一种基于加速度传感器的人体跌倒识别方法

为了减少老年人因跌倒而造成的伤害,及时有效地识别跌倒行为,提出了一种基于三轴加速度传感器的人体跌倒识别方法。首先将加速度传感器放置于人体腰腹位置,采集人在运动时的加速度变化数据;然后使用日常活动数据训练隐马尔科夫模型(HMM),利用老年人活动状态相对较少的特点,从测量数据与HMM的匹配程度寻找\"疑似\"跌倒行为;最后计算短暂时间内的身体倾角,检测人体躺卧姿态,完成跌倒识别。利用HMM和身体倾角识别跌倒,解决了生活中缺乏跌倒数据训练样本的问题,提高了某些近似行为的区分度。仿真结果表明,该方法在有效识别跌倒行为的同时,提高了正确率。     

一种信度马尔科夫模型及应用

马尔科夫链以其无后效性广泛应用于自然科学和工程技术领域. 经典的马尔科夫链并不能反映对象状态的不确定性, 并且当状态划分边界过于清晰时, 状态转移情况不稳定. 为了保持状态转移的稳定性以及能够有效地表示和处理对象状态的不确定性, 本文提出了一种信度马尔科夫模型. 新模型引入了Dempster-Shafer (DS) 证据理论来描述对象状态的不确定性, 将对象的所有状态归类为一个辨识框架, 建立基本概率指派函数, 然后生成一个命题转移概率矩阵, 最后根据对象当前的状态得到将来的状态. 本文提出的信度马尔科夫模型是对经典马尔科夫链的推广, 向下兼容了它的性质. 实例表明, 新模型克服了上述缺陷, 获得了较经典马尔科夫链更加合理、准确的结果, 具有更高的有效性和实用性.     

采用多尺度隐式马尔可夫模型的红外图像背景抑制

提出了一种基于多尺度隐式马尔可夫模型的红外图像背景抑制方法来解决红外弱小目标检测技术中复杂背景干扰的问题。根据红外目标和背景杂波所具有的不同统计分布特性,利用剪切波变换分解后各尺度、各方向子带内和子带间的系数之间的关系,建立了基于剪切波变换的多尺度隐式马尔可夫模型。通过期望最大化算法计算最优背景参数,分离红外图像中弱小目标信号和复杂背景杂波,达到抑制背景、保存并增强目标信号的目的。对真实的和模拟的包含弱小目标的红外图像序列进行了实验验证,实验结果表明,与最大中值滤波和局部去均值两种方法相比较,本文方法对红外弱小目标(SCR≥1.6)的复杂背景从主观视觉和数值指标上都具有良好抑制效果。     

环境为热浴的开放量子系统模型的研究

基于具有non-Markovian特性的关于量子系统约化密度矩阵的精确系统动力学方程,分别根据方程所具有的非封闭、不等时、积分微分方程的特性,通过Born逼近和Markov逼近得到关于量子系统约化密度矩阵的封闭、等时和微分的Markovian主方程;逐一分析了Markovian主方程的Lindblad形式、具有方便检验正定性的GKS表达形式、针对单量子位系统的Bloch球表达形式和无需明确的环境信息也能对开放系统进行描述的Kraus表达形式;分析并比较了能去除系统动力学方程non-Markovian特性的4种Markov逼近方法以及其他四种特定情形下常见的Markovian主方程;对于不适用于Markov逼近的情形,分析了能满足开放量子系统动力学对于系统状态要求的post-Markovian主方程;当热浴与量子系统发生能量交换,且热浴与量子系统组成的封闭系统能量守恒时,给出了热浴状态不恒定时开放量子系统的动力学方程,并通过Markov逼近得到Markovian主方程。     

双树复小波域隐Markov树模型降噪及在机械故障诊断中的应用

提出一种基于双树复小波变换的隐Markov树模型的信号降噪方法,并将其成功应用于机械故障诊断中。机械设备的振动信号中不可避免的存在着噪声,使得微弱故障信息的提取一直是故障诊断的难点和热点。双树复小波变换具有近似平移不变性,而隐Markov树模型能有效刻画小波系数间的相关性和非高斯性,两种优势的结合可以获得比常规软、硬阈值小波降噪法和小波域隐Markov树模型降噪法更好的降噪效果。它不仅能有效抑制高斯白噪声,还能够去除异常冲击干扰,仿真信号验证了这一点。对于实际滚动轴承信号,使用该方法同样可以获得满意的结果     

