2007年 第33卷 第6期
2007, 33(6): 561-566.
doi: 10.1360/aas-007-0561
摘要:
提出了一种基于内容的半脆弱彩色图像数字水印嵌入算法, 该算法可同时用于彩色图像的版权保护和内容认证．首先将彩色载体图像从 RGB 空间转换到 YCrCb 空间．然后对亮度 (Y) 进行 L+1 级小波分解, 并将分解后的小波近似系数用混沌序列进行调制从而生成基于图像内容的数字水印信号．最后对亮度 (Y) 及色差 (Cr 和 Cb) 进行 L 级小波分解, 并结合视觉感知特性及局部系数相关特性, 通过分块量化措施将水印信号嵌入到载体图像 (Y、Cr和Cb) 的小波域中．仿真实验表明, 本文算法不仅具有较好的透明性, 对JPEG压缩、叠加噪声、平滑滤波等常规图像处理操作具有较好的鲁棒性, 而且能够对剪切、替换等恶意图像篡改作出报警并确定被篡改位置．同时常规图像处理下其误检率与漏检率均比较低．
提出了一种基于内容的半脆弱彩色图像数字水印嵌入算法, 该算法可同时用于彩色图像的版权保护和内容认证．首先将彩色载体图像从 RGB 空间转换到 YCrCb 空间．然后对亮度 (Y) 进行 L+1 级小波分解, 并将分解后的小波近似系数用混沌序列进行调制从而生成基于图像内容的数字水印信号．最后对亮度 (Y) 及色差 (Cr 和 Cb) 进行 L 级小波分解, 并结合视觉感知特性及局部系数相关特性, 通过分块量化措施将水印信号嵌入到载体图像 (Y、Cr和Cb) 的小波域中．仿真实验表明, 本文算法不仅具有较好的透明性, 对JPEG压缩、叠加噪声、平滑滤波等常规图像处理操作具有较好的鲁棒性, 而且能够对剪切、替换等恶意图像篡改作出报警并确定被篡改位置．同时常规图像处理下其误检率与漏检率均比较低．
2007, 33(6): 567-576.
doi: 10.1360/aas-007-0567
摘要:
本文提出一种基于方向提升小波变换的多描述图像编码方法, 以避免压缩图像在互联网和无线网络环境下因数据包传输出错或丢失而导致的图像质量严重下降. 基本思想是在空域将一幅图像按梅花形下采样为两个描述, 为解决传统空域下采样多描述编码技术编码效率低的问题, 提出能充分利用相邻像素相关性的方向提升小波变换, 并通过四叉树的分割实现方向的组织和选择. 边缘信道解码出的低分辨率图像, 通过插值算法实现原始分辨率单描述的图像重建. 中央信道解码出的图像, 通过数据融合算法实现两描述的图像重建, 进而进一步改善图像视觉质量
本文提出一种基于方向提升小波变换的多描述图像编码方法, 以避免压缩图像在互联网和无线网络环境下因数据包传输出错或丢失而导致的图像质量严重下降. 基本思想是在空域将一幅图像按梅花形下采样为两个描述, 为解决传统空域下采样多描述编码技术编码效率低的问题, 提出能充分利用相邻像素相关性的方向提升小波变换, 并通过四叉树的分割实现方向的组织和选择. 边缘信道解码出的低分辨率图像, 通过插值算法实现原始分辨率单描述的图像重建. 中央信道解码出的图像, 通过数据融合算法实现两描述的图像重建, 进而进一步改善图像视觉质量
2007, 33(6): 577-582.
doi: 10.1360/aas-007-0577
摘要:
超分辨率图像重建技术指通过融合多幅变形、模糊、有噪、频谱混叠的低分辨率降质图像来重建一幅高质量高分辨率图像. 凸集投影 (POCS) 算法是一种广泛使用的超分辨率图像重建方法. 本文提出了一种适用于 POCS 算法的改善高分辨率重建图像边缘质量的方法. 该方法将中心在边缘像素的点扩散函数 (PSF) 与一个指数型权值函数相乘, 使得修改的 PSF 系数沿着边缘正交的方向减小. 实验结果表明, 这样的修改有效地保持了边缘的特性, 明显地提高了重建图像的质量
超分辨率图像重建技术指通过融合多幅变形、模糊、有噪、频谱混叠的低分辨率降质图像来重建一幅高质量高分辨率图像. 凸集投影 (POCS) 算法是一种广泛使用的超分辨率图像重建方法. 本文提出了一种适用于 POCS 算法的改善高分辨率重建图像边缘质量的方法. 该方法将中心在边缘像素的点扩散函数 (PSF) 与一个指数型权值函数相乘, 使得修改的 PSF 系数沿着边缘正交的方向减小. 实验结果表明, 这样的修改有效地保持了边缘的特性, 明显地提高了重建图像的质量
2007, 33(6): 588-595.
