检索结果-内蒙古大学图书馆

北京联合大学学报 2024年第6期38卷 49-54页

作者：刘文军北京邮电大学理学院北京100876

新工科形势下的人才培养目标注重培养具有创新精神与实践能力的复合型人才,这对高等学校基础学科课程的教学模式提出了新要求。以数学物理方法课程为例,结合新形势下的教学现状,针对出现的问题,从理论学习的创新与实践能力的培养两方面... 详细信息

新工科形势下的人才培养目标注重培养具有创新精神与实践能力的复合型人才,这对高等学校基础学科课程的教学模式提出了新要求。以数学物理方法课程为例,结合新形势下的教学现状,针对出现的问题,从理论学习的创新与实践能力的培养两方面进行改革,完善新工科形势下数学物理方法课程的教学设计。新的数学物理方法课程教学模式强调培养应用型人才,着力推动产教融合创新发展,体现行业特色型院校的时代责任。

关键词：新工科数学物理方法教学方式产教融合

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基于深度学习的盲信号分离算法研究

基于深度学习的盲信号分离算法研究

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作者：谢志进北京邮电大学

学位级别：硕士

在许多实际应用中,人们无法直接获得原始信号的独立观测值,往往只能得到混合信号,因而难以对每个信号进行独立的处理和分析操作。如何从混合信号中恢复出源信号成为人们关注的重点问题。传统的盲信号分离技术,需要挖掘信号的数学特性,... 详细信息

在许多实际应用中,人们无法直接获得原始信号的独立观测值,往往只能得到混合信号,因而难以对每个信号进行独立的处理和分析操作。如何从混合信号中恢复出源信号成为人们关注的重点问题。传统的盲信号分离技术,需要挖掘信号的数学特性,利用信号的高阶统计特性、稀疏特性等完成信号的分离。然而,这种分离技术需要源信号的概率密度函数与算法中应用的非线性函数的特性对应,导致算法适用的源信号类型和算法能达到的最佳效果受限。深度学习技术作为一种监督学习方法,具有较好的函数拟合能力和适应能力,可以弥补传统盲信号分离算法中表达能力不足的问题。因此,本文主要针对基于高阶统计特性的独立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)算法进行研究,希望将神经网络与盲信号分离算法相结合,使算法的分离效果得到提升。主要研究工作概括如下:(1)本文结合算法本身的特性,提出了一种基于可解释神经网络的ICA增强网络结构,解决高阶统计特性求解的盲分离算法中迭代表达式的相关函数数学形式固定,分离信号种类受限的问题。该方法使用可解释网络代替非线性函数,在迭代计算中引入深度学习过程,设计出数据驱动的神经网络结构。提出的ICA增强网络能对盲信号分离算法的计算过程进行优化,提升算法的分离效果。实验结果表明,与最小误码率准则盲信号分离算法相比,算法可以有效地提升分离不同波形组成的混合信号的精确程度。此外,本文以余弦相似度作为评价标准,从数学角度对算法的分离效果进行评价,进一步证明了算法良好的分离效果。(2)本文提出使用多项式对非线性函数进行替代,设计参数优化的ICA神经网络,在保证算法分离精度的基础上,减少盲信号分离算法参数训练的时间。该方法通过使用少量的参数参与迭代计算,减少算法的执行时间。当多项式的阶数越高,对非线性函数能够实现越精确地逼近。与ICA增强网络相比,该算法能够在保证分离波形准确的同时,减少算法训练需要的时间。此外,本文使用余弦相似度对算法的分离效果进行评估,验证了算法的分离效果。(3)本文设计全连接形式的神经网络对ICA算法的完整迭代过程进行逼近,实现对迭代算法的等效替代,减少盲信号分离算法的计算次数。该方法首先根据最小误码率准则算法的可变参数及因变量的个数,设计多元多项式的阶数,并按照基于神经网络逼近多项式的方法计算神经网络的层数及神经元的个数,然后构造神经网络并进行实验验证。实验表明提出的神经网络的分离结果在牺牲一定精度的基础上,大大减少了算法迭代计算的次数,提升了算法计算的效率。

