一种曲线形态的描述与识别方法及其应用.pdfVIP

华南理工大学学报(自然科学版) JournalofSouthChina of V01．37No．2 第37卷第2期 UniversityTechnology Science 2009 2009年2月 (Natural Edition) February 一种曲线形态的描述与识别方法及其应用宰 林培群徐建闽 (华南理工大学土木与交通学院，广东广州510640) 摘要：为准确描述与识别时间序列曲线形态，根据曲线段类型定义了5个语素和1个 通配符，进而定义语素向量及通配符向量，使得对曲线的描述具有层次性．据此将任意时 间序列曲线转变为对应的二维表，二维表第二列组成的字符串能够进行初级的模板匹配， 二维表各行所代表的向量增强了语素关系运算的能力，可实现较深入的模式识别．在经典 回溯法的启发下设计了一种属性约束下的带通配符字符串匹配算法，并以基于感应线圈 信号曲线的车型分类为例，验证了所提出的方法的有效性和合理性． 关键词：时间序列曲线；形态描述；形态识别；字符串匹配；车型识别． 中图分类号：TP391．41；U491文献标识码：A 模式识别是人类最重要的智能行为之一．即便 现有的曲线描述方法主要有两种，一是将信号 是一个儿童，其在形状识别方面的表现无论是速度 描述为向量，通过统计学的方法提取信号序列的特 还是准确率均优于复杂先进的计算机系统，究其原 征2|，如峰值、平均值、宽度等，再通过神经网络、贝 因是计算机系统难以对图形进行有效的描述和认 叶斯分类器等方法进行模式识别．此类方法进行特 知．事实上利用数学方法对图形形态进行描述是当 征提取的目标是降维，而降维的代价往往是信息的 前国际数学界的前沿课题LIJ．时间序列信号是自然 丢失．基于向量描述法的曲线形态判别还可以采用 界中最普遍、最基础的信号类型之一．典型的时间序 模板匹配法【3J，主要包括相关分析法和动态时间弯 列信号除了频域、时域上的特性以外，还表现为二维 曲算法(DTW)．相关分析法要求模板与样本具有相 平面上具有一定形态的曲线图形，如图1(a)所示的 同的尺度(很明显图I中的两个曲线不符合这样的 条件)，而DTW会受到维数灾难的制约．另外一种 “U”字型．而图1(b)与图l(a)曲线相比虽然不那 么平滑，且图形尺寸也小了一些，但总体上看一样具 曲线描述方法是对曲线进行符号化编码，形成链 有“U”字型特征． 码-，这种方法广泛应用于图形边界的描述问题． 符号描述法提供了一种从图形形态到符号链的转变 机制，具有重大的理论和技术意义．但是，现有的符 静 语 号化方法对曲线形态的描述能力并不强，要么符号 骧 塞 类型太多，见文献[3．4]，要么编码量太大，使得符 时间 时间 号化失去意义，见文献15·6]． (a)尺寸较大且光滑 (b)尺寸较小且不光滑 文中在符号化思想的启发下，提出一种通过语 的U字形曲线 的U字形曲线