doi: 10.1360/aas-007-0588
摘要:
阴影特征在影像,特别是遥感影像中具有重要的意义. 本文针对彩色航空遥感影像的颜色信息进行分析, 提出了表述阴影在 RGB 和 HIS 空间的三种不同特征, 并利用 Mean Shift 分割的方法对彩色航空影像进行区域分割. 选取分割后的区域, 统计每个区域的多个颜色特征并定义相应的概率分配函数, 利用其互补特性, 使用 Dempster-Shafer(D-S) 证据理论中的合成法则对其进行合成, 最终判别区域是阴影或非阴影. 对实验图像进行阴影特征提取,取得了较好的效果
阴影特征在影像,特别是遥感影像中具有重要的意义. 本文针对彩色航空遥感影像的颜色信息进行分析, 提出了表述阴影在 RGB 和 HIS 空间的三种不同特征, 并利用 Mean Shift 分割的方法对彩色航空影像进行区域分割. 选取分割后的区域, 统计每个区域的多个颜色特征并定义相应的概率分配函数, 利用其互补特性, 使用 Dempster-Shafer(D-S) 证据理论中的合成法则对其进行合成, 最终判别区域是阴影或非阴影. 对实验图像进行阴影特征提取,取得了较好的效果
2007, 33(6): 596-601.
doi: 10.1360/aas-007-0596
摘要:
本文提出一种新的基于指横纹的生物特征认证方法. 指横纹图像具有抗噪性强、纹路简单、可分性强的优点, 并易于与其它手部特征如手形、掌纹等特征形成融合认证系统. 本文采用基于 Gabor 滤波的方法提取指横纹特征点, 并基于互相关点匹配与决策级分数融合完成在线认证系统. 评估系统建立在包含 98 个人、1971 幅图像的数据库上, 平均错误率仅为 0.57\%, 验证了指横纹作为一种生物特征的可靠性与可行性, 同时也证实了认证方法的有效性.
本文提出一种新的基于指横纹的生物特征认证方法. 指横纹图像具有抗噪性强、纹路简单、可分性强的优点, 并易于与其它手部特征如手形、掌纹等特征形成融合认证系统. 本文采用基于 Gabor 滤波的方法提取指横纹特征点, 并基于互相关点匹配与决策级分数融合完成在线认证系统. 评估系统建立在包含 98 个人、1971 幅图像的数据库上, 平均错误率仅为 0.57\%, 验证了指横纹作为一种生物特征的可靠性与可行性, 同时也证实了认证方法的有效性.
2007, 33(6): 602-607.
doi: 10.1360/aas-007-0602
摘要:
针对多层 Mumford-Shah 图像分割、去噪与重建模型不能进行彩色等向量值图像处理的问题, 提出了多层 Mumford-Shah 向量值图像分割、去噪与重建模型和求解该模型泛函最小值的水平集逐层迭代算法. 该模型是 Mumford-Shah ``最小分割问题''的向量值图像``多层''实现模型. 实验结果表明, 该方法不仅能够同时进行具有 T 型图像边缘或更复杂拓扑结构图像边缘的向量值图像分割、去噪与重建, 而且比 Tsai A 等人提出的多层求解轮廓和 Chan T 等人提出的多相水平集方法更简单有效.
针对多层 Mumford-Shah 图像分割、去噪与重建模型不能进行彩色等向量值图像处理的问题, 提出了多层 Mumford-Shah 向量值图像分割、去噪与重建模型和求解该模型泛函最小值的水平集逐层迭代算法. 该模型是 Mumford-Shah ``最小分割问题''的向量值图像``多层''实现模型. 实验结果表明, 该方法不仅能够同时进行具有 T 型图像边缘或更复杂拓扑结构图像边缘的向量值图像分割、去噪与重建, 而且比 Tsai A 等人提出的多层求解轮廓和 Chan T 等人提出的多相水平集方法更简单有效.
2007, 33(6): 608-614.
doi: 10.1360/aas-007-0608
摘要:
与现有的视频运动对象分割算法不同, 本文提出一种新的基于吉布斯 (Gibbs) 随机场模型的视频运动对象的分割算法, 该算法将运动对象的运动场作为主分割信息, 空间像素值的一致性作为次要分割信息. 该算法首先对运动矢量场进行累加和滤波处理；然后在 Gibbs 运动场模型的势能函数的定义中引入空间相关影响因子, 采用最大后验概率的方法进行分割；最后细化运动对象边缘. 对多个视频序列的测试, 实验结果表明该算法比现有基于光流的分割算法更准确的分割运动对象.
