基于混合DSm模型的證據(jù)融合信息流程的制作方法【專利摘要】本發(fā)明公開了一種混合DSm模型的證據(jù)融合信息流程。該方法建立了混合DSm模型的證據(jù)融合總流程，并將DSm理論信息流程從時序上可以分為八個步驟，如圖1所示。通過研究對證據(jù)融合的信息流程的信息流向、信息流程的主要數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類。本發(fā)明對證據(jù)融合信息流程及相關(guān)節(jié)點輸入輸出信息進(jìn)行了詳細(xì)分析，分為數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)處理，在不降低DSm理論處理效果的前提下對計算量進(jìn)行了控制，保證了DSm理論使用的高效有序。本發(fā)明不僅能在混合DSm模型下有效使用證據(jù)融合信息流程，加入相應(yīng)約束條件還可對自由DSm模型和Shafer模型進(jìn)行使用，具有較廣泛的應(yīng)用價值?！緦＠f明】基于混合DSm模型的證據(jù)融合信息流程【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明創(chuàng)建了一種混合DSm模型下的證據(jù)融合信息流程，可以用于對混合DSm模型證據(jù)融合的全過程，明確相關(guān)節(jié)點輸入輸出信息，實現(xiàn)完整的過程控制?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]Dezert-Smarandache理論（DSm理論）是一種重要的不確定性推理理論，其既能夠處理傳統(tǒng)的互斥融合問題，又能處理實際融合中模糊的、不確定的、沖突的等較復(fù)雜的問題"AdvancesandApplicationsofDSmTforInformationFusion.，'（FlorentinSmarandacheandJeanDezert.AmericanResearchPress,Rehoboth,USA,Vol.1,Vol.2andVol.3,2004/2006/2009)。DSm理論中不僅有Dempster-Shafer理論（DS理論）的Shafer模型，還增加了自由DSm模型和混合DSm模型?；旌螪Sm模型擴(kuò)展了Shafer模型在表示上的不足，而且不存在自由DSm模型由于細(xì)分很多部分而造成沒有物理意義的缺陷?；旌螪Sm模型可以同時有模糊概念和離散假設(shè)，S卩加入了約束條件，使得DSm理論可以在混合DSm模型下處理實際中的動態(tài)融合問題。因此，混合DSm模型是能適合各種條件的通用模型，其他兩個模型可以看作是混合DSm模型的特例。但現(xiàn)有的研究主要針對DSm理論和應(yīng)用中出現(xiàn)的單個問題，如組合規(guī)則的改進(jìn)、計算量的減小等。單個問題的研究可以解決某些具體問題，但無法從整體的角度考慮研究的效果，所以宏觀信息流程及相關(guān)節(jié)點的輸入輸出信息表示、處理是亟待解決的問題。Dezert和Smarandache在首先提出了三層DSm融合框架，以自由DSm模型為基礎(chǔ)，約束與融合為第二層，最后在決策層完成處理。有學(xué)者從遞歸的角度對DSm理論的信息流程做了簡單的描述，給出的信息流程只能表達(dá)信息的流向，沒有信息表示、信息間關(guān)系等基本問題的分析"基于Dezert-Smarandache理論的遞歸目標(biāo)識別融合方法"（胡麗芳，關(guān)欣，何友，控制理論與應(yīng)用，2012,29(1):79-84.);還有研究人員提出了證據(jù)理論的廣義融合框架，將證據(jù)推理結(jié)構(gòu)分為四個層次，但沒有給出詳細(xì)的流程"廣義證據(jù)推理融合結(jié)構(gòu)."（黃心漢，李鵬，王敏.廣義證據(jù)推理融合結(jié)構(gòu)，智能系統(tǒng)學(xué)報，2010,5(6):487-491.);李新德分別從兩個角度給出了DSm理論近似推理融合方法的流程"一種快速分層遞階DSmT近似推理融合方法（A)，"（李新德，JeanDezert，黃心漢，孟正大，吳雪健，電子學(xué)報，2010,38(11):2566-2572.)。綜上，信息流程的現(xiàn)有研究基本處于零散的狀態(tài)，有必要對信息流程及流程中的數(shù)據(jù)表示、處理、顯示等關(guān)鍵問題進(jìn)行深入細(xì)致的研究。【
發(fā)明內(nèi)容】[0003]本發(fā)明的目的正是針對上述【
背景技術(shù)：
