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多级Transformer特征融合的三维点云目标跟踪

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计算机科学与探索 2024年

作者：李志杰梁卜文丁昕苗郭文山东工商学院计算机科学与技术学院山东工商学院信息与电子工程学院

三维点云目标跟踪的过程中时常会出现遮挡、稀疏性和随机噪音等问题。为了解决这些问题，本文提出了一种新颖的多级Transformer特征融合的三维点云目标跟踪方法。该方法主要由点注意嵌入模块和点注意力增强模块组成，且这两个模块分别... 详细信息

三维点云目标跟踪的过程中时常会出现遮挡、稀疏性和随机噪音等问题。为了解决这些问题，本文提出了一种新颖的多级Transformer特征融合的三维点云目标跟踪方法。该方法主要由点注意嵌入模块和点注意力增强模块组成，且这两个模块分别用于特征提取和特征匹配的过程中。首先通过将两个注意力机制相互嵌入构成点注意力嵌入模块，并将其和PTTR所提出的关系感知采样法融合，实现充分提取特征的目的。之后，本文将提取到的特征信息输入点注意力增强模块中，通过交叉注意力机制对不同层次的特征依次匹配，达到全局特征和局部特征深度融合的目标。在此基础上，为了获取判别性特征融合图，本文利用残差网络的方式对不同层的融合结果进行连接。最后，将特征融合图输入目标预测的模块中，实现对最终3D目标对象的精准预测。在KITTI数据集，nuScenes数据集和Waymo数据集上的实验验证了本文方法的有效性。若不计小样本数据，在目标跟踪的成功值中我们的方法平均提高了1.4%，在跟踪的精确值上也提高了1.4%。

关键词： 3D点云孪生网络目标跟踪 Transformer 特征融合

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面向高维投资组合的多目标优化算法

计算机工程与应用 2024年

作者：宋英杰韩礼欢山东工商学院计算机科学与技术学院山东工商学院统计学院

针对高维投资组合优化问题，提出了一种基于非支配排序和混合搜索的多目标优化算法。考虑到现有进化算法在大规模问题处理上受限于其广泛的搜索空间，引入了基于分解的策略。该策略通过分析个体与参考点的距离，有效地将种群划分为三个... 详细信息

针对高维投资组合优化问题，提出了一种基于非支配排序和混合搜索的多目标优化算法。考虑到现有进化算法在大规模问题处理上受限于其广泛的搜索空间，引入了基于分解的策略。该策略通过分析个体与参考点的距离，有效地将种群划分为三个子群体。为提升种群多样性并避免局部最优，算法结合了个体的位置特征，并采用了混合局部和全局搜索策略。此外，通过基于分解的双重环境选择机制，有效生成优质解。在包含100、500和1000个决策变量的LSMOP实验中，本算法展现出超越多个先进进化算法的性能。最后，应用本算法于包含交易成本的CVaR模型，并与其他三种多目标进化算法进行比较，进一步证实了其在实际应用中的优势。

关键词：多目标优化进化算法非支配排序混合搜索

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基于机器学习的演化多任务优化框架

计算机学报 2024年第1期47卷 29-51页

作者：麦伟杰刘伟莉钟竞辉华南理工大学计算机科学与工程学院广州510006 广东技术师范大学计算机科学学院广州510665

演化多任务优化是近年来计算智能领域的研究热点之一,其原理是通过任务间的知识转移提高演化算法同时求解多个任务的效率.由于任务间相似性对促进任务之间的正向知识转移具有重要的影响,因此,如何度量任务间的相似性成为了重点研究方向... 详细信息

演化多任务优化是近年来计算智能领域的研究热点之一,其原理是通过任务间的知识转移提高演化算法同时求解多个任务的效率.由于任务间相似性对促进任务之间的正向知识转移具有重要的影响,因此,如何度量任务间的相似性成为了重点研究方向之一.目前,演化多任务优化在处理两个任务时,辅助任务的选取仅限于两者之一,且在处理超多任务时对任务间知识的转移缺乏灵活性.为此,本文提出一个基于机器学习的演化多任务优化框架,命名为MaTML.该框架联合所有任务关联的子种群形成一个统一的初始化种群,利用目标任务的技能因子及其对应的种群个体分别构建标签和训练集,应用十折交叉法拟合模型,并运用模型预测与目标任务相似的个体以组成辅助种群,从而促进演化优化中的正向知识转移.本文提出的算法能够在动态的种群个体中找到目标任务的辅助种群,不仅可以为三个或以上的多任务优化灵活地选取相似辅助任务,而且解决了当任务数量为两个时有效地选择辅助任务的问题.通过与现阶段的多任务算法和超多任务算法分别在CEC2017问题测试集和WCCI2020SO问题测试集进行比较,实验结果证实MaTML在优化多任务问题时具有更优或竞争性的性能.此外,文中还详细研究了MaTML的计算资源、模型性能、模型稳定性以及相关组件.最后,本文还基于真实问题的测试进一步验证了MaTML的有效性.

