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Performance Prediction Based on Statistics of Sparse Matrix-Vector Multiplication on GPUs 被引量:1
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作者 Ruixing Wang Tongxiang Gu Ming Li 《Journal of Computer and Communications》 2017年第6期65-83,共19页
As one of the most essential and important operations in linear algebra, the performance prediction of sparse matrix-vector multiplication (SpMV) on GPUs has got more and more attention in recent years. In 2012, Guo a... As one of the most essential and important operations in linear algebra, the performance prediction of sparse matrix-vector multiplication (SpMV) on GPUs has got more and more attention in recent years. In 2012, Guo and Wang put forward a new idea to predict the performance of SpMV on GPUs. However, they didn’t consider the matrix structure completely, so the execution time predicted by their model tends to be inaccurate for general sparse matrix. To address this problem, we proposed two new similar models, which take into account the structure of the matrices and make the performance prediction model more accurate. In addition, we predict the execution time of SpMV for CSR-V, CSR-S, ELL and JAD sparse matrix storage formats by the new models on the CUDA platform. Our experimental results show that the accuracy of prediction by our models is 1.69 times better than Guo and Wang’s model on average for most general matrices. 展开更多
关键词 SPARSE matrix-vector MULTIPLICATION Performance Prediction GPU Normal DISTRIBUTION UNIFORM DISTRIBUTION
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A quantum algorithm for Toeplitz matrix-vector multiplication
2
作者 高尚 杨宇光 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第10期248-253,共6页
Toeplitz matrix-vector multiplication is widely used in various fields,including optimal control,systolic finite field multipliers,multidimensional convolution,etc.In this paper,we first present a non-asymptotic quant... Toeplitz matrix-vector multiplication is widely used in various fields,including optimal control,systolic finite field multipliers,multidimensional convolution,etc.In this paper,we first present a non-asymptotic quantum algorithm for Toeplitz matrix-vector multiplication