2007年 第33卷 第3期
2007, 33(3): 225-231.
doi: 10.1360/aas-007-0225
摘要:
一维标定物是由三个或三个以上彼此距离已知的共线点构成的. 现有文献指出只有当一维标定物做平面运动或者绕固定点转动时，才能实现摄像机的标定. 本文的研究结果表明，当多个摄像机同时观察作任意刚体运动的一维标定物时，则该摄像机组能被线性地标定. 本文给出一种线性标定算法，并使用最大似然准则对线性算法结果进行精化. 模拟实验和真实图像实验都表明本文的算法是有效可行的.
一维标定物是由三个或三个以上彼此距离已知的共线点构成的. 现有文献指出只有当一维标定物做平面运动或者绕固定点转动时，才能实现摄像机的标定. 本文的研究结果表明，当多个摄像机同时观察作任意刚体运动的一维标定物时，则该摄像机组能被线性地标定. 本文给出一种线性标定算法，并使用最大似然准则对线性算法结果进行精化. 模拟实验和真实图像实验都表明本文的算法是有效可行的.
2007, 33(3): 232-239.
doi: 10.1360/aas-007-0232
摘要:
提出了基于均匀网格重采样算法的原型三维人脸对应算法. 基于人脸特征实现原型三维人脸之间的对应, 克服了传统对应算法对应效果差，算法精度低的缺陷；提出了基于改进遗传算法的形变模型匹配算法. 新的匹配算法不依赖于目标函数的梯度信息和初值，全局搜索能力强. 优化过程中交叉和变异概率的调节机制，有效提高了算法的收敛速度和精度. 实验结果表明，新的对应算法可有效实现原型三维人脸之间的对应，提高形变模型的精度. 新的匹配算法能有效提高模型匹配的效率和精度，缩短模型匹配时间.
提出了基于均匀网格重采样算法的原型三维人脸对应算法. 基于人脸特征实现原型三维人脸之间的对应, 克服了传统对应算法对应效果差，算法精度低的缺陷；提出了基于改进遗传算法的形变模型匹配算法. 新的匹配算法不依赖于目标函数的梯度信息和初值，全局搜索能力强. 优化过程中交叉和变异概率的调节机制，有效提高了算法的收敛速度和精度. 实验结果表明，新的对应算法可有效实现原型三维人脸之间的对应，提高形变模型的精度. 新的匹配算法能有效提高模型匹配的效率和精度，缩短模型匹配时间.
2007, 33(3): 240-247.
doi: 10.1360/aas-007-0240
摘要:
提出一种用于特征点配准的快速聚类凸集投影算法. 该算法首先将模板点集和目标点集的配准问题通过聚类转化为相应类集合的配准问题，降低了算法的计算量；进而采用基于二次规划的凸集投影来求解类配准问题，避免了序贯凸集投影算法由于交替行列投影而引起的积累误差. 仿真表明，相对于现有的特征点配准算法，本文算法的配准精度和计算量均有所改善.
提出一种用于特征点配准的快速聚类凸集投影算法. 该算法首先将模板点集和目标点集的配准问题通过聚类转化为相应类集合的配准问题，降低了算法的计算量；进而采用基于二次规划的凸集投影来求解类配准问题，避免了序贯凸集投影算法由于交替行列投影而引起的积累误差. 仿真表明，相对于现有的特征点配准算法，本文算法的配准精度和计算量均有所改善.
2007, 33(3): 248-252.
doi: 10.1360/aas-007-0248
摘要:
提出了一种稳健的自适应混合域数字音频水印算法，该算法具有以下特点：(1)通过采纳更为稳健的同步信号及其全新嵌入策略，提高了音频水印的抗攻击能力；(2)充分利用DWT的多分辨率特性和DCT的能量压缩特性，改善了数字水印的隐藏效果；(3)结合听觉掩蔽特性自适应确定量化步长，提高了数字水印的不可感知性；(4)以保证不可感知性和稳健性的良好平衡为前提，实现了数字水印的盲检测．仿真实验表明，所提出的算法不仅具有较好的不可感知性，而且对诸如重新采样、重新量化、叠加噪声、低通滤波、随机剪切等攻击均具有较好的稳健性．特别地，该算法对于最为普通的MP3压缩攻击具有极强的抵抗能力(尤其是高压缩比下).
