2007年 第33卷 第5期
2007, 33(5): 449-455.
doi: 10.1360/aas-007-0449
摘要:
单应矩阵估计在视觉测量、摄像机标定、三维重建等领域有重要的应用价值, 但是在具体应用中如何鲁棒、精确地估计单应矩阵仍是一个没有很好解决的问题. 在研究和实际应用中我们发现,直接线性方法在基于线对应的单应矩阵估计中会出现在某些特殊的摄像机姿态下误差较大的情况. 针对这一情况, 我们提出了一种基于线对应的归一化单应矩阵估计方法并将其应用到视觉测量中,即通过简单的归一化操作使测量矩阵元素的大小分布尽量均匀, 从而降低了测量矩阵的条件数, 提高了算法的鲁棒性, 同时又保持了直接线性方法简单、快速、易实现...
单应矩阵估计在视觉测量、摄像机标定、三维重建等领域有重要的应用价值, 但是在具体应用中如何鲁棒、精确地估计单应矩阵仍是一个没有很好解决的问题. 在研究和实际应用中我们发现,直接线性方法在基于线对应的单应矩阵估计中会出现在某些特殊的摄像机姿态下误差较大的情况. 针对这一情况, 我们提出了一种基于线对应的归一化单应矩阵估计方法并将其应用到视觉测量中,即通过简单的归一化操作使测量矩阵元素的大小分布尽量均匀, 从而降低了测量矩阵的条件数, 提高了算法的鲁棒性, 同时又保持了直接线性方法简单、快速、易实现...
2007, 33(5): 456-461.
doi: 10.1360/aas-007-0456
摘要:
本文提出了 Gabor 滤波器的两种快速实现方法. 这两种方法首先把 Gabor 滤波器分解为多个不同方向上有着不同参数的一维高斯滤波器的组合, 然后通过递归的方法分别实现这些高斯滤波器, 从而实现 Gabor 滤波器. 实验和分析结果表明, 本文提出的 Gabor 滤波器的快速实现方法, 不论是计算复杂度还是计算精度, 都比基于卷积的标准实现方法有着更好的性能和效果.
本文提出了 Gabor 滤波器的两种快速实现方法. 这两种方法首先把 Gabor 滤波器分解为多个不同方向上有着不同参数的一维高斯滤波器的组合, 然后通过递归的方法分别实现这些高斯滤波器, 从而实现 Gabor 滤波器. 实验和分析结果表明, 本文提出的 Gabor 滤波器的快速实现方法, 不论是计算复杂度还是计算精度, 都比基于卷积的标准实现方法有着更好的性能和效果.
2007, 33(5): 462-466.
doi: 10.1360/aas-007-0462
摘要:
This article explores the ability of multivariate autoregressive model (MAR) and scalar AR model to extract the features from two-lead electrocardiogram signals in order to classify certain cardiac arrhythmias. The classification performance of four ...
This article explores the ability of multivariate autoregressive model (MAR) and scalar AR model to extract the features from two-lead electrocardiogram signals in order to classify certain cardiac arrhythmias. The classification performance of four ...
2007, 33(5): 467-473.
doi: 10.1360/aas-007-0467
摘要:
提出了一种基于模型切换的背景建模方法 (MSBM). 该方法以熵图像为纽带, 实现了不同精细程度的背景模型在空间上的自适应选取和在时间上的自适应切换. 对于亮度分布复杂度高的背景区域采用精细的模型以保证运动目标检测的精度, 反之采用简单的模型以降低计算量. 通过模型结构自适应结合参数自适应, 很好地兼顾了检测精度和计算代价. 基于高斯混合模型和时间平均模型的双模型切换式运动目标检测算法被用于实验研究, 结果表明这种算法的检测效果和单独采用高斯混合模型的检测效果相当, 而计算速度却比后者提高很多.
