基于多尺度空间PCNN模型的图像分割算法

运动车辆图像中车牌具有所占比例小、位置不固定和大小不一的特点,因此,对车辆图像分割时车牌区域容易产生过分割与欠分割问题.脉冲耦合神经网络(Pulse Coupled Neural Network,PCNN)被誉为"第三代神经网络"并广泛应用于图像分割.在利用PCNN模拟人类视觉的图像分割过程中,由于传统PCNN模型中的连接矩阵使用固定值表示,使得PCNN模型不能满足图像分割时尺度变化的需求.为了解决这个问题,本文提出了基于多尺度空间PCNN模型的车辆图像分割算法,将尺度空间引入PCNN模型,使PCNN模型具有了尺度特性,提高了系统自适应分割车牌图像的能力.     

基于AIS的船舶航迹分布算法

为绘制航迹分布图,利用AIS信息,尤其是位置信息,设计了航迹分布图绘制算法.该算法以AIS信息数据库中动态表、静态表为数据源,利用存储过程,数据库访问技术实现航迹分布图在电子海图平台上的绘制.研究结果表明,这种航迹分布图绘制方法具有可行性、快捷性和较高的准确性.     

基于外观模型和时空模型的多摄像机目标跟踪

针对多摄像机之间的光照变化、环境差异以及视角变化,文章提出基于外观模型和时空模型相结合的方法进行无重叠视域多摄像机间的目标跟踪。首先使用颜色标准化的方法减弱摄像机之间的颜色差异、学习目标的外观模型。颜色标准化过程无需人工标定目标间的对应关系,因此当摄像机数目增多时可以自动学习新的外观模型。然后由目标的外观相似度无监督学习得到与摄像机的环境、光照和视角无关的时空模型,即不同摄像机下进出口的分布模型、路径关系和转移时间概率分布。最后计算目标之间的外观相似度和时空相似度,实现多摄像机间的目标跟踪。在实际摄像机网络场景中应用该方法,结果表明了其有效性,并且具有较高的准确率。     

互见中基于AIS数据的船舶领域

为确定船舶领域,根据琼州海峡船舶自动识别系统(AIS)数据,再现该水域内船舶航行过程.依据海上避碰规则,判断会遇船舶间避让义务关系,建立船舶避让行为和最近会遇点位置间的关系模型.利用数理统计和模糊数学方法,获得不同避让度下船舶领域的边界曲线,建立海上船舶领域模型.     

基于AIS的船舶代理业务监控系统

船舶自动识别系统fAutomatic Identification System，简称AIS）是一种新型的助航系统及设备。目前已发展成通用自动识别系统（UAIS）。AIS采用自控时分多址联接技术，在海事VHF频段自动连续发送本船静态、动态和航次信息及安全短消息，同时也自动接收周围船舶发出的这些信息，并与海岸基站进行信息交换。国际海事组织（IMO）在《关于全球船载自动识别系统fAIS）性能标准的建议案》中对AIS的功能做出了描述，     

基于改进Census变换和多尺度空间的立体匹配算法

为提高双目立体匹配算法在弱纹理区域的匹配精度和多尺度空间的匹配一致性,提出基于窗口内像素均值信息判断和自适应权重的改进Census变换算法进行代价计算,提高像素在视差不连续区域的匹配精度.代价聚合阶段引入高斯金字塔结构,将引导图滤波算法融合到多尺度模型中,并添加正则化约束来提高对弱纹理区域的匹配一致性;视差选择阶段中,采用一系列优化方法如误匹配点检测、区域投票策略和亚像素增强等来提高匹配的正确率.实验结果表明,该算法在Middlebury测试集上的平均误码率为5.91%,在弱纹理区域和视差不连续区域能得到较好的视差图,且具有较好的鲁棒性.     

基于位置不确定性的多尺度空间方向关系相似性粗集模型

针对现有研究中没有考虑空间目标的不确定性对空间方向关系相似性的影响问题,借助粗集表达不确定性问题的优势,定义在空间方向关系锥形模型中空间方向关系的粗集表达方法,以此为基础提出基于空间对象位置不确定性的多尺度空间方向关系相似性的计算和粗集表达方法,使得多尺度空间方向关系相似性的取值在一个区间范围内变动,在多尺度空间方向关系相似性概念表达上更符合人类的认知逻辑.     

基于模糊聚类的多尺度空间数据挖掘模型及其矿山应用

基于空间数据的尺度特性,提出了多尺度空间数据挖掘的技术思想,建立了同一地理要素在不同尺度下的信息推理模型,即多尺度空间数据挖掘框架模型.以矿井煤层厚度为研究对象,以聚类分析为挖掘技术,实现了多尺度分析思想应用于空间数据挖掘领域的设想,证实了空间数据挖掘领域中的多尺度现象.研究成果丰富和发展了空间数据挖掘的基础理论.     

