基于图像熵值的加权分块2DPCA人脸识别

在分块2DPCA(Modular 2DPCA)算法的基础上,提出一种基于图像子块熵值加权的Modular 2DPCA算法(Entropy Modular 2DPCA)。Modular 2DPCA法直接计算测试图像与训练图像特征矩阵的距离,而Entropy Modular 2DPCA根据测试样本自适应确定图像子块的权值,增强包含分类信息多的子块权值,加入测试样本的信息,解决2DPCA人脸识别算法完全依赖人脸库的问题。将Entropy Modular 2DPCA算法、2DPCA算法以及Modular 2DPCA算法在ORL、自建人脸数据库上进行对比测试实验,实验结果表明,Entropy Modular 2DPCA算法具有良好的识别性能和计算速度,提高了对人脸姿态、光线、遮挡等问题的鲁棒性。     

基于图像与电流特征的电熔镁炉欠烧工况半监督分类方法

针对电熔镁炉异常工况识别任务,在半监督学习框架下提出一种将电流与图像两类特征融合的解决方案.主要贡献为:使用多元图像分析(Multivariate image analysis,MIA)技术代替人眼,更为准确客观地对镁炉火焰进行特征提取;利用基于熵正则化(Entropy regularization,ER)的半监督学习...     

风电机组轴承早期故障特征提取研究

针对风电机组滚动轴承早期故障振动信号微弱、强干扰、非平稳、非线性的特点,提出基于自适应噪声完整集成经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)-排列熵(Permutation Entropy,PE)-遗传算法(Genetic Algorithm, GA)的特征提取方法。方法先计算振动信号经CEEMDAN分解得到多个本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)的排列熵值和方差贡献率,剔除虚假、低贡献率分量;根据识别误差最小和特征子集数目最少两个目标,构造了适应度函数,通过GA进行特征选择选出最优特征子集。仿真分析,上述方法能够快速有效提取不同故障的振动信号特征指标,为故障模式识别问題提供良好的思路和方法。     

语调短语预测中的特征模板自动生成

在语音合成系统中,语调短语的自动预测是影响合成语音的自然度和可懂度的关键因素之一。采用了最大熵（Maximum Entropy,ME）模型从无限制的文本中预测语调短语,并且提出了一个自动生成特征模板的层次聚类算法,从而减少了最大熵模型训练过程中的人工参与。实验结果表明,对于语调短语预测而言,最大熵模型明显优于分类与回归树（Classification And Regression Trees,CART）。相比手工总结的特征模板,自动生成的特征模板不仅将语调短语预测的F-score提高了3.18%,而且将最大熵模型的大小缩小了78.38%。     

基于LSTM混合模型的比特币价格预测

聚焦于具有极度非线性、非平稳性等特征的比特币价格预测问题,在长短时记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)基础上构建了4个混合预测模型,利用小波变换(Wavelet Transform,WT)以及自适应噪声的完备经验模态分解(Com-plete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)对序列进行分解与重构,并引入了样本熵(Sample Entropy,SE)进行重构优化,使用LSTM对重构以后的子序列分别进行预测,最后将其叠加得到最终的预测结果.在预测结果的评判上,使用均方根误、平均绝对百分误以及希尔不等系数来进行拟合评价,并将结果与单一LSTM模型进行比较.研究发现混合模型的预测准确性均优于单一模型,且样本熵的引入可有效降低预测误差.     

基于FEEMD-PACF-BP_AdaBoost模型的风电功率超短期预测

针对风电功率超短期预测问题,提出基于快速集合经验模态分解(Fast Ensemble Empirical Mode De-composition,FEEMD)、样本熵(Sample Entropy,SE)和BP_AdaBoost集成神经网络组合的超短期风电功率预测模型.对风电功率原始数据,采用FEEMD方法将其分解为从一系列本征模态函数分量(IMF)和余项;运用样本熵来解决分量个数过多、计算量繁杂的问题,通过PACF(偏自相关系数)筛选出与预测值关联程度高的元素确定输入维数;选用泛化能力强的集成神经网络BP_AdaBoost构建单步滚动预测模型并叠加获得最终值.实验结果表明,该组合模型提高了预测精度,具有可行性和有效性.     