提出了一种稳健的自适应混合域数字音频水印算法，该算法具有以下特点：(1)通过采纳更为稳健的同步信号及其全新嵌入策略，提高了音频水印的抗攻击能力；(2)充分利用DWT的多分辨率特性和DCT的能量压缩特性，改善了数字水印的隐藏效果；(3)结合听觉掩蔽特性自适应确定量化步长，提高了数字水印的不可感知性；(4)以保证不可感知性和稳健性的良好平衡为前提，实现了数字水印的盲检测．仿真实验表明，所提出的算法不仅具有较好的不可感知性，而且对诸如重新采样、重新量化、叠加噪声、低通滤波、随机剪切等攻击均具有较好的稳健性．特别地，该算法对于最为普通的MP3压缩攻击具有极强的抵抗能力(尤其是高压缩比下).
2007, 33(3): 253-258.
doi: 10.1360/aas-007-0253
摘要:
本文引入属性和属性子集广义重要度的概念以及空间中的广义近邻关系，提出广义近邻关系下的实域粗糙集扩展模型. 在实域粗糙集理论中，利用广义近邻关系在全局中划分相容模块，构成集合的下、上近似，避免了Pawlak粗糙集必须量化数据的麻烦. 另外，本文给出了实域粗糙集的属性约简定义和一种贪心算法，分析了约简属性集合的质量. 最后，通过实例验证了本文理论和方法的正确性和有效性.
本文引入属性和属性子集广义重要度的概念以及空间中的广义近邻关系，提出广义近邻关系下的实域粗糙集扩展模型. 在实域粗糙集理论中，利用广义近邻关系在全局中划分相容模块，构成集合的下、上近似，避免了Pawlak粗糙集必须量化数据的麻烦. 另外，本文给出了实域粗糙集的属性约简定义和一种贪心算法，分析了约简属性集合的质量. 最后，通过实例验证了本文理论和方法的正确性和有效性.
2007, 33(3): 259-264.
doi: 10.1360/aas-007-0259
摘要:
从生物进化角度将群体中的每只昆虫看成一个神经元，彼此之间通过随机、松散的连接组成一个神经网络；然后类似于人工神经网络模拟蚂蚁群体智能, 提出了一个二元网络. 由于采用二进制编码对单个蚂蚁的智能行为要求比较低，对应的存储空间相对较少，使得算法的效率有较大的提高. 通过测试函数优化和多维0/1 背包问题结果表明该算法具有较好的收敛速度和稳定性，非常好的求解结果.
从生物进化角度将群体中的每只昆虫看成一个神经元，彼此之间通过随机、松散的连接组成一个神经网络；然后类似于人工神经网络模拟蚂蚁群体智能, 提出了一个二元网络. 由于采用二进制编码对单个蚂蚁的智能行为要求比较低，对应的存储空间相对较少，使得算法的效率有较大的提高. 通过测试函数优化和多维0/1 背包问题结果表明该算法具有较好的收敛速度和稳定性，非常好的求解结果.
2007, 33(3): 265-272.
doi: 10.1360/aas-007-0265
摘要:
考虑低速行驶工况下的重型车辆，本文建立其纵向行驶驱/制动系统的非线性动力学方程. 在此基础上采用反馈线性化方法将驱/制动工况下的非线性系统转化为线性可控正则型，并针对制动工况下非线性系统存在的控制时滞，提出一种基于非线性SMITH 预估方法的反馈线性化变换，该变换在有效补偿控制时滞同时，实现了制动系统的线性可控正则型转换. 最后，分别基于驱/制动系统的线性可控正则型设计跟踪控制器，实现了车辆低速工况的加/减速度精确跟踪控制.