with time complexity O(κpolylogn),whereκand 2n are the condition number and the dimension of the circulant matrix extended from the Toeplitz matrix,respectively.For the case with an unknown generating function,we also give a corresponding non-asymptotic quantum version that eliminates the dependency on the L_(1)-normρof the displacement of the structured matrices.Due to the good use of the special properties of Toeplitz matrices,the proposed quantum algorithms are sufficiently accurate and efficient compared to the existing quantum algorithms under certain circumstances. 展开更多
关键词 quantum algorithm Toeplitz matrix-vector multiplication circulant matrix
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A small microring array that performs large complex-valued matrix-vector multiplication 被引量:10
3
作者 Junwei Cheng Yuhe Zhao +7 位作者 Wenkai Zhang Hailong Zhou Dongmei Huang Qing Zhu Yuhao Guo Bo Xu Jianji Dong Xinliang Zhang 《Frontiers of Optoelectronics》 EI CSCD 2022年第2期1-15,共15页
As an important computing operation,photonic matrix-vector multiplication is widely used in photonic neutral networks and signal processing.However,conventional incoherent matrix-vector multiplication focuses on real-... As an important computing operation,photonic matrix-vector multiplication is widely used in photonic neutral networks and signal processing.However,conventional incoherent matrix-vector multiplication focuses on real-valued operations,which cannot work well in complex-valued neural networks and discrete Fourier transform.In this paper,we propose a systematic solution to extend the matrix computation of microring arrays from the real-valued field to the complex-valued field,and from small-scale(i.e.,4×4)to large-scale matrix computation(i.e.,16×16).Combining matrix decomposition and matrix partition,our photonic complex matrix-vector multiplier chip can support arbitrary large-scale and complex-valued matrix computation.We further demonstrate Walsh-Hardmard transform,discrete cosine transform,discrete Fourier transform,and image convolutional processing.Our scheme provides a path towards breaking the limits of complex-valued computing accelerator in conventional incoherent optical architecture.More importantly,our results reveal that an integrated photonic platform is of huge potential for large-scale,complex-valued,artificial intelligence computing and signal processing. 展开更多
