SDSS-DR8中激变变星候选体的数据挖掘

提出一套适用于在海量光谱中快速发现激变变星的方法。针对SDSS发布的DR8数据,尝试流型学习方法在海量光谱数据挖掘中的应用。首先使用非线性局部线性嵌入方法(LLE)对海量光谱数据进行降维,然后使用人工神经网络对低维数据进行分类,最后对较少数量的候选体进行人工证认。实验共发现了6个新的激变变星候选体,并与传统的PCA方法进行了比较,验证了LLE方法在天文数据挖掘中的可行性。     

海量光谱中激变变星候选体的数据挖掘

提出一套适用于海量光谱自动快速筛选激变变星的方法.利用已证认的激变变星光谱作为模板,使用主分量分析提取主特征后构造光谱特征矩阵,将海量光谱利用光谱特征矩阵映射到特征空间后,使用支持向量机排除大部分非候选体,最后对较少数量的候选体进行模板匹配并证认,结果作为反馈进一步丰富模板库.实验发现了58个新的激变变星候选体,表明了该方法的可行性,为在LAMOST海量光谱中快速搜索激变变星等稀少天体提供了有效途径.     

LAMOST-DR1中激变变星光谱的数据挖掘研究

LAMOST-DR1是郭守敬望远镜正式巡天发布的首批数据,其数量超过目前世界上所有已知恒星巡天项目的光谱总数。这为进一步扩大特殊和稀少天体如激变变星的数量提供了样本,同时也对天文数据处理方法和技术提出了更高的要求。针对LAMOST的数据特点,提出一种能够在海量天体光谱中自动、快速发现激变变星的方法。该方法使用拉普拉斯特征映射对天体光谱进行降维和重构。结果表明不同类别的天体光谱在拉普拉斯空间中能够得到较明显的区分。在使用粒子群算法对神经网络的参数进行优化后,对LAMOST-DR1的全部数据进行了自动识别。实验共发现了7个激变变星,经过证认,其中2个是矮新星,2个是类新星,1个是高度极化的武仙座AM型。这些光谱,补充了现有的激变变星光谱库。本文验证了拉普拉斯特征映射对天体光谱进行特征提取的有效性,为高维光谱进行降维提供了另一途径。在郭守敬望远镜正式发布的数据中寻找激变变星的首次尝试,实验结果表明该自动化的方法鲁棒性好,速度快,准确率高。该方法也可用于其他大型巡天望远镜的海量光谱处理。     

激变变星光谱参数测量研究

激变变星是一类特殊而且数量稀少的双星系统,其主星是一颗白矮星, 伴星通常是一颗充满洛希瓣的光谱型为G,K或M型的晚型星或矮星。激变变星是一类爆发型的恒星,对于研究密近双星的演化具有积极的意义。激变变星按照爆发特征和光变特征可以分为很多亚型,如新星、再发新星、矮新星、类新星和磁激变变星。同时激变变星又是一类周期型的变星,这些因素都导致其可见光光谱非常复杂。目前对于激变变星的参数测量,主要通过后续观测来测量其轨道周期、主星和伴星之间的距离等。由于在吸积的过程中,物质在白矮星的表面累积,无法直接测量主星的物理参数,而且激变变星本身是一种暗弱的天体,实测光谱数量较少,因此极大限制了对激变变星物理参数的系统研究。目前唯一能够生成激变变星理论光谱的软件是基于光致电离模型的CLOUDY,但CLOUDY存在采样点过于稀少以及参数太多等问题,不能作为理想的理论光谱模板。法国ELODIE高分辨率的光谱可以作为M型恒星光谱参数测量的理论模板。前期工作中,通过机器学习等方法在美国斯隆巡天和中国郭守敬望远镜巡天数据中发现了一批激变变星。通过人工筛选,选择了伴星是M型的407条实测光谱,这些光谱大部分是宁静期的矮新星,光谱的主要特征是巴尔末线系和氦的发射线。再通过与高分辨率的ELODIE光谱交叉,利用SDSS-casjob数据库中的ELODIE参数,对激变变星的红端部分进行模板匹配,系统测量了其伴星的物理参数。为了降低计算量,对高维的光谱分别通过主分量分析和局部线性嵌入两种方法进行了特征提取和降维。实验结果表明LLE方法在邻域大小15,维度59时达到最高贡献率94.91%。根据PCA和LLE的交集,最终光谱的维度确定为59。实验中发现激变变星的伴星中M2型数量极少,具体原因需要更多的样本来解释。因为实验中激变变星光谱中,只有部分有明显的分子带特征,因此那些在爆发下降阶段或者光谱被吸积盘特征控制的激变变星没有进行参数测量。该实验弥补了激变变星光谱物理参数测量的空白。     

