实时人脸特征提取

快速精确的人脸特征提取是人脸识别和表情分析的基础.文中提出了一种新型高效的视频人脸几何特征实时提取方法.视频输入图像以加权图形式表示,通过在加权图上的随机游动实现人脸像素级特征的自动提取,脸部特征包括外轮廓、眉毛、眼睛、鼻子和嘴唇.加权图采用8-邻接结构,定义在图的边上的加权值反映随机游动通过该边的似然度.随机游动模拟了一个各向异性的扩散过程,此扩散过程在滤除图像噪声点的同时保留下脸部特征点.随机游动从一些事先通过颜色和运动信息确定的、最具人脸特征的种子点开始,通过随机游动获得的人脸特征点以其原始形式统一保存在多个链表结构中,并根据人脸各部分的相对位置聚集成对应的特征点集合.有关人脸结构的先验知识通过Bayes方法结合到分析过程中.为了便于高层视觉计算,采用统计形状分析方法,将人脸特征点进一步表示成形状和配准信息,形状是具有仿射不变特性的几何信息,用于描述人脸的全局特征.形状的距离度量采用Procrustes距离.实验结果表明,提出的方法快速高效,能够实时地从视频中提取出人脸特征,在一定程度的光线变化、尺度变化、头部转动、手部干扰的情形下仍可以正常工作.     

基于图论的多尺度特征点匹配

文中针对在视觉测量系统中双目立体视觉特征点同名点匹配问题,提出基于图论的稀疏特征点全局匹配算法.首先,提出多尺度特征点提取算法来获得特征点的准确位置.算法引入多尺度小波变换,利用变换后的系数构建自相关矩阵从而进一步确定特征点的位置.然后,根据图理论将提取的稀疏特征点构建一个图,从而使特征点匹配问题转化为可用能量最小化方法解决的图的标记问题.此多尺度特征点全局匹配算法利用多尺度分析来提高匹配精度,并且利用特征点构建图降低了图的规模,同时根据极线约束选择潜在视差值进行计算,降低了计算量.实验结果表明此算法可获得精确的匹配结果.     

ISAF重构算法密度函数快速计算模型

球坐标系下的ISAF算法是一种新的20面体分子三维重构方法,该方法精度优于传统柱坐标系下的Fourier-Beseel算法,但其执行速度远低于Fourier-Bessel算法,严重制约了ISAF算法的实际应用.分析发现,在ISAF算法中密度函数计算是影响重构速度的主要瓶颈之一.针对上述问题,文中提出一种密度函数快速计算模型,该模型包括三个组成部分:球坐标系网格点密度函数快速计算方法、"球坐标系—直角坐标系"网格点密度函数转换方法、基于两阶段映射法的快速对称映射方法.该模型可以将密度函数计算阶段的时间复杂度由O[(LM)8]降低到O[(LM)7].采用Psv-F病毒数据进行实验,结果表明,在保证精度的前提下,该模型可以将密度函数的计算速度提高2个数量级,将三维重构整体速度提高30倍左右,并且随着数据规模的增大、重构精度的提高,该模型带来的加速比将进一步增大.     

一种生成渐进动画网格模型的改进算法

在计算机图形学中,动画网格模型被广泛地用来表示时变数据,而模型的渐进网格表示方法经常可以用来加快处理、传输和存储速度.文中提出一种生成渐进动画网格模型的高效方法.该方法使用一种改进的基于曲率的二次误差测量准则来计算边折叠代价,可以有效地保持曲面上更多的局部特征.同时,定义了原始动画序列的变形程度权值,并将其加入到累加的边折叠代价中,这样动画模型中的动作变形特征就得到了有效的保持.最后,对动画序列提出了一种优化算法,可以有效地减少动画输出的视觉跳变,提高相邻帧的时间一致性.实验结果证明,本方法高效、易于实现,并且可以在任意细节层次上生成高质量的渐进动画网格模型.     