基于多节点拓扑重叠测度高阶MRF模型的图像分割

针对低阶马尔科夫随机场(Markov random field, MRF)模型难以有效表达自然图像中复杂的先验知识而造成误分割问题, 提出一种基于多节点拓扑重叠测度高阶MRF模型(Higher-order MRF model with multi-node topological overlap measure, MTOM-HMRF)的图像分割方法. 首先, 为描述图像局部区域内多像素蕴含的复杂空间拓扑结构信息, 利用多节点拓扑重叠测度建立图像局部区域的高阶先验模型; 其次, 利用较大的局部区域包含更多的标签节点信息能力, 基于Pairwise MRF模型建立基于局部区域的部分二阶Potts先验模型, 提高分割模型的抗噪能力; 再次, 为有效描述观察图像场与其标签场的似然特征分布, 研究利用局部区域内邻接像素的Hamming距离引入图像局部空间相关性, 建立局部空间一致性约束的高斯混合分布; 最后, 基于MRF框架建立用于图像分割的多节点拓扑重叠测度高阶MRF模型, 采用Gibbs采样算法对提出模型进行优化. 实验结果表明, 提出模型不仅能有效抵抗图像强噪声和复杂的纹理突变干扰, 鲁棒性更好, 而且具有更准确的图像分割结果.     

一种狼群智能算法及收敛性分析

针对狼群算法求解复杂函数时容易陷入局部极值、计算耗费大、学习能力差等局限性, 提出一种狼群智能算法. 首先, 通过构建智能猎杀行为提高算法自适应学习能力, 降低算法的计算耗费, 构建双高斯函数更新法以增强算法全局搜索能力; 然后, 运用马尔科夫过程证明狼群智能算法的收敛性; 最后, 对多种典型测试函数进行仿真实验并与多种智能算法进行对比分析. 实验结果表明, 所提出算法具有全局收敛性强、计算耗费低、寻优精度高等优势.     

基于Markov链的岩土材料颗粒破碎演化规律研究

从单一粒径组颗粒破碎演化规律角度入手,研究了多粒径组颗粒破碎演化规律。首先,提出了能够描述单一粒径组颗粒破碎状态的两参数Weibull分布函数;此外,提出了多粒径组颗粒有效破碎概率概念;在上述基础上建立了一个能够较好的描述多粒径组颗粒破碎演化规律的Markov链模型,选取了不同岩土材料、试验条件和颗粒大小下的试验数据对该模型进行了验证,表明提出的模型能够描述各种试验条件下多粒径组颗粒破碎的演化规律。     

基于空时融合隐马尔科夫模型的舰艇编队目标识别方法

基于末制导雷达搜索舰艇编队目标时获得的目标大角域高分辨距离像(HRRP)信息,该文建立了描述单个HRRP样本内向量之间统计关系的各态历经空间隐马尔可夫模型(SHMM)和描述HRRP样本之间统计关系的从左到右时间隐马尔可夫模型(THMM)。与对一类目标全方位角训练数据只建立一个THMM模型的方法相比,该方法充分利用目标的大角域HRRP信息,提高了识别性能。通过对5类舰船目标的仿真和3类民用船只的外场实测数据分析表明该方法的有效性。     

延迟容忍网络能量受限的路由控制策略

延迟容忍网络节点之间的连接模式可以用Edge-Markovian模型描述,该模型优于传统的负指数模型。该文基于Edge-Markovian模型研究有限能量约束下two-hop算法的最优控制问题。为了降低能量消耗,采用概率two-hop算法,信息源在每个通信机会以一定概率决定是否发送信息,问题转化为选择合适的概率在满足能量约束的前提下最大化传输成功率。利用离散时间Markov过程对问题进行建模,并从理论上证明最优概率是阈值形式。仿真及数值结果证明了模型的有效性。