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基于认知发育的移动机器人自主导航 预览 被引量:1
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作者 蔡建羡 阮晓钢 +2 位作者 于乃 柴洁 朱晓庆 《计算机工程》 CSCD 北大核心 2018年第1期9-16,共8页
针对未知环境中移动机器人的导航问题,基于生物学的认知和发育机理构建自主导航的认知发育模型。通过自主插入神经元节点,设计结构可动态发育的神经网络,模拟生物的发育特性达到与应用需求相匹配的网络规模。通过热力学过程模拟动物... 针对未知环境中移动机器人的导航问题,基于生物学的认知和发育机理构建自主导航的认知发育模型。通过自主插入神经元节点,设计结构可动态发育的神经网络,模拟生物的发育特性达到与应用需求相匹配的网络规模。通过热力学过程模拟动物的渐近学习特性,设计认知学习算法,并从理论上证明算法的收敛性。实验结果表明,该模型可使机器人模拟动物从环境中自动获取知识、积累经验,通过认知发育具备自主导航技能。 展开更多
关键词 认知发育 移动机器人 自主导航 动态发育 认知学习 热力学
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一种基于网络的家庭智能安防机器人设计 预览
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作者 陈京川 邹波 +1 位作者 甄琪 于乃 《自动化技术与应用》 2018年第11期77-81,共5页
家庭智能安防机器人采用ArduinoDUE微控制器作为核心控制器,机器人具备自动避障和寻迹前进两种巡逻方式,并配有相关检测功能的传感器,能够很好的达到家庭安防的目的。机器人采用HTTP相关协议完成机器人的相关网络通信,用户可随时随地的... 家庭智能安防机器人采用ArduinoDUE微控制器作为核心控制器,机器人具备自动避障和寻迹前进两种巡逻方式,并配有相关检测功能的传感器,能够很好的达到家庭安防的目的。机器人采用HTTP相关协议完成机器人的相关网络通信,用户可随时随地的通过手机客户端查看机器人相关数据或控制机器人,大大的提升了机器人的实用性和可交互性。除此之外,机器人采用语音识别技术作为辅助控制手段,用户可通过语音与机器人完成交互与控制。实际运行结果表明,该设计相比其他同类产品具有体积小、造价低、功能实用、操作简单等特点,已基本可以在实际家庭中应用。 展开更多
关键词 机器人 微控制器 传感器 远程控制 安防系统
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一种基于海马认知机理的仿生机器人认知地图构建方法 预览 被引量:3
3
作者 于乃 苑云鹤 +2 位作者 李倜 蒋晓军 罗子维 《自动化学报》 CSCD 北大核心 2018年第1期52-73,共22页
海马结构空间细胞的放电活动被认为能够形成对环境内在地图的表达,即所谓的认知地图.先前的仿生环境认知地图构建方法 (例如Rat SLAM)以及传统的SLAM方法均缺乏足够的生理学依据,不能准确地体现出生物在导航中的生理学现象和认知功能... 海马结构空间细胞的放电活动被认为能够形成对环境内在地图的表达,即所谓的认知地图.先前的仿生环境认知地图构建方法 (例如Rat SLAM)以及传统的SLAM方法均缺乏足够的生理学依据,不能准确地体现出生物在导航中的生理学现象和认知功能实现过程.本文模仿海马结构空间细胞的认知机理提出了一种构建精确的环境认知地图的方法,其特点在于通过构建统一的空间细胞吸引子计算模型对自运动线索进行路径积分;网格细胞和位置细胞对环境的表达来源于条纹细胞的前向驱动作用;通过环境的颜色深度图像进行闭环检测,对空间细胞路径积分进行误差修正,最终生成精确的环境认知地图.该认知地图是一种拓扑度量地图,包含了环境特征点坐标、视觉线索以及特定位点的拓扑关系.本文通过仿真实验和机器人平台物理实验验证了方法的有效性,研究成果为仿海马认知机理的机器人导航方法研究奠定了基础. 展开更多
关键词 认知地图 海马结构 空间细胞 条纹细胞 闭环检测
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晶圆表面缺陷在线检测研究 预览 被引量:1
