2013年 第39卷 第6期
2013, 39(6): 697-702.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00697
摘要:
总结了航天飞行器控制领域的前沿问题与挑战, 概括了未来进入空间航天飞行器和空天飞行器控制技术基础问题和关键技术, 分析了现阶段航天飞行器控制技术研究进展, 对未来航天飞行器控制技术的发展提出了建议与思考.
总结了航天飞行器控制领域的前沿问题与挑战, 概括了未来进入空间航天飞行器和空天飞行器控制技术基础问题和关键技术, 分析了现阶段航天飞行器控制技术研究进展, 对未来航天飞行器控制技术的发展提出了建议与思考.
2013, 39(6): 703-710.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00703
摘要:
当前,飞行器控制的发展面临前所未有的机遇与挑战.基于对飞行器的发展趋势、新需求和新技术特征的分析,本文从飞行器新技术特征、信息化环境、无人系统自主性、高可靠可重构容错系统、飞控系统评估与确认五个方面研究和分析了飞行器控制面临的机遇与挑战.为了达到利用机遇和赢得挑战的目标,作者建议加强如下五个方面的研究: 加强面向飞行器新技术特征的飞行器控制概念、理论与方法研究; 加强面向信息化环境的控制、计算与通讯一体化,以及控制、决策与管理一体化的研究; 加强面向不确定性的无人系统高级别自主性的研究; 加强面向高可靠、高安全性的可重构容错飞控系统的研究; 加强面向高效、高可信度的飞控系统评估与确认方法的研究.
当前,飞行器控制的发展面临前所未有的机遇与挑战.基于对飞行器的发展趋势、新需求和新技术特征的分析,本文从飞行器新技术特征、信息化环境、无人系统自主性、高可靠可重构容错系统、飞控系统评估与确认五个方面研究和分析了飞行器控制面临的机遇与挑战.为了达到利用机遇和赢得挑战的目标,作者建议加强如下五个方面的研究: 加强面向飞行器新技术特征的飞行器控制概念、理论与方法研究; 加强面向信息化环境的控制、计算与通讯一体化,以及控制、决策与管理一体化的研究; 加强面向不确定性的无人系统高级别自主性的研究; 加强面向高可靠、高安全性的可重构容错飞控系统的研究; 加强面向高效、高可信度的飞控系统评估与确认方法的研究.
2013, 39(6): 711-722.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00711
摘要:
作为保障工业过程安全性、可靠性和经济 性的重要技术, 异常检测、寿命预测与维修决策在过去几十年得到了越来越广泛的关注和长足的发展. 本文结合异常检测、寿命预测与维修决策各研究环节之间的相互联系, 综述了异常检测、寿命预测与维修决策的联合研究现状,重点总结了异常检测与寿命预测、异常检测与维修决策、寿命预测与维修决策、维修决策与备件管理的联合研究动态. 最后, 探讨了该领域中存在的问题及未来的研究方向.
作为保障工业过程安全性、可靠性和经济 性的重要技术, 异常检测、寿命预测与维修决策在过去几十年得到了越来越广泛的关注和长足的发展. 本文结合异常检测、寿命预测与维修决策各研究环节之间的相互联系, 综述了异常检测、寿命预测与维修决策的联合研究现状,重点总结了异常检测与寿命预测、异常检测与维修决策、寿命预测与维修决策、维修决策与备件管理的联合研究动态. 最后, 探讨了该领域中存在的问题及未来的研究方向.
2013, 39(6): 723-729.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00723
摘要:
基于惯性系统的运动信息动态精确测量技术是现代各类运载体制导与控制的基础,惯性技术是在各种复杂环境条件下自主地建立运动载体的方位、姿态基准的唯一有效手段. 本文介绍了惯性技术的发展历程和近年来国内外惯性技术发展与应用现状,阐述了惯性技术在主要领域的技术研究及应用成果,分析了我国惯性技术与国际先进水平的差距,展望了未来惯性技术的发展趋势.
基于惯性系统的运动信息动态精确测量技术是现代各类运载体制导与控制的基础,惯性技术是在各种复杂环境条件下自主地建立运动载体的方位、姿态基准的唯一有效手段. 本文介绍了惯性技术的发展历程和近年来国内外惯性技术发展与应用现状,阐述了惯性技术在主要领域的技术研究及应用成果,分析了我国惯性技术与国际先进水平的差距,展望了未来惯性技术的发展趋势.
2013, 39(6): 730-744.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00730
摘要:
针对当前局部二值模式(Local binary pattern, LBP)方法表现出的理论和实际应用价值, 系统综述了在纹理分析和分类、人脸分析和识别以及其他检测与应用中的各种LBP 方法.首先, 简要概述了LBP方法的原理, 主要分析了LBP 方法中的阈值操作并介绍了统一模式和旋转不变性模式.其次, 分别对纹理分析和分类中的LBP方法、人脸分析和识别中的LBP方法以及其他检测与应用中的LBP方法等三个方面进行了详细的梳理和评述.最后, 分析了LBP方法在应用中依旧存在的重要问题并指出了未来的研究方向.
