基于正交补空间的人脸识别

为了实现人脸识别免于特征提取,提出了一种基于正交补脸(OC-faces)的人脸识别方法.该方法基于空间正交分解理论,对不同类的原始训练样本进行Gram-Schmidt正交化,以正交化后的基张成各个不同的子空间,将测试样本分解为子空间投影及子空间正交补两部分.正交补的范数体现了测试样本到各类子空间的距离,并以此作为分类的依据.在Yale库和AT&T库上的实验结果表明,与主成分分析(PCA)、线性判别分析(LDA)两种经典识别手段相比,该方法有更好的识别效果.     

基于操纵平稳性的液压挖掘机轨迹规划方法

以既能达到良好的轨迹规划精度,又有优良的操纵平稳性为目标,提出了一种挖掘机器人的智能轨迹规划方法.以挖掘姿态角为优化变量;油缸进程和加速度梯度为双目标;位置盲角和最佳切削范围为约束建立优化数学模型,采用遗传算法寻找最优值.对3种规划策略：被动修正法、主动调整法和智能规划法进行了行程和速度梯度对比,结果表明,采用优化规划方法可以大幅减少液压系统冲击和振动,使挖掘机操纵更加平稳.     

基于位置和程度指标的结构损伤识别研究

为提高结构损伤识别的精度,提出基于动、静态数据融合的位置指标和完全基于频率的位置指标,并采用学习速率自适应调整的新型BP神经网络学习算法,其特点是在网络迭代过程中根据网络学习误差来调整学习速率的取值,该方法有效地克服了传统BP网络学习过程中容易陷入局部极小和收敛速度慢、学习效率不高的缺点,进一步讨论了参数输入方式对网络识别效果的影响,分别采用两步诊断法和一步诊断法进行损伤识别.结果显示,两步诊断法对损伤位置和程度的识别正确率较高,而一步诊断法识别效果却不令人十分满意;减少位置指标和程度指标的输入个数对损伤识别结果有显著的影响.     

大规模环境下基于激光雷达的机器人SLAM算法

为解决大规模环境下机器人的同时定位和地图构建(SLAM)问题,提出一种基于Rao Blackwellised粒子滤波器的SLAM算法. 通过选取稳定且易于区别的特征点,发展了一种基于全局约束的数据关联方法,有效地减少了误匹配的概率;采用改进的粒子分布预测函数,提高了粒子滤波器的性能.实验结果表明,该算法具有较低的计算复杂度,精度也比较高,能够有效地解决大规模环境下的机器人SLAM问题.     

基于回卷恢复的数控系统实时容错调度策略

针对数控系统对时间确定性和可靠性的要求,建立混合关联任务集描述模型,提出了基于回卷恢复机制和最佳优先（BF）算法的容错调度策略.该策略对数控系统关键任务的执行过程进行周期性分段验证,通过保存正确的检查点状态,使得出现瞬时故障时任务可以从检查点开始继续执行,从而以较低的计算损失达到容错的效果.与传统的实时容错调度算法相比,基于回卷恢复机制的容错调度策略能很好地适用于数控系统多类型任务并存和任务间相互约束的特点,同时,通过降低错误恢复所需的时间开销,有效地提高了系统的资源利用率.该算法应用于数控系统的有效性在实例分析和算法模拟研究中得到验证.     

柴油机工作过程计算中排放物模拟与实验研究

为了提高原有的柴油机工作过程计算模型模拟能力,在分析柴油机有害排放物生成机理的基础上,提出了排放物中NOx、HC和CO的预测子模型.在工作过程计算中,燃烧过程采用现象学准维燃烧模型;用广义Zeldowich不平衡原理建立NOx的数学模型;采用化学平衡和反应动力学原理建立HC和CO的数学模型.用该模型对LD485型直喷柴油机的排放物进行了模拟计算,得到了3种排放物在缸内的生成过程,分析了不同转速下对这些排放物生成规律的影响.用13工况法进行了实机排放测量.结果表明,排放物的生成量随转速升高而升高,模拟计算结果与采集得到的数据吻合较好.     

