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中科院光电所在弱小目标跟踪测量研究上取得进展
2018年11月28日 来源: 科学网

    “目前‘十三五’规划实施已经过半,就地热能开发利用而言,新增地热能供暖(制冷)面积11亿平方米这一目标有望达成,而地热发电则相对滞后,但也出现了很多可喜的变化,目前正在朝着既定目标加速发展。”11月27日,于上海举行的2018·中国地热国际论坛暨地热资源利用国际工程科技高端论坛上,中国工程院院士、国家地热能中心指导委员会主任曹耀峰在接受《中国科学报》记者专访时如是表示。


    地热能是指能够经济地被人类所利用的地球内部的热能,具有总量丰富、分布广泛,绿色低碳等特点。2017年1月23日,国家发展改革委、国家能源局、国土资源部联合印发《地热能开发利用“十三五”规划》,是我国历史上首次颁布地热开发利用的专项规划。《规划》提出,“十三五”时期,新增地热能供暖(制冷)面积11亿平方米,新增地热发电装机容量500兆瓦。


    曹耀峰告诉记者,目前我国地热供暖(制冷)项目呈现规模化、大型化趋势。北京城市副中心以浅层地热能为主,将实现供暖制冷面积300万平方米,而雄安新区起步区则通过“地热+”的供能模式,不断扩大供暖制冷面积。“随着新区建设的全面开展,雄安将打造地热高质量开发利用全球样板,引领地热产业走向科学化、有序化。”


    中国工程院院士、中国石化股份公司总裁马永生透露,中国石化以“雄县模式”为引领,积极支持北方地区清洁取暖,重点围绕“2+26”城市,推动“无烟城”建设,目前地热业务已辐射河北、陕西、山西、等13个省区市。其中,雄安新区的雄县、容城两县建成供暖能力近700万平方米,基本实现了雄县、容城城区地热集中供热全覆盖。


    “2017年前,我国地热发电总装机容量仅为27.88兆瓦,而截至目前这一数字已升至53.38兆瓦。”中国工程院院士、西藏地质矿产勘查开发局总工程师多吉告诉《中国科学报》记者,埋深在5500米以浅的干热岩型地热能将是未来15~30年中国地热能勘查开发研究的重点领域。

 

    中国工程院原副院长赵宪庚院士介绍,中国工程院长期关注地热工程科技事业的发展,相继于2013年、2016年设立两项重点咨询项目。其中,2016年设立的“中国地热产业规划和布局战略研究”已于今年7月结题。中国工程院计划在其基础上于2019年设立二期项目,针对雄安新区、干热岩资源、农村地区、夏热冬冷等重点领域开展针对性研究。


    “目前二期立项工作与相关研究正积极推进,项目组25位院士参与的院士建议正在上报。”曹耀峰告诉记者。


    中国地热国际论坛由中国工程院和中国石油化工集团随着光电技术的飞速发展,成像探测系统被广泛应用于导航、天文目标跟踪等领域。弱小目标的跟踪测量技术是成像探测系统的重点研究方向之一,算法跟踪测量性能的好坏直接影响系统的远距离探测能力。


    从成像探测系统的两个应用背景来看,弱小目标跟踪测量面临的难点主要有两个:一是航空导航是成像探测系统最早也是最成功的应用领域,由于航空器与成像系统距离较远,目标在成像平面上仅占有几个像元,加上成像系统接收到的目标辐射强度很弱,且易受各种噪声杂波的干扰;二是天文目标跟踪也是成像探测系统的一个重要应用。在天文观测时,由于目标能量较弱,基本上被噪声淹没,信噪比低,并且目标出现的位置、大小和速度均未知,加上无纹理等特征可以利用,这些因素给弱小目标跟踪测量带来极大的挑战,同时由于天文图像数据量大,及时有效地处理这些海量数据,需要借助于图像处理、数据挖掘、信号处理等信息处理技术。上述的应用领域,由于各种客观因素的存在将导致目标易被背景杂波淹没,因此弱小目标跟踪测量算法的好坏将直接决定光电成像系统的有效作用距离。


    中科院光电所光电探测与信号处理研究室研究团队致力于光电成像目标的检测与跟踪算法的研究。针对低信噪比场景下弱小目标跟踪测量问题,课题组提出了改进的粒子滤波跟踪方法:首先通过空间位置加权的方式来获取灰度特征,并将邻域运动模型和灰度概率图相结合来获取弱小目标运动特征,然后构建灰度与运动特性的联合观测模型来计算粒子权值。同时在跟踪测量过程中考虑到目标的灰度分布特性并不稳定,加入了自适应更新参考目标灰度模板的策略,最后采用几组场景来验证本文算法的跟踪测量效果。实验证明,和传统算法相比,该算法增强了低信噪比场景下弱小目标跟踪测量能力。


    近两年该课题组取得的最新研究成果包括基于L1-L0的生物活体组织图像的自动分割与分析技术,管径自适应的时空域滤波的弱小目标检测算法,序列图像局部能量极大值的弱小目标检测算法,样本自适应免疫遗传粒子滤波弱小目标跟踪算法,改进粒子滤波弱小目标跟踪等,相应的内容发表在《Biomedical Optics Express》和《Infrared Physics and Technology》等国际知名期刊上。有限公司主办,自2014年开始,每两年举办一次。


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