基于稀疏表示的阵列声波测井仪数据无损压缩传输方法

交叉多极子阵列声波测井仪在井下信号采集的同时,采用无损压缩提升单位时间内上传数据量,是目前主流的仪器上传带宽增加方式。针对传统压缩方法压缩率较低,导致仪器在单位深度地层工作时长过长的问题,从信号稀疏表示的角度出发,对采集的多路声波波列采用预先构建的稀疏变换矩阵进行稀疏变换,将求解的稀疏表示系数和其重构信号与原始信号的误差进行压缩编码上传;地面系统通过相同的稀疏变换矩阵进行信号重构,实现解码;其中,稀疏变换矩阵采用K-SVD算法进行预训练,提升稀疏变换系数的稀疏度与重构信号精度,进一步降低上传的压缩编码长度。在HB油田3口井实际测井资料的实验中,本方法与目前主流的测井数据压缩方法相比,压缩率平均提升约17.3%;在4口井的阵列声波实际测井作业的应用测试中,作业效率平均提升约20.2%。结果表明,数据压缩传输算法极大地提升了阵列声波测井时效,在保证数据采集质量的同时,实现了阵列声波仪器的高速测量。     

一种新的图像稀疏分解快速算法

图像的稀疏表示特别适合于图像的处理,而求得图像稀疏表示的图像稀疏分解的计算量十分巨大。利用基于Matching Pursuit(MP)方法实现的图像稀疏分解算法,采用遗传算法快速寻找MP过程中每一步分解的最佳原子。根据寻找最佳原子的遗传算法的内在特点,提出了一种优化的快速算法。算法的有效性为实验结果所证实。     

基于一种网络结构的块稀疏字典学习

以过完备字典为基础,信号可以被描述为原子的稀疏线性组合。在以往的字典学习方法中,大都是以单个原子为单位进行字典学习。利用稀疏子空间聚类的方法将字典中具有相同稀疏表达形式的原子归类为一组,形成具有块结构的字典,然后对训练信号稀疏编码,最后结合梯度下降的方法对字典进行更新。实验结果表明,该方法在相同迭代次数下的优化收敛速度较快,而且对信号的重构误差率优于传统方法。另外,所构造一种对称网络结构的字典学习流程框架,不同于一次性用全部训练数据进行训练的方法,该学习流程每处理一组信号,字典进行一次更新,实现了对字典的分步更新。     

一种基于Android的数据采集系统

随着移动通信业的高速发展,Android智能操作系统的应用越来越广泛。以Android操作系统为移动载体,设计一种及信号的采集、传输、显示为一体的移动信号采集系统。不同于常规的信号采集,对采集到的信号进行数据处理,以便后期对信号数据进行更好的分析与应用。     

一种改进的图像分块压缩感知模型

分块压缩感知用于图像获取可以解决传统压缩感知在重构时运算量大的问题,但是运用分块压缩感知却使重构图像的质量有所降低。提出了一种改进的图像分块压缩感知算法。该算法通过对观测矩阵加权,保证了图像低频部分在重构时获得更大的精度,提高了图像的质量。另外,算法根据各图像块不同纹理复杂性,自适应地改变观测值数目,使得在保证图像质量的前提下,重构所需的总观测值数目更少。实验证明了该算法的有效性。     

一种新的基于稀疏分解的图像放大方法

提出了一对新的冗余离散小波变换(RDWT)和波原子变换(WAT)字典,并将其应用于图像稀疏形态成分分解以获得图像的卡通与纹理成分.并针对卡通和纹理所具有的不同形态学特征,对卡通成分采用具有曲率运动、边缘冲击特性和平滑去噪性能的非线性self-snake模型来放大;对纹理成分采用双三次插值方法来放大,最后通过叠加就可获得放大图像.实验结果表明,这种基于新字典对的稀疏形态成分分解的图像放大方法相比于传统的基于整幅图像的放大方法能够有效地保护小曲率和大梯度,强化图像边缘,保证纹理细节清晰完整.     

一种新的低秩分块稀疏表示的人脸识别算法

针对 人脸图像中表情变化、遮挡、光照的问题,本文提出了一种新颖的基于低秩分块稀疏表示的 人脸识别算法。该算法采用了一种新的结构不相关的低秩矩阵恢复方法,同时采用离散余弦 变换方法联合处理人脸图像中遮挡、掩饰和光照的问题,对处理过的图片采用一种独特的重 叠分块方法,利用冗余信息有效地提高了算法的识别率。在分类阶段,利用Alignment pool ing的方法,有效地提高了识别速度。该算法在标准人脸数据库上进行了多次实验,实验结 果表明：与现有人脸识别算法相比,算法的识别准确率和计算效率都得到了一致提高。     

一种新的DOA估计的高分辨率算法

波达方向估计（DOA）在阵列信号处理中非常重要,而传统算法如多重信号分类算法（MUSIC）需要对阵列接收数据的协方差矩阵进行特征分解,并在全空域进行谱峰搜索,运算量巨大,尤其是二维DOA估计算法还存在稳健性较差的问题。提出了一种基于最小互熵谱分析的DOA算法,该算法只需要一次较少阵元的阵列采样（快拍）数据即可得到具有高分辨率的谱分析结果。进一步采用倒谱法,通过逆FFT变换提高了最小交叉熵谱分析算法的收敛速度。数值仿真结果表明,该算法较常规空间谱估计方法有更高的分辨力和更小的运算量,能够对阵列信号进行实时处理。算法不依赖于预先估计的信源数目,具有较好的宽容性,较高的分辨力以及极低的旁瓣电平。     

