基于局部保持映射和隐马尔科夫模型的模拟电路故障诊断方法

针对模拟电路信号的非线性特征,提出一种基于局部保持映射和隐马尔科夫模型的故障模式识别新方法. 首先提取模拟电路的信号特征构成原始高维特征样本空间;然后采用LPP算法将原始高维故障数据映射至低维空间,提取数据的内在流形特征作为特征矢量;最后通过构建混合HMM反映系统的真实状态,并作为分类器实现对各状态的分类识别. 通过仿真分析,将该方法与其他方法进行对比,结果表明,LPP-HMM方法可以有效识别早期故障特征,具有较高的故障识别率.      

Kinect骨骼数据驱动的人体动作二维特征融合与动作识别

针对在高噪声环境中人体动作识别存在准确度和稳定性不高的问题,本文采用二维空间特征融合的方法,提出一种基于Kinect骨骼数据的人体动作识别算法。从人体三视图的投影来提取运动特征,可以消除人体自遮挡的影响。针对人体复杂动作,算法采用分层策略。利用Kinect获得的骨骼关节点坐标,根据人体三视图投影提取二维空间的人体关节角特征,并运用支持向量机(SVM)方法对动作进行粗分类;进一步提取二维投影平面内的关节位置矢量、角速度和加速度特征,运用隐马尔可夫模型(HMM)的方法对动作进行细分类。利用本文方法对公开数据集MSR Action 3D实验,平均识别率达93.37%,实验结果表明,该方法准确性较高,鲁棒性较强。     

基于深度卷积神经网络和深度视频的人体行为识别

传统人体行为识别基于人工设计特征方法涉及的环节多,具有时间开销大,算法难以整体调优的缺点。以深度视频为研究对象,构建了3维卷积深度神经网络自动学习人体行为的时空特征,使用Softmax分类器进行人体行为的分类识别。实验结果表明,提出的方法能够有效提取人体行为的潜在特征,不但在MSR-Action3D数据集上能够获得与当前最好方法一致的识别效果,在UTKinect-Action3D数据集也能够获得与基准项目相当的识别效果。本方法的优势是不需要人工提取特征,特征提取和分类识别构成一个端到端的完整闭环系统,方法更加简单。同时,研究方法也验证了深度卷积神经网络模型具有良好的泛化性能,使用MSR-Action3D数据集训练的模型直接应用于UTKinect-Action3D数据集上行为的分类识别,同样获得了良好的识别效果。     

基于特征优选和图像相似度的人体动作识别算法

有效提取特征有利于提高后续人体动作识别的准确率。针对人体动作识别时方向梯度直方图(histogram of oriented gradient,HOG)特征维数过高和相似动作不好区分的问题,提出一种基于特征优选和图像相似度的人体动作识别算法。实验对比三种降维方法主成分分析法(principal component analysis,PCA)、PCA+Pearson、PCA+Spearman处理后的动作识别率,证明PCA+Pearson相关系数的降维效果最佳。同时将全局特征八星模型与降维后的局部特征HOG特征组合在一起全面表征人体动作,并计算相邻两帧图像相似度,自适应分配一个判别周期内单帧支持向量机分类结果的统计权值,最后二次分类人体姿态识别结果。在标准数据集KTH上进行实验,该算法识别准确率为94. 5%,较其他方法有所提高,在视频人体动作识别领域有较好应用价值。     

基于特征层融合和随机投影的行为识别算法

提出一种基于特征层融合和随机投影的行为识别算法;该方法提取视频序列的时空梯度特征和Gabor特征;然后进行特征层融合,得到分类能力更强的特征,有效地表征人体行为;同时,使用随机投影对融合后的特征进行降维;最后,为了解决主题模型参数估计迭代复杂的问题,将贝叶斯参数估计法应用于LDA(latent dirichlet allocation)主题模型中,对视频中的行为进行分类。在公开的KTH和Weizmann数据集上进行了实验,结果表明方法不仅比单一局部时空特征描述符识别性能好,而且在相同实验设置下,也优于其他基本分类器。     

基于SVM的刻蚀工艺失效状态识别

针对反应离子刻蚀工艺,研究其状态监测与识别.采用主元分析(PCA)方法对原始数据进行降维,提取出有效的特征子集,再应用SVM建立失效状态的诊断识别模型,分析模型参数对失效状态的分类识别效果.采用主元分析法进行数据降维,从多监控量中提取影响最大的特征子集,再基于支持向量机(SVM)算法建立了失效状态的诊断识别模型,并分析了模型参数对失效状态的分类识别效果.研究结果验证了基于SVM方法的有效性,表明该模型具有高效的模式识别能力,可应用于存在小样本问题的其他半导体工艺状态分类和识别中.     

