基于线性投影结构的非负矩阵分解

非负矩阵分解(Non-negative matrix factorization,NMF)是一个近年来非常流行的非负数据处理方法,它常用于维数约减、特征提取和数据挖掘等.NMF定义中采用的数学模型基于非线性投影结构构造,这决定了NMF降维需借助计算量很大的迭代操作来实现.此外,由此模型提取的NMF特征常不稀疏,这与NMF的设计期望相差甚远.为一并解决上述两个问题,本文提出了一个新的模型—基于线性投影结构的NMF(Linear projection-based NMF,LPBNMF),并构造了一个单调的LPBNMF算法.从数学的角度看,LPBNMF可理解为实现NMF的一种特殊方式.LPBNMF降维通过线性变换来完成,它所采用的数学模型的自身结构特点决定了由其得到的特征一定非常稀疏.大量的比较实验表明,LPBNMF的降维效率显著高于NMF,LPBNMF特征明显比NMF特征更稀疏和局部化.最后,基于AR人脸数据库的实验揭示,LPBNMF特征比NMF、LDA以及PCA等特征更适合于用最近邻分类法处理有遮挡人脸识别问题.

十二边形准晶的高维投影结构

本文研究 V_3Ni_2、V_(15)Ni_(10)Si 及 NiCr 合金十二边形相在高维空间中的对称性。十二边形相是四纬空间在二维空间的投影相;四维点隈满足1mm 的点群对称;十二边形相的电子衍射图是这个四维空间点阵在二维空间的投影,因而,衍射斑可用四指数标定;十二边形相的稳定条件是其自由能展式的三次项系数 B<0。

兔膀胱上皮细胞不对称单位膜2.0nm分辨率的投影结构

从兔膀胱上皮细胞中分离纯化了不对称单位膜(AUM),拍摄了负染样品的电子显微像,用计算机对数字化像作了Fourier滤波,校正了晶格畸变,首次得到了兔膀胱AUM蛋白2.0nm分辨率的二维投影结构。

基于MATLAB结构光投影的三维重建实验教学

在基于结构光投影的双目立体视觉三维轮廓测量综合性实践课程中引入项目驱动式教学法,以知识实践及运用为培养目标,提升学生解决实际工程问题的能力和创新能力。在课程设计上,项目具有一定难度,学生需自主搭建结构光实验台进行投影、采图及MATLAB图像处理,从而充分提升动手能力和独立思考能力。实验内容涵盖课程的核心知识点,实验过程具有挑战性。经过教学实践,获得了高质量的教学效果。

基于跨域结构保持投影的异构在线多源迁移学习方法

异构在线迁移学习使用异构源域的离线数据弥补目标域在线学习数据不足,从而提高目标域在线学习性能.现有方法通常假定源域是目标域特征空间子集或依赖特定的辅助数据.本文提出一种基于跨域结构保持投影的异构在线多源迁移学习方法 .通过跨域结构保持投影,同时将每个源域与目标域的特征空间映射到公共子空间,并基于公共子空间中的跨域离线混合数据和目标域在线数据分别进行离线学习和在线学习,提出采用一种双层差异导向对冲集成策略,实现源域离线学习模型与目标域在线学习模型的两层集成融合和在线演化更新.基于本文方法设计实现了一种异构在线多源迁移多分类算法,且理论分析了该算法的分类错误上界.实验结果表明,本文方法能有效实现异构在线多源迁移学习并降低目标域在线多分类错误率,且优于同类的在线多源迁移学习方法.

融合三维结构光和叶绿素荧光的植株光合表型成像系统

[目的/意义]植株光合表型研究在把握植株生理特性和解析植株形态结构上起着至关重要的作用,通过传统叶绿素荧光成像方法难以对植株光合作用三维空间异质性进行分析。为提高植株表型检测效率,满足高通量植株光合表型分析需求,本研究构建了一套经济实用、融合三维结构光和叶绿素荧光的植株光合表型成像系统。[方法]提出了一种自动化植株图像采集并建立植株可视化模型的方法,并进行图像分析获取植株光合效率信息。通过搭建结合叶绿素荧光激发的结构光条纹投影装置,先用LED (Light-Emitting Diode)白光与蓝光分别照射植株样本,再用投影仪对植株样本投射相移条纹,电动滤光轮配合相机同步采集不同光照条件下特定波段的植株图像;通过数字图像处理获取植株三维图像和对应的叶绿素荧光图像,并分析植株的三维形态结构及光合效率,将植株叶绿素荧光图像逐像素渲染到其三维结构上,便可推测出植株光合在三维空间中分布情况。[结果和讨论]该方法及系统能够高效多样化采集植株图像,快速重构出植株三维形态,其整体重建准确率可达到96.69%,整体误差仅为3.31%,重构时间仅需1.11s,同时能够满足植株光合效率评估需求。[结论]该研究可为植株高通量光合表型异质性分析提供技术支持。