与现有的视频运动对象分割算法不同, 本文提出一种新的基于吉布斯 (Gibbs) 随机场模型的视频运动对象的分割算法, 该算法将运动对象的运动场作为主分割信息, 空间像素值的一致性作为次要分割信息. 该算法首先对运动矢量场进行累加和滤波处理；然后在 Gibbs 运动场模型的势能函数的定义中引入空间相关影响因子, 采用最大后验概率的方法进行分割；最后细化运动对象边缘. 对多个视频序列的测试, 实验结果表明该算法比现有基于光流的分割算法更准确的分割运动对象.
2007, 33(6): 615-621.
doi: 10.1360/aas-007-0615
摘要:
提出了一种基于松弛标记法的任务调度算法 (Relaxation labeling based task scheduling, RLBTS), 将任务映射到异构资源(处理器计算能力和链路的通信能力不同)上. 松弛标记法善于处理大量的约束条件, 其核心思想是结点的标签分配通常受该结点的邻居结点某些属性的影响. 依据邻居约束关系, 可以逐渐排除不相关因素, 迅速缩小搜索空间. 该算法统筹兼顾了任务执行的计算需求和通信需求问题, 实验结果表明对于通信和计算需求都很高的任务和通信密集型任务, RLBTS 不失为一种有效的调度算法.
提出了一种基于松弛标记法的任务调度算法 (Relaxation labeling based task scheduling, RLBTS), 将任务映射到异构资源(处理器计算能力和链路的通信能力不同)上. 松弛标记法善于处理大量的约束条件, 其核心思想是结点的标签分配通常受该结点的邻居结点某些属性的影响. 依据邻居约束关系, 可以逐渐排除不相关因素, 迅速缩小搜索空间. 该算法统筹兼顾了任务执行的计算需求和通信需求问题, 实验结果表明对于通信和计算需求都很高的任务和通信密集型任务, RLBTS 不失为一种有效的调度算法.
2007, 33(6): 622-627.
doi: 10.1360/aas-007-0622
摘要:
利用棱边定理给出了计算参数未知的区间对象族能镇定半径的解析式. 对于参数区间确定且标称对象相同的区间对象族, 通过本文方法计算出的可镇定半径, 只要参数变化范围小于能镇定半径时, 即可确保给定区间对象族能镇定. 最后, 通过一个计算例子说明了本文的方法.
利用棱边定理给出了计算参数未知的区间对象族能镇定半径的解析式. 对于参数区间确定且标称对象相同的区间对象族, 通过本文方法计算出的可镇定半径, 只要参数变化范围小于能镇定半径时, 即可确保给定区间对象族能镇定. 最后, 通过一个计算例子说明了本文的方法.
2007, 33(6): 628-634.
doi: 10.1360/aas-007-0628
摘要:
This article is concerned with cooperative control problems in formation of mobile robots under the nonholonomic constraints that certain geometrical constraints are imposed on multiple mobile robots throughout their travel. For this purpose, a new method of motion control for formation is presented, which is based on the dynamic regulation and scheduling scheme. It is attractive for its adaptability to the formation structure and desired trajectory. The quality of formation keeping can be evaluated by the instantaneous errors of formation offset and spacing distance. Some kinematics laws are developed to regulate and maintain the formation shape. Simulation results and data analysis show the validity of the proposed approach for a group of robots.
This article is concerned with cooperative control problems in formation of mobile robots under the nonholonomic constraints that certain geometrical constraints are imposed on multiple mobile robots throughout their travel. For this purpose, a new method of motion control for formation is presented, which is based on the dynamic regulation and scheduling scheme. It is attractive for its adaptability to the formation structure and desired trajectory. The quality of formation keeping can be evaluated by the instantaneous errors of formation offset and spacing distance. Some kinematics laws are developed to regulate and maintain the formation shape. Simulation results and data analysis show the validity of the proposed approach for a group of robots.
2007, 33(6): 635-640.
doi: 10.1360/aas-007-0635
摘要:
The finite time horizon indefinite linear quadratic(LQ) optimal control problem for singular linear discrete time-varying systems is discussed. Indefinite LQ optimal control problem for singular systems can be transformed to that for standard state-space systems under a reasonable assumption. It is shown that the indefinite LQ optimal control problem is dual to that of projection for backward stochastic systems. Thus, the optimal LQ controller can be obtained by computing the gain matrices of Kalman filter. Necessary and sufficient conditions guaranteeing a unique solution for the indefinite LQ problem are given. An explicit solution for the problem is obtained in terms of the solution of Riccati difference equations.
