Home Automation-Based Health Assessment Along Gesture Recognition via Inertial Sensors

Hand gesture recognition (HGR) is used in a numerous applications,including medical health-care, industrial purpose and sports detection.We have developed a real-time hand gesture recognition system using inertialsensors for the smart home application. Developing such a model facilitatesthe medical health field (elders or disabled ones). Home automation has alsobeen proven to be a tremendous benefit for the elderly and disabled. Residentsare admitted to smart homes for comfort, luxury, improved quality of life,and protection against intrusion and burglars. This paper proposes a novelsystem that uses principal component analysis, linear discrimination analysisfeature extraction, and random forest as a classifier to improveHGRaccuracy.We have achieved an accuracy of 94% over the publicly benchmarked HGRdataset. The proposed system can be used to detect hand gestures in thehealthcare industry as well as in the industrial and educational sectors.

视觉导引AGV鲁棒特征识别与精确路径跟踪研究

针对AGV多分支路径与工位点标识的可靠识别以及导引路径的精确跟踪问题,提出了一种基于双视野窗口的鲁棒特征识别与精确路径跟踪方法。采用整幅视野范围作为模式识别窗口,在该窗口采用基于核主成分分析(KPCA)和BP神经网络的识别方法,将路径特征通过核函数映射到高维空间进行PCA降维,再利用BP神经网络识别降维后的样本矩阵。同时提出一种导引扫描窗口设置方法,该窗口范围取决于摄像机竖直视角以及摄像机安装倾斜角,在导引扫描窗口内将导引路径简化为直线模型并用最小二乘法拟合,针对拟合直线计算导引所需的路径偏差。实验结果表明,KPCA-BP方法显著提高了路径特征识别的实时性和鲁棒性,6类路径特征的平均特征识别正确率为99.5%;导引扫描窗口有效减小了导引路径直线拟合的计算误差,直线路径跟踪误差小于3 mm,曲线路径跟踪误差小于30 mm。

基于主元分析法的行为识别

通过研究 ,建立了一个基于主元分析的识别人体行为的系统 .其方法是通过在 H、S、I颜色空间对皮肤颜色建立高斯模型 ,结合运动限制和区域连续性 ,系统地分割并跟踪人脸和双手 .然后 ,在 PCA框架下 ,表示脸和手的运动参数曲线 ,并和范例进行匹配 ,这种通过对行为在时空域变化的建模方法 ,能在行为主体和成象条件有变化的情况下识别行为 .以太极拳式为例 ,来验证方法和系统的效果 ,实验结果证明了此方法误识率低 ,有一定的鲁棒性 ,可应用于建立基于运动语义识别的视频检索、高效视频编码、自动教练等场合 .

基于近红外光谱的纽荷尔脐橙产地识别研究

【目的】中国柑橘产区分布广、生态类型复杂,不同产地纽荷尔脐橙果实品质和市场效应具有较大差异。研究基于近红外光谱技术的柑橘产地识别技术,利于不同柑橘产地果品的识别和鉴伪。【方法】从中国南方17个纽荷尔脐橙主要产地选择代表性成年果园,分别采摘成熟鲜果样品100个。利用Sup NIR-1500近红外分析仪采集脐橙果实赤道部、肩部表面以及果汁滤液的近红外反射光谱,光谱波长范围为1 000—2 499 nm。采用主成分分析法对原始光谱数据进行预处理,提取近红外光谱的特征信息以降低数据集维度以及噪声。研究人工神经网络理论,构建由一个输入层、一个具有非线性激励函数的隐藏层和一个输出层组成的典型的3层人工神经网络识别模型。研究由径向基函数作为核函数、以光谱主成分作为输入的支持向量机模型,构建由126个分类器组成的一对一扩展支持向量机模型。研究遗传算法优异的自然选择特性,利用遗传算法从光谱主成分中选择出最优的特征基因子集作为支持向量机的输入,构建遗传算法-支持向量机模型。利用3种模型分别对果汁滤液的近红外反射光谱数据进行分类,从而实现产地识别测试,并根据产地识别精度筛选出最优的产地识别模型。进一步对比该最优识别模型对果实赤道部、肩部反射光谱数据的识别精度,从而确定识别精度最高的光谱数据采集源。【结果】利用所建立的3层人工神经网络模型对纽荷尔脐橙果汁滤液的近红外光谱进行产地识别测试,确定当输入神经元数量为11、隐藏神经元数量为13时,模型对果实产地识别的最佳精度达81.45%。采用一对一扩展方式建立支持向量机产地识别模型,研究确定采用径向基函数作为核函数,当主成分数量为20时,脐橙产地识别精度最高可达86.98%。测试利用遗传算法-支持向量机混合模型进行脐橙产地分类识别,确定当种群数量为200、遗传代数为100、交叉概率0.7、突变概率0.01时,遗传算法选择出最优的基因子集进行产地识别,遗传算法-支持向量机模型的产地识别精度最高可达89.72%,优于人工神经网络分类模型和支持向量机分类模型的产地识别精度。进一步利用遗传算法-支持向量机产地识别模型对果实赤道部及肩部的果面反射光谱进行产地识别测试,得到对应的最高识别精度分别为80.00%和69.00%。【结论】遗传算法-支持向量机模型对果汁反射近红外光谱进行产地识别精度最高,优于人工神经网络模型和支持向量机模型。该模型对果实赤道部反射光谱进行分类的精度次于果汁滤液反射光谱但优于果实肩部反射光谱,因此,可利用赤道部的反射光谱实现非破坏性果实产地分类识别。

