Hermite interpolation by triangular cubic patches with small Willmore energy

In this paper, a construction of a cubic Bézier spline surface that interpolates prescribed spatial points and the corresponding normal directions of tangent planes is proposed. Boundary curves of each triangular patch minimize the approximated strain energy. A comparison of optimal boundary curves is given. The interpolant minimizes Willmore energy functional. Some numerical examples and applications of the interpolation scheme are presented: surface approximation, hole filling and condensation of parameters.     

基于误差控制的自适应3次B样条曲线插值

针对现有曲线插值算法不能有效压缩型值点的缺陷,研究了一种自适应三次B样条曲线插值算法。从型值点序列中选用最少的点插值一条初始曲线,基于提出的点到曲线的最小距离计算方法,分别计算各非插值点对应的插值误差,并从中提取最大插值误差。若最大误差大于给定的误差阈值,则将其对应的型值点加入插值型值点序列,重新插值曲线,直到最大插值误差满足误差要求。与现有曲线插值算法相比,该算法可以在保证插值精度的前提下有效压缩数据量。     

基于能量最小化的图像融合

图像融合是指联合两个或两个以上的图像通过某种算法得到一幅更高质量的新图像.提出了一种融合全色图像和光谱图像的方法即能量最小化方法,能量主要由两个部分组成.第1部分保证了相关细节信息的注入.第2部分保持了多光谱图像的低频信息.另外,能量还可以包含高分辨率光谱图像的先验知识和其它一些约束条件.     

Lofted B-spline surface interpolation by linearly constrained energy minimization

This paper proposes a new approach for lofted B-spline surface interpolation to serial contours, where the number of points varies from contour to contour. The approach first finds a common knot vector consisting of fewer knots that contain enough degrees of freedom to guarantee the existence of a B-spline curve interpolating each contour. Then, it computes from the contours a set of compatible B-spline curves defined on the knot vector by adopting B-spline curve interpolation based on linearly constrained energy minimization. Finally, it generates a B-spline surface interpolating the curves via B-spline surface lofting. As the energy functional is quadratic, the energy minimization problem leads to that of solving a linear system. The proposed approach is efficient in computation and can realize more efficient data reduction than previous approaches while providing visually pleasing B-spline surfaces. Moreover, the approach works well on measured data with noise. Some experimental results demonstrate its usefulness and quality.     

基于能源分析模型的可再生能源与建筑集成平台的研究*

为了研究可再生能源在建筑中替代常规能源的效果,在采集、分析全国5个气候区23幢示范建筑物的不同种类可再生能源使用数据的基础上,提出适用于我国建筑行业范围内的可再生能源与建筑集成的能源分析多层次模型。该模型由总体概念层、公共层、基础模型层组成,分别实现对总体问题的描述、公共模型方法的建立以及具体能源模型的创建,并以此能源分析模型为基础,进一步设计实现了具有能源使用预测功能的可再生能源与建筑集成数据分析平台。     

三次Hermite插值曲线的能量优化

在给定插值点的位置矢量及切矢量的情况下,通过在两相邻节点引入两个新的节点,提出了一类保持[C1]连续的三次Hermite插值曲线的构造方法,分别通过基于曲率、挠率的能量函数对其进行优化,给出了能量最小化的参数取值公式。讨论了参数对曲线形状的影响,实例表明了方法的有效性。     

基于三次样条插值的支持向量机研究

在传统支持向量机的分类求解算法中,严格凸的无约束最优化问题中单变量函数X+是不可微的,三次样条插值多项式光滑的支持向量机模型采用的是一种多项式光滑技术,使用三次样条插值二次多项式来逼近单变量函数O+,将原始非光滑的支持向量机模型转化为光滑模型,从而可以使用最常用的最优化的算法进行求解,给出了使用三次样条插值方法来光滑单变量函数的具体推导过程.使用UCI机器学习数据集中的数据,通过实验验证了该模型的有效性.     

