语音感知是无人系统的重要组成部分, 已有的工作大多集中于单个智能体的语音感知, 受噪声、混响等因素的影响, 性能存在上限。因此研究多智能体语音感知, 通过多智能体自组织、相互协作, 提高感知性能非常必要。假设每个智能体输出一个通道的语音流条件下, 本文提出一种多智能体自组织语音系统, 旨在综合利用所有通道提高感知性能; 并进一步以语音识别为例, 提出能处理大规模多智能体语音识别的通道选择方法。基于 Sparsemax算子的端到端语音识别流注意机制, 将带噪通道权重置零, 使流注意力具备通道选择能力, 但 Sparsemax算子会将过多通道权重置零。本文提出 Scaling Sparsemax算子, 只将带噪较强的通道权重置零; 同时提出了多层流注意力结构, 有效降低了计算复杂度。在 30个智能体的无人系统环境下, 基于 conformer架构的识别系统实验结果表明, 在通道数失配的测试环境下, 提出的 Scaling Sparsemax在仿真数据集上的文字差错率 (WER)相比 Softmax降低 30%以上, 在半真实数据集上降低 20%以上。
多智能体语音识别 通道选择 注意力 Scaling Sparsemax算子 multi-agent speech recognition channel selection attention Scaling Sparsemax 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(9): 1163
1 泰州职业技术学院信息技术学院, 江苏 泰州 225300
2 苏州大学计算机科学与技术学院, 江苏 苏州 215006
为了解决单一跟踪器无法有效应对复杂背景及目标外观的显著变化, 对于热红外目标跟踪准确度不高的问题, 基于全卷积孪生网络提出了一种多响应图集成的跟踪算法用于热红外跟踪。首先, 使用预训练的卷积神经网络来提取热红外目标的多个卷积层的特征并进行通道选择, 在此基础上分别构建 3个对应的跟踪器, 每个跟踪器独立执行跟踪并返回一个响应图。然后, 利用 Kullback–Leibler(KL)散度对多个响应图进行优化集成, 得到一个更强的响应图。最后利用集成后的响应图来确定目标位置。为了评估所提算法的性能, 在当前最全面的热红外跟踪基准 LSOTB-TIR(Large-Scale Thermal Infrared Object Tracking Benchmark)上进行了实验。实验结果表明, 所提算法能够适应复杂多样的红外跟踪场景, 综合性能超过了现有的红外跟踪算法。
热红外 全卷积孪生网络 多响应图 通道选择 KL散度 thermal infrared fully-convolutional siamese network multi response maps channel selection kullback-leibler divergence
1 中国科学院空天信息创新研究院 定量遥感信息技术重点实验室，北京 100094
2 中国科学院大学 电子电气与通信工程学院，北京 100049
一氧化碳（CO）在热红外波段吸收强度弱且吸收区内具有较多的干扰信号，利用热红外数据反演高精度CO廓线的难度大。超光谱红外探测仪的开发和应用，为提升CO廓线的反演精度提供了可能。然而，随着超光谱热红外数据分辨率的上升、通道之间的间隔变窄，这在给数据引入特有可反演信息的同时产生大量冗余信息。为了保证反演精度和效率，有必要对通道进行选择来获取包含最大可反演信息的通道同时剔除冗余信息。提出了一种同时考虑通道灵敏度和权函数特性的峰采样通道选择方法，用于从超光谱红外数据中反演CO廓线。该方法首先通过分析通道对不同气体的灵敏度情况，去除受其他气体干扰较大的通道获得初选通道。然后，分析初选通道的权函数特性后发现，位于CO亮温变化谱线中峰顶和峰底的通道分别包含了不同大气层的CO反演信息，将这些通道选取为最终通道选择结果。以阿拉善沙漠地区、京津地区、长江三角洲及珠江三角洲的冬夏晴空大气为主要研究对象，比较峰采样法与最优灵敏度剖面法（OSP）所得的通道选择结果及相应的CO廓线反演精度。结果表明，该方法选择的通道比OSP方法选择的通道能覆盖更宽的光谱范围且包含更多的CO反演信息。而且，峰采样通道选择方法的应用可以有效提高本文所研究区域和季节的CO廓线反演精度，其中在阿拉善地区冬季大气条件下改善效果最为明显，反演结果的均方根误差（RMSE）由3.23×10-8 g/g降至3.07×10-8 g/g，平均反演精度提高了10.56%。
大气科学 通道选择 CO廓线反演 超光谱热红外数据 灵敏度 权函数特性 atmospheric science channel selection CO profile retrieval ultra-spectral thermal infrared data sensitivity weighting function characteristics
