当期目录

2016年 第46卷 第3期 刊出日期：2016-06-30

  

赤潮藻显微图像自动识别方法

乔小燕

2016, 46(3):  1-6.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.2.2015.044

摘要 ( 1450 )   HTML   PDF (1498KB) ( 879 )   收藏

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利用藻种细胞生物形态差异进行图像分析是浮游生物显微图像识别的一种有效方法,但存在藻种库单一、局部生理特征难以形式化描述等难题。为了克服以上难题,将赤潮藻显微图像识别分解为精确分割、特征提取、特征降维和分类诊断四个渐进识别过程。采用多方向投影积分的方法定位分割出细胞目标,进一步对顶刺和横沟细节区域实现了精细分割;将藻种生理特征与机器识别特征一一对应,依次对形状、不变矩、纹理和局部形态两级特征进行了有效地特征提取和描述;采用支持向量机多类别分类模型进行分类识别。研究结果表明,该方法能准确分割目标,可对不同角度拍摄的15类藻种细胞显微图像完成快速分类。

一种基于深度神经网络模型的多聚焦图像融合方法

刘帆,陈泽华,柴晶

2016, 46(3):  7-13.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.2.2015.106

摘要 ( 1396 )   HTML   PDF (2708KB) ( 1172 )   收藏

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基于多聚焦图像融合中存在的低频信息易产生缺失的现象进行分析,提出一种基于深度神经网络模型的低频子带融合策略,并结合小波核滤波器及针对高频子带的融合策略,给出多聚焦图像融合方法。该方法利用自动编码器提取低频子带特征,利用网络隐层中的权值信息选择低频子带分量。采用3组聚焦不同的自然图像及1组医学图像进行算法测试,并与传统的低频子带融合策略进行对比,同时比较基于轮廓波变换的多聚焦图像融合方法、基于非下采样轮廓波变换的多聚焦图像融合方法。试验结果表明:其中一组图像采用深度神经网络模型的策略所得到的融合结果的边缘融合指标值能够达到0.802 7,优于其余比较方法的0.761 4、0.722 7和0.716 4,从而证实基于深度神经网络模型的融合策略的有效性。

基于L₁范数和最小软阈值均方的目标跟踪算法

王海军,葛红娟,张圣燕

2016, 46(3):  14-22.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2015.316

摘要 ( 1220 )   HTML   PDF (9565KB) ( 745 )   收藏

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基于传统稀疏表示的目标跟踪算法无法解决跟踪过程出现的遮挡及运动模糊等问题,提出一种基于L₁范数和最小软阈值均方的目标跟踪算法。首先用主成分分析(principal component analysis, PCA)基向量建模跟踪目标的表观变化,同时对表示系数进行L₁范数约束;其次对误差项采用最小软阈值方法进行显示求解,同时对观测模型的更新上考虑跟踪目标的遮挡因素;最后在贝叶斯框架下搭建目标跟踪算法。在14个具有挑战性的跟踪视频上的试验结果表明:与其他算法相比,本研究能够克服跟踪过程中遮挡、角度变化、尺度变化、光照变化等影响跟踪性能的因素,具有较高的平均覆盖率和较低的平均中心点误差。

一种基于RSSI向量的传感器网络定位算法

刘陈,蔡婷

2016, 46(3):  23-30.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.1.2015.099

摘要 ( 1208 )   HTML   PDF (1900KB) ( 778 )   收藏

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为了降低待定位节点在定位单元的边缘定位误差,设计了一种四边形区域定位算法。首先根据待定位节点在定位单元的不同位置,分别采用定位单元内部定位机制和定位单元外部定位机制,然后引入向量相近度来辅助寻找距离未知节点最近的参考样本点。试验结果表明,该算法可降低50%的定位误差,随着锚节点数的增加,定位精度逐渐增加且最终趋于稳定,解决了待定位节点的定位误差问题。

基于流形的约束局部模型拟合

刘大琨,谭晓阳

2016, 46(3):  31-36.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2015.279

