基于车载连续序列图像的道路曲率计算方法

提出一种基于车载连续序列图像的道路曲率计算方法.算法首先利用车载视 觉系统进行内外参数标定实现对路面车道线的三维重建,利用三维重建误差模型对重建 的数据点进行误差估计,并对数据点进行选弃.对序列图像中路面车道线重建出来的曲线 采用ICP 算法进行曲线匹配,并将匹配后的曲线映射到统一的参考坐标系中.最后利用匹 配曲线上的数据点进行圆周拟合,计算道路曲率.实验中利用真实的车载连续序列图像对 算法进行验证.针对曲率半径分别为96 m和430 m两段不同程度的弯道,利用本文算法计 算对应道路的曲率半径.结果表明,本文算法能够精确地计算出不同弯道的道路曲率,特 别是针对平缓弯道的曲率计算,比基于单幅图像的曲率计算方法更加准确与稳定.     

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直达列车多点装卸取送顺序直接关系到铁路货车运用效率;文章考虑车辆行驶时间及装卸时间的不确定性,假设它们为服从正态分布的随机变量,经过分析,在给定置信水平下,提出了调车机车作业中断时间的计算方法,并结合算法设计建立了极小化调车机车作业中断时间的最佳取送模型;利用遗传算法的原理及方法对取送顺序方案进行了研究,构造了解决该问题的单亲遗传算法;通过从遗传算法对算例的计算过程和结果可见,该算法求解直达列车多点装卸取送问题取得了较好的效果。     

基于最大Lyapunov指数改进算法的交通流混沌判别

提出了一种快速判别交通流混沌的最大Lyapunov指数改进算法．该算法首先用关联积分法（C-C方法）和Cao方法确定重构相空间的两个重要参数：嵌入维数m和延迟时间，再用小数据量方法计算时间序列的最大Lyapunov指数．这种算法不仅能够很好地重构原始时间序列的特性，并且能够避免Wolf方法的局限性．应用最大Lyapunov指数改进算法对仿真交通流和实测交通流的时间序列进行了混沌判别，结果表明，基于跟驰模型的仿真交通流和实际交通流中存在混沌现象，最大Lyapunov指数改进算法是准确判定时间序列是否具有混沌特性的一种有效方法．     

基于遥感图像信息特征的单调递增SSDA算法

图像配准就是将不同时间、不同传感器或不同条件下对同一景物获取的两幅或多幅图像,进行比较找到该组图像中的共有景物,或是根据已知模式到另一幅图中寻找相应的模式。利用遥感图像进行目标监测需要进行图像配准处理。匹配算法如何达到高精度、高匹配正确率和实时性成为人们追求的目标。文章在传统匹配算法的基础上,提出两点改进:一是通过PCA-圆形SIFT算法提取图像特征角点,降低维数,优化计算;二是利用图像角点作为单调递增阈值序列SSDA算法匹配的基本像素点,利用遥感图像信息特征降低匹配计算量。最后进行实验仿真,结果表明,改进后的算法使得配准速度进一步提高,能够满足遥感图像配准实时性的要求。     

一种改进的SIFT图像立体匹配算法

针对SIFT算法复杂度高、计算时间长、影响立体匹配的实时性等问题,提出了一种改进的立体视觉特征点匹配算法该算法从两个方面对SIFT算法进行改进:首先利用24维特征描述符代替128维特征描述符,以降低计算复杂度;其次在图像对匹配过程中采用改进的BBF搜索算法,通过引入最小优先级队列的限制条件和匹配精度更高的马氏距离判断两幅图像特征点的匹配性.采用经典图像和未知的室外环境下拍摄的图像对本文算法进行实验验证,结果表明,本文提出的算法每100个特征点检测时间为0.01 s,正确匹配率平均为89.65%,相对于原算法,提高了匹配的准确度,并降低了匹配时间.      

