可变近邻参数的局部线性嵌入算法及其在轴承状态识别中的应用

局部线性嵌入(Locally linear embedding,LLE)算法通过局部线性来逼近全局的非线性,优点在于可保持降维前后样本点近邻之间的线性结构不变,并且计算速度较快。但是该算法对近邻值的选择十分敏感,不同近邻点数的选择对降维效果影响较大。针对此问题,利用残差作为评价降维前后保持样本距离信息优劣的指标,提出一种改进的可变近邻局部线性嵌入(Variable K-nearest neighbor locally linear embedding,VKLLE)算法,即通过给定一个最大近邻数目值,比较降维前后的残差值,根据较小值选择最优的近邻点数,从而使得每个样本点的近邻点数可据残差值进行调整。通过对手写体数字(Mixingnational institute of standards and technology,MNIST)数据集的仿真分析,并与LLE算法进行比较,此方法降维效果更好,计算复杂度也明显降低。最后将该算法运用于轴承状态识别,取得了较好的效果,同时还有效地提高了分类性能和稳定性。     

基于均匀化距离局部线性嵌入的滚动轴承故障诊断

针对局部线性嵌入(Local Linear Embedding, LLE)的降维效果受样本分布均匀与否的影响较大这一不足,设计均匀化距离对LLE中的欧氏距离进行替换,由此提出均匀化距离局部线性嵌入(Uniform Distance Local Linear Embedding, UDLLE)方法,并通过典型曲线对UDLLE的有效性进行了验证。在此基础上,提出基于UDLLE的滚动轴承故障诊断方法,并进行诊断实例验证。试验结果表明,UDLLE方法获得了比其他一些方法更为有效的低维特征,降低了后续诊断的难度,提高了故障诊断的精度。     

应用相关近邻局部线性嵌入算法的高光谱遥感影像分类

传统的局部线性嵌入（LLE）算法需用欧氏距离度量近邻,但欧氏距离只表示两点间的直线距离,在高维空间中不一定能反映数据间的真实空间分布,导致近邻选取不稳定。针对此问题,本文提出了相关近邻（CN）LLE（CN-LLE）和相关最近邻分类（CNN）算法。提出的算法首先利用相关系数度量数据间的近邻,实现更准确的局部重构,提取鉴别特征;然后用CNN对低维嵌入特征进行分类。在KSC和Indian Pine高光谱遥感数据集上的地物分类实验结果表明：本文提出的CN-LLE+CNN算法比LLE、LLE+CNN和CN-LLE等算法的总分类精度提升了2.11%~11.55%,Kappa系数提升了0.026~0.143。由于该算法增加了近邻为同类的概率,便于更有效地提取同类数据的鉴别特征,且有更好的稳定性,故能更有效地实现高光谱遥感数据的地物分类。     

融合虚拟仿真与局部线性嵌入算法的变速箱振动测点优化研究

为克服某型行星变速箱故障试验测点选择依赖经验导致有效信息遗失或信息冗余的弊端,论文提出了一种融合虚拟仿真技术与局部线性嵌入算法的振动测点优化方法。在ADAMS软件中建立行星变速箱齿轮-箱体刚柔耦合动力学模型,对不同齿轮状态下箱体表面振动信号进行了仿真;在箱体表面初选传感器测点的基础上,仿真分析了各测点振动信号的各项特征参数;采用局部线性嵌入算法对测点特征参数所构成的高维特征矩阵进行降维,获得了不同齿轮状态下的测点敏感度排序,最后采用加权计算方法得到了振动测点重要度综合排序。结果表明,变速箱各行星排正上方箱体表面和左侧轴承正上方竖直方向测点对太阳轮断齿、行星轮断齿和正常工况区分均具有较高敏感度,可重点采集分析这些测点振动信号来反映齿轮状态,为后续实测试验打下了基础。     

一种基于多流形局部线性嵌入算法的故障诊断方法

故障类别的多样性往往导致原始样本数据在特征空间中呈间断性分布,针对传统k近邻的邻域构建方法难以保证数据集几何结构完整性的问题,提出一种新的非线性最小二乘约束-局部线性嵌入算法。通过非负线性最小二乘约束搜索边界点,并结合第一主成分直线寻找其邻域样本点,重新构造关于边界点的邻域图,用经典的局部线性嵌入算法机理发现数据内在分布和几何结构,根据得到的低维嵌入采用KNN分类器进行故障模式识别;仿真数据分析与试验验证结果表明该算法高度保持了原始数据的几何拓扑结构,增强了低维嵌入的有效性,提高了故障识别精度。     

