多向加权Tsallis熵最大化导向的自动阈值分割方法

受噪声或随机细节、目标和背景的大小比例、成像时的点扩散等不同因素的影响,许多图像的灰度直方图呈现为无模态、单模态、双模态或者多模态样式.为了在统一框架内处理这4种不同模态情形下的自动阈值选择问题,本文提出了一种多向加权Tsallis熵最大化导向的自动阈值分割方法(Multi-directional Weighted Tsallis Entropy,MWTE).基于新设计的反正切方向性卷积核的多尺度乘积效应,该方法将不同模态的灰度直方图转化为统一的单模态右偏灰度直方图.在4个不同方向上提取出这种特殊的单模态右偏灰度直方图后,通过多向加权策略构建出与原始图像灰度值紧密相关的加权Tsallis熵目标函数,并以该目标函数取最大值时对应的灰度值作为最终分割阈值.本文将提出的方法和3个阈值分割方法、1个软分割方法、1个活动轮廓分割方法以及1个自动聚类分割方法进行了比较.在4种不同模态情形下的4幅合成图像和50幅真实世界图像上的实验结果表明,本文提出的方法虽然在计算效率方面不占有优势,但它对不同模态的测试图像具有更稳健的分割适应性,且在量化分割精度所用的马修斯相关系数方面优于其他6个分割方法.

基于最大熵准则的GNSS/SINS组合导航滤波算法

在高斯假设下,GNSS/SINS组合导航系统的常规卡尔曼滤波器(KF)在最小均方误差(MMSE)准则下是最优的。然而,当测量噪声受到重尾脉冲噪声干扰时,KF的滤波性能会严重下降。为解决该问题,提出组合导航系统的最大熵卡尔曼滤波器(MCKF)。首先,建立MCKF的状态方程及测量方程;然后,利用相对熵的原理,建立基于最大熵准则的卡尔曼滤波器,并设计其滤波迭代流程;最后,在混合高斯噪声及重尾脉冲噪声环境下,分别对GNSS/SINS组合导航系统进行仿真实验。仿真实验结果表明,在混合高斯噪声干扰下,KF的性能优于MCKF;在重尾脉冲噪声干扰下,MCKF的滤波性能明显优于KF,且核带宽趋于无穷时,MCKF等价于KF。

基于神经网络的地铁列车速度传感器自动化诊断

基于列车运行稳定可靠的需求,提高传感器数据检测的准确性以及及时性的目的,采用以径向神经网络为基础依据,进行双通道传感器数据检测的自动化故障诊断方法,构建地铁列车速度传感器自动化诊断系统。以传感器的工作原理为依据设置两组检测通道,其中一组作为备用通道进行信号检测。同时结合径向神经网络构建速度传感器自动诊断系统,经过精确度阈值以及相角对传感器故障进行诊断。通过实际的验证试验可知,传感器自动化诊断系统能够保证较高的精确度,可对地铁列车速度传感器的工作状态进行及时有效的判断。

非参数核密度估计模型预测双酚A的物种敏感度分布规律

双酚A(bisphenol A,BPA)已被证实是内分泌干扰物,可干扰生物体正常的激素功能,对生殖、发育和免疫系统产生不良影响。BPA进入环境后可能会对水生生物和陆地生物造成毒性效应,破坏生态平衡。针对BPA对水生生物的毒性特点,利用Python语言,基于非参数核密度估计模型构建BPA淡水水生生物的敏感度分布曲线,选用4种传统参数模型进行对比,并推导出保护淡水水生生物的BPA水质基准建议值。结果表明,Python构建模型简单高效,相较于传统的参数模型,非参数核密度估计方法在推导BPA的水质基准建议值中更加稳健和精准,其中3种参数模型和非参数核密度估计模型计算得到的雌激素效应毒性的HC 5值分别为4.175、5.096、3.888和1.179μg·L^(-1);其他毒性的HC 5值为7.139、7.452、7.533和5.869μg·L^(-1)。非参数核密度估计的方法能够更好地构建物种敏感度分布曲线,为进一步研究BPA的水质基准和更好地保护淡水水生生物提供了有力支持,同时研究成果以期为我国地表水环境质量标准的制修订做出贡献。