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作者 林佳 王海明 +2 位作者 于乃 孙彬 郝靖 《计算机测量与控制》 2018年第5期14-16,20共4页
针对准确与实时检测晶圆表面缺陷的需求,提出了一种基于主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和贝叶斯概率模型(Bayesian Probability Model,BPM)的在线检测算法;首先,改进双边滤波方法以消除晶圆表面图像中的噪声和突出... 针对准确与实时检测晶圆表面缺陷的需求,提出了一种基于主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和贝叶斯概率模型(Bayesian Probability Model,BPM)的在线检测算法;首先,改进双边滤波方法以消除晶圆表面图像中的噪声和突出晶圆缺陷的模式特征;然后,提取晶圆表面缺陷的Hu不变矩、方向梯度直方图(Histogram of Oriented Gradients,HOG)和尺度不变特征变换特征(Scale Invariant Feature Transform,SIFT);接着,采用PCA方法对特征进行降维;最后,在离线建模阶段构建正常晶圆表面模式和各种缺陷模式的BPMs;在在线检测阶段采用胜者全取(Winner-take-all,WTA)法判断缺陷的模式和构建新缺陷模式的BPMs;提出算法在WM-811K晶圆数据库中得到了87.2%的检测准确率;单副图像的平均检测时间为40.5ms;实验结果表明,提出算法具有较高的检测准确性与实时性,可以实际应用到集成电路制造产线的晶圆表面缺陷在线检测中。 展开更多
关键词 集成电路制造 晶圆表面缺陷检测 表面特征 主成分分析 贝叶斯概率模型
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基于光流的非结构化环境中移动机器人避障方法 预览 被引量:4
5
作者 于乃 郑宇凌 +1 位作者 徐丽 蔡建羡 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期65-69,共5页
为了解决在复杂非结构化环境中的避障问题,提出了一种基于光流的适用复杂非结构化环境的移动机器人避障方法.首先,引入梯度守恒假设和局部加权对光流算法进行改进,减少了光照变化不均和噪声对光流算法的影响,提高了算法的计算精度和鲁棒... 为了解决在复杂非结构化环境中的避障问题,提出了一种基于光流的适用复杂非结构化环境的移动机器人避障方法.首先,引入梯度守恒假设和局部加权对光流算法进行改进,减少了光照变化不均和噪声对光流算法的影响,提高了算法的计算精度和鲁棒性.然后,使用光流散度来计算相碰撞时间(time-to-contact,TTC),并利用TTC构建障碍地图.设计的航向决策算法能在机器人与障碍物发生碰撞危险时,为机器人选择最优的前进方向.对提出的避障方法进行了仿真及物理实验,实验结果表明:利用该避障方法可以实现移动机器人在复杂非结构化环境中无碰撞地行走. 展开更多
关键词 移动机器人避障 光流 碰撞时间 障碍地图
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基于Q学习算法和遗传算法的动态环境路径规划 预览 被引量:3
6
作者 于乃 王琛 +1 位作者 默凡凡 蔡建羡 《北京工业大学学报》 CSCD 北大核心 2017年第7期1009-1016,共8页
针对 Q学习算法在动态连续环境中应用时因状态连续、 数量过多, 导 致 Q值表出现存储空间不足和维数 灾的问题, 提出了一种新的Q值表设计方法, 并设计了适用于连续环境的R值和动作. 不同于以状态一动作为索 弓I, 将时间离散化为时刻, ... 针对 Q学习算法在动态连续环境中应用时因状态连续、 数量过多, 导 致 Q值表出现存储空间不足和维数 灾的问题, 提出了一种新的Q值表设计方法, 并设计了适用于连续环境的R值和动作. 不同于以状态一动作为索 弓I, 将时间离散化为时刻, 以时刻一动作为索引来建立Q值表. 将在某状态应选择某一动作的问题转化为在某时刻 应选择某一动作的问题, 实现了 Q学习算法在动态连续环境中的应用. 采用了先利用遗传算法进行静态全局路径 规划, 然后利用Q学习算法进行动态避障. 整个方法为一种先“ 离线” 后“ 在线” 的分层路径规划方法, 成功实现了 移动机器人的路径规划. 仿真结果验证了所提出方法的有效性. 展开更多