随钻声波测井仪井下信号采集与处理系统设计

针对随钻声波测井信号的特点,设计了一种基于"DSP+ADC"的井下信号采集与处理系统。介绍了电路的硬件结构和软件设计流程,重点描述了6通道模拟信号的高精度同步采样方法及数据压缩算法。设计中充分利用了DSP的丰富资源,实现各种控制及数据传输接口,并完成相应的数据处理。实验结果表明,该电路的设计满足随钻声波测井的实时性、低功耗要求,在井下高温高压恶劣环境中能够可靠地长时间工作。     

USB在阵列声波测井数据采集中的应用

提出了一种基于通用串行总线(USB)的阵列声波测井数据采集系统,该采集系统的构成模块包括模拟信号处理、高速数据采集子系统、采集控制器、串行数据和控制接口以及主机接口等;以CPLD担当数据采集控制器,采集深度、速率等参数可根据实际需要动态设置,从驱动程序初始化和卸载、设备启动、设备控制和数据读写等方面详细分析了用于数据采集系统的USB驱动程序设计,基于14位ADC的采集电路实测信噪比不小于65dB;该采集系统可用于井下阵列声波测井仪调试,以及实验室声波换能器性能测试。     

交叉偶极声波测井的数据采集与处理电路设计

针对多通道声波数据采集时序控制复杂的特点,设计了一种基于DSP和FPGA的声波数据采集与处理电路.设计中在FPGA内部构造4个异步FIFO作为模数转换器和DSP之间的数据缓存器,并由DSP实现LZW数据压缩算法等数据处理,电路协调一致地完成8路信号的采集与处理操作.实践表明,该电路能够稳定可靠地工作,达到了井下声波信号采集的要求.     

声波测井模拟电路老化及检测系统研制

为提高阵列化声波测井仪器的可靠性,研制了声波测井仪模拟电路老化及检测系统;该检测系统的硬件以PXI系统为硬件平台,扩展相关的辅助专用硬件实现;基于LabVIEW平台,开发了控制及数据处理软件,实现了声波测井模拟电路的全自动老化和在线检测;在数据处理过程中以数字相敏检波算法代替拟合算法来计算失真度,简化了计算复杂度,提高了计算的准确性;该检测系统具有良好的稳定性和可扩展性,极大提高了阵列化声波测井仪器模拟电路老化和检测效率,为新型高端声波测井仪器和现行声波测井仪器的可靠性提供了保障。     

多通道全波形声发射检测系统的研究

文章提出了多通道全波形声发射检测系统的构建方法，重点描述了中的关键问题及其解决方法。现场测试表明，该系统满足检测的定量、定位要求，并通过波形信号分析达到声发源的定性识别。     

面向压缩的高分辨率视频采集预处理

随着人们对视频分辨率的要求越来越高，需要采集、压缩的数据量也越来越大，因而需要在视频数据采集时作一定预处理，减轻数字信号处理器DSP的负担，以便实时地压缩视频数据．而如何转换视频数据格式、提高DSP读取数据的速度、减少DSP与存储器的交换次数，成为视频数据采集预处理部分要解决的关键问题．提出了三种以高性能、高集成度现场可编程器件(FPGA)为核心控制部件，并配以同步或异步存储芯片来完成视频数据采集预处理的方案，它们都不同程度地提高了压缩系统的性能，其中处理高分辨率图像压缩时，FPGA FIF0 SRAM采集方案效果最佳．     

无线温度巡检系统在全封闭高压柜上的开发应用

介绍无线温度巡检系统在全封闭高压开关柜上的应用,开发了温度报警、趋势查询的功能,实现了智能巡检和定向检查手段.     

一种采用穴番-A敏感膜的新型声表面波瓦斯传感器的研究

本文利用笼形超分子材料穴番-A对甲烷分子的特异性包合作用,提出了一种能够在室温下工作的采用穴番-A敏感膜的新型声表面波瓦斯传感器。设计研制了中心频率为300 MHz的低损耗、高Q值SAW谐振器,并以所研制的谐振器构成双通道差分振荡器。分别以点涂法和旋涂法在传感通道SAW谐振器表面进行了敏感膜的镀膜。通过实验观察对比了采用两种镀膜方式的SAW瓦斯传感器在常温下对5%甲烷气体的响应。实验结果显示点涂镀膜的传感器响应约为1 kHz,远大于旋涂镀膜方式。AFM表面形貌表征显示了敏感膜表面粗糙度是造成这一差异的主要原因。实验还研究了传感器对不同浓度甲烷气体的响应,结果表明传感器响应随气体浓度降低而减小,两者存在良好的线性关系,测试灵敏度为205 Hz/%,检测下限约为0.2%。     

开放式的高分辨率超声成像系统

在医学和生物学研究当中,对活体组织进行无创性成像具有重要意义。高分辨率超声成像技术,可以对细微组 织实现高空间分辨率的成像,已被广泛应用于皮肤、眼睛、心血管和小动物成像等生物医学领域。目前领域内的相关研 究需要不同的成像系统参数,例如要求不同的探头性能、数据采集策略、信号处理以及图像重建、显示和保存方法。因 此需要一种灵活和开放的超声成像系统,能让用户根据各种研究需求实现个性化设置并能全面获取原始实验数据。文章 提出了一种实时的、便携式设计的开放式超声成像系统,可支持定制的高分辨率超声成像研究。系统基于高速现场可 编程逻辑门阵列(FPGA)实现灵活多样的超声成像。用户可以轻松地根据个性化应用需求来调整系统结构。测试结果表 明,本系统能实现 B 超成像、编码激励成像、多普勒成像、血管内成像、多模态组合成像等,为高分辨率生物医学应用 研究提供了非常灵活的成像工具。