传统子空间跟踪易受到模型漂移的影响而导致跟踪失败.针对此问题,本文提出一种基于主分量寻踪的鲁棒视觉跟踪方法.该方法以多个模板张成的子空间作为目标表观模型,利用主分量寻踪求解候选目标的误差分量,在粒子滤波框架下利用候选目标的误差分量估计最优状态参数.为了适应目标表观变化并克服模型漂移,本文提出一种模板更新方法.当跟踪结果与目标模板相似时,该方法利用跟踪结果更新目标模板,否则利用跟踪结果的低秩分量更新目标模板.在多个具有挑战性的图像序列上的实验结果表明:与现有跟踪方法相比,文中的跟踪方法具有较优的跟踪性能.
针对现有彩色图像形态学矢量排序算法的缺点,将基于图的二值及灰度形态学扩展到彩色图像,在具备完备格的图空间上定义一种新的彩色矢量形态学算子.为使新算子便于实现,结合图论定义最小生成矢量子图函数及相关理论,并在此基础上提出彩色矢量形态学极值提取算法.实验结果表明,该算子在保存彩色信息的完整及关联性方面优于现有的彩色形态学,避免出现"假色"现象及人为决定主导颜色分量的缺点,同时有效地保护了原图像的纹理不发生较大的变化,较好的保存图像的拓扑结构,有较广的应用前景.
本文提出一种利用单幅SAR(Synthetic Aperture Radar)图像实现运动目标检测的方法.首先提出一种基于压缩感知的SAR图像道路检测算法:根据SAR图像中道路的特点,使用模糊C均值方法将图像进行模糊分类,获得大致的道路区域,然后利用Hough变换域的稀疏性,用压缩感知精确定位图像中的道路信息.其次利用图像稀疏表示的方法对运动目标进行检测:不同速度运动目标的散焦量和距离单元跨越不同,由此生成样本图像,继而构造超完备字典.将待测图像分块,并计算子图像在字典下的稀疏系数,检测并匹配出运动目标的速度参数.最后,结合已检测出的道路辅助信息,消除多普勒模糊影响,剔除虚假的运动目标,并对运动目标速度参数进行校正.实验结果证明了所提方法的有效性.
通过互联网易获得同一对象的多个无约束的观测样本,针对如何解决无约束观测样本带来的识别困难及充分利用多观测样本数据信息提高其分类性能问题,提出基于低秩分解的联合动态稀疏表示多观测样本分类算法.该算法首先寻找到一组最佳的图像变换域,使得变换图像可以分解成一个低秩矩阵和一个相关的稀疏误差矩阵;然后对低秩矩阵和稀疏误差矩阵分别进行联合动态稀疏表示,以便充分利用类级的相关性和原子级的差异性,即使多观测样本的稀疏表示向量在类级别上分享相同的稀疏模型,而在原子级上采用不同的稀疏模型;最后利用总的稀疏重建误差进行类别判决.在CMU-PIE人脸数据库、ETH-80物体识别数据库、USPS手写体数字数据库和UMIST人脸数据库上进行对比实验,实验结果表明本方法的优越性.
在很多自修复密钥颁布机制中,滑动窗口大小影响着密钥的修复性能和通信开销.本文利用概率知识,首次建立了滑动窗口和丢包率对节点密钥同步性能、组安全关联性能和安全服务性能的数学模型.设计了适应链路动态变化特性的滑动窗口选择机制,采用查找表方式优化了计算和存储开销.仿真验证了该机制具有动态适应性,可以高概率的保证网络的安全服务性能.与已有机制相比,所提机制显著降低了通信开销,具有可行性和高效性,进一步推动了自修复密钥颁布机制的实际应用.
为减少三维芯核绑定前和绑定后的测试时间,降低测试成本,提出了基于跨度和虚拟层的三维芯核测试外壳扫描链优化方法.所提方法首先通过最大化每条测试外壳扫描链的跨度,使得绑定前高层电路和低层电路的测试外壳扫描链数量尽可能相等.然后,在TSVs(Through Silicon Vias)数量的约束下,逐层的将虚拟层中的扫描元素分配到测试外壳扫描链中,以平衡绑定前后各条测试外壳扫描链的长度.实验结果表明,所提方法有效地减少了三维芯核绑定前后测试的总时间和硬件开销.
