基于最小二乘支持向量机的自适应差分进化算法

差分进化(DE)算法具有操作简单,控制参数少,鲁棒性好等特点,但在对某些连续空间复杂函数进行优化时存在搜索盲目性较大、效率不高的问题.为此提出一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的自适应DE算法,该算法改进了标准DE算法的差分变异和交叉等关键遗传操作,引入了基于LS-SVM的种群进化引导策略,基于LS-SVM对种群n最优训练集数据进行回归函数逼近和优化,分析了种群进化引导策略的自适应应用条件,给出了算法的整体流程及各关键步骤的复杂度.对标准测试函数的对比优化结果表明,改进算法相比标准DE算法具有更好的全局寻优能力和更高的优化效率,可以满足对连续空间复杂函数优化问题的可靠、高效求解.     

基于多采样率数据的软测量模型

提出了一种利用具有不同采样率的过程数据建立软测量模型的方法.本文采用主成分分析技术对过程数据降维,然后用降维后的数据训练神经网络,建立软测量模型.通过仿真证明,该软测量模型结构简单,获得了过程输出变量在非采样时刻的估计值.     

基于监督核熵成分分析的发动机磨损故障诊断

针对发动机受工作环境影响,导致油液光谱数据存在大量冗余信息且具有非线性结构,从而影响发动机故障诊断结果的问题,提出监督核熵成分分析(supervised kernel entropy component analysis, SKECA)的特征提取方法;该方法在核熵成分分析基础上引入监督学习算法,提取油液光谱数据的内在几何特征,使提取后的故障特征中包含判别信息,并利用遗传算法(genetic algorithm, GA)寻找参数来优化特征提取的结果,采用支持向量机对故障特征进行分类。结果表明：采用SKECA进行特征提取能够有效提高发动机故障诊断精度。     

基于紧耦合像元的自适应增强类内稀疏表示高光谱图像分类

为了充分利用稀疏表示分类算法中重构残差包含的特征信息,将重构残差的波段信息反馈到测试样本中,自适应增强样本的稀疏特征提取。但反馈调整过程可能会出现特征过拟合的问题,为了进一步提高算法的稳定性和分类精度,提出了紧耦合像元生成算法(close coupled set of pixels, CCSP)来平滑特征分布以解决过拟合问题,并最终提出了基于紧耦合像元的自适应增强类内稀疏表示高光谱图像分类方法(close coupled set of pixels based adaptive boosting class wise sparse representation classifier, CCSP ABCWSRC)。在Indian Pines,University of Pavia,Salinas三个高光谱数据集上的实验结果表明,提出的算法对高光谱图像进行了稳定有效的分类并且其分类精度优于同类算法。     

基于启发式算法的支持向量机选股模型

发行流通股的上市公司财务数据是高维、复杂的,在利用财务指标对股票进行投资选择时往往难以全面考虑。为了从样本股的大量财务指标中提取出低维、有效的特征信息来构成支持向量机(SVM)的训练集,提出了一种启发式算法(HA)对原始财务数据进行预处理,在保存原始数据特征信息的同时提高了训练精度和训练效率。实证结果中,基于该启发式算法的支持向量机选股模型(HA-SVM)最终构造的股票组合的年收益显著高于同期基准组合的年收益。另外,进一步将被广泛使用于降维和数据特征提取的主成分分析法(PCA)与该启发式算法进行对比分析,结果表明,HA-SVM模型的训练准确率、预测准确率以及所选股票组合的年收益情况均显著高于PCA-SVM模型。     

基于微粒群和子空间的离群数据挖掘算法研究

传统的离群数据挖掘方法大多数是利用全局的观点看待离群数据,很难发现低维子空间中的偏移数据.利用微粒群算法(PSO)具有简单,容易实现并且没有许多参数需要调整等优势,提出了一种基于PSO和子空间的离群数据挖掘算法(OM-PSO).该算法首先将子空间看作微粒,根据偏离数据所在子空间的稀疏系数,采用带有变异算子的PSO算法来搜索子空间,并将子空间中的数据看作为局部偏离数据,即离群数据;最后采用离散化的天体光谱数据作为数据集,实验结果验证了该算法的有效性.     

一种采用LLE降维和贝叶斯分类的多类标学习算法

多类标数据中的样本可能属于一个或多个类标,因此其分类问题较单类标分类更为复杂。提出一种新的多类标学习算法,首先针对多类标数据的特征属性维数高的特点,采用LLE算法对多类标数据的特征属性进行降维,提取能较完整描述数据的一组低维特征属性集;然后将多类标样本集按所属的类标进行划分,并采用贝叶斯分类模型来学习各组样本集的分类特性;根据各个分类模型的判定类标,综合得到多类标样本的最终类标集。将该算法分别应用到自然场景图像和基因数据的多类标分类学习中,实验结果表明,该算法针对不同的多类标数据集均能取得很好的分类效果,且相比于其他多类标算法有更高的性能。     

一种基于“独立性差”的分类学习新算法

从"独立性差"角度出发,提出了ISE准则下的"独立性差"估计新方法(difference of independence estimation,DOIE).从数学模型上证明该算法与单类SVM等价且可用于解决分类问题.当数据集规模较大时,该算法的优势在于可用较少样本点表示两数据集中样本点间的关系,在保证精度的前提下,提高运算速度.该算法还可应用于两数据集独立性判断、检测流数据分布改变点的位置.若退化为单类数据集,可应用于概率密度估计.Benchmark和UCI数据集上的实验表明,该算法具有较好的性能.     