关键词：演化多任务优化机器学习任务间相似性知识转移辅助任务

伪时空图卷积网络修复姿态引导的Transformer行人视频修复方法

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计算机辅助设计与图形学学报 2024年第4期36卷 552-564页

作者：唐福梅聂勇伟余嘉祺张青李桂清华南理工大学计算机科学与工程学院广州510006 中山大学计算机学院广州510006

为解决监控视频中被遮挡行人的修复问题,提出了一种基于人体姿态的行人视频修复方法,即先修复视频中残缺的行人姿态序列,然后在修补后的姿势序列的引导下修复视频帧中人体的缺失部分.该方法采用OpenPose从视频中提取被遮挡的人体姿态序... 详细信息

为解决监控视频中被遮挡行人的修复问题,提出了一种基于人体姿态的行人视频修复方法,即先修复视频中残缺的行人姿态序列,然后在修补后的姿势序列的引导下修复视频帧中人体的缺失部分.该方法采用OpenPose从视频中提取被遮挡的人体姿态序列,针对其因存在遮挡情况导致未识别出和未准确识别部分关节点的问题,提出了一种伪时空图卷积网络模型对缺失姿态进行修复,得到一个相对准确的姿态序列;基于修复后的姿态,提出了基于姿态序列引导的Transformer行人视频修复模型.在Human3.6M数据集上进行了测试,所提出的方法在4个指标PSNR,RMSE,SSIM,LPIPS上均比对比方法有提升,特别是RMSE指标提升了9.50%,LPIPS指标提升了21.67%.

关键词：深度学习图卷积神经网络 Transformer 人体姿态补全视频修复

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面向信息系统推荐与决策的高阶张量分析方法

计算机研究与发展 2024年第7期61卷 1697-1712页

作者：王贝伦张嘉琦蔡英豪王兆阳谈笑沈典东南大学计算机科学与工程学院南京210096

张量数据(或多维数组)在各个行业的信息系统中广泛存在,例如医疗系统中的功能性磁共振成像(fMRI)数据和商品数据信息系统中的用户-产品数据.将这些数据用以预测张量特征与单变量响应之间的关系,可以实现数据赋能,提供更精准的服务或解... 详细信息

张量数据(或多维数组)在各个行业的信息系统中广泛存在,例如医疗系统中的功能性磁共振成像(fMRI)数据和商品数据信息系统中的用户-产品数据.将这些数据用以预测张量特征与单变量响应之间的关系,可以实现数据赋能,提供更精准的服务或解决方案,例如疾病决策诊断或商品推荐.然而,现有的张量回归方法存在2个主要问题:一是可能丢失了张量的空间信息,导致预测结果不准确;二是计算成本过高,导致服务或解决方案不及时.对于具有高阶结构的大规模数据而言,这2点则显得更为突出.因此为了实现数据赋能,即利用张量数据来提高信息服务或解决方案的质量和效率,提出了稀疏低秩张量回归模型(sparse and low-rank tensor regression model,SLTR).该模型通过对张量系数应用l1范数和张量核范数使得张量系数具有稀疏性和低秩性两大特点,这样既保留了张量的结构信息又可以方便地解释数据.利用近端梯度方法优化了混合正则化器,使得求解过程可扩展且高效.除此之外证明了SLTR的严格误差界.在多个模拟数据集和一个视频数据集上的实验结果表明,SLTR相比于之前的方法,在更短的时间内获得了更好的预测性能.

关键词：张量回归并行近端法数据可解释性张量范数分类

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结合词向量和自注意力机制的设计素材推荐系统

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计算机辅助设计与图形学学报 2024年第1期36卷 63-72页

作者：孙清华邓程顾振宇上海交通大学设计学院上海200240 上海交通大学计算机科学与工程系上海200240

当设计师使用文本在设计库中检索素材时,基于词匹配的搜索无法有效地识别文本中的设计意图并推荐合适的素材.对此,提出一个结合词向量和自注意力机制的设计素材推荐系统.首先从预训练词向量模型中获取文本的词向量表征;然后利用自注意... 详细信息

当设计师使用文本在设计库中检索素材时,基于词匹配的搜索无法有效地识别文本中的设计意图并推荐合适的素材.对此,提出一个结合词向量和自注意力机制的设计素材推荐系统.首先从预训练词向量模型中获取文本的词向量表征;然后利用自注意力机制学习文本中不同词的权重以及文本与设计语义间的映射关系;最后基于模型输出与向量相似,检索并重排序设计素材形成推荐.所提系统还能检索带有不同语义标签的素材数据,通过计算其语义与设计语义的词相似作为权重,转换其数据维度与模型输出维度一致.基于1300个电商设计案例和200种字体进行实验的结果表明,用户评估推荐结果的有效率分别为55%和57.3%,处于同类工作中上水平;验证了该系统的可行性及有效性.