基于EEMD与DSS-ApEn的脑电信号消噪方法

为了在消除信号中噪声的同时尽可能保留有效信息,提出了一种基于集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition, EEMD)和降噪源分离(De-noising Source Separation, DSS)与近似熵(Approximate Entropy, ApEn)相结合的脑电信号消噪方法。利用EEMD分解算法将含噪脑电信号分解为若干个内蕴模态函数(Intrinsic Mode Functions, IMF)分量,滤除最高频分量后的IMF分量应用DSS分离出各独立源信号,再选择频谱近似熵最大的独立源信号作为去噪信号。仿真和真实脑电信号的消噪实验表明,与独立EEMD消噪方法以及基于EEMD与改进提升小波消噪方法相比,本文提出的方法消噪效果更好。     

基于边缘和局部熵融合的视觉安全性评估方法

针对基于局部熵进行加密图像视觉安全性评估存在块效应的局限性，引入图像的边缘特征，通过共有边缘来衡量加密图像与原始图像的边缘相似度，消除了块效应。由于局部熵对加密等级低的图像不敏感，边缘相似度对加密等级高的图像不敏感，将两个评估方法进行自适应融合，提出[SLEES]（Local Entropy and Edge Similarity，[SLEES]）指标。通过改变图像像素位置和图像像素值的加密方式处理图像和视频帧进行测试，实验结果表明，[SLEES]指标相比传统评估指标有更好的鲁棒性，评估范围更广。     

基于序列标注的全词消歧方法

全词消歧(All-Words Word Sense Disambiguation)可以看作一个序列标注问题,该文提出了两种基于序列标注的全词消歧方法,它们分别基于隐马尔可夫模型(Hidden Markov Model, HMM)和最大熵马尔可夫模型(Maximum Entropy Markov Model, MEMM)。首先,我们用HMM对全词消歧进行建模。然后,针对HMM只能利用词形观察值的缺点,我们将上述HMM模型推广为MEMM模型,将大量上下文特征集成到模型中。对于全词消歧这类超大状态问题,在HMM和MEMM模型中均存在数据稀疏和时间复杂度过高的问题,我们通过柱状搜索Viterbi算法和平滑策略来解决。最后,我们在Senseval-2和Senseval-3的数据集上进行了评测,该文提出的MEMM方法的F1值为0.654,超过了该评测上所有的基于序列标注的方法。     

基于加权颜色分层和纹理单元的图像检索算法

针对仅使用单一颜色或纹理特征并不能达到较好的图像检索效果的问题,提出了一种结合颜色和纹理特征的图像检索算法。首先,颜色微观部分利用颜色直方图,刻画每种颜色的像素占整个图像的比例;然后,宏观部分应用颜色熵和位平面熵分别对图像处理,其中位平面熵取特征较明显的前4层,并对每层的位平面熵加权;最后,根据定义的五种基本纹理结构基元中各像素点的颜色值和角度值,结合颜色特征,实现图像检索。实验结果表明,加权位平面熵和不加权位平面熵比较,在Corel-1000数据集上平均查准率和平均查全率分别提高10.01个百分点和1.2个百分点。结合颜色和纹理特征的图像检索算法与仅表现纹理特征的结构元素描述(SED)方法相比,在Corel-10000数据集上平均查准率和平均查全率分别提高4.3个百分点和2.1个百分点,有效地提高了图像检索效果。     

结合非线性全局特征和谱特征的脑电情感识别

针对现有表征情感信息的脑电信号的非线性特征提取不完善的问题,将相空间重构技术引入情感脑电的识别中,提取了在相空间重构下基于轨迹的描述轮廓的三种非线性几何特征作为新的情感脑电特征。结合脑电信号的功率谱熵以及非线性属性特征（近似熵、最大Lyapunov指数、Hurst指数）,提出了基于主成分分析（PCA）的非线性全局特征（非线性几何特征+非线性属性特征）和功率谱熵的融合算法,以支持向量机（SVM）为分类器进行情感识别。结果显示,非线性全局特征能更有效地实现情感识别,二分类情感识别率约90%左右。基于PCA的融合情感特征相比单一特征能达到更佳的情感识别性能,四分类实验中平均识别率可达86.42%。结果表明,非线性全局特征相比非线性属性特征情感识别率有所提高,非线性全局特征以及功率谱熵的结合可以构造出更佳的情感脑电特征参数。     

