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图采样泛化行人重识别算法

计算机工程与应用 2024年第14期60卷 219-227页

作者：闵锋毛一新况永刚彭伟明郝琳琳吴波武汉工程大学智能机器人湖北省重点实验室武汉430205

最近的研究表明,度量学习中的深度特征匹配方法,结合大规模、多样化的训练数据,可以显著增强人员再识别的泛化能力。然而,许多现有的方法会产生大量的内存和计算成本,如分类参数或类记忆学习等。为解决上述问题,提出了一种新的基于相关... 详细信息

最近的研究表明,度量学习中的深度特征匹配方法,结合大规模、多样化的训练数据,可以显著增强人员再识别的泛化能力。然而,许多现有的方法会产生大量的内存和计算成本,如分类参数或类记忆学习等。为解决上述问题,提出了一种新的基于相关性图采样(correlation graph sampler,CGS)的泛化行人重识别算法,CGS的基本思想是在训练开始时使用局部敏感哈希函数(locality-sensitive Hashing,LSH)和特征度量为所有类构造最近邻关系图。这确保了每一小批训练样本由随机选择的基类和与基类具有相似性的近邻类组成,以提供信息量大且具有挑战性的学习示例,提高行人重识别模型的判别性学习能力。CGS的采样原理会受主干网提取的特征质量影响,因此CGS采样能力会随着主干网的训练而增强,具有可学习性。通过在大规模数据集(包括CUHK03、Market-1501和MSMT17)上交叉评估该方法,广泛的实验结果证实了该方法的有效性,并展示了其在行人重识别应用中的潜力。

关键词：行人重识别度量学习相关性图采样局部敏感哈希函数

RCSA-YOLO:改进YOLOv8的SAR舰船实例分割

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计算机工程与应用 2024年第18期60卷 103-113页

作者：王磊张斌吴奇鸿武汉工程大学智能机器人湖北省重点实验室武汉430205

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像中背景复杂、目标小和尺度变化大等导致分割精度低的问题,提出了一种基于改进YOLOv8的SAR图像舰船实例分割算法RCSA-YOLO。利用结构重参数技术设计特征提取模块RepBlock,用以替换原... 详细信息

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)图像中背景复杂、目标小和尺度变化大等导致分割精度低的问题,提出了一种基于改进YOLOv8的SAR图像舰船实例分割算法RCSA-YOLO。利用结构重参数技术设计特征提取模块RepBlock,用以替换原网络中的C2f模块,增强网络的特征提取和特征表达能力,有效过滤了复杂背景噪声的干扰。使用基于内容感知的特征重组模块(content-aware reassembly of features,CARAFE)替换最近邻上采样方法,有效缓解了小目标信息丢失现象,提升了分割精细化程度。使用可切换空洞卷积(switchable atrous convolution,SAC)进行下采样操作,动态调整感受野大小,使模型具备更强的多尺度适应能力,确保了在不同尺寸舰船目标上的分割精度。在HRSID数据集上的实验结果表明,提出的算法可以将YOLOv8模型的AP_(50)值从87.7%提高到90.7%,较原算法提高了3个百分点。与主流的实例分割算法对比,SAR舰船实例分割精度也明显提升,证明了RCSA-YOLO的有效性。

关键词：合成孔径雷达结构重参数化上采样可切换空洞卷积

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动态事件触发机制下的无人艇无模型控制

哈尔滨工程大学学报 2024年第1期45卷 85-92页

作者：张磊郑宇鑫黄兵苏玉民哈尔滨工程大学水下智能机器人技术国防科技重点实验室黑龙江哈尔滨150001

针对复杂海洋环境下无人艇的轨迹跟踪控制问题,本文结合滑模变结构控制与自适应控制,设计了无模型控制器,基于此提出了动态事件触发机制,利用Lyapunov稳定性判据证明了闭环系统一致最终有界,且不存在Zeno现象。仿真试验结果表明:在模型... 详细信息

针对复杂海洋环境下无人艇的轨迹跟踪控制问题,本文结合滑模变结构控制与自适应控制,设计了无模型控制器,基于此提出了动态事件触发机制,利用Lyapunov稳定性判据证明了闭环系统一致最终有界,且不存在Zeno现象。仿真试验结果表明:在模型参数未知情况下,所提控制器具有良好的控制性能,可有效降低执行机构和能源消耗,为无人艇轨迹控制的实际应用提供了有效基础。