泾惠渠地下水对气候变化和人类活动的响应

基于泾惠渠灌区的水循环现状,分析了近20 a来灌区水资源利用和循环的变化,并运用主成分分析法对影响灌区地下水位动态变化的气候因素和人类活动因素进行了研究。结果表明:气候变化和人类活动共同影响着地下水系统,致使灌区水循环体系发生了明显改变。地下水开采量过大、渠系引灌水量减少、干支渠衬砌率提高等人类活动因素对地下水系统影响起主导作用,而气候因素起次要作用。目前灌区地下水位持续下降的趋势未得到有效控制。

海上交通的船舶异常行为挖掘识别分析

针对大数据背景下海上交通的船舶数据繁杂,利用航迹数据挖掘船舶航道进而发现船舶异常行为和目标意图识别问题,通过烟台港至大连湾实测数据采用了一种构建混合高斯模型及主成分分析模型分析目标轨迹行为的分析方法。分析了当下海上交通船舶对于异常行为的判别原则,并对疑似异常航迹信息进行预处理的基础上利用混合高斯模型拟合航迹曲线,将航迹转化为可用于分析的概率模型,借助主成分分析方法得到特征值判别,得到异常行为识别准确率。实验最后通过判读未知航迹信息准确发现潜在船舶异常行为,并在数据层面上定量地说明了方法的有效性,以此可以为有关海上监管部门提供相关预警。

一种改进的利用五官特征的人脸识别方法

提出一种利用人脸五官区域特征来取代整张人脸的识别方法,解决肤色区域受光线变化时识别率不高的问题。首先是用Active Appearance Model(AAM)侦测出所需要的五官影像,然后使用Principal Component Analysis(PCA)分别抽取五官的特征向量同时降低数据维度,将特征向量用K-means方法分类,再使用Support Vector Machine(SVM)K个类别的数据训练出一个分类模型。最后识别时,将各个模块的识别结果用投票法整合。通过实验表明去除掉容易受到光线影响的肤色区域,改以五官特征为识别的依据是可行的。相对于EigenFace方法的识别率,也有了显著提升。

关中地区人类活动对生态系统胁迫变化影响评估

以关中地区为对象,选取社会活动强度、开发建设活动强度、农业活动强度、污染物排放强度四大类11个指标,运用SPSS 20.0的主成分分析法将2000、2005和2010年各种胁迫要素间相互作用关系矩阵化,分析它们之间的联系,并计算出各市（区）人类胁迫综合指数（HPI）,进行排序.结果表明,不同时期对关中地区生态系统胁迫最大的因子也不同,2000年对生态系统产生胁迫最大的因子为化肥施用强度,2005年为城镇人口密度,2010年为人口密度、城镇人口密度、GDP密度、第二产业增加值密度、第三产业增加值密度;2000～2010年关中各市（区）受人类活动胁迫综合指数影响强度由高到低分别为杨凌区、西安市、咸阳市、渭南市、铜川市、宝鸡市.

基于多特征组的遥感图像中建筑物目标自动识别与标绘的方法

该文提出了一种新的针对高分辨率遥感图像中建筑物目标自动识别与标绘的方法。该方法首先统计建筑物的多类特征,然后利用PCA方法分析选取最优特征组,将图像分割为建筑物目标区域与非目标区域。最后,提出一种主方向结合面积因子的方法将建筑物目标标绘为规则的矢量多边形。实验结果表明,该方法识别率高、准确性好、鲁棒性强,具有一定的实用价值。

基于结构模型和主元分析法的行为识别

分析了动作场景的检测方法,然后建立了人体运动结构模型,并结合人体肤色和主元分析法实现了人体动作识别。实验表明,对于简单场景的人体基本动作有较好的识别效果。

临汾市汾河公园东岸不同区域绿地土壤肥力特征比较研究

为探明汾河公园东岸不同区域绿地土壤的肥力特征,为汾河公园及汾河段在建的其它公园土壤肥力管理提供借鉴,以临汾市汾河公园东岸绿地土壤为研究对象,对pH、有机质、速效养分几项指标进行比较研究。结果表明:汾河公园东岸土壤整体肥力较差,但表层土壤经过改良后肥力特征有所改善;各肥力指标在不同区域的分布特征有差异:pH和速效钾均形成显著性差异(P<0.05),有效氮近岸人行道和车行道没有显著性差异(P>0.05),但两者与绿化带间人行道有显著性差异(P<0.05),有机质和有效磷未形成显著性差异(P>0.05);不同区域绿地土壤综合肥力依次为近岸人行道>车行道>绿化带间人行道。