超大功率固态激光器的介质温度场分析

利用有限元分析的方法,对在二极管抽运的超大功率（10~100 kW或更高）Nd3＋:GGG板状激光器的热稳态（CW）和热容量 (Heat Capacity)两种工作模式中的激光晶体的温度场分布,及其随工作时间变化情况进行了模拟分析,为热透镜效应提供了详尽的基础数据.研究表明,在热稳态模式下,加大冷却气体的流速可以改善晶体温度分布,减小热透镜效应,但改善程度有限;在热容量模式下,激光的发射和冷却过程在时间上分离,减小晶体应力和光学畸变,改善了输出激光质量.尺寸为10 cm×10 cm×2 cm单片晶体在26.6、38.6、53.2和66.5 kW的抽运下,晶体最高温度分别为70.6、93.6、121.0和146.8 ℃,准连续工作时间分别为7.8、8.5、9.0和12.4 s,该结果与实验测量相符合.由此得到：在热容量模式中,单片厚度为2 cm的Nd3＋:GGG输出功率面密度的极限为170~200 W/cm2.     

一种新的基于多信息测度融合的边缘检测方法

针对高强度噪声图像, 提出了一种新的基于信息测度概念和Dempster Shafer(DS)证据理论的边缘检测算法. 利用邻域一致性、方向性和结构性3种信息测度定量描述边缘特征; 引入检测不确定性, 根据各信息测度响应分布设计基本可信度分配函数, 并利用DS合成规则加以融合; 融合后根据组合决策规则将像素分类成边缘与非边缘. 实验通过检测结果以及Pratt品质因数的分析比较, 表明该算法能够有效地区分边缘点和噪声点. 在低噪声情况下, 检测性能与传统检测方法相近; 而对于高强度噪声图像, 该方法具有较强的噪声免疫力.     

保单调插值的奇异混合三角/双曲B样条

为了使得插值曲线保单调,设计了两类新的平面参数曲线及其保单调插值算法.计算奇异混合函数,把三角/双曲多项式B样条曲线与奇异多边形通过奇异混合函数混合,无需解方程组或繁琐的迭代,得到自动插值给定平面点列且C2(或G1)连续的带形状参数的复合曲线,尤其能得到摆线、螺旋线、双曲线、悬链线等各类超越曲线.通过把插值曲线的导矢分量转化为类Bernstein多项式,并且利用Bernstein多项式非负的充要条件,得到插值曲线单调的充要条件,获得形状参数合适的取值范围. 该方法简单方便,所得参数范围保证了插值曲线保单调.     

连续相位调制的定时-频偏联合估计方法

针对连续相位调制信号的同步问题,研究了一种定时-频偏联合估计算法.算法分3步实现：(1）对接收基带信号差分并平方,得到四阶非线性变换值;（2）求其二阶统计量;（3）基于该统计量联合估计定时偏差和载波频偏.通过改变载波频偏值及参与二阶统计量计算的符号数,对定时同步及频偏估计性能进行研究.在加性高斯白噪声信道及Rice慢衰落信道下分别进行仿真.加性高斯白噪声信道仿真表明,算法在载波频偏达到15%符号率条件下仍有出色同步性能,当参与估计的符号数等于64时,定时偏差和频偏均方误差分别达到10－6及10－5以下;低信噪比不影响算法定时恢复性能.Rice慢衰落信道仿真表明,算法具有一定的抗衰落能力,适当改变Rice信道模型参数能提升其性能.算法采用非数据辅助方式及前馈结构,同步捕获快速,实现简单,适合于突发通信.     

