2009年 第35卷 第8期
2009, 35(8): 1033-1040.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2009.01033
摘要:
提出了一种基于轮廓线统计量的前景分割Markov随机场(Markov random field, MRF)模型. 和Grabcut等以往模型不同, 本文模型通过在分割标签的编码中加入对轮廓线方向的考虑, 将Gestalt知觉组织的原则加入分割约束中去, 从而使分割边界更为平滑. 作为前景分割和Gestalt知觉组织原则研究的基本框架, 本文模型的系统结构分为前景分割、注意力选择和信息整合三个子模块, 与相关神经生理研究的结论相一致. 最后, 分别给出了基于本文模型的自动和半自动前景分割实现, 结果好于Grabcut等相关算法的结果.
提出了一种基于轮廓线统计量的前景分割Markov随机场(Markov random field, MRF)模型. 和Grabcut等以往模型不同, 本文模型通过在分割标签的编码中加入对轮廓线方向的考虑, 将Gestalt知觉组织的原则加入分割约束中去, 从而使分割边界更为平滑. 作为前景分割和Gestalt知觉组织原则研究的基本框架, 本文模型的系统结构分为前景分割、注意力选择和信息整合三个子模块, 与相关神经生理研究的结论相一致. 最后, 分别给出了基于本文模型的自动和半自动前景分割实现, 结果好于Grabcut等相关算法的结果.
2009, 35(8): 1041-1047.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2009.01041
摘要:
针对图像修补问题中结构信息修补的难题, 提出一种自动延伸图像中显著结构信息并完成图像修补的方法. 通过提取图像未知区域周围的显著结构信息, 并依据结构信息的趋势向未知区域中自动延伸, 形成指导修补的辅助线. 沿着辅助线修补显著结构信息后再利用基于块的纹理合成修复余下的未知区域. 实验结果证明本文提出方法相比传统基于块的纹理合成方法能够得到更好的修补效果.
针对图像修补问题中结构信息修补的难题, 提出一种自动延伸图像中显著结构信息并完成图像修补的方法. 通过提取图像未知区域周围的显著结构信息, 并依据结构信息的趋势向未知区域中自动延伸, 形成指导修补的辅助线. 沿着辅助线修补显著结构信息后再利用基于块的纹理合成修复余下的未知区域. 实验结果证明本文提出方法相比传统基于块的纹理合成方法能够得到更好的修补效果.
2009, 35(8): 1048-1054.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2009.01048
摘要:
动态场景下的运动目标检测与跟踪是计算机视觉研究的前沿方向, 对场景的背景突变和目标的外观突变 的鲁棒性是当前研究的难点所在. 针对这种情形, 本文提出一种基于蛙眼视觉特性的鲁棒跟踪方法. 该方法利用蛙眼视觉认知的生理特性和外部特性, 设计了一种与之相应的模糊化区域理解的运动目标跟踪方法. 针对实验室环境下的动态序列的实验结果验证了方法的有效性; 并进一步将该方法与传统的Canny算子理解结 果及经典的Mean shift算法理解结果进行对比, 显示了方法的优越性.
动态场景下的运动目标检测与跟踪是计算机视觉研究的前沿方向, 对场景的背景突变和目标的外观突变 的鲁棒性是当前研究的难点所在. 针对这种情形, 本文提出一种基于蛙眼视觉特性的鲁棒跟踪方法. 该方法利用蛙眼视觉认知的生理特性和外部特性, 设计了一种与之相应的模糊化区域理解的运动目标跟踪方法. 针对实验室环境下的动态序列的实验结果验证了方法的有效性; 并进一步将该方法与传统的Canny算子理解结 果及经典的Mean shift算法理解结果进行对比, 显示了方法的优越性.