提出了一种基于模型切换的背景建模方法 (MSBM). 该方法以熵图像为纽带, 实现了不同精细程度的背景模型在空间上的自适应选取和在时间上的自适应切换. 对于亮度分布复杂度高的背景区域采用精细的模型以保证运动目标检测的精度, 反之采用简单的模型以降低计算量. 通过模型结构自适应结合参数自适应, 很好地兼顾了检测精度和计算代价. 基于高斯混合模型和时间平均模型的双模型切换式运动目标检测算法被用于实验研究, 结果表明这种算法的检测效果和单独采用高斯混合模型的检测效果相当, 而计算速度却比后者提高很多.
2007, 33(5): 474-479.
doi: 10.1360/aas-007-0474
摘要:
在分析现有的细节保护滤波算法的基础上,提出了一种基于相似度函数的自适应权重滤波算法. 主要技术包括分析 Maximum-minimum 椒盐噪声检测算子的局部极值误判缺陷, 并利用具有良好细节保护特性的相似度函数自适应权重算法来解决这一问题. 在滤波过程中采用极值剪切操作来估计图像的局部噪声密度, 用来选择合适形式的滤波窗口(递归或非递归), 从而利用单一的 3×3 滤波窗口就实现了对不同密度椒盐噪声的自适应有效去除. 实验表明, 该算法的噪声滤除能力、细节保护能力以及运算效率都可以得到满意的结...
在分析现有的细节保护滤波算法的基础上,提出了一种基于相似度函数的自适应权重滤波算法. 主要技术包括分析 Maximum-minimum 椒盐噪声检测算子的局部极值误判缺陷, 并利用具有良好细节保护特性的相似度函数自适应权重算法来解决这一问题. 在滤波过程中采用极值剪切操作来估计图像的局部噪声密度, 用来选择合适形式的滤波窗口(递归或非递归), 从而利用单一的 3×3 滤波窗口就实现了对不同密度椒盐噪声的自适应有效去除. 实验表明, 该算法的噪声滤除能力、细节保护能力以及运算效率都可以得到满意的结...
2007, 33(5): 480-487.
doi: 10.1360/aas-007-0480
摘要:
图像处理中, 边缘检测具有很重要的作用, 它可作为模式识别、图像分割及图像场景分析的基础. 传统的图像边缘算法具有算法简单, 方向适应性强的优势, 然而由于图像边缘具有多样性(方向的不一致性、边缘强弱的不相同等), 这些传统算法不能很好的体现出优越性. 本文结合目前先进的小波理论, 将图像进行小波变换, 得到具有单一性边缘的子图像, 再将传统边缘检测算子的方向性与这些子图像对应起来分别进行检测, 最后分别得到不同强度(层次)图像边缘, 并且这些边缘可以进行合成, 得到较好的图像边缘. 该算法操作...
图像处理中, 边缘检测具有很重要的作用, 它可作为模式识别、图像分割及图像场景分析的基础. 传统的图像边缘算法具有算法简单, 方向适应性强的优势, 然而由于图像边缘具有多样性(方向的不一致性、边缘强弱的不相同等), 这些传统算法不能很好的体现出优越性. 本文结合目前先进的小波理论, 将图像进行小波变换, 得到具有单一性边缘的子图像, 再将传统边缘检测算子的方向性与这些子图像对应起来分别进行检测, 最后分别得到不同强度(层次)图像边缘, 并且这些边缘可以进行合成, 得到较好的图像边缘. 该算法操作...
2007, 33(5): 488-493.
doi: 10.1360/aas-007-0488
摘要:
在许多实际应用中, 为了满足传输信道和终端显示设备的要求, 需要通过上采样和下采样来改变图像的尺寸. 压缩域中的图像上下采样可以在空域中进行, 然而, 直接在压缩域中实现将更为快速. 本文根据空域中块与子块的相互关系以及酉变换对矩阵乘法的分配率, 提出了 DCT 域内任意比例图像上下采样算法. 与现存的算法相比, 本算法具有较高的信噪比, 较低的运算复杂度, 并适用于帧内与帧间编码的不同情况, 可应用于不同视频编码转码的实时处理.
