噪声数据数值求导的高效稳定化方法及其应用研究
批准号:
11761007
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
32.0 万元
负责人:
邱淑芳
依托单位:
学科分类:
反问题建模与计算
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
张文、胡彬、温荣生、张云亮、陈树立、彭建梅
中文摘要
本项目旨在现有研究工作基础上,主要研究整数阶与分数阶数值求导的高精度Lanczos方法和基于双曲方程正反演的高效稳定化算法,以及其在分数阶扩散方程反问题、图像处理、光谱反应分析中的应用。利用有限差分与有限元方法、不适定问题的正则化方法、数值积分等现代数值计算方法,构造出高效稳定的数值求导算法;基于现代偏微分方程理论与方法、数学物理反问题的理论等研究所得算法的条件稳定性和收敛性、正则化参数选取准则等问题。同时,积极将所得研究成果应用到分数阶扩散方程反问题、图像边缘检测、光谱响应分析等应用领域,从而促进这些科学技术研究领域的发展。本项目将获得若干高精度稳定的数值求导算法及其稳定性与收敛性结果,并获得解决若干分数阶扩散方程反问题、图像边缘检测等问题的高效算法。本项目的实施将丰富不适定问题的理论与计算方法,并服务于数学专业研究生和数学本科生的人才培养。
英文摘要
This project aims to study high precision Lanczos methods and stabilization algorithms based on hyperbolic equation inversion for the integer order and the fractional order numerical differentiation, and also to study their applications in the fractional diffusion equation inverse problem, the application of image processing, the spectral analysis of the reaction. By using the finite difference and finite element method, regularization methods of ill posed problems, and numerical integration methods, stable and efficient algorithms f are constructed or numerical differentiation problems. Problems of conditional stability and convergence, and choosing criterion of regularization parameters are studied based on theories and methods of modern partial differential equations and inverse problems in mathematical physics. At the same time, the research results will be applied to the fractional diffusion equation inverse problem, image edge detection, spectral response analysis and other fields of application, thereby promoting the development of these scientific and technological research fields. This project will get some high precision stable numerical differentiation algorithms with their stability and convergence results and efficient algorithms to solve problems of inverse problems for the fractional diffusion equation and image edge detection. The implementation of this project will enrich the theoretical and computational methods of ill posed problems, and serve for the cultivation of postgraduates and undergraduates.
本项目主要研究了高精度高阶数值求导的Lanczos方法和该方法中正则化参数的后验选取策略、基于扩散方程正反问题的数值求导方法、抛物型方程定解问题中仅依赖空间变量的源项和初始分布同时反演问题及其稳定化算法、扩散方程中仅依赖时间变量的源项反演问题及其稳定化算法. 本项目构造了噪声数据数值求导的若干稳定化算法,获得了算法的条件稳定性和收敛性估计;进一步将将整数阶求导的稳定化算法推广到分数阶数值求导上;获得了若干扩散方程源项反演的唯一性等理论结果以及稳定化的算法. 本项目已发表研究论文11篇,其中SCI收录论文7篇,核心期刊论文3篇;项目负责人排名第二获江西省自然科学二等奖1项;项目负责人四年内培养研究生毕业2人,在学研究1名. 综上所述,本项目完成了预定的研究目标和研究任务.
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DOI:
10.1080/17415977.2017.1386187
发表时间:
2018-08
期刊:
Inverse Problems in Science and Engineering
影响因子:
1.3
作者:
[Shufang Qiu, Zewen Wang, Anlai Xie]
通讯作者:
Anlai Xie
Numerical solution of time-dependent component with sparse structure of source term for a time fractional diffusion equation
时间分数扩散方程源项稀疏结构的时间相关分量的数值解
DOI:
10.1016/j.camwa.2018.11.012
发表时间:
2019
期刊:
Computers & Mathematics with Applications
影响因子:
2.9
作者:
[Zhousheng Ruan, Sen Zhang, Wen Zhang]
通讯作者:
Wen Zhang
DOI:
10.13698/j.cnki.cn36-1346/c.2017.06.003
发表时间:
2017
期刊:
赣南师范大学学报
影响因子:
作者:
[曾祥龙, 邱淑芳, 朱琳]
通讯作者:
朱琳
Posteriori selection strategies of regularization parameters for Lanczos' generalized derivatives
Lanczos广义导数正则化参数的后验选择策略
DOI:
10.1016/j.aml.2020.106645
发表时间:
2021
期刊:
Appl. Math. Lett.
影响因子:
--
作者:
[Zewen Wang, Shufang Qiu, Zhiqun Ye, Bin Hu]
通讯作者:
Bin Hu
DOI:
--
发表时间:
2021
期刊:
数学的实践与认识
影响因子:
--
作者:
[邱淑芳, 叶智群, 胡彬]
通讯作者:
胡彬
共 12 条
大数据驱动下散乱数据数值微分的稳定化算法及应用
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批准号:--
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:28万元
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批准年份:2022
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负责人:邱淑芳
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依托单位:
国内基金
海外基金