考虑低速行驶工况下的重型车辆，本文建立其纵向行驶驱/制动系统的非线性动力学方程. 在此基础上采用反馈线性化方法将驱/制动工况下的非线性系统转化为线性可控正则型，并针对制动工况下非线性系统存在的控制时滞，提出一种基于非线性SMITH 预估方法的反馈线性化变换，该变换在有效补偿控制时滞同时，实现了制动系统的线性可控正则型转换. 最后，分别基于驱/制动系统的线性可控正则型设计跟踪控制器，实现了车辆低速工况的加/减速度精确跟踪控制.
2007, 33(3): 273-278.
doi: 10.1360/aas-007-0273
摘要:
五自由度无轴承异步电机是一个多变量、非线性、强耦合的复杂控制对象，要实现电机转子稳定悬浮和运行，必须对电机转矩力和悬浮力进行动态解耦控制.本文应用多变量非线性[[alpha]]阶逆系统方法，对这个复杂控制系统进行动态解耦控制研究.首先介绍了三自由度磁轴承的工作原理和二自由度无轴承异步电机径向力产生机理，并给出三自由度磁轴承轴向力、径向悬浮力方程和二自由度无轴承异步电机转矩力和径向悬浮力方程，建立了电机的状态方程，然后分析了基于阶逆系统理论解耦控制的可行性，应用状态反馈线性化方法，将原复杂系统解耦并线性化，最后采用线性系统理论进行了综合和仿真.仿真结果表明这种控制策略能够实现五自由度无轴承异步电机转矩力与悬浮力之间的动态解耦，系统具有良好的动、静态性能.
五自由度无轴承异步电机是一个多变量、非线性、强耦合的复杂控制对象，要实现电机转子稳定悬浮和运行，必须对电机转矩力和悬浮力进行动态解耦控制.本文应用多变量非线性[[alpha]]阶逆系统方法，对这个复杂控制系统进行动态解耦控制研究.首先介绍了三自由度磁轴承的工作原理和二自由度无轴承异步电机径向力产生机理，并给出三自由度磁轴承轴向力、径向悬浮力方程和二自由度无轴承异步电机转矩力和径向悬浮力方程，建立了电机的状态方程，然后分析了基于阶逆系统理论解耦控制的可行性，应用状态反馈线性化方法，将原复杂系统解耦并线性化，最后采用线性系统理论进行了综合和仿真.仿真结果表明这种控制策略能够实现五自由度无轴承异步电机转矩力与悬浮力之间的动态解耦，系统具有良好的动、静态性能.
2007, 33(3): 279-285.
doi: 10.1360/aas-007-0279
摘要:
以Ant Colony System（ACS）算法为基础提出了一种新的移动机器人实时全局最优路径规划方法.这种方法包括三个步骤：第一步是采用链接图理论建立移动机器人的自由空间模型，第二步是采用Dijkstra算法搜索出一条无碰撞次优路径，第三步是采用ACS算法对这条次优路径的位置进行优化，从而得到移动机器人的全局最优路径.计算机仿真实验的结果表明所提出的方法是有效的，可用于对移动机器人进行实时路径规划.仿真结果也证实了所提出的方法在收敛速度、解的波动性、动态收敛特征以及计算效率等方面都具有比采用精英保留遗传算法的移动机器人路径规划方法更好的性能.
以Ant Colony System（ACS）算法为基础提出了一种新的移动机器人实时全局最优路径规划方法.这种方法包括三个步骤：第一步是采用链接图理论建立移动机器人的自由空间模型，第二步是采用Dijkstra算法搜索出一条无碰撞次优路径，第三步是采用ACS算法对这条次优路径的位置进行优化，从而得到移动机器人的全局最优路径.计算机仿真实验的结果表明所提出的方法是有效的，可用于对移动机器人进行实时路径规划.仿真结果也证实了所提出的方法在收敛速度、解的波动性、动态收敛特征以及计算效率等方面都具有比采用精英保留遗传算法的移动机器人路径规划方法更好的性能.