针对当前局部二值模式(Local binary pattern, LBP)方法表现出的理论和实际应用价值, 系统综述了在纹理分析和分类、人脸分析和识别以及其他检测与应用中的各种LBP 方法.首先, 简要概述了LBP方法的原理, 主要分析了LBP 方法中的阈值操作并介绍了统一模式和旋转不变性模式.其次, 分别对纹理分析和分类中的LBP方法、人脸分析和识别中的LBP方法以及其他检测与应用中的LBP方法等三个方面进行了详细的梳理和评述.最后, 分析了LBP方法在应用中依旧存在的重要问题并指出了未来的研究方向.
2013, 39(6): 745-758.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00745
摘要:
AdaBoost是最优秀的Boosting算法之一, 有着坚实的理论基础, 在实践中得到了很好的推广和应用. 算法能够将比随机猜测略好的弱分类器提升为分类精度高的强分类器, 为学习算法的设计提供了新的思想和新的方法. 本文首先介绍Boosting猜想提出以及被证实的过程, 在此基础上, 引出AdaBoost算法的起源与最初设计思想;接着, 介绍AdaBoost算法训练误差与泛化误差分析方法, 解释了算法能够提高学习精度的原因;然后, 分析了AdaBoost算法的不同理论分析模型, 以及从这些模型衍生出的变种算法;之后, 介绍AdaBoost算法从二分类到多分类的推广. 同时, 介绍了AdaBoost及其变种算法在实际问题中的应用情况. 本文围绕AdaBoost及其变种算法来介绍在集成学习中有着重要地位的Boosting理论, 探讨Boosting理论研究的发展过程以及未来的研究方向, 为相关研究人员提供一些有用的线索. 最后,对今后研究进行了展望, 对于推导更紧致的泛化误差界、多分类问题中的弱分类器条件、更适合多分类问题的损失函数、 更精确的迭代停止条件、提高算法抗噪声能力以及从子分类器的多样性角度优化AdaBoost算法等问题值得进一步深入与完善.
AdaBoost是最优秀的Boosting算法之一, 有着坚实的理论基础, 在实践中得到了很好的推广和应用. 算法能够将比随机猜测略好的弱分类器提升为分类精度高的强分类器, 为学习算法的设计提供了新的思想和新的方法. 本文首先介绍Boosting猜想提出以及被证实的过程, 在此基础上, 引出AdaBoost算法的起源与最初设计思想;接着, 介绍AdaBoost算法训练误差与泛化误差分析方法, 解释了算法能够提高学习精度的原因;然后, 分析了AdaBoost算法的不同理论分析模型, 以及从这些模型衍生出的变种算法;之后, 介绍AdaBoost算法从二分类到多分类的推广. 同时, 介绍了AdaBoost及其变种算法在实际问题中的应用情况. 本文围绕AdaBoost及其变种算法来介绍在集成学习中有着重要地位的Boosting理论, 探讨Boosting理论研究的发展过程以及未来的研究方向, 为相关研究人员提供一些有用的线索. 最后,对今后研究进行了展望, 对于推导更紧致的泛化误差界、多分类问题中的弱分类器条件、更适合多分类问题的损失函数、 更精确的迭代停止条件、提高算法抗噪声能力以及从子分类器的多样性角度优化AdaBoost算法等问题值得进一步深入与完善.