DSOM: 一种基于NO时空动态扩散机理的新型自组织模型

研究了神经信号传输中, 内源性一氧化氮(NO)的四维动态扩散特性及其在长时程学习过程中的增强作用. 将NO扩散机理建模后与Kohonen自组织映射模型相结合, 在空间SOM基础上引入时间增强, 提出了新型的动态扩散型自组织映射模型, 计算了最优化权值的误差函数, 并分析比较了该模型与SOM中噪声干扰对训练的影响. 最后结合多项典型的一维和二维输入模式,给出自组织映射模型与扩散型自组织映射模型的仿真结果对比.     

一种基于注意力机制的群集运动模型

利用选择性注意机制能够进行高效信息筛选的特点,提出了一种基于注意力机制的群集运动模型.模型中的个体采用视觉导引的固定邻居个数感知规则,根据邻居对于局部有序度的贡献计算其显著度值,而后采用阈值响应模型改变自身的状态,并在不同的状态下采取不同的运动策略.首先分析了选择性注意和群集行为的关系,然后对群集中注意力驱动的信息传播过程进行了研究,发现在注意力机制的驱动作用下,群集中的信息传播呈现出层级网络结构;最后对所提出的群集模型在单向刺激下的群集运动以及信息个体诱发的群集运动等自组织运动特性进行了仿真实验分析.     

基于改进K均值的脸形聚类算法

针对海量人脸图像数据库检索时顺序匹配速度慢等问题,提出把聚类技术应用于数据库预分类,利用脸形特征对人脸图像自动聚类.首先用改进主动形状模型提取脸形特征,再用改进K-均值算法对人脸图像进行聚类.使用Hausdorff距离计算两个特征点集的相似度.实验表明,该算法的聚类结果比较稳定、精确且符合人类视觉认知特性.     

超低分辨率人脸图像高速重建方法

文中采用软硬件相结合的方法,实现了一种基于学习的超低分辨率人脸图像的高速重建系统.硬件系统的工作频率为60MHz,采用了FPGA组成并行处理单元,采用多内存形成并行数据,高速实现了计算复杂度高的相似度计算、相似度排序,从而解决了基于学习的超低分辨率人脸图像重建的处理速度问题.文中实现了8×6,16×12,32×24三个级别的人脸图像尺寸的重建系统,重建倍率分别为4×4倍、8×8倍、16×16倍,取得了好的视觉效果和低的RMS误差率,在速度上与C相比,最大可达到7900多倍的加速比,在保证重建质量的同时在处理速度上也有显著的提高.     

蛇形移动输送机运动学仿真分析

介绍了一种新型的可以实现水平弯曲和垂直弯曲的多驱动的并且可以自主行走的带式输送机,该系统为典型的非完整、欠驱动系统,文中分析系统的运动学特性,建立了运动学方程,并运用理论分析的运动学模型进行了仿真分析,证明该输送机运动特性与带拖车移动机器人有相似的运动特性和运动规律。     

利用AIRS高光谱数据开展HJ-1B热红外通道的多点交叉定标及验证

我国热红外传感器在轨辐射定标主要通过基于大面积均匀目标的实测数据开展的单点法场地定标以及与高精度中分辨率载荷的多点法交叉定标来实现.单点法场地定标耗时、费力,且无法计算定标系数的截距,与中分辨率载荷的多点法交叉定标受到入瞳辐亮度匹配算法的制约,两者都影响着我国在轨定标系数精度的提高.利用AIRS高光谱数据的光谱特征,针对国产HJ-1B卫星热红外通道进行多点交叉定标方法研究,通过选择临近成像时间、选择均匀区域消除时空差异,同时通过MODTRAN辐射传输模型开展逐像元计算,对不同像元间的观测几何因素进行归一化处理.通过基于单一均匀区域、不同时相的时间序列多点法和基于同一时相、不同均匀区域的均匀目标多点法交叉定标获得HJ-1B热红外通道定标系数,并以基于HJ-1B热红外通道查找表法获取的星上定标系数为基准,对多点法交叉定标所得定标系数进行验证.经过分析,通过剔除时间序列多点法中的异常点和调整均匀目标多点法中的匹配因子,所得定标系数模拟得到的等效离水亮温值与基于星上定标系数反演得到的离水亮温值偏差分别达到1.81和0.92 K.由结果可知,基于AIRS的HJ-1B热红外通道的均匀目标多点法交叉定标结果更精确可信.     

