基于离散智能的自重构机器人变形策略

在总结自重构机器人系统结构本质特点的基础上，提出了一种描述模型，对几种典型的同构和非同构系统进行统一的描述．探索了自重构机器人的基本变形方法，给出一种建立在全离散的局部智能基础上的变形策略，使机器人通过模块局部之间的交互产生整体自组织的结果，并且能够减低变形算法的计算复杂度．以一个9模块系统的变形过程为例进行了验证．     

Research on variable block size motion estimation algorithm for airborne image

A fast motion estimation algorithm for variable block-size using the ＂line scan and block merge procedure＂ is proposed for airborne image compression modules.Full hardware implementation via FPGA is discussed in detail.The proposed pipelined architecture based on the line scan algorithm is capable of calculating the required 41 motion vectors of various size blocks supported by H.264 within a 16 × 16 block in parallel.An adaptive rate distortion cost function is used for various size block decision.The motion vectors of adjacent small blocks are merged to predict the motion vectors of larger blocks for reducing computation.Experimental results show that our proposed method has lower computational complexity than full search algorithm with slight quality decrease and little bit rate increase.Due to the high real-time processing speed it can be easily realized in hardware.     

同构阵列式自重构机器人的设计和变形策略

设计了一种同构、阵列式自重构模块机器人,其特点为结构紧凑、运动灵活.每一个模块可以单独地与其他模块相互分离或连接,通过与其他模块合作改变自身的连接.讨论了如何描述机器人的位形,并提出了一种建立在评价函数和邻接矩阵基础上的变形运动方法.该方法有效地降低了系统的计算量,减少了运动步数.利用Java 3D验证了所提出运动算法的可行性和合理性.     

新的低码率视频编码快速半像素搜索算法

运动搜索一直是混合视频编码方案中最占编码时间的模块。典型的运动搜索由整像素搜索和半像素搜索组成。随着整像素搜索算法的不断改进 ,被普遍使用的半像素全搜索方法在整个运动搜索中所占运算量已经不容忽视。为了加速半像素搜索 ,提出了一种基于抛物面预测的半像素快速搜索算法。实验结果表明该算法能显著地提高半像素搜索速度 ,并且不会对编码效率和图像质量产生明显的影响。在QCIF格式下采用 H.2 6 3编码器时实际节省运算量约为5 7%。该算法的预测过程简单 ,易于实现 ,能够方便地集成到现有的编码系统中     

Motion Tracking with Fast Adaptive Background Subtraction

0　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎａｎｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｖｉｄｅｏｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅａｎｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ ,ｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｃｏｍｐｌｅｘａｎｄｉｍｐｏｒｔａｎｔｔａｓｋｓｉｓｒｅａｌｔｉｍｅｅｘｔｒａｃｔｉｎｇａｎｄｔｒａｃｋｉｎｇｍｏｔｉｏｎｏｂｊｅｃｔｓ .Ｉｎｇｅｎｅｒａｌ,ｔｈｅｒｅｅｘｉｓｔｔｗｏｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｎａｍｅｄａｓｆｏｒｅｇｒｏｕｎｄｅｘｔｒａｃｔｉｏｎａｎｄｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ ,ｒｅｓｐｅｃｔｉｖ…     

一种快速鲁棒的全局运动估计算法

局部运动矢量会严重影响全局运动估计的结果,不仅降低全局运动估计的准确度,而且消耗大量的运算时间。针对上述问题提出了一种快速鲁棒的全局运动估计算法。首先采用快速的块匹配算法得到运动矢量场,然后通过改进的梯度均值残差法去除估计的不准确运动矢量,提高估计出的运动矢量场的准确性并使得全局运动估计所处理的宏块尽可能是全局运动块;其次,基于六参数仿射模型估计出初始全局运动参数,为了消除错误运动矢量产生的误差,使用匹配加权函数的方法对估计结果进行进一步修正,最终得到最优的全局运动参数。实验结果表明该算法兼顾了全局运动估计的准确性和鲁棒性,对大多数视频序列的全局运动估计具有算法复杂度低、运动参数估计准确的效果。     

Metamorphic strategy based on dynamic meta-modules for a self-reconfigurable robot

For a self-reconfigurable robot, how to metamorphose to adapt itself to environment is a difficult problem. To solve this problem, a new relative orientation model which describes modules and their surrounding grids was given, a module motion rules database which enables the robot to avoid obstacles was established, and finally a three-layer planner based on dynamic meta-modules was developed. The firstlayer planner designates the category of each module in robot by evaluation functions and picks out the modules in dynamic meta-modules. The second-layer planner plans the dynamic meta-module path according to output parameters of the first-layer planner. The third-layer planner plans the motion of the modules in dynamic meta-module using topology variation oriented methods. To validate the efficiency of the three-layer planner, two simulations were given. One is the simulation of a single dynamic meta-module, the other is the simulation of planning with an initial configuration composed of 8 modules in complicated environment. Results show that the methods can make robot with any initial configuration move through metamorphosis in complicated environment efficiently.     

