梁軍利中國(guó)智能信號(hào)處理事業(yè)的中國(guó)夢(mèng)

梁軍利中國(guó)智能信號(hào)處理事業(yè)的中國(guó)夢(mèng)

“在學(xué)士學(xué)位階段，我的專業(yè)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用，主要方向是數(shù)據(jù)處理和識(shí)別。在博士階段，我的研究方向開(kāi)始關(guān)注信號(hào)和數(shù)據(jù)處理。兩者看著相似,其實(shí)有很大的不同。這使我能夠更經(jīng)常地?fù)Q個(gè)角度思考科研問(wèn)題,從而帶來(lái)一些比較新穎的科研創(chuàng)新成果?！蔽靼怖砉ご髮W(xué)梁軍利博士這樣告訴筆者。帶著滿腔的熱情,梁軍利實(shí)踐著為中國(guó)智能信號(hào)處理事業(yè)作出自己最大貢獻(xiàn)的“中國(guó)夢(mèng)”。脈沖耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了自我凈化、自我完善和人“在決定考研之前的一段時(shí)間,我一直在思考,這一生要怎樣才算不白白度過(guò)?當(dāng)時(shí),我乘車經(jīng)過(guò)一段九曲十八彎的山路,那時(shí)的感受就是,不經(jīng)過(guò)這一彎,永遠(yuǎn)不能夠知道前方的路。于是,在偶然經(jīng)過(guò)一所著名的研究所時(shí),我的頭腦忽然一下子清晰起來(lái),我應(yīng)該去做研究,去做些對(duì)國(guó)家和社會(huì)有用的事兒,這就是我生命的意義。”回顧當(dāng)年,梁軍利這樣說(shuō)。2001年,他考取西安電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè),并進(jìn)入計(jì)算機(jī)學(xué)院的智能信息處理研發(fā)小組。此后,他參與了國(guó)家自然科學(xué)基金“脈沖耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論及在自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別中的應(yīng)用研究”和“用于癌癥基因診療的基因表達(dá)圖譜智能盲數(shù)據(jù)分析”課題的研究,對(duì)所涉及的基于脈沖耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖像融合、圖像分類與識(shí)別、圖像重建與壓縮、圖像視頻跟蹤以及基于非負(fù)矩陣分解的雷達(dá)一維距離像特征提取等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究,并于2004年順利完成了碩士畢業(yè)論文《脈沖耦合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在模式識(shí)別中的應(yīng)用》?！爱?dāng)時(shí),碩士導(dǎo)師非常重視學(xué)生培養(yǎng)工作。她教我們應(yīng)該如何做研究,論文如何修改……這樣的培養(yǎng)不僅使我打下了堅(jiān)實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ),更讓我覺(jué)得科研工作特別有意義,萌生了繼續(xù)深造的想法。后來(lái),我考入了中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所,繼續(xù)攻讀博士,也是因?yàn)橄肜^續(xù)開(kāi)闊一下自己的眼界?！绷很娎f(shuō)。在中科院聲學(xué)所,梁軍利開(kāi)闊了視野,獲得了快速的成長(zhǎng)。2004年,他進(jìn)入中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所聲納智能導(dǎo)航研發(fā)小組,參與了一些預(yù)研項(xiàng)目和課題,對(duì)所涉及的基于平行因子分析聯(lián)合對(duì)角化的陣列信號(hào)盲分離和參數(shù)估計(jì)、基于矩陣子空間理論的陣列信號(hào)盲分離和參數(shù)估計(jì)等一系列關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了深入地研究,圓滿地完成了博士學(xué)位論文《微弱信號(hào)檢測(cè)及基于陣列的信源定位新方法研究》,順利通過(guò)論文答辯,并獲“中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所2007年度發(fā)表論文先進(jìn)個(gè)人一等獎(jiǎng)”。