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融合熵聚类和增广变邻策略的蚁群优化算法

计算机集成制造系统 2024年第6期30卷 2115-2129页

作者：李晗珂游晓明刘升上海工程技术大学电子电气工程学院上海201620 上海工程技术大学管理学院上海201620

针对蚁群算法求解大规模旅行商问题时存在收敛速度慢、易陷入局部最优的问题,提出一种融合熵聚类和增广变邻策略的蚁群优化算法。首先提出融合信息熵的聚类策略,利用熵确定最佳截断距离对数据集进行合理划分;通过求解每个子簇形成初始路... 详细信息

针对蚁群算法求解大规模旅行商问题时存在收敛速度慢、易陷入局部最优的问题,提出一种融合熵聚类和增广变邻策略的蚁群优化算法。首先提出融合信息熵的聚类策略,利用熵确定最佳截断距离对数据集进行合理划分;通过求解每个子簇形成初始路径,并为全局寻优提供导向信息素,从而提升收敛速度。其次提出增广变邻策略,将蚂蚁分为爬行蚁和滑翔蚁,滑翔蚁引入的增广变邻策略在迭代后更新节点和邻居信息素,而且通过邻居数量随最优解质量动态匹配,来强化邻居节点探索,以平衡收敛速度与解的质量。当算法陷入停滞时,利用路径相似性机制平滑非公共路径信息素,帮助算法跳出局部最优。通过对旅行商问题数据集进行实验仿真表明,所提算法有效平衡了收敛速度与解的精度,尤其对于大规模问题,显著提高了解的质量。

关键词：蚁群算法旅行商问题熵聚类增广变邻路径相似性

基于swin-UNet-denoise和最小二乘法的两步相位解包裹

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激光技术 2024年第5期48卷 752-758页

作者：廖后章孔勇张贺吴慧慧童晓凡赵莉上海工程技术大学电子电气工程学院控制科学与工程系上海201620

相位解包裹在众多领域应用中都占有重要地位,但总会受到噪声的影响,尤其是散斑噪声。为了去除散斑噪声对包裹相位图的影响,并从中恢复出实际的相位值,采用两步法进行了理论分析和实验论证,从不同程度散斑噪声包裹的相位中恢复出绝对相... 详细信息

相位解包裹在众多领域应用中都占有重要地位,但总会受到噪声的影响,尤其是散斑噪声。为了去除散斑噪声对包裹相位图的影响,并从中恢复出实际的相位值,采用两步法进行了理论分析和实验论证,从不同程度散斑噪声包裹的相位中恢复出绝对相位。以swin-UNet-denoise网络为基础,将swin block中的归一化层后置,并用余弦相似度计算注意力值,然后将相对位移偏移替换为对数位置偏移,并在上采样模块融合反卷积层以此提升网络的去噪能力;将去噪结果通过最小二乘法解包裹,再通过中值滤波获得绝对相位。结果表明,结构相似度为99.77%,峰值信噪比为39.98,均方根误差为0.4864,平均绝对误差为0.4302。所有网络只在300组仿真数据集上进行训练验证,证明即使在小样本的条件下,该研究也能为更快速、更高效、更准确地实现带有散斑噪声的相位解包裹提供参考。

关键词：全息相位解包裹深度学习最小二乘法

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结合竞争交互策略和淘汰重组机制的异构多蚁群算法

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系统仿真学报 2024年第1期36卷 232-248页

作者：冯晨游晓明刘升上海工程技术大学上海201620

针对传统的蚁群算法在解决旅行商问题时(traveling salesman problem,TSP)存在着收敛速度慢、容易陷入局部最优等问题,提出了一种结合竞争交互策略和淘汰重组机制的异构多蚁群算法。建立一个异构多种群系统,算法采用竞争交互策略,根据... 详细信息

针对传统的蚁群算法在解决旅行商问题时(traveling salesman problem,TSP)存在着收敛速度慢、容易陷入局部最优等问题,提出了一种结合竞争交互策略和淘汰重组机制的异构多蚁群算法。建立一个异构多种群系统,算法采用竞争交互策略,根据不同时期各种群的汉明距离来自适应的调节交互周期;并利用竞争系数来差异化匹配交互对象,经过匹配后的交互对象之间通过最优解和信息素矩阵进行交互,通过该机制实现了算法收敛速度和多样性的平衡。算法采用了淘汰重组机制,会定期对寻优能力差的种群进行淘汰与重组,以加快算法的求解精度。采用多组不同规模的TSP算例进行仿真实验,结果表明,该算法在提高求解精度和收敛速度方面表现更优。

关键词：蚁群算法异构多种群竞争交互淘汰重组旅行商问题

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结合评估奖惩机制和邻域动态退化的协同蚁群算法

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系统仿真学报 2024年第6期36卷 1475-1492页