2009, 35(8): 1055-1062.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2009.01055
摘要:
提出了一种视频运动目标的快速检测和稳定跟踪算法. 目标检测使用减背景法, 用均值法构造背景图像, 提出一种基于熵能和广义高斯分布的局部自适应阈值选取算法, 可有效克服噪声的影响. 采用基于特征匹配的目标跟踪方法, 提出一种LICS (Logarithm illuminance contrast statistic)特征, 该特征能够更加充分有效地表征目标, 可在光照和目标姿态变化的情况下实现刚体目标的稳定跟踪. 使用Kalman滤波限制搜索匹配范围以减小计算量. 用目标子区域匹配的方法解决目标相互遮挡时的跟踪问题. 实验结果表明, 该算法在运动目标检测效果、跟踪稳定性和运行时间方面都有良好的性能.
提出了一种视频运动目标的快速检测和稳定跟踪算法. 目标检测使用减背景法, 用均值法构造背景图像, 提出一种基于熵能和广义高斯分布的局部自适应阈值选取算法, 可有效克服噪声的影响. 采用基于特征匹配的目标跟踪方法, 提出一种LICS (Logarithm illuminance contrast statistic)特征, 该特征能够更加充分有效地表征目标, 可在光照和目标姿态变化的情况下实现刚体目标的稳定跟踪. 使用Kalman滤波限制搜索匹配范围以减小计算量. 用目标子区域匹配的方法解决目标相互遮挡时的跟踪问题. 实验结果表明, 该算法在运动目标检测效果、跟踪稳定性和运行时间方面都有良好的性能.
2009, 35(8): 1063-1070.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2009.01063
摘要:
针对直接基于小数据集贝叶斯网络结构学习不可靠, 以及目前对小数据集的处理只强调扩展而忽略对扩展数据的修正等, 提出了将扩展与修正相结合的小数据集处理机制, 以及在此基础上的基于结点排序和局部打分--搜索的贝叶斯网络结构学习方法. 可不需要完全结点顺序的先验知识, 但能够结合专家的部分结点顺序信息. 实验结果显示了这种方法的有效性和可靠性.
针对直接基于小数据集贝叶斯网络结构学习不可靠, 以及目前对小数据集的处理只强调扩展而忽略对扩展数据的修正等, 提出了将扩展与修正相结合的小数据集处理机制, 以及在此基础上的基于结点排序和局部打分--搜索的贝叶斯网络结构学习方法. 可不需要完全结点顺序的先验知识, 但能够结合专家的部分结点顺序信息. 实验结果显示了这种方法的有效性和可靠性.
2009, 35(8): 1071-1079.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2009.01071
摘要:
提出用粒计算方法从关系数据库或信息系统中挖掘具有不同粒度大小的多维多层次关联规则. 首先, 基于粒计算的划分模型给出了从关系数据库或信息系统中进行知识发现的框架; 其次, 提出频繁k-项目集生成的粒计算方法; 最后, 对所提出的粒计算方法通过实际例子进行说明, 并选择两类不同数据集在给定不同支持度下进行测试, 以及与两种经典方法进行了比较. 测试结果表明所提出的粒计算方法有效. 而且借助粒计算使得关联规则的语义变得更加清晰和易于理解.
提出用粒计算方法从关系数据库或信息系统中挖掘具有不同粒度大小的多维多层次关联规则. 首先, 基于粒计算的划分模型给出了从关系数据库或信息系统中进行知识发现的框架; 其次, 提出频繁k-项目集生成的粒计算方法; 最后, 对所提出的粒计算方法通过实际例子进行说明, 并选择两类不同数据集在给定不同支持度下进行测试, 以及与两种经典方法进行了比较. 测试结果表明所提出的粒计算方法有效. 而且借助粒计算使得关联规则的语义变得更加清晰和易于理解.
2009, 35(8): 1080-1086.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2009.01080
摘要:
随机探测/丢失序列的引入使得状态估计中的Cramer-Rao下界(Cramer-Rao lower bound, CRLB)具有随机性; 在探测概率小于1的不完全量测系统中, 针对CRLB与数据丢失位置(Location of missing data, LMD)之间呈现出的某种关联现象, 讨论了离散随机系统中LMD对CRLB的影响; 利用Lyapunov不等式, 给出了一定条件下变形CRLB与LMD满足单调递减函数关系这一新结论; 同时在给定探测率下, 给出了一组CRLB上下界计算方法, 数字仿真表明探测率越高, 上下界越接近理论CRLB.
