项目完成了模式识别领域的最小平方误差算法的如下主要研究工作。（1）设计了基于原始人脸图像及“镜像脸”的双向样本表示与分类方法。设计该方法的动机如下。以前的人脸识别方法无一例外的使用训练样本来表达测试样本，并根据表达 结果对测试样本进行分类。其实除此之外，完全也可以使用测试样本来表达训练样本，并将表达结果应用于测试样本的分类决策。因此，本项目提出了一个双向样本表示与分类方法。（2）传统的线性回归方法将所有的样本投影到一个二值化的标签矩阵，忽略了样本 之间的差别；为解决这个问题，项目组提出了一个正则化的标签松弛线性回归模型。该模型不仅可以扩大不同类样本之间的距离，而且可以有效地解决模型的过拟合问题。为了增强算法的鲁棒性，进一步地提出了一个基于2,1 范数损失函数的鲁棒性模型，该模型可以有效地处理噪声数据。针对这两个模型，提出了两个对应的优化算法，使得分类更有效，运算更快捷。（3）设计了自适应的权重融合算法，算法在分类问题中取得了很高的精度。而且， 算法具有自动确定权重的优点。（4）判别字典学习是字典学习也是一个广义的最小平方误差问题，其核心是如何设计判别式约束项提高字典的判别性能。本项目利用编码系数矩 阵的行向量(“profile”)和原子的特征构建基于鲁棒判别式约束的字典学习模型，增强字典的判别性，提高基于字典的模式分类性能。利用profiles 和原子构建拉普拉斯图表示它们的结构特征，并在此基础上利用流形学习理论构建鲁棒判别式约束项模型，使其既能继承训练样本的结构特征，又能保持原子的结构和自相关性特征。此外，根据原子与profiles的一一对应关系，构建基于Fisher准则的判别式约束项模型，增强字典的判 别性能。本项目提出的基于鲁棒判别式约束的字典学习模型能在一定程度上解决判别字 典学习算法中存在着判别式约束项的鲁棒性和自适应性差以及字典判别性不强等问题。

最小平方误差分类具有较优的理论性质，但其在应用中存在如下问题：算法鲁棒性低，对同一类别的测试样本与训练样本有较大差异的情况，算法容易产生错误分类结果。作为一类重要的最小平方误差分类方法，（稀疏）描述方法在人脸识别等应用中取得了不错的效果，但仍存在其算法未能充分地利用训练样本与测试样本这两类数据来评估测试样本与各类别间相似性等问题。同时，该类方法在生物特征识别应用中也忽略了生物特征数据本身所具有的不确定这一重要特性。针对这些问题，本项目以设计新的最小平方误差分类方法为重点，将设计鲁棒最小平方误差分类、稀疏最小平方误差方法、基于原始人脸图像及对称脸的双向样本表示与分类方法的设计、以及基于总体最小二乘法的样本表示与识别方法的设计、基于不确定数据理论的样本表达与识别等方法。本项目设计的方法与算法将非常适合人脸识别等生物特征识别任务。

结构改进

锯轮是实现安装带锯机的一对轮子，是实现主运动的主要部件。带锯机的下锯轮是主动轮，要具有较大的转动惯量，工作中能起到飞轮作用。上锯轮是被动的，由锯条带动，要求做的轻些，能与锯条尽可能保持同步，以便减少因启动制动和锯切阻力变化而引起的锯轮锯条之间剧烈的摩擦打滑，以防止锯条过分伸缩而断裂。

(1)对带锯轮表面进行淬火处理和冷作硬化处理以提高锯轮表面的强度，减少锯轮与锯条之间的摩擦。

(2)在锯轮表面覆贴 3－ 5mm 厚度的橡胶，能后有效地较低噪音。这种方法多用于家具厂的小型带锯机上。

(3)将上锯轮结构由辐条式改为辐板式，使其不易受激振动。辐板式上锯轮采用整体铸造结构，消除或降低了辐条式上锯轮转动产生的气流旋转噪声和涡流噪声，整机噪声降低 3d B(A)左右。

装置的改进

当前带锯机主要特点为进料速度大，锯机规格大，锯条稳定性差。锯解准确度低，而锯条稳定性取决于锯条张紧度、锯条外露长度、进料方向及导向装置等因素。锯卡是带锯机的导向装置，其作用在于缩短锯条工作边的自由长度，提高锯条的刚度，减小锯条横向振动的振幅，从而保持锯路平直。锯卡的安装位置应接近锯割的木材。锯卡有上锯卡和下锯卡。下锯卡固定于机座上，上锯卡安装于机身专设的导轨上，可随锯路高低不同而随时调节。

传统锯机中的锯卡一般采用双耐锯卡，它由两块硬木制成，与锯条留有一定间隙(一般控制在0.1～0.15mm，过紧则摩擦过大，锯条发热易产生弯曲，过松则会失去锯卡的作用) ，这种结构型式不能充分保证锯条在工作中不窜动，稳定性差。

为了解决锯卡内衬与锯条之间又有间隙又希望锯卡能起到一定的张紧锯条的作用，对锯卡做了如下的改进:

