吴忠市一次局地暴雨天气的雷达回波特征分析

利用常规资料和多普勒天气雷达资料,对2017年6月4—5日发生在吴忠市的局地暴雨过程进行分析。结果表明,降水的主要环流形势"东高西低",高、低空急流为此次暴雨提供了充足的水汽及不稳定能量,低值系统中的低涡、切变线为此次暴雨的产生提供了足够的抬升机制;此次降水主要以混合性回波为主,回波顶高在9~12 km,回波强度在45~55 dB,有强对流单体形成,强降水区域与强对流单体对应;最强暴雨落区在多普勒雷达径向速度图上的逆风区附近,暴雨中心与"逆风区"有很好的对应关系;正、负速度区的变化及逆风区附近强对流单体的持续影响常常会产生局地暴雨;风廓线产品上低空急流的形成及维持对短时暴雨的产生有一定的指示作用。     

基于慢时间分割的超宽带雷达步态识别

为了解决室内监控时摄像头的隐私泄露问题和可穿戴设备的侵入性等问题,同时针对传统雷达步态识别算法中的行走条件限制问题,提出基于超宽带（UWB）雷达的自由空间步态识别算法.算法沿慢时间轴对目标行走动作产生的雷达步态信号进行分割产生一系列子信号;对于每个子信号,在距离单元上分别进行傅里叶变换得到距离-多普勒图像,这些距离-多普勒图像前后之间存在时序关系;利用方向梯度直方图算法对属于同一个步态信号的一组距离-多普勒图像进行特征提取,采用长短期记忆网络对得到的特征进行时序建模以获取目标身份分类结果. 实验在空旷的室内环境中进行,对四人的步态分类准确率为79.10%. 结果表明所提出的算法对自由空间中不同个体的步态具有一定的区分能力.     

宁夏局部突发性强对流天气分析

2011年8月21-22日宁夏自北向南部分地区出现了强对流天气,局部地区遭受冰雹袭击,最大冰雹直径达4.0 cm,是近40 a以来所罕见.利用常规气象资料、加密自动气象站资料和多普勒雷达资料,对这次突发性短时强对流天气的环流背景、影响系统及中小尺度系统发生发展等进行了综合分析.分析表明,本次强对流天气具有明显的中小尺度系统特征,主要影响系统为高空冷槽、低层切变线及地面中小尺度系统.500 hPa蒙古冷槽、高低空垂直风切变是强对流天气发生发展的重要条件;多普勒雷达基本反射率因子的形态、强度、移向等特征及平均径向速度场中逆风区等对强对流天气的预警至关重要.     

基于帧间差异和证据推理的海事雷达目标提取方法研究

海事雷达通过多普勒效应和帧间差异,进行船舶的跟踪与识别,是海事监管和避碰的重要传感器。受环境因素影响,其往往提供大量虚假目标,干扰海事监管。针对该问题,以雷达图像为数据源,提出了一种基于证据推理(Evidential Reasoning Rule)规则的目标甄别方法。在该方法中,首先收集经过验证的识别结果,获取充足的船舶和虚假目标样本。然后,分析样本在多帧图像中的位移、方向等特征值,计算出位移、方向特征值与目标真实性的似然关系,即提供两条独立证据。最后,利用证据推理规则合成上述证据,实现组合判断。不同于其他滤波或分类算法,该方法基于原始雷达图像和概率推理,计算过程未做任何状态假设,识别结果更加准确可靠。在重庆长江朱沱镇的实地雷达监测案例研究中,该方法的识别准确性达90.81%,证明了其有效性。     

采用调频连续波的高速动目标检测方法

调频连续波雷达的低发射功率使其具有低截获、隐蔽性好、抗反辐射导弹能力强的特点．提出了一种利用三角波调制调频连续波进行地面高速运动目标检测的新方法,根据三角波调制调频连续波正、负调频导致动目标成像结果在径向反向移动的特点,通过对正、负调频信号分别成像,在补偿了载机平台的连续运动以及正、负调频信号之间的时间差对图像的影响后,将两幅图像通过偏置相位中心天线(DPCA)处理,检测出高速动目标．当检测出动目标后,进一步提取出两幅图中的动目标图像,将动目标图像作相关处理,估算出动目标成像结果的径向移动量,解算出动目标的径向速度,完成对动目标的真实定位．仿真数据的处理结果验证了本方法的有效性．     

优化Zernike矩MIMO雷达图像目标识别方法

针对MIMO雷达目标识别问题,给出了一种MIMO雷达目标识别方法.首先利用二值化和杂散点抑制对MIMO雷达成像结果进行了预处理,以消除噪声干扰和MIMO雷达图像距离依赖方位分辨率所引起的图像幅度起伏;随后,基于优化Zernike矩方法构造了MIMO雷达图像的特征,采用欧式距离分类器给出了相应的识别处理步骤.最后,利用3种飞机模型的MIMO雷达像对所提出方法的性能进行了验证,仿真结果证实了所提方法的可行性.     