关键词：盲信号分离可解释神经网络多元多项式深度学习

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可压缩液体中的气泡球形稳定性的理论研究

可压缩液体中的气泡球形稳定性的理论研究

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作者：周星中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

可压缩液体中气泡的球形稳定性对水下爆炸等泡动力学领域的研究具有重要的意义。在理论上,球形稳定性的研究是泡动力学重要的组成部分,同时,它也是研究单气泡声致发光、水下爆炸等现象的重要基础;在实际应用中,气泡的球形稳定性在超声... 详细信息

可压缩液体中气泡的球形稳定性对水下爆炸等泡动力学领域的研究具有重要的意义。在理论上,球形稳定性的研究是泡动力学重要的组成部分,同时,它也是研究单气泡声致发光、水下爆炸等现象的重要基础;在实际应用中,气泡的球形稳定性在超声医疗、水力机械等领域具有重要作用。本文利用奇异摄动法,建立了可压缩液体中气泡球形扰动的理论模型。利用气泡的泡壁马赫数的值将泡壁附近的液体分为内场和外场,将内场的流体近似为不可压缩液体,使用拉普拉斯方程计算。外场的流体近似为可压缩液体,用波动方程来描述。通过匹配渐进展开法推导了可压缩液体中气泡的球形扰动方程。基于扰动方程中焓的两种表示方式(用压力近似焓或直接用焓表示),讨论了这两种方程预测的气泡球形扰动振荡特性相关物理量(扰动振幅、振幅速度和加速度)的差异。通过对比,发现这两种方程预测结果的差异主要体现在上述物理量的极值处,并且直接用焓表示的方程预测的极值的绝对值更大。此外,还定量研究了初始气泡半径和环境压力对两种方程预测结果的影响。增大初始气泡半径和环境压力,可以增强可压缩性的影响强度。通过研究发现:除了扰动振幅的极小值的无量纲差异随初始气泡半径的变化不是单调的外,随着初始气泡半径和环境压力的增大,两方程预测的其他球形扰动振荡特性相关物理量极值的无量纲差异是逐渐增大的。在推导考虑液体可压缩性的球形扰动方程的过程中,会出现包含着扰动振幅三阶导的项,使得求解方程时出现一个不符合物理意义的“伪解”,需要通过降阶来消除。采用两种不同的降阶方法会得到不同形式的扰动方程。本文引入一个变量λ（0＜λ＜1）,通过λ可以控制两种降阶方法在使用过程中的权重,进而形成一组形式不同但均满足一阶精度要求的扰动方程,用λ来区分。本文详细地对比了一阶扰动方程族成员对气泡球形扰动振荡特性相关物理量(扰动振幅、扰动振幅速度和加速度、扰动振幅的振荡频率)预测结果的差异。同时,通过改变初始气泡半径和环境压力,探讨了不同初始条件下,气泡球形扰动振荡特性相关物理量随λ的变化曲线。研究发现:气泡球形扰动振荡特性相关物理量的振荡特性受泡动力学特性的影响显著。在气泡第一振荡周期内,泡壁加速度为正的时间长度决定了气泡扰动振幅初始振荡频率;泡壁加速度的极值影响了扰动振幅速度和扰动振幅加速度的极值。随着λ的增大,扰动振幅第一次达到的极值的绝对值越小,扰动振幅曲线表现为更加快速的发散振荡。本文对可压缩液体中气泡的球形扰动的理论模型进行了推导和分析,探究了可压缩液体中气泡的球形扰动振荡特性,可为后续研究水下爆炸的损伤机制、水力机械不稳定性运行的影响因素以及应用于超声成像的微气泡的形状振荡提供参考。

关键词：气泡可压缩液体球形稳定性泡动力学

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基于区块链的电能量数据可信共享研究

基于区块链的电能量数据可信共享研究

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作者：杨云丹北京邮电大学

学位级别：硕士

电能量数据是国家基础性战略资源,其对于国家宏观经济研判、社会发展和民生改善等方面都有着积极的作用。推进电能量数据共享开放有利于打破部门之间、政企之间的数据壁垒,带动能源数据更大范围、更大规模的共享和应用。目前电力行业普... 详细信息