①压力锯卡:其工作原理是将锯条的工作边通过锯卡的侧向压力向外挤压，使锯条的工作边超过锯轮轮缘外侧一段距离(一般约 6—15mm) ，从而将锯条强制拉直。采用气动或液压缸式压力锯卡，可实现锯条自动退避，用它代替用的跑车自动退避装置，有利于摇尺精度的提高。

②将传统的锯卡改进为滚动式锯卡:锯条有一边抵住滚柱，降低了锯卡与锯条之间的摩擦。

自动处理系统

为使锯条适应木材的切削应力及其自身热应力变化，防止锯条窜动，达到稳定工作的目的，普通带锯机上的锯条须经常进行适张度处理，而适张度处理技术技术性较强，依赖经验及传统，技术保守，常会出现问题． 致使锯切不畅，锯解精度低，锯机操作工与修锯工之间产生矛盾等。因此许多国家都在研制各种能自动处理适张度的锯机。

①南京林业大学研制的适用于普通带锯机的适张度自动处理锯轮形式。经在生产中使用，无论是原来有适张度或新用的锯条都不需另作适张度处理，而能直接使用，且锯条工作平稳，锯背及锯齿齿根处摹本上不产生裂睬，锯材加工质量良好。由于该项技术对原有带锯机的基率结构不变，只进行锯轮轮辕面的车削加工，便于推广使用。

②轮缘上加工出凸棱欧洲一些现代化带锯机上普遍在轮缘上磨削出凸棱，主要有两种形式。一种把轮缘面加共成二个圆弧形，并使它们在离工作边沿约 1 /3 轮宽处形成凸棱;另一种轮缘面的前沿和背部均为直线，中间加工成圆弧并在靠近前沿处形成凸棱。

③锯轮轮缘表面开有环形槽这些槽可以顺利地排除锯条与轮缘表面之间由于挤入空气而可能形成的气垫，使锯条与锯轮更紧密地接触，以提高锯条的工作稳定性。同时这些槽使锯条表面在宽度方向形成多支撑点，有利于阻止锯条向后滑移。

④锯轮静轴结构锯轮轴在张紧力作用下的弯曲，会使锯轮回转时产生过大的径向跳动，引起锯条周期性伸缩、应力陡变和不稳定。为了解决这一问题，现代带锯机普遍采取静轴结构，这种结构刚度好，不易产生弯曲，有利于提高锯轮锯条运转的稳定性，能适应高张力带锯机的需要。同时静轴结构还可做成单支撑形式，便于在各种联锯上应用。

锯条检测

锯条裂口是锯条在使用中难以避免的常见现象。但它却给制材生产带来不良的影响。当锯条裂口超过规定长度时，就会造成事故，并威胁着操作人员的人身安全。所以修锯工人在修锯的同时尽管采取了不同的措施，锯条裂口虽避免了，往往因措施不当，又带来了锯条不好用，寿命短的弊病，而且锯出的木材质量明显下降。以前仅从满足使用要求出发，作了三项机械性能指标规定，即抗拉强度，伸长率及硬度，但从安全角度出发不够全面，特别是细木工带锯条的韧性指标，疲劳性能反映不明显。应用反复弯曲试验法为一项有效检测法，它具有试验装置简单、缺陷反映敏感、操作方便、试验周期短的优点。方法可参考国标GB235 － 33 金属反复弯曲试验机(型号 GWJ － 5)经适当改装，更换部分零件即可应用带材试验。可检测三方面缺陷:

a． 钢材内部缺陷(如细裂纹、夹尾等)。

b． 钢材含有的有害杂质 (如过量非金属夹杂物，有害元素的晶界富集等)。

c． 热处理缺陷 (如晶粒粗大、淬火裂纹、网状碳化物，回火脆性)。

经实践表明，能同时发现冷热加工出现缺陷，同拉伸、硬度试验配合使用，可反映良好的经济效果，较大程度上减少了带锯断裂事故发生率、促使带锯质量的提高 。

锯轮的结构改进

锯轮是实现安装带锯机的一对轮子，是实现主运动的主要部件。带锯机的下锯轮是主动轮，要具有较大的转动惯量，工作中能起到飞轮作用。上锯轮是被动的，由锯条带动，要求做的轻些，能与锯条尽可能保持同步，以便减少因启动制动和锯切阻力变化而引起的锯轮锯条之间剧烈的摩擦打滑，以防止锯条过分伸缩而断裂。

(1) 对带锯轮表面进行淬火处理和冷作硬化处理以提高锯轮表面的强度，减少锯轮与锯条之间的摩擦。

(2) 在锯轮表面覆贴 3－ 5mm 厚度的橡胶，能后有效地较低噪音。这种方法多用于家具厂的小型带锯机上。

(3) 将上锯轮结构由辐条式改为辐板式，使其不易受激振动。辐板式上锯轮采用整体铸造结构，消除或降低了辐条式上锯轮转动产生的气流旋转噪声和涡流噪声，整机噪声降低 3d B(A)左右。