在许多实际应用中, 为了满足传输信道和终端显示设备的要求, 需要通过上采样和下采样来改变图像的尺寸. 压缩域中的图像上下采样可以在空域中进行, 然而, 直接在压缩域中实现将更为快速. 本文根据空域中块与子块的相互关系以及酉变换对矩阵乘法的分配率, 提出了 DCT 域内任意比例图像上下采样算法. 与现存的算法相比, 本算法具有较高的信噪比, 较低的运算复杂度, 并适用于帧内与帧间编码的不同情况, 可应用于不同视频编码转码的实时处理.
2007, 33(5): 494-499.
doi: 10.1360/aas-007-0494
摘要:
利用三正交平移运动, 提出了一种三维结构恢复和直接欧氏重建新算法. 算法仅需利用主动视觉平台控制相机作一组三正交平移运动, 然后通过图像对应点和平移运动的距离就可以恢复平面结构信息和进行欧氏重建. 并且无需假定相机畸变因子为零. 算法计算过程中无需求解相机的内参数, 也无需进行分层重构, 它是一种直接的欧氏重建算法, 避免了传统算法中的相机标定、仿射重建等两大难题, 并且计算过程完全线性化, 简单实用. 最后用模拟实验和真实图像实验对算法进行验证, 实验结果表明了算法的有效性和准确性.
利用三正交平移运动, 提出了一种三维结构恢复和直接欧氏重建新算法. 算法仅需利用主动视觉平台控制相机作一组三正交平移运动, 然后通过图像对应点和平移运动的距离就可以恢复平面结构信息和进行欧氏重建. 并且无需假定相机畸变因子为零. 算法计算过程中无需求解相机的内参数, 也无需进行分层重构, 它是一种直接的欧氏重建算法, 避免了传统算法中的相机标定、仿射重建等两大难题, 并且计算过程完全线性化, 简单实用. 最后用模拟实验和真实图像实验对算法进行验证, 实验结果表明了算法的有效性和准确性.
2007, 33(5): 500-505.
doi: 10.1360/aas-007-0500
摘要:
CSMA/CD 网络在长期试错中已经从单总线型网络发展到了堆叠式网络, 但其不确定性本质上并未得到解决. 本文从数学原理角度推导了其不确定性解决的理论依据, 通过对堆叠式网络数学模型的抽象, 证明了堆叠式网络结构服从幂率变换定理, 在其时间敏感性上以幂率收敛方式优于单总线型网络, 并从网络吞吐量和网络传输效率性能分析评价了该模型. 最后, 总结出了CSMA/CD 的理论``究竟'', 拓宽了CSMA/CD 在嵌入式工业控制领域的``方便'' 应用.
CSMA/CD 网络在长期试错中已经从单总线型网络发展到了堆叠式网络, 但其不确定性本质上并未得到解决. 本文从数学原理角度推导了其不确定性解决的理论依据, 通过对堆叠式网络数学模型的抽象, 证明了堆叠式网络结构服从幂率变换定理, 在其时间敏感性上以幂率收敛方式优于单总线型网络, 并从网络吞吐量和网络传输效率性能分析评价了该模型. 最后, 总结出了CSMA/CD 的理论``究竟'', 拓宽了CSMA/CD 在嵌入式工业控制领域的``方便'' 应用.
2007, 33(5): 506-510.
doi: 10.1360/aas-007-0506
摘要:
基于广义线性系统比例与部分状态导数反馈参数化特征结构配置结果和矩阵对广义特征值灵敏度结果, 得到了关于开环系统矩阵中摄动元素的闭环特征值灵敏度的参数表达式, 并在此基础上提出了广义线性系统比例与部分状态导数反馈最小灵敏度特征值配置的有效算法. 该算法不含有"返回"过程, 允许闭环特征值在希望的区域内方便地参与优化. 一个算例说明了算法的简单性和有效性.