随机探测/丢失序列的引入使得状态估计中的Cramer-Rao下界(Cramer-Rao lower bound, CRLB)具有随机性; 在探测概率小于1的不完全量测系统中, 针对CRLB与数据丢失位置(Location of missing data, LMD)之间呈现出的某种关联现象, 讨论了离散随机系统中LMD对CRLB的影响; 利用Lyapunov不等式, 给出了一定条件下变形CRLB与LMD满足单调递减函数关系这一新结论; 同时在给定探测率下, 给出了一组CRLB上下界计算方法, 数字仿真表明探测率越高, 上下界越接近理论CRLB.
2009, 35(8): 1087-1093.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2009.01087
摘要:
在回顾了基于语音客观质量评估和计算听觉场景分析的单声道混合语音分离方法的基础上, 针对该方法所采用的ITU-T P.563语音客观质量评估标准存在的使用限制以及计算量大的缺点, 提出了一种采用基于时域包络表示的语音客观质量评估算法来替代P.563算法的单声道混合语音分离方法. 该方法在几乎不降低原方法分离性能的前提下, 大大节约了算法运行所需的时间和资源消耗.
在回顾了基于语音客观质量评估和计算听觉场景分析的单声道混合语音分离方法的基础上, 针对该方法所采用的ITU-T P.563语音客观质量评估标准存在的使用限制以及计算量大的缺点, 提出了一种采用基于时域包络表示的语音客观质量评估算法来替代P.563算法的单声道混合语音分离方法. 该方法在几乎不降低原方法分离性能的前提下, 大大节约了算法运行所需的时间和资源消耗.
2009, 35(8): 1094-1100.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2009.01094
摘要:
对于一类非线性微分-代数(Differential-algebraic equation, DAE)子系统, 将非线性常微分方程(Ordinary differential equation, ODE)系统的逆系统方法进行了完全扩展. 首先对此类非线性DAE子系统提出的物理背景和系统特性进行了详细阐述. 然后给出了非线性DAE子系统的逆系统定义, 包括单位右逆系统和 α 阶积分右逆系统. 接下来提出一种递归算法, 利用此算法给出了被控系统可逆的充要条件, 并构造了物理可实现的控制器, 实现了非线性DAE子系统的线性化解耦. 最后基于本文所提出的控制方法, 研究了电力系统同步发电机组励磁汽门综合控制的线性化解耦问题.
对于一类非线性微分-代数(Differential-algebraic equation, DAE)子系统, 将非线性常微分方程(Ordinary differential equation, ODE)系统的逆系统方法进行了完全扩展. 首先对此类非线性DAE子系统提出的物理背景和系统特性进行了详细阐述. 然后给出了非线性DAE子系统的逆系统定义, 包括单位右逆系统和 α 阶积分右逆系统. 接下来提出一种递归算法, 利用此算法给出了被控系统可逆的充要条件, 并构造了物理可实现的控制器, 实现了非线性DAE子系统的线性化解耦. 最后基于本文所提出的控制方法, 研究了电力系统同步发电机组励磁汽门综合控制的线性化解耦问题.
2009, 35(8): 1101-1106.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2009.01101
摘要:
讨论广义时滞系统的时滞依赖控制问题. 基于线性矩阵不等式(LMI)方法和增广Lyapunov泛函, 给出保证系统正则、无脉冲、稳定且满足性能指标的时滞依赖有界实引理. 在此引理的基础上, 给出基于严格LMI的状态反馈控制器存在的时滞依赖条件. 同时给出所需状态反馈控制器的明确表示. 数值例子表明本文的结果改进了已有结论的保守性.