关键词 Photonic matrix-vector multiplication Complex-valued computing Microring array Signal/image processing
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基于缓存数据重用的稀疏矩阵向量乘序列优化
4
作者 徐传福 邱昊中 车永刚 《计算机研究与发展》 北大核心 2025年第6期1434-1442,共9页
稀疏线性方程组求解等高性能计算应用常常涉及稀疏矩阵向量乘(SpMV)序列Ax,A2x,…,Asx的计算.上述SpMV序列操作又称为稀疏矩阵幂函数(matrix power kernel,MPK).由于MPK执行多次SpMV且稀疏矩阵保持不变,在缓存(cache)中重用稀疏矩阵,可... 稀疏线性方程组求解等高性能计算应用常常涉及稀疏矩阵向量乘(SpMV)序列Ax,A2x,…,Asx的计算.上述SpMV序列操作又称为稀疏矩阵幂函数(matrix power kernel,MPK).由于MPK执行多次SpMV且稀疏矩阵保持不变,在缓存(cache)中重用稀疏矩阵,可避免每次执行SpMV均从主存加载A,从而缓解SpMV访存受限问题,提升MPK性能.但缓存数据重用会导致相邻SpMV操作之间的数据依赖,现有MPK优化多针对单次SpMV调用,或在实现数据重用时引入过多额外开销.提出了缓存感知的MPK(cache-awareMPK,Ca-MPK),基于稀疏矩阵的依赖图,设计了体系结构感知的递归划分方法,将依赖图划分为适合缓存大小的子图/子矩阵,通过构建分割子图解耦数据依赖,根据特定顺序在子矩阵上调度执行SpMV,实现缓存数据重用.测试结果表明,Ca-MPK相对于Intel OneMKL库和最新MPK实现,平均性能提升分别多达约1.57倍和1.40倍. 展开更多
关键词 稀疏矩阵向量乘 矩阵幂函数 缓存数据重用 数据依赖 稀疏线性方程组求解
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面向复杂路面环境的SINS/LDV鲁棒标定算法
5
作者 韩勇强 李贞旭 +3 位作者 崔少君 孙恩顺 叶响 陈家斌 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第11期1091-1100,共10页
针对激光多普勒测速仪(LDV)在积水、泥泞等复杂路面环境下易出现量测野值与测速失效,导致标定精度下降的问题,提出一种面向复杂路面环境的捷联惯性导航系统(SINS)/LDV鲁棒标定算法。首先,基于SINS与GNSS组合输出的导航信息及LDV速度信息... 针对激光多普勒测速仪(LDV)在积水、泥泞等复杂路面环境下易出现量测野值与测速失效,导致标定精度下降的问题,提出一种面向复杂路面环境的捷联惯性导航系统(SINS)/LDV鲁棒标定算法。首先,基于SINS与GNSS组合输出的导航信息及LDV速度信息,构造滑动窗口内的位移增量观测矢量,并采用指数加权移动平均方法提升抗噪能力,从而提高LDV比例因子的标定精度。然后,通过改进向量化K矩阵的鲁棒卡尔曼滤波算法有效降低观测矢量中噪声的影响,提升了安装误差角的标定精度。仿真和车载实验表明,在LDV测速失效时,所提算法仍能有效标定相关误差参数。基于标定结果的车载航位推算验证显示:与基于四元数的卡尔曼滤波及梯度下降四元数标定算法相比,所提算法的水平定位均方根误差(RMSE)分别降低18.18%和28.74%,高度定位RMSE分别降低22.68%和45.69%,总里程177 km的终点水平定位精度达到0.018%D,提升了复杂路面环境下算法的鲁棒性和标定精度。 展开更多
关键词 捷联惯导 激光多普勒测速仪 标定算法 向量化K矩阵滤波
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矢网端口扩展技术中矩阵开关的设计与实现
6
作者 李静 任翔 +2 位作者 马帅帅 张凌峰 周鑫 《舰船电子工程》 2025年第6期202-206,共5页
射频矩阵开关是实现装备信号通道切换的关键设备,是影响整个系统稳定性和可靠性的直接因素,广泛应用于自动测试系统及测试仪器等领域。论文根据矢量网络分析仪端口扩展及自动化测试平台搭建目的实际要求,设计并实现了一种2×6固态... 射频矩阵开关是实现装备信号通道切换的关键设备,是影响整个系统稳定性和可靠性的直接因素,广泛应用于自动测试系统及测试仪器等领域。论文根据矢量网络分析仪端口扩展及自动化测试平台搭建目的实际要求,设计并实现了一种2×6固态射频矩阵开关,频率范围覆盖DC-18GHz。测试结果表明,该矩阵开关具有良好的幅度及相位一致性,损耗小,回损高,隔离度高,开关切换速度快,可靠性高,满足矢量网络分析仪端口扩展要求及系统集成等特点。 展开更多