关键词：无人艇轨迹跟踪无模型动态事件触发滑模控制自适应控制 Lyapunov稳定性计算资源

动态事件触发机制下二阶多智能体系统完全分布式控制

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控制理论与应用 2024年第1期41卷 11-20页

作者：邓甲王付永刘忠信陈增强南开大学人工智能学院天津300350 南开大学智能机器人技术重点实验室天津300350

本文研究了无向通信拓扑下二阶多智能体系统的一致性问题,分别针对有领导者和无领导者的情形,设计了一类基于辅助动态变量的完全分布式事件触发控制策略,该策略具有参数较少且易调等特点.智能体自身的触发函数满足条件时才向邻居广播自... 详细信息

本文研究了无向通信拓扑下二阶多智能体系统的一致性问题,分别针对有领导者和无领导者的情形,设计了一类基于辅助动态变量的完全分布式事件触发控制策略,该策略具有参数较少且易调等特点.智能体自身的触发函数满足条件时才向邻居广播自身的状态信息,有效避免了连续通信,减少了系统能量耗散.每个智能体的控制协议和触发函数都只用到自身的状态和邻居触发时刻的状态,不涉及邻居的实时状态信息,也不依赖通信拓扑网络的任何全局信息.利用代数图论以及Lyapunov稳定性理论,证明在所提出的控制策略下,二阶多智能体系统能够实现渐近一致性,且不存在Zeno行为.仿真示例进一步验证了理论结果的有效性.

关键词：多智能体系统一致性动态事件触发控制完全分布式控制

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基于惯性技术的掘进机组合定位方法研究

煤炭科学技术 2024年

作者：孙凌飞刘亚彭继国杨木易马志愿张坤北斗天地股份有限公司山东科技大学山东省机器人与智能技术重点实验室山东能源集团设备管理中心

鉴于综掘工作面掘进机截割时工作周期长、振动幅度大等工况环境约束，单一惯性导航系统由于导航误差随时间累积的影响，很难在综掘流程中实现自主、实时、精准感知掘进机的姿态和位置。本文以惯性导航系统作为主系统，提出一种基于惯导... 详细信息

鉴于综掘工作面掘进机截割时工作周期长、振动幅度大等工况环境约束，单一惯性导航系统由于导航误差随时间累积的影响，很难在综掘流程中实现自主、实时、精准感知掘进机的姿态和位置。本文以惯性导航系统作为主系统，提出一种基于惯导系统与激光感知系统的掘进组合定位、定向方法。采用惯性导航系统获取掘进机实时姿态信息，并传至激光感知系统与其检测光点特征信息相结合，利用空间坐标变换求解位置信息，回传惯导系统进行位姿辅助校准，通过融合各检测子系统的优缺点以实现掘进机的位姿精准检测，有效克服了单一惯性导航系统检测数值漂移、系统可靠性差等问题。最后，通过地面模拟检测实验，和井下工业性试验，在不同工况下对检测系统的有效性和检测精度进行实验验证，结果表明：该组合定位系统横向偏移检测误差平均值小于10mm，纵向行进检测误差平均值小于20mm，能够满足不同工况下位姿检测的精度要求。将先进的信息融合技术引入煤矿开采科技，为煤巷综掘向无人化、智能化方向进一步发展提供理论指导和实践支撑。

关键词：惯性导航激光感知误差模型位姿检测

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基于分层运动分解的飞行机械臂视觉伺服控制

控制理论与应用 2024年第5期41卷 808-816页

作者：张兆鹏何慰梁潇韩建达方勇纯南开大学人工智能学院机器人与信息自动化研究所天津300350 南开大学天津市智能机器人技术重点实验室天津300350

飞行机械臂系统具有主动作业能力,通过搭载视觉传感器感知周围环境,系统的自主能力将进一步提高.然而,考虑到无人机的欠驱动和整个系统的非线性特性,飞行机械臂系统的视觉伺服控制仍然是一项具有挑战性的工作.本文在充分考虑机械臂对无... 详细信息

飞行机械臂系统具有主动作业能力,通过搭载视觉传感器感知周围环境,系统的自主能力将进一步提高.然而,考虑到无人机的欠驱动和整个系统的非线性特性,飞行机械臂系统的视觉伺服控制仍然是一项具有挑战性的工作.本文在充分考虑机械臂对无人机的力/力矩作用后,提出了一种基于分层运动分解的飞行机械臂视觉伺服控制方案.首先,对飞行机械臂系统的运动学和动力学模型进行分析.然后,根据所得的相机运动学模型,通过基于图像的视觉伺服控制获得相机的期望速度,进而制定无人机和机械臂的速度分配策略.在考虑机械臂运动时对无人机产生的力/力矩影响,设计了底层的飞行控制器.最后,在与现有方法的仿真对比中可以看出,所提方法具有良好的控制性能,对图像特征点位置的不确定性及图像噪声也表现了较好的鲁棒性.

