基于小波变换与脉冲耦合神经网络的人脸识别

脉冲耦合神经网络（Pulse Coupled Neural Network,PCNN）是基于生物视觉特性而提出的新一代人工神经网络,它在数字图像处理及人工智能等领域具有广泛应用前景.本文通过研究PCNN理论模型及其工作特性的基础上提出了一种提取人脸特征的方法.首先利用小波变换提取人脸图像低频特征,降低人脸图像的维度,然后利用简化的PCNN提取小波低频系数重构后的人脸图像的相应时间序列,并以此作为人脸识别的特征序列.最后利用时间序列和欧式距离完成人脸的识别过程.本文通过ORL人脸库进行实验证明了该方法的有效性.     

基于回归树和AdaBoost方法的刀具磨损评估

本文利用高速数控铣刀铣削中不同侧面方向的切削力和振动信号以及声发射信号均方根值,以数据驱动的形式对刀具磨损进行了拟合评估. 在本次研究中,分别从时域、频域和时频联合域上探索与刀具磨损相关的敏感特征,具体特征提取方法包括时域统计分析、频域上的快速傅里叶变换（FFT）和时频联合分析的小波变换（WT）. 本文中,决策树被用于回归问题而非分类问题,用于评估刀具磨损值. 同时,引入AdaBoost算法对回归树模型进行提升,并从模型的准确性、稳定性和适用性三个方面上综合对比了提升的决策树回归模型和原模型的性能. 研究表明,AdaBoost算法提升的回归决策树模型在预测的准确性和稳定性上都有一定程度上提高,并且在面向全新刀具磨损预测的适用性上也取得了不错的提升效果.     

铠装热电偶传递函数参数估计

为了评价铠装热电偶动态特性,针对铠装热电偶测量动态温度过程用集总热容法和复合集总热容法建立了铠装热电偶的传热模型.从所建立模型分析,铠装式热电偶传热过程是保护管、绝缘层和测量接点这3个小时间常数惯性环节的串联,且保护管与绝缘层、绝缘层与测量接点存在接触热阻,产生了两个耦合作用.当保护管时间常数和绝缘层时间常数都比较小时,传递函数可近似为带时滞的惯性环节.建立了基于双槽法的正负温度阶跃实验系统,测量热电偶在正负温度阶跃激励下的输出响应.按照预估延迟时间和预估延迟时间加扰动两种情形,用输出误差自回归滑动平均方法估计了传递函数的参数.结果表明,输出误差自回归滑动平均方法适用于铠装热电偶实验建模和模型的离线辨识.     

基于石英传感器的动态称重数据处理算法研究

通过对以石英晶体传感器为称重单元的动态称重系统称重信号中干扰信号的分析,得出其称重信号中存在大量干扰信号,包括高频噪声和低频噪声,此外车辆行驶时自身振动、轴型、行驶速度以及加速度都会影响动态称重精度.针对以上问题,提出先利用小波变换算法对称重数据进行滤波预处理,然后再经过EEMD算法以及信号重构算法进一步处理.将以上信号处理算法通过仿真以及运用于现场,能够使称重数据误差控制在2%以内,达到了良好的称重效果.     

基于小波变换的昆虫刺吸电位（EPG）信号去噪研究

昆虫刺吸电位(EPG)信号为研究刺吸式昆虫取食和传毒机理提供了有力的依据,然而EPG信号在采集过程中易受各种噪声的干扰,可利用小波变换将其去除.本文采用小波阈值去噪法,通过实验对比选择不同的小波基函数及阈值,以均方根误差和信噪比为评价指标,确定了coif4小波6层分解,在Stein无偏风险估计准则下,改进阈值量化为最佳去噪方案;实验结果表明,该小波阈值去噪方法可以有效地去除不同干扰.本文研究的基于小波变换的EPG信号去噪为后续分析识别提供了保证.     

基于修正变分法开孔板和加强板结构的自由振动分析

为研究船舶开孔板和加强板结构的振动特性,用1阶剪切变形板理论描述各向同性板的位移场,并采用修正变分原理和区域分解方法建立板的离散动力学模型.每一块子域板的位移和转角分量通过第一类切比雪夫正交多项式展开.针对加强板模型,将该方法获得的结果与已经发表的文献和有限元商用软件计算结果进行对比,验证该方法的收敛性和正确性.基于修正变分法探讨多种开孔和加强板模型的自由振动特性,充分说明该数理模型和半解析方法是一种适合处理复杂板结构问题的数值工具.     

