智能系统学报 /oa 带扰动的变频正弦混沌神经网络研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201703003 为了研究变频正弦混沌神经网络(FCSCNN)的抗扰动能力,在该混沌神经元的内部状态中分别引入三角函数和小波函数扰动项,提出了带扰动的变频正弦混沌神经元模型。给出了该混沌神经元的倒分岔图及Lyapunov指数的时间演化图,分析了其动力学特性。利用该模型构建了新型暂态混沌神经网络,通过选择不同的扰动系数,将其应用于函数优化和组合优化问题上。仿真实验表明,在适当的扰动系数下,变频正弦混沌神经网络能够有效地解决函数优化和组合优化问题,体现了该模型具有较强的鲁棒性和抗扰动能力。 2018年07月05 00:00 2018年04期 493 499 1213069 胡志强<sup>1,2</sup>, 李文静<sup>1,2</sup>, 乔俊飞<sup>1,2</sup> 一阶惯性大时滞系统Smith预估自抗扰控制 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201705031 大时滞系统是工业过程控制中的典型难题,将先进控制方法应用于大时滞系统时需要与传统的Smith预估器相结合才能获得理想的控制效果。针对一阶惯性大时滞系统,研究了Smith预估器与线性自抗扰控制技术相结合的设计问题,分析了系统的稳定条件和参数摄动问题。证明了当被控对象参数与Smith预估器参数相同时,闭环控制系统稳定的结论,同时推导了参数不同时控制系统稳定的一个充分条件。另外基于数值仿真,从暂态性能、稳定裕度和抗扰能力三方面分析了系统参数和控制参数摄动的影响作用,这些结果可用于Smith预估器和线性自抗扰控制器参数的整定。 2018年07月05 00:00 2018年04期 500 508 1844400 王永帅<sup>1</sup>, 陈增强<sup>1,2</sup>, 孙明玮<sup>1</sup>, 孙青林<sup>1</sup> 基于自组织递归模糊神经网络的PM2.5浓度预测 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201710007 针对PM2.5浓度非线性动态变化的特点,提出了一种自组织递归模糊神经网络(self-organizing recurrent fuzzy neural network,SORFNN)方法预测PM2.5小时浓度。首先,通过分析影响PM2.5浓度的多种因素,利用主成分分析法(principal component analysis,PCA)筛选出与PM2.5浓度相关性较强的特征变量作为神经网络的输入变量。然后,根据<i>ε</i>准则和偏最小二乘算法(partial least squares,PLS)进行规则化层神经元的增删,实现递归模糊神经网络结构的自动调整,并采用学习率自适应的梯度下降算法调整模型中心、宽度和权值等参数,建立PM2.5预测模型。最后,利用典型非线性系统辨识和实际PM2.5浓度预测实验进行验证。实验结果表明,所设计的自组织递归模糊神经网络结构精简且预测精度高,较好地满足了PM2.5实时预测的要求。 2018年07月05 00:00 2018年04期 509 516 1483993 周杉杉<sup>1,2</sup>, 李文静<sup>1,2</sup>, 乔俊飞<sup>1,2</sup> 中国象棋机器人棋子定位与识别方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201709020 针对中国象棋机器人系统中棋子定位与识别问题,提出了一种基于最小外接圆二次定位的定位方法和一种旋转差分识别算法。首先,采用Hough圆检测进行粗定位获取棋子区域,并对棋子进行均值二值化处理。随后,对二值化图像进行形态学处理,提取最大面积轮廓,并利用其最小外接圆实现棋子二次精准定位。最后,对二次定位修正后的图像进行旋转差分识别。以直径为15 mm的棋子为测试对象,利用我们研制的象棋机器人采集图像进行测试,结果表明,棋子的定位精度为0.5 mm,平均定位时间为2.6 ms;在保证棋子识别正确率在98%以上的情况下,单个棋子平均全流程运算时间为10 ms,完全满足现有象棋机器人需求。 2018年07月05 00:00 2018年04期 517 523 1568982 郭晓峰<sup>1,2</sup>, 王耀南<sup>1,2</sup>, 周显恩<sup>1,2</sup>, 尹阿婷<sup>1,2</sup>, 赵辉平<sup>1,2</sup>, 刘磊<sup>1,2</sup> 基于滚动时域的无人机动态航迹规划 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201708031 针对带有动力学约束的多旋翼无人机航迹规划问题,提出了一种基于滚动时域控制和快速粒子群优化(RHC-FPSO)方法。