基于改进核极限学习机的风电功率短期预测

针对环境变化造成风力发电功率波动大和核极限学习机易陷入局部最优解的问题,构建了一种基于完全噪声辅助聚合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise analysis,CEEMDAN)、小波阈值去噪和粒子群算法优化核极限学习机的风电功率短期预测模型。首先,利用CEEMDAN对风力发电输出功率密切相关的环境因素进行分解,得到若干个规律性较强的模态分量,利用阈值去噪法对含噪声较多的第一模态分量进行去噪,削弱环境因素的非平稳性;然后,将分解后的子分量和风电功率历史数据作为粒子群优化后的核极限学习机算法的输入进行预测;最后,选用河北张家口某风电场的实测数据进行实验对比分析。实验结果表明:所提出的改进风电功率预测组合模型的预测精度更高,适应于不同季节环境下的风电功率预测。

环境规制、省际知识溢出对区域绿色创新绩效的影响

随着绿色发展理念的深入,各地环境规制的增强,为研究环境规制与省际知识溢出和区域绿色创新绩效的非直接关联特征,本文选取2005—2019年中国30个省(市、自治区)的面板数据,运用核密度函数模型描绘区域绿色创新绩效的演变规律;以环境规制为门槛,构建省际知识溢出与区域绿色创新绩效的非线性面板回归模型。研究结果显示:区域总体绿色创新绩效水平逐年上升,区域差距呈扩大趋势,级化现象减弱。在环境规制双重门槛作用下,省际知识溢出对区域绿色创新绩效呈显著正向影响,促进作用先降后升,门槛效应的时空和政策异质性明显。本文研究为环境规制、省际知识溢出和区域绿色创新绩效提出实证建议,为进一步提升区域绿色创新绩效提供启示。

基于改进高斯卷积核的复杂场景红外图像目标识别研究

考虑复杂环境因素干扰,提出基于改进高斯卷积核的复杂场景红外图像目标识别方法。计算图像梯度值,利用扩散阈值抑制梯度较大点和加强梯度较小点,保证图像内像素点统一,采用改进高斯卷积核计算复杂场景红外图像像素点度量值,将其与既定值对比划分前景与背景点图像,根据目标在红外图像中表现为恒温的特点,判定待识别目标点灰度值是否符合高斯分布,符合则认定为目标像素点,实现图像目标识别。仿真实验证明,所提方法240 dBm外界噪声输入环境下图像信噪比在52.5 dB~57.9 dB之间变化,识别准确率平均值为96.5%,识别精度高。

产业结构、能源消费结构和节能减排效果的动态演进与门槛效应研究

能源消费结构是影响节能减排效果的主要因素,但是能源消费结构又受到本地区产业结构的制约。基于2008—2019年中国30个省份产业结构、能源消费结构和节能减排的面板数据,利用熵值法测算了省级地区的节能减排效果,利用核密度法考察了三者的动态演进特征,构建了能源消费结构对节能减排效果影响的门槛模型,探讨在不同产业结构门槛水平下能源消费结构对节能减排效果的影响。研究结果显示:在样本考察期间,各省份能源消费结构和节能减排效果均呈现集中态势,且差距逐渐缩小;东中西部地区产业结构高级化、产业结构技术化和产业结构偏离度呈现明显差异;能源消费结构对节能减排效果的影响存在明显的门槛特征,能源消费结构对节能减排的影响并不是单调的线性关系,在不同的产业结构水平下,能源消费结构对节能减排的影响不同。

