一个结合多方面定性空间信息的新方法

定性空间推理是人工智能领域中非常重要的研究内容.空间信息包含拓扑关系、大小关系、形状、距离等很多方面.以往多侧重于单一方面的研究,如何将孤立的各方面信息进行统一表示和推理是当前定性空间推理中的一个重要问题.提出利用结合操作来融合不同空间信息表示的新方法.利用结合操作,可以由原先完备互斥关系集合得到新关系,同时利用原有的复合表自动生成新关系的粗复合表.基于结合操作,给出2个理论模型:结合拓扑关系与大小关系模型、结合拓扑关系与远近关系模型.并提出了邻域划分图的概念,说明了邻域划分图与概念邻域图的关系.利用邻域划分图回答了Galton提出的问题:为什么LOS(视觉光线演算)的概念邻域图不同于标准的空间或时间关系的概念邻域图,这些关系的复合表中关系总是来自于概念邻域图.     

结合拓扑和方位的定性空间推理方法*

空间区域的拓扑关系和方位关系是空间推理的重要研究内容,以往的工作集中在单一的空间方面, 这不能满足实际应用领域的需要.基于主方位模型给出了主方位关系的形式化定义,考虑到拓扑与方位间的相互依赖关系,提出了结合拓扑和方位的定性表示与推理算法,能够处理多方面空间信息,在空间数据库和机器人导航等领域具有实际应用价值.     

一种动态定性空间关系自动规划方法

为解决定性空间关系的规划问题,在概念邻域图的基础上提出描述动作与定性空间关系交互的邻域划分图.基于邻域划分图,提出了定性空间关系自动规划的形式化表示和推理算法,证明了算法的可靠性,并举例说明了新方法的应用.该方法在处理单方面空间关系规划中具有用通用性,在机器人导航方面具有潜在的应用前景.     

基于Voronoi图的定性路径推理

动态空间知识的表示与推理是定性空间推理研究的重要内容.基于Voronoi图及其动态变化,提出运动路径定性表示与推理方法.先根据Voronoi图空间邻近关系定义Voronoi图生成子空间关系,进一步定义定性位置及概念邻域,并应用概念相邻的定性位置序列给出定性路径表示.再由动态Voronoi图的边集变化和给出的概念邻域中定性位置间最短路径的启发式算法,设计并实现具有观察者角度的定性路径推理算法.最后,实验分析并验证该方法的有效性.     

多种空间关系和时间结合的定性时空推理

空间实体之间存在多种时空关系,主要包含拓扑、方向、距离、尺寸和时间等.以往的研究工作主要集中于3种以下时空关系结合的表示和推理,而3种以上结合的研究很少.但多种时空关系之间是相互统一和相互约束的,所以,将它们全部综合起来研究是时空推理研究发展的必然趋势,也是实际应用的迫切需要.提出了采用矩形关系统一表示多种空间关系,以矩形关系变化次数表示时间的时空统一表示模型,并在此基础上,利用概念邻域图推导空间关系变化和时间变化.据此,结合矩形关系网络和路径一致性算法,提出了检验上述统一模型网络一致性的算法,并分析了算法复杂度.该研究成果提高了空间关系分析方法的准确性,减小了时间信息的冗余,对地理信息系统中空间实体间的空间关系以及时间变化的分析和查询等有一定的理论意义与应用价值.     

RCC5与主方位关系结合的定性空间推理

解决实际问题需要将多方面空间信息结合进行推理,仅考虑单方面空间信息是不够的.多方面空间信息结合推理已成为定性空间推理的一个研究热点.现有拓扑与方位结合推理工作主要集中在与基于最小外包矩形或单片方位模型的结合.方位信息描述是近似的,不适于精确推理;因此分别采用主方位模型和RCC5描述方位、拓扑信息.根据定义给出基本RCC5和主方位关系间的相互依赖及异质复合表;讨论了其上约束满足问题,得到一个路径相容算法,并分析了推理复性问题.     

地理信息系统中空间对象间拓扑关系的推理

首先讨论了地理信息系统中空间对象的空间数据模型,然后定性地分析了空间对象点与点、点与线和点与区域之间的拓扑关系,并给出了空间对象拓扑关系的推理算法.最后,将模糊技术与空间对象之间的拓扑关系的推理算法结合起来,使其可以方便地处理地理信息系统中的模糊性和不确定性.     

基于MBR的拓扑、方位、尺寸结合的定性空间推理

解决实际问题需将多方面空间关系结合进行推理,多方面空间关系结合推理已成为定性空间推理的研究热点;已有工作主要集中在两方面空间关系结合,缺少两方面以上空间关系结合工作.为解决上述问题,通过最小外包矩形近似表示区域对象,利用其在坐标轴上投影间的关系表示相应空间关系;提出扩展矩形关系模型,实现拓扑、方位和尺寸关系的统一表示和推理;给出RCC8、主方位及尺寸关系转换成扩展矩形关系的转换算法;讨论其上关系取反和复合,指出其复合是基于相容性而非存在性;证明(强预)凸扩展矩形关系约束网是可处理的.     

一种分层递阶的定性拓扑推理方法

文章针对现有的定性表示方法和拓扑推理算法存在的问题,提出了一种新的方法.首先,提出了基于概念邻域结构的定性表示方法.然后,给出了不同粒度层次上拓扑关系复合表的计算方法.最后,设计得出分层递阶的拓扑推理算法.文章给出的方法具有较高的认知合理性,所提出的推理算法可根据问题来选择合适的表示和推理层次,在已有推理算法给不出解的情况下,可以给出问题的合理解,对一般定性推理研究有参考价值.     