作者：王育洁游晓明刘升上海工程技术大学上海201620

针对蚁群算法在求解旅行商问题中出现收敛速度慢以及易陷入局部最优等问题,提出一种结合评估奖惩机制和邻域动态退化的协同蚁群算法。根据路径评估值将路径划分为活跃路径和舍弃路径,以路径评估值作为权重对两类路径采取不同的信息素奖... 详细信息

针对蚁群算法在求解旅行商问题中出现收敛速度慢以及易陷入局部最优等问题,提出一种结合评估奖惩机制和邻域动态退化的协同蚁群算法。根据路径评估值将路径划分为活跃路径和舍弃路径,以路径评估值作为权重对两类路径采取不同的信息素奖惩策略,加快算法的收敛速度。采用邻域动态退化策略,利用邻域半径将城市集分为探索区和退化区,自适应缩小蚂蚁的搜索范围,通过保留概率动态保留部分退化区中的城市,结合探索区中的城市一并计算状态转移概率,平衡算法的收敛速度和种群的多样性。采取种间协同进化机制,根据Tanimoto相关系数确定种群间的交互周期,并在算法的不同阶段选择合适的交互方式帮助算法跳出局部最优,提高算法的求解精度,达到种群间有效交流的目的。

关键词：评估奖惩邻域退化 Tanimoto相关系数协同进化蚁群算法旅行商问题

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基于W几何形的恒星光谱分子带检测

光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2279-2283页

作者：陈奋王颖刘福窑上海工程技术大学数理与统计学院上海201620 上海工程技术大学计算物理与应用研究中心上海201620

研究关注由分子内部能级变化引起的光谱分子带的识别和检测,有助于研究恒星光谱类型和参数估计。首先从分子带的曲线趋势出发,运用曲线分析对分子带进行识别,并剔除具备W形但下降趋势明显的伪分子带。借鉴多类型多分类准则的识别思路,... 详细信息

研究关注由分子内部能级变化引起的光谱分子带的识别和检测,有助于研究恒星光谱类型和参数估计。首先从分子带的曲线趋势出发,运用曲线分析对分子带进行识别,并剔除具备W形但下降趋势明显的伪分子带。借鉴多类型多分类准则的识别思路,将检测出的分子带尖峰深度、W形宽度、曲线趋势和回升趋势四个参数作为训练特征。这四个参数综合考虑了始点变化速率、曲线变化趋势、极值点分布和曲线形状因素。其次,为了验证该方法的可行性与可靠性,利用LightGBM(light gradient boosting machine)模型分别对F型恒星光谱和分子带特征参数进行识别,准确率分别为97.62%和99.16%,进一步验证了所提取分子带的准确性。本工作不仅能挖掘出晚期恒星,提高数据标签的准确性,还能在准确识别的基础上,利用LightGBM机器学习模型检测未知型光谱自动识别晚期恒星,提高了识别效率并且减少了内存占用。

关键词： W几何形特征分子带检测曲线趋势分类识别恒星光谱

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基于边缘引导的纺织品纹样数字化修复方法

纺织学报 2024年第2期45卷 101-111页

作者：张婧辛斌杰袁智杰许颖琦上海工程技术大学纺织服装学院上海201620

针对破损纺织品文物人工修复周期长、易造成二次破坏等问题,提出一种用改进的Criminisi算法修复破损传统纺织品纹样的数字化方法。该算法通过对缺失边缘进行重构还原纺织品纹样的结构,用于引导进一步的纹理修复。首先使用线性或二阶贝... 详细信息

针对破损纺织品文物人工修复周期长、易造成二次破坏等问题,提出一种用改进的Criminisi算法修复破损传统纺织品纹样的数字化方法。该算法通过对缺失边缘进行重构还原纺织品纹样的结构,用于引导进一步的纹理修复。首先使用线性或二阶贝塞尔曲线拟合缺失边缘,以恢复结构;然后利用多分辨率图像中的结构信息计算更有效的优先权,确定当前待修复块;再在多分辨率图像中根据颜色、梯度和边界特征计算多个候选匹配块,从中选择最佳匹配块以减少选择过程中的随机性;最后通过分割复制的最佳匹配块进行填补,以减少对已知信息区域的覆盖,迭代完成全部破损区域的修复。实验结果表明,本文算法对存在较多结构破坏的真实纺织品彩色图像可快速实现较为自然的修复效果。

关键词：纺织品文物修复图像修复多分辨率图像结构信息

基于人体臂部的连续动态服装压力预测模型及准确性表征方法

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纺织学报 2024年第7期45卷 150-158页

作者：谢红张林蔚沈云萍上海工程技术大学纺织服装学院上海201600

通过建立人体臂部与弹性压力臂套的三维有限元模型,对弹性压力臂套的穿套过程及人体肘关节着装后屈曲的2种工况进行数值模拟,计算得到人体臂部软组织外表面及弹性压力臂套随时间变化的等效应力;基于此数据建立线性回归模型,选取均方根... 详细信息