基于ISA网络的视频人体行为分类识别

采用基于独立子空间分析(ISA)模型与神经网络理论形成的ISA深度网络模型特征提取方法,并结合数据预处理方法、K-means聚类方法以及支持向量机(SVM)分类器等实现对视频人体行为的分类识别.将本研究方法应用到Hollywood2人体行为数据集上进行人体行为识别实验,并与其他常用人体行为特征提取和识别方法进行对比,实验结果验证了本研究方法在人体行为分类识别中的有效性.     

基于非线性知识迁移的交叉视角动作识别

针对一般基于知识迁移的方法对未知视角不可用和难以扩展新数据的问题,提出一种基于非线性模型的无监督学习方法,即基于非线性知识迁移(nonlinear knowledge shift,NKS)的串联特征学习.提取密集动作轨迹,并利用通用码书编码;提取动作捕捉数据模拟点的密集轨迹,产生一个仿真数据的大型语料库来学习NKS,其中,轨迹提取前在视角方向上投影模拟点;再从真实视频中提取轨迹,用于训练和测试表示学习过程的轨迹,利用多类支持向量机分类串联特征.在两大通用人体动作识别数据库IXMAS和3D(N-UCLA)上验证了该方法的有效性,实验结果表明,在IXMAS数据集、不同摄像机情况下,该方法的识别精度高于同类方法至少3.5％,在3D(N-NCLA)数据集、双摄像头情况下,识别精度至少提高4.4％.在大部分动作识别中也取得最佳识别率,此外,该方法的训练时间可忽略不计,有望应用于在线人体动作识别系统.     

利用表面肌电进行手势自动识别

针对手势自动识别研究中提高正确率和降低训练时间两者需要同时兼顾的问题,提出了一种基于Fisher Score(FS)特征降维方法与机器学习相结合的新的手势识别模型。提取4通道表面肌电信号的时域、频域、时-频域和非线性特征,构成特征集;采用FS方法和主成分分析(PCA)方法分别进行特征降维,采用线性判别分析(LDA)和支持向量机(SVM)分别作为分类器;通过两种特征降维方法与两种分类器的不同组合构建不同的手势识别模型,并对分类模型的性能进行对比研究。实验结果表明,特征降维方法与分类器的组合能显著提高分类器的正确率、降低训练时间。与PCA方法相比,FS方法是一种实现简便、效果理想的特征降维方法:与SVM组合的分类模型获得最高分类正确率99.92%;与LDA组合的分类模型不仅获得99.24%的分类正确率,而且花费最短的训练时间1.44ms,该模型可为手势的实时自动识别提供理想的方法和途径。     

采用运动传感器的人体运动识别深度模型

针对传统机器学习方法在采用运动传感器数据的人体运动识别领域中识别效果严重依赖人工特征且准确率受限的问题,提出一种改进的卷积网络与双层长短期记忆网络的深层混合(VGGLSTM)模型以实现特征自提取并进行运动识别。该模型结合传感器数据层状、时序的结构特点,将多维传感器数据类比于图像的RGB矩阵进行适应性处理;由一维串联卷积网络与双层长短期记忆网络复合而成。实验结果表明,在开源的人体运动识别(HAR)数据集和无线传感器信息控掘(WISDM)数据集上采用该模型的人体运动识别方法的平均准确率分别达到了97.17%和96.53%,该模型可以有效避免复杂的特征工程,在人体运动识别问题中具有很好的准确性和适应性。     

融合人体骨架和姿势信息特征的轻量级人体动作识别方法

针对人体动作识别任务中特征值选取不当导致识别率低、使用多模态数据导致训练成本高等问题,提出一种轻量级人体动作识别方法。首先使用OpenPose、PoseNet提取出人体骨架信息,使用BWT69CL传感器提取姿势信息;其次对数据进行预处理、特征融合,对人体动作进行深度学习分类识别;最后,为验证此方法的有效性,在公开数据集WISDM、UCIHAR、HASC和自建的人体动作数据集上进行实验验证,并使用改进的目标引导注意力机制(target-guided attention,TGA)–长短期记忆(long short term memory,LSTM)网络输出最终的分类结果。实验结果表明,在自建数据集下融合姿势和骨架特征达到99.87%准确率,相比于只使用姿势信息特征,识别准确率提高了约5.31个百分点;相比于只使用人体骨架特征,识别准确率提高了约1.87个百分点;在识别时间上相比于只使用姿势信息,识别时间降低了约29.73 s;相比于只使用人体骨架数据,识别时间降低了约9 s。使用该方法能及时有效地反映人体的运动意图,有助于提高人体动作和行为的识别准确率和训练效率。     