2007, 33(3): 286-291.
doi: 10.1360/aas-007-0286
摘要:
小型无人飞艇在反恐防暴、灾难监控、大气监测、广告、航拍、交通监控、应急通信中继平台等很多方面都有广阔的应用前景.这些应用都要求飞艇具有自动跟踪预设航线的能力.因此，本文提出了基于计算机视觉导航和优化模糊控制的策略来实现预设航线的自动跟踪.文中首先详细介绍了基于自然标志的视觉导航原理，无人飞艇机载视觉系统通过跟踪这些特征点——易在图像处理中识别的自然标志，例如城市中的高层建筑物，再结合数字地图或GIS，获取它们的位置和几何特征信息，利用针孔模型成像的几何关系解算出飞艇的位置和方向；接着根据无人飞艇的动力学特性，设计了以视觉导航获取的飞艇位置和方向信息作为输入的模糊飞控系统，并用GA算法优化了模糊控制器的成员关系函数.最后进行了验证和分析.
小型无人飞艇在反恐防暴、灾难监控、大气监测、广告、航拍、交通监控、应急通信中继平台等很多方面都有广阔的应用前景.这些应用都要求飞艇具有自动跟踪预设航线的能力.因此，本文提出了基于计算机视觉导航和优化模糊控制的策略来实现预设航线的自动跟踪.文中首先详细介绍了基于自然标志的视觉导航原理，无人飞艇机载视觉系统通过跟踪这些特征点——易在图像处理中识别的自然标志，例如城市中的高层建筑物，再结合数字地图或GIS，获取它们的位置和几何特征信息，利用针孔模型成像的几何关系解算出飞艇的位置和方向；接着根据无人飞艇的动力学特性，设计了以视觉导航获取的飞艇位置和方向信息作为输入的模糊飞控系统，并用GA算法优化了模糊控制器的成员关系函数.最后进行了验证和分析.
2007, 33(3): 292-296.
doi: 10.1360/aas-007-0292
摘要:
This paper deals with the problem of the robust H1 filtering for a class of Lurie singular systems with state time-delays, parameter uncertainties and unknown statistics characteristics but with limited power disturbance, aiming to design a robustly stable filter such that the uncertain Lurie time-delay singular systems are not only regular, impulse free and stable, but also have a prescribed level of H[[infinity]] performance for the filtering error dynamics for all admissible uncertainties. A sufficient condition for the existence of such a filter is proposed in terms of linear matrix inequalities (LMIs). When a solution to this set of LMIs exists, the parametric matrices of a desired filter can be easily obtained using LMI toolbox.
This paper deals with the problem of the robust H1 filtering for a class of Lurie singular systems with state time-delays, parameter uncertainties and unknown statistics characteristics but with limited power disturbance, aiming to design a robustly stable filter such that the uncertain Lurie time-delay singular systems are not only regular, impulse free and stable, but also have a prescribed level of H[[infinity]] performance for the filtering error dynamics for all admissible uncertainties. A sufficient condition for the existence of such a filter is proposed in terms of linear matrix inequalities (LMIs). When a solution to this set of LMIs exists, the parametric matrices of a desired filter can be easily obtained using LMI toolbox.
2007, 33(3): 297-301.
doi: 10.1360/aas-007-0297
摘要:
研究群决策过程中三端点区间数互反判断矩阵和三端点区间数互补判断矩阵的集结. 采用OWA(Ordered weighted averaging) 方法将决策者的偏好信息集结为两个三端点区间数判断矩阵. 基于三端点区间数判断矩阵的完全一致性概念, 建立三端点区间数判断矩阵的权重求解模型. 根据群决策背景下专家群最大一致的目标, 建立求解专家群体偏好权重的模型. 在第二阶段建立群偏好权重分布范围估计模型, 最后通过可能度方法以排定各方案的最终优劣顺序.
研究群决策过程中三端点区间数互反判断矩阵和三端点区间数互补判断矩阵的集结. 采用OWA(Ordered weighted averaging) 方法将决策者的偏好信息集结为两个三端点区间数判断矩阵. 基于三端点区间数判断矩阵的完全一致性概念, 建立三端点区间数判断矩阵的权重求解模型. 根据群决策背景下专家群最大一致的目标, 建立求解专家群体偏好权重的模型. 在第二阶段建立群偏好权重分布范围估计模型, 最后通过可能度方法以排定各方案的最终优劣顺序.