2013, 39(6): 759-769.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00759
摘要:
基于图像的视觉伺服可用于对机械臂的运动进行有效的控制。然而,正如许多研究者指出的,当初始位置和期望位置相距较远时,此种控制策略将因其局部特性而存在收敛性、稳定性问题。通过在图像平面内定义充分的图像特征轨迹,并对这些轨迹进行跟踪,我们可以充分利用基于图像的视觉伺服所固有的局部收敛性及稳定性特性这一优势,从而避免初始位置与期望位置相距较远时所面临的问题。因此,近年来,图像空间路径规划已成为机器人领域的一个热点研究问题。但是,目前几乎所有的有关结果均是针对手眼视觉系统提出的。本文将针对场景摄像机视觉系统提出一种未标定视觉路径规划算法。此算法在射影空间中直接计算图像特征的轨迹,这样可保证它们与刚体运动一致。通过将旋转及平移运动的射影表示分解为规范化形式,我们可以很容易地对其射影空间内的路径进行插值。在此之后,图像平面中的图像特征轨迹可通过射影路径产生。通过这种方式,此算法并不需要特征点结构和摄像机内部参数的有关知识。为了验证所提算法的可行性及系统性能,本文最后给出了基于PUMA560机械臂的仿真研究结果。
基于图像的视觉伺服可用于对机械臂的运动进行有效的控制。然而,正如许多研究者指出的,当初始位置和期望位置相距较远时,此种控制策略将因其局部特性而存在收敛性、稳定性问题。通过在图像平面内定义充分的图像特征轨迹,并对这些轨迹进行跟踪,我们可以充分利用基于图像的视觉伺服所固有的局部收敛性及稳定性特性这一优势,从而避免初始位置与期望位置相距较远时所面临的问题。因此,近年来,图像空间路径规划已成为机器人领域的一个热点研究问题。但是,目前几乎所有的有关结果均是针对手眼视觉系统提出的。本文将针对场景摄像机视觉系统提出一种未标定视觉路径规划算法。此算法在射影空间中直接计算图像特征的轨迹,这样可保证它们与刚体运动一致。通过将旋转及平移运动的射影表示分解为规范化形式,我们可以很容易地对其射影空间内的路径进行插值。在此之后,图像平面中的图像特征轨迹可通过射影路径产生。通过这种方式,此算法并不需要特征点结构和摄像机内部参数的有关知识。为了验证所提算法的可行性及系统性能,本文最后给出了基于PUMA560机械臂的仿真研究结果。
2013, 39(6): 770-779.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00770
摘要:
为了理解恐怖组织网络的时空演化特性及形成机理,本文运用统计物理学方法,结合Multi-agent,提出了一个恐怖组织网络的时空演化模型, 并对恐怖组织网络的演化规律进行了数值模拟研究.模拟过程中考虑了恐怖组织网络在时间与空间上节点与边的动态联结变化.研究发现:网络演化过程中, 恐怖组织的网络演化不仅兼具小世界、无标度特性和等级结构,不同级别的中心节点将网络连为一体,而且存在促进恐怖网络不断演化的主要因素, 即与恐怖分子信念的增加及环境资源的增长有关; 反恐方的选择性打击对网络的增长具有抑制作用和一定的控制效果.
为了理解恐怖组织网络的时空演化特性及形成机理,本文运用统计物理学方法,结合Multi-agent,提出了一个恐怖组织网络的时空演化模型, 并对恐怖组织网络的演化规律进行了数值模拟研究.模拟过程中考虑了恐怖组织网络在时间与空间上节点与边的动态联结变化.研究发现:网络演化过程中, 恐怖组织的网络演化不仅兼具小世界、无标度特性和等级结构,不同级别的中心节点将网络连为一体,而且存在促进恐怖网络不断演化的主要因素, 即与恐怖分子信念的增加及环境资源的增长有关; 反恐方的选择性打击对网络的增长具有抑制作用和一定的控制效果.
2013, 39(6): 780-789.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00780
摘要:
针对一类缺乏明确平衡点的不确定系统,研究了系统部分变量的稳定性问题. 提出了将一致最终有界和渐近稳定相结合的系统稳定性模式,并给出了该系统稳定性模式的条件. 基于该稳定性模式,提出了阻尼配置控制方案,使系统部分变量在不同阶段稳定于给定运行区域和原点. 所开展的研究工作拓展了不确定系统的稳定性研究,解决了工业应用中普遍存在的一类缺乏明确平衡点的不确定系统的部分变量控制问题. 永磁同步电机的仿真验证了研究结果的有效性和实用性.
针对一类缺乏明确平衡点的不确定系统,研究了系统部分变量的稳定性问题. 提出了将一致最终有界和渐近稳定相结合的系统稳定性模式,并给出了该系统稳定性模式的条件. 基于该稳定性模式,提出了阻尼配置控制方案,使系统部分变量在不同阶段稳定于给定运行区域和原点. 所开展的研究工作拓展了不确定系统的稳定性研究,解决了工业应用中普遍存在的一类缺乏明确平衡点的不确定系统的部分变量控制问题. 永磁同步电机的仿真验证了研究结果的有效性和实用性.
2013, 39(6): 790-798.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00790
摘要:
研究具有多包不确定性和有界噪声系统的动态输出反馈鲁棒模型预测控制(Robust model predictive control, RMPC)的离线方法. 先前的在线方法中, 在估计状态和估计误差集合已知的情况下, 在每一采样时刻通过近似最优算法求解控制器参数. 本文采用先前的方法计算离线控制器参数和吸引域. 首先, 选定一系列估计状态, 其中,每个估计状态对应同样一组嵌套的估计误差集合. 然后,针对每一估计状态和每一估计误差集合的组合,离线计算唯一的控制器参数和对应的吸引域. 这些控制器参数和对应的吸引域存储在表中. 如果离线确定的吸引域包含实时的扩展状态, 则该离线控制器参数是实时可行的. 在线时, 根据实时估计状态和选取实时估计误差集合, 在表中搜索包含实时扩展状态且优化性能指标最小的吸引域所对应的控制器参数. 通过连续搅拌釜式反应器控制系统验证了该方法的有效性.