京津冀气溶胶时空变化特征及潜在来源分析

针对京津冀日益恶化的环境问题,采用Terra-MODIS C6.1 MOD04_L2 气溶胶光学厚度(AOD)产品对京津冀地区2011-2020年AOD时空变化特征进行探究,基于 HYSPLIT模型得到京津冀地区3个主要城市的四季主要气流输送轨迹,并结合空气质量指数(AQI)数据和潜在源贡献因子法(PSCF)分析石家庄市不同季节的污染物潜在源区。结果表明：京津冀地区多年AOD空间分布大体呈东南高西北低的特征;10a间AOD总体呈“w型”下降,峰值和谷值出现在2011年(0.49)和2017年(0.33);AOD四季均值由高至低依次为：夏(0.53)>春(0.39)>冬(0.36)>秋(0.32);AOD月变化呈“双峰”型,峰值出现在2月(0.48)和7月(0.59);北京市、天津市和石家庄市四季主要受到短距离气团输送的影响;统计AQI优良率可知京津冀3个主要城市中石家庄市空气质量最差,通过PSCF分析得出影响石家庄市AQI值的潜在源区主要分布在石家庄市本地及周边省市。     

基于改进AIS系统的卫星接收机船舶检测率

为解决卫星接收AIS信号时存在多用户时隙冲突、信号传输过程中时延等问题,针对新的AIS方案,给出卫星接收机船舶正确检测率比较分析结果,同时,给出A类和B类混合分布以及不同海域下A类船舶的正确检测率.该新方案可以提高卫星接收机的船舶检测率.     

基于时空特征组合模型的转辙机故障诊断

为解决转辙机故障诊断领域中存在的单一特征信息提取不足、单一诊断方法难以避免因方法局限性造成的分类误差,同时其存在一定程度的过拟合,以及泛化能力、鲁棒性不足的问题,提出了一种基于时空特征组合模型的故障诊断方法。首先,在ZYJ7电液转辙机的8种故障模式和正常模式所对应的油压曲线上提取时频域小波系数作为原始数据集,采用核主成分分析（KPCA）和长短期记忆网络（LSTM）提取其空间、时间特征,之后基于add思想构建时空特征集。其次,对卷积神经网络（CNN）、LSTM两分类器关键参数寻优后分别进行故障诊断,得到各个故障类型的概率值和误差系数。最后,利用误差倒数法对两分类器各个故障类型的概率值赋予权重,得到最终输出结果。仿真结果表明：CNN-LSTM组合模型诊断准确率达98.14%,较单一多层感知机（MLP）、CNN、LSTM模型准确率分别提升7.40%、5.55%、1.85%。可见此方法有效提高了转辙机诊断准确率,为集成学习模型在转辙机故障诊断领域的应用提供了一种思路。     

基于AIS的船舶智能避碰专家系统的研究

充分利用AIS的优越性，并以专家系统技术为主，设计具有一定智能的船舶避碰专家系统。该系统通过对海上两船间会遇局面进行分析，判断且能给出合理的避让方案，能有效解决避碰问题，保证了航行安全。     

基于AIS信息的航道内船舶速度分布统计分析

为了定量地揭示航道内航行的各种类型船舶所采取的安全航速的分布规律,以船舶AIS信息为数据来源,在SQL数据库中计算得到船舶通过航道门线时的速度.在此基础上,运用直方图法、折线图法分析船舶的速度分布规律,定量地揭示出航道内不同类型船舶采取速度的分布范围,并以青屿水道内航行的货船为例,计算得出航道内不同长度的货船速度分布的均值、方差与船舶长度呈正相关的关系.可为进出航道的船舶采取安全航速,为港航管理部门制定相关制度提供决策依据.     

基于AIS数据的船舶会遇挖掘与分析

为实现在AIS海量数据中快速高效地识别会遇船舶信息,对会遇船舶航行过程实施监控和分析,识别研究水域内存在的海上交通安全风险点。以台湾海峡部分区域内的AIS数据作为研究对象,运用改进的DBSCAN聚类算法,结合船舶会遇特征参数计算,挖掘两船会遇与多船会遇信息,根据船舶方位和航向差划分船舶交叉、对遇和追越三种会遇局面,并通过定量化方式多维度描述不同类型的船舶会遇过程。结果表明:分析轨迹数据的时空特性可以再现船舶会遇场景,能更清晰全面地展现船舶的会遇过程。     

黄河流域极端干旱的时空演变特征及多变量统计模型研究

干旱是黄河流域经常性发生的自然灾害之一,给该地区的社会生产、人民生活带来了巨大的影响.本文选取黄河流域61个气象站点1960—2009年的气象资料,计算每个站点月尺度和年尺度的PDSI指数,分析了该地区极端干旱和干旱的时空演变特征,并利用Copula函数,构建干旱历时和干旱强度之间的两变量统计模型,研究该地区干旱发生风险的空间分异特征.研究发现,黄河流域在过去50年有逐渐变旱的趋势,其中20世纪60年代该地区降水较为丰沛,但也有少部分年份发生了比较严重的干旱.20世纪80年代以后,黄河流域极端干旱和干旱的发生频次均有增加的趋势.黄河流域干旱发生频率大体上呈现出北高东南低的空间分布特征.通过对特定站点(陕西吴旗站)的分析,发现干旱历时和干旱强度之间具有很好的相依性,从Chi图中可以反映出上述两个变量之间具有上尾相关的特征.K-S检验的结果表明,指数分布和Gamma分布能够分别很好的拟合干旱历时和干旱强度.拟合优度检验的结果表明,在所选择的3种Copula函数中,Gumbel Copula能够较好的描述干旱历时和干旱强度之间的相关结构.重现期分析的结果表明,黄河上游和中游北部发生干旱的风险相对较高,而流域下游地区风险相对较低.     