1 安徽省气象台 大气科学与卫星遥感安徽省重点实验室，安徽 合肥230031
2 中亚大气科学研究中心，新疆 乌鲁木齐 830002
3 安徽省气象科学研究所，安徽 合肥230031
风云四号A星干涉式大气垂直探测仪（Geostationary Interferometric Infrared Sounder，GIIRS）中波通道的最优选择是有效变分同化此资料的关键技术之一，能减少冗余信息所引起的变分同化和反演的不适定性。将通用的熵减法（Entropy Reduction，ER）用于GIIRS通道优选。此外，由于红外探测器观测容易受云影响，在变分同化GIIRS亮温资料时，需要进行云检测以获得晴空视场点或云参数信息。采用最小剩余法对GIIRS资料开展了云检测研究。该方法不仅能判识视场点是否有云，而且还能得到视场点的有效云量和有效云顶气压信息。但检测精度受不同通道组合的影响，因此基于台风“利奇马（2019）”资料进一步探讨了该影响。
高光谱GIIRS 通道选择 云检测 熵减法 台风“利奇马” hyperspectral GIIRS channel selection cloud detection entropy reduction method typhoon “Lekima”
1 上海大学通信与信息工程学院，上海 200444
2 中原工学院理学院，河南 郑州 450007
3 上海市气象局，上海 200030
4 中国气象局气象卫星用户办公室，上海 200030
总结了红外大气探测技术从滤光片式、光栅式到干涉式，从多光谱到高光谱的发展历程，阐述了探测通道优选的必要性。就国内外学者在大气垂直探测通道优选方面所做的工作进行了系统分析，包括基于信息熵的方法、基于权函数矩阵的方法和基于误差矢量的方法。从数学模型和物理含义角度分析了各方法的原理、特点及发挥的作用，比较了各方法的差异和优缺点。该研究可为红外大气垂直探测通道优选方法的合理选用提供支持，同时为红外大气垂直探测通道优选方法的进一步发展奠定基础。随着我国FY-4A静止气象卫星及FY-3D极轨气象卫星的发射，本文结果将为我国风云（FY）卫星红外高光谱大气垂直探测数据应用以及仪器的设计和发展提供支持，同时也为充分发挥我国风云（FY）气象卫星红外高光谱大气垂直探测技术的应用效益添砖加瓦。
通道优选 红外高光谱 大气垂直探测 信息熵 雅可比矩阵 误差矢量 channel selection infrared hyperspectral atmospheric vertical sounding information entropy Jacobi matrix error vector
国防科技大学气象海洋学院, 江苏 南京 211101
利用微波辐射传输模型PWR(P. W. Rosenkranz)和反向传播神经网络方法,分别构建了正演下行辐射亮温和反演大气相对湿度廓线的模型,并研究了晴空条件下高光谱微波辐射计反演大气相对湿度廓线的通道选择问题。研究结果表明,200个通道的信息含量大于微波辐射计7个通道的信息含量;增加探测通道数量可提升大气相对湿度廓线的反演精度,选取信息含量排在前面的120个通道进行仿真时,在0~2 km和6~10 km高度范围内大气相对湿度廓线的反演精度提升了4%~10%,在2~6 km高度范围内的相对湿度廓线的反演精度提升了约10%;当通道数继续增加时,反演精度的提升并不明显。
遥感 高光谱 微波辐射计 通道选择 反演精度
1 北方工业大学 城市道路交通智能控制技术北京市重点实验室, 北京 100144
2 广州海格通信集团股份有限公司, 广州 510663
为提升分层卷积相关滤波跟踪算法的速度和精度, 减少无效卷积通道特征对跟踪精度的影响, 提出一种自适应特征选择的分层卷积相关滤波跟踪方法.该方法选取能表征目标的双层卷积特征, 将相关滤波训练与预测合并, 在视频序列的每一帧计算上一帧目标区域与非目标区域的卷积特征均值比, 选取满足特征均值比要求的卷积通道特征训练相关滤波分类器, 根据分类器与目标特征的最大响应值预测目标位置; 最后根据预测结果稀疏更新目标初始帧特征, 作为后续帧训练分类器的依据.在OTB-100标准数据集上对算法进行测试, 实验结果表明本文算法的平均距离精度为91%, 平均重叠率精度为64.4%, 平均速度为21.7帧/秒, 比原分层卷积相关滤波跟踪算法分别高出7.3、8.2个百分点和11.3帧/秒, 该算法的平均距离精度比高精度的连续卷积跟踪算法（CCOT)高1.2个百分点, 跟踪速度是CCOT的近20倍.本文算法可以有效提升分层卷积跟踪算法的速度和精度, 在目标发生遮挡、快速运动等干扰时能稳定跟踪到目标.