基于主独立内容特征的人脸图像检索方法

提出一种基于独立分量分析的内容特征,并用于人脸图像检索,得到一种基于内容的图像检索新方案.该方案首先在降维空间提取出基于高阶统计特性的主独立内容特征（PICF）,应用提取的PICF特征进行有效的人脸图像描述.为确保计算有效性和检索正确率,运用可消除独立特征顺序不确定性的基于PICF的检索方法,并在具备不同亮度、尺度、姿势和图像描述变化的ORL脸谱数据库中完成了人脸图像检索实验.计算机仿真结果验证了所提出方法的有效性.最佳检索率为100%,平均查准率达95.14%/千次.     

基于主独立内容特征的人脸图像检索方法

提出一种基于独立分量分析的内容特征,并用于人脸图像检索,得到一种基于内容的图像检索新方案.该方案首先在降维空间提取出基于高阶统计特性的主独立内容特征(PICF),应用提取的PICF特征进行有效的人脸图像描述.为确保计算有效性和检索正确率,运用可消除独立特征顺序不确定性的基于PICF的检索方法,并在具备不同亮度、尺度、姿势和图像描述变化的ORL脸谱数据库中完成了人脸图像检索实验.计算机仿真结果验证了所提出方法的有效性.最佳检索率为100%,平均查准率达95.14％/千次.     

基于SSA-BP-SVM模型的云龙湖水质反演研究

利用遥感技术进行水质监测,全面地掌握水质分布情况对水环境保护具有重要意义.水质参数与地表反射率并非简单的线性关系,BP神经网络和支持向量机(SVM),因其非线性模拟的特点,被广泛应用于水质反演.传统BP神经网络存在收敛缓慢、容易陷入局部最优的问题;SVM虽然具有很好的拟合能力,但受惩罚系数及核函数参数影响较大.以云龙湖为研究区域,利用Sentinel-2影像和实测数据,针对重要水质参数电导率和浊度,提出一种基于麻雀搜索算法(SSA)优化BP神经网络及SVM的水质反演耦合模型,利用SSA对BP神经网络及SVM进行参数寻优,基于验证集MAE计算模型权重,对SSA-BP、SSA-SVM模型测试组输出层加权计算后获得最终反演结果.与BPNN、SVM、SSA-BP、SSA-SVM模型对比,结果表明:1)Sentinel-2影像对电导率及浊度的敏感波段均为可见光及短波红外波段;2)SSA-BP-SVM水质反演耦合模型精度更高,电导率及浊度反演模型R²分别为0.92、0.89;3)云龙湖具有典型的城市水体特征,电导率受上游南望净水厂排水影响较大,浊度受社会生产活动带来的颗粒污染物影响较大.基于Sentinel-2影像利用SSA-BP-SVM模型进行水质反演具有较好的应用潜力,能够为云龙湖水质监测以及制定保护措施提供一定的技术支撑.     

基于多尺度分析和SVM相关反馈的纹理图像检索

采用了基于小波、Contourlet等多尺度分析工具和SVM(Support Vector Machine)相关反馈的图像检索方案.对纹理图像采用Contourlet变换提取其特征,Contourlet具有多尺度和多方向性,因此比小波变换能更好地提取纹理特征,然后联合一类和二类支持向量机进行检索.首先使用一类支持向量机来估计查询样本的特征向量在高维空间的分布情况,从而给出在没有标识的情况下,进行初步学习探索得到的相似性排名.通过用户反馈,得到带有标识的正负样本信息,从而提供给二类支持向量机进行更细致地学习,使检索结果逐步求精.实验结果从多方面证明了本方案的合理有效性,并指出了较优的反馈数量和反馈次数.     

基于独立分量分析的系统性能监控方法研究

为了提高故障检测和诊断的性能,提出了一种基于独立分量分析和支撑向量机对系统性能进行监控的整体框架,这一框架包括特征提取和故障识别两部分.独立分量分析被用来从当前工况的数据矩阵中提取出代表当前工况特征的投影系数矩阵,而这些投影系数矩阵则被用来训练多个支撑向量机,从而利用它们实现故障类型的识别.Tennessee Eastman 过程的仿真研究证实了该算法的可行性,且与传统的基于主元分析的算法相比,能够更早地检测出故障的发生.     