摘要 ( 1272 )   HTML   PDF (3567KB) ( 678 )   收藏

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为了将人脸形状向量集的流形结构嵌入到人脸定位模型中,以人脸定位参数模型中典型的约束局部模型为基础展开研究。结合局部坐标编码理论和稀疏约束,将基于流形结构的邻近形状向量集代替点分布模型中的非刚性形变集,实现了流形学习中的局部切空间排列方法与点分布模型的融合,从而得到了一个流形嵌入的约束局部模型。经过在模拟数据、有标注的人脸部件数据库和有标注的人脸数据库的试验验证,与基于线性重建的局部约束模型拟合相比,嵌入流形结构的约束局部模型具有更好的性能。

基于单静态图像的深度感知模型

孟令恒,丁世飞

2016, 46(3):  37-43.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.2.2015.007

摘要 ( 1400 )   HTML   PDF (2452KB) ( 1558 )   收藏

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为解决立体视觉深度感知模型的昂贵计算代价问题,提出以机器学习算法为主要依托的基于单静态图像的深度感知模型。研究基于单静态图像的深度感知模型的形式化表示、多尺度空间图像特征的选择,并将该模型应用于深度图的预测,以及利用该模型预测到的深度图进行3D场景重构。试验结果表明,基于单静态图像的深度感知模型可以获得较好的深度预测精度、较快的预测速度以及比较理想的重构模型。

基于位置社交网络中地点聚类推荐方法

李朔,石宇良

2016, 46(3):  44-50.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2015.295

摘要 ( 1337 )   HTML   PDF (1626KB) ( 964 )   收藏

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为解决基于位置社交网络中地点推荐时遇到的数据稀疏、冷启动问题,提出一种改进的地点推荐方法,在协同过滤算法的基础上融合了聚类算法,考虑到用户偏好、朋友关系、位置语义等因素,在推荐时取两种算法的优点进行互补。研究的重点是相似度的计算,包括兴趣地点相似度、好友亲密度、词频-逆文档频率、余弦相似性。在Foursquare数据集上以准确率、召回率、单个主题的平均准确率作为度量依据,对提出的方法进行验证。试验证明,本方法有效提高了推荐效果。

基于马氏距离的分段矢量量化时间序列分类

陶志伟,张莉

2016, 46(3):  51-57.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.2.2015.050

摘要 ( 1303 )   HTML   PDF (2595KB) ( 768 )   收藏

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提出一种基于马氏距离的分段矢量量化时间序列分类(Mahalanobis distance-based time series classification using PVQA, MPVQA)算法。该算法在继承传统算法时间复杂度的基础上,引入马氏距离,克服了欧氏距离容易受模式特征量纲影响的缺点,提高了算法精度。首先,在训练时采用分段矢量量化近似方法获得码本,然后以马氏距离为相似性度量对时间序列进行分段重构。对重构后的时间序列,同样基于马氏距离为相似性度量进行判别。在4个时间序列数据集上进行的试验结果验证了所提方法在时间序列表示和分类上的优越性。

基于半色调图像的邻域相似性描述子方法

钟智彦,文志强, 张潇云,叶德刚

2016, 46(3):  58-64.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.1.2015.092

摘要 ( 1344 )   HTML   PDF (3648KB) ( 708 )   收藏

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局部二值化模式是对局部信息进行特征提取,适合解决纹理特征不明显的图像特征提取问题,但这种方法存在特征维数高的问题。针对此问题,提出一种适用于半色调图像特征提取的邻域相似性描述子方法。该方法将8个邻域分别与中心像素值进行比较运算,然后求这8个运算值间的相似性指标。相似性指标的统计量进行归一化后作为图像的纹理特征向量。试验中,采用BP神经网络对提取图像特征进行分类试验。试验结果表明,在计算复杂度、识别精度等方面,本研究提出的方法优于单纯使用局部二值化模式算法。

基于概率矩阵分解的多指标协同过滤算法

庞俊涛, 张晖, 杨春明, 李波, 赵旭剑

2016, 46(3):  65-73.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.2.2015.080