基于图表标题信息的在线生物文献MRI图像检测

提出通过图表标题信息来检测在线生物文献中核磁共振图像的新方法.学术文献中每张图表都有对应的图表标题,而图表一般由多个嵌图组成,图表标题中不同文本是对不同嵌图的文字解释.将图表标题分割成与嵌图匹配的嵌图标注,利用嵌图标注来完成核磁共振图像的检测.依托正则语言理论,寻找图表标题中指向嵌图的图像指针,图像指针将图表标题分割成嵌图标注并与对应嵌图进行匹配.在分析嵌图标注的基础上,提出嵌图混合标注方法,根据图表仅包含同类型嵌图和包含不同类型嵌图2种情况,分别采用嵌图标注或者整个未分割标题作为图像识别的文本特征.实验结果表明,该方法可以很好地识别在线生物文献中的核磁共振图像.     

探地雷达检测铁路路基病害的二维正演模拟

为了识别复杂的探地雷达图像,建立铁路路基病害图像数据库,针对各种常见的路基病害,结合实地检测情况,研究铁路路基病害的探地雷达(GPR)图像特征,进行探地雷达二维正演模拟分析.基于有限差分原理,在时间域上推导横电磁波的差分方程;运用GprMax软件,对路基下道碴陷槽病害进行正演模拟分析;对路基下存在的圆形空洞,模拟不同半径和埋深的空洞,分析径深比对雷达模拟图像的影响.开挖一个人工道碴陷槽,用探地雷达实测,并进行正演模拟.实测结果和模拟结果一致,表明了该模拟方法用于实际复杂路基检测的可行性.     

CCD图像监测系统应用于桥梁结构检测

开发了一个基于图像处理的工程结构动态位移实时监测系统.通过CCD摄像机对附着在被监测结构上的人工标志进行视频图像采集,然后利用多线程编程技术对缓存中图像进行异步处理,达到目标自动跟踪识别,最后输出结果,保证系统的实时性.系统已经成功地在桥梁结构工程检测中应用.     

基于PNN的变压器复合绝缘子套管憎水性检测

采用计算机图像的方式对绝缘子表面进行实时监测,通过图像处理方法对复合绝缘子表面图像进行识别,然后通过智能算法对其憎水性等级进行划分来达到辅助运维的目的.在对复合绝缘子憎水图像进行预处理和识别的基础上,采用概率神经网络(Probabilistic Neural Network,PNN)对其憎水性等级进行判断,实验中经过210个样本训练后的PNN模型可以对140个预测样本准确判别变压器复合绝缘子套管的憎水等级,对后续高效可靠的在线监测变压器套管具有重要意义.     

一种杂波环境下机动目标跟踪算法

针对杂波环境下的机动目标跟踪问题,提出了一种利用多普勒量测的机动目标跟踪算法。该方法首先通过多普勒量测解目标径向速度模糊,然后在目标量测方程中增加了径向速度维,将量测方程中的径向速度函数进行泰勒级数展开略去高阶量转为线性函数,同时在点迹关联时增加了径向速度波门,滤除更多的杂波点,利用多普勒量测计算出的径向速度实时更新观测值中的径向速度。通过计算机仿真,该算法相比传统算法提高了目标位置精度、速度精度和收敛速度。同时还分析了多普勒量测误差对目标跟踪性能的影响,多普勒量测误差越小,目标跟踪性能越好。     

一次下击暴流天气的多普勒雷达资料分析

利用多普勒雷达基本反射率、径向速度资料以及径向速度计算的风切变结果,对一次典型的下击暴流天气过程进行了分析.结果发现：强对流单体合并加强形成弓状回波,在弓状回波前沿反射率因子梯度大值区产生下击暴流,造成地面强风灾害;下击暴流过程中,中层以上一直存在强度不断增大的径向风辐合,为系统发展提供动力支持;下击暴流发生时,底层会出现相应的径向风辐散,是地面大风的直接反应;高低层垂直切变反映了强对流单体内部风场配置结构为底层有较强的暖湿入流、高层有明显的上层出流、中层以上升气流为主,这样的流场配置正是一般强对流单体中的常见特征.     