基于信息熵的变星光谱快速识别方法

变星对人类研究宇宙的起源与发展具有重要意义,对于变星研究的困难首先源于对变星的筛选和识别,即如何从海量恒星光谱数据中有效识别变星光谱。传统的异常数据定义试图通过不同的方式寻找异常数据与一般模式之间的偏差,进而予以定量分析和筛选。然而,这种方法的时间复杂度过大,且结果存在不可理解和无法解释的问题。文章利用熵可以反映系统有序程度与稳定程度的特性,引入信息熵作为衡量数据集一般模式的标准,提出了基于信息熵的变星光谱快速识别方法。该方法显著降低了算法的时间复杂度,有效地消除了人为主观因素对识别结果的影响。采用国家天文台提供的Sloan数字巡天数据实验验证了该方法的可行性和有效性。     

一例系统性质改变导致的激变

当控制参数改变时，在一个受击台球模型中观察到从处处光滑保守系统向分段光滑类耗散系统的过渡。它导致标志典型保守随机网向系统函数不连续边界象集构成的瞬态随机网突然转变的特殊激变。瞬态随机网上的迭代最终落入一个由椭圆岛链形成的，在上述转变阈值出现的逃逸孔洞。这孔洞随控制参数增长而变大，使迭代逃逸更快，因此瞬态网上迭代的平均生存时间遵从具有特殊标度因子的幂律。与此同时，一个在同一阈值出现的肥分形禁区网也不断增长而且切掉原来保守随机网的越来越多的部分，使得剩余的瞬态网越来越“瘦”。我们的数值研究表示这一过程可以用另一个幂律来描述。     

基于局部轮廓和随机森林的人体行为识别

基于视频信息的人体行为识别得到了越来越多的关注。针对人体行为的局部表达,提出了一种新的局部轮廓特征来描述人体的外观姿势,可以同时利用水平和竖直方向上的轮廓变化信息。该特征能有效区分不同动作,与轮廓起始点无关,具有平移、尺度和旋转不变性。针对该特征,提出了一种基于随机森林的两阶段分类方法,使用随机森林分类器对行为视频的局部轮廓进行初分类,并根据每个局部轮廓对应决策类的分类树数目占总分类树数目的比例,提出了一种基于袋外(OOB)数据误差加权投票准则的行为视频分类算法。在测试数据集上的实验结果证实了该方法的有效性。     

集成随机森林的交通拥堵检测模型

根据现有的城市交通网拥堵检测体系,针对现有方法处理交通网格监测数据流难以获得相对稳定的准确率的问题,提出了一种集成随机森林的交通拥堵检测模型。该模型通过将多个随机森林分类器进行集成实现了交通网分布式监测数据流的并行处理,设计了二级级联分类器对交通网状态进行判定,并可对各监控节点权重进行评估。模型实现主要分为特征提取、集成建模和结合分析三个步骤。在不同规模的交通状态监测网络下分析了模型的综合性能,并分别与其它主流方法进行了对比。实验表明：提出模型具有更好的交通网监测数据流的处理能力,且具备较好的扩展和裁剪性能。该模型提供了一种可应用的交通拥堵检测方法。     

随机森林算法的水果糖分近红外光谱测量

近年来,有关水果糖分等内部品质的近红外光谱测量方法研究很多,并有部分商业化仪器问世。但由于近红外光谱复杂多变,模型的传递性较差,往往所建模型只能针对特定品种甚至特定产地的水果。随机森林(RF)是一种基于决策树的集成算法,通过对分类回归树(CART)模型的集成来提高预测精度。相对于偏最小二乘法(PLS),多元线型回归法(MLR)等方法,随机森林回归方法对非线性数据的解析能力较强。考虑到RF模型的随机性, 通过调试决策树数量(ntree)和分裂变量数目(mtry)等变量来进行模型优选。尝试使用随机森林对不同种类的水果(苹果、梨)糖分进行预测。实验表明,对于同一种类的水果,随机森林和PLS的建模和预测结果均较好。但对于不同种类的水果,随机森林明显增加了模型的预测能力,将建模R2由PLS的0.878提高到了0.999,将建模的RMSEC由0.453降低到了0.015。经过独立的预测集样品对最优RF模型进行检验,预测R2由PLS的0.731提高到为0.888,预测RMSEP由1.148降低到0.334。随机森林在对多种水果糖分预测时,具有明显的优势。这一研究证明了随机森林有望应用于多种水果糖分的近红外光谱测定,进而解决模型的普适性和传递性问题。     