摘要 ( 1187 )   HTML   PDF (1608KB) ( 933 )   收藏

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为解决已有关于多指标评分推荐方法中忽略多指标之间存在相关性的问题,提出一种基于概率矩阵分解的多指标协同过滤算法(multi-criteria collaborative filtering algorithm based on probabilistic matrix factorization, MCPMF)。该算法将多指标评分表示成一个对整体用户和产品产生影响的权重矩阵,并假设该矩阵潜在分布服从高斯分布,其概率密度分布与用户和产品特征矩阵的概率密度分布条件相关。通过概率矩阵分解的方法学习得到用户和产品特征矩阵。在两个真实数据集上的试验结果表明,该方法比只考虑单一综合评分的方法能更加精确地预测用户的综合评分,同时能降低数据稀疏对推荐算法的影响。

基于核贝叶斯压缩感知的人脸识别

周凯,元昌安,覃晓,郑彦,冯文铎

2016, 46(3):  74-78.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.2.2015.075

摘要 ( 1059 )   HTML   PDF (1112KB) ( 904 )   收藏

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为加快人脸识别速度和提高人脸识别率,将贝叶斯压缩感知算法进行核扩展并运用到人脸识别,改进局部特征统计方法,结合空间金字塔模型,用于人脸图像的特征提取。首先用局部特征统计提取图像特征,在此基础上再进行第二层局部统计,然后根据空间金字塔模型分层提取不同空间尺度的特征,最后运用核贝叶斯压缩感知算法分类。在AR和FERET人脸数据库上的试验结果表明,本研究算法相对于传统方法具有更好的性能。

输入饱和非线性切换Hamilton系统镇定与H_∞控制

李晗,魏爱荣

2016, 46(3):  79-86.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2015.394

摘要 ( 1098 )   HTML   PDF (1253KB) ( 657 )   收藏

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研究了输入饱和非线性切换Hamilton系统在任意切换路径下镇定与H_∞控制问题。设计合适的状态反馈并提出充分条件,实现输入饱和非线性切换 Hamilton 系统的镇定问题。 设计系统的 H_∞控制器,进一步研究带外部干扰的输入饱和非线性切换 Hamilton 系统 H_∞控制问题,在该控制器作用下,系统存在外部干扰时,γ-耗散不等式成立,无外部干扰时,闭环系统全局渐近稳定。仿真实例验证了研究方法和结果的有效性。

基于部分变需求的系统最优疏散路径模型

高建杰,石臣鹏,曹建军,欧居尚

2016, 46(3):  87-92.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2015.243

摘要 ( 1085 )   HTML   PDF (962KB) ( 761 )   收藏

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分析了突发事件对交通需求的影响,将其定义为固定需求量(疏散需求)与可变需求量(非危险区域路网原有的交通需求)两部分。基于交通需求部分可变的特点,以交通网络系统总出行时间最小为目标,提出了基于部分变需求的系统最优疏散路径模型,运用最优化理论证明了该模型的解与部分变需求的系统最优条件之间的等价性,分析了模型解的存在性和唯一性,最后采用凸组合法的思想设计了模型的求解算法,通过一个简单的实验网络验证了模型的可行性。

交叉缠绕式柔性护栏端部锚固优化设计

雷正保,廖卓,刘助春

2016, 46(3):  93-98.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2015.322

摘要 ( 1186 )   HTML   PDF (1932KB) ( 670 )   收藏

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为研究符合我国公路环境条件的交叉缠绕式柔性护栏端部锚固系统,结合我国公路环境并参考国外护栏端部锚固的设计,对锚固系统各部分外形及尺寸进行初步设计。运用ls-dyna软件建立锚固系统有限元碰撞分析模型,并结合实车试验方法与有限元仿真试验方法,得到锚固系统的外载荷及可靠的钢丝绳有限元模型。利用正交试验方法,对初始的锚固系统尺寸进行优化设计,通过极差和方差分析得到锚固系统的最优尺寸组合,对最优结果进行验证分析。结果表明,该锚固系统在受载情况下无任何拔出与倾斜,其土壤最大应力为8.2×10^-3MPa,远小于其许用应力1.7×10^-1MPa,能很好地满足各项评价指标。

SDS对香豆素在SB-16胶束增溶行为影响

白艳艳,曹月欣,张宪玺,张鲁格,孙德志,延辉,张翀

2016, 46(3):  99-105.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2016.115