异方差混合双自回归模型-HMDAR

研究了异方差混合双自回归模型(Heteroscedastic mixture double-autoregressive model,HMDAR)。给出了HMDAR模型的平稳性条件。利用ECM(Expectation conditional maximization)算法估计模型的参数,运用BIC(Bayes information criterion)准则选择模型.HMDAR模型分布形式的灵活性使得它能够对具有非对称或多峰分布的序列进行建模。将该模型应用于几个模拟和实际数据集均得到了较为满意的结果。特别是对于波动较大的序列,HMDAR模型能比其它模型更好的捕捉到数据序列的特征。     

基于退化特征相似性的航空发动机寿命预测

针对航空发动机结构复杂、性能退化参数众多、寿命预测精度低等问题,提出了一种基于退化特征相似性的寿命预测方法。首先通过基于Relief算法的退化特征筛选、基于主成分分析(principal component analysis,PCA)的特征提取和基于核函数的特征平滑,提取低维正交多变量退化特征;然后进行特征的相似性匹配,寻找与当前样本特征片段最相似的一组历史样本中的特征片段集合,将这些片段对应的RUL信息融合并采用密度加权方法得到当前样本的寿命预测估计值;最后通〖JP2〗过美国国家航空航天局(national aeronautics and space administration,NASA)提供的航空涡轮扇发动机仿真数据集验证了该方法的有效性,其寿命预测性能高于现有几种代表性方法。     

基于PCA和SVM的控制图失控模式智能识别方法

控制图是在线质量控制的重要工具,而利用控制图进行异常过程模式识别却是个困难问题。该文在分析现有控制图识别技术在实际应用中存在缺陷的基础上,提出了一种基于主元分析(PCA)和支持向量机(SVM)的控制图失控模式识别方法。首先,将控制图作为信息图用于趋势模式数据集提取;然后,通过对数据集的高维特征进行线性组合并向低维空间投影的方法,降低了分类器的输入维数,提高了各维特征的敏感性;最后,为了克服神经网络方法速度慢和泛化能力弱的缺陷,利用SVM小样本学习能力,有针对性地设计SVM多分类器进行模式识别。用一个含有6种趋势的20维特征仿真数据集对该方法进行检验,通过主元分析后,数据集的特征被降到了3维并保留了88%的分类信息。进一步的识别结果表明,该方法相对现有的BP、SLFM识别方法达到更高的识别率和识别速度,适合质量控制图在线实时识别。     

基于粒子群最小二乘支持向量机的软测量建模

针对最小二乘支持向量机处理大规模样本软测量建模问题时出现模型结构复杂、失去支持向量稀疏性且正规化参数和核参数难以确定的情况,提出了一种改进的算法。利用样本间马氏距离进行样本相似程度分析,去除样本集中部分样本以简化模型结构并提高计算速度,此外应用改进的带扰动项粒子群算法优化模型参数以提高模型的拟合精度和泛化能力。将提出的改进算法用于丙烯腈收率软测量建模,研究结果表明模型精度较高、泛化性能好,满足现场测量要求。     

基于PCA和最小二乘支持向量机的软测量建模

软测量技术是解决工业过程中普遍存在的一类难以在线测量变量估计问题的有效方法,支持向量机是基于统计学习理论的一种新的机器学习方法。提出了一种基于主元分析(PCA)和最小二乘支持向量机的软测量建模方法,用主元分析对输入变量进行数据压缩,消除变量之间的相关性,简化支持向量机结构,并通过交叉验证的方法对支持向量机进行参数选择。将其用于4-CBA软测量建模的结果表明:该方法具有学习速度快、跟踪性能好以及泛化能力强等优点,为4-CBA软测量建模的在线实施提供了方便。     

基于极化分集接收的HRRP欺骗干扰鉴别

有源宽带欺骗干扰能够生成虚假高分辨距离像(high resolution range profile, HRRP),严重影响成像雷达的目标特征提取与识别。为此,研究了基于极化分集接收的HRRP欺骗干扰鉴别方法。首先,建立了目标回波和欺骗干扰的正交极化宽带响应模型,分析了两者的极化相关特性差异;然后,利用正交极化HRRP之间的互相关系数作为鉴别量,提出了相应的鉴别算法;最后,利用飞机缩比模型及干扰机天线的暗室测量数据进行仿真实验。实验结果表明：在一定信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)及鉴别门限条件下,正确鉴别概率将大于90%,验证了算法的有效性。     