】中的不足之處提出的。本發(fā)明構(gòu)建了混合DSm模型的證據(jù)融合信息流程。首先建立了混合DSm模型的證據(jù)融合總流程，并將DSm理論信息流程從時序上可以分為八個步驟：步驟1是輸入數(shù)據(jù)，步驟2是規(guī)則選擇，步驟3是參數(shù)選擇，步驟4是數(shù)據(jù)預(yù)處理，步驟5是數(shù)據(jù)融合，步驟6是結(jié)果決策，步驟7是決策結(jié)果處理，步驟8是結(jié)論輸出顯示?？傂畔⒘鞒倘鐖D1所示。其次分析了關(guān)鍵步驟的詳細(xì)流程及相關(guān)節(jié)點輸入輸出信息。通過建立證據(jù)融合信息流程，可以為工程技術(shù)人員的使用DSm理論進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理提供依據(jù)。工程技術(shù)人員可根據(jù)具體任務(wù)和實際要求，結(jié)合信息流程，合理地選擇組合規(guī)則、決策規(guī)則、對各部分進(jìn)行優(yōu)化，使效果達(dá)到最好。[0004]為了實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一套基于混合DSm模型的證據(jù)融合信息流程。[0005]第一步：對目標(biāo)或事件的具體屬性進(jìn)行描述，包含了數(shù)據(jù)處理、決策所需要的四種數(shù)據(jù)；[0006]第二步：在組合規(guī)則性質(zhì)數(shù)據(jù)庫篩選規(guī)則選擇；[0007]第三步：用戶根據(jù)實際需求對融合模式、合成方法、決策方法以及顯示模式進(jìn)行確定，融合模式、決策方法和顯示模式由用戶確定，組合方法由第二步確定；[0008]第四步：完成數(shù)據(jù)在不同表示方法間的轉(zhuǎn)換，得到精簡計算編碼，使數(shù)據(jù)便于計算；[0009]第五步：將精簡計算編碼表示的證據(jù)進(jìn)行融合處理，得到合理有效的融合結(jié)果。[0010]第六步：再根據(jù)參數(shù)選擇中選擇的決策規(guī)則進(jìn)行結(jié)果決策，得精簡到計算編碼表示的決策結(jié)果；[0011]第七步：完成數(shù)據(jù)在不同表示方法間的轉(zhuǎn)換，得到字符編碼表示的決策結(jié)果，使結(jié)果便于理解；[0012]第八步：結(jié)論輸出顯示。[0013]本發(fā)明的優(yōu)點在于：[0014]⑴對混合DSm模型下相關(guān)節(jié)點的輸入輸出信息表示、處理進(jìn)行了全面的分析，建立了完整的信息流程，對DSm理論的應(yīng)用提供了理論依據(jù)；[0015](2)以信息流程為基礎(chǔ)對提出了新的信息表示方法，利用合理的編碼形式有效減小了計算量?！緦＠綀D】【附圖說明】[0016]圖1是基于混合DSm模型的證據(jù)融合信息流程圖，該流程分為分為八個步驟：步驟1是輸入數(shù)據(jù)，步驟2是規(guī)則選擇，步驟3是參數(shù)選擇，步驟4是數(shù)據(jù)預(yù)處理，步驟5是數(shù)據(jù)融合，步驟6是結(jié)果決策，步驟7是決策結(jié)果處理，步驟8是結(jié)論輸出顯示。[0017]圖2是命題的維恩圖及其對應(yīng)的兩種編碼（η=3)。在維恩圖中表示了Smarandache編碼和計算編碼的特點。[0018]圖3是數(shù)據(jù)預(yù)處理流程圖。數(shù)據(jù)預(yù)處理是從輸入證據(jù)的字符代碼開始，到轉(zhuǎn)換為表示編碼，再轉(zhuǎn)換為計算編碼，在考慮約束條件的情況下最終轉(zhuǎn)換為精簡計算編碼。[0019]圖4是數(shù)據(jù)融合流程圖（以PCR6規(guī)則為例）。數(shù)據(jù)融合是將精簡計算編碼表示的證據(jù)進(jìn)行融合處理，得到合理有效的融合結(jié)果。[0020]圖5是結(jié)果決策流程圖（以DSmP為例）。結(jié)果決策對合成結(jié)果進(jìn)行再處理得到?jīng)Q策結(jié)果。[0021]圖6是應(yīng)用舉例信息流程?！揪唧w實施方式】[0022]下面結(jié)合附圖對發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明：[0023]DSm理論信息流程從完成的功能可以分為三部分：信息準(zhǔn)備、信息表示和信息處理。信息準(zhǔn)備包括步驟1、步驟2和步驟3,主要對處理的問題進(jìn)行明確的描述，對處理方法及處理中涉及的各種參數(shù)進(jìn)行確定；信息表示包括步驟4、步驟7和步驟8,主要為信息處理前的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和信息處理后的決策結(jié)果轉(zhuǎn)換及最終輸出顯示；信息處理包括步驟5和步驟6，主要包括對證據(jù)的融合、融合后的決策。