自组织LLE算法及其在人脸识别中的应用

流形学习方法可以有效的发现存在于高维图像空间的低维子流形并进行维数约简,近年来越来越受到生物特征识别和认知科学领域的研究者的重视。针对局部线性嵌入（Local linear embedding,简称LLE）流形学习算法存在的问题,本文提出了一种自组织LLE算法(Self-Organized LLE,简称SO-LLE),该算法不仅能自动确定数据点邻域选择、减少运算量,而且能有效的发现嵌入于高维人脸图像的低维子流形。本文对SO-LLE算法进行了详细的理论分析,并应用各种数据集进行了仿真实验和分析。在公开的人脸数据库上的仿真实验结果表明,该方法能有效的提高人脸识别的性能。     

基于有监督的核局部线性嵌入的面部表情识别

流形学习方法可以有效的发现存在于高维图像空间的低维子流形并进行维数约简,近年来越来越受到生物特征识别和认知科学领域的研究者的重视。但是流形学习是一种非监督学习方法,其鉴别能力反而不如传统的维数约简方法,而且流形学习方法大多没有明晰的投影矩阵,很难直接对新样本进行维数约简。针对这两个问题,本文提出一种新的有监督的核局部线性嵌入算法(supervised kernel local linear embedding,SKLLE),并将算法应用于面部表情识别。该算法通过非线性核映射将人脸图像样本投影到高维核空间,然后将人脸图像局部流形的结构信息和样本的类别信息进行有效的结合进行维数约简,提取低维鉴别流形特征用于表情分类。SKLLE算法不仅能发现嵌入于高维人脸图像空间的低维表情子流形,而且增强了局部类间的联系,同时对新样本有较好的泛化性,实验结果表明该算法能有效的提高面部表情识别的性能。     

相位敏感光时域反射仪的信号处理方法综述

相位敏感光时域反射仪由于具备监测范围广、灵敏度高等优点被广泛应用于周界安防等领域。近年来,研究者对其光学系统的改进使得传感距离更长、空间分辨率更高。但需要处理的数据量大大增加,且环境噪声以及扰动类型多样给分布式扰动传感系统的实际应用带来了挑战。本文总结了提高该系统信号信噪比、扰动识别率等性能指标的信号处理方法,包括降噪算法、特征提取算法、机器学习以及深度学习算法,尽可能地对比各种算法的优劣,并展望了未来该领域信号处理方法可能的发展方向。     

基于自学习局部线性嵌入的多幅亚像元超分辨成像

研究了软硬件相结合的亚像元超分辨成像技术。首先通过探测器扫描获得同一场景彼此错位亚像元像素的多帧图像作为训练样本和输入图像;然后针对传统的局部线性嵌入(LLE)实例学习超分辨算法过于依赖外部训练样本,不利于光电成像系统直接处理等缺点,提出了一种基于自学习的改进LLE算法;采用新的LLE权值计算方法获得正数权值,同时对初始估计再次运用自学习LLE方法恢复丢失的高频细节信息。仿真实验结果表明,该算法重构的图像的信噪比比传统LLE超分辨算法提高了0.8dB,运行时间提高了75%,视觉上可感知重构图像的细节信息更丰富。与其它方法相比,用搭载的微位移实验平台运行本文算法所获得重构图像的信噪比和信息熵都有很大提高,表明本文算法能获得高质量和高分辨率的重构图像。     

基于灰度共生矩阵与局部线性嵌入的金属断口图像识别方法研究

在模式识别中,灰度共生矩阵(GLCM)能够很好的提取图片的纹理特征,流形学习中的局部线性嵌入(LLE)方法是一种有效的非线性降维方法。结合两者的优点,经过严格的推导,提出一种基于灰度共生矩阵与流形学习的金属断口图像识别方法 GLCM–LLE。将提出的方法与传统的基于灰度共生矩阵的方法进行对比,实验结果表明,提出的方法在识别率方面优于GLCM方法,具有实用、有效的优点。     

Nonlinear adaptive noise-induced algorithm and its application in penetration signal

A nonlinear adaptive noise induced algorithm with nonlinear weights was proposed to extract rigid body deceleration during penetration events; it has 3rd-order nonlinear weight, which ensures deceleration curve is smooth everywhere (not only continuous) and avoids sharp points (crucial for targets detection). In addition, an autocorrelation algorithm was improved by applying moving window method to be compared with the proposed nonlinear adaptive algorithm. By calculating penetration depth and Power Spectrum Density (PSD) of 4 deceleration time series, we show that the nonlinear adaptive algorithm more effectively reduces noise in deceleration for striking velocities between 538 and 800 m/s compared with Adaptive Paйta Criterion, moving window autocorrelation and wavelet algorithms. It is further shown that the proposed adaptive algorithm is of the same order as the other 3 methods in terms of computational complexity.     