自重构机器人的硬件设计及自重构规划研究

设计了一种新型的单转动自由度正立方体均一阵列式三维自重构机器人模块结构,不但可以构成稳定的空间填充结构,而且能够实现多种重构运动形式.介绍了具体的机构原理和模块的构形表达及运动描述方法,提出了一种基于正立方体子单元结构的集中式分层规划方法,每个子单元由8个模块构成,内置离线规划的模块运动序列数据库,并通过自重构仿真实验,验证了该方法具有搜索空间小,求解复杂度低,规划效率高等特点,在规划串式结构的自重构问题时是可行的.     

基于时间轴小波变换的运动对象分割算法研究

对时间轴一维小波变换的视频运动对象分割算法进行了研究。将视频序列进行时间轴一维小波变换,利用变换后的高频帧信息提取出初步的运动掩模图像;进行数学形态学后处理,以消除各种噪声的影响和对象的不连通性,得到理想的运动掩模图像。实验结果表明该方法分割效果较好,分割出的运动对象可直接应用于基于对象的视频编码,且算法耗时较少。     

MIMO系统中一种新的接收天线选择算法

在瑞利衰落信道条件下，通过天线选择可以提高多输入多输出（MIMO）系统的容量，并能有效地降低MIMO系统的复杂度和射频成本，天线选择算法也成为问题的关键。对接收天线选择算法进行了研究，通过连续选择使MIMO系统容量增加最大的天线的方法，用矩阵及行列式运算导出了一种新的接收天线选择算法，并通过仿真和分析与其它算法进行了比较。仿真结果表明，新算法在信噪比较小时，有最大的遍历性容量（ergodic capacity）、中断容量（outage capacity）；在信噪比较大时，同其它算法结果十分接近。新算法更适合于在信噪比较小（信号弱或信遭受噪声恶化严重）时使用。将新算法同Alkhansari算法结合起来，结果更好。     

基于时间轴小波变换的运动对象分割算法研究

对时间轴一维小波变换的视频运动对象分割算法进行了研究。将视频序列进行时间轴一维小波变换，利用变换后的高频帧信息提取出初步的运动掩模图像；进行数学形态学后处理，以消除各种噪声的影响和对象的不连通性，得到理想的运动掩模图像。实验结果表明该方法分割效果较好，分割出的运动对象可直接应用于基于对象的视频编码，且算法耗时较少。     

一种基于结构化环境的线性距离特征提取算法

为解决室内环境中移动机器人的自主导航问题,提出了一种基于结构化环境的线性距离特征提取算法。首先通过建立机器人运动模型,对激光雷达获得的点云数据进行预处理。然后采用聚类算法对预处理后的数据进行分割和合并。采用正交拟合算法,估算特征线段的最大角度公差,并提取竖直和水平特征线进行误差纠正。仿真实验结果表明:算法可有效提取室内环境特征线段并建立特征地图。同时调用数据集与ICP(iterative closest point)算法进行对比测试,结果表明使用该算法构建环境地图,可见使用此算法可降低建图时间复杂度,同时提高地图匹配精度。     

基于改进多种群粒子群算法的光伏组件参数辨识

针对光伏组件参数辨识问题,本文首先通过调整光伏单二极管超越方程重构出低计算复杂度的目标函数,又预估计模型参数对搜索空间进行优化,再结合多种群粒子群算法与单纯形算法的优点,构造出N-MPSO混合新算法用于光伏组件模型参数的精确稳定辨识。最后利用多种实际光伏组件测量数据对所提方法进行检验。结果表明N-MPSO算法相较于传统算法能够更加准确、快速且稳定地辨识出任意环境条件下光伏组件的模型参数,对于光伏组件及光伏电站的设计、测试与诊断具有实际意义。     