关键词：设计素材推荐语义提取自注意力机制词向量设计工具

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大语言模型驱动的知识图谱实体摘要的次模优化方法

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计算机科学与探索 2024年第7期18卷 1806-1813页

作者：张琪钟昊广州商学院信息技术与工程学院广州511363 华南师范大学计算机学院广州510631

知识图谱的规模不断增加,使得实体摘要成为了研究的热点问题。实体摘要的目标是从描述实体的大规模三元结构事实中得到实体的简洁描述。研究的目的是基于大语言模型提出一种次模优化方法用于实体摘要的提取。首先,基于三元组中实体、关... 详细信息

知识图谱的规模不断增加,使得实体摘要成为了研究的热点问题。实体摘要的目标是从描述实体的大规模三元结构事实中得到实体的简洁描述。研究的目的是基于大语言模型提出一种次模优化方法用于实体摘要的提取。首先,基于三元组中实体、关系和属性的描述信息,采用大语言模型对它们进行嵌入,能够有效地捕捉三元组的语义信息,生成包含丰富语义信息的嵌入向量。其次,基于大语言模型生成的嵌入向量,定义任意两个描述同一实体的三元组事实之间关联度的刻画方法,任意两个三元组之间的关联度越高,表示这两个三元组之间包含的信息越相似。最后,基于上述定义的三元组关联度的刻画方法,定义正规化且单调非减的次模函数,将实体摘要建模为次模函数最大化问题,那么具有性能保证的贪心算法可以直接用于提取实体的摘要。在三个公共基准数据集上进行测试,采用F1值和归一化折损累计增益(NDCG)两个指标对提取的实体摘要的质量进行评估,实验结果表明该方法显著优于当前最先进的方法。

关键词：实体摘要大语言模型次模函数贪心算法

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变体飞行器头锥的运动控制性能分析

振动．测试与诊断 2024年第2期44卷 345-352,413页

作者：田静怡张玉玲尹丹妮谷勇霞阎绍泽北京工商大学计算机与人工智能学院北京100048 清华大学机械工程系北京100084

为提高变体飞行器头锥在外部负载条件下的运动性能,提出一种二自由度的3RSH/3RRR变体头锥机构(R,S,H分别为转动副、球副及螺旋副),进行了位置分析和机构运动特性分析。通过Simulink/SimMechanics工具箱搭建变体头锥机构框图,并分别搭建... 详细信息

为提高变体飞行器头锥在外部负载条件下的运动性能,提出一种二自由度的3RSH/3RRR变体头锥机构(R,S,H分别为转动副、球副及螺旋副),进行了位置分析和机构运动特性分析。通过Simulink/SimMechanics工具箱搭建变体头锥机构框图,并分别搭建模糊比例积分微分(proportion integration differentiation,简称PID)控制系统和BP神经网络(backpropagation networks,简称BPNN)PID控制系统。在空载、随机变化负载2种不同外部环境下,设定阶跃、正弦2种期望轨迹进行仿真,比较了常规PID、模糊PID和神经网络PID的控制性能。实验结果表明,智能控制的适应性、鲁棒性远好于常规PID,其中模糊PID控制对变体头锥机构的控制性能最好,能够满足不同工况下的控制要求。

关键词：变体头锥机构运动性能控制策略控制性能

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基于先验知识和网格监督的手部姿态估计

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 138-147页

作者：孙迪钢张平华南理工大学计算机科学与工程学院广东广州510006

手部自遮挡和深度信息缺失使得由单目RGB图像进行三维手部姿态估计存在关节相对深度估计不够准确、生成的姿态违背手部生物力学约束等问题。为解决此问题,文中结合手部结构中蕴含的先验知识以及手部网格信息,提出一种基于先验知识和网... 详细信息

手部自遮挡和深度信息缺失使得由单目RGB图像进行三维手部姿态估计存在关节相对深度估计不够准确、生成的姿态违背手部生物力学约束等问题。为解决此问题,文中结合手部结构中蕴含的先验知识以及手部网格信息,提出一种基于先验知识和网格监督的深度神经网络。手部骨架的铰链式结构意味着关节三维位置在二维图像平面和深度方向的投影之间存在着特定关系,但个体之间的手部结构差异导致难以对其进行直观的形式化描述,为此文中提出通过学习来对其进行拟合。同一手指的关节位置和骨骼长度、同一手指的不同分段以及不同手指的弯曲方向之间也存在特定关系,文中将其设计为损失函数,用于监督网络训练。所提出的神经网络在估计手部姿态的同时并行生成手部网格,通过网格标注监督网络训练,优化姿态估计,且不增加网络复杂度。使用混合数据集对神经网络进行了训练,以进一步提高其泛化能力。实验结果表明,所提方法在多个数据集的内部交叉验证精度、跨数据集验证精度、模型的时间和空间复杂度等方面都优于其他方法,手部结构先验知识和网格监督在提升姿态估计精度的同时保持了神经网络结构的紧凑性。

关键词：手部姿态估计手部形状估计先验知识手部网格