空中交通流非线性分形特征

为了给空中交通流建模与预测提供科学依据,建立4种时间尺度的时间序列,采用替代数据法进行了非线性检验,确定5 min尺度的时间序列作为后续研究对象;应用小波分解方法研究了时间序列的自相似性特征,通过R/S方法计算了全局和局部Hurst指数,研究了时间序列的长相关性特征;应用关联积分的二阶差分法计算了时间序列的无标度性区间;采用多重分形谱方法研究了时间序列的多重分形特征,应用Grassbeger-Procaccia （GP）算法计算了时间序列的关联维数. 研究结果表明:5 min时间尺度的时间序列具有非线性因素的概率为99.2%,其他3种时间序列的非线性尚不明确;从小波分解图可定性观察出时间序列具有较强的自相似性;全局Hurst指数为0.756 5,局部Hurst指数均大于0.5,表明时间序列具有长相关性;关联积分二阶差分法能够有效识别出无标度区间,说明时间序列具有无标度性,不同嵌入维数对应的无标度区间是不同的;多重分形谱图呈现钟型,说明具有多重分形特征;关联维数为6.89,表明至少需要7个变量才能清晰描述本时间序列对应的空中交通流.      

航班后效晚点传播时间的混沌现象及其定量分析

由于一些不确定的因素致使航班进入停机位晚点,而在两相邻航班中前行航班的晚点会不同程度的传播给后行航班计划进入停机位时间. 为了研究航班晚点传播时间的规律,本文提出了航班后效晚点传播时间的计算方法,并利用航班进入停机位晚点时间的分布规律,对航班进行随机延误得到航班后效晚点传播时间的时间序列;然后为了能使时间序列蕴藏的信息得以充分体现,采用Takens嵌入定理对相空间进行重构得到一系列相点,从而通过这些相点可以定量计算判别混沌现象的参数即关联维数和Lyapunov指数;最后通过G-P算法与小数据量法分别计算此混沌参数,验证了航班后效晚点传播时间的时间序列具有混沌效应.     

交通流时间序列的复杂度测量

为了定量分析交通流系统的复杂性,引入算法复杂度和近似熵,通过速度时间序列的算法复杂度估计系统周期性成分的比率,在重构序列时通过取多个划分区间来提高算法复杂度的估计能力.计算近似熵时,先由速度序列得到速度变化率序列以去除趋势,然后通过速度变化率序列的近似熵估计系统在结构变化上的复杂性.对实测交通流数据序列的计算表明:在序列长度超过600时可以得到算法复杂度,序列长超过300时可以得到近似熵;交通流的算法复杂度和近似熵在同步状态时较低,拥挤状态时增大,在自由状态时最大.因此,不同的算法复杂度和近似熵对应不同状态下的交通流,算法复杂度能分析较长的交通流序列,近似熵可以分析较短的交通流序列.     

基于Lempel-Ziv算法与TOPSIS的水上交通流复杂性测度

为了定量分析并划分水上交通流的复杂性等级,提出了一种基于Lempel-Ziv算法与TOPSIS的水上交通流复杂性测度方法。运用Lempel-Ziv算法求得实测水上交通流时间序列和对比序列(周期序列、Logistic序列、Henon序列、随机序列)的复杂性特征值,采用TOPSIS得到各个序列的贴近度,根据对比序列的贴近度划分复杂性等级区间,按照水上交通流时间序列的贴近度和所在的复杂性等级区间来表征各个序列的复杂程度,并对长江口南槽航道的实测水上交通流进行复杂性测度。计算结果表明:船舶交通事故数量和下行标准船舶数量与船舶交通流时序复杂性贴近度的相关系数分别为0.698 1、0.769 2,变化趋势基本一致,表明贴近度的计算结果可以反映水域船舶交通流的复杂性;周期序列的贴近度为0.000 1,随机序列的贴近度为0.999 9,Logistic序列和Henon序列的贴近度分别为0.449 2、0.537 7,其值大于周期序列的贴近度,小于随机序列的贴近度;2013年7~11月水上交通流序列的贴近度分别为0.828 0、0.852 7、0.856 5、0.823 7、0.810 7,说明序列的复杂性基本一致;5个月的水上交通流序列的贴近度远大于周期序列的贴近度,处于随机序列和Henon序列的贴近度之间,更接近随机序列的贴近度,说明水上交通流系统不是周期与完全随机的动力学系统;5个月水上交通流复杂性的整体等级为1级,表现出高复杂性的特点。     