关键词 矢量网络分析仪 矩阵开关 相位一致性 损耗
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Cx43在软骨细胞和BMSCs中的通讯作用及其对MMP13分泌水平的影响
7
作者 薛俊杰 李婧瑜 +1 位作者 张莉 任超超 《口腔颌面修复学杂志》 2025年第4期253-261,共9页
目的:通过shRNA慢病毒转染靶向抑制Cx43基因及其表达,检测其对体外培养的软骨细胞(SW1353)中MMP13分泌水平的影响,并探讨软骨细胞(SW1353)与BMSCs之间通过Cx43进行细胞间通讯的可能机制。方法:构建MMP13基因的shRNA慢病毒载体,经293T细... 目的:通过shRNA慢病毒转染靶向抑制Cx43基因及其表达,检测其对体外培养的软骨细胞(SW1353)中MMP13分泌水平的影响,并探讨软骨细胞(SW1353)与BMSCs之间通过Cx43进行细胞间通讯的可能机制。方法:构建MMP13基因的shRNA慢病毒载体,经293T细胞包装后转染BMSCs,建立BMSCs的稳转细胞株;利用已转染Cx43基因shRNA慢病毒载体的软骨细胞(SW1353)建立稳转细胞株。RT-PCR检测筛选出抑制效率最高的细胞株,在transwell培养皿中对上述两种稳转细胞株进行细胞共培养实验。用ELISA检测法和Western-Blot检测软骨细胞(SW1353)中MMP13的蛋白表达水平。结果:1.成功构建MMP13基因的shRNA慢病毒载体,并筛选出MMP13-shRNA-3是转染效率最高的载体。2.BMSCs被MMP13-shRNA-3转染后行RT-PCR检测,结果显示:与对照组相比,实验组中抑制效率最高的是稳转细胞株BMSCs-sh-3-4,具有统计学意义(P<0.05)。3.细胞共培养后的ELISA检测结果显示实验组中软骨细胞(SW1353)的MMP13蛋白表达水平明显下降。4.细胞共培养后Western-Blot结果显示实验组中软骨细胞(SW1353)的MMP13蛋白表达水平显著下降,具有统计学意义(P<0.05)。结论:利用shRNA慢病毒转染抑制Cx43基因表达,可以降低软骨基质降解关键酶MMP13的基因转录水平和蛋白表达水平。软骨细胞(SW1353)与BMSCs之间可能通过Cx43进行细胞间通讯。 展开更多
关键词 骨关节炎 缝隙连接蛋白43 基质金属蛋白酶13 软骨细胞 慢病毒
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面向不确定度的机床系统正交鲁棒设计方法
8
作者 韦进文 郭志俊 李东旭 《机电工程》 北大核心 2025年第4期780-788,共9页
针对数控机床加工中存在不确定度从而影响机床加工精度的问题,依据广义叉积(GCP)鲁棒定理所明确的“叉矩阵(CM)正交则积向量(PV)鲁棒性最强”,提出了一种新的机床控制系统鲁棒设计方法。首先,采用了牛顿法建立了机床的动力学模型,并利... 针对数控机床加工中存在不确定度从而影响机床加工精度的问题,依据广义叉积(GCP)鲁棒定理所明确的“叉矩阵(CM)正交则积向量(PV)鲁棒性最强”,提出了一种新的机床控制系统鲁棒设计方法。首先,采用了牛顿法建立了机床的动力学模型,并利用阶跃响应方法分析了不确定度对控制系统性能的影响;其次,详细阐述了GCP鲁棒定理,并将其应用于机床的控制系统设计,即用差分方程系数构造CM、输入输出序列构造PV,得到了系统的GCP形式;然后,在状态空间对系统进行了状态反馈设计,建立了满足CM正交条件的方程组,通过求解该正交方程组确定了控制器参数;最后,采用了蒙特卡洛法(MCM)仿真与加工实验,对该方法的有效性进行了验证。研究结果表明:采用该方法的正交鲁棒系统具有强鲁棒性,对比传统的极点配置系统和滑模控制系统,实验加工误差的期望值分别降低了40.4%和12.3%。该方法能有效抑制不确定度的影响,可为机床控制系统鲁棒设计提供参考。 展开更多
关键词 不确定度 广义叉积 叉矩阵 积向量 正交鲁棒设计 蒙特卡洛法 控制系统性能
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基于欧式变换的矩形破片拦截靶点云拼接方法 被引量:1
9
作者 任杰 蒋海燕 姬建荣 《兵工学报》 北大核心 2025年第2期347-356,共10页
三维激光扫描技术可直接获取破片拦截靶板的高精度点云数据,从而识别提取破片对拦截靶形成的孔洞、凹坑等损伤特征,然而对于大规模靶板阵列,激光扫描仪在多个位置、角度所采集的靶板局部点云位置相互独立,难以反映靶板阵列整体结构,为... 三维激光扫描技术可直接获取破片拦截靶板的高精度点云数据,从而识别提取破片对拦截靶形成的孔洞、凹坑等损伤特征,然而对于大规模靶板阵列,激光扫描仪在多个位置、角度所采集的靶板局部点云位置相互独立,难以反映靶板阵列整体结构,为此提出一种基于欧式空间变换的矩形靶板阵列点云拼接方法。根据局部点云角点坐标及位置关系构建旋转矩阵与平移向量,通过多次旋转变换与平移变换实现多个局部点云的角度姿态调整,拼接为一个矩形破片拦截靶整体点云。与现场靶板阵列的尺寸相对比,拼接所得靶板整体点云的高度与长度的平均相对误差分别为2.035%、1.192%。所提方法填补了破片飞散分布测试技术领域靶板阵列激光点云拼接方法的研究空白,在此基础上未来可结合破片特征识别技术,进一步开展基于激光点云的战斗部破片场飞散分布三维重构方面的研究。 展开更多
