新的适用于生物亲缘关系精准判定的集合建模系统及方法

本发明属于智能化算法设计与产品应用领域，具体涉及一种新的适用于生物亲缘关系精准判定的集合建模系统及方法

背景技术

1、涉及的背景技术：

2、亲属关系识别技术主要用于判断特定的两个样本之间是否具有亲缘关系，本质上是一种单样本-单样本的度量形式，现有的技术包括基于度量的方法，基于深度学习的方法。

3、图像集识别技术主要用于挖掘同一类别对象体现的丰富多视角信息，属于同类样本集合-同类样本集合的度量形式，如图像集仅包含一张图片，则图像集识别转换为特定的单样本图像识别技术。

4、层级图数据挖掘技术，主要利用非线性双曲流形技术挖掘层级属性图数据特性。

5、大模型知识蒸馏技术，利用知识蒸馏策略实现轻量化小模型设计。

6、近10年来，以上技术快速发展，但是在公共安全领域失踪人口追踪，生态学领域物种分析与修复，族谱分析等包含内在亲缘属性的领域，缺乏具有快速性、可靠性、有效性的任务处理方法，根本问题在于缺乏建模亲缘关系数据的理论框架，难以支持下游应用任务。因此迫切需要结合理论研究和系统实现解决该领域的瓶颈难题。

技术实现思路

1、本发明的目的是攻克亲缘关系研究领域中存在的理论建模难关，设计一种新的适用于生物亲缘关系精准判定的集合建模系统，具体包括依次设置的亲缘关系数据建模模块、面向集合数据的算法设计与分析模块、任务决策优化模块和系统显示模块，其中：

2、亲缘关系数据建模模块：用于对于采集的亲缘属性目标数据（包含部分生成式属性样本），以集合策略进行建模，保证单个集合只包含同一亲缘属性的数据类型，完成利用集合来表达复杂的亲缘关系，同时构建亲缘关系描述的文本信息作为亲缘数据集合的辅助信息；

3、面向集合数据的算法设计与分析模块：用于基于亲缘属性集合，构建两种度量类型，分别是亲缘关系数据集合与亲缘关系数据集合，亲缘关系数据集合与同一类别数据集合，设计深度网络学习算法，实现对目标对象的特征抽取与表达，利用文本辅助信息，强化目标对象集合语义层面的理解；

4、任务决策优化模块：用于针对不同的任务，包含检测、检索，分类与识别，基于算法设计与分析模块中的集合特征描述，进行决策优化与部署；

5、系统显示模块：用于显示系统运行产生的各种数据结果，展示不同应用场景该系统处理的指标结果。

6、进一步地，在亲缘关系数据建模模块中，首先立足实际应用场景，比如但不限于公共安全领域，生态环境领域等，着眼于具有亲缘关系的类别数据，以亲缘属性为纽带，构建集合数据，保证单个集合中包含具有同一亲缘属性的数据，特殊情况为只包含同一属性同一类别数据。实现利用集合这种数学结构来表达亲缘关系这一属性。考虑到亲缘对象分析中多目标对象之间的亲缘关系，引入文本描述作为辅助信息。以上数据形式可包含多种，具体作如下解释：

7、（1）数据类型为采集的图像，或生成模型产生的图像；

8、（2）数据类型为采集的视频序列，或生成模型产生的视频；

9、（3）数据类型为采集的音频，或或生成模型产生的音频；

10、（4）文本信息为亲缘属性的具体描述特征，比如针对图像模态，可以文本描述为，本亲缘集合中，存在眼睛特征相似或嘴巴特征相似，或脸型相似，此处为举例说明，但不应将此理解为本发明文本描述的范围仅限于该例，凡基于文本信息以及其他人工智能手段获取的可描述亲缘属性的文字信息均属于本发明的范围；

11、（5）亲缘属性可特指生物遗传学中的亲属关系，同一物种；

12、（6）亲缘关系在实际应用中的认定也可扩展为，基于不同类别数据，在某一共性属性约束下，可建立多目标之间的紧密关系。集合用于描述这一紧密关系所包含的全部数据。

13、进一步地，在面向集合数据的算法设计与分析模块中，基于亲缘属性集合，需要构建两种度量类型，分别是亲缘关系数据集合与亲缘关系数据集合，亲缘关系数据集合与同一类别数据集合。基于亲缘数据集合特性，并结合以上两种度量形式，设计相匹配的主干深度网络学习算法，实现对目标对象的特征抽取与表达。此外利用文本辅助信息，强化模型对于亲缘关系数据集合语义层面的理解，此处可设计深度特权信息描述网络支撑前述主干网络。

14、进一步地，在任务决策优化模块中，用于解决实际应用场景中基于亲缘数据集合描述的各种任务，包含对象检测、检索，特定对象分类与识别。针对集合数据设计的高效学习算法，提取特征用于不同任务处理。此外基于集合亲缘关系大模型知识蒸馏策略，设计轻量化易部署的小模型满足不用应用需求的任务，如移动端模型快速部署，实现模型优化与任务自适应性选择设置。