通过建立人体臂部与弹性压力臂套的三维有限元模型,对弹性压力臂套的穿套过程及人体肘关节着装后屈曲的2种工况进行数值模拟,计算得到人体臂部软组织外表面及弹性压力臂套随时间变化的等效应力;基于此数据建立线性回归模型,选取均方根误差作为线性回归模型表征指标,以用于表征织物基传感器测试的准确性。最后对模型进行应用,在有限元模型中选取臂部肘关节外侧屈曲点处,提取此处随时间变化的应力曲线,基于曲线上的特征点建立线性回归模型;选取2种柔性传感器,将其缝制在与模型屈曲点处同样的位置,测试匀速屈肘时的电信号数据,并通过力电耦合模型将电信号转换为应力值。选取均方根误差(RMSE)作为表征线性回归模型的指标,对2种传感器测试数据进行分析,结果显示其中一款传感器的测试值的回归效果与真实值的差距较小,可以认为此传感器运用于肘部弯曲测试准确度更高,效果更好。

关键词：织物基传感器连续动态压力数值模拟服装压力人体臂部压力臂套

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面料拉伸性能与运动文胸防震功能的定量关系

纺织学报 2024年第1期45卷 161-167页

作者：盛欣洋陈晓娜卢娅娅李艳梅孙光武上海工程技术大学纺织服装学院上海201620

为探究面料拉伸性能与运动文胸防震功能之间的定量关系,选取6种不同针织面料,先分别测量不同面料拉伸率为30%时的弹性模量来表征其拉伸性能,然后将这6种面料作为罩杯部分用料制作文胸,其它部位为同种面料。以运动假人为实验对象,在其表... 详细信息

为探究面料拉伸性能与运动文胸防震功能之间的定量关系,选取6种不同针织面料,先分别测量不同面料拉伸率为30%时的弹性模量来表征其拉伸性能,然后将这6种面料作为罩杯部分用料制作文胸,其它部位为同种面料。以运动假人为实验对象,在其表面选取7个位置粘贴标记点,采用三维人体动作捕捉系统,采集实验对象在模拟10 km/h跑步过程中各标记点的坐标变化,并计算出各点在局部坐标系下的相对位移。以运动过程中运动文胸对乳房竖直位移的减小作用来表征其防震功能,通过曲线拟合与模型筛选得出面料拉伸性能与文胸防震功能的定量关系。结果表明:6款罩杯面料动态最大拉伸率均值为30%,说明实验中用拉伸率为30%时的弹性模量表征面料的拉伸性能较为合理。罩杯面料弹性模量与乳房竖直位移间存在显著负相关,即面料弹性模量越大,乳房竖直位移越小,表明文胸防震功能越好;幂函数模型可作为以罩杯面料弹性模量预测75C实验对象10 km/h跑步运动时乳房竖直位移的首选模型。未来可通过测量罩杯与乳房之间的静动态压力及乳房-罩杯整体刚度探究罩杯面料拉伸性能对文胸防震功能的影响机制。

关键词：运动文胸面料弹性模量防震功能乳房竖直位移曲线拟合运动假人

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精英协同进化的蜉蝣算法

浙江大学学报（工学版） 2024年第7期58卷 1346-1356页

作者：吴慧玲刘升上海工程技术大学管理学院上海201620

蜉蝣算法的种群多样性低、寻优性能差,为此提出基于精英协同进化的蜉蝣算法(ECMA).将雄性蜉蝣种群根据自身种群适应度分为精英种群和普通种群,精英个体进行自我学习以保持种群的多样性,实现高水平的全局搜索;普通个体飞向统一目标进行... 详细信息

蜉蝣算法的种群多样性低、寻优性能差,为此提出基于精英协同进化的蜉蝣算法(ECMA).将雄性蜉蝣种群根据自身种群适应度分为精英种群和普通种群,精英个体进行自我学习以保持种群的多样性,实现高水平的全局搜索;普通个体飞向统一目标进行局部开发,以提高ECMA的收敛速度.根据婚姻市场理论改进雌性蜉蝣的位置更新,提高ECMA的寻优性能;引入新的自适应重力系数平衡全局搜索和局部开发能力,提高ECMA的收敛精度;引入莱维飞行的跳出策略,避免ECMA陷入局部最优.基于20个基准测试函数和CEC2019测试函数进行算法的仿真优化分析,与蜉蝣算法以及其他优秀的群智能算法相比,ECMA在寻优精度、收敛速度和稳定性方面均有较大提升.

关键词：蜉蝣算法精英策略协同进化莱维飞行婚姻市场理论