带锯机的导向装置的改进

当前带锯机主要特点为进料速度大，锯机规格大，锯条稳定性差。锯解准确度低，而锯条稳定性取决于锯条张紧度、锯条外露长度、进料方向及导向装置等因素。锯卡是带锯机的导向装置，其作用在于缩短锯条工作边的自由长度，提高锯条的刚度，减小锯条横向振动的振幅，从而保持锯路平直。锯卡的安装位置应接近锯割的木材。

锯卡有上锯卡和下锯卡。下锯卡固定于机座上，上锯卡安装于机身专设的导轨上，可随锯路高低不同而随时调节。传统锯机中的锯卡一般采用双耐锯卡，它由两块硬木制成，与锯条留有一定间隙（一般控制在0.1～0.15mm，过紧则摩擦过大，锯条发热易产生弯曲，过松则会失去锯卡的作用），这种结构型式不能充分保证锯条在工作中不窜动，稳定性差。为了解决锯卡内衬与锯条之间又有间隙又希望锯卡能起到一定的张紧锯条的作用，对锯卡做了如下的改进：

① 压力锯卡：其工作原理是将锯条的工作边通过锯卡的侧向压力向外挤压，使锯条的工作边超过锯轮轮缘外侧一段距离（一般约 6～15mm），从而将锯条强制拉直。采用气动或液压缸式压力锯卡，可实现锯条自动退避，用它代替用的跑车自动退避装置，有利于摇尺精度的提高。

② 将传统的锯卡改进为滚动式锯卡：锯条有一边抵住滚柱，降低了锯卡与锯条之间的摩擦。

锯条适张度自动处理系统

为使锯条适应木材的切削应力及其自身热应力变化，防止锯条窜动，达到稳定工作的目的，普通带锯机上的锯条须经常进行适张度处理，而适张度处理技术技术性较强，依赖经验及传统，技术保守，常会出现问题。 致使锯切不畅，锯解精度低，锯机操作工与修锯工之间产生矛盾等。因此许多国家都在研制各种能自动处理适张度的锯机。

① 南京林业大学研制的适用于普通带锯机的适张度自动处理锯轮形式。经在生产中使用，无论是原来有适张度或新用的锯条都不需另作适张度处理，而能直接使用，且锯条工作平稳，锯背及锯齿齿根处摹本上不产生睬，锯材加工质量良好。由于该项技术对原有带锯机的基率结构不变，只进行锯轮轮辕面的车削加工，便于推广使用。

② 轮缘上加工出凸棱欧洲一些现代化带锯机上普遍在轮缘上磨削出凸棱，主要有两种形式。一种把轮缘面加共成二个圆弧形，并使它们在离工作边沿约 1/3 轮宽处形成凸棱；另一种轮缘面的前沿和背部均为直线，中间加工成圆弧并在靠近前沿处形成凸棱。

③ 锯轮轮缘表面开有环形槽这些槽可以顺利地排除锯条与轮缘表面之间由于挤入空气而可能形成的气垫，使锯条与锯轮更紧密地接触，以提高锯条的工作稳定性。同时这些槽使锯条表面在宽度方向形成多支撑点，有利于阻止锯条向后滑移。

④ 锯轮静轴结构锯轮轴在张紧力作用下的弯曲，会使锯轮回转时产生过大的径向跳动，引起锯条周期性伸缩、应力陡变和不稳定。为了解决这一问题，现代带锯机普遍采取静轴结构，这种结构刚度好，不易产生弯曲，有利于提高锯轮锯条运转的稳定性，能适应高张力带锯机的需要。同时静轴结构还可做成单支撑形式，便于在各种联锯上应用。

锯条检测

锯条裂口是锯条在使用中难以避免的常见现象。但它却给制材生产带来不良的影响。当锯条裂口超过规定长度时，就会造成事故，并威胁着操作人员的人身安全。所以修锯工人在修锯的同时尽管采取了不同的措施，锯条裂口虽避免了，往往因措施不当，又带来了锯条不好用，寿命短的弊病，而且锯出的木材质量明显下降。以前仅从满足使用要求出发，作了三项机械性能指标规定，即抗拉强度，伸长率及硬度，但从安全角度出发不够全面，特别是细木工带锯条的韧性指标，疲劳性能反映不明显。

应用反复弯曲试验法为一项有效检测法，它具有试验装置简单、缺陷反映敏感、操作方便、试验周期短的优点。方法可参考国标GB235 － 33 金属反复弯曲试验机（型号 GWJ － 5）经适当改装，更换部分零件即可应用带材试验。可检测三方面缺陷：

a． 钢材内部缺陷（如细裂纹、夹尾等）。

b． 钢材含有的有害杂质（如过量非金属夹杂物，有害元素的晶界富集等）。

c． 热处理缺陷（如晶粒粗大、淬火裂纹、网状碳化物，回火脆性）。

经实践表明，能同时发现冷热加工出现缺陷，同拉伸、硬度试验配合使用，可反映良好的经济效果，较大程度上减少了带锯断裂事故发生率、促使带锯质量的提高。

《煤巷顶板稳定性分类方法及其应用》可供从事采矿工程和地下工程等相关工作的高等学校教师及研究生、科研院所的研究人员和设计部门的设计人员参考，也可供有关工程技术人员参考。