[0024]1.信息準(zhǔn)備[0025]DSm理論信息流程涉及的數(shù)據(jù)眾多，不僅有需要處理的證據(jù)及其屬性，還有合成方法、決策方法等參數(shù)。這些數(shù)據(jù)和參數(shù)的確定稱為信息準(zhǔn)備。[0026]1.1輸入數(shù)據(jù)[0027]DSm理論的輸入數(shù)據(jù)需要對目標(biāo)或事件的具體屬性進(jìn)行描述，包含了數(shù)據(jù)處理、決策所需要的四種數(shù)據(jù)。一是辨識框架結(jié)構(gòu)，辨識框架結(jié)構(gòu)用來表征不同模型和不同約束條件下證據(jù)所屬的類別。辨識框架結(jié)構(gòu)是各種表示方法的基礎(chǔ)。二是證據(jù)，包括證據(jù)焦元及其對應(yīng)的基本信度分配。證據(jù)是需要處理的核心數(shù)據(jù)。三是約束條件，約束條件是處理數(shù)據(jù)內(nèi)在關(guān)系的數(shù)學(xué)化表示。約束條件可以分為兩類：一類是命題間的排斥性約束；另一類是命題相容但根據(jù)先驗知識獲悉在實際中并不存在的非存在性約束。四是可決策焦元，可決策焦元是要根據(jù)實際情況在決策時哪些焦元可以作為決策結(jié)果，并將完全不可能作為決策結(jié)果的元素排除，保證決策的合理性。[0028]1.2參數(shù)選擇[0029]輸入數(shù)據(jù)由客觀實際確定，而參數(shù)選擇更多考慮的是工程師或用戶的主觀因素。參數(shù)選擇是用戶根據(jù)實際需求對融合模式、合成方法、決策方法以及顯示模式進(jìn)行確定，融合模式、決策方法和顯示模式由用戶確定，組合方法由組合規(guī)則選擇模塊確定。[0030]組合規(guī)則是DSm理論信息融合的核心，規(guī)則的選擇直接決定了融合效果，本文將組合規(guī)則選擇作為一個模塊進(jìn)行分析。規(guī)則選擇在組合規(guī)則性質(zhì)數(shù)據(jù)庫篩選。其中，主要通過合成性質(zhì)、時序性質(zhì)和工程可用性質(zhì)三大類對組合規(guī)則評價建立數(shù)據(jù)庫。[0031]2.信息表不[0032]由信息準(zhǔn)備可知，DSm理論中信息種類繁多。信息表示是否準(zhǔn)確高效關(guān)系到數(shù)據(jù)的處理效率和辨識度。信息表示可分為數(shù)據(jù)預(yù)處理和決策結(jié)果處理，兩部分都是為了完成數(shù)據(jù)在不同表示方法間的轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)預(yù)處理要使數(shù)據(jù)便于計算，決策結(jié)果處理使結(jié)果便于理解。不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和功能特點決定了表示方法的不同。[0033]2.1信息表不方法[0034]DSm理論框架下，要為不同數(shù)據(jù)構(gòu)造滿足功能、清晰表示、高效處理的信息表示方法。DSm理論的信息表示方法包括四種：字符編碼、表示編碼、Smarandache編碼以及計算編碼。[0035]字符編碼即證據(jù)焦元的原始表示方法，如"ηθ2"。字符編碼易于閱讀，主要用于與用戶的交互。表示編碼是把字符編碼都通過數(shù)字表示，如ηθ2"表示成[1-l2]，其中-1代表符號η，其他符號也有相應(yīng)的編碼表示。表示編碼是字符編碼與其他編碼轉(zhuǎn)換的橋梁。Smarandache編碼方法由Smarandache在文獻(xiàn)"Partialorderingonhyper-powersets.''(DezertJ,SmarandacheF.AdvancesandApplicationsofDSmTforInformationFusion(CollectedWorksVol.I).AmericanResearchPress,Rehoboth,2004:49-60.)中提出，Smarandache編碼方法用列舉表示維恩圖的分離部分。圖2(a)表示了η=3時，命題的維恩圖及其對應(yīng)的Smarandache編碼。Smarandache編碼方法雖然比較容易理解，在表示上有優(yōu)勢，但在計算時需要大量邏輯加、邏輯乘運算，復(fù)雜度較高。