研究具有多包不确定性和有界噪声系统的动态输出反馈鲁棒模型预测控制(Robust model predictive control, RMPC)的离线方法. 先前的在线方法中, 在估计状态和估计误差集合已知的情况下, 在每一采样时刻通过近似最优算法求解控制器参数. 本文采用先前的方法计算离线控制器参数和吸引域. 首先, 选定一系列估计状态, 其中,每个估计状态对应同样一组嵌套的估计误差集合. 然后,针对每一估计状态和每一估计误差集合的组合,离线计算唯一的控制器参数和对应的吸引域. 这些控制器参数和对应的吸引域存储在表中. 如果离线确定的吸引域包含实时的扩展状态, 则该离线控制器参数是实时可行的. 在线时, 根据实时估计状态和选取实时估计误差集合, 在表中搜索包含实时扩展状态且优化性能指标最小的吸引域所对应的控制器参数. 通过连续搅拌釜式反应器控制系统验证了该方法的有效性.
2013, 39(6): 799-805.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00799
摘要:
针对一类具有多项式向量场的仿射不确定非线性系统,借助多项式平方和(Sum of Squares, SOS)技术,研究其状态反馈鲁棒控制综合问题。给出了该类系统鲁棒镇定控制、以及带有保性能和H性能目标的优化控制问题的充分可解性条件。所给出的条件均被描述为由状态依赖线性矩阵不等式(LMI)组成的SOS规划,可由SOS技术直接求解。此外,通过引入附加变量给出了描述多项式矩阵的逆以及有理式矩阵的方法。最后,通过数值仿真验证了方法的有效性
针对一类具有多项式向量场的仿射不确定非线性系统,借助多项式平方和(Sum of Squares, SOS)技术,研究其状态反馈鲁棒控制综合问题。给出了该类系统鲁棒镇定控制、以及带有保性能和H性能目标的优化控制问题的充分可解性条件。所给出的条件均被描述为由状态依赖线性矩阵不等式(LMI)组成的SOS规划,可由SOS技术直接求解。此外,通过引入附加变量给出了描述多项式矩阵的逆以及有理式矩阵的方法。最后,通过数值仿真验证了方法的有效性
2013, 39(6): 806-815.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00806
摘要:
针对产生回归轨迹的连续非线性动态系统, 确定学习可实现未知闭环系统动态的局部准确逼近. 基于确定学习理论, 本文使用径向基函数(Radial basis function, RBF)神经网络为机器人任务空间跟踪控制设计了一种新的自适应神经网络控制算法, 不仅实现了闭环系统所有信号的最终一致有界, 而且在稳定的控制过程中, 沿着回归跟踪轨迹实现了部分神经网络权值收敛到最优值以及未知闭环系统动态的局部准确逼近. 学过的知识以时不变且空间分布的方式表达、以常值神经网络权值的方式存储, 可以用来改进系统的控制性能, 也可以应用到后续相同或相似的控制任务中, 节约时间和能量. 最后, 用仿真说明了所设计控制算法的正确性和有效性.
针对产生回归轨迹的连续非线性动态系统, 确定学习可实现未知闭环系统动态的局部准确逼近. 基于确定学习理论, 本文使用径向基函数(Radial basis function, RBF)神经网络为机器人任务空间跟踪控制设计了一种新的自适应神经网络控制算法, 不仅实现了闭环系统所有信号的最终一致有界, 而且在稳定的控制过程中, 沿着回归跟踪轨迹实现了部分神经网络权值收敛到最优值以及未知闭环系统动态的局部准确逼近. 学过的知识以时不变且空间分布的方式表达、以常值神经网络权值的方式存储, 可以用来改进系统的控制性能, 也可以应用到后续相同或相似的控制任务中, 节约时间和能量. 最后, 用仿真说明了所设计控制算法的正确性和有效性.
2013, 39(6): 816-825.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00816
摘要:
以一类非线性多传感器动态系统为对象, 基于扩展Kalman滤波器(Extend Kalman filter, EKF)介绍三种典型非线性集中式融合算法, 并以此为基础研究部分线性动态系统融合理论在非线性系统中的推广与完善. 首先,利用EKF的一种信息滤波器形式(Extend information filter, EIF)给出测量值扩维融合、测量值加权融合和顺序滤波融合算法公式, 进而研究三种非线性融合算法的估计性能比较以及测量值融合更新次序是否满足可交换性. 结果表明: 当各传感器的测量特性相同时, 集中式测量值扩维和测量值加权融合算法的估计精度功能等价;非线性顺序滤波融合与其他两种融合算法之间不再具备线性多传感器系统中估计功能的完全等价特性;在融合精度不变前提下非线性顺序滤波融合中, 各传感器观测更新次序不再完全满足可交换性. 4个基于纯方位目标跟踪的数值仿真被用来验证文中所得结论的有效性和正确性.