The finite time horizon indefinite linear quadratic(LQ) optimal control problem for singular linear discrete time-varying systems is discussed. Indefinite LQ optimal control problem for singular systems can be transformed to that for standard state-space systems under a reasonable assumption. It is shown that the indefinite LQ optimal control problem is dual to that of projection for backward stochastic systems. Thus, the optimal LQ controller can be obtained by computing the gain matrices of Kalman filter. Necessary and sufficient conditions guaranteeing a unique solution for the indefinite LQ problem are given. An explicit solution for the problem is obtained in terms of the solution of Riccati difference equations.
2007, 33(6): 641-648.
doi: 10.1360/aas-007-0641
摘要:
结晶器内钢水液位和铸坯拉速机理上是耦合关系. 为能控制更合理的钢水节奏, 提出了不同于现在各自单变量控制的液位和拉速综合控制方法. 通过实际对象, 从机理角度推出模型, 然后基于神经网络整定的自抗扰控制 (ADRC) 算法, 对结晶器液位拉速协调控制系统进行仿真试验. 仿真结果和现场曲线对该控制模型的准确性, 可行性和有效性进行了验证.
结晶器内钢水液位和铸坯拉速机理上是耦合关系. 为能控制更合理的钢水节奏, 提出了不同于现在各自单变量控制的液位和拉速综合控制方法. 通过实际对象, 从机理角度推出模型, 然后基于神经网络整定的自抗扰控制 (ADRC) 算法, 对结晶器液位拉速协调控制系统进行仿真试验. 仿真结果和现场曲线对该控制模型的准确性, 可行性和有效性进行了验证.
2007, 33(6): 649-651.
doi: 10.1360/aas-007-0649
摘要:
The continuous-time generalized predictive control (CGPC) and the quantitative feedback theory (QFT) are used together to control the plant with high uncertainty. QFT conquers the plant uncertainty and stabilizes the system in the inner loop without affecting the nominal performance based on the generalized internal model control (GIMC) structure. CGPC is used to obtain the necessary control performance in the outer loop. According to several given sufficient conditions, the available tuning parameters of CGPC are selected to make the system robustly stable. Finally, an example is given to show how to use this technique; and it is shown that this combined approach gets better performance than if only one of them is used.
The continuous-time generalized predictive control (CGPC) and the quantitative feedback theory (QFT) are used together to control the plant with high uncertainty. QFT conquers the plant uncertainty and stabilizes the system in the inner loop without affecting the nominal performance based on the generalized internal model control (GIMC) structure. CGPC is used to obtain the necessary control performance in the outer loop. According to several given sufficient conditions, the available tuning parameters of CGPC are selected to make the system robustly stable. Finally, an example is given to show how to use this technique; and it is shown that this combined approach gets better performance than if only one of them is used.
2007, 33(6): 652-654.
doi: 10.1360/aas-007-0652
摘要:
提出了一种基于径向基函数 (RBF) 神经网络的通信信号调制识别方法, 该方法采用模糊 C-均值 (FCM) 聚类算法对数据进行聚类, 并获取基函数的参数, 采用梯度下降法训练网络权值. 利用最优停止法对网络进行了优化, 避免了过学习现象, 提高了 RBF 网络的训练速度和泛化能力, 以实际信号数据对该网络进行性能检验, 实验结果表明了该 RBF 网络具有较高的识别精度.
提出了一种基于径向基函数 (RBF) 神经网络的通信信号调制识别方法, 该方法采用模糊 C-均值 (FCM) 聚类算法对数据进行聚类, 并获取基函数的参数, 采用梯度下降法训练网络权值. 利用最优停止法对网络进行了优化, 避免了过学习现象, 提高了 RBF 网络的训练速度和泛化能力, 以实际信号数据对该网络进行性能检验, 实验结果表明了该 RBF 网络具有较高的识别精度.
2007, 33(6): 655-657.
doi: 10.1360/aas-007-0655
摘要:
视频结构化组织是建立视频检索和浏览系统的基础，而镜头边界检测是视频结构化的第一步. 在本文中，我们提出了基于基色调的镜头边界检测方法. 该方法首先利用 I 帧的比特数信息，减少参与检测的 I 帧；然后在考虑基色调的基础上得到局部的自适应阈值；最后用双阈值方法检测镜头边界. 实验证明，该方法可以对长视频序列进行较好的镜头突变和渐变检测，并且减少了计算量，同时能够排除大物体运动和摇镜头对镜头检测的影响.
