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一种基于支持向量机的海底声学参数快速统计反演方法

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声学学报 2010年第3期35卷 343-352页

作者：高伟王宁中国船舶重工集团公司第710研究所宜昌443003 中国海洋大学物理系青岛266100

匹配场统计反演海底声参数的根本目的是求解未知参数的后验概率分布(PPD)。针对现有各种求解参数PPD的数值方法如穷举搜索、Markov Chain Monte Carlo采样、最近邻域插值近似算法普遍存在计算速度慢、时间长、难以满足实际应用的问题,... 详细信息

匹配场统计反演海底声参数的根本目的是求解未知参数的后验概率分布(PPD)。针对现有各种求解参数PPD的数值方法如穷举搜索、Markov Chain Monte Carlo采样、最近邻域插值近似算法普遍存在计算速度慢、时间长、难以满足实际应用的问题,本文提出了一种基于支持向量机的快速求解参数PPD的新算法。该算法利用了支持向量机强大的小样本学习能力,通过训练学习拟合未知海底声参数和后验概率之间存在的函数关系,从而在求解参数PPD时简化了利用声场传播模型计算后验概率的复杂过程,减少了计算时间。数值仿真算例和海上实验数据的处理结果验证了该算法在低维匹配场统计反演海底声参数问题中的有效性。

关键词：海底声学参数支持向量机统计反演反演方法后验概率分布近似算法快速求解计算速度

一种基于稀疏先验的综合孔径展源辐射成像统计反演方法

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电子学报 2013年第3期41卷 417-423页

作者：何方敏李青侠赵治华陈柯海军工程大学电力电子技术研究所湖北武汉430033 华中科技大学电子与信息工程系湖北武汉430074

确定性的综合孔径辐射计反演方法没有考虑亮温分布先验信息的统计特性.针对亮温分布具有非连续特性的展源,本文提出了一种基于稀疏先验的综合孔径展源辐射成像统计反演方法.根据该方法,采用修正的差分算子提取亮温非连续分布展源中隐含... 详细信息

确定性的综合孔径辐射计反演方法没有考虑亮温分布先验信息的统计特性.针对亮温分布具有非连续特性的展源,本文提出了一种基于稀疏先验的综合孔径展源辐射成像统计反演方法.根据该方法,采用修正的差分算子提取亮温非连续分布展源中隐含的稀疏先验,建立稀疏先验概率分布的多层先验等效高斯模型,将图像反演等效为该模型超参数估计,并采用期望最大化算法估计该模型超参数.仿真和实验结果表明:与现有的综合孔径辐射计确定性反演方法相比,本文提出的反演方法不仅能有效提高反演图像的准确度,而且对综合孔径辐射计的各种误差鲁棒性更强.

关键词：综合孔径辐射计展源稀疏先验统计反演

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基于统计反演的硅片微区电阻率测试方法

半导体技术 2023年第4期48卷 347-352页

作者：边泽鹏刘新福河北工业大学机械工程学院天津300401

提出了一种基于统计反演重建电阻率分布图像的硅片电阻率测试方法,该方法采用马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)方法求解电阻抗成像技术(EIT)的逆问题,可以避免确定性方法中迭代误差和分辨率低的问题。建立了一种基于MCMC方法的电阻率分布图像... 详细信息

提出了一种基于统计反演重建电阻率分布图像的硅片电阻率测试方法,该方法采用马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)方法求解电阻抗成像技术(EIT)的逆问题,可以避免确定性方法中迭代误差和分辨率低的问题。建立了一种基于MCMC方法的电阻率分布图像重建算法,搭建了电压数据采集系统以测量边缘电压。对比MCMC算法重建的硅片微区电阻率分布图像与4D-333A测试仪的测量结果,二者的电阻率分布情况呈现出相同的分布趋势。将采用MCMC算法得出的256个单元的数值与采用其他重建方法得出的数值、真实的电阻率进行对比,发现MCMC算法得到的数值与真实数值最接近的单元数最多,为88个,比其他重建方法更为准确。

