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基于区域热核不变量的SAR图像变化检测

宇航学报 2011年第11期32卷 2410-2416页

作者：罗湾林伟温金环西北工业大学理学院西安710129

快速精确地检测SAR图像的变化是SAR应用亟待解决的问题。针对这一问题,提出了基于区域热核不变量的SAR图像变化检测方法。该方法利用图上热核的特征,可以充分发挥图谱理论的优点,且计算简便、矩阵的扰动性小。通过模拟分析研究了热核的... 详细信息

快速精确地检测SAR图像的变化是SAR应用亟待解决的问题。针对这一问题,提出了基于区域热核不变量的SAR图像变化检测方法。该方法利用图上热核的特征,可以充分发挥图谱理论的优点,且计算简便、矩阵的扰动性小。通过模拟分析研究了热核的特征,并应用于实际SAR图像的变化检测。实验结果表明该方法可以快速精确地检测到变化区域,且其变化检测的精度要优于区域似然比检测方法。

关键词： SAR图像变化检测热核不变量图谱似然比

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一类不确定性机器人的鲁棒跟踪控制

工程数学学报 2004年第4期21卷 531-536页

作者：温金环王红西北工业大学数学与信息科学系西安710072 南开大学数学科学学院天津300071

本文提出了一种新的用以控制具有参数不确定性机器人的轨迹跟踪鲁棒控制方案。控制器由基于标称模型设计的非线性补偿控制器和基于Lyapunov理论设计的鲁棒补偿控制器构成,鲁棒补偿控制器用于消除参数误差带来的不确定性影响,其结构简单... 详细信息

本文提出了一种新的用以控制具有参数不确定性机器人的轨迹跟踪鲁棒控制方案。控制器由基于标称模型设计的非线性补偿控制器和基于Lyapunov理论设计的鲁棒补偿控制器构成,鲁棒补偿控制器用于消除参数误差带来的不确定性影响,其结构简单,只需知道系统的一个参数不确定性上界,最后保证系统达到三种不同的稳定性。另外,在机器人参数不确定性上界未知时,我们还设计了一个简单的在线辨识器,以保证系统全局收敛。并通过仿真实验证明其可靠性和有效性。

关键词：鲁棒控制机器人

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基于热核共生矩阵的SAR图像纹理目标识别

西北工业大学学报 2016年第2期34卷 356-361页

作者：杨中悦林伟延伟东温金环西北工业大学理学院数学系陕西西安710129

相干斑噪声是合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)成像系统的固有缺陷,严重影响SAR图像的识别率。为此,提出了一种基于热核共生矩阵提取纹理特征统计量的算法,并将此方法用于SAR图像的纹理目标识别。首先通过构建图结构计算出... 详细信息

相干斑噪声是合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)成像系统的固有缺陷,严重影响SAR图像的识别率。为此,提出了一种基于热核共生矩阵提取纹理特征统计量的算法,并将此方法用于SAR图像的纹理目标识别。首先通过构建图结构计算出图像每一点的热核特征,生成热核共生矩阵并计算纹理特征统计量;进而将热核特征与纹理特征统计量相结合构成特征矩阵;最后通过计算对应特征向量之间的相关系数,利用相似性度量的方法,实现SAR图像的纹理目标识别。实验结果表明,该方法可以识别SAR图像纹理目标,且识别效果要优于经典的基于灰度共生矩阵提取纹理统计量的方法。

关键词：纹理目标目标识别热核特征共生矩阵特征向量

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基于非回归矩阵的机器人鲁棒自适应跟踪控制

西北工业大学学报 2003年第4期21卷 504-508页

作者：温金环王红西北工业大学数学与信息科学系陕西西安710072 南开大学数学科学学院天津300071

为了避免复杂的设计和在线计算 ,提出了一种新颖的鲁棒自适应控制策略 ,采用简单的多项式结构 ,只需了解系统的阶数和输出的位置及速度状态 ,计算一些相关的标量函数 ,避免了计算回归矩阵和其它矩阵。这种方法能够有效地补偿通常难于建... 详细信息

为了避免复杂的设计和在线计算 ,提出了一种新颖的鲁棒自适应控制策略 ,采用简单的多项式结构 ,只需了解系统的阶数和输出的位置及速度状态 ,计算一些相关的标量函数 ,避免了计算回归矩阵和其它矩阵。这种方法能够有效地补偿通常难于建模的摩擦力和外部扰动的影响 ,保证系统达到全局的指数渐近稳定或全局一致最后有界。仿真实验表明

关键词：鲁棒控制自适应控制标量函数机器人指数渐近稳定

基于局部保持线性判别嵌入特征提取的光谱图像分类

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西北工业大学学报 2013年第2期31卷 323-328页