分段迭代匹配追踪图像重构算法

目的 压缩采样匹配追踪（CoSaMP）算法虽然引入回溯的思想,但其原子选择需要大量的观测值且在稀疏度估计不准确时,会降低信号重构精度,增加重构时间,降低重构效率。为提高CoSaMP算法的重构精度,改善算法的重构性能,提出了一种基于广义逆的分段迭代匹配追踪（StIMP）算法。方法 为保证迭代时挑选原子的精确性和快速性,对观测矩阵广义逆化,降低原子库中原子的相干性;原子更新结合正交匹配追踪（OMP）算法筛选原子的准确性与CoSaMP算法的回溯性,将迭代过程分为两个阶段：第1阶段利用OMP算法迭代K/2次;第2阶段以第1阶段OMP算法迭代所得的残差和原子为输入,并采用CoSaMP算法继续迭代,同时改变原子选择标准,从而精确快速地重构出稀疏信号。结果 对于1维的高斯随机信号,无论在不同的稀疏度还是观测值下,相比于OMP、CoSaMP、正则化正交匹配追踪（ROMP）算法和傅里叶类圆环压缩采样匹配追踪（FR-CoSaMP）算法,StIMP算法更加稳健,且具有更高重构成功率;对于2维图像信号,在各个采样率下,StIMP算法的峰值信噪比（PSNR）均高于其他重构算法,在采样率为0.7时,StIMP算法的平均PSNR值比OMP、CoSaMP、ROMP和FR-CoSaMP算法分别高2.14 dB、1.20 dB、3.67 dB和0.90 dB,平均重构时间也较OMP、CoSaMP和FR-CoSaMP算法短。结论 提出了一种改进的重构算法,对1维高斯随机信号和2维图像信号均有更好的重构效率和重构效果,与原算法和现有的主流图像重构方法相比,StIMP算法更具高效性和实用性。     

利用色调—亮度彩色分量的可见光植被指数

目的 无人机遥感具有高时效、高分辨率、低成本、操作简单等优势。但由于无人机通常只携带可见光传感器,无法计算由可见光-近红外波段组合所构造的植被指数。为解决这一问题,提出一种归一化色调亮度植被指数NHLVI （normalized hue and lightness vegetation index）。方法 通过分析HSL （hue-saturation-lightness）彩色空间模型,构建一种基于色调亮度的植被指数,将该植被指数以及其他常用的可见光植被指数,如归一化绿红差值指数NGRDI （normalized green-red difference index）、过绿指数ExG （excess green）、超绿超红差分指数ExGR （excess green minus excess red）等,分别与野外实测光谱数据和无人机多光谱数据的NDVI （normalized difference vegetation index）进行相关性比较;利用受试者工作特征曲线ROC （receiver operating characteristic curve）的特点确定阈值,并进行植被信息提取与分析。结果 NHLVI与NDVI相关性高（R²=0.776 8）,而其他可见光植被指数中,NGRDI与NDVI相关性较高（R²=0.687 4）;ROC曲线下面积大小作为评价不同植被指数区分植被与非植被的指标,NHLVI指数在ROC曲线下面积为0.777,小于NDVI （0.815）,但大于NGRDI （0.681）,区分植被与非植被能力较强。为进一步验证其精度,利用阈值法提取植被,NHLVI提取植被信息的总体精度为82.25%,高于NGRDI （79.75%）,尤其在植被稀疏区,NHLVI的提取结果优于NGRDI。结论 提出的归一化色调亮度植被指数,提取植被精度较高,适用于无人机可见光影像植被信息提取,为无人机可见光影像的应用提供了新方法。     

改进十字链表的存储方法在短路电流计算中的应用

节点导纳矩阵是一个稀疏矩阵,短路电流计算需要对导纳矩阵数据进行查询。为了既能保持快速按行列查询元素数值,又进一步提高按数值查询其所在行列的效率,以便于存储调用及后续矩阵的处理,提出构建高度平衡二叉树的改进十字链表方法,即在十字链表存储的基础上,拓展存储数据结点指针域,形成平衡二叉树,将高度维持在(O(log2n)),平均查找长度也可维持在(O(log2n)),大大降低操作时间复杂度,提高数值查询效率。同时,为保证测试结果的公平性,把构建高度平衡二叉树的时间计入总时间,以进行对比。通过相应算例,验证了该改进方法的高效性。     

基于非下采样轮廓波变换和多核学习的盲图像质量评价

非下采样轮廓波(Contourlet)变换具有多尺度、多方向特性,能够对图像纹理和结构信息进行精确提取,可以很好地模拟人类视觉系统的多分辨率特性,基于此提出一种基于非下采样Contourlet变换的通用型盲(无参考)图像质量评价算法。首先在空间域上对图像进行非下采样Contourlet变换;然后在各方向带中分别提取能有效反映人类视觉失真程度的特征:高频幅值、平均梯度、信息熵作为图像的特征;最后将其输入到高效的分层多核学习机中学习,预测图像的质量得分。在混合失真型数据库和3个单失真型数据库上的交叉实验结果表明,该算法性能优越,能很好地预测失真图像质量,具有很好的主客观一致性。