电能量数据是国家基础性战略资源,其对于国家宏观经济研判、社会发展和民生改善等方面都有着积极的作用。推进电能量数据共享开放有利于打破部门之间、政企之间的数据壁垒,带动能源数据更大范围、更大规模的共享和应用。目前电力行业普遍采用中心化数据管理共享平台,解决了海量电能量数据存储与共享问题,然而由于缺乏数据共享监管机制,数据共享后用户失去了对数据的物理控制权,导致共享数据滥用问题频发。此外,中心化的数据管理及共享方式易发生单点故障,造成数据丢失、共享失败等问题。因此,如何构建支持安全审计和受控访问的电能量数据分布式共享平台是当前电力行业数字化驱动的研究重点。区块链技术实现了一个去中心化的可信分布式数据库,其存储的数据具有永久性且不可篡改的特点,可以为电能量数据分布式共享提供可信、受控的数据及权限管理平台。电能量数据传输共享过程中的数据安全问题主要体现在数据共享流转记录模糊、缺乏安全可靠的密钥管理机制、共享数据访问难掌控三个方面。因此,论文主要工作与创新点如下:(1)提出一种基于区块链驱动的端到端前向安全加密方法。针对电能量数据传输过程中因缺乏安全可靠的密钥管理机制导致的数据泄漏、篡改等安全问题,结合密钥隔离技术设计支持前向安全的密钥更新策略,每一周期初始自动更新通信传输两端的私钥,而公钥保持不变,使得某一时段私钥泄漏不会影响之前时段会话密钥及加密数据的安全,减少通信两端私钥泄漏影响的时间范围,保障电能量数据的前向传输安全;针对电能量数据不可信、流转链路不透明等问题,使用区块链和智能合约技术自动存证电能量数据可信根及数据流转记录,实现电能量数据的可验证性和跨域流转轨迹溯源。为验证方法的安全性,对前向安全密钥更新策略进行了可证明级别的安全性分析,结果表明策略可抵抗前向安全的适应性选择密文攻击。(2)提出一种支持电能量数据可信共享的细粒度动态安全控制方法。针对共享数据滥用、数据权益难保障的问题,结合属性代理重加密技术设计数据细粒度动态安全控制策略,利用属性加密技术实现共享数据的加密受控访问,同时支持基于共享密文的重加密计算,调整密文中嵌入的共享访问策略,保证在原始明文信息不被泄漏的情况下实现共享数据访问权限的动态授予和撤销;针对电能量共享数据访问不可控的问题,设计区块链融合的数字保险箱模型存储共享数据密文,限制共享数据的解密、访问和使用仅可通过数字保险箱完成。数字保险箱区块链模块永久存证共享数据访问、使用记录,辅助实现共享数据确权,保障共享用户的合法数据权益。为验证方法的安全性,对细粒度动态安全控制策略进行了可证明级别的安全性分析,结果表明策略能够抵抗选择明文攻击。(3)设计实现基于区块链的数据共享技术实验。对提出的前向安全加密方法和细粒度动态安全控制方法进行功能仿真实现,并编译形成智能合约部署在Hyperledger Fabric区块链上,实现支持可信、受控共享的分布式数字保险箱。分别对两个方法进行了横向和纵向对比分析,横向对比所提方法与现有相关研究技术在实现功能、计算资源消耗、通信资源消耗等方面的表现,纵向分析方法内各步骤的计算耗时,对方法的可行性做出整体评估。实验结果表明,前向安全加密方法横向对比性能较优,且纵向实验结果展示更新一次私钥仅需0.1毫秒,远远小于生成一对公私钥所需的33毫秒,表明该方法在提升传输安全性的同时,降低了计算及通信资源的消耗;细粒度动态安全控制方法在横向对比性能表现较优的情况下,还支持无计算消耗的重加密正确性验证功能。论文的目标是为电能量数据共享提供一个可信、可靠、安全的框架,以支持电力行业的数字化转型。