视频抖动矫正系统中的运动滤波

数码相机拍摄的视频往往带有因为拍摄人手的不稳定而引入的抖动,因此该文给出了一个视频抖动矫正方案,包括全局运动估计、运动的抖动分量滤除、抖动补偿3个模块。对摄像机运动模型,该文考虑了最常见的水平、垂直平动和平面转动这3个运动参数来进行全局运动估计,首先采用基于块匹配运动估计方法来得到运动参数的初始值,然后用Newton迭代法进行参数优化;从运动学的角度出发设计了一种以二次B样条方法为基础来拟合摄像机的运动轨迹方案。实验证明这种滤波器的设计方法能够很好地去除视频抖动,明显改善视频的主观效果。该方法不仅简单,而且不需要预知抖动的模式就能够确保运动轨迹的平滑。     

一种基于互信息量的自适应快速视频编解码方案

为了对不同运动剧烈程度的视频序列提出一种重构质量高并且快速的自适应编码算法,引入视频序列的互信息量(mutual information,MI).利用视频序列帧间的互信息量自适应地调整运动向量估计和运动向量多重估计的门限值(absolute error,AE).通过大量的统计得出了互信息量与高通帧方差之间的关系,利用方差作为反馈进一步调整AE,从而实现了一种自适应快速算法.利用此算法同时达到了控制编码复杂度和重构视频质量的目的.实验数据表明,此种算法编码时间比传统运动补偿时域滤波(motion compensated temporal filtering,MCTF)结构缩短约15%,而重构视频的质量几乎没有下降.     

自适应背景建模及运动目标的检测

提出一种能在动态摄像机场景下检测前景物的算法(AGMM).本方法采用角点特征对前后两帧图像进行匹配,估算两帧图像的移动向量,并以此校正高斯混合模型(GMM),并在此基础上进行背景的重建以及前景物的分割.以不同场景的视频序列对本算法和GMM算法进行比较.实验结果表明,提出的算法能够适应动态摄像机场景,以牺牲一点复杂度为代价,大大提高检测精度,并且在摄像机移动比较大的位移时仍然可以得到正确的结果.     

一种新的应用于凹体渐变的广义形态变换方法

在形态运算的基础上提出了一种广义形态的变换方法,首先将被渐变物体进行凸剖分,对得到的子凸集进行匹配映射后再进行形态和插值,然后再将各变换结果合并即得到最终结果,实验证明,此广义形态变换方法可以很好地解决非同构物体和凹体间的渐变,效果自然、质量好、速度快、自动化程度高,可用于非体运动描述及二维动画关键帧的内插等领域。     

Efficient Approach for Face Detection in Video Surveillance

Security access control systems and automatic video surveillance systems are becoming increasingly important recently, and detecting human faces is one of the indispensable processes. In this paper, an approach is presented to detect faces in video surveillance. Firstly, both the skin-color and motion components are applied to extract skin-like regions. The skin-color segmentation algorithm is based on the BPNN (back-error-propagation neural network) and the motion component is obtained with frame difference algorithm. Secondly, the image is clustered into separated face candidates by using the region growing technique. Finally, the face candidates are further verified by the rule-based algorithm. Experiment results demonstrate that both the accuracy and processing speed are very promising and the approach can be applied for the practical use.     

一种用于双模冗余系统的健壮故障安全接口

迄今为止所提出的大多数故障安全系统是由一个三模或双模冗余结构级联一个故障安全接口所构成的为使得整个故障安全系统具有并发差错检测和定位能力。有一些系统使用了自校验的冗余模块。用于三模冗余结构的故障安全表决器能够屏蔽单个模块的差错，但用于双模冗余结构的故障安全接口一般不具有纠错能力。为解决这一问题，提出了一个称为交替互补转换器的故障安全接口的门级电路方案，它只要求两个冗余模块的输出构成交替互补矢量，且冗余模块无须是自对偶实现的，这种故障安全系统能够纠正单个冗余模块所产生的单固定型单错，交替互补转换器通过了Active-VHDL的门级模拟验证，另外，还估计了它的硬件复杂性和传输延迟。     

高效多分层半像素精度块匹配运动估计算法

为了降低视频编码器的运算负荷,提出一个空时相关多分辨半像素精度块匹配运动估计算法,这个算法利用运动矢量场的空间和时间相关性及多层结构中父子块间的相关性,缩小局部运动搜索范围,得到低运算复杂性。利用一个自适应门限调整算法,使运动搜索次数对不同视频序列近于一致。模拟结果表明,该算法运动补偿增益和运动矢量熵也有明显改进,搜索次数低于著名的三步法。最后讨论了半像素精度和变块大小运动估计方案。