基于潜在语义的多类文本分类模型研究

在文本分类中,一个文本往往有多类属性,而目前大多数分类模型均为二元分类模型.因此,提出一种基于潜在语义的多类分类模型.该模型同时考虑文档特征信息和文档的类属信息,在提取文档潜在语义信息的同时把对文档分类贡献大的特征信息保留下来.其结果是既能较好地解决文档中同义词和多义词的问题,又能解决多类属分类问题,并且能够探测到新类.在Reuters文档集上的实验表明,在维数较低的情况下,分类效果比较好,性能比较稳定.     

基于神经网络的异常船舶航迹特征因子模型

船舶异常行为研究是海事安全科学理论研究的重要组成部分,它对于船舶监管以及海上安全通行具有重要意义,目前是航海领域的热点研究方向之一。根据船舶航迹分析船舶航行状态以及规范性,研究船舶航迹行为特征,发现隐藏于航迹数据集中的船舶异常行为模型。针对目前危险船舶向外播放伪造数据造成的船舶监控不准确的异常船舶行为,提出了基于神经网络的异常船舶航迹特征因子模型。通过中分纬度算法分析轨迹数据的隐藏关系,选取实际舶船舶自动识别系统(Automatic identification system, AIS)的数据对多层前馈神经网络（Back Propagation,BP）进行训练,使其完成对关系规则的学习,通过测试集数据对模型准确性进行判断。实验结果表明,该模型对于伪造船舶数据判断的准确率高于0.985。     

济南市冬季大气污染时空分布特征及潜在污染源区分析

利用2016—2018年冬季济南市大气主要污染物和气象监测数据,对大气污染特征及潜在源区进行分析。结果表明：2016—2018年冬季济南市环境空气中可吸入颗粒物PM₁₀和细颗粒物PM_2.5分别占首要污染物的34.7%和63.8%,轻度污染以上天数占总天数的58.6%,冬季高质量浓度PM_2.5导致年均值增加7.5μg/m³;从空间分布来看,PM₁₀与PM_2.5空间分布为天桥区、槐荫区及平阴县质量浓度较高,SO₂则为商河县和济阳区质量浓度偏高,NO₂和CO为济阳区、天桥区和槐荫区质量浓度较高;研究期间NO₂、CO、PM₁₀、PM_2.5的质量浓度呈正相关性,相关系数均在0.7以上,推断交通源、工业燃烧源、燃煤是颗粒物的主要来源;济南市冬季的气团输送为偏南、西北、偏北和偏东4个方向,偏南和偏东气团为影响济南市冬季大气污染主要输送路径。进一步研究潜在源区贡献...     

基于时空特征的中继卫星系统业务模型

对中继卫星系统业务特征的分析和建模是系统资源调度优化问题的关键。基于系统调度原理和实际运控特点,构建了一个能够统一表征用户中继业务的参数化模型,可从时间、空间2个维度描述中继业务特征。通过引入中继卫星天线指向角度作为空间维度变量,改进传统的业务时序约束关系,解决了现有业务模型对时间和空间特征描述不准确的问题。对中继卫星系统业务数据进行分析和调度数值仿真,检验了模型的有效性。仿真结果表明:采用新的业务模型后,中继业务调度完成率平均增加10.65%,单址天线无效资源占比平均减少12.85%,有效提升了中继卫星系统效益。     

基于尺度空间约束的融合特征点匹配方法

本文提出一种多尺度特征匹配的空间约束机制,Combinative Feature based on Constraint in scale space(CFCS SIFT),该约束机制以SIFT特征点的尺度为基础,对多尺度空间中检测到的DOG特征点与Harris角点提供匹配空间约束,以提高正确匹配点对的数量.基于该约束机制,构造了一种融合DOG特征提取、Harris角点提取原理的SIFT描述符提取与匹配方法,该方法在多尺度空间中提取DOG特征点、Harris角点,并根据特征点的空间、坐标参数获取SIF T描述符.在将DOG特征点和Harris角点相融合并生成SIFT描述符的基础上,设定尺度阈值,根据尺度阈值对检测范围进行空间约束,在约束范围内查找特征点,采用BBF(Best Bin First)算法,并用欧氏距离作为度量函数进行特征点的匹配,最后用RANSAC对匹配点对进行筛选纠错.通过大量实验证明,该算法能够找到更多匹配点对,正确匹配点对相对于不具有空间约束的融合特征点匹配方法增加了15%左右.