作者：温金环田铮赵永强延伟东西北工业大学理学院应用数学系陕西西安710072 西北工业大学自动化学院陕西西安710072

针对难于获得足够多的高光谱图像训练样本的问题,基于流形学习标准、Fisher标准和最大边缘标准,提出了一种适用于高光谱图像小样本问题的局部保持线性判别嵌入(LPLDE)监督线性流形学习特征提取方法。LPLDE方法利用类内近邻图和类间近邻... 详细信息

针对难于获得足够多的高光谱图像训练样本的问题,基于流形学习标准、Fisher标准和最大边缘标准,提出了一种适用于高光谱图像小样本问题的局部保持线性判别嵌入(LPLDE)监督线性流形学习特征提取方法。LPLDE方法利用类内近邻图和类间近邻图描述类内的紧性和类间的可分性,有效地避免了因类内离散度矩阵奇异导致的小样本问题,具有更好的判别性能,更适合于分类问题。高光谱数据的实验结果表明了该方法的有效性。

关键词：特征提取降维流形学习小样本问题高光谱图像分类

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基于变分贝叶斯的自适应非刚性点集匹配

西北工业大学学报 2018年第5期36卷 942-948页

作者：杨丽娟田铮温金环延伟东西北工业大学应用数学系陕西西安710129 中国科学院遥感科学国家重点实验室北京100101

针对存在异常值的非刚性点集匹配问题,提出了一种基于贝叶斯混合t分布模型的匹配方法。在变分贝叶斯框架下,点集匹配问题转化为最大化对数似然的变分下界,利用变分推断确定变换参数。利用先验模型,将空间正则化约束并入贝叶斯混合t分布... 详细信息

针对存在异常值的非刚性点集匹配问题,提出了一种基于贝叶斯混合t分布模型的匹配方法。在变分贝叶斯框架下,点集匹配问题转化为最大化对数似然的变分下界,利用变分推断确定变换参数。利用先验模型,将空间正则化约束并入贝叶斯混合t分布模型中,根据不同的点集可自适应地确定正则化参数。与高斯分布相比,t分布对异常值更加稳健。最后,在模拟点集和真实图像上的实验对比分析,验证了该方法在处理存在异常值的非刚性点集匹配问题时的有效性。

关键词：非刚性点集匹配变分贝叶斯混合t分布异常值稳健

基于近邻保留PNMF特征提取的高光谱图像分类

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西北工业大学学报 2012年第1期30卷 138-144页

作者：温金环田铮林伟周敏延伟东西北工业大学应用数学系陕西西安710072

通过对投影非负矩阵分解(PNMF)增加近邻保留假设,提出了一种新的高光谱图像线性特征提取方法———近邻保留投影非负矩阵分解(NPPNMF)。NPPNMF保留了高光谱数据在低维特征空间中的局部几何结构,克服了PNMF基于Euclidean的缺点。根据在构... 详细信息

通过对投影非负矩阵分解(PNMF)增加近邻保留假设,提出了一种新的高光谱图像线性特征提取方法———近邻保留投影非负矩阵分解(NPPNMF)。NPPNMF保留了高光谱数据在低维特征空间中的局部几何结构,克服了PNMF基于Euclidean的缺点。根据在构造k近邻图时是否使用训练样本的类标签信息决定了NPPNMF既可以是无监督的特征提取方法,也可以是有监督的特征提取方法,从而提高了PNMF算法的鉴别力。理论证明和高光谱图像数据的分类结果表明了该方法的有效性及应用潜力。

关键词：高光谱图像分类特征提取降维投影非负矩阵分解近邻保留

三关节六自由度机械臂运动学及动力学分析和不确定刚性机器人的鲁棒轨迹跟踪控制研究

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三关节六自由度机械臂运动学及动力学分析和不确定刚性机器人的鲁...

作者：温金环西北工业大学

学位级别：硕士

随着科学技术的迅猛发展，机器人已广泛应用于生产自动化、海洋、军事以及人们的生活实践中。人们对机器人的技术要求也越来越提高，为了更好地发展机器人技术，人们不断地寻求发展更好的理论方法。由于数学方法具有严密性，所以对机器... 详细信息