基于机器视觉的婴儿全身运动质量智能评估

针对婴儿全身运动质量评估问题,本文基于姿势识别对婴儿运动特征进行提取与分析,提出基于ResNet和反卷积层的婴儿姿势热力图识别模型,平均识别率达到86.9%;利用婴儿的二维姿势坐标,建立基于DenseNet的3D人体姿势识别模型,使用1D卷积网络及1D连接层,实现婴儿的2D姿势坐标到3D姿势坐标的升维推算;使用四元数作为空间向量表示方式,对婴儿主要肢体运动的角度、角速度、角加速度进行提取,并提出基于SVM的由婴儿肢体运动角度特征进行判定的婴儿异常行为识别模型。针对模型参数过多的问题,在保证模型整体识别率的情况下,使用主成分分析的方式对模型进行特征降维,提高整体识别速度,将维度由18维度降低至8维度后,整体运行时间减少近50%,且对于不同的视频样品均能正确分类。     

基于SAT-GCN的花样滑冰选手动作检测算法研究

针对花样滑冰运动人体运动轨迹复杂、动作类型多样、普通人肉眼难以区分且常规的行为识别方法识别准确率低的问题，提出了一种基于时空图卷积网络与多通道注意力机制融合方法 (SAT-GCN)的花样滑冰动作识别算法。该算法首先将视频提取成连续的单独帧，使用OpenPose算法提取人体骨骼关键点数据，降低背景噪声干扰；然后使用时空图卷积算法对骨骼关键点数据进行动作分类。算法对时空图卷积算法进行改进，加入了多通道时空注意力机制融合模块，使得模型更加关注重要的关键点、时间帧片段、特征；使用时序卷积网络(TCN)提取人体骨架关键点在时间序列上的特征；使用SoftMax对提取后的特征进行动作分类。在花样滑冰数据集FSD-10和公开的人类行为数据集Kinetics-Skeleton上进行训练和测试，与改进前的时空图卷积网络(ST-GCN)进行对比，本文所提算法的预测准确率在2个数据集上均有所提升，验证了多通道注意力机制融合方法在花样滑冰选手动作检测任务中的有效性。     

基于t分布随机邻域嵌入算法的工业过程故障分类

针对在工业过程中数据普遍存在的非线性特性,基于数据的局部相关关系对分类的影响,提出一种基于t分布随机邻域嵌入(t-SNE)的数据特征提取和故障分类方法。利用t-SNE算法非线性、非参数降维的优势,与费舍判别分析(FDA)、支持向量机(SVM)分类器相结合建立故障分类模型。利用t-SNE算法对故障数据进行非线性特征提取,获取数据的关键区分特征。用FDA和SVM算法实现故障分类和识别。通过田纳西-伊士曼(TE)过程获得的实验数据进行实验仿真分析,并分别与基于核主元分析法(KPCA)、拉普拉斯特征映射(LE)构建的KPCA-FDA、LE-FDA、KPCA-SVM、LE-SVM 4种故障分类模型进行比较。定量评估结果表明:即使基于不同分类器,相较于其他2种方法,该文方法的分类准确率分别提升了2%和7%,且其平均分类准确率能保持在97%以上。     

基于核主元分析和支持向量机的结构损伤识别研究

为了提取有效的损伤特征并提出实用的损伤识别方法,本文利用核主元分析(KPCA)良好的非线性特征提取和支持向量机(SVM)在非线性映射、分类方面的优秀性能,提出了一种基于非线性特征提取的支持向量机损伤识别方法.首先采用粒子群算法(PSO)来优化KPCA的核参数,然后运用优化后的KPCA进行损伤特征提取,最后用SVM进行模式分类并输出识别结果.为了验证所提方法的有效性,通过一个12层钢混框架模型进行损伤识别,并重点研究了KPCA的核参数优化模型及可分性分析、噪声程度、不同特征提取方法、神经网络模型对该方法性能的影响.研究发现:本文所提出的方法不仅能有效地提取损伤特征和降低数据维数,而且具有较高的损伤识别和抗噪能力、泛化能力,且鲁棒性很强.     