高阶QAM(Quadrature Amplitude Modulation)调制是提高频谱效率的一个有效途径,但它对相位偏差容忍度较差.文章提出了一种异步双层QAM调制方法,可在发射端用较低的调制阶数实现和传统高阶QAM调制相当的频谱效率,并分别针对提出的异步双层QAM调制和传统QAM调制,推导了平坦瑞利块衰落信道下固定相位偏差的误符号率闭合解析表达式.理论分析与计算机仿真结果吻合,研究表明,误符号率为10-1时,异步双层256-QAM调制在相位偏差为0.9度的误符号率性能与无相位偏差情况比较,差异仅为0.3dB;而传统高阶4096-QAM调制的差异为11dB.
覆盖问题是无线传感器网络领域的一个基本问题,也是无线传感器网络特性当中的一个重点问题.如何通过某种算法达到以最少传感器节点对监测区域的有效覆盖已成为目前研究的一项重要课题.因此,提出一种增强型覆盖控制算法(Enhanced Coverage Control Algorithm, ECCA).该算法通过概率理论知识可以有效地求解出对监测区域进行有效覆盖下的最少节点,给出了传感器节点概率的期望值计算方法以及目标节点首次被传感器节点覆盖和多次覆盖后的期望值求解过程,验证随机变量相互之间不独立时的比例函数关系.仿真结果表明,ECCA算法可以使用较少的传感器节点数量完成对监测区域的有效覆盖,提高了对监测区域的覆盖质量.
为了克服现有目标高度补偿算法存在的模型假设不合理、实际应用效果难以保证等问题,本文以目标恒海拔等速运动为前提,利用协同单元提供的目标指示信息,对两坐标雷达的空间目标跟踪问题重新进行了研究.首先根据不同坐标系间的转换关系,构建了目标高度的准确表达式.然后通过恒等变换和合理的近似,得到了目标高度的估计公式,并利用绝对值不等式和柯西-施瓦茨不等式,推导得到了高度估计公式的误差.最后联合目标高度估计公式和两坐标雷达的缺维量测方程,采用扩展卡尔曼滤波方法,实现了目标空间状态的估计.仿真结果表明:本文算法可有效地对目标高度进行补偿,获得稳定、可靠的目标空间状态估计,从而为两坐标雷达目标空间状态估计问题提供了相对有效完善的解决方法.
本文采用最大相关熵准则(MCC)对投影近似子空间跟踪(PAST)算法中基于最小平方误差(MSE)准则的目标函数进行修正,推导出适用于冲激噪声环境的韧性投影近似子空间跟踪新算法(MCC_PAST算法).对两种冲激噪声模型包括,稳定分布噪声模型和混合高斯噪声模型环境下的时变波达方向估计问题的实验仿真表明,与基于韧性M估计的PAST改进算法(RLM_PAST算法)相比,MCC_PAST算法可以自适应地调整核长,对于阵列接收数据的变化体现出更好的适应性.
对现有STAP(Space-Time Adaptive Processing)单脉冲角度估计方法存在单脉冲比失真及目标多普勒失配时角度估计性能严重下降的问题,本文从数学上分析了常规STAP单脉冲方法的失效机理,并基于机载雷达杂波的空时耦合特性,将差波束约束条件扩展到空时二维空间,提出了基于空时联合约束的STAP单脉冲角度估计方法,将单脉冲曲线延伸为单脉冲曲面,通过空时联合约束显著提高了目标角度估计的精度和稳健性.计算机仿真结果验证了本文方法的有效性.