视频结构化组织是建立视频检索和浏览系统的基础，而镜头边界检测是视频结构化的第一步. 在本文中，我们提出了基于基色调的镜头边界检测方法. 该方法首先利用 I 帧的比特数信息，减少参与检测的 I 帧；然后在考虑基色调的基础上得到局部的自适应阈值；最后用双阈值方法检测镜头边界. 实验证明，该方法可以对长视频序列进行较好的镜头突变和渐变检测，并且减少了计算量，同时能够排除大物体运动和摇镜头对镜头检测的影响.
2007, 33(6): 658-659.
doi: 10.1360/aas-007-0658
摘要:
在对广义系统进行标准分解的基础上, 研究了含脉冲快子系统的迭代学习控制问题. 通过 Frobenius 范数给出了快子系统在 P 型学习律作用下收敛的充分性条件, 同时通过梯度法给出求解增益矩阵的方法. 其次, 讨论了单输入单输出不确定广义系统的迭代学习控制问题, 通过优化方法给出该系统在 P 型学习律作用下, 系统实际输出尽可能快地收敛到理想输出的增益矩阵的选择方法.
在对广义系统进行标准分解的基础上, 研究了含脉冲快子系统的迭代学习控制问题. 通过 Frobenius 范数给出了快子系统在 P 型学习律作用下收敛的充分性条件, 同时通过梯度法给出求解增益矩阵的方法. 其次, 讨论了单输入单输出不确定广义系统的迭代学习控制问题, 通过优化方法给出该系统在 P 型学习律作用下, 系统实际输出尽可能快地收敛到理想输出的增益矩阵的选择方法.
2007, 33(6): 660-663.
doi: 10.1360/aas-007-0660
摘要:
提出一种时滞差分不等式方法, 基于状态观测器的设计, 研究了不确定时滞离散关联系统的动态输出反馈分散鲁棒控制问题. 首先建立了一个离散高维比较原理和时滞差分不等式, 然后利用这一比较原理和时滞差分不等式给出了通过输出反馈实现系统分散鲁棒镇定的时滞相关条件. 该方法的优点是避免了构造 Lyapunov 函数的困难, 易于在工程上实现. 数值例子说明了该方法的有效性.
提出一种时滞差分不等式方法, 基于状态观测器的设计, 研究了不确定时滞离散关联系统的动态输出反馈分散鲁棒控制问题. 首先建立了一个离散高维比较原理和时滞差分不等式, 然后利用这一比较原理和时滞差分不等式给出了通过输出反馈实现系统分散鲁棒镇定的时滞相关条件. 该方法的优点是避免了构造 Lyapunov 函数的困难, 易于在工程上实现. 数值例子说明了该方法的有效性.
2007, 33(6): 664-667.
doi: 10.1360/aas-007-0664
摘要:
本文研究了障碍环境下多关节机器人自主实时避碰运动理论、技术与方法. 研制的新型红外传感皮肤, 可以为多关节机器人提供所需要的周围环境信息. 针对非结构化环境下的多关节机器人实时避障问题, 提出了一种未知环境下的机器人模糊路径实时规划新方法. 实验结果表明: 基于研制的红外传感皮肤和模糊运动规划算法, 多关节机器人可以在未知或时变环境下自主工作.
本文研究了障碍环境下多关节机器人自主实时避碰运动理论、技术与方法. 研制的新型红外传感皮肤, 可以为多关节机器人提供所需要的周围环境信息. 针对非结构化环境下的多关节机器人实时避障问题, 提出了一种未知环境下的机器人模糊路径实时规划新方法. 实验结果表明: 基于研制的红外传感皮肤和模糊运动规划算法, 多关节机器人可以在未知或时变环境下自主工作.
2007, 33(6): 668-672.
doi: 10.1360/aas-007-0668
摘要:
In this paper, a switching logic-based adaptive robust control is proposed for a class of nonlinearly parameterized systems (NPS). Specifically, the controller mainly consists of a robust type term to address the system uncertainty, and a switching logic tuning mechanism to update the involved control gain. The constructed controller achieves a global uniformly ultimate boundedness (GUUB) result for the system errors, and simulation results are included to demonstrate the effectiveness of the control law.
In this paper, a switching logic-based adaptive robust control is proposed for a class of nonlinearly parameterized systems (NPS). Specifically, the controller mainly consists of a robust type term to address the system uncertainty, and a switching logic tuning mechanism to update the involved control gain. The constructed controller achieves a global uniformly ultimate boundedness (GUUB) result for the system errors, and simulation results are included to demonstrate the effectiveness of the control law.