关键词 动态环境 连续环境 路径规划 Q学习算法
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大鼠脑海马结构认知机理及其在机器人导航中的应用 预览 被引量:2
7
作者 于乃 方略 +2 位作者 罗子维 苑云鹤 蒋晓军 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期434-442,共9页
为了构建具有类似于人和动物环境认知机理的移动机器人,详细介绍了海马解剖学结构、信息传递回路、环境认知相关细胞空间放电认知机理.将鼠脑海马结构认知机理应用在机器人平台上,并通过介绍一种典型仿鼠脑海马结构认知机理的机器人导... 为了构建具有类似于人和动物环境认知机理的移动机器人,详细介绍了海马解剖学结构、信息传递回路、环境认知相关细胞空间放电认知机理.将鼠脑海马结构认知机理应用在机器人平台上,并通过介绍一种典型仿鼠脑海马结构认知机理的机器人导航模型来阐述大鼠脑海马结构在机器人导航中的应用.结果表明:机器人进入某一环境时能够自主地探索其所处空间环境,经过不断的探索,最终形成其对所处环境的表征,即成功构建所处空间环境的认知地图,根据认知地图实现机器人在复杂环境中面向目标对象的导航任务. 展开更多
关键词 海马结构 位置细胞 头朝向细胞 网格细胞 认知机理 机器人导航
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基于尺度、方向和距离约束的改进SIFT配准方法 被引量:4
8
作者 冷成财 张海鹏 +2 位作者 张聪炫 陈震 于乃 《纳米技术与精密工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期36-43,共8页
针对SIFT算法在图像配准过程中存在遗漏掉大量的正确匹配对且产生误匹配对等问题,本文提出一种基于尺度、方向和距离约束的改进SIFT配准方法(SODC—SIFT).首先用SIFT算法对图像进行初匹配,利用特征点的尺度和主方向的差异剔除误匹... 针对SIFT算法在图像配准过程中存在遗漏掉大量的正确匹配对且产生误匹配对等问题,本文提出一种基于尺度、方向和距离约束的改进SIFT配准方法(SODC—SIFT).首先用SIFT算法对图像进行初匹配,利用特征点的尺度和主方向的差异剔除误匹配对;然后用最小二乘法求出两幅图像的几何关系;最后利用距离约束,迭代求解,找出正确匹配对,从而实现图像的精确配准.实验结果表明,本文方法与SIFT算法相比具有较强的鲁棒性,能够提升正确匹配对的数量并提高图像的正确匹配率,增强了算法匹配的精确性. 展开更多
关键词 图像配准 SIFT 特征提取 特征匹配
基于多线索的运动手部分割方法 预览 被引量:1
9
作者 阮晓钢 林佳 +2 位作者 于乃 朱晓庆 Ouattara Sie 《电子与信息学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期1088-1095,共8页
分割运动手部时,为了不依赖不合理的假设和解决手脸遮挡问题,该文提出一种基于肤色、灰度、深度和运动线索的分割方法。首先,利用灰度与深度光流的方差信息来自适应提取运动感兴趣区域(Motion Region of Interest,MRoI),以定位人体运... 分割运动手部时,为了不依赖不合理的假设和解决手脸遮挡问题,该文提出一种基于肤色、灰度、深度和运动线索的分割方法。首先,利用灰度与深度光流的方差信息来自适应提取运动感兴趣区域(Motion Region of Interest,MRoI),以定位人体运动部位。然后,在MRoI中检测满足肤色与自适应运动约束的角点作为皮肤种子点。接着,根据肤色、深度与运动准则将皮肤种子点生长为候选手部区域。最后,通过边缘深度梯度、骨架提取和最优路径搜索从候选手部区域中分割出运动手部区域。实验结果表明,在不同情形下,特别是手脸遮挡时,该方法可以有效和准确地分割出运动手部区域。 展开更多
关键词 运动手部分割 多线索 不依赖假设 手脸遮挡
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基于RGB-D数据的自适应局部时空特征提取方法 预览 被引量:1