為解決Smarandache編碼在計算中的問題，ArnaudMartin在文獻(xiàn)"Implementinggeneralbelieffunctionframeworkwithapracticalcodificationforlowcomplexity.''(MartinA,AdvancesandApplicationsofDSmTforInformationFusion(CollectedWorksVol.III).AmericanResearchPress，Rehoboth，2009:3-74.)中提出了計算編碼。計算編碼也是對維恩圖的分離部分進(jìn)行表示，但其對應(yīng)數(shù)字是[1:2n-l]中的整數(shù)。計算編碼能顯著降低計算量。圖2(b)表示了η=3時，命題的維恩圖及其對應(yīng)的計算編碼。[0036]2.2彳目息表不流程[0037]不同的表示方法需要在表示流程的相應(yīng)節(jié)點才能發(fā)揮其作用。信息表示流程分為數(shù)據(jù)預(yù)處理和決策結(jié)果處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理是從輸入證據(jù)的字符代碼開始，到轉(zhuǎn)換為表示編碼，再轉(zhuǎn)換為計算編碼，在考慮約束條件的情況下最終轉(zhuǎn)換為精簡計算編碼。而決策結(jié)果處理是從以精簡計算編碼表示的決策結(jié)果開始，最終轉(zhuǎn)換為易于顯示的字符編碼，是數(shù)據(jù)預(yù)處理的逆運算。數(shù)據(jù)預(yù)處理的流程如圖3所示。[0038]數(shù)據(jù)預(yù)處理首先根據(jù)辨識框架結(jié)構(gòu)，生成完整計算編碼；其次，根據(jù)限制條件和完整計算編碼框架，將約束條件限制的不存在元素去除，得到精簡計算編碼，其中，約束條件也是用字符編碼表示，要轉(zhuǎn)換為表示編碼；最后，首先將原始證據(jù)的字符編碼通過處理得到表示編碼，根據(jù)已得到精簡計算編碼將其再轉(zhuǎn)換為精簡計算編碼表示原始證據(jù)的數(shù)組架構(gòu)。通過以上步驟，將證據(jù)由字符編碼轉(zhuǎn)換為計算編碼，方便計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，決策、評價等處理。[0039]3.信息處理[0040]信息處理決定了信息的融合效果，是信息流程的核心。信息處理分為兩部分：數(shù)據(jù)融合和結(jié)果決策。數(shù)據(jù)融合是將精簡計算編碼表示的證據(jù)進(jìn)行融合處理，得到合理有效的融合結(jié)果。再根據(jù)參數(shù)選擇中選擇的決策規(guī)則進(jìn)行結(jié)果決策，得到計算編碼表示的決策結(jié)果。[0041]3.1數(shù)據(jù)融合[0042]數(shù)據(jù)融合需要三部分?jǐn)?shù)據(jù)，一是選定的合成規(guī)則，二是精簡計算編碼，三是證據(jù)。數(shù)據(jù)融合的核心是對證據(jù)的處理。以PCR6組合規(guī)則為例"Anewgeneralizationoftheproportionalconflictredistributionrulestableintermsofdecision.''(MartinA,OsswaldC.AdvancesandApplicationsofDSmTforInformationFusion(CollectedWorksVol.II).AmericanResearchPress，Rehoboth，2006:69_88·)，數(shù)據(jù)融合處理如圖4所示。[0043]數(shù)據(jù)融合處理首先根據(jù)規(guī)則選擇部分的結(jié)果，確定為PCR6規(guī)則；在此計算相交證據(jù)和空集位置，將空集對應(yīng)的信度按照PCR6的分配方式重新進(jìn)行分配，將分配的部分追加在相交證據(jù)中，得到重分配證據(jù)；最后對重分配證據(jù)進(jìn)行去重處理，得到合成結(jié)果。[0044]3.2結(jié)果決策[0045]結(jié)果決策對合成結(jié)果進(jìn)行再處理得到?jīng)Q策結(jié)果。結(jié)果決策不僅與合成結(jié)果有關(guān)，還涉及到?jīng)Q策規(guī)則選擇、可決策元素及作為輔助數(shù)據(jù)的精簡計算編碼。以DSmP"Anewprobabilistictransformationofbeliefmassassignment.，'（DezertJ,SmarandacheF.InformationFusion,1lthInternationalConferenceon,Cologne,Germany,2008：1410-1418.)