以一类非线性多传感器动态系统为对象, 基于扩展Kalman滤波器(Extend Kalman filter, EKF)介绍三种典型非线性集中式融合算法, 并以此为基础研究部分线性动态系统融合理论在非线性系统中的推广与完善. 首先,利用EKF的一种信息滤波器形式(Extend information filter, EIF)给出测量值扩维融合、测量值加权融合和顺序滤波融合算法公式, 进而研究三种非线性融合算法的估计性能比较以及测量值融合更新次序是否满足可交换性. 结果表明: 当各传感器的测量特性相同时, 集中式测量值扩维和测量值加权融合算法的估计精度功能等价;非线性顺序滤波融合与其他两种融合算法之间不再具备线性多传感器系统中估计功能的完全等价特性;在融合精度不变前提下非线性顺序滤波融合中, 各传感器观测更新次序不再完全满足可交换性. 4个基于纯方位目标跟踪的数值仿真被用来验证文中所得结论的有效性和正确性.
2013, 39(6): 826-833.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00826
摘要:
不同于传统二维图像,映射到三维模型上的纹理图像隐式包含了三维几何视觉信息. 然而,目前已有的纹理图像压缩方法并未考虑此特性. 本文提出了一种与三维模型几何视觉特性相关的纹理图像选择压缩算法. 首先给出一种结合纹理图像的显著性及其纹理走样的视觉重要性图构建方法, 将纹理图像划分为具有不同优先级别区域.之后,利用提出的选择压缩方法对它们进行不同比例压缩. 实验结果表明当选择本压缩算法时,纹理化三维模型能够获取较好的视觉效果.
不同于传统二维图像,映射到三维模型上的纹理图像隐式包含了三维几何视觉信息. 然而,目前已有的纹理图像压缩方法并未考虑此特性. 本文提出了一种与三维模型几何视觉特性相关的纹理图像选择压缩算法. 首先给出一种结合纹理图像的显著性及其纹理走样的视觉重要性图构建方法, 将纹理图像划分为具有不同优先级别区域.之后,利用提出的选择压缩方法对它们进行不同比例压缩. 实验结果表明当选择本压缩算法时,纹理化三维模型能够获取较好的视觉效果.
2013, 39(6): 834-845.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00834
摘要:
随着我国低空空域对民用的开放,无人机 (Unmanned aerial vehicles, UAVs)的应用将是一个巨大的潜在市场. 目前,如何对轻便的无人机获取的图像进行全自动处理,是一项急需解决的瓶颈技术. 本文将探索如何将近年来在视频、图像领域获得巨大成功的三维重建技术应用到无人机图像处理领域, 对无人机图像进行全自动的大场景三维重建.本文首先给出了经典增量式三维重建方法Bundler在无人机图像处理中存在的问题, 然后通过分析无人机图像的辅助信息的特点,提出了一种基于批处理重建(Batch reconstruction)框架下的鲁棒无人机图像三维重建方法.多组无人机图像三维重建实验表明: 本文提出的方法在算法鲁棒性、三维重建效率与精度等方面都具有很好的结果.
随着我国低空空域对民用的开放,无人机 (Unmanned aerial vehicles, UAVs)的应用将是一个巨大的潜在市场. 目前,如何对轻便的无人机获取的图像进行全自动处理,是一项急需解决的瓶颈技术. 本文将探索如何将近年来在视频、图像领域获得巨大成功的三维重建技术应用到无人机图像处理领域, 对无人机图像进行全自动的大场景三维重建.本文首先给出了经典增量式三维重建方法Bundler在无人机图像处理中存在的问题, 然后通过分析无人机图像的辅助信息的特点,提出了一种基于批处理重建(Batch reconstruction)框架下的鲁棒无人机图像三维重建方法.多组无人机图像三维重建实验表明: 本文提出的方法在算法鲁棒性、三维重建效率与精度等方面都具有很好的结果.
2013, 39(6): 846-851.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00846
摘要:
针对低景深(Low depth-of-field, DOF)图像, 提出了一种融合纹理、颜色和高阶统计量(Higher-order statistics, HOS) 特征的聚焦前景提取方法. 首先, 根据相似性最大化原则, 通过迭代获得纹理和颜色特征的优化权重, 实现低景深图像的区域分割. 然后,根据优化权重值计算颜色空间上的加权HOS 值, 并结合区域归属前景的划分策略, 实现低景深图像的前景提取. 实验结果表明, 该算法可以同时取得较高的主观和客观评价效果.