10
作者 林佳 阮晓钢 +2 位作者 于乃 Ouattara Sie 朱晓庆 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第11期1643-1651,共9页
对于一次学习手势识别,噪声和全局经验运动约束严重影响时空特征的精确与充分提取,为此提出了一种融合颜色和深度(RGB-D)信息的自适应局部时空特征提取方法.首先建立连续两灰度帧和两深度帧的金字塔以及相应的光流金字塔作为尺度空间... 对于一次学习手势识别,噪声和全局经验运动约束严重影响时空特征的精确与充分提取,为此提出了一种融合颜色和深度(RGB-D)信息的自适应局部时空特征提取方法.首先建立连续两灰度帧和两深度帧的金字塔以及相应的光流金字塔作为尺度空间.然后根据灰度和深度光流的水平与垂直方差自适应提取运动感兴趣区域(motion regions of interest,MRo Is).接着仅在MRo Is内检测角点作为兴趣点,当兴趣点的灰度和深度光流同时满足局部运动约束时即为关键点,局部运动约束是在每个MRo I内自适应确定的.最后在改进的梯度运动空间计算SIFT-like描述子.Chalearn数据库上的实验结果表明:提出方法得到了较高的识别准确率,其识别性能优于现已发表的方法. 展开更多
关键词 手势识别 一次学习 时空特征 自适应 运动感兴趣区域
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基于人体手臂关节信息的非接触式手势识别方法 预览 被引量:6
11
作者 于乃 王锦 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期361-368,共8页
为了实现在复杂环境中对连续动态手势的识别,以人体固有的手臂关节之间的约束关系及特定手势在三维空间的运动轨迹为特征,提出了一种非接触式手势识别方法.首先,通过Kinect传感器获取人体手臂关节的三维数据;然后,对手势轨迹进行... 为了实现在复杂环境中对连续动态手势的识别,以人体固有的手臂关节之间的约束关系及特定手势在三维空间的运动轨迹为特征,提出了一种非接触式手势识别方法.首先,通过Kinect传感器获取人体手臂关节的三维数据;然后,对手势轨迹进行分割,并将具有三维空间特征的手势轨迹转化为一维的手势轨迹;最后,将手势预判断过程与改进的动态时间规整(dynamic time warp,DTW)算法相结合,实现对动态手势的快速高效识别.实验结果表明:该方法对具有时空连续特征的动态手势识别率较高,在复杂背景和不同光照环境中都有较强的鲁棒性. 展开更多
关键词 动态手势识别 手势轨迹 动态时间规整
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基于头肩模型的人体识别方法 预览 被引量:3
12
作者 林佳 阮晓钢 于乃 《计算机测量与控制》 2016年第12期205-208,共4页
针对移动机器人跟踪特定人体的要求,提出了一种基于头肩模型的人体识别方法;首先从人体检后得到的图像中提取所有的人体头肩模型;接着提取各头肩模型的降维加权的Hu不变矩作为特征向量;然后根据一定的阈值将各头肩模型分类为正背面... 针对移动机器人跟踪特定人体的要求,提出了一种基于头肩模型的人体识别方法;首先从人体检后得到的图像中提取所有的人体头肩模型;接着提取各头肩模型的降维加权的Hu不变矩作为特征向量;然后根据一定的阈值将各头肩模型分类为正背面或侧面;最后采用正背面或侧面K最近邻(KNearestNeighbor,KNN)分类器判断哪个头肩模型属于移动机器人需要跟踪的人体;实验结果表明本方法具有较高的平均识别准确率98.3%,且满足实时性的要求。 展开更多
关键词 人体识别 头肩模型 不变矩 最近邻分类器
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基于深度自动编码器与Q学习的移动机器人路径规划方法 预览 被引量:4
13
作者 于乃 默凡凡 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期668-673,共6页
