基于微搜索的红外电子白板光源自动布局方法研究

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识别精度是红外电子白板质量的重要评估指标。红外电子白板光源布局的好坏直接决定了其识别精度的高低。目前,红外电子白板光源布局依旧是人工布局或者简单的均匀布局,导致红外电子白板存在识别精度低的问题。因此,红外电子白板光源自动布局方法具有显著的研究意义和应用价值。红外电子白板光源布局优化问题是一个大规模整数规划问题,决策空间大,难以用一般优化方法进行求解。针对该问题,本文开展了如下研究:(1)基于最优解存在于较优解邻域中的假设,本文认为可用一个微小范围的决策空间替代完整决策空间。本文将该微小范围的决策空间定义为有效决策子集,并提出了一种面向红外电子白板光源布局优化的有效决策子集自动构建方法。基于红外电子白板对侧光源相关性强和邻侧光源相关性弱的特性,本文将白板评估区域划分为沿x方向和y方向的多个子区域,并为每个子区域相关光源排布的优劣性设计了一种评价指标。本文以该评价指标确定排布较差光源。排布较差光源的重新排布组合构成较优解的邻域空间,假设为该问题的有效决策子集。实验结果证明,在有效决策子集内随机搜索到的1500个解的平均有效覆盖率比完整决策集的高6.3%。这验证了有效决策子集自动构建方法的有效性。(2)在有效决策子集自动构建方法的基础上,本文提出了基于有效决策子集算力分配的进化算法。该算法先根据在有效决策子集内的历史搜索经验自动调整在有效决策子集内的搜索次数,然后通过自适应调整变异概率调整算法在完整决策空间的搜索算力。基于以上研究,本文提出了基于微搜索的红外电子白板光源自动布局方法。本文将基于有效决策子集算力分配的进化算法与多种进化算法进行了对比。实验结果显示,与其他进化算法相比,基于有效决策子集算力分配的进化算法搜索到最优解的有效覆盖率平均提高了1.6%,搜索时间对比其他算法平均减少了80%。基于上述研究,本文设计并实现了一个红外电子白板光源自动布局软件。该软件基于用户输入的电子白板尺寸等数据,自动生成光源布局方案,提高了生产效率。相比在售电子白板1.6mm-6mm的识别精度,该软件生成的光源布局使得电子白板的识别精度达到了1mm,满足了应用要求。
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