针对低景深(Low depth-of-field, DOF)图像, 提出了一种融合纹理、颜色和高阶统计量(Higher-order statistics, HOS) 特征的聚焦前景提取方法. 首先, 根据相似性最大化原则, 通过迭代获得纹理和颜色特征的优化权重, 实现低景深图像的区域分割. 然后,根据优化权重值计算颜色空间上的加权HOS 值, 并结合区域归属前景的划分策略, 实现低景深图像的前景提取. 实验结果表明, 该算法可以同时取得较高的主观和客观评价效果.
2013, 39(6): 852-860.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00852
摘要:
为了确保STL (Stereo lithography) 模型数据在网络传输过程中的安全、完整性,根据STL模型自身的特点, 对模型进行了拓扑重建,在主成分分析(Primary component analysis, PCA)预处理的基础上,提出了基于金字塔技术建立STL模型数据空间索引算法,对原始STL模型数据空间进行了划分和索引, 结合奇异值分解的相关原理,提出了基于B+ 树K近邻查询的STL模型数字水印嵌入与提取算法. 实验证明:本文算法不可见性较好,算法实现速度快,在盲检测下能够抵抗旋转、平移、均匀缩放、顶点重排序、简化、噪声、剪切等攻击,具有较好的鲁棒性.
为了确保STL (Stereo lithography) 模型数据在网络传输过程中的安全、完整性,根据STL模型自身的特点, 对模型进行了拓扑重建,在主成分分析(Primary component analysis, PCA)预处理的基础上,提出了基于金字塔技术建立STL模型数据空间索引算法,对原始STL模型数据空间进行了划分和索引, 结合奇异值分解的相关原理,提出了基于B+ 树K近邻查询的STL模型数字水印嵌入与提取算法. 实验证明:本文算法不可见性较好,算法实现速度快,在盲检测下能够抵抗旋转、平移、均匀缩放、顶点重排序、简化、噪声、剪切等攻击,具有较好的鲁棒性.
2013, 39(6): 861-867.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00861
摘要:
利用全局特征对超声图像进行描述具有一定的局限性,而且对图像进行手工标注的成本过高, 为解决上述问题,本文提出了一种利用局部特征描述超声图像,并结合多示例学习对超声图像进行分类的新方法. 粗略定位图像中的感兴趣区域 (Region of interest, ROI),并提取局部特征,将感兴趣区域看作由局部特征构成的示例包, 采用自组织映射(Self-organizing map, SOM)的方法对示例特征进行矢量量化,采用Bag of words方法将示例特征映射到示例包空间,进而采用传统的支持向量机对示例包进行分类.本文提出的方法在临床超声图像上进行了实验,实验结果表明,该方法具有良好的泛化能力和较高的准确性.
利用全局特征对超声图像进行描述具有一定的局限性,而且对图像进行手工标注的成本过高, 为解决上述问题,本文提出了一种利用局部特征描述超声图像,并结合多示例学习对超声图像进行分类的新方法. 粗略定位图像中的感兴趣区域 (Region of interest, ROI),并提取局部特征,将感兴趣区域看作由局部特征构成的示例包, 采用自组织映射(Self-organizing map, SOM)的方法对示例特征进行矢量量化,采用Bag of words方法将示例特征映射到示例包空间,进而采用传统的支持向量机对示例包进行分类.本文提出的方法在临床超声图像上进行了实验,实验结果表明,该方法具有良好的泛化能力和较高的准确性.
2013, 39(6): 868-874.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00868
摘要:
本文主要探讨基于近似模拟的多智能体系统分布式层次控制的设计问题。为降低问题复杂度,首先建立了一个简单的抽象系统指导各智能体,继而讨论这一抽象系统和多智能体之间的模拟关系。借助于该抽象系统,给出多智能体系统完成一类协调任务的分布式层次控制器。同时利用模拟函数和共同Lyapunov函数,进一步分析了多个体系统在切换拓扑下的集体行为。
本文主要探讨基于近似模拟的多智能体系统分布式层次控制的设计问题。为降低问题复杂度,首先建立了一个简单的抽象系统指导各智能体,继而讨论这一抽象系统和多智能体之间的模拟关系。借助于该抽象系统,给出多智能体系统完成一类协调任务的分布式层次控制器。同时利用模拟函数和共同Lyapunov函数,进一步分析了多个体系统在切换拓扑下的集体行为。
2013, 39(6): 875-882.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00875
摘要:
提出一种基于方向一致性特征的小目标检测方法, 对漂移扫描星图中的小目标进行检测. 首先,根据小目标的一般描述, 建立特征模型对小目标区域进行表示; 其次,分析Gabor滤波器工作机理, 构造了主次两组四个方向通道的滤波器,对研究对象进行特征提取, 并以一致性描述指标对目标特征定量刻画; 最后,依据特征描述模型, 给出了小目标的检测算子及相应参数的选择依据. 对实际星图的实验结果表明,本文方法在小目标检测和高频干扰目标抑制上具有很好的效果,验证了本文所建模型的合理性.