关键词：电能量数据共享前向安全区块链物联网智能合约

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基于时间敏感网络的OPC UA业务调度研究

基于时间敏感网络的OPC UA业务调度研究

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作者：陈小虎北京邮电大学

学位级别：硕士

随着工业4.0的兴起,工业互联网发展迅速,其中网络是工业互联网的基础。目前工厂内网络呈现“两层三级”结构,信息技术(Information Technology,IT)网络和操作技术(Operation Technology,OT)网络相互独立,难以在统一的网络架构中实现数... 详细信息

随着工业4.0的兴起,工业互联网发展迅速,其中网络是工业互联网的基础。目前工厂内网络呈现“两层三级”结构,信息技术(Information Technology,IT)网络和操作技术(Operation Technology,OT)网络相互独立,难以在统一的网络架构中实现数据传输,极大降低数据传输效率,增加通信成本。实现两者的融合可以有效解决这一问题。开放平台通信统一架构(Open Platform Communication Unified Architecture,OPC UA)与时间敏感网络(Time-Sensitive Networking,TSN)的结合构成了统一、开放的网络通信架构,可以实现IT与OT的融合。基于时间敏感网络的OPC UA业务调度研究,可以将OPC UA安全可靠的语义互操作的业务能力与TSN的实时、确定性的网络行为相结合,为实时工业通信提供统一、标准化的解决方案,因此具有重要意义。OPCUA业务是基于OPCUA应用程序之间的通信来实现的。目前基于TSN的OPC UA应用场景实现相对简单,缺乏对OPC UA业务流量的分析。对于实现基于TSN网络的OPC UA业务的低时延通信,底层TSN网络无法获取OPCUA业务流量的时延参数,如周期、端到端的延迟以及抖动等,难以完成TSN的网络配置。此外,TSN提供的网络级别的流量调度无法完全保证终端OPCUA业务的实时性,应用级别的端到端的延迟与底层的网络调度和终端系统内部的任务调度有关。基于以上问题分析,本文主要工作内容如下:首先完成基于TSN的OPC UA业务通信技术研究。本文对OPC UA与TSN融合网络模型分析,建立OPCUAPub/Sub消息与TSN帧的映射机制,实现OPCUA业务流与TSN网络流的映射,并且根据IEEE802.1Qcc协议设计OPCUA终端与TSN的网络配置方案。基于此,本文搭建基于TSN控制器的OPCUA业务通信实验架构,并完成架构中的各个功能模块的工作流程设计与测试,实现OPC UA终端到TSN网络的自动化交互配置。最终在底层有无TSN调度支持下通过OPC UA Pub/Sub数据包的延迟分析对比,证明了基于TSN网络的应用数据包具有更好的传输性能,传输延迟平均提升了 80%。其次针对底层TSN 网络调度计算过程,本文提出终端业务流与TSN网络流的联合调度算法,并且基于可满足性模理论(Satisfiability Modulo Theories,SMT)求解过程做出优化。通过系统建模将终端业务流与网络流的联合调度问题转化为数学求解问题,调度求解域从网络链路域拓展为终端链路域和网络链路域之和,建立调度约束条件,通过SMT求解器进行求解。本文根据终端业务流的特性将其划分为通信业务流和非通信业务流,优先使用SMT求解器求解终端通信业务流与底层网络流的调度,然后遍历每个终端,使用实时调度截止日期优先算法在每个终端链路剩余的解空间上确定非通信业务流的调度。通过降低SMT求解器的求解规模来提高整体求解性能,最终通过仿真验证该优化算法的有效性。

关键词：时间敏感网络开放平台通信统一架构映射机制流量调度

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面向多波段光网络的带宽碎片自适应整理研究

面向多波段光网络的带宽碎片自适应整理研究

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作者：席子轶北京邮电大学

学位级别：硕士

第五代移动通信技术(5G)、虚拟现实等新兴技术的发展引领了新一波技术和应用革新的同时,也使得光传输网络正面临着巨大的流量增长。多波段光网络作为一种短、中期的过渡性解决方案,以满足光网络的流量增长需求。多波段光网络在提高光网... 详细信息

