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华中科技大学学报（自然科学版） 2021年第10期49卷 97-102页

作者：丛明简继盼邹强刘冬大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 大连理工江苏研究院有限公司江苏常州213164

针对机器人模仿学习方法泛化性弱、对低级检测器准确率要求较高的问题,提出了一种基于结构文法的模仿学习方法.该方法通过视觉传感器提取场景的符号描述,形成含有噪声的符号基元序列;采用概率上下文无关文法(PCFG)对这些序列进行表征和... 详细信息

针对机器人模仿学习方法泛化性弱、对低级检测器准确率要求较高的问题,提出了一种基于结构文法的模仿学习方法.该方法通过视觉传感器提取场景的符号描述,形成含有噪声的符号基元序列;采用概率上下文无关文法(PCFG)对这些序列进行表征和语法操作,从而形成语法空间;基于最小描述长度(MDL)准则对语法空间中的语法质量进行评价,用改进的Beam Search算法寻找最优语法,即演示活动的一般结构;获得的一般结构能够将含有噪声的符号基元序列进行解析,得到正确的序列.数据合成实验和汉诺塔实验的对比效果验证了该方法优秀的数据表达性能和良好的抗干扰性能,在高噪声环境下该方法的解析成功率约为90%.

关键词：机器人模仿学习结构文法概率上下文无关文法最小描述长度准则

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基于结构文法的机器人模仿学习方法

基于结构文法的机器人模仿学习方法

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作者：简继盼大连理工大学

学位级别：硕士

人类在成长过程中,可以通过感知、模仿、学习来获取操作的技能。而随着人工智能、计算机视觉技术的发展,人们也开始考虑机器人能否像人一样从环境中感知任务、理解任务、并泛化任务,来应对复杂多样的操作场景。根据以上内容,本文开展了... 详细信息

人类在成长过程中,可以通过感知、模仿、学习来获取操作的技能。而随着人工智能、计算机视觉技术的发展,人们也开始考虑机器人能否像人一样从环境中感知任务、理解任务、并泛化任务,来应对复杂多样的操作场景。根据以上内容,本文开展了基于结构文法的机器人模仿学习研究。主要包括以下几个方面:首先,采用标定后的Kinect V2相机获取演示活动的彩色图和深度图,并将其对齐。利用Open Pose算法识别彩色图中的二维骨骼关节坐标,结合深度图,得到三维人体姿态信息序列。选取基于中心关节点的特征描述方法来提取人体上肢的姿态特征。形成演示活动的人体姿态特征序列。其次,针对行为分割问题,提出了一种基于Cam Shift算法的行为分割方法。利用演示动作与所涉及的物体总是在同时刻出现这一特性,根据Open Pose获取的二维关节坐标,提取手部关节附近的区域,采用Cam Shift算法跟踪手部附近物体来达到行为分割的目的,同时也得到了分割后每个动作所涉及的物体信息。在动作识别方面,根据传统HMM训练方法鲍姆-韦尔奇（Baum-Welch,BW）算法存在的问题,结合人工免疫算法（Artificial Immune Algorithm,AIA）的特点,提出了一种基于AIA-BW的混合训练模型。利用该模型提取了演示活动的动作信息。结合上述两种方法将汉诺塔演示活动转换成{动作-物体}序列。然后重点研究了演示策略的学习问题,提出了一种基于结构文法的演示策略学习方法。将{动作-物体}序列抽象为动作基元序列,利用结构文法中的概率上下文无关文法（Probabilistic Context Free Grammar,PCFG）方法对动作基元序列进行表征,构建初始语法,计算其规则概率,同时得到动作基元序列的子集概率集。采用Chunk操作和Merge操作对初始语法进行若干变换,形成语法空间。采用最小描述长度（Minimum description length,MDL）准则对语法进行评估,改进Beam Search搜索方法来寻找语法空间中的最佳的语法,即演示活动的策略,利用该策略指导机器人执行更复杂的高阶任务。最后,分别进行了数据合成实验、以及汉诺塔实验。在数据合成实验中,同过与其他方法的MDL数据进行对比,验证了该方法良好的数据压缩性能及较强的抗干扰能力。在汉诺塔实验中,分别在低噪声环境和高噪声环境下观察若干组三阶汉诺塔演示活动,得到三阶汉诺塔演示活动的策略,利用该策略观察四阶汉诺塔演示活动,进而指导机器人执行四阶汉诺塔任务。实验结果表明该方法较强的泛化能力和良好的抗干扰性能。

关键词：结构文法模仿学习行为分割动作识别机器人

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一种基于几何基元模型的人造目标提取方法

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红外与激光工程 2004年第2期33卷 150-153页

作者：白锦球王俊卿史泽林中国科学院沈阳自动化研究所辽宁沈阳110016

给出了从自然景物背景中提取人造目标的一种方法。基于图像灰度的差分方向算子将一幅图像分离成不同灰度差分方向的直线线段子图像,再对每幅子图像做直线段的后处理,最终将几幅子图像构建成一幅不同差分方向的直线线段集合。基于直线段... 详细信息

给出了从自然景物背景中提取人造目标的一种方法。基于图像灰度的差分方向算子将一幅图像分离成不同灰度差分方向的直线线段子图像,再对每幅子图像做直线段的后处理,最终将几幅子图像构建成一幅不同差分方向的直线线段集合。基于直线段集合图像给定区域内直线线段的结构文法及其所含几何基元数目和几何基元种类将人造目标从自然背景中提取出来。此算法可开发成实时硬件跟踪器应用于自动目标捕获。实验结果说明,对复杂的背景及低对比度情况下的红外目标图像,该方法提取人造目标的准确率达95%以上。

关键词：人造目标几何基元直线抽取结构文法

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