提出一种基于方向一致性特征的小目标检测方法, 对漂移扫描星图中的小目标进行检测. 首先,根据小目标的一般描述, 建立特征模型对小目标区域进行表示; 其次,分析Gabor滤波器工作机理, 构造了主次两组四个方向通道的滤波器,对研究对象进行特征提取, 并以一致性描述指标对目标特征定量刻画; 最后,依据特征描述模型, 给出了小目标的检测算子及相应参数的选择依据. 对实际星图的实验结果表明,本文方法在小目标检测和高频干扰目标抑制上具有很好的效果,验证了本文所建模型的合理性.
2013, 39(6): 883-894.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00883
摘要:
针对单独依据马氏距离(Mahalanobis distance)的数据关联(Data association, DA)算法不能保证输出正确结果的问题, 结合VorSLAM (Voronoi partition based SLAM)算法所采用的混合地图表示方法的特点, 本文提出了一个基于多规则的数据关联方法. 该数据关联方法依据的规则包括局部搜索规则、传感器观测特征的单向性规则、 马氏距离规则和轮廓匹配规则,诸个规则在每个数据关联周期依次执行. 局部搜索规则和传感器观测特征的单向性规则可以有效地降低数据关联的搜索空间,同时可避免一类潜在的数据关联错误; 马氏距离利用了特征参数表示的特征位置信息寻找多个可能的数据关联假设; 根据VorSLAM算法中局部地图描述了产生对应特征的局部环境轮廓信息, 轮廓匹配规则从多个可能的数据关联假设中识别出正确的数据关联假设. 基于多规则的数据关联方法系统可靠地解决了VorSLAM算法中的数据关联问题, 方法的有效性通过两个室内环境的实验得到了验证.
针对单独依据马氏距离(Mahalanobis distance)的数据关联(Data association, DA)算法不能保证输出正确结果的问题, 结合VorSLAM (Voronoi partition based SLAM)算法所采用的混合地图表示方法的特点, 本文提出了一个基于多规则的数据关联方法. 该数据关联方法依据的规则包括局部搜索规则、传感器观测特征的单向性规则、 马氏距离规则和轮廓匹配规则,诸个规则在每个数据关联周期依次执行. 局部搜索规则和传感器观测特征的单向性规则可以有效地降低数据关联的搜索空间,同时可避免一类潜在的数据关联错误; 马氏距离利用了特征参数表示的特征位置信息寻找多个可能的数据关联假设; 根据VorSLAM算法中局部地图描述了产生对应特征的局部环境轮廓信息, 轮廓匹配规则从多个可能的数据关联假设中识别出正确的数据关联假设. 基于多规则的数据关联方法系统可靠地解决了VorSLAM算法中的数据关联问题, 方法的有效性通过两个室内环境的实验得到了验证.
2013, 39(6): 895-901.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00895
摘要:
提出一种处理样本中含有未确知信息(一种不确定性信息)的支持向量机未确知支持向量机(Unascertained support vector machine, USVM)算法.首先,以未确知数学为基础,将含有未确知信息的分类问题转化为求解未确知机会约束规划问题.然后,将其转化为与其等价的二次规划. 据此给出未确知支持向量机.理论分析和试验结果均表明,该算法是有效、可行的.
提出一种处理样本中含有未确知信息(一种不确定性信息)的支持向量机未确知支持向量机(Unascertained support vector machine, USVM)算法.首先,以未确知数学为基础,将含有未确知信息的分类问题转化为求解未确知机会约束规划问题.然后,将其转化为与其等价的二次规划. 据此给出未确知支持向量机.理论分析和试验结果均表明,该算法是有效、可行的.
2013, 39(6): 902-908.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00902
摘要:
对于采用非奇异终端滑模控制的二阶系统,考虑到不同的初始状态,研究了其相轨迹的分布规律,给出了临界曲面的概念和解析表达. 基于相轨迹的分布,考虑了系统初始状态与到达滑模面时间的关系,探讨了到达时间最大值的估计算法,并给出了非奇异终端滑模控制系统的收敛时间的数学表达. 通过仿真验证了相轨迹的分布规律和临界曲面的正确性,以及根据系统初值估计到达时间的有效性.
对于采用非奇异终端滑模控制的二阶系统,考虑到不同的初始状态,研究了其相轨迹的分布规律,给出了临界曲面的概念和解析表达. 基于相轨迹的分布,考虑了系统初始状态与到达滑模面时间的关系,探讨了到达时间最大值的估计算法,并给出了非奇异终端滑模控制系统的收敛时间的数学表达. 通过仿真验证了相轨迹的分布规律和临界曲面的正确性,以及根据系统初值估计到达时间的有效性.