针对移动机器人在静态未知环境中的路径规划问题,提出了一种将深度自动编码器(deep auto-encoder)与Q学习算法相结合的路径规划方法,即DAE-Q路径规划方法.利用深度自动编码器处理原始图像数据可得到移动机器人所处环境的特征信息;Q学... 针对移动机器人在静态未知环境中的路径规划问题,提出了一种将深度自动编码器(deep auto-encoder)与Q学习算法相结合的路径规划方法,即DAE-Q路径规划方法.利用深度自动编码器处理原始图像数据可得到移动机器人所处环境的特征信息;Q学习算法根据环境信息选择机器人要执行的动作,机器人移动到新的位置,改变其所处环境.机器人通过与环境的交互,实现自主学习.深度自动编码器与Q学习算法相结合,使系统可以处理原始图像数据并自主提取图像特征,提高了系统的自主性;同时,采用改进后的Q学习算法提高了系统收敛速度,缩短了学习时间.仿真实验验证了此方法的有效性. 展开更多
关键词 移动机器人 路径规划 深度自动编码器 Q学习算法
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基于直接强化学习的面向目标的仿生导航模型 被引量:2
14
作者 于乃 李倜 方略 《中国科学:信息科学》 CSCD 北大核心 2016年第3期325-337,共13页
针对连续动作和状态空间中面向目标的导航问题,依据海马结构中位置细胞相关特性和相关信息传递通路,构建海马位置细胞到前额叶皮层假设的动作细胞的脉冲神经网络模型.连续的状态空间和动作空间分别由位置细胞和动作细胞进行表征,模型采... 针对连续动作和状态空间中面向目标的导航问题,依据海马结构中位置细胞相关特性和相关信息传递通路,构建海马位置细胞到前额叶皮层假设的动作细胞的脉冲神经网络模型.连续的状态空间和动作空间分别由位置细胞和动作细胞进行表征,模型采用直接强化学习与脉冲响应模型相结合的算法进行面向目标的自主导航.在Morris水迷宫环境中的仿真实验结果表明,该模型能够解决连续状态空间中面向目标导航问题,所采用算法在性能上优于传统的时间差分学习算法.调整网络中动作细胞的数量,模型的收敛性能不变,在改变状态空间和目标位置时,也可以实现面向目标的导航. 展开更多
关键词 直接强化学习 位置细胞 动作细胞 脉冲神经网络 面向目标导航
离散制造业生产排产算法研究及应用 预览 被引量:1
15
作者 于乃 王新爱 方林 《甘肃科学学报》 2016年第1期39-44,共6页
为有效解决离散车间生产计划排产中存在的主生产计划与生产作业计划分离、生产计划排产与生产控制脱节的问题,分析了离散车间生产工艺的特点,提出了主生产计划与生产作业计划综合排产及生产计划排产与生产车间实时监控集成的思想,并对... 为有效解决离散车间生产计划排产中存在的主生产计划与生产作业计划分离、生产计划排产与生产控制脱节的问题,分析了离散车间生产工艺的特点,提出了主生产计划与生产作业计划综合排产及生产计划排产与生产车间实时监控集成的思想,并对生产计划动态排产软件进行了系统设计。最后,以某发动机零部件有限公司组装凸轮轴的生产计划动态排产系统为例,验证了该方法的可行性和实效性。 展开更多
关键词 离散制造业 排产 约束理论 实时监控
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异构数控机床数据采集系统的设计与实现 预览 被引量:6
16
作者 于乃 方林 +1 位作者 王新爱 张宏飞 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2016年第7期56-60,119共6页
为了实现企业车间不同档次和型号数控机床的信息化管理,研究开发了一套异构数控机床数据采集系统,详细阐述了数据采集方法、系统软件/硬件设计方法及异构机床的联网方案。系统实现了对企业车间生产线不同数控机床运行状态及其运行数... 为了实现企业车间不同档次和型号数控机床的信息化管理,研究开发了一套异构数控机床数据采集系统,详细阐述了数据采集方法、系统软件/硬件设计方法及异构机床的联网方案。系统实现了对企业车间生产线不同数控机床运行状态及其运行数据的实时采集,并利用实时采集数据完成了对整个生产线运行情况的实时监控和分析。 展开更多
关键词 异构数控机床 联网 实时数据采集 实时监控
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一种网格细胞到位置细胞的高斯分布激活函数模型
17