关键词：硅片电阻率电阻抗成像技术(EIT) 统计反演贝叶斯方法马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)方法

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综合孔径辐射计多分辨率统计反演方法

海军工程大学学报 2010年第4期22卷 12-18页

作者：何方敏李青侠徐慨陈柯桂良启朱耀庭华中科技大学电子与信息工程系武汉430074 海军工程大学电子工程学院武汉430033

确定性的综合孔径辐射计反演方法没有考虑亮温分布先验信息的统计特性;另一方面,该类反演方法也难以分析亮温分布离散化引起的离散化误差,因此往往将其忽略。为此,提出一种多分辨率统计反演方法,该反演方法能引入先验信息和离散化误差... 详细信息

确定性的综合孔径辐射计反演方法没有考虑亮温分布先验信息的统计特性;另一方面,该类反演方法也难以分析亮温分布离散化引起的离散化误差,因此往往将其忽略。为此,提出一种多分辨率统计反演方法,该反演方法能引入先验信息和离散化误差的统计特性。多分辨率统计反演方法的思想是将未知的亮温分布和综合孔径辐射计测量的可见度视为随机变量,并采用统计推断的方法进行综合孔径辐射计图像反演。根据这一思想,提出了一种先验协方差估计方法,建立了含有超参数的高斯先验模型;采用多分辨率分析建立了亮温分布的离散模型,根据该离散模型和高斯先验模型计算了离散化误差的概率分布;将综合孔径辐射计图像反演转换为超参数估计的问题,采用Newton-Raphson迭代算法对超参数进行了估计。理论分析、仿真和实验均表明:与传统的确定性的反演方法相比,多分辨率统计反演方法通过利用先验信息和离散化误差的统计特性,可有效提高综合孔径辐射计的成像性能。

关键词：综合孔径辐射计离散化误差先验信息统计反演多分辨率分析

基于非线性加权各向异性全变分模型的统计反演及其在电阻抗成像中的应用

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基于非线性加权各向异性全变分模型的统计反演及其在电阻抗成像中...

作者：齐鹏飞山东师范大学

学位级别：硕士

电阻抗成像(Electrical Impedance Tomography,EIT)是通过目标物体表面附着的成对电极向物体内部注入电流,测量电极上的电压数据来重建电导率分布的一种成像方式.EIT在医学成像上具有无创、实时监测、便携、成本低等优点.因此,将EIT技... 详细信息

电阻抗成像(Electrical Impedance Tomography,EIT)是通过目标物体表面附着的成对电极向物体内部注入电流,测量电极上的电压数据来重建电导率分布的一种成像方式.EIT在医学成像上具有无创、实时监测、便携、成本低等优点.因此,将EIT技术应用到人体医学成像上来具有广阔的发展前景.由于EIT的反问题具有不适定性,在求解的过程中通常需要进行正则化.然而,传统的正则化方法在迭代求解的过程中容易产生误差的累积与传播.统计反演方法是利用统计推理对未知参数进行估计的一种方式.本文提出了具有保持边界效应的非线性加权各向异性全变分(NWATV)先验密度函数,并用贝叶斯公式得到了 EIT反问题在统计意义下的解,即后验密度函数.对后验密度函数的探索估计通常需要对其进行采样获得样本数据,在采样的过程中可以避免因迭代而产生的误差累积与传播.为了探索估计后验密度函数获得所期望的可视化图像,使用基于马尔可夫链的蒙特卡罗(MCMC)算法对后验密度函数进行探查采样.随后基于得到的样本数据,使用条件均值(CM)估计方法得到单值解,同时给出置信范围.另外,为了提高成像质量,提出了改进型MCMC算法,并且基于改进型的MCMC算法实现了EIT的反演.为了验证理论的可行性,进行了数值实验、水槽实验和人体实验.研究结果表明,将非线性加权各向异性全变分先验密度函数应用到EIT的统计反演上可以提高图像的重建质量和边缘保持效果.同时,EIT统计反演的方法避免了因迭代而产生的误差累积与传播.最后,由于任何基于MCMC算法的推断结果都是依赖于被模拟的马尔可夫链已经达到稳定状态或收敛的假设.因此,针对所提出的改进型MCMC算法的收敛性进行分析,包括在理论上的证明和收敛性的评估方法.