基于GoogLeNet的玉米籽粒破损及霉变在线辨识方法

针对采集的玉米籽粒图像存在冗余信息多、目标区域占比小、目标位置具有随机性等问题,提出一种基于颜色空间(HSV)阈值分割的玉米籽粒图像切片处理方法,提高玉米籽粒破损及霉变的辨识准确率。首先,确定分割阈值,提取出玉米籽粒轮廓,根据轮廓的最小外接矩形框顶点坐标,确定裁剪坐标并裁剪图像;其次,获得未经图像切片处理与切片处理的GoogLeNet模型权重,在GoogLeNet第一、二、三层卷积及inception5b模块后使用Grad-CAM可视化方法,对不同卷积层所提取的特征进行可视化解释;最后,结合验证集准确率评价两组模型对完好、破损以及霉变玉米籽粒的特征提取能力。结果表明,本文提出的图像切片处理方法可将验证集准确率提高到93.74%,相较于未经图像切片处理的数据集,在GoogLeNet上验证集准确率提升7.99%;借助Grad-CAM可视化方法显示模型关注区域,可视化解释网络提取的特征,验证该方法的有效性,为玉米籽粒图像预处理及辨识分类提供新思路。

基于非同分布样本的变参LUM在线分类

LUMs(Large-margin Unified Machines)在分类学习中受到广泛关注,LUMs是一类最大化间隔分类器,它提供了一种独特的软分类到硬分类转化的方式.本文研究的是基于独立不同分布样本和LUM损失函数的二分类在线学习算法.同时,在线算法的每一步迭代,涉及的LUM损失函数的参数是随着迭代在逐渐减小的.在这种假设下,我们基于再生核希尔伯特空间(RKHS),给出了在线算法的收敛阶.

核零空间算法在字符识别中的应用

字符识别是当今时代一个重要的应用领域,不仅可以提高对大数据集进行整理分类的效率,还可以进行异常字符识别。核零空间算法在处理高维数据,提取数据的非线性特征上表现出很大的优势。因此将核零空间算法用于UCI数据集中的字符识别数据集,并且利用Matlab进行仿真实验,仿真结果表明,将核零空间算法用于字符识别,可以有效检测数据集中的异常字符。之后,为了进一步突出核零空间算法的优势,故将one-class svm,svdd以及孤立森林等一分类算法也用于该数据集,之后分别计算了各个算法的F1-score,并与核零空间算法进行了对比,可以发现核零空间算法在异常字符的检测上比其他任何一种一分类算法的性能都好。

基于动态阈值核密度估计的登录异常检测

登录验证是各种信息系统的第一道门户,是保障系统安全的重中之重。但用户账号通常面临着两种风险:一是账号被撞库,二是账号被盗。其中,撞库是指黑客利用第三方泄露的账号和密码生成对应的字典库来尝试批量登录目标系统或网站的行为。针对用户登录日志通常是稀疏数据的问题,提出了一种基于动态阈值核密度估计的登录异常检测方法。该方法能够在稀疏登录日志上建立动态阈值,通过核密度估计计算用户登录历史基线,并在此基线上完成用户登录异常检测。对比实验结果表明,该算法能够有效地进行异常登录检测,并针对稀疏登录数据有着更好的检测效果。

基于数据驱动的化工过程参数报警阈值优化

为了提高化工过程报警系统的性能,需要对过程参数的报警阈值进行优化设置。针对传统阈值方法存在的问题,采用核密度估计方法、基于历史数据对过程报警状态进行估计,从最小化误报警和漏报警概率的角度建立了优化过程报警阈值的目标函数,并采用数值优化的方法进行求解。应用于TE过程的仿真结果表明,此方法能够有效地减少过程误报警的次数,并且对漏报警的次数进行抑制。

城镇化、水资源消耗的动态演进与门槛效应

基于中国30个省市1998—2015年面板数据,综合利用核密度估计函数、非动态面板门槛回归模型系统考察城镇化与水资源消耗的动态演进过程和非线性关系。研究结果表明:(1)全国城镇化率呈两极分化态势,东部、中部、西部三大区域间城镇化受经济发展等因素影响而存在差异;全国水资源消耗得到控制,但东部、中部、西部水资源消耗高的省份存在增加趋势。(2)全国城镇化对水资源消耗影响存在显著的经济发展和居民收入门槛,并具有显著的抑制效应;东部经济发展门槛具有抑制效应,中部居民收入门槛具有促进效应;西部门槛效应与全国相同,且经济发展抑制作用阶段性增强。(3)居民收入、资本存量、人力资本与水资源消耗正相关,而经济发展与之负相关。