随着科学技术的迅猛发展，机器人已广泛应用于生产自动化、海洋、军事以及人们的生活实践中。人们对机器人的技术要求也越来越提高，为了更好地发展机器人技术，人们不断地寻求发展更好的理论方法。由于数学方法具有严密性，所以对机器人技术及未来发展而言，如果从数学的角度加以研究，就较易推动其发展和创新。本文以李群与李代数等数学理论为基础，以微分几何方法为工具，从数学角度严密推导了类似于人上肢的三关节六自由度机械臂的运动学正、逆解及动力学方程并对它们进行了理论分析和研究，具体做了以下几方面的工作： (1)．利用指数映射、旋量、运动旋量、力螺旋等数学工具，结合Matlab语言计算的惯性矩阵和哥氏力和离心力矩阵的系数，具体推导了该机械臂的运动学和动力学方程及状态空间方程，并将其推广到一般的n自由度刚性开链机器人，给出了各个模型所具有的特性和性质。由具体的推导过程可看出，该机械臂的运动学和动力学方程是十分复杂的，计算量是十分庞大的。由该机械臂的状态空间方程可看出，其动力学模型具有时变、强耦合和高度非线性的动力学特征。最后，讨论了机器人的不确定性。这些是后面进一步研究机器人控制的理论基础。 (2)．利用运动学正解映射的指数积公式、子问题计算了上述机械臂的运动学逆数值解，给出了该机械臂对应于某一位姿的16个位形，并从肘关节的具体表达式、求解技巧及当该机械臂增加一自由度时，其运动将具有什么特性等方面对该机械臂进行了讨论，这些便于工业控制和进一步讨论手的运动。在上面的基础上，本论文主要研究了不确定性刚性机器人的鲁棒轨迹跟踪控制问题，研究不确定性机器人的鲁棒控制问题具有十分重要的理论和实践意义，是近年来国际上关于机器人研究的热门主题之一。针对n自由度刚性连杆不确定性机器人，基于机器人参数线性分离方法(即回归矩阵方法)本文做了以下两方面的工作： (1)．针对该模型具有参数及有界外部扰动不确定性时提出了一种新的鲁棒自适应控制策略，控制器由基于Slotine的控制器和非线性连续反馈补偿控制器构成。通过在线估计机器人的未知物理参数，有效的消除了由参数及外部扰动所引起的不确定性影响，保证系统达到渐近稳定和参数估计一致有界。与现存的许多控制方法相比，该控制策略不需求解惯性矩阵的逆或估计惯性矩阵的界，不需测量关节加速度，而唯一需要了解的只是系统输出的位置及速度状态。仿真实验表明该方法具有比文[1]更快的收敛速度和更高的控制精度。 (2).采用类似于Mark w.spon梦]的控制结构，针对该模型只具有参数不确定性时进行鲁棒性设计，控制器由基于标称模型设计的非线性补偿控制器lz]和基于勿opunov理论设计的鲁棒补偿控制器。鲁棒补偿控制器用于消除参数误差带来的不确定性影响，其结构简单，只需知道系统的一个参数不确定性上界，并保证在系统存在较大的参数误差情况下，按照对控制器参数的不同选择，达到3种不同的稳定性结果(即GUUB、GAS和GES)。克服了文[2]‘护只能达到GuuB和文【4]中对机器人不确定性界做许多限制性假定及需估计惯性矩阵的界等缺点。仿真实验表明该方法不仅能实现快速高精度跟踪，并具有光滑的控制力矩。这两种方法适应于自由度较低的机器人系统。针对n自由度旋转关节不确定性机器人，基于非回归矩阵方法，我们提出了一种新颖的鲁棒自适应控制策略，采用Dawson等lsl提出的多项式结构，由一个简单的线性PD反馈和补偿下确定动力学的非线性反馈构成。只需了解系统的阶数(即关节数)和输出的位置及速度状态，计算由Y D.Son梦}所提出的一些简单的标量函数，有效地补偿了通常难于建模的摩擦力和外部扰动的影响，最后保证系统全局的指数渐近稳定或全局一致最后有界。克服了文【6]中只能达到GuUB和现存的大多数文献中由于对机器人各关节集中不确定性上界的限制参数进行估计而导致的控制保守和执行器饱和等缺点。理论和仿真实验表明，这是一种行之有效的控制算法，易于编程计算，特别是对于自由度较高的机器人更是如此。

关键词：旋量,子问题,不确定性,鲁棒性,自适应控制,标量函数,稳定性

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基于图谱理论的图像聚类数的确定及应用

工程数学学报 2012年第5期29卷 647-654页

作者：李旭林伟温金环史彩云西北工业大学理学院西安710129

针对现有图像识别中聚类数的确定算法存在的精度问题,本文研究了用谱图理论来确定图像聚类数的方法,即图像中赋权图的Laplace矩阵的零特征值和图像聚类数之间的关系.通过从理想状况、分块状况到一般状况的赋权图的普拉斯矩阵的讨论,运... 详细信息

针对现有图像识别中聚类数的确定算法存在的精度问题,本文研究了用谱图理论来确定图像聚类数的方法,即图像中赋权图的Laplace矩阵的零特征值和图像聚类数之间的关系.通过从理想状况、分块状况到一般状况的赋权图的普拉斯矩阵的讨论,运用矩阵论知识推证了若图像的赋权图的Laplace如上三种情形,则图像的聚类数是其对应赋权图的Laplace矩阵零特征值的重数.实例分析讨论了赋权图参数,发现参数位于0.4至0.6时能获得高的估计精度.同时采用我们的方法得到的聚类数,比利用图谱中权矩阵1特征值的重数的方法精度更高.

关键词：图像谱图聚类数特征值