一种用于常识空间信息处理的定性空间关系模型

在空间信息处理中,一些常识空间信息通常结合多方面空间关系,而且这些空间关系是动态变化的.为了有效地表示这些复杂的空间关系,并对其进行推理,提出了一种结合拓扑、方向和大小关系的空间信息处理模型TDSC (topology-direction-size calculus),并基于TDSC模型提出了处理动态空间关系变化的表示推理框架.首先,利用同对象多属性的方法建立了融合大小、拓扑和方向关系的完备至斥基本关系表示;然后提出了复合表生成算法和推理算法,使得原有模型的表示和推理结果可以直接在新模型中使用.同时提出处理动态空间关系的邻域划分图,给出了邻域划分图的自动生成算法,以及TDSC模型的邻域划分图.最后给出基于TDSC模型邻域划分图的表示和推理框架,并结合实例说明框架的正确性和有效性.     

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.     

定性空间推理中区域连接演算的多维扩展

区域连接演算(RCC)是定性空问推(QSR)的基础理论之一．但RCC理论只支持区域,不能处理包括点、线和区域在内的空问多维对象,这阻碍了RCC应用的发展．扩展了区域概念,将点和线对象视为特殊的区域．提出了能直接用RCC理论描述空间多维对象拓扑关系的MRCC理论．在保留RCC公理的前提下,MRCC增加了2条新公理,并由此推导出了36种MRCC基本关系．进而讨论了基于概念邻域图和复合表的推理．MRCC拓展了RCC理论的适用范围,促进了RCC向实际应用的发展．     

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.     

混合维拓扑和尺寸关系的定性空间推理

定性空间推理(QSR)研究空间关系,多数工作集中在单维空间关系,但在地理信息系统(GIS)中多维对象很常见.混合维对象空间关系是指点、线和区域3类对象出现在同一场景的情况,该类问题对定性空间推理研究有着重要的理论意义和应用价值.但这方面的研究工作还比较少.在已有的混合维区域连接演算的基础上进行完善,提出了MRCC5混合维拓扑模型,并研究了其上约束满足推理问题的复杂度.对定性尺寸关系进行了混合维扩展.给出了MDS模型,进而研究了其推理问题.在以上工作基础上.提出了RCCA和MDS的结合模型,给出并分析了结合模型的推理算法.将定性空间推理相关研究推广到混合维领域,深入研究了混合维拓扑关系推理,提出了混合维尺寸以及混合维拓扑尺寸结合模型.     

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.     

集成多方面信息的定性空间推理及应用

以往的定性空间或时空推理工作多数面向单一时空方面,这不符合实际应用需要.提出了集成拓扑、尺寸和时间3方面信息的定性表示和推理技术,并应用到时空GIS中.给出了面向GIS的拓扑、尺寸和时间的表示方法,并研究了它们之间的依赖性.提出了集成这3方面信息的约束满足问题求解算法TriRSAT.在时空GIS中,把定性时空表示用于约束关系库,把TriRSAT算法用于时空数据一致性检查和时空查询.应用结果显示,该理论和方法能有效地集成处理多方面时空信息,在时空数据库、机器人导航等领域有着广泛的应用前景.     

基于Voronoi图的定性路径

定性路径是定性空间推理的一个基本概念。给出了一个基于Voronoi图的定性路径表示与推理方法。该方法应用Voronoi图的邻近关系来表示定性位置和定性路径,即用运动点所在Voronoi区域的邻域来表示定性位置,用运动点所经过的定性位置序列来表示定性路径。设计并实现了一个定性路径推理算法,基于初始Voronoi图及不同时刻所有Voronoi区域的边数来动态更新Voronoi图邻近关系,可识别出运动点并找出定性路径。实验结果表明,该方法是可行的。     

基于区域延伸的定性空间表示

在区域连接演算(region connection calculus,RCC)理论基础上给出了区域延伸的形式定义.通过区域延伸,定义了关联空间的概念,进而提出了空间表示的一个模型,在这个模型中给出了空间中物体的空间拓扑关系、距离关系、方向关系以及位置等信息的定性表示.智能体对空间关系的确定是通过区域延伸实现的,模型为智能体在约束空间环境中的行动推理提供了一个新的表示方法.     

基于缓冲区的扩展拓扑关系模型及应用

定性空间推理在人工智能等领域有着广阔的应用前景,但目前单方面空间关系研究较多,多方面结合研究较少,这与实际应用需求不符.由于各类空间关系具有独立性,需要找到适当的理论将它们融合,目前对于拓扑、距离结合模型的研究还不够充分.针对缺乏基本关系可处理且易于在GIS系统中实现的模型等情况,提出了一种扩展拓扑关系模型BERCC.BERCC源于RCC理论,其主要思想是通过考虑缓存区之间的拓扑关系来提高模型表达能力,同时能表达一定程度的距离信息.推导了BERCC的弱复合表,证明了BERCC基本关系是可处理的,给出了一个包括全集关系和基本关系的可处理子集,在此基础上实现了约束满足推理算法.最后,基于该理论和方法实现了一个实验系统,进一步验证了模型及算法的正确性和实用性.     

Qualitative Spatial Reasoning with Conceptual Neighborhoods for Agent Control

Research on qualitative spatial reasoning has produced a variety of calculi for reasoning about orientation or direction relations. Such qualitative abstractions are very helpful for agent control and communication between robots and humans. Conceptual neighborhood has been introduced as a means of describing possible changes of spatial relations which e.g. allows action planning at a high level of abstraction. We discuss how the concrete neighborhood structure depends on application-specific parameters and derive corresponding neighborhood structures for the calculus. We demonstrate that conceptual neighborhoods allow resolution of conflicting information by model-based relaxation of spatial constraints. In addition, we address the problem of automatically deriving neighborhood structures and show how this can be achieved if the relations of a calculus can be modeled in another calculus for which the neighborhood structure is known.     

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。     

基于地理本体的空间方向关系定性推理

围绕基于地理本体的空间方向关系定性推理进行研究,给出了定性推理系统总体框架,并对方向关系模型、自定义规则、地理本体、定性推理进行详细探讨。     

基于结合空间拓扑和方向关系信息的空间推理

结合了定性空间推理中著名的区域连接演算（region connection calculus,RCC）和基于区域的方向关系演算（cardinal direction calculus,CDC）,并且给出两个演算在两个方向上的交互表,即RCC8-To-CDC和CDC-To-RCC8．给出了结合RCC8和CDC知识的约束满足问题的路径一致算法（path consistency algorithm）（该算法是对Allen著名的路径一致算法的修改）,并且采用两个队列实现了该算法,采用这种结构可以实现并行计算．在该算法中,基于以上两个交互表的交互操作被嵌入到算法里面来保证整个约束满足问题的一致性．算法的计算复杂性证明是多项式的,     

A General Qualitative Framework for Temporal and Spatial Reasoning

To offer a generic framework which groups together several interval algebra generalizations, we simply define a generalized interval as a tuple of intervals. An atomic relation between two generalized intervals is a matrix of atomic relations of Interval Algebra. After introducing the generalized relations we focus on the consistency problem of generalized constraint networks and we present sets of generalized relations for which this problem is tractable, in particular the set of the strongly-preconvex relations.