关键词 破片分布测试 点云数据处理 欧式空间变换 旋转矩阵 平移向量
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基于稳健波束形成算法的压力容器泄漏检测方法
10
作者 徐承军 常远 张锐辉 《制造业自动化》 2025年第9期93-100,共8页
为解决在复杂条件下压力容器泄漏源位置的定位问题,提出了一种基于稳健自适应波束形成算法的压力容器泄漏检测方法。所提算法通过导向矢量优化结合重构协方差矩阵的方法实现波束形成,提高了波束形成的稳健性,具体通过构造信号子空间的... 为解决在复杂条件下压力容器泄漏源位置的定位问题,提出了一种基于稳健自适应波束形成算法的压力容器泄漏检测方法。所提算法通过导向矢量优化结合重构协方差矩阵的方法实现波束形成,提高了波束形成的稳健性,具体通过构造信号子空间的投影矩阵,对导向矢量进行投影修正,降低导向矢量带来的误差,得到更加准确的期望信号导向矢量,同时采用广义线性组合的方法重构协方差矩阵,从而实现稳健波束形成技术。通过数值仿真分析和实验验证了算法的检测定位效果,结果表明基于稳健波束形成算法可以准确定位气体泄漏源的位置,平均检测成功率在93%以上,最大定位误差小于0.03 m。相比于传统泄漏检测方法,在低采样率和低信噪比的噪声情况下,该方法具有更高的定位分辨能力和准确率,提高了压力容器泄漏检测的工程实用性。 展开更多
关键词 波束形成 压力容器 泄漏检测 导向矢量优化 协方差矩阵重构
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面向SW26010-Pro众核处理器的新型矩阵存储格式及稀疏矩阵向量乘(SpMV)算法研究
11
作者 王萃 刘芳芳 +2 位作者 马文静 赵玉文 胡力娟 《计算机学报》 北大核心 2025年第6期1290-1304,共15页
稀疏矩阵向量乘(Sparse Matrix-Vector Multiplication,SpMV)是高性能计算、人工智能大模型领域中的关键操作,其性能通常对应用程序整体性能的提升具有重要影响。高效的稀疏矩阵存储格式是影响SpMV性能的重要因素,然而,现有的稀疏矩阵... 稀疏矩阵向量乘(Sparse Matrix-Vector Multiplication,SpMV)是高性能计算、人工智能大模型领域中的关键操作,其性能通常对应用程序整体性能的提升具有重要影响。高效的稀疏矩阵存储格式是影响SpMV性能的重要因素,然而,现有的稀疏矩阵存储格式主要通过压缩零元素以减少访存,未充分利用非零元素的数值规律,因此仍有进一步压缩和优化的空间。本文通过对压缩稀疏行(Compressed Sparse Row,CSR)存储格式中非零元数组内的重复元素进行进一步的压缩,提出了一种新型的稀疏矩阵存储格式(Further Compressed Sparse Row,FCSR),并设计了从CSR到FCSR格式转换的异构并行算法,以尽量减少格式转换带来的开销。同时,本文面向SW26010-Pro众核处理器,设计了基于FCSR存储格式的SpMV异构并行算法,对SpMV进行了细粒度的任务划分和并行优化设计,探究了五种向量x的间接访存方式,并通过双缓冲技术对算法进行了优化。最后,本文选用SuiteSparse矩阵集中的稀疏矩阵进行了测试,实验结果表明,本文提出的基于FCSR存储格式的异构众核SpMV算法相较于主核版SpMV算法具有明显的性能提升,最高加速比达到43.11,平均加速比为7.56,测试矩阵最高带宽利用率达到了91.13%,平均带宽利用率为26.27%。另外,本文对基于FCSR存储格式和CSR存储格式的SpMV算法性能进行了比较,在两者均得到充分优化的前提下,基于FCSR存储格式的SpMV算法相较于基于CSR存储格式的SpMV算法性能的平均加速比达到1.19。 展开更多
关键词 稀疏矩阵向量乘 SW26010-Pro众核处理器 新型矩阵存储格式 并行优化 双缓冲技术
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基于肋骨为强吸声体的多层介质内非线性声场研究
12
作者 王浩宇 赖宁磊 +2 位作者 晏张平 林伟军 刘晓宙 《物理学报》 北大核心 2025年第4期171-180,共10页
在使用高强度聚焦超声进行肋下病灶治疗的过程中,肋骨的遮挡显著影响了治疗的效果,在先前的研究中,肋骨通常被视作完美吸声体,这一模型虽然能够在一定程度上体现肋骨造成的影响,但也同样可能导致对肋后能量的低估.为弥补现有工作的不足... 在使用高强度聚焦超声进行肋下病灶治疗的过程中,肋骨的遮挡显著影响了治疗的效果,在先前的研究中,肋骨通常被视作完美吸声体,这一模型虽然能够在一定程度上体现肋骨造成的影响,但也同样可能导致对肋后能量的低估.为弥补现有工作的不足,本文提出了一种将肋骨视作强吸声体、而非完美吸声体的数值计算方法,并使用ABS塑料构建的仿肋模型进行了相关实验以比较两类方法的优劣,此外本文还在多层介质模型中研究了肋骨对非线性声场造成的影响.由于肋骨在新模型中具有较大的声衰减系数,现有算法在计算过程中容易出现数值振荡问题,为此本研究使用了算子分离法以提高数值计算的稳定性,并进一步通过矩阵向量化方法在后向隐式差分格式下实现了声场的稳定求解.这些改进不仅提高了数值计算的准确性,还揭示了完美吸声体模型造成的肋后能量低估问题,对于优化临床治疗策略具有重要意义. 展开更多