摘要 ( 1383 )   HTML   PDF (3086KB) ( 697 )   收藏

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为了模拟药物香豆素在十二烷基硫酸钠(SDS)和十六烷基磺基甜菜碱(SB-16)复配体系中的分配规律,采用分子动力学的方法模拟了香豆素分子(C-343)在SB-16水溶液中的增溶行为,在上述溶液的基础上又继续添加了表面活性剂SDS,并研究了SDS对香豆素在SB-16胶束增溶行为影响。研究结果表明,在298 K,101.3 kPa下的平衡条件下,C-343可以自发地增溶到SB-16球形胶束中。SDS分子的烷基尾链部分插入到SB-16球形胶束内部,并在SB-16表面形成一层疏水基团在内,亲水基团在外的SDS分子薄层。C-343分子在SDS分子的疏水作用和静电作用下,从SB-16胶束内部逐步迁移至SDS胶束的外层表面上。从理论证实了添加表面活性剂可以对药物分子在胶束溶液中的增溶与释放过程进行有效控制,以期为该类体系的试验研究提供理论依据。

亚甲基蓝自二氧化硅@磷酸八钙载药颗粒的释放行为

李成峰,刘群,王文浩,王百威,杨赞中

2016, 46(3):  106-111.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2015.395

摘要 ( 874 )   HTML   PDF (3371KB) ( 752 )   收藏

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采用改性的Pechini方法在含亚甲基蓝(methylene blue, MB)的二氧化硅颗粒(silica-MB)表面沉积磷酸八钙(octacalcium phosphate, OCP)后制备得到silica-MB@OCP,研究制备工艺条件对载药颗粒的结构、药物释放行为和载体降解性能的影响规律。研究发现聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)的分子量、PEG和柠檬酸的添加量对载药颗粒的物相、化学组成和形貌有显著影响。MB释放量和单体/二聚体的比例随时间的变化规律都对载药颗粒的结构和溶液pH值条件敏感,这与MB分子扩散行为受OCP壳层的结构和溶液条件影响有关。相比于silica-MB, silica-MB@OCP在磷缓冲液和lysosome-like缓冲液中的降解比例要高得多,这是由于MB扩散行为对颗粒结构的破坏产生显著影响导致的。

一种减小行波型旋转超声电动机径向滑移的方法

纪跃波,伍旺贤

2016, 46(3):  112-116.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2015.282

摘要 ( 1481 )   HTML   PDF (1541KB) ( 759 )   收藏

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为了减小行波型旋转超声电动机定子与转子间的径向滑移,提出通过增大转子摩擦层径向最大剪切变形角的方法和基于定子与摩擦层间的黏滑原理来减小定子与转子间的径向滑移,分析了影响摩擦层的径向最大剪切变形角的因数;在ANSYS10.0中建立电动机定转子三维有限元接触模型;对影响定转子间径向滑移的因素进行仿真分析。分析结果表明,可以通过增大定子与摩擦层间的摩擦因子和增大摩擦材料的泊松比来减小电动机定子与转子间的径向滑移。摩擦材料泊松比的改变对减小径向滑移的贡献程度要大于定子与摩擦层间摩擦因子的改变对减小径向滑移的贡献程度。

质量流速对R134a流动沸腾起始点及壁温特性的影响

逯国强,韩吉田,孔令健,陈常念,胡桂秋,陈军,李江飞

2016, 46(3):  117-122.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2015.288

摘要 ( 1339 )   HTML   PDF (1667KB) ( 1002 )   收藏

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为了得到螺旋管内流体流动沸腾起始点及管子壁温分布的特性,以R134a为工质进行试验。通过观察逐渐增大热流密度时壁温的变化情况判断沸腾的起始点。研究结果表明,沸腾起始点的热流密度随工质质量流速的增大而增大,但由于质量流速、离心力、重力等对汽泡粘附和脱离行为的综合影响,在某些位置会出现与该趋势不同的情况;在单相对流换热阶段,选定点的壁温随质量流速的增大而降低,而在流动沸腾换热阶段,质量流速对壁温变化的影响较小。研究结果可望为螺旋管式换热器的可靠设计和安全运行提供参考依据。