多尺度超像素分割和奇异谱分析的高光谱影像分类

目的 高光谱影像（hyperspectral image,HSI）中“同物异谱,异物同谱”的现象普遍存在,使分类结果存在严重的椒盐噪声问题。HSI中的空间地物结构复杂多样,单一尺度的空间特征提取方法无法有效地表达地物类间差异和区分地物边界。有效解决光谱混淆和空间尺度问题是提高分类精度的关键。方法 结合多尺度超像素和奇异谱分析,提出一种新的高光谱影像分类方法,从而充分挖掘地物的局部空间特征和光谱特征,解决空间尺度和光谱混淆的问题,提高分类精度。利用多尺度超像素对影像进行分割,获取不同尺度的分割影像,同时在分割区域内进行均值滤波,减少类内的光谱差异,增强类间的光谱差异;对每个区域计算平均光谱向量,并利用奇异谱分析方法获取光谱的主要鉴别特征,同时消除噪声的影响;利用支持向量机对不同尺度超像素分割影像进行分类,并进行决策融合,得到最终的分类结果。结果 实验选取了两个标准高光谱数据集和一个真实数据集,结果表明,利用本文算法提取的光谱—空间特征进行分类,比直接在原始数据上进行分类分别提高约26.8%、9.2%和13%的精度;与先进的深度学习SSRN （spectral-spatial residual network）算法相比,本文算法在精度上分别提升约5.2%、0.7%和4%,并且运行时间仅为前者的18.3%、45.4%和62.1%,处理效率更高。此外,在训练样本有限的情况下,两个标准数据集的样本分别为1%和0.2%时,本文算法均能取得87%以上的分类精度。结论 针对高光谱影像分类中的难题,提出一种新的融合光谱和多尺度空间特征的HSI分类方法。实验结果表明,本文方法优于对比方法,可以产生更精细的分类结果。     

广义Delta算子系统的H_∞性能分析及控制

针对广义Delta算子系统的H∞性能分析及H∞控制问题,本文采用Delta算子方法,利用线性矩阵不等式,对广义Delta算子系统进行H∞性能分析。通过分析得到使广义Delta算子系统容许且具有H∞性能的充分必要条件。在此基础上,进一步考虑了广义Delta算子系统的H∞控制问题,对于不是容许且具有指定H∞性能的广义Delta算子系统,基于线性矩阵不等式,给出了广义Delta算子系统状态反馈H∞控制器的存在条件和设计方法,并利用MATLAB-LMI工具箱,对给出的数值算例进行计算和分析。结果表明,所得闭环广义离散系统容许且满足H∞性能,证明了本文所给出的判别方法的有效性。Delta算子方法在广义离散系统的性能研究中可以良好应用。     

具有多重状态时滞与控制时滞的广义系统非脆弱保代价控制

针对一类不确定多时滞广义系统,该多时滞广义系统同时具有状态和控制时滞。假设不确定范数是有界的,且系统的状态是完全可测的,通过引进二次稳定性的概念,结合线性矩阵不等式的设计方法,给出了鲁棒非脆弱保代价控制的充分条件。通过对线性矩阵不等式的求解,可得非脆弱状态反馈鲁棒保代价控制器。该控制器对所有容许的不确定性,能保证闭环广义系统的稳定性,而且也能满足二次型代价函数的上界。最后,通过算例仿真表明所提出结论的可行性和有效性。     

Solving singular control problems using uniform trigonometrization method

This study investigates the application of a recently developed construct, the uniform trigonometrization method (UTM), to the singular control problems in chemical engineering. The UTM involves minimal modifications to the original problem, thereby generating near-singular control solutions that can be used for conceptual design and serve as an alternate to direct techniques like nested and simultaneous approaches. Eight classical singular control problems with known analytical solutions and three complex singular control problems from chemical engineering domain are solved in this study. The results obtained using the UTM for these problems are found to match well with the literature and are of higher resolution as compared to the results obtained using a direct pseudospectral-based solver. The ability of the UTM to handle complex chemical engineering problems with both singular controls and state path constraints has also been demonstrated in this study.     