机器视觉 视觉跟踪 相关滤波 卷积神经网络 通道选择 Machine vision Object tracking Correlation filter Convolutional neural network Channel selection
1 华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室, 上海 200241
2 华东师范大学地理科学学院, 上海 200241
3 中国气象局气象卫星用户办公室, 上海 200030
4 上海市气象局, 上海 200030
针对中国第二代静止气象卫星风云四号(FY-4A)的干涉式大气垂直探测仪(GIIRS), 从信息容量的角度, 运用分步迭代法, 以及精确型辐射传输模式LBLRTM, 进行温度探测通道优选试验。计算得到在全球范围反演温度廓线的56个优选通道以及FY-4A探测范围的58个优选通道, 所选通道自身信息容量较高, 相互之间相关性小, 可应用于大气温度廓线反演和数据同化研究。
风云四号A 干涉式大气垂直探测仪 通道优选 红外高光谱 信息容量 FY-4A interferometric atmospheric vertical detector channel selection infrared hyperspectral information content
1 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室, 湖北 武汉 430079
2 中国科学院武汉物理与数学研究所, 湖北 武汉 430071
多光谱对地观测激光雷达是一种新型植被监测手段，其应用越来越广泛。现有多光谱对地观测激光雷达系统大多采用光栅分光、多通道光敏阵列探测的数据接收模式。单纯地增加接收通道以提高光谱分辨率、增加接收光谱范围会带来数据冗余、系统集成难度大以及成本过高等问题。讨论了如何确定通道数目并通过闪耀光栅以及中心闪耀波长的选取将特征波长调节至合适通道的中心位置；同时，利用基于主成分分析的特征权重波长修正方法，对落在通道外或不在通道中心位置的特征波长进行修正。在不减少植被光谱信息的前提下，此过程可提高信息接收的有效性，还在一定程度上对波长选择理论进行了补充，提高了多光谱对地观测激光雷达系统在实际应用中的适应性。
遥感 多光谱对地观测激光雷达 通道选择 特征权重 光敏探测器阵列 闪耀光栅
中国人民解放军理工大学气象海洋学院，江苏 南京 211101
从用经典物理法反演大气参数的误差分析角度出发，利用贝叶斯原理探究了通道特性、背景误差、观测误差 和仪器噪声等在反演大气参数时对反演精度的影响，提出了一个定量衡量通道对反演大气参数精度的贡献指 标。以此指标为准则，对用高光谱分辨率资料反演大气温度廓线时的通道选择方案进行了设计和论证。以欧 洲中心在2012年发射的第二代红外大气探测干涉仪(Infrared Atmospheric Sounding Interferometer, IASI)为对象，从8461个通道中选出了300个贡献指标最大的通道，并将它们与AAPP 发布的应用通道作了比较。结果证明，本文选用的方法在选择反演大气温度廓线的通道时是有效可行的。
误差转移 高光谱分辨率 通道选择 error transfer high spectral resolution channel selection