15、进一步地，在系统显示模块中，用于显示系统运行产生的各种数据结果，展示不同应用场景该系统处理的指标结果，比如数据导入，系统启动运行，显示性能与效率，亲缘集合数据交互关系显示等。

16、本发明还设计了新的适用于生物亲缘关系精准判定的集合建模方法，依次包括以下步骤：

17、（1）亲缘关系数据建模：对采集的亲缘属性目标数据，包含部分生成式属性样本，以集合策略进行建模，保证单个集合只包含同一亲缘属性的数据类型，完成利用集合来表达复杂的亲缘关系，同时构建亲缘关系描述的文本信息作为亲缘数据集合的辅助信息；

18、（2）面向集合数据的算法设计与分析：基于亲缘属性集合，构建两种度量类型，分别是亲缘关系数据集合与亲缘关系数据集合，亲缘关系数据集合与同一类别数据集合，设计深度网络学习算法，实现对目标对象的特征抽取与表达，利用文本辅助信息，强化目标对象集合语义层面的理解；

19、（3）任务决策优化：针对不同的任务，包含检测、检索，分类与识别，基于算法设计与分析模块中的集合特征描述，进行决策优化与部署；

20、（4）系统显示：显示系统运行产生的各种数据结果，展示不同应用场景该系统处理的指标结果。

21、与现有技术相比，本发明产生的有益效果包括：

22、本发明采用集合描述策略来表达亲缘关系这一属性，克服了具有亲缘关系属性的实际应用场景中存在的目标交互关系理论分析框架欠缺的瓶颈，解决了亲缘关系数据描述的基本问题。

23、设计基于亲缘关系集合的算法实现亲缘关系特征抽取与表达。

24、构建轻量化亲缘关系目标判定系统，满足实际应用低成本，易部署，实时性，高可靠性要求。

技术特征：

1.一种新的适用于生物亲缘关系精准判定的集合建模系统，其特征在于，包括依次设置的亲缘关系数据建模模块、面向集合数据的算法设计与分析模块、任务决策优化模块和系统显示模块，其中：

2.根据权利要求1所述的新的适用于生物亲缘关系精准判定的集合建模系统，其特征在于，所述亲缘关系数据建模模块中，首先立足实际应用场景，包括但不限于公共安全领域，生态环境领域，着眼于具有亲缘关系的类别数据，以亲缘属性为纽带，构建集合数据，保证单个集合中包含具有同一亲缘属性的数据，特殊情况为只包含同一属性同一类别数据；实现利用集合这种数学结构来表达亲缘关系这一属性；考虑到亲缘对象分析中多目标对象之间的亲缘关系，引入文本描述作为辅助信息。

3.根据权利要求2所述的新的适用于生物亲缘关系精准判定的集合建模系统，其特征在于，数据形式包含多种，具体为：

4.根据权利要求1所述的新的适用于生物亲缘关系精准判定的集合建模系统，其特征在于，所述面向集合数据的算法设计与分析模块中，基于亲缘关系数据建模模块的描述，获得集合数据以描述亲缘关系，本模块基于亲缘属性集合，构建两种度量类型，分别是亲缘关系数据集合与亲缘关系数据集合，亲缘关系数据集合与同一类别数据集合；基于亲缘数据集合特性，并结合以上两种度量形式，设计相匹配的主干深度网络学习算法，实现对目标对象的特征抽取与表达；此外利用文本辅助信息，强化模型对于亲缘关系数据集合语义层面的理解，设计深度特权信息描述网络支撑主干网络。

5.根据权利要求1所述的新的适用于生物亲缘关系精准判定的集合建模系统，其特征在于，所述任务决策优化模块中，用于解决实际应用场景中基于亲缘数据集合描述的各种任务，包含对象检测、检索，特定对象分类与识别；基于面向集合数据的算法设计与分析模块设计的深度网络学习算法，提取特征用于不同任务处理；此外基于集合亲缘关系大模型知识蒸馏策略，设计轻量化易部署的小模型满足不用应用需求的任务。

6.根据权利要求1所述的新的适用于生物亲缘关系精准判定的集合建模系统，其特征在于，所述系统显示模块中，数据导入，系统启动运行，显示性能与效率，亲缘集合数据交互关系显示。

7.新的适用于生物亲缘关系精准判定的集合建模方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任意一项所述的系统，依次包括以下步骤：

技术总结本发明涉及智能化算法设计与产品应用领域，特别涉及一种新的适用于生物亲缘关系精准判定的集合建模系统及方法。所述系统包括亲缘关系数据建模模块、面向集合数据的算法设计与分析模块、任务决策优化模块，系统显示模块。本发明重在创新地提出一种针对亲缘关系数据的集合建模策略，从理论上解决了亲缘关系数据难以高效建模与判定性能低下之间的鸿沟问题，同时设计了系统实现，能够应用于公共安全领域失踪人口追踪，生态学领域物种分析与修复，族谱分析等包含内在亲缘属性的领域，实际应用潜力较好，相比于特定领域基因测试技术存在的耗时昂贵问题，本发明技术具有快捷，高效，安全，海量样本批处理特点。技术研发人员：闫文珠受保护的技术使用者：南京师范大学技术研发日：技术公布日：2024/9/9