基于结构光投影的焊接熔池图像获取与处理

建立一种主动视觉传感系统,以小功率激光器作为主动光源投射激光到特制光栅上,在焊接熔池表面形成变形激光条纹,用加了窄带滤光片和中性滤光片的CCD在系统另一侧实时拍摄熔池图像。选取合适的激光入射角度和CCD拍摄角度,较好的避开弧光对熔池图像的干扰,采集到熔池区变形激光条纹。对熔池图像特征进行分析,变形的激光条纹反映了熔池的下塌或上凸状态;成功提取熔池边缘和激光条纹边缘;通过标定、计算得到熔池正面几何参数,为今后实时检测焊接熔池表面的三维信息奠定了基础。

基于面结构光投影法的刀具几何参数测量研究

先进制造技术中高效切削刀具的几何形状与几何参数是否合理直接影响刀具的使用寿命以及产品的加工质量,针对这个问题,采用面结构光投影法对高效切削刀具的几何参数进行非接触式测量,此方法不仅能够准确重建出用于其几何参数测量的刀具三维模型,还能够直观反映刀具表面有无缺陷。主要对面结构光投影法基本思想、测量系统数学模型和点云旋转拼接进行了研究,并给出了刀具转台坐标系和CCD摄像机成像坐标系之间的变换关系,并对直柄麻花钻进行测量实验,实际结果测量结果的比较表明面结构光投影法可有效对刀具进行测量,且测量精度较高。

多投影显示系统结构光几何校正算法

针对带有非规则曲面显示墙的多投影显示系统的几何校正问题,提出一种基于结构光投影技术的自动非线性几何校正算法.该算法首先用结构光投影技术计算出每个投影机与显示墙的映射关系;其次使用相机拍摄显示墙上的经纬度点阵;最后通过提取拍摄的图像特征计算得到投影机帧缓存中每个像素点在全局坐标系下的经纬度值,并将其转换为纹理坐标,从而实现了非线性几何校正.模拟仿真实验和虚拟机场系统中的实际应用结果表明,文中算法能够有效地提高系统的几何校正精度,且无需进行相机的标定和具有显示墙解析式的先验知识,适用于任意光滑的曲面显示墙.

结构光投影法在三维检测和物象重建系统中的应用

本文介绍了一种非接触、一次性快速获取三维空间物体形状的检测方法．当向物体投影标准条纹时；可以从投影光轴正上方现测到由于物体形状凹凸而产生的崎变条纹．这些畸变条纹由CCD摄象机送入计算机，经分析处理从而得出物体的形状和空间坐标、同时给出了一些具体的应用实例．

基于结构光的多投影显示系统图像对准算法

为了解决多投影显示系统的图像对准问题,提出了一种基于结构光投影技术的对准算法.该算法通过求取等相位线的交点来建立投影机图像与相机拍摄图像间的映射关系,对于投影机图像上任一像素点,有水平和垂直2个相位值.在相机图像的水平相位展开图中找出与该点水平相位值相等的离散坐标点的位置,拟合出一条水平等相位线,同理,可以得到它的一条垂直等相位线;求出水平和垂直等相位线的交点,即为该点对应于相机图像中的像素点.该算法无需知道显示墙的解析表达式和相机的内部参数,适用于任意光滑的曲面显示墙.对准后图像与原始图像的对比实验表明:峰值信噪比达到27.904,结构相似度为0.972 4,说明该算法能有效提高图像的对准精度.

基于面结构光投影法的刀具轮廓尺寸非接触测量技术研究

针对刀具的几何形状和轮廓尺寸对刀具的使用寿命和产品的加工质量有直接影响,提出采用面结构光投影法对刀具轮廓尺寸进行非接触测量,该方法不仅可以准确获得刀具轮廓的深度信息,同时能直观反映出刀具表面本身有无缺陷。文中开展了面结构光投影法的测量原理、测量系统的数学模型以及刀具点云拼接方法的研究,给出了刀具转台坐标系与摄像机成像坐标系间的转换关系。以通用的麻花钻头为例进行实际测量,实验结果表明:该方法可以很好地获取钻头的几何形状及轮廓尺寸,其测量误差在0.07 mm左右,可行性较高。

一种高亮度结构光投影系统

设计了一种高亮度结构光投影系统.用于冲击爆轰过程的三维面形测量,可同时满足实验中的高亮度照明和结构光投影的要求.实验取得了冲击过程初期的变形条纹图,并进行了三维面形重建。

基于核质量潜结构投影的非线性过程质量监测方法

提出一种与质量相关的核潜结构投影方法,并将其应用于非线性过程的质量监测中.结果表明,与KPLS方法在过程潜变量空间监测质量相关的变化不同,新方法通过将质量变量空间进一步分为3个子空间,实现了对包含能被过程解释的质量部分以及不能被过程解释的质量部分的完整质量监测.同时,通过TE仿真案例验证了新方法的有效性.