强鲁棒性的可穿戴传感器的人体动作识别方法

为了降低可穿戴传感器在传感器移位时对动作识别率的影响,对可穿戴传感器的动作识别进行了研究。采用高精度传感器采集不同部位的输出信号,根据运动的周期特点对输出信号进行去噪和快速傅里叶变换,将其转化为频域信号。再使用主成分分析法提取综合指标,并对自组织神经网络进行训练,实现动作识别。最差情况下识别准确率可达到92.0%,较好情况下甚至可达到97.5%,传感器移位情况下的识别率甚至更高。

复杂背景下的人脸定位识别方法

现有的人脸识别算法多在标准库上进行,缺少对复杂背景下人脸识别问题的研究。提出一种快速的人脸定位识别方法,旨在解决复杂背景中人脸的定位和识别问题。在定位方面,提出一种新的自适应肤色分割的人脸定位算法,充分考虑类肤色背景对定位算法的影响,使该算法在户外环境下的人脸定位精度较传统方法有了一定的提高;识别方面,采用局部SVD方法提取人脸图像特征值,以PCA算法加以识别,新算法改进了传统PCA训练速度慢、内存占用大的缺陷。通过对ORL人脸库以及自制人脸库的实验分析,结果表明该方法不仅能解决复杂背景中人脸定位识别问题,并且高效、快速、有较好的实用性。

云南省地震高发区雷灾风险分析与区划研究

根据自然灾害风险分析理论,运用云南省历年地震数据、地闪数据、雷灾数据以及社会经济数据,从地震高发区判别、致灾因子、受灾敏感度、承灾体4个方面提取8个地震高发区雷灾风险指标,采用主成份分析和聚类分析方法,以全省124个县市为对象区域构建雷灾风险区划模型,并对区划结果进行验证,具有良好推广运用价值。分析结果表明:全省地震高发区雷灾风险等级可分为7级,极高易损区为腾冲、华坪、昆明。云南中部昆明、玉溪、楚雄一带,南部版纳、普洱一带,西部保山一带,北部丽江一带属于地震活动高发区,同时也是雷电灾害高风险区。

C2D-CNN模型下的人脸识别方法研究

为解决人脸识别工作中测试数据与训练数据的差异带来的精度损失问题,提出一种C2D-CNN模型下的人脸识别方法。该模型将彩色2DPCA算法提取的原始图像像素特征与CNN(Convolutional Neural Network)学习的图像表示相融合,能显著提高人脸识别性能。进一步的,提出一种新的CNN模型,在CNN中引入归一化层,以加速网络收敛,此外还加入了分层激活函数,使得激活函数对归一化后的数据有自适应性。选取复杂环境下的FRGC人脸库以及自采集人脸库进行实验。实验结果表明,对于FRGC人脸库,相比Alex Net网络,本算法的预训练时间缩短了69. 4%,识别率提高了9. 72%~22. 99%,相比微调后的AlexNet网络,识别率提高了6. 07%~15. 28%,解决了测试集与训练集之间的差异带来的识别率低的问题。

生物质炭基肥对旱区玉米土壤养分及酶活性的影响

生物质炭基肥可以改良和培肥土壤,对促进农业生产具有重要意义。然而,关于旱区滴灌玉米不同生育期土壤养分及酶活性对炭基肥的响应仍不清楚。基于此,本研究采用单因素随机区组设计,设置5种生物质炭基肥施用量:T1(1 125 kg/hm~2)、T2(1 013 kg/hm~2)、T3(900 kg/hm~2)、T4(788 kg/hm~2)、CK(普通化肥),分析生物质炭基肥对旱区0~20 cm耕层土壤养分含量和酶活性的影响。研究结果表明:土壤养分及酶活性在玉米生育期内均呈先增加后降低的趋势,其养分缓释特点与玉米生长的需肥规律相吻合。T1和T2处理的生物质炭基肥施用量可显著提高旱区土壤养分与酶活性,炭基肥施用量过低会降低土壤全氮和速效养分含量,抑制个别生育期的土壤碱性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖转化酶的活性。主成分分析结果显示土壤综合肥力为T2>T1>T3>CK>T4。因此,施用量为1 013~1 125 kg/hm~2的综合培肥效果优于化肥,可显著增加土壤养分含量和酶活性,提高土壤肥力。