讨论广义时滞系统的时滞依赖控制问题. 基于线性矩阵不等式(LMI)方法和增广Lyapunov泛函, 给出保证系统正则、无脉冲、稳定且满足性能指标的时滞依赖有界实引理. 在此引理的基础上, 给出基于严格LMI的状态反馈控制器存在的时滞依赖条件. 同时给出所需状态反馈控制器的明确表示. 数值例子表明本文的结果改进了已有结论的保守性.
2009, 35(8): 1107-1113.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2009.01107
摘要:
为了实现移动机器人仅依靠激光测距仪和里程计实时地创建精确的栅格地图, 本文提出了一种结合最近点迭代(Iterative closest point, ICP)算法和Rao-Blackwellized粒子滤波的同时定位与地图创建方法. 该方法利用ICP算法对相邻两次激光扫描数据进行配准, 并将配准结果代替误差较大的里程计读数, 以改善基于里程计读数的建议分布函数; 同时通过采用改进的抽样策略, 提高了粒子滤波过程中的抽样效率, 降低创建地图所需的粒子数. 仿真结果表明了该方法的有效性.
为了实现移动机器人仅依靠激光测距仪和里程计实时地创建精确的栅格地图, 本文提出了一种结合最近点迭代(Iterative closest point, ICP)算法和Rao-Blackwellized粒子滤波的同时定位与地图创建方法. 该方法利用ICP算法对相邻两次激光扫描数据进行配准, 并将配准结果代替误差较大的里程计读数, 以改善基于里程计读数的建议分布函数; 同时通过采用改进的抽样策略, 提高了粒子滤波过程中的抽样效率, 降低创建地图所需的粒子数. 仿真结果表明了该方法的有效性.
2009, 35(8): 1114-1120.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2009.01114
摘要:
研究直接自适应状态反馈控制策略解决一类有故障和摄动关联链接的分布式大系统渐进跟踪和扰动抑制问题. 根据特殊的分布式结构, 在所有关联故障因子, 关联通道摄动和子系统外部干扰的上界都未知下, 提出自适应率在线升级控制器参数. 基于自适应策略信息, 构造一类分布式状态反馈控制器自动补偿故障和摄动影响, 同时抑制外部扰动. 在关联通道有故障摄动和外部扰动情况下, 所提出的自适应鲁棒跟踪控制器可以保证所得自适应闭环大系统稳定, 及每个子系统渐进输出跟踪所对应参考信号. 最后由一个仿真例子评估所提技术的有效性.
研究直接自适应状态反馈控制策略解决一类有故障和摄动关联链接的分布式大系统渐进跟踪和扰动抑制问题. 根据特殊的分布式结构, 在所有关联故障因子, 关联通道摄动和子系统外部干扰的上界都未知下, 提出自适应率在线升级控制器参数. 基于自适应策略信息, 构造一类分布式状态反馈控制器自动补偿故障和摄动影响, 同时抑制外部扰动. 在关联通道有故障摄动和外部扰动情况下, 所提出的自适应鲁棒跟踪控制器可以保证所得自适应闭环大系统稳定, 及每个子系统渐进输出跟踪所对应参考信号. 最后由一个仿真例子评估所提技术的有效性.
2009, 35(8): 1121-1127.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2009.01121
摘要:
针对一类线性不确定系统, 提出一种基于连续/离散二维混合模型的重复控制系统设计新方法. 首先建立重复控制系统的连续/离散二维混合模型, 将重复控制器设计问题转化为一类连续/离散二维系统的稳定性问题; 然后应用二维连续/离散系统方法, 给出了重复控制系统新的稳定性条件. 进一步, 利用线性矩阵不等式方法, 获得了重复控制系统稳定边界和重复控制器参数的计算方法. 与现有方法不同的是, 本文以二维混合模型来描述重复控制系统, 更加符合其本质特征, 实现了对重复控制过程中两种不同行为的独立调节. 最后, 数值仿真实例验证了本文所提方法的有效性.