基于结构保留投影的镜头边界检测

提出了一种基于结构保留投影的镜头边界检测方法。为了提取更具判别力的视频特征,提出了结构保留投影方法,利用流形结构信息而非空间结构信息构建连接矩阵,利用QR分解方法解决了结构保留投影的奇异值问题;采用支持向量机检测镜头边界。实验结果表明该方法具有很好的检测效果。

基于结构光投影的薄膜振动模式分析

为了验证薄膜振动模式的有效性,采用正弦条纹投影和傅里叶条纹分析的方法进行薄膜振动模式分析和振幅重建,并进行了理论分析和实验研究。在基于结构光的主动3维传感技术中,傅里叶变换轮廓术具有单帧获取、高分辨率、全场可实时测量等优势,成为可测量动态3维面形的一种实用方法。正弦光栅条纹被投影到振动中的薄膜表面,采用低帧频的CCD相机采集由薄膜振动导致条纹局部模糊的一系列变形条纹图。通过傅里叶变换轮廓术方法进行处理,最终得到不同频率下实际测量的薄膜振动模式结果。给出了理论计算结果与实测结果的验证比较。结果表明,该方法测量的振动模式结果准确反映了薄膜振动情况。3维面形测量结果和实验验证了该方法的可行性。

基于投影机-摄像机结构的光照补偿技术综述

随着投影机性能的不断提升以及计算机图形图像技术的不断发展,投影技术被应用到各种场合中,越来越多的日常表面被用作投影表面.通过适当的补偿技术,投影系统可以在几何结构不规则、反射条件不理想的表面上投射出接近于目标图像的画面.文中综述了近年来出现的基于投影机-摄像机结构的光照补偿技术.基于颜色混合矩阵的补偿技术使用少量的校正图案即可计算出系统的光照及反射信息,对于反射情况相对简单的应用可以进行高效的补偿,使系统实时稳定地输出几何、颜色无偏差的目标图像;在此基础上,使用同轴投影机-摄像机结构或者内嵌编码图像的方法进一步缩短标定所需时间,使得光照补偿技术可以扩展到移动投影系统的应用中.基于对目标图像预处理的相关优化技术可以在保证光照补偿精度的同时最大化地利用投影机的能量,尽可能扩大系统的动态范围.基于光线传输矩阵的补偿技术考虑了投影机-摄像机结构中的所有光照效应,采用相关的优化算法可以快速求取出系统光线传输矩阵的广义逆矩阵,以实时计算补偿图像;在此基础上,使用多通道投影系统可以有效地增加系统的分辨率,提高系统的动态范围,使得光照补偿技术可以应用到更多反射条件不理想的表面上.

基于重心算法的结构光投影技术研究及应用

本文提出了一高精度查找非相干结构光中心位置的重心算法 .根据此算法 ,对台阶投影法和狭缝投影法两种非相干结构光的投影技术进行了探讨 ,并对两种投影方法的精度进行了检测与分析 .经检测证明了台阶投影法具有精度高和适合于非对称、不规则旋转体的形状测量等优点 ,特点是它解决了传统的结构光法中难以测量的大梯度面形的测量问题 .本文利用重心算法和台阶投影法 ,对面形不规则的柴油机活塞头及流道进行了全三维形貌测量 ,给出了测量的结果 ,证明了该重心算法和投影方法的可靠性 .

基于MEMS结构光投影模组的三维重建

为克服在传统结构光相移法三维重建技术实际应用中存在的问题,进一步提高三维重建效率和重建精度,提出一种借助微视传感公司开发的MEMS结构光投影模组实现三维重建的方法。方法使用串口通信方式控制红外光投影模组,与搭载特定红外光带通滤光片的CCD相机同步实时采集光栅图,从而提高图像采集效率和降低实验环境要求。对于黑白条纹过渡不均匀的问题,提出高斯滤波和中值滤波的方法,对相位光栅灰度调制图滤波处理,实现相位包裹图噪点去除,使相位展开更平滑。最终三维重建通过四步相移法实现。实验表明,本方法有效提高了三维重建效率以及点云的精度。

全潜结构投影法的中长期电力负荷预测

针对中长期电力负荷预测,介绍了全潜结构投影法(T-PLS)的基本原理,并对该算法的建模步骤做了简要推导。T-PLS方法能进一步分解偏最小二乘法(PLS)的系统子空间和残差子空间,将与输出相关的部分和与输出无关的部分分离开来,从而能够准确地提取出与实际负荷值紧密相关的得分向量,用于建立精确的预测模型。通过仿真分析,比较OLS、PLS和T-PLS三种方法的负荷预测结果,得出结论,将全潜结构投影法运用于中长期电力负荷预测中,所得到的预测值精确度较高,证明该预测方法具有较强的实用性。