基于样本点能量扩散模型的聚类

聚类问题是一个复杂的问题,尽管目前聚类方法多种多样,但是仍然存在诸多不足之处,如聚类收敛速度慢,聚类效果不理想,聚类需要人为提供某些参数等。为此尝试提出一种全新的聚类思路：首先认为每一个类都存在一个(或多个)类中心;其次将每个样本点视为一个能量辐射源,以一个合理的模型向空间中辐射能量,空间点根据其得到能量的多少,确定出某些点为类中心;最后将样本点聚类到不同的类中心,达到聚类的目的。实验结果表明,该方法具有收敛速度快、可扩展性强、适合自然聚类的特点,可以达到与很多经典聚类算法相同的聚类效果。     

基于半马尔科夫链的无线网络能耗模型的研究

在分析无线传感网络能量消耗特征的基础上,根据无线通信环境和节点的状态转换关系,建立了基于半马尔科夫链的无线传感网络的能耗模型,并通过仿真实验验证得出传感节点实际能耗剩余值与所建模型能耗预估值基本相同,从而说明所建立的能耗模型准确有效,为改变传感节点工作状态、延长传感网络使用寿命提供了可靠的节点能量数据.     

基于心理能量思想的人工情感模型

从人工情感建模的需要出发,根据动力心理学关于心理能量的理论,提出了情感能量的概念以及基于情感能量的情感状态的数学描述方法,建立了情感状态的能量分布描述空间和情感状态的概率描述空间。在此基础上,进一步分析了情绪状态的变化过程,并提出了情绪状态自发转移过程的马尔可夫链模型以及情绪状态刺激转移过程的隐马尔可夫模型。     

基于组合模型的电能表需求预测模型研究

目前,供电公司对电能表年度采购需求数量和季(月)度用表需求数量的预测,普遍存在准确度不高的现象,容易导致出现结构性缺表或过剩问题。针对上述情况,本文提出利用极限梯度提升、随机森林和长短期记忆网络等经典的预测模型对电能表月度需求数量分别进行建模,再运用线性回归方法和误差倒数法将三种模型进行组合的需求预测方式。该方法不但突出了模型各自的优势,还实现了模型间的互补。利用清洗修正后的历史用表数量数据,通过提取数据特征,对组合模型不断进行训练,进一步优化了组合模型的参数和组合方式,验证了提升模型预测准确度的可能性。最后,经过与历史电能表实际需求数量的比较,证明组合模型可以有效提升电能表需求数量的预测准确度。     

Designing planar cubic B-spline curves with monotonic curvature for curve interpolation

Computational Visual Media -     

双重轮廓演化曲线的图像分割水平集模型

目的几何活动轮廓模型的标志性模型C-V模型及其改进LBF模型受到关注,然而这两个模型对初始轮廓曲线较强的依赖性使得模型在实际图像目标分割中表现出不稳定性或具有较高的时间复杂性。本文在对C-V模型及LBF模型的原理及对初始轮廓曲线的依赖特性进行分析的基础上,提出一种基于双重轮廓演化曲线的图像分割水平集模型。方法所提出模型的主要过程如下:1)通过设置内、外两条轮廓线,使模型在演化过程中分别从目标的内部和外部向目标边界逼近,两条轮廓线的设计原则简单,其分别位于目标的外部和与目标有重叠;2)两条轮廓线的演化走向是通过在模型中设置相关项自动控制的,即演化过程中通过最小化内、外轮廓之间的差异来自动控制两条轮廓曲线的演化趋向,使之同时从目标的内部和外部向目标边界逼近,并逐渐稳定于目标的边界。结果所提出的模型通过设置内部能量泛函项,避免了对符号距离函数的重新初始化;通过采用全局化的正则函数,增加了模型对复杂异质区域边界的捕捉能力;通过采用内、外轮廓线同时演化机制,避免了模型对初始轮廓线的过依赖性。结论所提出的模型很好地解决了传统基于区域的分割模型对轮廓曲线初始化的过依赖问题,对初始轮廓线的设置较为简单且具有较强的鲁棒性,对图像目标的分割较为准确和稳定。     