该方法引入了基于VORONOI图的代价图方法说明从航迹端点到达目标点的距离估计。根据滚动时域和人工势场法的思想,将路径规划问题转化为优化问题,以最小距离和其他性能指标为代价函数。设计评价函数准则,按照评价准则使用变权重粒子群优化算法求解。针对无人机靠近危险区飞行的问题,将斥力场引入到代价函数中,提升其安全性。仿真实验结果显示,使用文中方法可以有效地在满足约束条件下穿过障碍物区域,以及在复杂环境下可以动态计算。 2018年07月05 00:00 2018年04期 524 533 1551027 王文彬<sup>1,2</sup>, 秦小林<sup>1,2,3</sup>, 张力戈<sup>1,2</sup>, 张国华<sup>1,2</sup> 基于双目视觉的人脸三维重建 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201701020 基于双目立体匹配算法PatchMatch算法,提出了一种获取人脸三维点云的算法。该算法对局部立体匹配算法PatchMatch进行了优化。该方法既不需要昂贵的设备,也不需要通用的人脸三维模型,而是结合了人脸的拓扑结构信息以及立体视觉局部优化算法。此方法采用非接触式的双目视觉采集技术获取左右视角的人脸图像,利用回归树集合(ensemble of regression trees,ERT)算法对人脸图像进行关键点定位,恢复人脸稀疏的视差估计,运用线性插值方法初步估计脸部的稠密视差值,并结合局部立体匹配算法对得到的视差结果进行平滑处理,重建人脸的三维点云信息。实验结果表明,这种算法能够还原出光滑的稠密人脸三维点云信息,在人脸Bosphorus数据库上取得了更加准确的人脸重建结果。 2018年07月05 00:00 2018年04期 534 542 2179938 林琴<sup>1,2,3</sup>, 李卫军<sup>1,2,3</sup>, 董肖莉<sup>1,2,3</sup>, 宁欣<sup>1,2,3</sup>, 陈鹏<sup>1,2,3</sup> 基于MB-CSLBP的手指静脉加密算法研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201704034 为解决在传统的生物特征加密技术的安全性上的不足,对手指静脉特征加密方法进行了探讨和研究。提出了基于MB-CSLBP编码的手指静脉加密方案。首先对LBP算子以及改进的CSLBP、MB-CSLBP算子进行了研究,提取了手指静脉的MB-CSLBP二进制特征编码。然后研究了传统的模糊承诺加密方案,在此基础上将提取的手指静脉MB-CSLBP二进制特征编码作为加密特征,对加密信息进行BCH编码后与加密特征以异或的方式结合完成加密,同时使用SHA-1散列算法对加密信息进行哈希变换,保留得到的哈希值以用于解密。实验结果表明,当密钥长度为400 b时,FAR达到了0.47%,文中提出的基于MB-CSLBP编码的手指静脉加密方案具有很高的鲁棒性和安全性。 2018年07月05 00:00 2018年04期 543 549 1084169 王科俊, 曹逸, 邢向磊 基于卷积神经网络的遥感图像分类研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201706078 遥感图像分类是模式识别技术在遥感领域的具体应用,针对遥感图像处理中的分类问题,提出了一种基于卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)的遥感图像分类方法,并针对单源特征无法提供有效信息的问题,设计了一种多源多特征融合的方法,将遥感图像的光谱特征、纹理特征、空间结构特征等按空间维度以向量或矩阵的形式进行有效融合,以此训练CNN模型。实验表明,多源多特征相融合能够加快模型收敛速度,有效提高遥感图像的分类精度;与其他分类方法相比,CNN能够取得更高的分类精度,获得更优的分类效果。 2018年07月05 00:00 2018年04期 550 556 957960 李亚飞, 董红斌 基于知识库的开放领域问答系统 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201707039 问答系统能够理解用户问题,并直接返回答案。现有问答系统大多是面向领域的,仅能回答特定领域的问题。文中提出了基于大规模知识库的开放领域问答系统实现方法。该系统首先采用自定义词典分词和CRF模型相结合的方法识别问句中的主体;其次,采用模糊匹配方法将问句中的主体与知识库中实体建立链接;然后,通过相似度计算以及规则匹配等多种方法识别问句中的谓词并与知识库实体的属性建立关联;最后,进行实体消歧和答案获取。该系统平均F-Measure值为0.695 6,表明所提方法在基于知识库的开放领域问答上具有可行性。 