2007, 33(3): 302-308.
doi: 10.1360/aas-007-0302
摘要:
优化变量的集结策略是减少预测控制器的在线计算量的一种有效方法. 以往的集结策略大都建立在启发式的基础上，难以保持原预测控制器的性能. 本文从预测控制滚动优化只实际实施第一个控制量的特点出发，提出等效集结的概念，证明了在无约束和有终端零约束的情况下，只要适当选取集结矩阵，可以得到一个与集结前完全等效的集结预测控制器，并给出了确定集结矩阵的算法.
优化变量的集结策略是减少预测控制器的在线计算量的一种有效方法. 以往的集结策略大都建立在启发式的基础上，难以保持原预测控制器的性能. 本文从预测控制滚动优化只实际实施第一个控制量的特点出发，提出等效集结的概念，证明了在无约束和有终端零约束的情况下，只要适当选取集结矩阵，可以得到一个与集结前完全等效的集结预测控制器，并给出了确定集结矩阵的算法.
2007, 33(3): 309-314.
doi: 10.1360/aas-007-0309
摘要:
以远程控制中基于特定网络的QoS (Quality-of-service) 性能补偿为研究内容, 首先对QoS 在线监测方法进行研究,进而探讨在给定系统性能指标和特定网络的QoS 性能下的远程控制器设计问题, 最后利用自行开发的远程控制系统，通过校园网对实验室三阶水槽液位控制系统进行远程控制实验研究. 实验结果表明基于QoS 性能补偿的控制方法具有较好的可行性.
以远程控制中基于特定网络的QoS (Quality-of-service) 性能补偿为研究内容, 首先对QoS 在线监测方法进行研究,进而探讨在给定系统性能指标和特定网络的QoS 性能下的远程控制器设计问题, 最后利用自行开发的远程控制系统，通过校园网对实验室三阶水槽液位控制系统进行远程控制实验研究. 实验结果表明基于QoS 性能补偿的控制方法具有较好的可行性.
2007, 33(3): 315-322.
doi: 10.1360/aas-007-0315
摘要:
粘连断裂字符行的切分识别，是很多OCR 实际应用中存在的主要困难之一. 本文针对粘连断裂的印刷体数字行，提出了一种基于Viterbi 算法的切分识别方案，该方案采用两次切分识别的层次型结构. 在第二次切分识别过程中，首先，在候选切分点区域，结合灰度图像与二值轮廓信息，采用基于Viterbi 算法搜索的非直线路径进行切分，得到有效的切分路径；然后，结合分类器输出的可信度，采用Viterbi 算法来合并前面得到的候选切分图像块，进行动态切分与识别. 实际的金融票据识别系统实验表明，本文提出的印刷体数字行切分识别方法能够较好的克服字符行的粘连与断裂情况，提高了识别系统的识别率和鲁棒性.
粘连断裂字符行的切分识别，是很多OCR 实际应用中存在的主要困难之一. 本文针对粘连断裂的印刷体数字行，提出了一种基于Viterbi 算法的切分识别方案，该方案采用两次切分识别的层次型结构. 在第二次切分识别过程中，首先，在候选切分点区域，结合灰度图像与二值轮廓信息，采用基于Viterbi 算法搜索的非直线路径进行切分，得到有效的切分路径；然后，结合分类器输出的可信度，采用Viterbi 算法来合并前面得到的候选切分图像块，进行动态切分与识别. 实际的金融票据识别系统实验表明，本文提出的印刷体数字行切分识别方法能够较好的克服字符行的粘连与断裂情况，提高了识别系统的识别率和鲁棒性.
2007, 33(3): 323-326.
doi: 10.1360/aas-007-0323
摘要:
This paper presents a new feedback-feedforward configuration for the iterative learning control (ILC) design withfeedback, which consists of a feedback and a feedforward component. The feedback integral controller stabilizes the system,and takes the dominant role during the operation, and the feed-forward ILC compensates for the repeatable nonlinear/unknowntime-varying dynamics and disturbances, thereby enhancing the performance achieved by feedback control alone. As the mostfavorable point of this control strategy, the feedforward ILC and the feedback control can work either independently or jointlywithout making efforts to recongurate or retune the feedforward/feedback gains. With rigorous analysis, the proposedlearning control scheme guarantees the asymptotic convergences along the iteration axis.