基于SKLLE和SVM 的人脸表情识别

为有效提取人脸表情图像特征并降低特征向量维数,该文提出一种基于监督核局部线性嵌入(Supervised Kernel Locally Linear Embedding,SKLLE)和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)相结合的降维和分类方法.利用人脸表情图像数据本身的非线性流形结构信息和标签信息实现维数约简,提取低维嵌入特征用于人脸表情识别,采用支持向量机代替传统的K近邻分类器.基于JAFFE人脸表情图像库和Cohn-Kanade人脸表情数据库的实验结果表明,该方法可以很好地实现维数约简,达到较高的识别率,有效地提高了人脸表情识别的性能.     

基于改进LSTM神经网络的化工过程故障诊断

针对现代化工过程中数据非线性、高维度以及动态时序等特点,传统的故障诊断模型对化工过程的故障诊断精度较低.基于此,设计了一种基于改进的长短时记忆神经网络(LSTM)故障诊断方法.首先,将采集的故障数据输入卷积神经网络(CNN),对数据进行特征提取和降维;其次,将处理过的数据输入改进的LSTM网络,进行深层特征提取;最后,把提取的深层特征信息输入到注意力机制进行特征“聚焦”,实现特征融合后输入softmax分类器实现故障分类.由田纳西-伊斯曼(TE)过程诊断实验结果表明,基于改进的LSTM网络的故障诊断方法在故障分类精度、训练速度方面都更优于递归神经网络(RNN)、门控循环神经网络(GRU)、卷积神经网络(CNN)和深度自编码网络(DAEN),在实际化工过程的应用有一定的优势.     

视频监控中可变人体行为的识别

为有效识别视频监控中的人体行为,提出了新的人体行为识别模型和前景提取方法.对前景提取,采用背景边缘模型与背景模型相结合的前景检测方法,有效避免了光照、阴影等外部因素的影响.为了快速发现人体运动过程中产生的新行为,采用分层Dirichlet过程聚类人体特征数据来判断是否有未知人体行为产生,用无限HMM对含有未知行为模式的...     

基于核Fisher判别的复杂储层岩性识别研究

复杂储层中多种岩性均可作为储层,不同岩性的物性特征差异较大,分岩性解释复杂储层物性是求准物性较为有效的一种方法,但是不同岩性的测井特征相近,常规线性分类方法识别效果不理想,因为复杂储层的岩石识别中非线性分类特征占较大比例。针对这一问题,本文将Fisher判别分析(FDA)做核推广,形成核Fisher判别分析(KFDA),进一步利用Fisher判别中未提取的非线性信息,通过升维获得更多的非线性分类特征,然后再通过降维来提取利于岩性分类的特征。文章通过实验对核Fisher在数据预处理、关键参数的选取等方面进行了详细介绍,并将核Fisher方法与其它分类方法进行比较,验证了核Fisher方法的岩性识别能力,而对于不同岩性间的差异相似关系,造成岩性识别精度低的情况,提出了分级核Fisher判别分析的思路,研究证明利用分级核Fisher判别分析的思路可进一步提高岩性的识别精度。     

基于核Fisher判别的复杂储层岩性识别

复杂储层中多种岩性均可作为储层,不同岩性的物性特征差异较大,分岩性解释复杂储层物性是求准物性较为有效的一种方法,但是不同岩性的测井特征相近,常规线性分类方法识别效果不理想,因为复杂储层的岩石识别中非线性分类特征占较大比例。针对这一问题,本文将Fisher判别分析(FDA)做核推广,形成核Fisher判别分析(KFDA),进一步利用Fisher判别中未提取的非线性信息,通过升维获得更多的非线性分类特征,然后再通过降维来提取利于岩性分类的特征。文章通过实验对核Fisher在数据预处理、关键参数的选取等方面进行了详细介绍,并将核Fisher方法与其它分类方法进行比较,验证了核Fisher方法的岩性识别能力,而对于不同岩性间的差异相似关系,造成岩性识别精度低的情况,提出了分级核Fisher判别分析的思路,研究证明利用分级核Fisher判别分析的思路可进一步提高岩性的识别精度。