完备正交V-系统及其在几何信息重构中的应用

考虑到几何信息频谱分析的需要,采用L2[0,1]上一类新的完备正交函数系(称之为V-系统),针对CAGD中的几何图组,给出一类信息重构方法.V-系统由分段多项式组成,包括各个层次的间断函数,具有多分辨分析特性和局部性.基于V-系统的算法可以有效地消除几何信息表达中的Gibbs现象.实验结果表明,基于V-系统的几何图组信息重构的方法,为开展几何图组的频谱分析研究打下了基础.

尺度不变V变换信号消噪

传统的小波变换方法用于信号的逼近、重构和消噪,通常会引起信号失真,例如在信号奇异点处的Gibbs现象,这是由于小波基函数的连续特性所引起的.该文提出一种新的尺度不变V变换(SIVT),可用于信号重构和消噪,并能有效消除信号逼近过程中的Gibbs现象.V系统是Haar小波基函数的扩展,并且是一种不变集上的多小波.信号消噪的困难点在于奇异点处的局部信号重构.该文通过对信号奇异点的分析,创新地提出采样信号局部尺度变换结合正交变换的方法(称为尺度不变V变换)进行信号消噪重构.实验结果表明该文方法消噪重构的信号比基于小波变换重构的信号有着更好的效果和更高的信噪比值.尺度不变V变换的理论表明了这种新的技术框架在某些信号重构问题上比小波变换方法更具优势.

完备正交V-系统与点云数据拟合

提出了对点云数据进行曲面拟合的一种新方法,它基于一类L2[0,1]上完备正交的函数系(称之为V-系统)。V-系统由分段多项式组成,它包括各个层次的间断函数,具有多分辨分析特性和局部性。给出了k次V-系统(k=0,1,2,3)的具体表达式;利用有限项Fourier-V级数展开式,高效地生成点云数据显示的被测量对象的几何造型。检测例子表明,这种方法对很广泛遇到的一类问题而言,处理过程简单、速度快、精度高。

基于三角域上V-系统的三维几何模型的正交重构

提出了一种新的对三维几何模型的描述方法.利用三角域上的一类完备正交函数系———V-系统这一数学工具,对三角片构成的几何模型进行正交展开,其展开系数(谱系数)便是该模型的数字描述.由于V-系统所具有的特殊性质,可以对多个分离的三角片,进行整体的表达.这种正交表达,使得把频谱分析的方法引入到对三维网格模型的研究中成为可能.

基于嫦娥一号卫星激光测高数据的月球数字高程模型

利用嫦娥一号激光高度计获取的800多万个有效记录点科学数据,描述了一种基于Kriging插值方法来生成空间分辨率为0.25°×0.25°全月球均匀网格的数字高程模型.即对激光高度计科学数据进行加权插值,通过引进以距离为自变量的变差函数来计算权值.因变差函数既可以反映激光测高数据的空间结构特性,又可以反应激光测高数据的随机分布特性,故采用Kriging方法插值可以得到较理想的月球高程模型.同时,基于生成的全月球数字高程模型得到了月球的汉麦尔投影、麦卡托投影、正面、反面、南极、北极等月球地形图.该模型也与国际上的月球模型Clementine、ULCN2005与CLTM-s01进行了对比.由于嫦娥一号激光测高数据达800多万个记录点,得到的月球数字高程模型的精度更高.

基于集成学习的复杂网络链路预测及其形成机制分析

为了预测节点与网络中其他现有节点之间的新连接或缺失连接,链路(边)预测近年来引发了越来越多的研究兴趣。最近已经提出各种具有不同特点的算法,以解决链路预测的问题,其中每种算法只考虑一种网络信息,从而产生片面的结果。提出基于集成学习的方法,将所有单一算法集成组合,综合考虑网络的各种信息来解决这一问题。在8个真实网络上进行了实验,利用局部拓扑索引、全局拓扑索引和推荐算法提取了17个不同的特征。结果表明,集成学习的关键性能指标——受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)下面积(area under curve,AUC)比最佳单一算法提高2%至17%,最高达到0.9624。此外,根据度分布和随机森林得到的特征选择,分析了不同类型网络的结构与形成机制。在形成机制、网络类型和功能之间,获得了一些重要的见解:由某些确定的机制或假设导出的特征,确实是连接2个节点的内在驱动力,也正因为如此,这些特征可以用于链路预测。