方法為例，結(jié)果決策流程圖如圖5所示。[0046]結(jié)果決策首先根據(jù)可決策元素代碼，得到具體的可決策元素，再根據(jù)可決策元素對合成結(jié)果和精簡計算代碼進(jìn)行處理，生成基于可決策元素的決策用證據(jù)和決策用計算編碼；第二步對決策規(guī)則判斷；最后用選定的決策方法對決策用證據(jù)進(jìn)行決策，得到?jīng)Q策結(jié)果。[0047]4應(yīng)用舉例[0048]為了驗證信息流程的有效性，通過一個例子對整個信息流程進(jìn)行說明。設(shè)模型為混合DSm模型，辨識框架為Θ={A，B，C}，維數(shù)為3。完整的信息流程如圖6中所示，信息流程中涉及的主要變量在信息流程中的數(shù)值如表1中所示。其中黑色實線代表證據(jù)在信息流程的路徑。[0049]表1應(yīng)用舉例信息流程主要變量值[0050]【權(quán)利要求】1.基于混合DSm模型的證據(jù)融合流程，具體為：基于混合DSm模型的證據(jù)融合流程，從時序上可以分為八個步驟：步驟1是輸入數(shù)據(jù)，步驟2是規(guī)則選擇，步驟3是參數(shù)選擇，步驟4是數(shù)據(jù)預(yù)處理，步驟5是數(shù)據(jù)融合，步驟6是結(jié)果決策，步驟7是決策結(jié)果處理，步驟8是結(jié)論輸出顯示。2.基于混合DSm模型的證據(jù)融合流程的信息準(zhǔn)備模塊，具體為：1)輸入數(shù)據(jù)。DSm理論的輸入數(shù)據(jù)需要對目標(biāo)或事件的具體屬性進(jìn)行描述，包含了數(shù)據(jù)處理、決策所需要的四種數(shù)據(jù)。辨識框架結(jié)構(gòu)、證據(jù)、約束條件和可決策焦元。2)參數(shù)選擇。輸入數(shù)據(jù)由客觀實際確定，而參數(shù)選擇更多考慮的是工程師或用戶的主觀因素。參數(shù)選擇是用戶根據(jù)實際需求對融合模式、合成方法、決策方法以及顯示模式進(jìn)行確定，融合模式、決策方法和顯示模式由用戶確定，組合方法由組合規(guī)則選則確定。3.基于混合DSm模型的證據(jù)融合流程的信息表示方法，具體為：DSm理論框架下，要為不同數(shù)據(jù)構(gòu)造滿足功能、清晰表示、高效處理的信息表示方法。DSm理論的信息表示方法包括四種：字符編碼、表示編碼、Smarandache編碼以及計算編碼。字符編碼即證據(jù)焦元的原始表示方法，字符編碼易于閱讀，主要用于與用戶的交互。表示編碼是把字符編碼都通過數(shù)字表示，表示編碼是字符編碼與其他編碼轉(zhuǎn)換的橋梁。Smarandache編碼方法用列舉表示維恩圖的分離部分，Smarandache編碼方法在表示上有優(yōu)勢，但在計算時需要大量邏輯加、邏輯乘運算，復(fù)雜度較高。計算編碼也是對維恩圖的分離部分進(jìn)行表示，但其對應(yīng)數(shù)字是[l:2n-l]中的整數(shù)。計算編碼能顯著降低計算量。4.基于混合DSm模型的證據(jù)融合流程的信息表示流程，具體為：信息表示流程分為數(shù)據(jù)預(yù)處理和決策結(jié)果處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理是從輸入證據(jù)的字符代碼開始，到轉(zhuǎn)換為表示編碼，再轉(zhuǎn)換為計算編碼，在考慮約束條件的情況下最終轉(zhuǎn)換為精簡計算編碼。而決策結(jié)果處理是從以精簡計算編碼表示的決策結(jié)果開始，最終轉(zhuǎn)換為易于顯示的字符編碼，是數(shù)據(jù)預(yù)處理的逆運算；數(shù)據(jù)預(yù)處理首先根據(jù)辨識框架結(jié)構(gòu)，生成完整計算編碼；其次，根據(jù)限制條件和完整計算編碼框架，將約束條件限制的不存在元素去除，得到精簡計算編碼，其中，約束條件也是用字符編碼表示，要轉(zhuǎn)換為表示編碼；最后，首先將原始證據(jù)的字符編碼通過處理得到表示編碼，根據(jù)己得到精簡計算編碼將其再轉(zhuǎn)換為精簡計算編碼表示原始證據(jù)的數(shù)組架構(gòu)。通過以上步驟，將證據(jù)由字符編碼轉(zhuǎn)換為計算編碼，方便計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行合成，決策、評價等處理?！疚臋n編號】G06F17/30GK104281580SQ201310273792【公開日】2015年1月14日申請日期:2013年7月2日優(yōu)先權(quán)日:2013年7月2日【發(fā)明者】李鴻飛,金宏斌,田康生申請人:李鴻飛