地理要素多尺度建模的本体分析方法

在利用多比例尺序列地图数据构建地理要素多尺度空间数据库的过程中,需要在多尺度数据模型的概念设计阶段定义客观的地理要素多尺度抽象表达方法、提取出要素及要素间的多尺度联系.鉴于目前对地理要素认知、抽象、定义、表达等各个环节上的多重概念和抽象表达模式的现状,提出基于本体的多尺度建模设计方法;设计多尺度数据模型的三层本体,构建本体驱动的要素多尺度通用建模框架,包括同一尺度模型中要素和要素间关系的抽象和描述方法、不同尺度模型要素间关系的抽象和描述方法等,保证模型不同层面上的通用性、可扩展性、专用性:以路网要素为例验证了该方法的可行性,为多尺度数据建模的研究提供了有益的借鉴思路和方法.     

移动机器人软故障检测与补偿的自适应粒子滤波算法

软故障泛指系统性能偏离正常水平。软故障补偿对于移动机器人定位、建图、导航以及安全至关重要。机器人是计算和存储资源受限的高度非线性、非Gauss系统，使得软故障诊断与补偿具有很大难度。文中提出一种自适应粒子滤波器算法，利用激光雷达测量信息对两类软故障（航迹推算传感器故障以及车轮被卡或打滑异常）进行补偿。首先分析了移动机器人系统的运动学模型、测量模型以及故障模型，提取了5个残差特征，故障检测通过残差特征超过给定的阈值实时地获得。其次，设计一个自适应粒子滤波器用于故障补偿，自适应体现在相互联系的两个方面：（1）根据残差特征自适应地调整线速度和偏航率的噪声方差；（2）在重采样阶段抽取粒子数目不同的两个粒子集（代表同一分布的两种近似），根据两个近似分布的Kullback-Leibler（KL）距离自适应地调整粒子数目。若KL距离较大，则增加粒子数目，反之则减少粒子数目。从理论上证明了算法的正确性，并通过故障情形下移动机器人位姿跟踪问题验证了算法的效率与精度。     

基于自主运动状态估计及信息交互的多移动机器人协作定位

主要研究了未知动态环境中多移动机器人利用环境信息交互完成协作定位的问题.考虑移动机器人自身运行状态对协作定位的影响,提出基于自主运动状态估计的协作定位周期自适应选择算法.为避免机器人相互直接观测需要配备特定标识的局限,并充分利用处于同一场景中多机器人观测信息的可交互性,论文提出基于MbICP算法的多机器人观测信息交互方法,同时利用扩展Kalman滤波实现多机器人变速运行中的协作定位.通过应用于Pioneer3-DX机器人平台所获得的协作定位实验结果及数据分析,验证了所提方法的有效性和实用性.     

基于自适应尺度的遥感影像渐进配准

图像配准是遥感图像处理中的基本问题.本文针对多源多时相遥感影像的特点,提出了一种基于自适应尺度的渐进配准方法,在从粗到细的迭代配准过程中,可以通过上一次配准结果的几何定位误差来确定本次匹配的尺度,并按该尺度提取特征角点和特征邻域进行匹配,与常规金字塔渐进配准方法相比,减少了匹配次数,提高了配准效率.另外,特征提取和匹配过程中提出一种基于Harris-Laplace算法和相位相关算法的遥感影像配准算法,利用Harris-Laplace角点代替原始图像,能够综合区域和特征的优点,对亚像元偏移、旋转、尺度变化具有不变性,同时对对比度和灰度的变化不敏感,具有很强的抗噪性.在特征检测和匹配的过程中采用限定搜索区域、抽稀角点等多种优化策略来提高算法的性能.实验证明,算法具有很好的精度,对几何攻击具有很好的鲁棒性,该算法已经应用于CBERS-02B星3级数据的批量自动化生产,具有很好的应用效果.     

基于特征识别的增强现实跟踪定位算法

文中提出一种在场景自然特征识别基础上采用关键帧匹配的增强现实跟踪注册算法,实现了基于计算机视觉的户外大场景范围内的实时跟踪定位.算法针对关键帧匹配中的宽基线特征匹配问题,提出采用随机树的模式分类方法实现场景自然特征的离线训练和在线实时精确匹配.同时采用Kalman滤波器对参数估计结果进行平滑解决视觉跟踪定位中的抖动问题.以该算法为核心构建出基于视频透视式头盔显示器的移动增强现实系统,并将其成功应用于圆明园大水法景观的数字重现.真实场景实验验证表明,该方法具有实时、鲁棒的优点,适用于户外跟踪定位.     