由于具有处理废弃物和联产电能的双重功效,微生物燃料电池 (Microbial Fuel Cells,MFCs) 已被认可为最具前景的可替代、可再生的清洁能源之一.目前,针对基于水环境的微生物燃料电池(Aquatic Microbial Fuel Cells,AMFCs)的研究已经取得了实质性的研究成果,部分研究人员已开始工程实用阶段的研究.但是,工作地理环境的限制严重约束了AMFCs的应用范围.陆基微生物燃料电池(Terrestrial Microbial Fuel Cells, TMFCs)能够解决AMFCs工作地理环境受限的缺点,是拓展MFCs应用领域的一个新突破口.本文提出并详细介绍了一种TMFC的结构和菌群培养过程,测试了其产电性能.所设计的TMFC开路电压(Open Circuit Voltage,OCV)约为0.75V,输出功率密度约为3mW/m2,这些数据均在目前MFCs研究报道的合理范围内.测试了温度和土壤含水率对TMFC产电性能的影响,对进一步提高TMFC产电性能具有实验指导意义.
本文提出一种基于景深约束的单幅雾天图像去雾算法,该算法首先对退化模型进行变换以满足Kimmel变分框架的要求;其次,考虑到人眼视网膜锥细胞对绿光的敏感性,将绿光分量作为大气传输图变分求解模型的输入;最后,利用景深图像特性,在8邻域快速求解中对能量函数进行约束,从而有效提升去雾图像的视觉效果.实验结果表明本文算法在获得最佳去雾效果的同时,具有较好的实用性和较少的计算资源消耗.
以压缩接收机工作机理线性调频傅氏变换为基础,对当前常用的"长相乘—短卷积"压缩接收机模型特性进行了细致研究.参照模糊函数对雷达信号分析的方法,定义了压缩接收机输出函数,该函数描述了当与无损测频输出相比时,由雷达信号载频和实际脉冲展宽延迟线滤波器置空率引起的输出波形的变化.通过该函数可以对压缩接收机的频率分辨力、截获概率、到达时间等性能参数做出解析性分析.
针对车载自组织网络的特点,该文利用双线性对提出了一个新的基于身份的签密方案,并在随机预言模型中给出了安全性证明.在假设Bilinear Diffie-Hellman问题是困难的条件下,该方案被证明是安全的.与已有的基于身份的签密方案相比,该方案计算量和传输代价小,适合用于车载网安全通信.
压缩感知理论是一种新兴的数字信号处理方法,在红外遥感视频成像中有很好的应用前景.为了提高红外视频遥感成像的效果,提出了基于压缩感知在线稀疏的红外遥感视频凝视成像方法.介绍了该方法的视频图像分块压缩采样策略,视频图像在线稀疏方法,以及视频图像重构方法.重点研究了有运动目标的红外遥感图像在线稀疏表示方法,提出了迭进分块训练样本的设计方法和累积冗余字典构造方法.通过数值计算可以看出,该方法提高了遥感红外图像的重构效果.
为了克服图像识别中光照,姿态等变化带来的识别困难,同时提高稀疏表示图像识别的鲁棒性,本文提出了一种基于Gabor特征和字典学习的高斯混合稀疏表示图像识别算法.高斯混合稀疏表示是基于最大似然估计准则,将稀疏保真度表示为余项的最大似然函数,最终识别问题转化为求解加权范数的优化逼近问题.本文算法首先提取图像的Gabor特征;然后对Gabor特征集进行字典学习,由于在学习过程中引入了Fisher准则作为约束,学习得到具有类别标签的新字典;最后使用高斯混合稀疏表示识别方法进行分类识别.在3个公开数据库(人脸数据库AR库和FERET库以及USPS手写数字库)上的实验结果验证了该算法的有效性和鲁棒性.
针对由块间像素值突变引起的修复质量下降问题,提出一种基于动态尺度块匹配的链式优化图像修复算法.该方法依据先验信息与结构特征确定当前修复层所有图像块的候选匹配块数量;构建多尺度块匹配搜索模型,以二次搜索定位目标候选块,形成图像修复可行解空间.在候选块集合约束下,建立基于块间关联匹配特性的链式优化修复模型,并采用动态规划法求解当前修复层的最优匹配块集合,实现对图像的由外向内修复.实验结果表明,算法对多种自然图像的修复达到了令人满意的效果.
本文提出了一种基于标准化人眼图像的视线估计算法,能有效解决头部运动对视线估计的影响.本算法在一个红外摄像机和三个红外光源的条件下,利用三个光斑(光源在角膜表面的反射点)的图像信息,将人眼图像变换到标准化人眼图像.通过引入标准化人眼图像,使屏幕平面到标准化人眼图像平面的射影变换为定值,从而使标准化人眼图像的瞳孔中心和屏幕上的视点的变换关系为定值,由此解决了头部运动对视线估计的影响.实验结果验证了该算法在头部运动情况下的有效性.