This paper presents a new feedback-feedforward configuration for the iterative learning control (ILC) design withfeedback, which consists of a feedback and a feedforward component. The feedback integral controller stabilizes the system,and takes the dominant role during the operation, and the feed-forward ILC compensates for the repeatable nonlinear/unknowntime-varying dynamics and disturbances, thereby enhancing the performance achieved by feedback control alone. As the mostfavorable point of this control strategy, the feedforward ILC and the feedback control can work either independently or jointlywithout making efforts to recongurate or retune the feedforward/feedback gains. With rigorous analysis, the proposedlearning control scheme guarantees the asymptotic convergences along the iteration axis.
2007, 33(3): 327-330.
doi: 10.1360/aas-007-0327
摘要:
针对一类分段仿射结构的离散时间混杂系统，其模型辨识可等价成对系统数据的分类、分类边界的优化及分类数据的线性回归问题.利用改进的G-K 模糊聚类算法，克服聚类迭代过程出现的非数值解问题；以综合性能指标最优确定最佳的子模型个数，从而获得最佳的分类数据; 以隶属度为权值，采用加权最小二乘算法提高子模型辨识精度；通过聚类中心最短法则确定两两相邻的子数据集，利用支持向量机思想，构造出一个标准的二次规划问题，得到凸多面体的方程系数. 仿真结果验证了该方法的有效性和实用性.
针对一类分段仿射结构的离散时间混杂系统，其模型辨识可等价成对系统数据的分类、分类边界的优化及分类数据的线性回归问题.利用改进的G-K 模糊聚类算法，克服聚类迭代过程出现的非数值解问题；以综合性能指标最优确定最佳的子模型个数，从而获得最佳的分类数据; 以隶属度为权值，采用加权最小二乘算法提高子模型辨识精度；通过聚类中心最短法则确定两两相邻的子数据集，利用支持向量机思想，构造出一个标准的二次规划问题，得到凸多面体的方程系数. 仿真结果验证了该方法的有效性和实用性.
2007, 33(3): 331-334.
doi: 10.1360/aas-007-0331
摘要:
本文研究了一类控制系数未知但等同高阶非线性系统的状态反馈稳定控制设计问题. 尽管该类系统具有不确定性, 即控制系数未知,但本文没有采用自适应技术, 而是通过选取适当的设计参数, 从而得到了设计该类非线性系统稳定控制器的新方法, 并基于反推技术, 给出了稳定控制器的设计步骤. 所设计的状态反馈控制器使得闭环系统全局渐近稳定, 并保持在原点的平衡性.
本文研究了一类控制系数未知但等同高阶非线性系统的状态反馈稳定控制设计问题. 尽管该类系统具有不确定性, 即控制系数未知,但本文没有采用自适应技术, 而是通过选取适当的设计参数, 从而得到了设计该类非线性系统稳定控制器的新方法, 并基于反推技术, 给出了稳定控制器的设计步骤. 所设计的状态反馈控制器使得闭环系统全局渐近稳定, 并保持在原点的平衡性.
2007, 33(3): 334-336.
doi: 10.1360/aas-007-0334
摘要:
提出了一种电力配电网线损计算的RBFNN(Radial basis function neural networks) 方法，主要利用RBFNN 较强的拟合特性映射线损与特征参数之间复杂的非线性关系，记忆配电线路在结构参数和运行参数变化时线损的规律. 采用LBG 聚类方法和一种确定最佳聚类数的标准来优化RBFNN 隐层节点，以提高网络的利用效率. 实例仿真验证了所提方法的有效性和实用性.
提出了一种电力配电网线损计算的RBFNN(Radial basis function neural networks) 方法，主要利用RBFNN 较强的拟合特性映射线损与特征参数之间复杂的非线性关系，记忆配电线路在结构参数和运行参数变化时线损的规律. 采用LBG 聚类方法和一种确定最佳聚类数的标准来优化RBFNN 隐层节点，以提高网络的利用效率. 实例仿真验证了所提方法的有效性和实用性.
