图像的质量和精度。首先,基于图像的非局部自相似性和不同偏振方向图像之间的相关性,利用DoFP偏振图像的空间分布特点对图像进行分块并选取相似的图像块构成相似块矩阵。然后,利用主成分分析(PCA)得到相似块矩阵的特征值矩阵和特征向量矩阵,并根据噪声和相似块矩阵的特征值分布特点,在PCA域中利用降维对图像进行去噪。最后,利用模拟和真实DoFP偏振图像评估本算法的去噪效果。实验结果表明,本算法可以有效抑制图像中的噪声,保留图像的纹理和边缘细节信息,比现有算法的峰值信噪比至少提高了1 dB。

关键词：成像系统分焦平面偏振图像非局部自相似性相似块矩阵图像去噪主成分分析