基于复扩散模型憎水性图像多尺度亮点检测算法研究

在多尺度框架下,提出基于非线性复扩散模型憎水性图像水珠亮点检测算法,最后采用模糊均类算法对多尺度虚部图像水珠亮点进行提取。实验结果表明：对于不同憎水性等级憎水性图像,水珠亮点检测都达到95％以上,这为对绝缘子憎水性等级估判及水珠（水迹）的进一步分割提供了重要的信息。     

基于模型突变检测的管道泄漏检测定位方法

为了改进负压波法在管道微弱泄漏的检测和定位中的效果,提出了基于模型突变检测的特征提取和泄漏定位算法。首先运用广义似然比检测理论,建立压力信号变化的统计检验模型,计算广义似然比比率r和下降幅度d作为压力信号突变发生的敏感特征,并通过求得的压力变化时间点进行泄漏定位。针对缓慢泄漏时压力信号变化的特点,提出了相应的改进模型,更精确的求出缓慢泄漏压力信号的下降拐点。实验证明,参数r和d对不同变化类型的压力信号有较好的区分度,利用管道内压力和流量信号的特征值作为神经网络的特征向量可以实现管道的微弱泄漏识别,且基于改进模型的定位算法在缓慢泄漏定位中有较好的定位结果和稳定度。     

基于自适应背景模型的动态场景目标检测

背景建模一直是运动目标检测中的一个重要课题。该文提出一个适用于动态背景的基于非参数估计的前景背景对比模型。模型通过核函数估计的方法模拟了像素点五维特征向量的概率分布,并在图像序列中滚动更新。实验证明,上述算法能够在一般目标检测,特别是动态场景(摇动树枝等)的检测中取得较好的效果。     

时空上下文融合的无人艇海面目标跟踪

视觉感知作为无人艇环境感知的重要组成部分,为无人艇智能控制提供十分重要的外界信息.准确、鲁棒且实时的海面目标跟踪算法可以有效提升无人艇的智能化水平.海面目标跟踪面临着几个独特的挑战:目标尺度变化极大、目标视角变化极大、目标抖动剧烈.为了解决上述海面目标跟踪任务中面临的三个难点,本文提出了一种时空上下文融合的目标跟踪算法,该算法结合了深度网络多尺度检测的图像空间上下文信息和相关滤波跟踪的视频时间上下文信息,实现了实时、精确且鲁棒的目标跟踪效果.最后,以无人艇在东海、南海实际作业场景中采集的图像数据作为跟踪算法的测试集,验证了该跟踪算法的有效性.     

三维、动态、实时数字化锅炉技术发展探讨

锅炉作为发电厂的一个庞然大物,是一个典型的三维空间分布系统;而燃烧和热力过程又是一个处于外界需求不断变化、各种扰动持续影响的动态系统,对其信息化、智能化技术的研发应建立三维、动态、实时数字化的框架思路.三维设计技术目前仅仅用于实现火电厂高效的设计和技术移交,其建立的电站设备和系统的三维数据库可作为三维、动态、实时火电机组技术研发平台.炉内燃烧过程三维数值模拟研究已经发展到相当的程度,一方面数值模拟需要研发更加精细的模型以更加准确地反映炉内实际燃烧工况,另一方面数值模拟分析技术有待嵌入到发电机组实际运行分析和优化中.基于辐射图像处理的炉内三维燃烧过程可视化检测技术正在从炉内三维温度场在线检测向炉内煤粉燃烧过程(煤粉浓度、燃尽度和燃烧放热量空间分布)三维全面可视化检测的阶段过渡,为三维、动态、实时数字化锅炉技术发展奠定了良好的基础.炉内三维燃烧过程可视化检测技术将为分析、诊断炉内燃烧过程故障和燃烧经济性,以及锅炉受热面安全运行状况提供具有空间分辨能力的精细三维信息,是锅炉信息化、智能化发展的一个重要方向.     

一种基于改进 Surendra背景更新算法的运动目标检测

建立背景模型时,采用动态阈值的方法,以减少噪声和光照强度变化等外界环境的影响;在运动目标检测中,针对传统方法检测到的运动目标偏大的问题,提出一种改进的三帧差分检测方法.在形态学处理过程中,采用自适应方法选择结构元素的大小,对二值图像进行去噪处理,以得到平滑图像.实验证明,改进后的方法与传统背景模型建立方法相比,能更准确地检测到运动目标区域,并实时更新背景模型     

自适应混沌克隆进化规划算法

结合混沌和抗体克隆选择学说，提出一种新的人工免疫系统算法——自适应混沌克隆进化规划算法．新算法基于Logistic混沌序列；利用个体质量、进化代数和个体分布情况构造混沌变异算子；通过Logistic混沌序列自适应调整变异尺度，理论分析和仿真实验表明，与标准的遗传算法和采用随机变异的克隆选择算法相比，该算法收敛速度快，求解精度高，稳定性好，并有效抑制了早熟现象。     

α进制最小能量区间小波框架的构造

基于小波多尺度特征和信号多通道理论需要,本文对a进制最小能量区间小波框架进行了系统研究,其中a为任意大于等于2的正整数.首先,给出了a进制最小能量区间小波框架的定义,建立了a进制最小能量区间小波框架的充要条件;其次,我们设计了支撑长度为任意整数γ的a进制最小能量区间小波框架的构造算法,并构造性地给出了构造算法所涉及矩阵的表达式;最后,给出了最小能量区间小波框架的分解与重构算法,并构造了数值算例.     