基于动态规划的多无人机通信连通性保持研究

随着无人机技术的逐渐成熟,制造成本不断降低,无人机在多个领域得到广泛应用,如农业、工业、安全、军事等.而无人机在执行任务时,往往需要与地面基站保持通信的连通性.但在距离较远或有遮挡情况下,信道质量将严重下降,这对通信连通性的保持提出挑战.针对该问题,本文考虑部署多架无人机作为通信中继,以串联方式构建任务无人机与地面基站稳定的通信链路.本文以长期信道容量作为优化指标,基于动态规划理论提出了两种中继无人机的规划方法:CMMP-AT和CMMP-OBO. CMMP-AT方法强调在任务执行初期就部署全部中继无人机,该方法部署较为简便,但计算复杂度较高. CMMP-OBO方法提出按照任务需求逐架部署中继无人机,该方法较为灵活,且计算复杂度低,扩展性好,可节约中继无人机的运动能耗.实验结果表明, CMMP-AT方法针对一个两中继无人机场景,需要40.03 h规划结果,而CMMP-OBO方法只需57.66 s即可规划出结果,并且可节约3.87%的运动能耗.此外,为了精确控制中继无人机遵循规划出的轨迹行进,本文基于模型预测控制方法实现对规划轨迹的追踪,并在V-REP环境中实现了多中继无人机场景的仿真.仿真结果表明,相比PID控制方法,模型预测控制方法能够更精确地追踪规划轨迹.在两种仿真场景下,模型预测控制方法的追踪误差仅为PID控制方法的43.97%和41.42%.     

基于粒子滤波的部分对应点集刚体配准算法

为了解决部分对应点集之间的刚体配准问题,本文提出了一种基于粒子滤波的刚体配准算法.该方法将部分对应点集配准问题转化成相应的状态估计问题,通过采用基于配准误差驱动的运动模型及设计基于迭代最近点原理的观测模型,从而提出了基于粒子滤波的配准算法解决部分对应点集的刚体配准问题.实验结果验证了本文所提出算法的有效性.     

基于不同啮合刚度计算模型的直齿圆柱齿轮传动系统动力学特性研究

针对直齿圆柱齿轮传动系统,建立了3种齿轮传动系统动力学仿真计算模型,即:基于"切片式"齿轮啮合刚度解析计算方法的齿轮传动系统动力学模型、基于SIMPACK 225号力元建立的齿轮传动系统动力学模型和基于有限元方法建立的齿轮传动系统动力学模型,对比分析了3种模型在高速和低速工况下计算获得的啮合力和动态传递误差.研究结果显示:高、低速工况下,3种模型的计算结果吻合良好.基于"切片式"齿轮啮合刚度解析计算方法的齿轮传动系统动力学模型计算获得的动态传递误差与基于有限元法的动力学模型计算结果更加接近.因此,综合考虑计算精度和计算效率,基于"切片式"齿轮时变啮合刚度解析计算方法可更好地应用于齿轮传动系统动态特性分析.     

基于PCNN捕获-抑制机制的图像分类器设计

针对医学图像识别的重要性,本文提出了一种结合彩色图像特征场和基于脉冲耦合神经网络捕获-抑制机制的图像分类器设计方法.首先,构造符合人类视觉的彩色图像特征场;然后,利用脉冲耦合神经网络设计分类器实现对图像的识别.最后,应用于JAFFE人脸表情数据库和中医舌象的分类识别中,并与ADABOOST方法和SVM方法进行比较.实验结果表明,本文方法可以获得更好的医学图像识别效果.     

单张正面人脸图像的三维人脸重建方法研究

针对基于单张正面人脸图像进行三维人脸重建时所需脸部侧面深度信息缺失的问题,提出基于BP神经网络快速三维重建方法。通过建立BP神经网络估计出正侧面人脸数据的关系,从而由输入的正面数据得到侧面数据,并对BP算法做出改进,加速了算法的收敛,提高了拟合的精度。然后利用获取的人脸侧面数据调整CANDIDE-3人脸模型,生成近似图...     