2018年07月05 00:00 2018年04期 557 563 768196 张涛, 贾真, 李天瑞, 黄雁勇 中医脉诊信号的无监督聚类分析研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201703030 随着中医客观化工作的推进,脉诊技术也越来越走向客观化和仪器化。然而,如何对仪器所检测和收集到的信息进行解读,却还是回到了原来脉诊诊断主观化的问题上。因为传统的机器学习方法,依赖于对大量的脉诊数据进行标注。但是在临床诊断和教学中,医生与医生之间对于脉象的体会不同,会导致他们对病人脉象的区分标注不同。在对比了多种特征提取方法和聚类方案之后,提出了一个较好的无监督脉诊客观化方法,在双树复小波变换(DTCWT)对数据进行预处理的基础上,以梅尔倒谱系数(MFCC)进行特征提取,在中医专家对数据进行标注之前,先根据信号的特征,使用Fuzzy c-means (FCM)聚类算法进行粗线条的分类,使得在此基础之上,可以开展进一步的细化分类研究。实验结果表明:该方法可取得较好的分类效果,为中医脉诊提供了进一步客观化的依据。 2018年07月05 00:00 2018年04期 564 570 896690 冯冰, 李绍滋 基于可变局部边缘模式的绿色植物物种识别 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201709024 绿色植物物种识别在生态环境保护、中药制取、农业与园艺应用等方面有着重要的应用前景和潜在的经济价值。边缘是一种直观、简单、有效的对象识别特征,文中针对传统边缘算子方向少,尺度单一,操作不灵活等缺点,使用一种具有多尺度、多方向属性的圆形局部边缘模式算子(varied local edge pattern,VLEP)提取植物图像的边缘特征,同时考虑阈值细分的思想,在自建的绿色植物物种数据库上进行的实验结果表明,该算法不仅可以弥补传统算子由于边缘方向少、尺度单一导致丢失边缘信息的缺陷,同时可以有效用于绿色植物物种识别。 2018年07月05 00:00 2018年04期 571 576 1206417 陈肖蒙, 王瑜, 肖洪兵 基于棋型的藏族“久”棋计算机博弈研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201609023 “久”棋是藏族人民的传统棋类游戏,游戏过程分为布局阶段和战斗阶段,布局的质量对弈棋结果影响很大。与围棋博弈智能软件战胜人类高手的情况比较,“久”棋博弈研究几乎空白。为了拓宽机器博弈研究的游戏范围,开发具有较高棋力的“久”棋软件,作者开展了基于棋型的“久”棋计算机博弈研究。通过实地考察,在四川阿坝地区采集了约300局有效的“久”棋对弈数据,提取了常见棋型,分别为棋型命名为三角、三子、二子、对角、四子等。在布局阶段,采用模式匹配算法提高棋型的匹配速度。在布局和战斗阶段,基于棋型,设计了具有优先级别的防守、攻击、连子策略。采用C语言开发了“久”棋博弈软件,该软件具有人人对弈、人机对弈、自动录制棋谱等功能。该软件在2016年四川省阿坝县第七届“体彩杯”藏棋比赛中成功开展了人机对弈,但是棋力有待提高。结果表明,基于棋型的攻防策略能够有效地应用于“久”棋计算机博弈。 2018年07月05 00:00 2018年04期 577 583 871982 李霞丽, 吴立成, 李永集 自适应灰度加权的鲁棒模糊C均值图像分割 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201701008 针对传统模糊C均值(fuzzy C-means,FCM)算法以及结合空间信息的相关改进算法分割精度较低、对噪声敏感的问题,提出一种自适应灰度加权的鲁棒模糊C均值图像分割算法。首先,通过定义像素间的局部灰度相似性测度来反映各像素对局部邻域的影响程度,并根据邻域窗口中各像素的灰度差异,利用指数函数进一步控制邻域像素的影响权重,实现像素灰度的自适应加权,从而提高像素灰度计算的准确性。其次,构造出一种改进的距离测度代替传统的欧氏距离,用于计算各像素与聚类中心之间的相似距离,增强算法对噪声和异常值的鲁棒性。最后,将提出的自适应灰度加权方法与改进的距离测度应用到FCM算法中,实现图像分割。实验结果表明,该算法需根据图像噪声的强度适当地选取邻域窗口大小,在此条件下算法能够取得较优的分割效果和运行效率,且对噪声具有较强的鲁棒性。 2018年07月05 00:00 2018年04期 584 593 1303157 陆海青<sup>1</sup>, 葛洪伟<sup>1,2</sup> 多层递阶融合模糊特征映射的模糊C均值聚类算法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201703047 针对复杂非线性数据的无监督学习问题,提出一种新型的映射方式来有效提高算法对复杂非线性数据的学习能力。以TSK模糊系统的规则前件学习为基础,提出一种新型的模糊特征映射新方法。