Statistical information fusion is one of the most important data processing approaches and has been widely used in both military and civil areas. In big data era, along with the ongoing abundance of the sensing approaches, the sensed data are increasingly characterized by the multisource, heterogeneous and multi-scale properties, which bring grand challenges for the applications of information fusion theories. Specifically, the multisource heterogeneous property leads to a diversity in data representations, thus the data are difficult to be represented in an unified and formalistic way. The sources of uncertainties and inaccuracies underlying the multisource data are also different, which makes it difficult to statistically analyze and model the observations using a unified modeling language. The existence of conflicting observations and the observations of different scales makes the assumption of statistical independence among data items not satisfied any more. So it is required to design appropriate models to characterize the relevances among the observations and among the information scales, in order to avoid unnecessary information loss during the information fusion process. This project is grounded on traditional information fusion theories, connecting finite set statistics , Bayesian nonparametrics, Bayesian networks and hierarchical modeling, and latent variable models to investigate and derive data representation approaches, information fusion mechanisms, models and algorithms for multisource heterogeneous observations. The purpose is to solve key problems that hinder the information fusion theories from being directly used for big data analysis, and thus to demonstrate the potential values of the information fusion concept in applications with respect to big data.
统计信息融合是最重要的数据处理手段之一,广泛用于军事和民用领域。在大数据时代,伴随传感手段的不断丰富,传感数据日益呈现出多源异构、多尺度等特点,这为信息融合理论的应用带来了极大挑战。具体表现为:数据多源异构,导致数据表示形式多样化,难以对其进行统一化、形式化表示;多源观测中含有的不确定、不精确性因素的成因也各不相同,难以用统一化模型语言对其进行统计分析建模;相互冲突观测和多尺度观测信息的存在,使得数据间的统计独立性假设不再成立,需要设计恰当模型用于刻划观测间以及信息尺度间的关联性,避免融合过程中出现不必要的信息丢失。本课题即在传统信息融合理论基础之上,结合有限集统计、贝叶斯非参、网络和分层模型以及隐变量分析模型,研究推导多源异构多尺度数据表示方法、信息融合机理、模型与算法,以解决阻碍信息融合理论直接应用于大数据分析的关键问题,进而实证信息融合概念在大数据分析问题中的潜在应用价值。
当今大数据时代,传感手段不断丰富,使得传感数据呈现出多源异构、多尺度等特点,这对信息融合理论的应用带来了极大挑战。本项目以贝叶斯统计学为理论基础,深入研究了基于贝叶斯非参、贝叶斯动态多模型平均策略的多源信息融合方法及其在多问题场景下的应用。取得的重要成果包括:1. 基于贝叶斯动态多模型策略的脑机接口非稳态神经译码算法,获得state-of-the-art性能,论文发表在NeurIPS2019上;2.面向视频运动目标的多特征信息动态融合算法,应用于复杂场景下的视频运动目标跟踪,获得极为鲁棒的跟踪性能,论文发表在期刊Optical Engineering上;3.一系列基于贝叶斯非参和动态多模型融合策略的动态滤波算法,能够自适应处理、建模序列观测数据中的异常值,取得了极为鲁棒的滤波性能,相关论文发表在ICASSP2017、ICASSP2018、Fusion2019上;4. 基于状态空间模型和粒子滤波的传感网数据可信计算方法,可自适应、动态地识别、发现“不可信”的网络节点,提供鲁棒可信的网络数据分析结果,相关论文发表在WCNC2017上;5.基于高斯过程模型和动态多模型融合的时序数据融合算法,应用于物联网边缘端的实时预测,实验验证该算法在提高预测精度的同时显著降低预测延迟,论文发表在IUCC2019上;6.基于贝叶斯序列采样模型的全局最优搜索算法,论文发表在期刊Journal of Global Optimization上;7.基于数据融合、利用低保真数据加速贝叶斯优化的模型算法,论文即将发表于BigComp2020。综上,本项目在贝叶斯非参模型、混合模型、动态多模型集成以及贝叶斯计算方法及其在信息融合(尤其动态场景下的时序数据融合)问题中的应用进行了深度研究,提供新的、重要的模型算法9个,通过理论与大量的实验数据验证了这些模型算法的有效性与优越性,实证了多源信息融合概念在诸多实际问题中的巨大应用价值,为多源信息融合理论和技术的进一步发展提供了重要的参考指引。
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数据更新时间:2023-05-31
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