CAS wavelet method for solving the fractional integro-differential equation with a weakly singular kernel

In this paper, a computational method for numerical solution of a class of integro-differential equations with a weakly singular kernel of fractional order which is based on Cos and Sin (CAS) wavelets and block pulse functions is introduced. Approximation of the arbitrary order weakly singular integral is also obtained. The fractional integro-differential equations with weakly singular kernel are transformed into a system of algebraic equations by using the operational matrix of fractional integration of CAS wavelets. The error analysis of CAS wavelets is given. Finally, the results of some numerical examples support the validity and applicability of the approach.     

基于动力学与控制统一模型的蛇形机器人速度跟踪控制方法研究

对带有被动轮的蛇形机器人进行速度跟踪控制时,利用传统的动力学建模方法得到的动力学方程复杂且不利于控制器的设计. 本文基于微分几何的方法将带有被动轮的蛇形机器人动力学投影到速度分布空间中, 得到了动力学与控制统一模型, 更有利于速度跟踪控制器的设计. 考虑到蛇形机器人在进行速度跟踪时容易出现奇异位形, 提出增加头部扰动速度的方法. 基于头部扰动速度和统一模型, 提出避免奇异位形的速度跟踪控制方法, 最后通过逆向动力学得到控制力矩. 文中对速度跟踪控制进行了数值仿真和实验验证. 仿真和实验结果表明, 提出的速度跟踪控制方法能够跟踪想要方向的速度, 并且在跟踪过程中可以有效地避免奇异位形.     

基于离散小波—奇异值分解的多水印嵌入算法

为提高传统数字图像水印算法的安全性, 解决数字水印对信号处理和几何失真比较敏感的问题, 提出一种新的以离散小波多级分解与奇异值分解相结合的数字图像水印算法. 不同于常见的基于小波变换的数字水印技术, 该方案在原始图像离散小波变换的低频近似区域和高频对角区域中嵌入水印, 在图像的保真度和鲁棒性之间取得较好的折衷. 水印检测时, 将从低频近似区域和高频对角区域中提取出的水印进行比较, 选择效果较好的水印作为最终检测水印. 实验结果表明, 提出的多水印算法对于各种攻击具有较强的鲁棒性.     

在裂纹尖端引入奇异单元的偶应力有限元法

针对在微观状态下结构力学行为会受尺度效应影响的问题,在偶应力理论中考虑微观结构的旋转梯度可以较好解释结构的尺度效应.建立基于一般偶应力理论的有限元法的基本方程,并在裂纹尖端引入奇异单元,计算受单向拉伸的中心斜裂纹板裂纹尖端场的应力强度因子(Stress Intensity Factor,SIF),分析特征长度变化对SIF的影响,对比偶应力理论下的结果与经典理论下的结果.结果表明：在裂纹尖端引入奇异单元可以提高计算精度和稳定性;偶应力使得裂纹尖端SIF比经典理论下的值小,并且SIF随着特征长度增大而减小.     

H∞ Control with Transients for Singular Systems

In this paper, the problem of a generalized type of H_∞ control is investigated for continuous‐time singular systems, which treats a mixed attenuation of exogenous inputs and initial conditions. First, a performance measure that is essentially the worst‐case norm of the regulated outputs over all exogenous inputs and initial conditions is introduced. A necessary and sufficient condition is obtained to ensure the singular system to be admissible and the performance measure to be less than a prescribed scalar. Based on the criterion a sufficient condition for the existence of a state‐feedback controller is established in terms of linear matrix inequalities. Moreover, the relationship between the performance measure and the standard H_∞ norm of the system is provided. Two numerical examples are given to demonstrate the properties of the obtained results.