关键词：统计反演电阻抗成像 NWATV先验贝叶斯方法马尔可夫链蒙特卡罗

镜像综合孔径辐射计的统计反演算法与仿真试验研究

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镜像综合孔径辐射计的统计反演算法与仿真试验研究

作者：胡孔勇华中科技大学

学位级别：硕士

综合孔径技术利用多个小孔径天线合成较大口径的天线,便于加工和卫星搭载,并且在遥感成像过程中能获得实孔径天线无法比拟的性能,目前已在世界上多个国家得到实际应用。比较著名的有欧空局(ESA)SMOS卫星搭载的MIRAS、美国航空航天局(NA... 详细信息

综合孔径技术利用多个小孔径天线合成较大口径的天线,便于加工和卫星搭载,并且在遥感成像过程中能获得实孔径天线无法比拟的性能,目前已在世界上多个国家得到实际应用。比较著名的有欧空局(ESA)SMOS卫星搭载的MIRAS、美国航空航天局(NASA)的GeoSTAR等,作为星载对地遥感项目,他们都因为不能够提供满足需要的分辨率而无法广泛应用。镜像综合孔径微波辐射计(MIASR)是最新提出的一种干涉测量技术,它将双天线干涉和反射面干涉结合起来,在传统综合孔径系统的基础上简化了阵列结构以及接收机数目,并且在相同阵列大小情况下能获得优于传统综合孔径的分辨率和灵敏度。作为一种新的成像技术,MIASR在亮温图像重建方法上还有很多值得研究的地方。除了间接获得余弦可见度,经过反余弦变换重建亮温图像之外,传统综合孔径辐射计中的G矩阵模型也适用于MIASR,并且由于误差及其他非理想因素的存在,也同样面临着病态反问题的求解。通过正则化手段可以减弱方程的病态性,并得到亮温在某些先验条件下的近似解,但模型参数的选取同样是一个非常棘手的问题。传统综合孔径中的贝叶斯统计反演方法建立于亮温及可见度近似服从高斯分布的假设之上,将模型参数引入到亮温反演的学习过程中,很好的解决了这一问题,并且性能与正则化算法相当,这无疑是一种新的反演思路。本文将贝叶斯统计模型用于镜像综合孔径的亮温重建,仿真了天线互相关输出的统计特性,验证其近似满足高斯分布。在此基础上给出了统计反演方法在镜像综合孔径系统中的具体表述形式以及处理流程,并分别对一维和二维镜像综合孔径辐射计的统计反演方法进行了仿真分析,并与传统反演算法进行了性能对比。其反演性能与正则化方法相当,并且可以自动选取最优模型参数。

关键词：镜像综合孔径微波辐射计病态反问题模型参数统计反演仿真

薄砂层地层结构3D地震资料的道基和地质统计反演:在阿根廷圣·乔治盆地的应用

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石油物探译丛 2000年第3期 14-21页

作者： Carlos Torres-Verdin 赵剑敏郭良川胜利石油管理局物探公司山东东营257100

阿根廷的圣·乔治(San Jorge)盆地位于巴塔哥尼亚高原的中心,横跨于Chubut和SantaCruz省南部,自1907年始就一直生产石油天然气。目前该地区的产量占国家总产量的32％。盆地的目前情况和早期地质演化与早侏罗纪大西洋开裂具有相同的断裂... 详细信息

