结合MGCC特征与多尺度通道注意力的环境声深度学习分类方法

环境声分类技术在家居安全监测、人机语声交互等领域具有关键作用。然而,声源的多样性与混合性给环境声分类方法设计带来了重大挑战。为提高分类准确率与节约计算资源,该文提出一种基于多尺度通道注意力机制的深度学习分类模型。所提模型由特征提取模块、多尺度卷积模块、高效通道注意力模块、输出层四部分组成。首先,通过引入加权型梅尔Gammatone频率倒谱系数(MGCC)挖掘环境声频谱幅值与相位结构信息;其次,融合多尺度卷积核与高效通道注意力机制优选出声频关键局部细节和通道特征;最后,在全连接层采用softmax函数映射特征并输出环境声类型的概率值。所提模型在6种环境声的iFLYTEK、10种环境声的Urbansound8k数据集上开展测试验证,分别取得了94%、76.52%、79.24%(iFLYTEK+Urbansound8k)的分类准确率。消融实验结果进一步表明:引入的多尺度卷积模块、通道注意力机制模块对分类准确率的提升贡献率分别接近于3.77%和1.89%。实验还详细对比了7种现有的深度学习分类方法,所提算法在分类准确率上排名第二;另外,在同级别算法中如ResNet18、GoogLeNet,所提算法在模型参数量和计算复杂度方面上实现了进一步的约减。

利用紫外Mie散射激光雷达探测澳门地区沙尘暴事件

研制了一台工作波长为355nm的紫外高能Mie散射激光雷达,并利用该激光雷达在2010年一次沙尘暴事件期间对澳门上空的大气进行了探测,得到了澳门地区不同时刻的气溶胶消光系数垂直廓线。利用Fernald方法反演得到的气溶胶近地面消光系数随时间的变化与当地气象数据具有较好的一致性,气溶胶消光系数与当地可吸入颗粒物浓度的相关性达到了0.93。气溶胶垂直廓线显示,在沙尘暴来临期间存在明显的沙尘气溶胶凝集层。通过气溶胶轨迹倒推,分析了沙尘气溶胶的来源及路径。观测结果表明,该激光雷达可以在特殊天气条件下对澳门地区气溶胶进行有效探测,这将有助于深化对澳门上空气溶胶特性的研究。

基于多MEC协作的移动VR视频缓存和传输网络架构

针对移动虚拟现实(VR)视频在传统传输架构下分发时延过大问题,提出一种基于多MEC协作缓存和传输的网络架构。首先,考虑到移动VR视频在观看时需要计算处理而移动VR设备并不一定具备相应的处理能力,提出让传输架构中的MEC来承担这部分计算任务。然后,建立以最小化平均分发时延为优化目标的混合整数线性规划缓存模型,通过商业求解器Gurobi来获得移动VR视频的最佳缓存位置。最后,通过数值仿真实验证明,与传统的缓存算法相比较,提出的缓存和传输策略能有效降低移动VR视频的平均分发时延。

基于正交完备U-系统的参数曲线图组表达

为了探索参数曲线图组的频谱性质,引进一类属于L2[0,1]的正交完备分片k次多项式系统(简称U系统).该系统下的U级数展开式具有良好的平方逼近及一致逼近性质,而且能用有限项U级数实现对分段k次多项式参数曲线图组的精确表达;基于U系统理论,给出了用以计算给定几何图组U谱的信息转换算法,该算法具有直观、简便、快速的特点.构建的数据处理平台可用于几何信息的分析与综合,并且能在信息安全(信息隐藏、数字水印)及模式识别等方面有实用价值;提供了用U系统表达参数曲线图组的实验图例.

基于小波—奇异值分解的数字水印新算法

为了有效地保护数字作品的版权,提出了一种以离散小波多级分解与奇异值分解相结合的数字水印新算法。该算法充分利用小波与奇异值的固有性质,对原始图像进行多级小波分解,并对部分子带作奇异值分解。将水印置乱来保证一定的安全性,再对其进行分块离散余弦变换,然后将它嵌入到中间奇异值及其周围的部分矩阵块中。实验表明,该方法不仅有较好的透明性,而且能抗大多数处理攻击,有较好的鲁棒性。

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.

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.

基于多层次多方向分解的医学图像融合算法

传统多模态医学图像融合技术融合后图像的细节表达不清晰、病灶不明显。为此,设计一种V-变换与非下采样Contourlet变换(NSCT)相结合的融合方法。对源图像进行多层次V-分解,使其被分解为轮廓图像和细节图像两部分,对其中的轮廓图像做NSCT变换,在NSCT域中设计融合方案,针对细节图像给出细节信息的融合策略,将融合后的轮廓图像和细节图像叠加,以得到最终融合图像。实验结果表明,与传统离散小波变换、NSCT变换的方法相比,该算法在视觉效果和评价指标方面都有较好的表现。

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.

一种基于Hilbert-Huang变换的基音周期检测新方法

利用Hilbert-Huang变换对语言信号处理中基于事件的基音周期检测问题提出了一种新的检测方法.该方法利用Huang等人1998年提出的具有高时频分辨能力的H ilbert-Huang变换分析语音信号,并提取其瞬时能量,通过精确定位声门脉冲发生的时刻,从而精确地跟踪基音周期的变化,达到精确检测基音周期的目的.与传统方法相比,其优点主要表现在:(1)不需要对语音信号作短时平稳性假设;(2)检测精度高,适应范围广;(3)具有跟踪基音周期变化的能力;(4)能精确区分清浊音;(5)与传统方法相比,帧长大大增加,因而,在提取连续语音信号的基音轮廓时,用于分帧和拼合的开销大大减少,帧间拼合痕迹小.仿真数据和实际语音信号检测实验均获得了相当精确的检测结果.最后,需要指出的是,H ilbert-Huang变换作为一种新的信号分析方法,被成功地用于提取语音信号的基音周期,这本身是一个有意义的探索,它为拓展H ilbert-Huang变换理论的应用给出了一个新的尝试.