基于多尺度排列熵和长短时记忆神经网络的航空发动机剩余寿命预测

针对航空发动机性能退化失效的变点和多状态参数的时间序列预测, 构建了基于多尺度排列熵算法和长短时记忆神经网络的剩余寿命预测模型; 使用多尺度排列熵算法对时间序列进行变点分析, 求解出性能退化过程中的突变点, 得到了有故障征兆的性能退化起始点; 构建了包含多变量的长短时记忆神经网络模型, 将多个状态参数代入到模型中得到对应的剩余寿命; 将变点后的航空发动机多状态参数和剩余寿命作为样本, 代入到长短时记忆神经网络模型中进行多步和多变量的时间序列预测; 通过综合航空发动机状态参数变点分析方法和时间序列预测模型, 得到最终的剩余寿命预测结果。研究结果表明: 多尺度排列熵算法能够及时监控各个状态参数的变化, 当发现状态参数异常时, 排列熵的值会发生跳变, 从而有助于及时发现故障征兆; 长短时记忆神经网络模型通过门控单元对长时间序列数据进行信息筛选, 充分保留了有效信息用于时间序列预测; 多变量长短时记忆神经网络能够对多状态参数进行同步分析, 并且将状态参数直接与剩余寿命相对应, 提高了模型效率; 通过多尺度排列熵算法和长短时记忆神经网络模型的结合, 能够考虑到航空发动机的多退化模式, 得到更符合实际退化过程的剩余寿命预测结果; 经过算例分析, 提出方法的剩余寿命预测的均方根误差为5.3, 与长短时记忆神经网络、反向传播神经网络和支持向量机相比, 误差分别降低了63%、72%和78%。      

各向异性光流法的目标边缘检测

光流法是在图像序列中对二维物体的运动矢量估计,用经典的HS算法计算时,目标与背景对比度小或有噪声将导致较大的虚警概率。而运用各向异性高斯核,运用非极大抑制条件,可以较好的抑制噪声,同时也保留了目标边缘,进而提高了梯度偏导的准确度。较好地解决了微分光流法的不足,从而提高了计算精度。最终对序列图像中动目标的边缘检测进行了方法改进,Gabor函数的替换以及实验表明算法的有效性。     

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由于一些不确定的因素致使航班进入停机位晚点,而在两相邻航班中前行航班的晚点会不同程度的传播给后行航班计划进入停机位时间. 为了研究航班晚点传播时间的规律,本文提出了航班后效晚点传播时间的计算方法,并利用航班进入停机位晚点时间的分布规律,对航班进行随机延误得到航班后效晚点传播时间的时间序列;然后为了能使时间序列蕴藏的信息得以充分体现,采用Takens嵌入定理对相空间进行重构得到一系列相点,从而通过这些相点可以定量计算判别混沌现象的参数即关联维数和Lyapunov指数;最后通过G-P算法与小数据量法分别计算此混沌参数,验证了航班后效晚点传播时间的时间序列具有混沌效应.     

点匹配问题的极坐标算法和三角形算法

点模式匹配在比较两幅由不同时间或同一时间不同传感器采集的图像时，是常用的方法之一，许实时应用系统对匹配效率有很高的要求，文中构造了一个基于极坐标转换的算法和一个基于三角形近似顺序全等的算法，两个算法都具有原理简明，识别能力强，计算速度快的特点，文末对两个算法进行了比较，并用数值实例加以验证。     

基于混沌理论的建设项目环保投资估算研究

采用混沌时间序列分析技术对我国高速公路环保投资做了较为全面的研究,分析了1997年—2006年我国部分高速公路环保投资的数据。首先对数据结构进行定性分析,通过频数分布图,发现环保投资数据与正态分布之间存在着差异。功率谱分析、主分量分析则清楚表明序列具有非线性性质,主分量分析还表明序列具有混沌迹象。在定性分析的基础上,通过计算序列的有关非线性特征值对其混沌性质进行进一步确认。采用G—P算法计算序列的相关维,采用小数据量法计算最大Lyapunov指数。计算得到的最大Lyapunov指数为正数,说明环保投资序列处于混沌状态,可以使用混沌时间序列方法对建设项目可行性研究阶段环保投资进行估算。     

基于列车运行安全的青藏铁路大风预测优化模型与算法

为减轻青藏铁路恶劣大风天气对列车行车安全的影响、对沿线风速进行准确地预测预报,运用时间序列法对格尔木-拉萨段16号测风站实测风速建立时序预测模型,并进行多步预测仿真计算.为提高时序预测模型精度,通过改进时间序列法建模流程,引进卡尔曼滤波智能算法,提出了2种适合于不同预测步长和精度的优化算法.预测实例表明:优化算法将时序模型的超前1步预测平均相对误差从4.89%降低为2.51%,超前5步预测平均相对误差从9.77%降低为5.62%,并明显改善了时序模型的预测延时现象.     