阿根廷的圣·乔治(San Jorge)盆地位于巴塔哥尼亚高原的中心,横跨于Chubut和SantaCruz省南部,自1907年始就一直生产石油天然气。目前该地区的产量占国家总产量的32％。盆地的目前情况和早期地质演化与早侏罗纪大西洋开裂具有相同的断裂过程。随着断裂的发育产生了大的直接断层和局部侵蚀,以非海相陆生为主的堆积物完好地沉积在早白垩地层中。在这一点上,安第斯山区域构造作用变成沉积柱中火山灰聚集的一个主要来源;它也造成了浸透性的岩基侵入。在油气生成区,碎屑沉积以湖成和漫滩成因的厚页岩层为特征,并且有许多较薄的横向上疏松的砂体(油藏)。

关键词：统计反演薄层砂体道基反演地震资料地层结构

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基于主成分分析的CO_2统计反演方法

大气与环境光学学报 2017年第3期12卷 202-209页

作者：桑浩王先华叶函函蒋芸中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室安徽合肥230031

二氧化碳(CO_2)卫星遥感中,大气环境因素是影响反演精度的重要原因,目前反演条件通常限制在气溶胶光学厚度小于0.3的情况。我国大气气溶胶高值情况较为普遍,对大气条件的较高要求将严重影响我国CO_2卫星遥感数据的应用能力。针对这种情... 详细信息

二氧化碳(CO_2)卫星遥感中,大气环境因素是影响反演精度的重要原因,目前反演条件通常限制在气溶胶光学厚度小于0.3的情况。我国大气气溶胶高值情况较为普遍,对大气条件的较高要求将严重影响我国CO_2卫星遥感数据的应用能力。针对这种情况,利用主成分分析法对中国京津地区高气溶胶光学厚度的大气CO_2进行反演,得到的CO_2柱浓度与2013年、2014年GOSAT-Level2产品进行对比分析,均方根误差分别为0.65%和0.46%,相关性分别为0.77和0.93。

关键词：光学遥感 CO2反演主成分分析统计反演温室气体

基于地面观测资料的太阳辐射量统计反演法研究

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能源与节能 2022年第3期 44-46页

作者：孙舒广东天联电力设计有限公司广东广州510000

为了在缺乏实测太阳辐射量的情况下精准评估光伏潜力,更好地规划和开发利用太阳辐射气候资源,促进地方经济发展以及助力国家碳中和目标的实现,研究提出一种基于地面观测资料的太阳辐射量计算方法。根据气候学原理,利用与太阳辐射相关的... 详细信息

为了在缺乏实测太阳辐射量的情况下精准评估光伏潜力,更好地规划和开发利用太阳辐射气候资源,促进地方经济发展以及助力国家碳中和目标的实现,研究提出一种基于地面观测资料的太阳辐射量计算方法。根据气候学原理,利用与太阳辐射相关的周边地面台站日照百分率和实测日太阳总辐射等观测数据,建立间接估算到达地面的月太阳总辐射量的计算模型;提出采用最小二乘法、统计软件拟合太阳总辐射估算模型的经验系数a,b。为了验证模型的计算效果,将模型应用于江西省吉水县一光伏站的光伏潜力分析中,将基于地面资料的统计反演法推算出的吉水县和南昌市年总辐射量分别与利用Meteonorm卫星数据和Solargis卫星数据获取到的吉水县和南昌市年总辐射量进行差值比较。研究表明:基于地面观测资料的太阳辐射量统计反演法已得到广泛应用;确定模型经验系数的相关性,是确认模型是否适用于拟合推算区域太阳辐射值的必要方法;利用基于地面资料的统计反演法估算的吉水县年总辐射量与利用Meteonorm卫星数据和Solargis卫星数据估算的吉水县年总辐射量相差不大,偏差均在3%以内,同理估算的南昌市年总辐射量偏差均在6%以内。在不能直接获取水平面上总辐射量和直接辐射量的情况下,研究所提出的方法在辐射量计算领域具有一定的适用性,这对后期评估光伏潜力所需辐射数据的选取具有重要意义。

关键词：太阳辐射量气候学统计反演