基于多尺度光流融合特征点视觉-惯性SLAM方法

为提高视觉-惯性导航系统在弱纹理环境下的鲁棒性和精度, 结合特征点法精度高和光流法速度快的特点以及惯性信息, 提出一种多尺度均匀化光流融合特征点法的视觉-惯性同时定位与地图(simultaneous localization and mapping, SLAM)构建方法。首先, 改进快速特征点提取和描述(oriented fast and rotated brief, ORB)特征提取过程, 采用多尺度网格化的方法提取ORB特征点并利用四叉树均匀分配特征点, 提高特征分布离散性。其次, 在帧间采用LK(Lucas and Kanade)光流法追踪特征点进行帧间的数据关联, 在关键帧对特征点进行描述子的计算和匹配从而实现关键帧间的数据关联, 保证算法速度的同时提高定位精度和鲁棒性。最后, 基于光流法建立的数据关联得到的初始位姿为后端优化提供初始值, 整合ORB特征点重投影误差、惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)预积分误差以及滑动窗口先验误差构建最小化目标函数采用滑动窗口非线性优化进行求解。实验表明, 所提方法相比单目视觉惯性系统具有更高的定位精度和鲁棒性, 定位精度平均提升16.7%。     

Improved method for the feature extraction of laser scanner using genetic clustering

Feature extraction of range images provided by ranging sensor is a key issue of pattern recognition. To automatically extract the environmental feature sensed by a 2D ranging sensor laser scanner, an improved method based on genetic clustering VGA-clustering is presented. By integrating the spatial neighbouring information of range data into fuzzy clustering algorithm, a weighted fuzzy clustering algorithm （WFCA） instead of standard clustering algorithm is introduced to realize feature extraction of laser scanner. Aimed at the unknown clustering number in advance, several validation index functions are used to estimate the validity of different clustering algorithms and one validation index is selected as the fitness function of genetic algorithm so as to determine the accurate clustering number automatically. At the same time, an improved genetic algorithm IVGA on the basis of VGA is proposed to solve the local optimum of clustering algorithm, which is implemented by increasing the population diversity and improving the genetic operators of elitist rule to enhance the local search capacity and to quicken the convergence speed. By the comparison with other algorithms, the effectiveness of the algorithm introduced is demonstrated.     

用于SAR图像小目标舰船检测的改进SSD算法

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像小目标舰船检测中存在的检测率较低、虚警较高等缺点,提出了用于SAR图像小目标舰船检测的改进单步多框检测(single shot multibox detector，SSD)算法。首先,制作了一个专门用于SAR图像小目标舰船检测的数据集,在SSD目标检测算法的基础上,提出了迁移学习、浅层特征增强和数据增广3个方面的改进;利用性能更好的ResNet50作为特征提取结构,在浅层特征增强网络结构中采用了inception模块的分支结构,同时使用了空洞卷积扩大特征图的视觉感受野,增强了网络对小尺寸舰船目标的适应性;最后在数据集上进行了多组对比分析实验,实验结果表明所提方法相比于原始的SSD,平均准确率提高了5.4%,并且对SAR小目标舰船的漏检和误报明显减少。     

基于IMU与sEMG混合信号的实时手势分类算法研究

为了提高表面肌电信号(surface electromyography,sEMG)的手势分类准确率,通过惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)与采集姿态信号与sEMG的混合信号,提出了GRUBiLSTM双层网络的实时手势分类算法。第1层门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)利用能量组合算子特征对混合信号进行突变点检测,定位运动态数据起始点;第2层双向长短时记忆循环神经网络(Bi-directional long short term memory,BiLSTM)使用能量核相图特征对运动态混合信号进行2个方向10种手势的分类。通过离线模型优化,分类算法识别时间低于40 ms,突变点检测精度88.7%以上,手势分类准确率为85%,信息传输率(informationtranslaterate, ITR)达到89.9 bits/min,与基于机器学习的分类算法相比,在准确率与计算效率上具有优势。     

基于鲁棒LS-SVM的ARMA时序模型研究

对时序数据建模与辨识技术进行了分析,提出了使用鲁棒LS-SVM算法建立ARMA时序预测模型。该模型是在LS-SVM的约束条件中加入鲁棒特性和时序模型参数,使之在求解的过程中对孤立点与噪声不敏感,并且能准确地辨识时序模型参数。考虑到高炉的热状态的输入输出数据集间存在着复杂非线性时序上的关系,通过用基于鲁棒LS-SVM的ARMA模型预报铁水中硅的含量,从而达到了预测高炉热状态的目的。说明了该模型在对非线性时间序列预测精度和稳定性上具有明显的优越性,为稳定钢铁质量和生产工艺创造了良好条件。     

基于GA和LS-SVM的AGV变结构控制

为了提高自动引导车控制的精度,提出了一种基于遗传算法和支持向量机的变结构控制方法。利用遗传算法结合支持向量机在线调整变结构控制律中的参数,克服了常规变结构控制方法中需预先设定趋近律参数的限制,既保留了传统趋近律的优点,又有效的改善了系统的控制品质,消除了系统抖振,使系统最终以理想方式在滑模面上运动,理论分析和仿真结果表明了所提出方法的有效性。