基于Kinect跑步机系统

研发了一种基于Kinect的跑步机系统,并提出了跑步系列动作识别算法.该系统基于Unity游戏引擎、3DSMax、Maya、Photoshop建模和平面设计软件开发,运用微软Kinect体感设备和个人电脑获取人体跑步时各种动作的骨骼点数据,结合运动特征分析研发了基于骨骼绑定的跑步、挥手、跳跃、蹲下各种动作的识别算法,通过对人体动作的识别从而实现人机交互的跑步健身游戏娱乐运动.实验数据表明基于骨骼绑定的动作识别算法的有效性,该跑步机系统硬件设备体积小,它通过人的肢体动作而不是鼠标键盘来操作跑步机软件,同时结合了跑步健身和游戏娱乐等功能,部分代替了传统跑步机的作用,具有很好的体感交互效果和实用价值,研究成果可以用于更多的人机互动应用领域.

基于嫦娥一号探月数据虚拟月球立体显示系统

提出一项利用真实月球探测数据来准确构建月球立体虚拟显示系统的技术,在双通道立体环幕投影系统上实现。利用嫦娥一号探月卫星的探月数据,采用多边形细分算法、自动拼接图像算法、渐进网格简化算法等多个关键技术构造具有真实立体感的3D月球模型,在VRP虚拟现实平台上进一步实现立体月球虚拟仿真系统,实现在月球表面的实时虚拟自动或交互漫游,戴上立体眼镜观察月球模型,使人具有身临其境的效果。该系统得到了精度更高的月球模型数据,解决了海量采集数据与实时显示的矛盾。通过该项技术可进一步了解月球表面的真实结构,为月球的科学研究提供基础,可应用于月球环境研究、虚拟漫游、月球科普宣传与展示以及其它月球虚拟现实相关的领域,具有广泛的市场前景。

基于混合型多结点样条插值曲面的图像放大方法

多结点样条插值是一类曲线曲面的拟合方法,为了探索高质量的图像放大方法,提出了一种利用混合型多结点样条插值曲面的图像放大方法,该方法为数字图像的每一个色彩分量构造一个分块混合型多结点样条插值曲面。试验结果表明该方法对图像的放大质量较高。为了提高该方法的效率,描述了一种加速算法,该加速算法在数字漫游系统与动画制作等方面可望得到应用。

U-系统与V-系统的理论及应用综述

传统的Fourier级数在逼近间断信号时因Gibbs现象的干扰,会产生比较大的误差。针对此问题,国内学者齐东旭教授带领的课题组提出了非连续正交函数系的研究课题,其中U-系统和V-系统是两类典型的非连续完备正交函数系。从数学理论上来说,U-系统和V-系统分别是对著名的Walsh函数和Haar函数由分段常数向分段k次多项式进行推广的结果,其最重要的特点是函数系中既有光滑函数又有各个层次的间断函数。因此,U,V-系统可以处理连续和间断并存的信息,在一定程度上弥补了Fourier分析和连续小波的缺憾。本文从理论与应用2个方面对U,V-系统进行了综述。在理论方面,首先介绍了单变量U-系统与V-系统各自的构造方法,其次介绍三角域上U,V-系统的构造方法,最后介绍U,V-系统的主要性质。在应用方面,介绍了若干具有代表性的应用案例。

一种新的基于Slantlet变换的心电信号消噪算法

心电信号在采集过程中常常掺杂着各种噪声。针对心电信号多突发性与多间断性的特点,采用一种改进的正交离散小波变换——Slantlet变换对其进行消噪处理。由于传统的小波阈值消噪算法在信号中的奇异点处会产生伪Gibbs现象,引入平移不变方法使伪Gibbs现象得到有效的抑制,并利用Slantlet基函数的分片线性的优势,提出一种新的基于信号重采样与圆周平移不变变换的消噪方法。利用美国麻省理工学院的PhysioBank生理信号数据库对以上方法进行验证,实验结果表明该算法能有效地消除噪声并较好地保持心电信号的几何特性。

Automatic Seamless Stitching Method for CCD Images of Chang’E-1 Lunar Mission

A novel automatic seamless stitching method is presented. Compared to the traditional method, it can speed the processing and minimize the utilization of human resources to produce global lunar map. Meanwhile, a new global image map of the Moon with spatial resolution of -120 m has been completed by the proposed method from Chang＇E-1 CCD image data.