第五代移动通信技术(5G)、虚拟现实等新兴技术的发展引领了新一波技术和应用革新的同时,也使得光传输网络正面临着巨大的流量增长。多波段光网络作为一种短、中期的过渡性解决方案,以满足光网络的流量增长需求。多波段光网络在提高光网络传输容量方面有着巨大作用,但如何使网络中的业务带宽与光信道传输容量适配是多波段光网络需要解决的关键问题之一。目前,网络中的业务呈现出强动态性,不同于传统的WDM网络信道容量固定的带宽碎片问题,业务的动态变化引起多波段光网络信道的传输质量和容量的变化,从而引发多波段光网络下的信道带宽碎片整理问题。此外,业务动态性和业务耦合性也使得多波段光网络中的带宽碎片整理问题与频谱碎片整理存在差异,以往的方法并不适合处理多波段光网络中的带宽碎片整理问题。针对上述挑战,针对业务带宽与光信道传输容量不适配的问题,本文以优化多波段光网络传输的带宽碎片度为目标,以带宽利用率为指标,从基于深度强化学习的多波段光网络带宽碎片自适应整理、面向多波段光网络的IP/光跨层带宽碎片整理以及面向多波段光网络的IP/光跨层带宽碎片整理实验平台三个方面进行研究。一、本文基于深度强化学习提出多波段光网络带宽碎片自适应整理方法,处理了多波段光网络中带宽碎片整理问题。该方法利用深度强化学习算法,依据对多波段光网络中业务载波状态变化对网络性能的影响的分析,对当前状态不理想的网络业务进行带宽碎片整理操作,并使优化策略具有长期的良好性能。利用深度Q网络模型计算业务的波段分配优化方案,同时采用复杂网络中的社团发现算法对业务分簇,并对每簇业务分别计算,提高整体计算效率。实验仿真验证了该方法在不同流量负载下能提高多波段光网络的整体带宽利用效率。二、本文提出了面向多波段光网络的IP/光跨层带宽碎片整理方法,处理了多波段光网络中因波长一致性约束,多个业务无法分配到同一载波导致带宽资源无法被充分利用的问题。该方法根据业务对中断的忍受力,将网络中的部分业务选为可调度业务,并将业务在IP层进行聚合,以进一步提高光层带宽资源利用效率。仿真实验验证了该方法在不同流量负载下都能进一步提高多波段光网络的带宽利用效率。三、本文基于SDN核心思想和人工智能思想,设计了面向多波段光网络的IP/光跨层带宽碎片整理实验平台,处理了算法的实际验证需要以及当前实验平台存在的算法开发部署困难、平台规模不足以及光网络设备各厂商控制接口不同导致的光设备管控困难等问题。该平台采用三层结构的IP/光远程网络实验平台,提供真实可测的大规模验证环境,并通过可视化网络界面实时反馈算法结果。最后,硬件实验平台的搭建为算法提供真实可测的物理环境。

关键词：多波段光网络深度强化学习软件定义网络

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基于生成对抗网络的Radon变换反演研究

基于生成对抗网络的Radon变换反演研究

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作者：童泽浩中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

Radon反演是地震资料处理中最常用的手段之一,对地震资料的解释提供了前提和保障。但是在实际工程中,Radon变换存在两个主要问题:一方面,对于复杂大规模的地震数据而言,由于Radon反演涉及运算高数据规模的算子矩阵,计算的成本高,计算效... 详细信息

