基于Hamiltonian马氏链蒙特卡罗方法的突变运动跟踪

在计算机视觉领域,由镜头切换、目标动力学突变、低帧率视频等引起的突变运动存在极大的不确定性,使得突变运动跟踪成为该领域的挑战性课题.以贝叶斯滤波框架为基础,提出一种基于有序超松弛Hamiltonian马氏链蒙特卡罗方法的突变运动跟踪算法.该算法将Hamiltonian动力学融入MCMC（Markov chain Monte Carlo）算法,目标状态被扩张为原始目标状态变量与一个动量项的组合.在提议阶段,为抑制由Gibbs采样带来的随机游动行为,提出采用有序超松弛迭代方法来抽取目标动量项.同时,提出自适应步长的Hamiltonian动力学实现方法,在跟踪过程中自适应地调整步长,以减少模拟误差.提出的跟踪算法可以避免传统的基于随机游动的MCMC跟踪算法所存在的局部最优问题,提高了跟踪的准确性而不需要额外的计算时间.实验结果表明,该算法在处理多种类型的突变运动时表现出出色的处理能力.     

山西省孝义市近40年气候变化特征分析

为了深入研究山西省孝义市气候变化特征,采用Mann-Kendall检验、滑动T检验及Morlet小波变换等方法对孝义市1975-2015年气候要素进行趋势估计、突变检验、周期分析及发展趋势预测。结果表明:近40年来,孝义市年平均气温呈显著上升趋势,突变年份为1996年,存在32、9 a长周期;年降雨量呈不显著下降趋势,突变年份为1990年,存在32、6 a长周期;年蒸发量呈显著性上升趋势,突变年份为1997年,存在32、10 a长周期;年平均相对湿度呈显著下降趋势,突变年份为1982、2003年,存在15、32 a长周期。孝义市1975-2015年年代际气候经历了"冷湿-暖湿-暖干"的变化过程,预测全境2017-2030年年代际气候将经历"冷湿-暖干"的变化过程。     

基于突变理论的近岸海域富营养化程度研究

基于连云港近岸海域2012年4月和8月的实测数据,将生物量指标(叶绿素a)、营养盐指标(溶解无机氮、活性磷酸盐)及化学指标(化学耗氧量和溶解氧)作为评价指标,运用突变模型势函数的一般表达式对连云港近岸海域的富营养化程度进行了定量判别。结果表明:连云港近岸海域水体富营养化程度时空分布不均,近岸点的富营养化程度比距离海岸较远点的富营养化程度高,4月近岸海域的富营养化程度总体高于8月的,其富营养化程度为贫营养级、中营养级,虽未达到富营养级,但部分海域富营养化程度非常接近富营养级的限值,富营养化程度易升级。     

在铂催化剂上-氧化碳氧化反应的多定态特性

对铂催化剂上一氧化碳氧化反应的多定态特性进行了实验研究,借助于奇异理论和突变理论,对实验结果进行了分析,找出了系统可能存在的定态数目,并预测出在定态数目不同的操作参数区域内,描述系统状态变量与操作参数的分岔图型式,最后,尝试利用系统的多定态特性识别反应的动力学模型,取得了满意的效果.     

深基坑工程安全评价的尖点突变模型

为评价深基坑工程失稳的突变特征,采用突变理论建立了深基坑工程尖点突变安全评价模型.根据工程安全监控理论,引入突变理论,以基坑水平变形为例,考虑深基坑土体的流变特性,建立了基于时效影响因子的深基坑工程尖点突变安全评价模型.实例分析表明,尖点突变安全评价模型克服了采用常规设置监控值评价时参数选择困难,并能反映基坑失稳突变性的特点,可以量化评价基坑安全程度,正确评价安全状态,具有适应性强、精度高的优点.     

通用突变控制方法及其在潜艇中的应用

运用非线性动力学和突变理论,研究了高维系统建立具有理想特性突变的控制方法.引入冲失滤波器保证系统平衡点不变,并利用隐式判据、中心流形定理以及规范形法确定控制增益.以潜艇空间运动为例,阐述计算的全过程.该控制方法简便、快捷,可广泛应用到实际控制系统的设计中.     

Bioleaching of chalcocite by mixed microorganisms subjected to mutation

Mixed microorganisms with elevated activity of chalcocite-leaching were screened by mutation methods. The original microorganisms collected from acid mine drainage of different sites were mixed and then treated with mutagens NO₂⁻, diethyl sulfate (DES), UV and their combinations, respectively. Five groups of mixed microorganisms with much stronger ore-leaching ability were obtained by screening on the leaching media. Among them, group E of mixed microorganisms (treated with 1% DES for 60 min) with the best performance on chalcocite-leaching, increases the content of Cu²⁺ by 101.4% in 20 d of leaching compared with the control culture. In addition, group E is more tolerant to Cu²⁺ in media than the control without mutation treatment. Analysis for the diversity of microbial clones indicates that half of operational taxonomic units (OTUs) in group E are Acidithiobacillus ferrooxidans. These observations suggest that group E might have potentials for industrial application. Foundation item: Project(50321402) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(2004CB619201) supported by the Major State Basic Research and Development Program of China     

基于高斯混合模型和帧间梯度信息的运动目标视频分割算法

视频序列的运动分割是运动分析和运动跟踪的基础,本研究基于高斯混合模型和帧间梯度信息提出了一种新的运动目标分割算法。在利用亮度信息对背景建立自适应高斯混合模型的基础上,进行前景的粗分割;针对由于视频信号的亮度和色彩分量随光照突变有较大的改变,导致大片背景的高斯模型产生错误匹配,误判为前景的问题,为了提高高斯模型分割算法的鲁棒性,结合结构梯度互相关函数对分割结果进一步校正,使之能适应剧烈的光照变化;最后,利用数学形态学进行后处理,消除影子和孤立的噪声点。通过不同场景的运动分割实验,表明该算法在复杂背景和剧烈光照变化条件下具有较强的鲁棒性和较高的分割精度。     

非线性横摇导致船舶倾覆的突变研究

针对规则波中船舶非线性横摇而产生的倾覆现象,提出了采用了突变理论进行分析的方法.在船舶横摇运动方程的建模过程中,将阻尼力矩取至三次项,恢复力矩取至七次项. 在此基础之上,经数学变换,将船舶非线性横摇模型转换成了尖点突变模型的形式,并对模型进行了求解,得到了系统突变时的临界函数关系式与关系曲线.分析结果表明,倾覆现象与船舶自然横摇频率和恢复力系数有关,其倾覆的临界条件是自然横摇频率和恢复力系数的函数.当自然横摇频率与恢复力系数满足突变临界函数的关系式与关系曲线时,会导致系统的突变,即船舶的倾覆.     

网络控制系统随机延迟的预测控制

针对网络控制系统随机时延、时变等特性造成控制效果不理想的问题,提出一种改进的广义预测控制与递推最小二乘法相结合的预测控制策略.上述控制策略将传统的预测控制运用于网络控制系统中,针对网络随机时延的特性,采用改进的广义预测控制算法对随机时延进行补偿.结合分段可变遗忘因子递推最小二乘法对被控对象模型参数进行在线辨识,可以减少网络控制系统参数突变对系统造成的不利影响.仿真结果表明,所提出的预测控制策略可以有效解决网络控制系统随机时延问题,并且在参数突变的情况下也能够获得良好的控制效果.