基于KOD能量特征的群体异常行为识别

在群体异常行为识别过程中, 针对传统特征易受目标遮挡影响导致其对群体行为的弱描述性问题, 提出一种基于KOD（kinetic orientation distance）能量特征的群体异常行为识别方法。该能量特征忽略群体中相互遮挡的个体的局部特征, 从群体行为整体上分别根据群体的运动剧烈程度、群体运动方向一致性和群体中个体的相对位置定义并提取群体动能、方向势能和距离势能构成群体行为高层KOD能量特征, 以此描述群体的运动状态变化, 最后通过构建隐马尔可夫模型实现群体异常行为检测及类型识别。在PETS和UMN公共数据集上进行实验并与传统光流特征进行对比, 实验结果表明, 使用KOD能量特征能够有效地检测出群体异常行为并识别出其类型, 且能够达到92%的准确率。     

集逼近插值于一体的分段3次多项式曲线曲面

为了用一种模型实现逼近与插值的统一,在多项式函数空间上构造了含两组参数的混合函数,并由之定义了基于四点分段的多项式曲线和相应的张量积曲面。当参数取特殊值时,新曲线曲面成为3次均匀B样条曲线曲面。除了继承B样条方法的局部性,自动光滑性等优点之外,新曲线曲面还具有局部形状可调性。限制混合函数中参数的取值范围,可以使新曲线曲面位于控制顶点的凸包内。让混合函数中的一组参数取特定值,可以使新曲线曲面自动插值除边界点以外的控制顶点,且插值曲线曲面的形状依然局部可调。给出了一些曲线曲面图例。     

基于整体能量模型的异常行为检测

为了对少数人群间的突发异常行为进行检测,提出一种基于整体能量模型表示的方法来较准确地辨识正常行为中的异常行为。该整体能量特征算法不仅包括了行为发生双方的个体能量特征,还包括行为发生双方的交互能量特征,这两个因素构成异常行为的整体能量特征。而能量特征的基本参数则是在光流场特征的基础上增加了运动角度变化等特征来深入反映行为的激烈性。最后在不同行为类型视频上测试该算法,并与传统光流能量算法进行测试对比,实验结果展示了整体能量模型相比于传统光流能量算法的高效性以及准确性,能够达到预期目的。     

基于SSD数据库负载的SQL能耗感知模型

面对大数据带来的能耗及环境方面的严峻问题，构建节能的绿色数据库系统已成为关键需求和重要挑战。针对现有数据库系统主要以性能优化为目标，缺少对能耗的感知及优化的问题，提出基于数据库负载的能耗感知模型，并将模型应用于基于固态硬盘（SSD）的数据库系统中。首先，将数据库负载执行过程中对主要系统资源（CPU、固态硬盘）的消耗解析为时间开销和功耗开销，并基于SSD数据库负载的基本I/O类型构建时间开销模型和功耗开销模型，实现为数据库构建资源开销单位统一的能耗感知模型；然后，利用多元线性回归实现对模型的求解，并分别在独占环境和竞争环境下，验证模型对不同I/O类型的数据库负载能耗估算的准确性；最后，分析实验结果，并讨论了影响模型准确性的因素。经实验验证模型准确度较高，在DBMS独占系统资源情况下的平均误差为5.15%，绝对误差不超过9.8%；竞争环境下的准确率相对下降，但平均误差也低于12.21%，可有效构建能耗感知的绿色数据库系统。     

基于刚体模型的视频插值去噪算法

为充分利用视频的时空联系去噪,提出了视频的刚体模型.刚体模型以线性关系组织视频的像素,结合了像素间的时域和空域关联,可以通过主色调区域划分和边缘句法匹配获得视频的刚体分解及其对应关系.基于刚体模型的插值去噪利用像素值的空域邻近性和时域稳定性联合判断插值像素的参考价值.对常用测试视频的去噪实验表明了刚体模型的正确性,基于刚体模型的插值去噪方法在视觉效果和峰值信噪比上都表现出色.