关键词 高强度聚焦超声 算子分离法 非轴对称 矩阵向量化
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生物组织偏振成像系统误差校正及甲状腺病理识别
13
作者 李兵歌 崔岩 +2 位作者 鞠宗雨 葛述科 刘金涛 《光学精密工程》 北大核心 2025年第20期3163-3179,共17页
针对Mueller矩阵偏振成像系统探测中存在的多种误差因素,提出一种多因素跨模块的误差校正模型,以提升系统在病理组织样本检测中的精度和稳定性,并探索其在甲状腺癌辅助诊断中的应用潜力。首先,分析系统误差主要来源,利用解析法与数值重... 针对Mueller矩阵偏振成像系统探测中存在的多种误差因素,提出一种多因素跨模块的误差校正模型,以提升系统在病理组织样本检测中的精度和稳定性,并探索其在甲状腺癌辅助诊断中的应用潜力。首先,分析系统误差主要来源,利用解析法与数值重构法建立误差传递光路模型,构建含16个标定参数的多因素跨模块误差校正模型。其次,利用非线性最小二乘拟合法对16个参数进行标定;根据误差校正模型,探测空气与空白切片的Mueller矩阵以评估探测精度。然后,以甲状腺乳头状癌与结节性甲状腺肿的未染色切片为样本,利用Mueller矩阵极化分解方法提取四个矢量参数(Δ,P,D,R),并提取各矢量参数图像的纹理特征,构建随机森林和支持向量机两种分类模型获取混淆矩阵和ROC曲线。最后,通过计算Precision,Recall,F1-score以及AUC来评估分类效果。实验结果表明:标定精度提高12%,标定稳定性提高21.5%,探测精度提高59%;各矢量参数图像的纹理特征均可有效区分甲状腺癌乳头状癌与结节性甲状腺肿样本,随机森林的分类效果优于支持向量机的分类效果,在随机森林分类器中Δ参数分类效果最为显著,F1-score和AUC分别达到了0.96和0.99。提出的多因素误差校正模型显著提升了系统检测精度和稳定性,结合Mueller矩阵极化分解方法与纹理分析,可有效区分甲状腺乳头状癌和结节性甲状腺肿样本,为癌症早期辅助诊断提供了新的方法,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 偏振成像 误差校正 Mueller矩阵矢量参数 纹理特征 随机森林
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输入感知的通用矩阵-向量乘算法在Hygon DCU的自适应性能优化
14
作者 李庆 贾海鹏 +1 位作者 张云泉 张思佳 《计算机科学》 北大核心 2025年第4期291-300,共10页
GEMV(通用矩阵-向量乘法函数)是BLAS(基础线性代数子程序)算法库的核心组成部分,广泛用于计算机科学、工程计算和数学计算等领域。当前,随着国产Hygon DCU版本的不断迭代升级,Hygon DCU与传统GPU生产商之间也存在一定的竞争优势;随着GEM... GEMV(通用矩阵-向量乘法函数)是BLAS(基础线性代数子程序)算法库的核心组成部分,广泛用于计算机科学、工程计算和数学计算等领域。当前,随着国产Hygon DCU版本的不断迭代升级,Hygon DCU与传统GPU生产商之间也存在一定的竞争优势;随着GEMV应用领域的不断扩大,GEMV的输入特征体现出多样化的趋势。在这种背景下,单纯靠一种优化方法,无法实现GEMV算法在GPU计算平台上所有输入情况下的高性能。因此,在访存优化、指令重排、并行规约、共享内存、线程排布等传统优化手段的基础上,提出了一种输入感知的性能自适应优化方法,其能够根据输入矩阵的不同规模和形状自动调整计算kernel的实现方式以达到最佳性能,显著提高了GEMV在Hygon DCU上的性能。实验结果表明,在Hygon DCU Z100SM上,输入感知的通用矩阵-向量乘算法的整体性能明显优于RocBLAS库中的相关算法,对于不同的矩阵输入规模,性能最大提升为RocBLAS库中对应算法的3.0203倍。 展开更多
关键词 通用矩阵-向量乘法 DCU 基础线性代数子程序函数库 自适应调优 性能优化
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基于双分支特征增强和多级轨迹关联的多目标跟踪算法
15
作者 马素刚 段帅鹏 +3 位作者 侯志强 余旺盛 蒲磊 杨小宝 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第7期2282-2289,共8页