作者 于乃 方略 +3 位作者 罗子维 苑云鹤 蒋晓军 蔡建羡 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期1158-1167,共10页
生物学研究发现,采用简单线性叠加数学模型不能表达啮齿类动物大脑皮层海马区多个激活网格细胞网格野到单一位置细胞位置野输出特征映射关系。针对这一难题,引入高斯分布激活函数。本文利用其局域化特性,对网格细胞输入和网格细胞与... 生物学研究发现,采用简单线性叠加数学模型不能表达啮齿类动物大脑皮层海马区多个激活网格细胞网格野到单一位置细胞位置野输出特征映射关系。针对这一难题,引入高斯分布激活函数。本文利用其局域化特性,对网格细胞输入和网格细胞与位置细胞之间连接权值线性叠加输出进行处理,滤掉激活率比较低的位置野,得到了与生物学研究发现相一致的单一位置细胞位置野。与已有竞争学习算法位置细胞模型、独立成分分析方法位置细胞模型、贝叶斯位置重建方法位置细胞模型相比,本文实验结果表明,该模型在神经生理学基础上不仅能表达啮齿类动物大脑皮层海马区多个网格细胞网格野激活得到单一位置细胞位置野输出特征映射关系,而且算法简单,所需网格细胞输入较少,输出单一位置细胞野准确率高。 展开更多
关键词 网格细胞 位置细胞 内嗅皮层 海马区 高斯分布激活函数
网格细胞到位置细胞的竞争型神经网络模型 被引量:4
18
作者 于乃 王琳 +1 位作者 李倜 陈焕朝 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2015年第8期1372-1378,共7页
针对老鼠海马结构中网格细胞到位置细胞的信息传递问题,构建网格细胞到位置细胞的竞争型神经网络模型.在一维和二维环境中的仿真结果均符合生物学研究事实,结果表明,模型能够模拟齿状回和海马中位置细胞的放电特性,可有效解释位置细胞... 针对老鼠海马结构中网格细胞到位置细胞的信息传递问题,构建网格细胞到位置细胞的竞争型神经网络模型.在一维和二维环境中的仿真结果均符合生物学研究事实,结果表明,模型能够模拟齿状回和海马中位置细胞的放电特性,可有效解释位置细胞位置野的形成机理. 展开更多
关键词 海马结构 网格细胞 位置细胞 竞争型神经网络模型
海马空间认知机理及其在仿生机器人导航中的应用 预览
19
作者 于乃 李倜 方略 《生物工程前沿:中英文版》 2015年第1期1-14,共14页
海马结构已被认为是脑内进行空间环境认知的关键结构。依照海马结构中空间细胞的功能和信息传递回路,构建基于海马认知机理的机器人导航模型是目前仿生机器人导航研究的热点与难点。文章综述了海马在环境认知过程中的作用机理,总结了... 海马结构已被认为是脑内进行空间环境认知的关键结构。依照海马结构中空间细胞的功能和信息传递回路,构建基于海马认知机理的机器人导航模型是目前仿生机器人导航研究的热点与难点。文章综述了海马在环境认知过程中的作用机理,总结了仿海马机器人导航模型的研究进展,最后探讨了仿海马认知机理的机器人导航模型研究的新方向。 展开更多
关键词 海马结构 认知机理 空间细胞 机器人导航
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基于Skinner操作条件反射的抽样一致性算法 被引量:2
20
作者 魏若岩 阮晓钢 +3 位作者 于乃 黄静 朱晓庆 肖尧 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期235-240,共6页
针对基础矩阵的估计问题,提出一种基于Skinner概率自动机的抽样一致性算法(Skinner-Ransac)。该算法对数据样本集合中的每个样本赋予权值,并根据当前的抽样结果对每一个样本的权值进行更新;同时,针对先验知识缺乏的情况提出了3种... 针对基础矩阵的估计问题,提出一种基于Skinner概率自动机的抽样一致性算法(Skinner-Ransac)。该算法对数据样本集合中的每个样本赋予权值,并根据当前的抽样结果对每一个样本的权值进行更新;同时,针对先验知识缺乏的情况提出了3种迭代终止条件。以一组模拟数据和一组真实图像作为实验对象,与4个现有算法进行对比的实验结果表明, Skinner-Ransac无论在迭代次数,还是在计算精度上均优于其他算法。 展开更多
关键词 Skinner概率自动机 抽样一致性算法 基础矩阵估计 认知心理学
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