一种基于切比雪夫不等式的自适应阈值背景建模算法

背景建模是实现运动目标检测与跟踪的关键技术之一。在实时视频监控系统中,对背景建模算法的运行时间及所提取出的背景图像的实时性有很高的要求,针对这一问题,提出了一种基于切比雪夫不等式的自适应阈值背景建模算法。算法利用切比雪夫不等式计算像素点色度变化的概率估计值,提出了一种自适应阈值分类方法,它将像素点快速分类为前景点、背景点及可疑点,再利用核密度估计方法对可疑点进行进一步分类,最后利用背景更新算法提取实时背景图像。实验结果证明,该算法能快速有效地区分特征明显的背景点与前景点,提高了背景图像提取的速度,对可疑点利用核密度估计方法降低了背景分割的误差,背景建模效果理想,运算速度快,适用于实时视频监控系统。

同时测定铁钴铜的小波软阈值核心偏最小二乘法

提出了一种小波软阈值核心偏最小二乘法 ,同时测定铁、钴、铜 ;该法结合小波软阈值法和主组分分析改进除噪声质量 ,与其它软阈值法比较选用了HYBRID法 ;通过最佳化 ,小波函数和低频截止收缩水平 (L)分别选为Symmlet6和2;设计了一个名为软阈值小波核心偏最小二乘法 (STWKPLS)的程序进行全部计算 ,实验结果表明该法是成功的 。

灰翅麦茎蜂(Cephus fumipennis)的经济危害水平和经济阈值(膜翅目:茎蜂科)(英文)

在青海省湟水流域以随机区组试验法测试并比较了12个春小麦（Triticum astivum）品种，确定了灰翅麦茎蜂（Cephus fumipennis Eversmann）（膜翅目：茎蜂科）对这些品种的影响，并以幼虫危害春小麦品种所造成的穗粒重下降均值、害虫防治成本和小麦市场价格为基础计算了与价格相关联的小麦损失。同时，应用经济危害水平概念估算了幼虫种群的经济危害水平（EIL），以及幼虫和成虫的经济阈值（ET）。研究结果表明：①与价格关联的小麦损失为0．53g／幼虫；②幼虫的EIL均值为18．9头／m^2，等效于小麦受害率3．2％～6．3％；③所得ET均值为夏季成虫1．2头／m^2，秋季幼虫9．2头／m^2。上述结果可用于制定灰翅麦茎蜂综合治理方案。ET可随小麦品种调整，以适应不同的小麦种植区。

基于小波阈值密度的自适应重要抽样方法

提出了一种基于小波阈值密度估计的结构可靠性分析高效自适应重要抽样方法.该方法利用非线性小波收缩方法对结构失效域样本进行密度估计,并以此作为重要抽样密度进行可靠性分析.与传统基于核密度估计的重要抽样方法比,由于非线性小波阈值密度估计具有较好局部适应性和最优收敛速度,且克服了核密度估计中计算精度严重依赖于参数选择的缺陷,因此以较少的预抽样样本就能获得与传统方法相当的精度,有效提高计算效率.数值算例表明所提方法对工程中常遇到的多设计点及噪音功能函数可靠性问题具有良好适应性.

小波软阈值核心偏最小二乘法同时定量分析光谱严重重叠的四组分混合物

用一种小波软阈值核心偏最小二乘(WSTKPLS)方法同时定量分析光谱严重重叠的对苯二酚、邻苯二酚、间苯二酚及苯酚的混合物。结合小波软阈值法和核心偏最小二乘法改进回归质量。选择小波函数、小波分解水平、阈值法类型以优化除噪效果。采用小波软阈值核心偏最小二乘法和偏最小二乘法编制了两个计算程序。计算结果表明,WSTKPLS方法是成功的且优于偏最小二乘法。

分域直方图镜头突变检测算法研究

针对传统分块直方图镜头突变检测技术存在分块帧差计算的有序性、分块的无区分性、计算量大等缺陷,提出一种新的分域直方图镜头突变检测算法,给出阈值核TK(Threshold Kernel),视觉因子VF(Visual Factor)等定义。实验证明,与传统算法相比平均查全率和查准率分别提高了6.5和11.8个百分点,性能明显优于传统的无区分性的彩色直方图的镜头突变检测算法。