2007年12月,梁軍利加入西安理工大學(xué)的晶體生長(zhǎng)設(shè)備與系統(tǒng)集成國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心和陜西省工業(yè)裝備自動(dòng)化與信息工程技術(shù)研究中心。也是在那里,他揚(yáng)起了理想的風(fēng)帆,開(kāi)始了饒有興趣又意義非凡的科研歷程。“人生偉業(yè)的建立,不在能知,乃在能行?！绷很娎褪且蕴?shí)的努力,為我國(guó)科技事業(yè)發(fā)展做出自己的貢獻(xiàn)。他積極參與國(guó)家科技重大專項(xiàng)“較大規(guī)模集成電路用300m單晶爐”,對(duì)所涉及的基于圖像序列的晶體直徑測(cè)量與控制、基于圖像序列的熔料進(jìn)程檢測(cè)與識(shí)別等一系列關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了深入地研究。巧思多視,開(kāi)拓了中國(guó)視頻網(wǎng)絡(luò)多年來(lái),梁軍利在科研領(lǐng)域穩(wěn)步前行,不懈攀登,先后主持和參與多項(xiàng)重大項(xiàng)目,包括國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金和面上項(xiàng)目、中國(guó)博士后特別資助項(xiàng)目以及面上項(xiàng)目、陜西省自然科學(xué)基金項(xiàng)目、陜西省教育廳科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目、陜西省青年科技新星配套項(xiàng)目、西安理工大學(xué)青年科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、霍英東基金等課題,取得了不俗的成績(jī)。談及科研創(chuàng)新的秘訣,他非常謙遜:“如果說(shuō)有秘訣的話,那就是多視角地思考問(wèn)題?！绷很娎f(shuō)。實(shí)際上,正是這種多向思維,讓他收獲良多。“對(duì)于圖像中直線的檢測(cè)問(wèn)題,我們把直線看作是虛擬的平面波獲取虛擬快拍,通過(guò)陣列信號(hào)處理單快拍譜估計(jì)的方法對(duì)圖像中直線進(jìn)行檢測(cè);而圖像中圓圈的擬合問(wèn)題,我們則看作是虛擬的無(wú)線傳感器定位問(wèn)題,圓心視作虛擬圓,而圓的邊界點(diǎn)看作是虛擬傳感器,構(gòu)造虛擬無(wú)線網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)圓圈的擬合。前者獲得了ICIRA2012國(guó)際會(huì)議最佳論文獎(jiǎng)。”梁軍利介紹說(shuō)。這種獨(dú)辟蹊徑的巧思,做起來(lái)如此行云流水,令人驚嘆。多視角、跨學(xué)科的思想,大大開(kāi)拓了梁軍利的視野,讓他看到了別人所不能看見(jiàn)的東西,做出了別人所不能預(yù)見(jiàn)的成果。“比如,在被動(dòng)信源定位方面,以往的方法分成兩類,有很多方法研究近場(chǎng)源定位,有很多方法研究遠(yuǎn)場(chǎng)源定位。而實(shí)際中,這些信號(hào)離陣列的遠(yuǎn)近是未知的,而且遠(yuǎn)近的模型是不一樣的,我們建立了適合混合或者不確定場(chǎng)目標(biāo)的定位模型和方法,能夠在未知信號(hào)場(chǎng)的情況下對(duì)于目標(biāo)實(shí)施定位。”梁軍利說(shuō)。陣列信號(hào)處理的子空間方法穩(wěn)健性較差,當(dāng)陣元間存在耦合、通道不一致、陣元位置擾動(dòng)等模型誤差時(shí),算法失效。梁軍利帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研究了廣義降秩理論,能夠?qū)崿F(xiàn)陣列信號(hào)多維參數(shù)的解耦估計(jì),巧妙構(gòu)造一個(gè)輔助電子角,實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向矢量分離以及待估計(jì)參數(shù)的解耦,無(wú)須對(duì)多維參數(shù)實(shí)現(xiàn)多維譜搜索,更重要的是避免了參數(shù)配對(duì)的錯(cuò)誤,避免了張冠李戴現(xiàn)象。此外,他們還將當(dāng)前的欠定系統(tǒng)壓縮感知和稀疏表達(dá)理論擴(kuò)展至超定系統(tǒng),發(fā)展了超定系統(tǒng)稀疏表達(dá)理論。結(jié)合硅單晶直徑測(cè)量問(wèn)題,發(fā)展了基于超定系統(tǒng)稀疏表達(dá)理論的橢圓參數(shù)辨識(shí)新算法。目前,梁軍利的主要研究方向集中在統(tǒng)計(jì)、陣列、分布式、張量信號(hào)與信息處理、圖像處理與識(shí)別等方面。在教學(xué)中,梁軍利也非常善于運(yùn)用自己的多視角思維,這就是他常說(shuō)的“換個(gè)角度看景色”。