用于脑电数据增强和情绪识别的自注意力GAN

针对脑电信号（electroencephalogram,EEG）情绪识别中数据稀缺及由此导致的情感分类精度不高的问题,提出了一个引入自注意力机制的条件Wasserstein生成对抗网络（SA-cWGAN）,通过自注意力模块从训练数据学习长时上下文相关的全局特征,采用Wasserstein距离和梯度惩罚的Lipschitz约束对网络的损失函数进行优化,进而生成高质量的EEG数据对原有训练集进行增强。所提方法分别在DEAP和SEED数据集上进行了大量的二分类和三分类对比实验,生成了与EEG训练数据分布接近的微分熵（DE）和功率谱密度（PSD）特征,以此来增强EEG训练数据集,采用SVM分类器对增强后的EEG特征进行情绪分类。实验结果表明,在DEAP数据集上的唤醒度和效价维度下,增强后的DE、PSD特征较原有DE、PSD特征二分类准确率分别提高了16.63、17.55个百分点和6.48、8.34个百分点;在SEED数据集下,三分类准确率分别提高了4.64、5.18个百分点,证明所提方法生成的特征具有良好的鲁棒性,也表明通过对GAN网络引入自注意力机制生成的特征增强原有训练数据集能够有效提高E...     

结合Bi-LSTM-CNN的语音文本双模态情感识别模型

针对单一模态情感识别精度低的问题,提出了基于Bi-LSTM-CNN的语音文本双模态情感识别模型算法.该算法采用带有词嵌入的双向长短时记忆网络(bi-directional long short-term memory network,Bi-LSTM)和卷积神经网络(convolutional neural networ...     

舒尔特方格与LSTM的注意力分级建模

在基于脑电信号的注意力分级研究中,存在两个亟待解决的技术难点。第一不同注意类型的脑电数据采集及标注困难;第二脑电特征提取算法忽视原始脑电信号时序特征。针对以上问题,设计了基于视觉搜索和反应时技术的舒尔特方格范式,实现对不同注意类型脑电数据的采集以及自动标注;设计长短期记忆深度学习网络（LSTM）实现对注意力分级,保存原始脑电信号的时序特征。实验结果表明,注意力分级模型可以很好区分高中低三种注意力水平;对比现有的五种基于EEG信号的注意力分级算法,小波变换（DWT）、近似熵、共空间模式（CSP）、基于相干系数的脑网络和卷积神经网络（CNN）,在相同的EEG数据集上,该注意力分级模型识别准确率最高,高出DWT算法21.49个百分点;高出近似熵算法25.82个百分点;高出CSP算法20.53个百分点;高出基于相干系数的脑网络算法13.32个百分点;高出CNN9.05个百分点。     

面向脑电情感识别的改进多分类RVM模型研究

从相关向量机（RVM）和支持向量机（SVM）的相似性以及RVM的稀疏特性出发，将RVM应用于脑电信号（EEG）的情感识别中。针对一对一（OAO）和一对多（OAA）两种多分类方法各自的特点和不足，提出了一种全新的两层多分类模型（OAA-OAO），改进现有OAO算法中无效投票影响最终决策的现象。设计情感EEG信号识别对比实验，验证基于RVM的改进多分类算法在脑电信号情感识别中的应用。对于实验室采集的情感脑电信号，提取其非线性特征（功率谱熵、样本熵和Hurst指数）并采用主成分分析法进行降维。将OAA-OAO-RVM算法分别和OAO-SVM、OAO-RVM两种识别网络进行对比，分析RVM的识别性能以及OAA-OAO多分类算法的分类性能。结果表明，采用降维后的最优特征集合作为识别网络的输入向量得到的识别性能更高，且RVM表现出的性能优于SVM。同时，改进后的OAA-OAO算法较传统OAO模型的平均识别率提高了7.89%，证明OAA-OAO算法可有效去除一部分无效投票从而使分类精度得到显著提高，验证了此模型是一种有效的多分类模型。     