基于广义线性系统比例与部分状态导数反馈参数化特征结构配置结果和矩阵对广义特征值灵敏度结果, 得到了关于开环系统矩阵中摄动元素的闭环特征值灵敏度的参数表达式, 并在此基础上提出了广义线性系统比例与部分状态导数反馈最小灵敏度特征值配置的有效算法. 该算法不含有"返回"过程, 允许闭环特征值在希望的区域内方便地参与优化. 一个算例说明了算法的简单性和有效性.
2007, 33(5): 511-517.
doi: 10.1360/aas-007-0511
摘要:
讨论了关于离散奇异摄动系统的摄动稳定性解析条件, 给出了离散奇异摄动系统两种模型下的摄动稳定性充要条件. 通过分析状态矩阵的结构特性, 得出了系统稳定所需要的状态矩阵形式和限制条件. 同时, 通过广义系统途径也得到了 2-D 离散奇异摄动 Roessor 模型稳定的充分条件.
讨论了关于离散奇异摄动系统的摄动稳定性解析条件, 给出了离散奇异摄动系统两种模型下的摄动稳定性充要条件. 通过分析状态矩阵的结构特性, 得出了系统稳定所需要的状态矩阵形式和限制条件. 同时, 通过广义系统途径也得到了 2-D 离散奇异摄动 Roessor 模型稳定的充分条件.
2007, 33(5): 518-521.
doi: 10.1360/aas-007-0518
摘要:
智能海洋机器人是可以在复杂海洋环境中执行各种任务的智能化无人平台, 包括智能水下机器人和智能水面机器人. 基于实践和在相关技术难题上的经验, 提出了一些关键技术问题的解决方案. 在智能水下机器人方面, 探讨了体系结构、运动控制、智能规划与决策和系统仿真等关键技术. 在智能水面机器人方面, 探讨了快速性和智能化问题. 我国在智能海洋机器人技术研究方面已经取得了较大的进步, 但距离全面应用还有很大差距.
智能海洋机器人是可以在复杂海洋环境中执行各种任务的智能化无人平台, 包括智能水下机器人和智能水面机器人. 基于实践和在相关技术难题上的经验, 提出了一些关键技术问题的解决方案. 在智能水下机器人方面, 探讨了体系结构、运动控制、智能规划与决策和系统仿真等关键技术. 在智能水面机器人方面, 探讨了快速性和智能化问题. 我国在智能海洋机器人技术研究方面已经取得了较大的进步, 但距离全面应用还有很大差距.
2007, 33(5): 522-528.
doi: 10.1360/aas-007-0522
摘要:
提出了一种基于人体运动的考虑节奏相似性的仿人机器人复杂动态动作设计方法. 首先, 把人体的运动分割成基本动作段, 给出了运动学约束, 讨论了复杂动态动作的稳定性调节方法. 然后, 提出了考虑运动节奏的仿人机器人模仿人体动作的相似性函数, 并给出了满足运动学约束和动力学稳定性、具有高相似性的运动轨迹求解方法. 最后, 通过在仿人机器人 BHR-2 上进行中国功夫``刀术''实验验证了该方法的有效性.
提出了一种基于人体运动的考虑节奏相似性的仿人机器人复杂动态动作设计方法. 首先, 把人体的运动分割成基本动作段, 给出了运动学约束, 讨论了复杂动态动作的稳定性调节方法. 然后, 提出了考虑运动节奏的仿人机器人模仿人体动作的相似性函数, 并给出了满足运动学约束和动力学稳定性、具有高相似性的运动轨迹求解方法. 最后, 通过在仿人机器人 BHR-2 上进行中国功夫``刀术''实验验证了该方法的有效性.