接着,针对映射之后的数据维度过大问题,引入多层递阶融合的概念,进一步提出基于多层递阶融合的模糊特征映射新方法,从而有效避免了因单层模糊特征映射之后特征维数过高而导致的数据混乱和冗余的问题。最后与模糊C均值算法相结合,提出基于多层递阶融合模糊特征映射的模糊C均值聚类算法。实验研究表明,文中算法相比于经典模糊聚类方法,有着更加优越、稳定的性能。 2018年07月05 00:00 2018年04期 594 601 975418 鲍国强<sup>1,2</sup>, 应文豪<sup>3</sup>, 蒋亦樟<sup>1,2</sup>, 张英<sup>1,2</sup>, 王骏<sup>1,2</sup>, 王士同<sup>1,2</sup> 有向相依网络的可控性研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201703020 针对相依方式对有向相依网络可控性的影响,研究了不同相依方式下有向相依网络的可控性。通过构建基本的有向相依网络模型,结合严格可控性理论,给出了可控性评判指标。同时基于经典的有向随机网络和有向无标度网络,提出3种有向相依网络模型,并研究了随机相依条件下有向相依网络的可控性。随后定义了3种相依方式,并对比分析了在不同相依方式下有向相依网络的可控性。结果表明,在同等相依比例下,基于最低入度与最低出度节点相依的有向相依网络可控性最强,而基于最高入度与最高出度节点相依的有向相依网络可控性最弱,研究成果能够为实际有向相依网络的构建提供有益的参考和指导。 2018年07月05 00:00 2018年04期 602 609 1309408 陈世明, 程运洪, 邓兵 用Bark频谱投影识别低信噪比动物声音 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201703008 复杂环境声影响低信噪比动物声音的自动识别。为解决这一问题,本文提出一种不同声场景下低信噪比动物声音识别的方法。该方法把声音信号进行Bark尺度的小波包分解,再使用分解系数生成重构信号的频谱,并对频谱进行投影生成Bark频谱投影特征,通过随机森林分类器实现低信噪比动物声音的识别。该文分别在流水声环境、公路环境、风声环境和嘈杂说话声环境下,以不同的信噪比,对40种动物声音进行识别实验。结果表明,结合短时谱估计法、Bark频谱投影特征和随机森林的方法对不同信噪比的各种环境声音中动物声音的平均识别率可以达到80.5%,且在-10 dB的情况下依然保持平均60%以上的识别率。 2018年07月05 00:00 2018年04期 610 618 3027424 黄鸿铿, 李应 对偶树复小波与空域信息的手势识别分类研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201708003 为提高手势识别中特征获取的有效性,本文提出空域特征与对偶树复小波变换特征相结合的融合特征,主要包括水平位置、竖直位置、长宽比、矩形度、Hu矩7个分量,及11维空域特征与对偶树复小波变换的16维特征进行融合后得到的27维特征。针对分类器优化算法,提出进行训练样本优选的最优距离-支持向量机(BD-SVM)分类方法。最后的实验结果表明,对“1~9”手势进行测试,当采用径向基核函数时,平均识别精度最高,为90.33%,平均识别时间为0.026 s,说明所提出的方法能够较好地进行静态手势识别,具有较高的训练速度和辨识精度。 2018年07月05 00:00 2018年04期 619 624 5683852 贾鹤鸣<sup>1</sup>, 朱传旭<sup>1</sup>, 张森<sup>1</sup>, 杨泽文<sup>2</sup>, 何东旭<sup>2</sup> 基于T-S型模糊加权的多模软切换的风电机组变桨控制 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201710009 变桨控制是确保风电机组在额定风速以上恒功率运行的一种有效的控制方式。变桨控制执行机构的动作频繁且幅度较大,增加了风电机组各部分的机械疲劳载荷,影响发电机的输出电能质量和机组的使用寿命;现有的切换控制方法多数只在某一阈值进行切换,导致切换振荡。针对上述问题,提出了基于T-S型模糊加权的多模软切换变桨控制策略,该方法将智能控制与传统控制相结合,根据风电机组发电机的实时转速与其额定转速的偏差及其变化率,利用T-S型模糊推理,完成基于模糊控制、模糊自适应PID控制和PI控制的多模控制器输出的平滑过渡,实现软切换,其优点是兼顾3种控制方法的优势,解决了切换振荡问题。搭建了永磁直驱风力发电机组变桨的多模软切换控制的仿真模型。仿真结果表明,此方法展现了3种控制方法的优点,克服了切换振荡,减缓了执行机构的频繁动作,使桨距角调节更加平滑,输出功率精度更高,脉动更小。 