2013, 39(6): 908-912.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00908
摘要:
针对一类输入含死区非线性特性的周期时变系统, 在周期时变参数不可参数化的情形下设计鲁棒重复控制器. 采用微分自适应律估计未知死区参数, 剩余的有界项通过鲁棒方法予以消除, 为避免出现颤振现象, 采用饱和函数替代符号函数. 在系统输出跟踪周期轨迹的情形下, 将非参数化不确定项转化为含周期时变参数的形式, 以达到利用周期学习律进行估计的目的. 理论分析与仿真结果表明, 采用部分饱和或全饱和学习算法均能实现输出误差有界收敛, 并保证闭环系统所有信号有界.
针对一类输入含死区非线性特性的周期时变系统, 在周期时变参数不可参数化的情形下设计鲁棒重复控制器. 采用微分自适应律估计未知死区参数, 剩余的有界项通过鲁棒方法予以消除, 为避免出现颤振现象, 采用饱和函数替代符号函数. 在系统输出跟踪周期轨迹的情形下, 将非参数化不确定项转化为含周期时变参数的形式, 以达到利用周期学习律进行估计的目的. 理论分析与仿真结果表明, 采用部分饱和或全饱和学习算法均能实现输出误差有界收敛, 并保证闭环系统所有信号有界.
2013, 39(6): 913-919.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00913
摘要:
本文考虑具有一般线性时不变动态特性的多智能体系统优化控制问题. 将智能体之间的通讯拓扑结构建模成具有自环的无向多图, 每个子系统就是一个节点, 每个节点的控制行为只与本身及邻居节点有关. 由于反馈矩阵具有块对角结构约束, 本文研究的LQR控制问题本质上是一类结构优化问题. 最小化系统LQR性能指标等价于最小化单个智能体性能指标和. 基于线性矩阵不等式得到系统的次优性能指标, 指出LQR性能域是凸集. 由此多智能体系统的LQR控制转化为若干个子系统的LQR控制, 可以通过求解系数是Laplacian矩阵最小最大特征值的两个矩阵不等式得到反馈增益. 数值例子验证了方法的有效性.
本文考虑具有一般线性时不变动态特性的多智能体系统优化控制问题. 将智能体之间的通讯拓扑结构建模成具有自环的无向多图, 每个子系统就是一个节点, 每个节点的控制行为只与本身及邻居节点有关. 由于反馈矩阵具有块对角结构约束, 本文研究的LQR控制问题本质上是一类结构优化问题. 最小化系统LQR性能指标等价于最小化单个智能体性能指标和. 基于线性矩阵不等式得到系统的次优性能指标, 指出LQR性能域是凸集. 由此多智能体系统的LQR控制转化为若干个子系统的LQR控制, 可以通过求解系数是Laplacian矩阵最小最大特征值的两个矩阵不等式得到反馈增益. 数值例子验证了方法的有效性.
2013, 39(6): 919-925.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00919
摘要:
本文研究了一类具有由超调量及调整时间构成的指定暂态性能的平面系统的输出跟踪问题。首次提出并解决了带有输出约束的切换静态输出反跟踪制问题。通过设计静态输出反馈控制器和所谓的锥形切换规则使得闭环切换系统的输出能够在渐近跟踪阶跃信号的同时不破坏指定的暂态性能约束。此外,本文通过求解非线性规划问题获得了一个最优加权暂态性能指标。最后,通过一个数值例子以及一个应用在航空涡扇发动机上的实际例子,说明本文所提方法的有效性及应用性。
本文研究了一类具有由超调量及调整时间构成的指定暂态性能的平面系统的输出跟踪问题。首次提出并解决了带有输出约束的切换静态输出反跟踪制问题。通过设计静态输出反馈控制器和所谓的锥形切换规则使得闭环切换系统的输出能够在渐近跟踪阶跃信号的同时不破坏指定的暂态性能约束。此外,本文通过求解非线性规划问题获得了一个最优加权暂态性能指标。最后,通过一个数值例子以及一个应用在航空涡扇发动机上的实际例子,说明本文所提方法的有效性及应用性。
2013, 39(6): 926-932.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2013.00926
摘要:
本文研究线性离散马尔科夫跳跃系统的最优故障检测问题。通过设计基于观测器的故障检测滤波器作为残差产生器,将滤波器的设计问题归结为随机意义下H_/H或H/H性能指标优化问题。基于算子优化方法,通过解耦合Riccati方程得到上述问题的统一解。算例验证所提方法的有效性。
本文研究线性离散马尔科夫跳跃系统的最优故障检测问题。通过设计基于观测器的故障检测滤波器作为残差产生器,将滤波器的设计问题归结为随机意义下H_/H或H/H性能指标优化问题。基于算子优化方法,通过解耦合Riccati方程得到上述问题的统一解。算例验证所提方法的有效性。