一种自适应小波网络的构造及其学习算法

基于小波框架的时频局部化性质和自适应投影算法,提出了一个新的构造和训练小波网络的学习算法,精确地刻画了有限维Hilbert空间自适应投影算法的指数收敛性.该算法充分地利用了包含在训练数据中的时频信息,迭代地确定小波网络隐层结点的个数和网络的权系数,较好地解决了小波网络的结构优化问题. 通过应用于信号的表示与去噪,进一步证实了该算法是简单和有效的.     

时变能量网络建模与分析

不同类型的能源系统通过能量转换设备(感应电动机、离心泵等)相互耦合,研究能源系统的动态特性及其仿真方法对综合能源系统优化设计及性能分析具有重要的实际意义.为对时变能量网络进行建模和分析,本文从能量本质的角度出发,通过深入探讨能量传递及转换机理,分别建立时变传递线(管)路和能量转换设备的能量网络等值模型.在时变能量网络模型的基础上,提出通过构建时变能量网络方程(包括状态方程和输出方程)对综合能源系统的动态特性进行建模仿真的分析方法,最后通过具体算例对本文所提分析方法的有效性及实用性进行验证.本文的研究内容为时变能量网络的建模、分析、优化及规划奠定了基础.     

视觉显著性引导的局部图像质量度量

全参考图像质量评价通常包括局部图像质量度量和池化(pooling)两个阶段.经典的基于视觉显著性(visual saliency, VS)的评价算法,将VS用于池化阶段,利用VS对相似度谱(similarity map)作加权平均,强调显著性强的区域对整体图像质量的贡献大,而显著性弱的区域对整体图像质量的贡献小.与经典方法不同,本文将VS用于局部图像质量度量阶段,利用VS自适应地调节局部图像质量的计算,强调人类视觉系统感知到的局部质量退化由客观退化程度和显著性共同决定.本文的主要贡献包括:(1)提出了一种视觉显著性引导的局部图像质量度量框架;(2)在此框架内,对之前发表于IEEE Signal Processing Letters的ESSIM(edge strength similarity)算法进行了扩展,提出了VS引导的ESSIM算法(VS-ESSIM).在测试数据库TID2013, TID2008和CSIQ上的实验结果表明,提出的算法能够提高对图像质量的预测精度,获得与主观评价结果更好的一致性.     

基于形式化测试的实时系统变更后安全性验证

变更后系统实现的安全性验证是安全攸关系统维护过程中必不可少的环节,也是其面临的主要挑战之一.软件模型检测和程序验证是目前常用的作用于代码层面的自动化安全性验证技术.本文站在系统行为角度,基于形式化方法,提出了一种将变更后系统实现的安全性验证问题归结为一致性测试的方法,尝试通过自动生成的一致性测试用例在系统行为级别上判定系统实现是否安全.为此,首先以时间输入输出自动机及其语义模型为基础,构建了该方法的证明体系,证明了该方法的正确性;其次,建立了变更后系统实现安全性验证的回归测试生成框架.相对于其它实时系统测试方法,这种测试方法不仅可以发现实时系统中常规的不一致性缺陷,而且为变更后系统实现在运行时是否满足指定的安全性属性提供了依据.最后,以轨道交通系统中的列车自动防护功能的变更情景为案例研究,说明了方法的具体应用.     

基于立体图像的月球车导航定位试验研究

为获得月球车在轨移动过程中的位置信息,提出了基于立体图像的月球车导航定位算法.首先阐述了月球车导航定位算法原理,包括坐标系转换体系、月球车立体图像相对定向、月球车立体模型绝对定向和连接点坐标观测量权值,然后给出了月球车导航定位流程.最后,通过我国月球车的专项试验,验证了基于立体图像的月球车导航定位算法,具有较高的定位精度和应用稳定性.     

工业大数据驱动的核电装备智能设计-制造-服务技术与应用

针对核电大数据集成管理缺乏适应性和应用价值有限的问题,提出了一种基于工业大数据分析架构的核电装备智能设计制造服务体系.首先,基于核电大数据的领域特性设计了核电装备全生命周期数据空间,通过业务系统数据与主数据两个层次,实现海量多源异构数据分布式存储,并提出模型驱动的核电大数据应用模式.在此基础上,基于数据空间提出了核电装备智能设计制造服务体系框架和关键技术,包括基于模型数据知识联合学习的智能协同设计、多阶段数据融合驱动的质量管控与精准追溯、高维动态边缘数据驱动的运行服务智能诊断预测等技术,为生产决策和运作管理提供依据,促进核电装备安全性、可靠性和经济性指标持续优化.最后通过核电装备典型业务场景来验证所提框架和技术的有效性,并取得了良好的应用效果,为未来核电大数据协同管理和智能应用提供参考.     

实时视频检测系统中背景更新及复杂目标定位算法

本文提出了针对固定背景帧差法的背景更新算法和多目标定位算法。在背景更新中,通过建立目标、噪声矩阵来保存图像的特征信息,利用分类的思想优化更新策略,基于像素对背景进行更新;在目标定位中,提出了基于目标对角线的连通判断模板,该模板不断生长进而检测目标的中心点和体积,可实现实时场景中多目标和形态差异目标的定位：户外实验证明了算法的健壮性和鲁棒性,可以实现背景更新和复杂目标识别．