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随着信息技术的发展,传感器网络与周界安防的需求相结合,形成了新一代周界入侵报警系统,并得到了广泛的应用。多传感器信息融合是传感网周界入侵报警系统其中一项关键技术,但在特征维数变大时会出现性能下降的情况。为了提高融合性能,本文对基于矩阵模式的特征融合进行了研究,主要研究内容及成果如下:
1)提出了基于特征矩阵的多传感器二维特征融合策略。根据多个传感器分布式探测的特点,将空间上多个传感器的特征向量组合成二维特征矩阵,引入二维特征提取方法实现特征融合。该融合策略是后续算法设计的基础。
2)提出了一种基于二维主成分分析的多传感器协同检测算法。通过正常样本建立二维检测模型,并在二维主成分子空间中定义统计量用于目标检测。试验结果表明,该算法能够解决融合检测性能下降的问题,提高目标检测的准确率和稳定性。
3)针对系统运行环境动态时变性的特点,提出了一种动态自适应的多传感器协同检测算法。通过循环建模方法剔除训练样本中的异常点,同时采用滑动时间窗口数据更新方法,引入指数加权因子在线更新检测模型。试验结果表明,该算法能够消除干扰样本的影响,跟踪系统的动态变化。
4)针对不同种类型目标特征向量空间边界不清晰的问题,提出了一种基于模糊二维Fisher线性鉴别分析的多传感器协同分类算法。通过模糊C聚类算法引入隶属度矩阵和聚类中心矩阵,有效利用样本特征的分布信息。试验结果表明,该算法能够提高不同类别特征分布重叠时的分类准确率。
5)针对特征向量间存在非线性相关的特点,通过核方法对特征融合算法进行了非线性的改进。在目标检测中,提出了一种基于核二维主成分分析的协同检测算法,在核空间中构造二维检测模型。在目标分类中,提出了一种基于核二维Fisher鉴别分析的协同分类算法,在核空间中提取融合特征。试验结果表明,与线性融合算法相比,非线性融合算法能够提高目标检测和分类的准确率。
本文的研究工作是在国家科技重大专项支持下开展的,并在机场周界安防项目中得到了验证。