宁蒙河段冰凌监测技术试验研究

通过现场试验研制出了黄河河道冰、水情数据与图像远程连续自动监测系统,该系统可以对河道冰层厚度、冰下水位、气温、冰温、水温等参数同时进行连续自动监测,并可获取冰凌图像,流冰速度、流凌密度等;另外,还进行了无人机航拍应急监测和雷达探测冰厚试验。根据冰层厚度传感器及其监测系统的技术特点,其可以对黄河河道的结冰及冰层消融全过程进行定点连续监测。通过选择合适的监测点,对河道冰情水情进行连续不断地监测、同时配合图像远程监测,雷达探测、无人机航拍等先进技术,可以实现对黄河冰凌形成过程的自动测报和应急监测。     

用USM锐化生成铅笔画的新方法

给出了一种根据真实2D图像自动生成相应的非真实感铅笔画的新方法。首先将彩色图像进行Unsharp Mask(USM)锐化处理,再进行色彩缩放运算,得到具有一定半径的图像的边缘细节。然后,为了更好地产生铅笔画的光线效果及其局部走势纹理,采用线积分卷积(LIC)的方法生成类似的效果,并且用适当的图像分割方法来获取有意义的区域进行LIC处理。最后,把前面得到的边缘细节和LIC处理的结果分为两层进行叠底和透明处理就能得到较好的铅笔画效果。试验结果表明:使用本文方法可以产生更接近于手绘铅笔画的效果,并且生成的速度更快。     

多普勒测速雷达速度转换的误差分析

火炮射弹的初速是炮弹弹道测量的一个重要参数.介绍了多普勒测速雷达的工作原理基础上,根据弹道径向速度和切向速度的关系,推导出了测速雷达的速度转换公式,并用数学中求偏导数的方法对由速度引起的测速误差进行了分析.结果显示,弹丸切向速度测量误差是在进行速度转换时由径向速度测量误差传播过来的,速度转换公式的不精确性也会产生切向速度误差,并且经速度转换后测速误差略有增加.因此,提出的方法对测速雷达进行测速精度测试时有指导修正意义.     

雷达网目标速度向量测量及其在跟踪中的应用

研究了组网雷达系统中利用多站对目标的距离观测值和Ｄｏｐｐｌｅｒ速度观测值稳妥 算目标三维速度向量的方法,指出了目标速度向量在机动目标跟踪中的应用。给出了位置－速度分别相关算法,并进行了仿真计算,计算结果表明,该方法能较成功地解决多目标及杂波环境中的相关模糊问题。     

农田作业机器人视觉导航目标曲线检测算法研究

为研究农田作业机器人视觉导航信息的提取方法,以自然环境下采集的曲线特征较为明显的农田图像为研究背景,根据图像RGB颜色特征,利用颜色聚类算法,将导航路径从复杂的背景中提取出来.并对得到的二值图像进行形态学处理以消除噪声,然后对图像逐行扫描检测出导航路径的中心离散点,利用最小二乘法拟合出导航路径,并提出一种新的导航参数的获取方法.试验结果表明:该算法具有速度快、精确度高的优点;在作业环境具有较强的曲线特征等情况下有较好的检测效果.     

基于边缘特征的多源图像分层匹配算法研究

针对灰度相关的匹配算法不能适用于多源图像的匹配问题,提出了一种基于边缘特征的分层匹配算法．该算法首先提取出两种非同源图像的边缘特征作为匹配的特征空间,并且为了提高匹配算法的速度,主要采取了以下几种措施：采用粗匹配和精匹配相结合的分层序贯相似度检测算法（SSDA）作为搜索策略;在粗匹配阶段运用跳跃式的搜索策略和亚抽样模板．然后在精匹配阶段为了兼顾匹配的精度采用逐点扫描的全像素点匹配．通过对真实合成孔径雷达（SAR）图像和光学图像的仿真,结果表明该算法能够较好地适用于多源图像的匹配,并且大幅提高了匹配算法的速度．     

基于S、V分量的模糊C均值彩色图像分割算法

针对彩色图像的分割问题,提出一种快速有效的彩色图像分割算法。基于彩色图像的HSV颜色空间,应用快速模糊C均值聚类算法,对彩色图像的S、V颜色分量进行聚类,综合考虑图像中目标彩色个数与得到的聚类中心完成对彩色图像的分割。实验结果表明,与其他彩色图像分割算法相比,本文算法可以准确地分割目标区域颜色不同的彩色图像,背景信息保留较少,运算速度受图像尺寸影响较小,可以得到理想的彩色图像分割结果。     

Pre-processing method for multi-dimension parameters estimation for the multi-target in the MIMO radar

In Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) radar, the separated echoes of a target with a high speed are located in neither the same range bin nor the same Doppler bin. As a result, the parameters (including range, azimuth and elevation) of the target can't be estimated using the traditional supper-resolution algorithms. In this paper, velocity estimation is used to form compensation expression, which pre-processes the echoes. And the range and Doppler migration are corrected. Then the spatial spectrum estimation algorithm is applied to the corrected echoes to obtain the range, azimuth and elevation of targets. Simulation results indicate that the feasibility and validity of the methods presented are better than those of MUSIC.