随机森林结合CatBoost的近红外光谱药品鉴别

药品质量关乎人民健康和国家命脉,随着社会经济的飞速发展对药品质量的快速、有效鉴别具有极其重要的作用。光谱分析技术具有较高的准确性、较快的分析速度且对样品不存在污染等突出优点,广泛应用在化工、石油以及医药等重要的领域。为了解决传统药品鉴别模型存在的鉴别精度低、鉴别速度不能满足实际需求且鉴别模型稳定性差的问题,采用光谱仪采集药品的近红外光谱数据达到对药品无污染鉴别的目的。结合随机森林和CatBoost对药品进行分类鉴别,以实现快速且准确的鉴别。首先采用随机森林(RF)对光谱仪采集的光谱数据进行有效特征波长的筛选,从而将药品光谱数据中的无关波长去除、筛选出最能表征样品属性的特征波长,然后以极限学习机(ELM)作为CatBoost的弱分类器分析筛选的特征波长对药品的属性鉴别。由于ELM仅只含有一个隐含层且无需多次迭代寻优保证了鉴别模型运行速度更快,CatBoost通过集成弱分类器以改善模型鉴别准确性。为对所提出的药品鉴别模型性能进行有效评估,采用随机抽取训练集的方式构造不同规模药品光谱数据并分别上进行独立实验且以10次运行结果的均值作为其最终结果,并通过与CatBoost、持向量机(SVM)、...     

Image encryption based on double random amplitude coding in random Hartley transform domain

We propose an image encryption scheme based on double random amplitude coding technique by using random Hartley transform, which is defined according to the random Fourier transform. The significant feature of this algorithm is that the encrypted image is real and convenient for storage as well as transfer of the encrypted information. Moreover, the algorithm has enhanced security and the correct information of original image can be well protected under bare decryption, blind decryption and brute force attacks. Numerical simulation results are also presented in support of the proposed scheme.     

基于部分变量反馈的混沌系统控制

提出了混沌系统部分变量逆序反馈控制器的定义，并以陈氏系统为例对该类控制器进行了研究，得出了部分变量正序和逆序控制器存在的条件，应用该条件扩展了有关文献的研究成果，得到了混沌系统的多种形式的反馈控制器.仿真结果显示，基于部分变量的混沌系统的控制是简单而有效的. 关键词： 部分变量反馈控制 逆序控制器 混沌系统     

Theoretical evaluation of the overall values of Booth type R-indices based on intensity variables

Theoretical expressions for the overall values of three Booth type R-indices based on intensity variables are derived. The results are applicable to crystals of any space group containing any number and type of atoms at general positions in the asymmetric unit. The theoretical results were tested in the case of models of a few crystal structures.     

基于Wigner-Ville分布用超声回波测量随机介质的特征

生物组织微结构具有随机介质的特性,文中构建了生物组织超声散射的一维随机介质模型,提出用Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布函数方法估计该随机仙擀的空间分布特征,仿真和实验结果表明这一方法具有良好的空间分辨率,能较好地检测出随机介质微小散射元的个数和空间分布同时能精确地保估出散射元平均间距,研究结果表明该方法还具有良好的抗噪声性等优良特性。     

Thermal behavior for a nanoscale two ferromagnetic phase system based on random anisotropy model

Advances in theory that explain the magnetic behavior as function of temperature for two phase nanocrystalline soft magnetic materials are presented. The theory developed is based on the well known random anisotropy model, which includes the crystalline exchange stiffness and anisotropy energies in both amorphous and crystalline phases. The phenomenological behavior of the coercivity was obtained in the temperature range between the amorphous phase Curie temperature and the crystalline phase one.     

基于抽取和连续投影算法的可见近红外光谱变量筛选

大多数短波CCD硅检测器为2 048或3 648像元,相邻波长间隔小,预处理算法对其适用性差.本文在600.09～980.47 nm光谱范围内,采用等间隔抽取方法重构光谱矩阵.经不同光谱预处理后,分别采用遗传算法(GA)和连续投影算法(SPA),筛选偏最小二乘法(PLS)建模变量.采用留一法交叉验证评价模型的预测能力,...     

Quasiclassical approach to impurity effect on magnetooscillations in 2D metals

We develop a quasiclassical method based on the path integral formalism, to study the influence of disorder on magnetooscillations of the density of states and conductivity. The treatment is appropriate for electron systems in the presence of a random potential with large correlation length or a random magnetic field, which are characteristic features of various 2D electronic systems presently studied in experiment. In particular, we study the system of composite fermions in the fractional quantum Hall effect device, which are coupled to the Chem-Simons field and subject to a long-range random potential.