疲劳对驾驶员感知判断及操作特性的影响

为有效识别驾驶员疲劳状态,基于脑电信号(electroencephalogram, EEG)提出了一种驾驶疲劳状态识别方法. 首先,以时间段划分疲劳等级,并采用主、客观测评指标对疲劳等级划分的合理性进行验证. 然后,利用快速傅里叶变换对脑电信号进行分析,在此基础上选取3种频段的平均幅值和5项合成指标,通过核主元分析(kernel principal component analysis, KPCA)构建疲劳识别脑电指标,结合支持向量机(support vector machine, SVM),构建了驾驶员疲劳状态识别模型. 最后,采用30名驾驶员连续驾驶2h的脑电数据,对该模型方法进行试算. 试算结果表明:疲劳状态识别正确率为79.17%~92.03%,平均正确率为84.62%,该方法可用于驾驶疲劳识别.

     

基于EEG的驾驶疲劳识别算法及其有效性验证

为有效识别驾驶员疲劳状态,基于脑电信号(electroencephalogram,EEG)提出了一种驾驶疲劳状态识别方法.首先,以时间段划分疲劳等级,并采用主、客观测评指标对疲劳等级划分的合理性进行验证.然后,利用快速傅里叶变换对脑电信号进行分析,在此基础上选取3种频段的平均幅值和5项合成指标,通过核主元分析(kernel principal component analysis,KPCA)构建疲劳识别脑电指标,结合支持向量机(support vector machine,SVM),构建了驾驶员疲劳状态识别模型.最后,采用30名驾驶员连续驾驶2 h的脑电数据,对该模型方法进行试算.试算结果表明:疲劳状态识别正确率为79.17%~92.03%,平均正确率为84.62%,该方法可用于驾驶疲劳识别.     

两步解码式空间矢量数据并行转换算法

传统单机转换工具与基于范围分区方案的并行转换算法存在扩展性差、数据倾斜的问题,为此提出两步解码式空间矢量数据（SVD）并行转换算法. 通过归纳地理空间数据库（GDB）中空间矢量数据的存储编码模式,构建优化后的几何解码函数作为基础工具. 初次解码：仅解析空间元数据,根据几何复杂度平衡解析任务,提高解析与数据量的均衡度;二次解码：借助几何并行解析机制提取、解析压缩几何字节,提高转换效率. 该算法基于Spark实现,将其与ArcGIS单机转换工具、基于范围分区方案的并行查询转换算法进行对比可知,所提算法具有显著的效率、性能扩展优势,转换效率提升了2.5~117倍,大幅降低了几何复杂度不均导致的数据倾斜情况.     

基于监督式ICA的人脸识别

特征提取技术是人脸识别的关键技术,很大程度上决定着识别结果的好坏.而传统的基于独立分量分析的特征提取方法不仅速度慢且未完全利用特征信息,故提出一种监督式特征提取方法.将类信息引入到独立分量的求取过程中,从而得到更有利于分类的独立分量.这里,主要考虑类内散布度对分类的影响,并推导出新的独立分量迭代公式,将其应用到人脸识别问题中.通过在3个标准的人脸数据库上的实验表明,监督式ICA方法在识别率和识别时间上都优于传统的ICA方法.     

图像检索中基于二次距离的相关反馈

在基于内容的图像检索方法中,图像的低级视觉特征和高级语义之间存在着较大的差异,导致检索性能不佳.为了提高检索性能,将相关反馈技术引入图像检索.利用支持向量机在相关反馈的过程中为图像建立语义模型,在建立语义信息后求出图像间的二次距离,增加图像间的语义区分能力,使被检索出的图像在语义上更加接近示例图像.试验表明,该方法使查全率和查准率得到较大提高.