在多目标跟踪(MOT)算法中,经常出现目标特征提取不足、身份切换及轨迹缺失问题,降低跟踪性能。为解决以上问题,提出一种基于双分支特征增强和多级轨迹关联(MTA)的MOT算法。采用双分支特征学习网络对检测和跟踪2种任务的特殊性和相关性... 在多目标跟踪(MOT)算法中,经常出现目标特征提取不足、身份切换及轨迹缺失问题,降低跟踪性能。为解决以上问题,提出一种基于双分支特征增强和多级轨迹关联(MTA)的MOT算法。采用双分支特征学习网络对检测和跟踪2种任务的特殊性和相关性进行学习,缓解了两任务之间的过度竞争,提取到充足的目标特征信息;引入关联矩阵(AM),利用更多的时序信息预测偏移向量,减少身份切换次数;采用多级轨迹关联策略,保留一部分低分检测框,并将检测框重新划分为高分框和低分框,采用不同的匹配方式与轨迹进行关联,减少轨迹缺失次数。在典型多目标跟踪数据集MOT17和MOT20上,对JDE、CenterTrack等6种相关算法进行对比实验。实验结果表明:所提算法在MOT17数据集上的多目标跟踪准确度(MOTA)和身份F_(1)分数(IDF1)值分别达到68.2%和68.5%,与基准算法CenterTrack相比,分别提升了2.1%、4.3%;在MOT20数据集上,MOTA和IDF1值分别达到52.7%和48.2%,分别提升了1.4%、7.9%。所提算法在复杂场景下取得了优异的跟踪性能。 展开更多
关键词 多目标跟踪 双分支特征增强 关联矩阵 偏移向量 多级轨迹关联
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基于相关熵和GMSVM的推进轴系故障诊断方法
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作者 邓琪 汪承杰 +1 位作者 万海波 吴军 《华中科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期1-7,共7页
针对基于深度学习的故障诊断方法聚焦于单一模态且需要大量训练数据的问题,提出一种基于相关熵和格拉姆矩阵支持向量机(GMSVM)的船舶推进轴系故障诊断新方法.首先,计算多模态监测信号片段间的相关熵矩阵,揭示不同监测信号的空间相关关系... 针对基于深度学习的故障诊断方法聚焦于单一模态且需要大量训练数据的问题,提出一种基于相关熵和格拉姆矩阵支持向量机(GMSVM)的船舶推进轴系故障诊断新方法.首先,计算多模态监测信号片段间的相关熵矩阵,揭示不同监测信号的空间相关关系,并削弱监测信号中异常值带来的干扰;然后,通过矩阵对数运算,将相关熵矩阵从黎曼流形空间映射到欧式度量空间,增强信息表征能力,并提取故障关键特征;最后,构建格拉姆矩阵支持向量机,实现小样本下的故障识别.实验结果表明:针对15个不同的工况,提出方法在每类1个和5个训练样本下的平均诊断精度分别达到94.31%和99.68%,显著优于其他基于深度学习的方法. 展开更多
关键词 推进轴系 故障诊断 相关熵 格拉姆矩阵支持向量机 多传感器 小样本
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基于机器学习的鄱阳湖溶解氧波动特征及预测 被引量:2
17
作者 李晓瑛 王华 +2 位作者 吴小毛 吴怡 徐浩森 《湖泊科学》 北大核心 2025年第3期915-927,共13页
溶解氧(DO)作为反映水体自净能力和水环境质量的关键指标,是评估鄱阳湖水体健康状况的重要参数。随机森林(RF)和改进支持向量回归(PSO-SVR) 2种机器学习的高效算法被引入到鄱阳湖DO的预测工作中,时间上选择1988—2023年水质数据进行预测... 溶解氧(DO)作为反映水体自净能力和水环境质量的关键指标,是评估鄱阳湖水体健康状况的重要参数。随机森林(RF)和改进支持向量回归(PSO-SVR) 2种机器学习的高效算法被引入到鄱阳湖DO的预测工作中,时间上选择1988—2023年水质数据进行预测,空间上挑选了位于鄱阳湖和入湖5条河流的共8个关键监测站点:棠荫、信江东支、鄱阳、赣江主支、抚河口、修河口、康山和湖口。对8个监测站点的DO进行曼肯达尔趋势检验,整体上DO浓度上升的站点为抚河口、修河口、康山和湖口,其中康山和湖口的DO浓度在后期表现出显著上升趋势。基于随机森林重要性指数(IMI)探究了DO与其他水质因子间的响应关系,在8个监测站点中水温(T)对DO的重要性指数均较高,其次是高锰酸盐指数(COD_(Mn)),各个因子的平均IMI排序为T>COD_(Mn)>TN>NH_(3)-N>TP>pH,其重要性指数值分别为2.54、0.81、0.65、0.63、0.43和0.37。使用RF和PSO-SVR模型对1988—2023年月均水质数据进行预测对比分析。整体上,RF和PSO-SVR模型在8个监测站点的总体平均误差分别为0.32和0.54。基于混淆矩阵的模型性能评价中,RF和PSO-SVR模型的平均准确率η分别为0.67和0.52。模型在训练集上整体预测性能为:RF(R^(2)=0.953;RMSE=0.397 mg/L)>PSO-SVR(R^(2)=0.822;RMSE=0.764 mg/L)。模型在预测集上整体预测性能为:RF(R^(2)=0.836;RMSE=0.660 mg/L)>PSO-SVR(R^(2)=0.815;RMSE=0.686 mg/L)。两种模型均表现出优秀的预测性能,其中RF的预测能力更好。引入机器学习的高效算法实现对鄱阳湖DO进行精准预测,以期揭示鄱阳湖水质规律以及水质因子之间的内在联系,为环境监测与管理提供科学的决策支持。 展开更多