基于复杂网络挖掘的用户行为感知机制

用户行为感知是进行网络管理、安全检测以及应用趋势分析的基础.针对基于流量统计特征检测方法具有计算复杂度高和"概念漂移"的缺陷,提出了一种基于用户复杂网络图的用户行为感知机制算法(UBP-CN).算法将用户标识{IP,Port}和用户交互分别抽象为一个点和一条边,构建了用户复杂网络图;应用社团挖掘算法将复杂网络图划分为互不相交的行为子簇,使得用户之间的通信抽象为一种"社会团体";通过定义基于相对熵的"用户行为模式"(UBM),表征了各个子簇背后表现出的行为特性,并使用"UBM+Port"对各个子簇进行标签映射,实现了用户行为的有效感知.仿真结果表明:在不牺牲用户行为分类准确率的前提下,算法不仅能克服"概念漂移"问题,还能有效降低算法的计算复杂度.     

基于特征点的空间目标三维位姿单目视觉确定算法

针对基于特征点的空间目标包括相对位置和相对姿态等的三维位姿单目视觉确定问题,提出了一种基于逆投影思想的迭代方法.给出了一种包含景深估计和绝对方位解算两阶段的迭代算法,在景深估计阶段首先计算由转移矩阵表示的最优平移矢量,然后重构各特征点,并利用其在逆投影线上投影更新各特征点的景深;在绝对方位解算阶段采用Umeyama绝对方位解析算法计算相对姿态矩阵,上述两阶段迭代进行直至结果收敛.利用全局性收敛性定理证明了文中算法的全局收敛性.最后,以航天器交会对接最终逼近段的视觉测量为背景对该算法进行了数学和物理仿真,进一步验证了算法的有效性和收敛性.     

基于神经系统与免疫系统调节机理的Memetic计算

Lamarck学习理论已被引入进化计算,能有效提高其局部搜索能力,逐步发展成为进化计算的新热点-Memetic计算.文中从神经系统与免疫系统在生物机体内的整合调节机理,提出了免疫Memetic计算模型,设计了模拟神经系统对免疫反应单向调节的Lamarck学习策略,并针对数值优化问题,提出了基于Lamarck学习的免疫Memetic算法.该算法结合了免疫算法和传统数学规划算法的不同特性,具有较理想的搜索性能.基于10个低维和10个高维基准测试问题的仿真结果表明,基于Lamarck学习的免疫Memetic算法与基于遗传算法的基本Memetic算法相比具有明显的优越性.     

基于句法分析的评价搭配抽取及其倾向性分析

提出一种新的基于句法分析的方法可以提取出评价搭配.通过对大量的商品评论进行句法分析,得到了常用的评论模式集合.依靠这些模式对评价搭配进行抽取.同时,构建了一种映射集合,可以映射出隐式评价对象.对于评价对象的倾向性判别,通过hownet构建了情感种子词典,采用SO-PMI方法计算出其极性,并计算出极性强度.实验结果表明,该方法对于评价搭配的抽取和极性分析具有较好的精确率和召回率.     

利用引力辅助的行星际周期轨道间转移研究

三体动力学系统动平衡点附近存在的周期轨道在空间探测任务中有着重要的应用价值.本文研究了流形不相交三体系统周期轨道间的转移问题,提出了一种结合流形和引力辅助技术的转移轨道设计方法.首先通过定义近拱点庞加莱映射搜索周期轨道不变流形的近拱点,然后给出了任意初始状态达到一定双曲超速所需速度增量的计算方法,从而得到了最佳逃逸流形和捕获流形的选择依据,并结合等高线图法与近拱点庞加莱映射分析了周期轨道利用该方式进行逃逸或捕获的性质.在此基础上,基于受摄三体模型建立了流形逃逸点到捕获点转移轨道的优化模型,通过微分修正策略将优化模型化简为仅有两个参数的无约束优化问题,并采用单纯形算法进行了求解.以地球-火星和地球-金星转移为例对所提方法的有效性进行了验证,数值结果表明:结合流形和引力辅助技术可有效降低周期轨道间转移的能量消耗.