为了从Gabor滤波后的图像中提取简单有效、区分力强的人脸特征,提出了一种基于可变长起主导作用特征(VLDF)的人脸识别算法.即首先人脸图像与不同尺度、不同方向的Gabor滤波器进行卷积运算,然后利用局部二元模式(LBP)算子提取滤波输出的纹理特征,并根据纹理特征的统计分布规律,采用数量可变的起主导作用的纹理模式作为人脸的VLDF特征.最后构造了VLDF人脸特征之间距离的计算方法.该算法具有较小的特征向量维数和高的rank-1识别率.在FERET人脸数据库上的仿真结果验证了算法的高效性.
针对FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) SAR(Synthetic Aperture Radar)调频非线性误差对一维聚焦性能影响和该误差校正问题,该文引入VCO(Voltage Controlled Oscillator)调频非线性高阶误差模型,从理论推导、定量分析了调频非线性误差对信号的具体影响.在VCO工作稳定、随时间电漂移度较小的前提下,提出了一种基于开环的FMCW SAR非线性校正方法.该方法首先一次补偿谐波误差,以信号压缩指标性能最优为收敛准则,通过迭代来校正因输入电压的更新和VCO电漂移及热噪声而引起抖动的高阶误差,进而对信号的调频非线性进行校正.信号仿真和实测数据处理结果表明该方法能对FMCW SAR信号源的调频非线性误差进行稳健、有效的校正,并且与传统的开环软件校正方法相比,该方法无需构建复杂的误差模型,具有简单、经济、运算量较小等优点.
无源光网络(Passive Optical Network,PON)作为当今接入网的主要技术解决方案,具有带宽使用效率高、传输距离远、抗干扰能力强等特点.通过研究PON技术的发展动态,本文首先归纳了各种PON技术的产生背景和应用特点,整理出各技术间的连接关系及主要标准;其次介绍了PON技术的帧结构,并对带宽、波长、传输模式等PON技术的主要参数进行了汇总;然后将国内外研究热点进行划分,围绕媒体访问控制协议、帧结构、动态带宽分配算法、节能机制等关键技术,阐述了其研究现状及在PON中的重要作用;最后对PON技术的发展趋势进行了展望.
随着3D视频技术的逐步发展,3D视频网络服务的用户体验质量(3DQoE)评价逐步成为学术界和工业界都极为关注的热点问题之一.本文通过分析端到端的3DQoE影响因素,总结基于3D视频与图像质量的3DQoE评价方法,综述3DQoE模型的研究进展.通过3DQoE评价与模型研究现状的分析,本文给出了目前3DQoE评价与模型研究过程中存在的精确性,可靠性以及通用性问题,并指出针对大规模网络服务的3DQoE建模是未来可能的研究方向.
脉冲神经网络是进行复杂时空信息处理的有效工具,但由于其内在的不连续和非线性机制,构建高效的脉冲神经网络监督学习算法非常困难,同时也是该研究领域的重要问题.本文介绍了脉冲神经网络监督学习算法的基本框架,以及性能评价原则,包括脉冲序列学习能力、离线与在线处理性能、学习规则的局部特性和对神经网络结构的适用性.此外,对脉冲神经网络监督学习算法的梯度下降学习规则、突触可塑性学习规则和脉冲序列卷积学习规则进行了详细的讨论,通过对比分析指出现有算法存在的优缺点,并展望了该领域未来的研究方向.
时间交替模数转换器(Time-Interleaved ADC,TIADC)通道间的采样时间相对误差严重影响了系统的无杂散动态范围(Spurious-Free Dynamic Range,SFDR).为校正采样时间相对误差,本文基于TIADC输出与模拟输入信号之间的频域关系,提出一种通过消除输出信号中的误差来校准TIADC的算法.该算法在对输出信号频率表达式进行泰勒近似的基础上构建理想输出信号,并采用最小均方差(LMS)算法来估算时间误差,旨在降低硬件设计的复杂度,提高误差校正的精确度.仿真和验证结果表明该校正算法很容易扩展到多通道,并且可以将输出频谱的SFDR提高约47dB.