关键词 鄱阳湖 溶解氧 预测 随机森林 支持向量回归 混淆矩阵
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广义约束条件下矩阵方程AXB+CYD=E最佳逼近解的迭代算法
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作者 杨家稳 孙合明 《运筹学学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期27-47,共21页
为了求在广义约束GX=H,WY=U条件下矩阵方程AXB+CYD=E的最佳逼近解,提出了一种迭代算法。该算法思路是首先分别求出目标函数F(X,Y)=∥E−AXB−CYD∥2在矩阵X,Y处的梯度;然后将负梯度分别投影到凸约束集中得到gX和gY;最后按照共轭梯度法思想... 为了求在广义约束GX=H,WY=U条件下矩阵方程AXB+CYD=E的最佳逼近解,提出了一种迭代算法。该算法思路是首先分别求出目标函数F(X,Y)=∥E−AXB−CYD∥2在矩阵X,Y处的梯度;然后将负梯度分别投影到凸约束集中得到gX和gY;最后按照共轭梯度法思想,基于gX和gY在可行域上再构建搜索方向dX和dY。理论表明对于任给一个满足广义约束的一类特殊初始矩阵对(X^((1)),Y^((1))),算法能够在有限迭代步内得到约束条件下矩阵方程AXB+CYD=E的极小范数最小二乘解。另外通过求矩阵方程AXB+CYD=E的极小范数最小二乘解可得给定逼近矩阵对(X,Y)的最佳逼近解,其中E=E−AXB−CYD。数值例子表明该算法不仅可以解决广义约束条件下矩阵方程的最佳逼近解,也可以解决特殊约束条件下方程的最佳逼近解。 展开更多
关键词 矩阵方程 最佳逼近解 迭代算法 梯度投影 正交向量组
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低秩矩阵引导支持向量机的RC框架IDA曲线预测 被引量:1
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作者 王尉阔 施文凯 +2 位作者 周宇 欧阳谦 骆欢 《工程力学》 北大核心 2025年第4期87-96,共10页
增量动力分析(IDA)曲线考虑了地震输入的不确定性,能合理反映出结构的抗震性能。但其计算过程需要大量的非线性时程动力分析,因而计算效率不高。机器学习方法已被证明能较好地解决这一问题,但当训练数据规模较大时,由于其训练过程涉及... 增量动力分析(IDA)曲线考虑了地震输入的不确定性,能合理反映出结构的抗震性能。但其计算过程需要大量的非线性时程动力分析,因而计算效率不高。机器学习方法已被证明能较好地解决这一问题,但当训练数据规模较大时,由于其训练过程涉及求逆矩阵导致计算效率依然不高。为此,该文提出一种低秩矩阵引导支持向量机(LRLS-SVMR)的新方法克服此类方法的不足。在大规模训练数据下,LRLS-SVMR能利用Nystrom近似理论建立一个小规模低秩核矩阵,用于近似大规模原核矩阵。这使得其训练过程只需求解小规模系数矩阵的逆,进而能极大地提高计算效率且保持较高的预测性能。为了验证该方法的准确性和高效性,基于22,037个钢筋混凝土(RC)框架在地震作用下的响应数据,分别与支持向量机(LS-SVMR)和传统有限元方法进行对比。结果表明LRLS-SVMR能准确预测RC框架的最大层间位移角和IDA曲线,其计算效率比LS-SVMR快了近140倍,比传统有限元方法快了近66,000倍。 展开更多
关键词 RC框架 IDA曲线 低秩矩阵 支持向量机 机器学习
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白噪声增益约束的最差情况性能最优自适应波束形成方法
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作者 尹京升 王少强 王海斌 《声学学报》 北大核心 2025年第5期1166-1180,共15页
最差情况性能最优鲁棒自适应波束形成方法的性能十分依赖协方差矩阵和导向向量不确定集参数的选取,在低信噪比或大误差条件下衰减较为严重,这种现象等价于阵列接收到一定量的非相关白噪声引起的性能衰退。针对该问题,改变最差情况性能... 最差情况性能最优鲁棒自适应波束形成方法的性能十分依赖协方差矩阵和导向向量不确定集参数的选取,在低信噪比或大误差条件下衰减较为严重,这种现象等价于阵列接收到一定量的非相关白噪声引起的性能衰退。针对该问题,改变最差情况性能最优方法中协方差矩阵不确定集参数在所有扫描角度采用统一取值的方式,引入白噪声增益约束,在不同角度上独立地优化协方差矩阵不确定集参数的取值,提出一种拓展最差情况性能最优鲁棒自适应波束形成的方法,并给出了白噪声增益约束参数的合理取值策略。数值仿真和海试数据处理结果均表明,该方法在强干扰条件下具有良好的弱目标信号检测能力,目标功率估计较为准确,对导向向量误差具有强鲁棒性,并且算法性能对取值策略所确定的白噪声增益约束参数值的敏感度较低。 展开更多
关键词 自适应波束形成 白噪声增益 导向向量 协方差矩阵
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