关键词：多旋翼无人机飞行机械臂视觉伺服控制

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基于多特征信息的双层睡眠分期模型

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 64-69页

作者：张虹淼王梓廖肖剑李伟达苏州大学机电工程学院江苏省先进机器人技术重点实验室江苏苏州215021

针对睡眠相关疾病的诊断和治疗过程中睡眠分期的问题,使用ADASYN算法对睡眠样本进行类平衡,有效利用复合多尺度排列熵、样本熵和不同频段的能量值等一系列能够反映不同睡眠阶段信息的特征进行训练.为了提高分类中易混淆睡眠阶段的分类... 详细信息

针对睡眠相关疾病的诊断和治疗过程中睡眠分期的问题,使用ADASYN算法对睡眠样本进行类平衡,有效利用复合多尺度排列熵、样本熵和不同频段的能量值等一系列能够反映不同睡眠阶段信息的特征进行训练.为了提高分类中易混淆睡眠阶段的分类识别性能,构建了一种双层分类模型,使睡眠分期的五分类问题转化为两个三分类问题.将所提出的方法在Sleep-EDF数据集上进行验证,结果表明:所提出的模型对健康受试者的准确率可达到88.3%,较以往模型提高1%~3%,其中N1阶段的分类准确率可达69.5%,较以往模型提高约10%,证明本双层分类模型优于传统的睡眠分类模型.

关键词：睡眠分期脑电信号特征提取复合多尺度排列熵双层分类模型

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基于力反馈导纳控制的踝关节柔性外骨骼

浙江大学学报（工学版） 2024年第4期58卷 772-778页

作者：陈栋李伟达张虹淼李娟苏州大学机电工程学院江苏省先进机器人技术重点实验室江苏苏州215021

针对踝关节康复训练的需求,分析踝关节的运动机理,运用模块化驱动单元与鲍登线,设计轻量化、易穿戴的柔性踝关节外骨骼机器人,实现踝关节跖屈/背屈、内/外翻的运动辅助.柔性外骨骼在背屈和跖屈阶段分别采用位置控制和力矩控制.位置控制... 详细信息

针对踝关节康复训练的需求,分析踝关节的运动机理,运用模块化驱动单元与鲍登线,设计轻量化、易穿戴的柔性踝关节外骨骼机器人,实现踝关节跖屈/背屈、内/外翻的运动辅助.柔性外骨骼在背屈和跖屈阶段分别采用位置控制和力矩控制.位置控制以传统PID为主;力矩控制以力为反馈信号,建立交互力差值与鲍登线内芯位移补偿之间的导纳模型.通过Sigmoid变形函数实现导纳参数的动态调控,满足辅助力矩输出和人机交互柔顺性的需求.实验结果表明,位置跟踪误差不超过0.46 cm,力输出误差为-1.5~1.5 N,能够满足人体康复训练的需求.

关键词：踝关节康复训练柔性外骨骼力反馈导纳控制

并联式髋关节外骨骼设计与基于人机耦合动力学方法的系统实现

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机器人 2024年第3期46卷 339-350页

作者：王向阳陈春杰马跃曹武警吴新宇中国科学院深圳先进技术研究院广东深圳518055 广东省机器人与智能系统重点实验室广东深圳518055

同构串联式外骨骼普遍存在人体生物关节轴线与外骨骼机械关节的转动轴线发生偏移(即人机关节失配)的问题。为此,本文提出了一款并联式髋关节外骨骼,通过新型的结构设计消除了人机关节失配的问题和穿戴前繁琐的人机关节校对环节,同时具... 详细信息

同构串联式外骨骼普遍存在人体生物关节轴线与外骨骼机械关节的转动轴线发生偏移(即人机关节失配)的问题。为此,本文提出了一款并联式髋关节外骨骼,通过新型的结构设计消除了人机关节失配的问题和穿戴前繁琐的人机关节校对环节,同时具有人体髋关节的所有运动自由度,并实现髋关节屈曲/伸展和外展/内收方向的助力。另外,为解决并联外骨骼驱动力耦合问题,提出了基于人机耦合动力学模型的控制方法,实现了各支链驱动器的协同助力控制。最后,构建了可穿戴外骨骼样机系统,在穿戴者身上开展了1类外骨骼运动性能验证实验和4类运动助力实验,实验结果验证了所提出外骨骼与人体良好的运动相容性以及控制器助力的有效性。

关键词：并联式外骨骼人机耦合动力学建模人机交互髋关节外骨骼