城市干线道路交通“拥挤态势指数”的确定

为对道路交通拥挤随着时间发展演化情况作出准确客观的描述,本文研究了城 市干线道路交通“拥挤态势指数”的确定方法.以定点检测数据为基础,从定性和定量两个 角度分别定义了 5 个拥挤指标,并按时间顺序将它们排列成交通拥挤态势描述“时间序 列”.在对上述时间序列使用多元统计“降维”后,使用 R/S 分析法计算各序列的 Hurst 指 数.据此验证多个指标间的时间序列趋势一致性,找到既能从定性角度又能从定量角度进 行综合评价的指标作为“拥挤态势指数”.最后,以上海南北高架东侧上 11 天的定点检测数据为例进行实证分析,确定了因子 1 作为“拥挤态势指数”.     

低频GPS数据和交叉口延误下的行程时间估计

为解决低频GPS数据条件下路段行程时间估计误差较大的问题,分析了车辆在道路交叉口影响区域的延误特征,根据两个相邻GPS点跨越一个或多个交叉口,以及跨越的交叉口影响区域內有无GPS点,划分了4种GPS分布类型,并设计了相应类型的基于交叉口延误计算的路段行程时间插值算法.以北京市八角地区实际GPS数据为例验证了本文算法,结果表明:在平峰和高峰时段,用本文算法计算的路段行程时间的平均绝对相对误差不超过14%;与改进插值法相比,平均估计精度提高了7.9%,在交叉口延误时间较大的路段效果更显著.      

综合混沌相空间重构与相似性原理的铁路客流量预测

重构相空间理论对我国铁路客流量数据时间序列进行相空间重构,通过计算分形维数和提取最大Lyapunov指数,分析得出了铁路客流量时间序列数据的演化具有混沌特征,结合我国铁路客流量在全年中的波动特点,提出适合我国国情的综合混沌相空间重构与相似性原理的铁路客流量预测算法.该算法能自动参考过去相似年度同期的客流量变化趋势,对预测值进行智能化调整.通过以某火车站客流量为预测对象进行验证,结果证明了该预测算法的准确性和实用性.     

一种复杂背景下图像匹配的快速算法

图像匹配的关键是时效性和准确性，同时也是判定算法优秀与否的垂要标准。传统的基于灰度值的点与点之间做相关运算的算法虽然直接，精确度也较高．但是由于其搜索过程要遍历整幅图片．特别当图片为数据巨大的航空图片时，其花费的时间是巨大的．这不符台时效性的要求。Hausdorff距离是测量两个点集之间匹配程度的一种度量，在计算时不需要建立两个点集中点与点之间的对应关系，只需求得两幅图中相接近点的个数。采用部分Hausdorff距离定义．对目标有噪声影响的’隋况有较好的处理效果。采用Canny算子对图片提取边缘，得到图像中目标的边缘信息。仅利用边缘信息分析计算，而避免采用整幅图片的数据．大大缩短了计算时间。通过对多幅光学图片进行检测，表明基于Hausdorff距离的综台匹配方法是有效的。     

物流配送车辆路线求解算法

为进一步降低日益复杂的物流配送成本,通过对物流配送网络系统分析,提出更为接近实际的三层次物流配送网络结构。针对第二层次车辆路线问题(VRP)网络模型,运用四叉树原理进行客户分区,使用两阶段启发式算法优化车辆行驶路线,采用C语言编程实现了算法设计。运用模拟数据通过LINGO程序仿真测试,显示该算法计算结果与LINGO计算结果相同,而计算时间大幅度降低,说明了该算法快速、有效。