基于时域线性插值的信号周期方法及误差分析

信号周期或信号基波周期的准确测量是周期信号分析的重要环节.基于时域线性插值的周期检测方法是非同步采样情况下的常用方法,该算法通过计算信号与设定阈值的交叉点间的时间间隔来获得信号周期.插值算法的测量不确定度主要受到阈值、采样频率和信噪比3个因素的影响,推导出了3个影响因素与测量误差之间的关系式,并进行了理论分析.仿真实验证明,通过选取信号平均值作为阈值,提高采样频率,利用带通滤波器降低噪声干扰等方法,可有效地减小插值算法测量误差,提高测量准确度.时域插值算法在谐波分析仪中的应用验证了该算法的实用性.     

改进的ViBe算法及其在交通视频处理中的应用

基于ViBe算法的运动目标检测具有很高的处理效率,但在复杂背景下也存在缺陷,比如不能有效抑制运动目标的残影和鬼影区域、易受噪音干扰,在交通视频的处理中更为明显。鉴于ViBe算法的这些不足,本文对ViBe原算法提出了改进,结合像素生命长度对鬼影或残影像素进行判断,利用二次更新策略提高消除速度。根据像素值变化引入最大类间方差法,将原有的固定像素阈值变为动态阈值,以提高交通视频中车辆目标检测的抗干扰能力。实验结果表明,在3组不同交通场景视频中,改进算法能够在较少帧数内消除目标的残影或者鬼影。对结果的量化分析也证明了改进算法由于应用了动态阈值,使目标检测的精准度和整体性都有所提高。     

遗传算法及其在注塑加工中的应用

阐述了遗传算法的基本原理,同时引用实践应用案例,探讨了遗传算法在注塑加工中的应用.     

高频信号发生器设计及在水处理系统中的应用

高频信号发生器是高频水处理仪的核心部件，具有除垢抗垢杀菌的作用。本文以集成单片高频信号发生器MAX038为核心．设计了波形发生电路．频率测量电路和频率显示电路．能够输出频率和占空比可调高频方波，正弦波及三角波。     

声波探雷及其信号处理方法

为了研究声波探雷机理,设计一个基于声-地震耦合的实验系统,并用曲线拟合的方法研究了复杂的测试信号变化规律.简述了声-地震耦合基本原理,分析了土壤-地雷系统的共振作用;然后,分别用扬声器和地震检波器串激发和接收地表振动;最后,采用平均值算法进行地表振动速度曲线拟合,并解释实验现象.结果显示,有地雷的地表振动速度与无雷的比值在很宽的频带内都＞l,其峰值达24.表明地雷能引起地表振动的明显变化,所提出的实验系统及曲线拟合方法可用于声波探雷信号的进一步研究.     

基于小波变换及FFT算法的涡街信号处理

近年来涡街流量计的应用越来越广泛,但在实际使用时管道振动和流场扰动等引起的噪声易对涡街信号造成干扰,导致实际测量精度达不到要求。本文使用小波变换及FFT算法对涡街信号进行处理。该方法对涡街信号提取和去除噪声效果良好。有利于扩大涡街流量计的量程范围,提高测量精度。     

Interference fringe signal generator and its application

A fringe signal generator for checking performance of a fringe shift measuring system has been devised. A pair of fringe signals in phase quadrature are provided by the generator with an electric input signal. The accuracy of the outputs is about 0.01 fringe over 2.5 fringe and its response is up to 1 fringe/60 micros. Nonlinearity of a fringe shift measuring system was tested by the generator.     

电荷藕合器件在视频信号处理中的应用

介绍一种用CCD321型电荷藕合器件设计的梳状滤波器,这种滤波器能较好分离出色度视频信号的两个分量.     

计数型激光测速仪信号处理器及其应用研究

讨论了计数型多普勒信号处理器,着重介绍计数型信号处理器的工作原理,及各主要硬件部分的构成原理和具体结构.其主体部分采用包括集成计数器、存储器、比较器为主的全硬件设计,具有响应快和精度高的特点.通过合理设计闪烁包络检测单元、计数器主体部分和计数有效性判别电路,既增强了处理器的噪声适应能力,进一步提高了仪器的处理速度.并应用于双锥水力旋流器内部流场的研究,证实了零轴向速度包络面将流场分为内外旋流区的特点,得到了包络面为一柱锥联合面及其与旋流器结构参数之间的关系.