2007, 33(5): 529-535.
doi: 10.1360/aas-007-0529
摘要:
在这篇论文中, 我们利用一个统一的算法框架来解决移动机器人的队形控制和主动避障问题, 使得编队中的从机器人在避开障碍物的同时, 能够与被跟踪的主机器人保持期望的相对距离或相对方位. 在现有的关于主—从跟踪编队控制的文献中, 为了实现对主机器人快速准确的跟踪, 从机器人在跟踪控制时需要主机器人在惯性坐标系下的绝对运动速度作为队形跟踪控制器的输入. 然而, 在一些环境中, 主机器人的绝对运动状态很难获得. 这里, 我们将利用主—从机器人之间的相对速度来建立机器人编队系统的运动学模型. 基于这个模型的...
在这篇论文中, 我们利用一个统一的算法框架来解决移动机器人的队形控制和主动避障问题, 使得编队中的从机器人在避开障碍物的同时, 能够与被跟踪的主机器人保持期望的相对距离或相对方位. 在现有的关于主—从跟踪编队控制的文献中, 为了实现对主机器人快速准确的跟踪, 从机器人在跟踪控制时需要主机器人在惯性坐标系下的绝对运动速度作为队形跟踪控制器的输入. 然而, 在一些环境中, 主机器人的绝对运动状态很难获得. 这里, 我们将利用主—从机器人之间的相对速度来建立机器人编队系统的运动学模型. 基于这个模型的...
2007, 33(5): 536-539.
doi: 10.1360/aas-007-0536
摘要:
在超低信噪比下, 针对 chirp 信号常规检测方法均失效. 提出一种超低信噪比下 chirp 信号的检测与参数估计方法. 该方法利用 Duffing 振子构建广义滤波器组,并以其最大 Lyapunov 指数的符号作为系统状态的判断标准. 根据 chirp 信号的特征, 将 chirp 信号的检测问题转化为一个周期信号检测的问题, 使其满足 Duffing 振子的检测条件. 获得调频斜率的估计后, 构造一个新序列, 再利用 Duffing 振子系统估计初频. 为提高信噪比, 本文还提出分段相关平...
在超低信噪比下, 针对 chirp 信号常规检测方法均失效. 提出一种超低信噪比下 chirp 信号的检测与参数估计方法. 该方法利用 Duffing 振子构建广义滤波器组,并以其最大 Lyapunov 指数的符号作为系统状态的判断标准. 根据 chirp 信号的特征, 将 chirp 信号的检测问题转化为一个周期信号检测的问题, 使其满足 Duffing 振子的检测条件. 获得调频斜率的估计后, 构造一个新序列, 再利用 Duffing 振子系统估计初频. 为提高信噪比, 本文还提出分段相关平...
2007, 33(5): 540-545.
doi: 10.1360/aas-007-0540
摘要:
针对一类不确定非线性离散时间动态系统, 提出了基于神经网络与多模型的非线性广义预测自适应控制方法. 该自适应控制方法由线性鲁棒广义预测自适应控制器, 神经网络非线性广义预测自适应控制器和切换机制三部分构成. 线性鲁棒广义预测自适应控制器保证闭环系统的输入输出信号有界, 神经网络非线性广义预测自适应控制器能够改善系统的性能. 切换策略通过对上述两种控制器的切换, 保证系统稳定的同时, 改善系统性能. 给出了所提自适应方法的稳定性和收敛性分析. 最后通过仿真实例验证了所提方法的有效性.
针对一类不确定非线性离散时间动态系统, 提出了基于神经网络与多模型的非线性广义预测自适应控制方法. 该自适应控制方法由线性鲁棒广义预测自适应控制器, 神经网络非线性广义预测自适应控制器和切换机制三部分构成. 线性鲁棒广义预测自适应控制器保证闭环系统的输入输出信号有界, 神经网络非线性广义预测自适应控制器能够改善系统的性能. 切换策略通过对上述两种控制器的切换, 保证系统稳定的同时, 改善系统性能. 给出了所提自适应方法的稳定性和收敛性分析. 最后通过仿真实例验证了所提方法的有效性.