地理信息系统中拓扑关系的不确定性推理方法

首先基于点集拓扑学理论提出了一个新的4交差模型,在此基础上分析了空间数据不确定性对拓扑关系形式化描述的影响.通过引入拓扑距离,建立了拓扑关系概念邻域图,并用以实现拓扑关系的不确定性推理.然后,在4交差模型下建立了拓扑关系合成推理关系表,并给出了合成过程中不确定性的表达方法.通过算例分析表明,本文提出的方法是合理的,具有兼顾定性空间推理和定量表达的优点.     

基于动作的动态空间推理

动态空间关系的表示和推理一直以来都是定性空间推理中的研究重点。通过用矩形关系来表示空间原语实体为区域的定性空间关系,对Bhatt定义的动态空间系统进行细化和扩展,定义空间实体的8个移动动作,并给出拥有多个空间实体的空间场景下区间关系在不同动作作用下的状态转移图和状态转移表,指出状态转移图和概念邻域图的区别。用一个元组对空间场景进行形式化表示,定义动态空间系统中的一个基本任务,即历史场景在空间实体动作作用下推出新空间场景,给出这个任务的解决方法,指出方法的局限和不足,同时给出一个应用场景。     

Part and Complement: Fundamental Concepts in Spatial Relations

The spatial world consists of regions and relationships between regions. Examples of such relationships are that two regions are disjoint or that one is a proper part of the other. The formal specification of spatial relations is an important part of any formal ontology used in qualitative spatial reasoning or geographical information systems. Various schemes of relationships have been proposed and basic schemes have been extended to deal with vague regions, coarse regions, regions varying over time, and so on. The principal aim of this paper is not to propose further schemes, but to provide a uniform framework within which several existing schemes can be understood, and upon which further schemes can be constructed in a principled manner. This framework is based on the fundamental concepts of part and of complement. By varying these concepts, for example, allowing a part-of relation taking values in a lattice of truth values beyond the two-valued Boolean case, we obtain a family of schemes of spatial relations. The viability of this approach to spatial relations as parameterized by the concepts of part and complement is demonstrated by showing how it encompasses the RCC5 and RCC8 schemes as well as the case of egg–yolk regions.     

近似空间关系代数ASRA及应用

粗定位模型是一种基于粗集的近似区域表示模型 ,基于定性空间推理理论对其进行了代数形式化 .通过空间关系矩阵和 2 4 9种基本空间关系构造了近似空间关系代数 ASRA;讨论了 ASRA的公理和基本性质 ,研究了ASRA和 RCC5关系映射中存在的不确定性 ;把 ASRA应用于 GIS,提出了基于 ASRA的空间关系判定算法ASRA- RCC.与同类算法相比 ,ASRA- RCC能够同时支持确定和近似区域 ,并且具有较高的效率     

空间推理中方向关系模型的研究

空间方向关系的基本模型在研究空间推理上起着至关重要的作用,直接影响空间推理中合成或反方向合成的准确性和效果。文章阐述了现有空间推理中所采用的几种基本模型,对比和分析了现有模型的优点、缺点以及其适用性等问题,在现有主流的MBR框架基础上提出了一种改良后的新模型。经过对比和分析,得到结果表明此新模型在适应度、灵活度、准确度上都有一定提高并能很好的匹配人们的认知习惯。为今后的空间推理寻找到了一种新的思路和新的方法。     

基于定性空间推理的多层空间关联规则挖掘算法

很多应用于空间数据挖掘的空间关系模型存在表达能力不强、可理解性较差、不支持不确定性等问题。针对这种情况，以定性空间推理的RCC理论为基础，结合模糊逻辑，提出了一种面向空间数据库的近似区域空间关系模型，在此基础上给出了多层空间关联规则的挖掘算法QSRSAK。该算法使用了MBR优先判定、顶点近似等手段针对大型空间数据库进行了优化处理。实验结果表明，QSRSAR在空间知识表达能力、规则可理解性和空间关系计算效率等方面优于同类算法。     

Qualitative Spatial Representation and Reasoning with the Region Connection Calculus

This paper surveys the work of the qualitative spatial reasoning group at the University of Leeds. The group has developed a number of logical calculi for representing and reasoning with qualitative spatial relations over regions. We motivate the use of regions as the primary spatial entity and show how a rich language can be built up from surprisingly few primitives. This language can distinguish between convex and a variety of concave shapes and there is also an extension which handles regions with uncertain boundaries. We also present a variety of reasoning techniques, both for static and dynamic situations. A number of possible application areas are briefly mentioned.     

Composing Cardinal Direction Relations Based on Interval Algebra

Direction relations between extended spatial objects are important commonsense knowledge. Skiadopoulos proposed a formal model for representing direction relations between compound regions (the finite union of simple regions), known as SK-model. It perhaps is currently one of most cognitive plausible models for qualitative direction information, and has attracted interests from artificial intelligence and geographic information system. Originating from Allen first using composition table to process time interval constraints; composing has become the key technique in qualitative spatial reasoning to check the consistency. Due to the massive number of basic directions in SK-model, its composition becomes extraordinary complex. This paper proposed a novel algorithm for the composition. Basing the concepts of smallest rectangular directions and its original directions, it transforms the composition of basic cardinal direction relations into the composition of interval relations corresponding to Allen''s interval algebra. Comparing with existing methods, this algorithm has quite good dimensional extendibility, that is, it can be easily transferred to the tridimensional space with a few modifications.