针对一类线性不确定系统, 提出一种基于连续/离散二维混合模型的重复控制系统设计新方法. 首先建立重复控制系统的连续/离散二维混合模型, 将重复控制器设计问题转化为一类连续/离散二维系统的稳定性问题; 然后应用二维连续/离散系统方法, 给出了重复控制系统新的稳定性条件. 进一步, 利用线性矩阵不等式方法, 获得了重复控制系统稳定边界和重复控制器参数的计算方法. 与现有方法不同的是, 本文以二维混合模型来描述重复控制系统, 更加符合其本质特征, 实现了对重复控制过程中两种不同行为的独立调节. 最后, 数值仿真实例验证了本文所提方法的有效性.
2009, 35(8): 1128-1135.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2009.01128
摘要:
讨论了一类由若干个连续时间线性系统组成的强耦合的空间关联系统的分布式控制器设计问题. 该类系统在实际中有广泛应用, 如高速路车辆控制系统, 电网系统及计算机网络系统. 提出了混合Lyapunov判据和混合有界实引理对该类大系统的稳定性和H无穷性能进行了分析. 给出了基于LMI的分布式动态输出反馈控制器设计方法, 从而保证了闭环大系统的稳定性和H无穷性能. 在控制器的求解过程中, 引入了更为高效和计算可靠性更高的变量替换法进行求解, 试验结果表明, 一些通过消元法无解的问题借助变量替换法可以得到很好的解决. 最后, 通过具体实例说明了分布式控制系统在动态性能指标上优于分散控制系统.
讨论了一类由若干个连续时间线性系统组成的强耦合的空间关联系统的分布式控制器设计问题. 该类系统在实际中有广泛应用, 如高速路车辆控制系统, 电网系统及计算机网络系统. 提出了混合Lyapunov判据和混合有界实引理对该类大系统的稳定性和H无穷性能进行了分析. 给出了基于LMI的分布式动态输出反馈控制器设计方法, 从而保证了闭环大系统的稳定性和H无穷性能. 在控制器的求解过程中, 引入了更为高效和计算可靠性更高的变量替换法进行求解, 试验结果表明, 一些通过消元法无解的问题借助变量替换法可以得到很好的解决. 最后, 通过具体实例说明了分布式控制系统在动态性能指标上优于分散控制系统.
2009, 35(8): 1136-1139.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2009.01136
摘要:
探讨归纳了一类用于在线求解线性方程组的梯度神经网络, 并且证明了该类梯度网络具有全局指数收敛特性, 而非以往提出的渐进收敛特性. 此外, 相对于使用线性激励函数的情况, 当使用幂S形激励函数时网络具有更好的收敛效果. 计算机仿真结果进一步验证了上述分析的准确性和该网络求解线性方程组问题的有效性.
探讨归纳了一类用于在线求解线性方程组的梯度神经网络, 并且证明了该类梯度网络具有全局指数收敛特性, 而非以往提出的渐进收敛特性. 此外, 相对于使用线性激励函数的情况, 当使用幂S形激励函数时网络具有更好的收敛效果. 计算机仿真结果进一步验证了上述分析的准确性和该网络求解线性方程组问题的有效性.
2009, 35(8): 1140-1144.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2009.01140
摘要:
针对PnP问题的方程建立与求解, 提出一种基于矢量差分的未标定摄像机P5P问题的线性求解算法. 将5个控制点组成非共面的4点集合, 按照成像过程, 通过两个集合间的控制点矢量差分逐步构建摄像机姿态及相机矩阵的线性约束方程. 再依据线性理论与旋转阵 R 的正交性化简约束方程, 利用矢量积运算给出未标定P5P问题摄像机姿态及相机矩阵的解析解. 模拟和真实实验都验证了该方法的有效性.
针对PnP问题的方程建立与求解, 提出一种基于矢量差分的未标定摄像机P5P问题的线性求解算法. 将5个控制点组成非共面的4点集合, 按照成像过程, 通过两个集合间的控制点矢量差分逐步构建摄像机姿态及相机矩阵的线性约束方程. 再依据线性理论与旋转阵 R 的正交性化简约束方程, 利用矢量积运算给出未标定P5P问题摄像机姿态及相机矩阵的解析解. 模拟和真实实验都验证了该方法的有效性.