本文提出了一种基于视频多目标跟踪的高度测量算法.首先,采用码本模型检测前景,利用图割理论实现对多目标的跟踪.然后,提取每一帧中目标的头部特征点和脚部特征点,根据投影几何的约束关系计算每个目标的高度.最后,融合多帧的测量结果进行数据优化.本文提出的算法不需要对相机进行完全标定,只需计算摄像机的灭点和地平面的灭线,降低了计算的复杂度.实验结果表明,本文提出的算法具有较高的测量精度,对遮挡和运动状态变化具有较强的鲁棒性,同时,能够满足实时性要求.
在多小区干扰信道中,基于分布式竞争设计,提出两种优化基站发射波束成形矩阵的设计,使每个小区的最差信干噪比最大.一种是基于干扰控制的设计,利用差异化的干扰系数,抑制小区间的干扰,提高系统性能.另一种是基于功率控制的设计,通过调整各基站的发射功率,提高系统性能.这两种设计,都能保持算法的分布式特性,又能有效地提高用户信干噪比.仿真分析表明,基于功率控制的设计在功率大的情况下,性能优于基于干扰控制的设计.
提出一种基于本体的Web服务的服务行为语义建模方法,对于Web服务提供的服务行为、用户预期的服务行为、以及服务组合的交互行为之间的一致性关系进行了语义建模,构建了判断Web服务提供的服务行为是否符合用户预期的本体描述和语义计算模型,利用现有Web服务样本进行实验验证并给出性能分析.
为延长视频胶囊内窥镜工作时间,提高体外接收视频质量,需降低胶囊内射频电路模块的功耗以改进发射电路的发射效果.针对上述问题,本文设计了胶囊内的射频电路模块和螺旋形发射天线,并使用ADS2011及HFSS对其进行仿真,最后通过实验对该设计进行验证.内窥镜胶囊进入活体动物(猪)胃肠道后,体外便携接收器接收到的视频图像质量较高,证明该改进设计可行.结果表明:当射频电路板的直径为9.8 mm,射频模块的工作频率为1.0 GHz,功耗为15.9 mW时,胶囊的工作时间为9.0 h,视频数据的无线传输速率达到30 frame/s(320×240 pixel/frame).
对电子设备进行电磁辐射特性的研究,不仅要考虑机箱表面孔缝的电磁泄露,更要考虑机箱内部干扰源的电磁辐射特性.本文提出一种将PCB的电磁辐射能量导入机箱内部作为干扰源的方法,用于计算电子设备的整机电磁辐射特性,并与耦合微带线作为内部干扰源的方法进行对比.基于本文提出的将PCB作为干扰源的方法,研究了开孔尺寸、开孔类型、开孔位置对电子设备电磁辐射特性的影响,所总结的规律可为电子设备的工程设计提供一定参考标准.
针对粒子滤波存在粒子退化问题,提出一种基于无迹卡尔曼滤波和部分重采样的改进的粒子滤波算法.通过无迹卡尔曼滤波产生重要性分布函数和使用部分重采样算法进行重采样,以丰富粒子的多样性.并针对非线性系统故障诊断中非高斯背景下,似然函数检测量难以导出的问题,提出一种基于多模型和似然函数值的诊断方法.仿真结果表明:改进的滤波算法的估计精度优于标准的粒子滤波算法及其现有的两种改进算法,提出的故障诊断方法能够做到快速检测与准确隔离.
为有效地改善时间步进算法(MOT)的后时稳定性,引入类椭球波函数(APSWF)做为该算法的瞬态基函数.然而,基于此类瞬态基函数推导得到的系统具有非因果特性,因而必须使用外推方法以恢复时间步进算法的时间步进特性.采用所提出的方法对多天线结构进行数值仿真,获得其瞬态电流响应、回波损耗、耦合系数以及方向图等重要参数,实现了对天线辐射问题和互耦问题的分析与研究,同时也验证了本文所提出方法的有效性和精确性.