2018年07月05 00:00 2018年04期 625 632 1701417 侯涛, 张强 基于超限学习机的非线性典型相关分析及应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201703034 典型相关分析是目前常用的研究两个变量间相关性的统计方法。针对线性典型相关分析难以准确揭示变量之间复杂关系的问题,提出一种基于超限学习机的非线性典型相关分析多模态特征提取方法。首先,采用超限学习机分别的对每个模态进行无监督特征学习,得到抽象的深度特征表示;然后将这些深度抽象特征通过典型相关分析极大化模态之间的相关性,同时得到两组相关变量,实现多模态数据的复杂非线性和高相关性表示。最后在康奈尔大学机器抓取公开数据集上进行实验验证,结果表明,所提出的方法与其他相关算法相比,训练速度得到显著提升。 2018年07月05 00:00 2018年04期 633 639 1298711 温晓红<sup>1</sup>, 刘华平<sup>2,3</sup>, 阎高伟<sup>1</sup>, 孙富春<sup>2,3</sup> 基于意识-情感-智能三位一体的煤矿供液过程控制 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201704013 为保障煤矿工作面液压支架安全高效运行,提高供液系统智能化水平,通过分析供液系统多层智能控制目标,借鉴高等人工智能原理中的意识-情感-智能三位一体思想,设计并构建了供液系统的智能控制模型。针对现有自动化水平的供液基础控制技术、欠成熟智能化水平的稳压供液预测技术和成熟智能化水平的智能供液控制技术,分别设计基础意识模块、情感模块和理智与决策模块的功能结构,并将其嵌入智能供液系统,实现供液过程智能控制。上述系统在潞安集团王庄煤矿8110综采工作面进行了工业性试验,并取得了理想的控制效果。 2018年07月05 00:00 2018年04期 640 649 1952501 付翔, 王然风 基于关联熵系数的粗糙Vague集相似性度量方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201706081 粗糙Vague集是将粗糙集和Vague集理论相互融合以处理不确定性信息的一种理论工具。本文在深入研究Vague集及粗糙模糊集的关联熵、关联熵系数及集合相似性度量方法基础上,将关联熵和关联熵系数的概念引入到粗糙Vague集,并详细讨论了它们的主要性质,同时证明了关联熵系数满足粗糙Vague集相似度的定义,可用于粗糙Vague集的相似性度量。最后通过实例验证了粗糙Vague集的关联熵系数用于度量粗糙Vague集之间相似性程度的有效性,该理论为粗糙Vague集相似性度量提供了一种新方法。 2018年07月05 00:00 2018年04期 650 655 738008 张倩倩<sup>1,2,3</sup>, 马媛媛<sup>1,2,3</sup>, 徐久成<sup>1,2,3</sup> 因素空间的结构与对偶回旋定理 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201706057 基于概念的内涵与外延的对合性与反变关系,以及概念形成过程中概括与解析的辩证统一性,深入讨论了因素空间的数学结构问题。系统梳理了由认知本体论原理构造出的因素空间的基本概念与核心命题,为基于因素空间的知识发现理论与技术的研究提供了一种新的思想框架。首次提出了格上的交错自同构变换与回旋格的概念,证明了因素空间上的对偶回旋定理,揭示出因素空间数学结构的几何表象是一个麦乌比斯环,为阐释人类思维与概念形成过程的动力学机制提供了一个新的数学模型。 2018年07月05 00:00 2018年04期 656 664 953079 包研科, 汪培庄, 郭嗣琮 快速双非凸回归算法及其电力数据预测应用 /oa/darticle.aspx?type=view&id=201708033 为适应产能输出、运营效益等电力数据预测应用,文中提出一种快速双非凸回归(double nonconvex regression,DNR)预测算法。首先,将经典稀疏编码分类技术解释为预测回归模型,并划分为训练阶段和测试阶段,使之适合标量预测应用;其次,针对经典Lasso模型存在的稀疏性不足以及噪声拟合单一问题,该算法通过<i>l<sub>p</sub></i>范数约束逼近原始稀疏编码问题的误差重构项和系数正则项,具有更为灵活的模型形式和应用范围。最后,通过交替方向乘子框架实现了重构系数的优化升级策略。为确保ADMM优化子问题具有快速解,提出一种改进的迭代阈值规则用于更新非凸<i>l<sub>p</sub></i>约束项,解决了原始算法陷入的局部最优问题。在电力企业实际运行产出和运营指标数据上的实验结果表明,DNR在预测效果和预测效率上均优于经典的支持向量机、BP神经网络以及非凸约束预测方法。 2018年07月05 00:00 2018年04期 665 672 1063819 王锋华<sup>1</sup>, 成敬周<sup>1</sup>, 文凡<sup>2</sup>