2007, 33(5): 546-549.
doi: 10.1360/aas-007-0546
摘要:
本文研究如何利用不完整的小波系数来恢复原始图像. Chan, Shen 和 Zhou 已经提出了一种基于整体变分 (total variational, TV) 模型的小波域图像修补算法. TV 模型的主要优点是可以保持图像的边缘, 但该模型在平滑区容易产生阶梯效应, 使图像的修补效果不是很理想. 为了克服这个缺陷, 本文首先从局部坐标角度分析了TV模型与p-Laplace算子的物理意义, 从本质上说明了 p-Laplace 算子的扩散性能优于 TV 模型.然后给出了一种基于 p-Laplace...
本文研究如何利用不完整的小波系数来恢复原始图像. Chan, Shen 和 Zhou 已经提出了一种基于整体变分 (total variational, TV) 模型的小波域图像修补算法. TV 模型的主要优点是可以保持图像的边缘, 但该模型在平滑区容易产生阶梯效应, 使图像的修补效果不是很理想. 为了克服这个缺陷, 本文首先从局部坐标角度分析了TV模型与p-Laplace算子的物理意义, 从本质上说明了 p-Laplace 算子的扩散性能优于 TV 模型.然后给出了一种基于 p-Laplace...
2007, 33(5): 550-553.
doi: 10.1360/aas-007-0550
摘要:
球－杆系统真正的问题并不是大行程下的非线性现象, 而是平衡点上的自振荡问题. 分析指出自振荡是由于球在滚动时存在一种滞环特性而引起的. 提出了一种极点配置的方法来避免自振荡. 仿真和实验验证了这一判断. 所采取的稳定措施也是正确的.
球－杆系统真正的问题并不是大行程下的非线性现象, 而是平衡点上的自振荡问题. 分析指出自振荡是由于球在滚动时存在一种滞环特性而引起的. 提出了一种极点配置的方法来避免自振荡. 仿真和实验验证了这一判断. 所采取的稳定措施也是正确的.
2007, 33(5): 554-556.
doi: 10.1360/aas-007-0554
摘要:
本文在状态空间下, 基于线性矩阵不等式(LMI)的方法, 研究了一类不确定广义系统在允许的不确定性下的脉冲耗散控制问题, 并且通过解线性矩阵不等式得到了此类不确定广义系统对于允许的不确定性的鲁棒脉冲耗散状态反馈控制器和输出反馈控制器, 最后通过数值算例验证了定理的可行性.
本文在状态空间下, 基于线性矩阵不等式(LMI)的方法, 研究了一类不确定广义系统在允许的不确定性下的脉冲耗散控制问题, 并且通过解线性矩阵不等式得到了此类不确定广义系统对于允许的不确定性的鲁棒脉冲耗散状态反馈控制器和输出反馈控制器, 最后通过数值算例验证了定理的可行性.
2007, 33(5): 557-560.
doi: 10.1360/aas-007-0557
摘要:
研究了一类具有随机时延的网络化不确定系统的 H∞ 滤波器设计问题. 这类时延的产生是由于传感器和滤波器通过有限带宽的网络连接而引起的系统测量数据的滞后, 而且它是随机发生的. 本文采用满足 Bernoulli 分布随机变量来描述测量数据的这种随机时延. 利用线性矩阵不等式, 给出了全阶和降阶的滤波器存在的充分条件. 所设计的滤波器使得滤波误差系统是均方指数稳定且具有给定的H∞ 性能. 数值仿真表明设计方法的有效性.
研究了一类具有随机时延的网络化不确定系统的 H∞ 滤波器设计问题. 这类时延的产生是由于传感器和滤波器通过有限带宽的网络连接而引起的系统测量数据的滞后, 而且它是随机发生的. 本文采用满足 Bernoulli 分布随机变量来描述测量数据的这种随机时延. 利用线性矩阵不等式, 给出了全阶和降阶的滤波器存在的充分条件. 所设计的滤波器使得滤波误差系统是均方指数稳定且具有给定的H∞ 性能. 数值仿真表明设计方法的有效性.