多特征融合的脑电情绪分类

为进一步探究不同类型特征互补性对脑电情绪分类的影响,提出一种基于多特征融合的脑电情绪分类新方法。对预处理后的脑电信号进行DE、MST和SampEn特征提取,采用双样本T检验去除冗余筛选出最优特征并融合,采用SVM分类模型来识别不同的情绪状态。在SEED-Ⅳ数据集上的实验结果表明,单一特征中DE的平均分类准确率最高（77.86%）,而融合非线性SampEn特征与功能连接MST属性后平均分类准确率得到进一步提升（84.58%）,不同时间段采集的数据上重测实验则证明了该方法的有效性与稳定性。     

基于深度卷积神经网络的脑电信号情感识别

为了点对点自动学习脑电信号（Electroencephalogram,EEG）空间与时间维度上的情感相关特征,提高脑电信号情感识别的准确率,基于DEAP数据集中EEG信号的时域、频域特征及其组合特征,提出一种基于卷积神经网络（Convolution Neural Network,CNN）模型的EEG情感特征学习与分类算法。采用包括集成决策树、支持向量机、线性判别分析和贝叶斯线性判别分析算法在内的浅层机器学习模型与CNN深度学习模型对DEAP数据集进行效价和唤醒度两个维度上的情感分类实验。实验结果表明,在效价和唤醒度两个维度上,深度CNN模型在时域和频域组合特征上均取得了目前最好的两类识别性能,在效价维度上比最佳的传统分类器集成决策树模型提高了3.58%,在唤醒度上比集成决策树模型的最好性能提高了3.29%。     

基于脑电时频空多域特征融合的情感识别研究

传统基于脑电信号（electroencephalogram,EEG）的情感识别主要采用单一的脑电特征提取方法,为了充分利用EEG中蕴含的丰富信息,提出一种多域特征融合的脑电情感识别新方法。提取了EEG的时域、频域和空域特征,将三域特征进行融合作为情感识别模型的输入。首先计算不同时间窗EEG信号的alpha、beta、gamma三个频段功率谱密度,并结合脑电电极空间信息构成EEG图片,然后利用卷积神经网络（convolutional neural network,CNN）与双向长短期记忆网络（bidirectional long short-term memory network,BLSTM）构建CNN-BLSTM情感识别模型,分别对时、频、空三域特征进行学习。在SEED数据集对该方法进行验证,结果表明该方法能有效提高情感识别精度,平均识别准确率达96.25%。     

集成胶囊网络的脑电情绪识别

为了充分提取脑电信号多频带的时频信息和保留导联空间分布的位置信息,提出了一种基于集成胶囊网络的情绪识别模型.对预处理过的脑电信号进行小波包特征提取,并将Theta、Alpha、Beta、Gamma四个频带的小波系数能量值填充于根据导联空间分布映射的稀疏矩阵中,拼接构成多频带特征矩阵,通过胶囊网络对特征数据进行训练,对不...     

基于改进MFCC融合特征及FA-PNN的驾驶员路怒情绪识别

现今关于驾驶员路怒情绪识别方法中语音特性分析相对较少,该研究以路怒情绪为研究对象,利用模拟驾驶系统建立数据集,通过分析驾驶员语音的频谱特征,将时域中短时能量及短时过零率特征参数和改进Mel频率倒谱系数（Mel frequency cepstral coefficients,MFCC）特征参数融合构成特征参数向量,利用萤火虫算法（firefly algorithm,FA）优化PNN神经网络（probabilistic neural networks）并构建识别模型,实现驾驶员路怒情绪的识别。实验结果表明,在相同神经网络下,改进MFCC融合特征提取方法相比传统MFCC特征提取方法具有更好的抗噪性。同时,FA-PNN模型的识别准确率为93.0%,相比传统PNN模型提高了11个百分点;F1-Score值为0.932 8,提高了0.104 7。该研究论证了语音信号处理技术对驾驶员路怒情绪识别的可行性,为汽车主动安全驾驶预警研究提供了新方法。