他總是積極地引導(dǎo)學(xué)生理解枯燥的數(shù)學(xué)公式的現(xiàn)實(shí)意義,結(jié)合自身的科研實(shí)踐,給他們以生動(dòng)的說(shuō)明。鼓勵(lì)他們自己獨(dú)立思考,對(duì)每個(gè)問(wèn)題都形成自己的獨(dú)到理解?；A(chǔ)研究及應(yīng)用“信息化時(shí)代海量信息的數(shù)字化對(duì)于數(shù)據(jù)的表示和處理提出了越來(lái)越高的要求,以往的矩陣表達(dá)方式無(wú)法準(zhǔn)備描述數(shù)據(jù)在多個(gè)維度上的信息,而且處理方式會(huì)存在破壞數(shù)據(jù)內(nèi)在結(jié)構(gòu)的不足,為此,我們考慮具有多個(gè)索引的張量表示方法,方法有平行因子分析和高階奇異值分解。前者是對(duì)數(shù)據(jù)的一種近似,而后者可以實(shí)現(xiàn)完全分解,我們對(duì)于前者重點(diǎn)研究了其在陣列信號(hào)處理中的應(yīng)用,而對(duì)于后者我們側(cè)重于對(duì)于數(shù)據(jù)精度表示要求更高的圖像處理方面的研究?！绷很娎f(shuō)。實(shí)際上,這正是他承擔(dān)的國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金和面上項(xiàng)目的研究目標(biāo)。眾所周知,隨著科技的進(jìn)步以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,科學(xué)計(jì)算特別是矩陣計(jì)算的研究越來(lái)越受到科技人員的重視,其應(yīng)用領(lǐng)域已滲透到通信、雷達(dá)、聲納、控制、醫(yī)學(xué)、信號(hào)與信息處理、模式識(shí)別等許多學(xué)科及領(lǐng)域中,并成為重要的、不可替代的數(shù)學(xué)工具。例如,在雷達(dá)、聲納、醫(yī)學(xué)成像等涉及陣列信號(hào)處理的領(lǐng)域中,對(duì)多個(gè)傳感器接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行矩陣分解進(jìn)行低秩近似獲得信號(hào)子空間或噪聲子空間,進(jìn)而可有效地解決目標(biāo)測(cè)向或目標(biāo)成像問(wèn)題。而在圖像處理及識(shí)別等領(lǐng)域中,通常將矩陣分解作為一種圖像特征提取工具,基于圖像數(shù)據(jù)分解結(jié)果進(jìn)行后續(xù)高層次的圖像處理,如圖像水印嵌入、圖像識(shí)別、圖像濾波、圖像壓縮等等。目前,他正致力于國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“張量的高階奇異值分解基礎(chǔ)理論研究及其應(yīng)用”的研究,并取得了一些重要成果,包括張量的降維算法等。“關(guān)于張量的特征選擇,新的圖像處理方法,我們也已經(jīng)有一些初步的想法,正在不斷完善?！睋?jù)悉,這一項(xiàng)目于2012年啟動(dòng),計(jì)劃用四年時(shí)間解決多個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題,旨在完善和發(fā)展張量在HOSVD(高階奇異值分解)框架下的最優(yōu)低秩近似理論和方法,并挖掘張量核元素的特性。在此基礎(chǔ)上,提出基于張量子空間的陣列信號(hào)多參數(shù)聯(lián)合估計(jì)新算法;此外,對(duì)圖像數(shù)據(jù)構(gòu)造張量模型,提出基于張量HOSVD的彩色圖像水印新算法、彩色圖像壓縮新算法、圖像融合新算法以及人臉圖像識(shí)別新算法。這些理論的完善以及算法的提出將為HOSVD進(jìn)一步的發(fā)展以及在涉及張量低秩近似的雷達(dá)、圖像通信、遙感遙測(cè)等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用提供重要的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。人們常說(shuō),風(fēng)光永遠(yuǎn)在路上,梁軍利和他的研究團(tuán)隊(duì)亦一直在科研的道路上,他們不斷求索,不懈進(jìn)取,為我國(guó)科技事業(yè)的進(jìn)步勇往直前!國(guó)內(nèi)外研究文獻(xiàn)發(fā)表情況梁軍利,1978年生。西安理工大學(xué)教授,博士后,博士生導(dǎo)師,2012年陜西省青年科技新星。在IEEETran.ImageProcessing、IEEETran.SignalProcessing、IEEETrans.AntennasandPropagation、IEEETrans.AerospaceandElectronicSystems、IE