V描述子与B样条曲线

基于L20,1中的一类规范正交完备函数系———V系统,建立了B样条曲线转化为V系统的表示算法,并提出B样条曲线间的“距离”概念,以此估计B样条曲线间的相近程度·该结果在造型优选、案例比对、医学检验、目标判别等相关问题中,有望得到有效的应用·

DT-CWT和色调映射相结合的低照度图像增强算法

为了提高低照度图像的质量,提出基于双树复小波变换(DT-CWT)与色调映射相结合的图像增强算法.首先将RGB图像转换到HSV色彩空间,然后对亮度分量V进行双树复小波分解,分离出高、低频子带;然后对高频子带进行Butterworth滤波,增强图像细节、抑制噪声;对低频子带,则使用文中改进的色调映射算法来调整图像亮度;最后进行DT-CWT逆变换得到处理后的V分量,并将之与H分量、S分量合成,转换为清晰的RGB图像.文中充分利用DT-CWT能准确表达图像细节的优良特性,并在Retinex基础上改进了色调映射算法,实现对低照度图像的增强.实验结果表明,该算法可以明显地改善低照度彩色图像的视觉效果.

海洋内波破碎及其能量耗散的研究进展

海洋内波是海洋中普遍存在的波动形式。它的不稳定和破碎会对海洋能量的再分配产生本质的影响,直接将能量从大尺度向小尺度过程传递,产生湍流混合。内波破碎产生的湍流混合又会显著地影响海洋环境。该文就近十五年来对内波的破碎机制以及内波破碎导致的能量耗散研究作一简要综述。

三维U系统矩与三维模型检索

提出3D U系统矩的定义,并将其应用于3D模型检索.作为一种可选定次数的完备正交多项式系统,U系统所定义的矩具有标准正交性、收敛性等优良性质.根据U系统理论实现了U1系统矩的高阶的快速计算,可以定义任意维数的特征空间.实验结果表明,3D U1系统矩优于几何矩和Zernike矩,具有更高的检索效率.

一类新的正交样条函数——Franklin函数的推广及其应用

为了探索样条曲线曲面的正交表达及其频谱性质,提出了一类新的k次正交样条函数——Franklin函数的推广,简称为k次GF系统.Haar函数及Franklin正交函数恰好分别是GF系统当k=0及k=1时的特殊情形.基于GF系统,给出了用以计算样条曲线曲面频谱的信息转换算法,该算法具有直观、简便、快速的特点.构建的数据处理平台可用于样条曲线曲面的分析与综合;实验表明有限项GF系统能够实现一类几何造型的精确重构,而有限项傅立叶正交函数则不能精确重构该原图.

基于克里金插值法的图像修复

为了提高油画图像修复的效果,将克里金插值法应用于数字彩色油画图像修复中,把图像的颜色值看作规则采样点上的高度场,将二维图像修复问题转化为空间位置点的插值重建问题.实验结果表明,采用文中方法进行油画图像修复优于已有方法,能正确、稳定地处理各种破损区域,并获得良好的修复效果.

基于数字图像三角形剖分的信息伪装算法

提出按像素的灰度值作图像区域非均匀剖分的思想,并利用这种思想实现了一种信息伪装算法.视像素的灰度值为拟合数据,用最小二乘法作数据拟合,得到数字图像的自适应非均匀剖分算法,并以图像的非均匀三角剖分为例给出了详细剖分过程.将保密图像的三角剖分信息用四进制数记录,并对公开的数字图像作相同的剖分,将剖分信息及保密图像的灰度信息隐藏于公开的图像中,利用三角形剖分下图像的重构,即得到一种图像信息伪装新算法,其突出优点在于极大地降低了编码和解码的时间.通过不同类型图例的实验,表明带隐藏数据的伪装图像不易被察觉带有隐藏信息,并且重构图像的质量较好,是一种可行的信息伪装新算法.

一类新的正交矩-Franklin矩及其图像表达

该文定义了一类以Franklin函数为核的正交矩,称之为Franklin矩.Franklin函数是一类完备正交一次样条函数系.传统的Legendre矩、Zernike矩等多项式矩,由于涉及高次多项式的计算,往往会导致计算不稳定,特征空间维数扩展受到制约.Franklin函数是正交的,相应的矩函数可以使得图像分解后的信息具有独立性,没有信息的冗余.而且,Franklin函数仅由一次分段多项式组成,在计算过程中,避免了高次多项式的计算,兼具复杂度低、数值稳定的优点.通过对图像的重构实验表明,Franklin矩比传统正交多项式矩具有更好的特征表达能力.

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.

一种基于频域的红外与可见光图像融合新算法

引入具有详细数学表达的多小波——V-系统,利用V-系统的多分辨性和NSCT的多方向性,对红外和可见光图像进行多层次、多方向分解,各层次各方向采用不同的融合方案进行图像融合。首先对源图像进行多层V-分解,得到图像的轮廓信息和多层细节信息;接着用NSCT对V分解得到的轮廓信息再分解,得到相应的低频和高频系数,低频系数用基于稀疏表示的融合规则融合,高频系数用基于二维Log-Gabor能量的融合规则融合,将改进的脉冲耦合神经网络融合规则用于V分解得到的细节信息的融合;最后,经过相应的逆变换得到融合图像。本文算法从不同层面、不同方向对源图像分解,使得源图像的细节得到细致刻画,同时多种融合方案的结合,使得融合图像的细节信息更加清晰,对比度得到提高,客观指标也有显著提高。