Radon反演是地震资料处理中最常用的手段之一,对地震资料的解释提供了前提和保障。但是在实际工程中,Radon变换存在两个主要问题:一方面,对于复杂大规模的地震数据而言,由于Radon反演涉及运算高数据规模的算子矩阵,计算的成本高,计算效率较低;另一方面是分辨率难满足要求,由于实际工况条件下受有限孔径影响,无法采取高密度采集,导致反演结果分辨率低;而高密度采集具有采集成本高等缺点。因此,需要探究合适的反演算法来弥补这一缺陷。本论文在传统最小二乘反演算法的基础上,利用设计的循环生成对抗网络(Cycle Generative Adversarial Network,Cycle GAN)对Radon反演中复杂算子矩阵的计算过程进行学习,加快反演速度,提高解的稳定性,实现时变Radon域的低分辨率到高分辨率的映射。具体内容概括如下: (1)以Radon变换的数学理论基础为出发点,研究时变Radon变换的性质。分析最小二乘反演法的理论与问题,以及大规模矩阵算子对Radon域分辨率的意义;在最小二乘反演模型的基础上建立反演共轭解到高分辨率Radon系数之间的反卷积映射关系,确立利用神经网络学习这种映射关系的思路。 (2)在深度学习理论基础上,通过分析人工神经网络和卷积神经网络的不足,引出生成对抗网络。结合Radon变换的映射特点,将原始模型拓展为Cycle GAN,重新提出网络的损失函数,并对网络结构进行设计与优化,在改进Cycle GAN中完成Radon域系数由低分辨率到高分辨率的映射过程。 (3)在实现快速有效高分辨率反演过程的前提下,设计合成资料验证上述理论方法的可行性,设计实际资料验证方法的有效性,与常规的反演方法进行结果对比,对误差及评价指标进行分析。最后将反演结果应用于多次波压制,对合成地震数据和实际地震数据的处理结果证实了本文方法的可靠性。

关键词： Radon变换最小二乘反演生成对抗网络多次波压制

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整合井震信息的离散裂缝网络建模方法及应用研究

整合井震信息的离散裂缝网络建模方法及应用研究

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作者：王超业中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

随着常规油气藏的不断开发,为了拓宽油气勘探开发领域,寻找原油增储上产接替资源,油气勘探开发领域逐渐从常规油气转向非常规油气。在非常规油气致密储层中往往发育天然裂缝,裂缝是油气储层特别是裂缝性储层中良好的渗流通道,研究裂缝... 详细信息

随着常规油气藏的不断开发,为了拓宽油气勘探开发领域,寻找原油增储上产接替资源,油气勘探开发领域逐渐从常规油气转向非常规油气。在非常规油气致密储层中往往发育天然裂缝,裂缝是油气储层特别是裂缝性储层中良好的渗流通道,研究裂缝分布对非常规油气田勘探开发具有十分重要的意义。因此,本文通过建立三维裂缝模型来反映裂缝的发育和分布规律,同时可以反映裂缝参数特征,为后续数值模拟提供基础,以提高致密储层的油藏开发效率。本文使用C#语言实现了基于示性点过程的离散裂缝网络建模算法,其中使用累积概率密度曲线分位数法来实现点过程算法,使用多个数学分布函数来实现示性过程算法,同时实现裂缝片空间位置的生成和可视化方法;对裂缝等效物性参数模型算法进行实现;以红河油田红92井区作为研究区,采用裂缝分级建模方法,使用确定性方法建立大、中尺度裂缝模型,同时使用井震结合的方法,综合岩心、测井和地震数据使用离散裂缝网络建模算法建立小尺度裂缝模型,结合大、中尺度裂缝模型和小尺度裂缝模型生成综合离散裂缝网络模型,并计算得到裂缝等效物性参数模型。研究成果如下:(1)实现了离散裂缝网络建模算法,该算法能够较好反映天然裂缝的发育密度,且保留了一定的随机性;实现裂缝片空间位置生成和可视化方法。(2)根据影响裂缝发育程度的主控因素,建立了到断层距离属性体生成算法和脆性指数中多矿物模型的生成算法,其中到断层距离属性体生成使用了距离变换算法进行优化,多矿物模型使用非负最小二乘法来求解线性方程组。(3)通过C#语言实现裂缝等效物性参数模型算法,包括裂缝等效孔隙度模型算法实现、形状因子模型算法实现和裂缝等效渗透率模型算法实现。(4)在红河油田红92井区进行离散裂缝网络建模算法的实际应用。分别建立大、中尺度裂缝模型和小尺度裂缝模型,将大、中尺度裂缝模型和小尺度裂缝模型结合生成综合离散裂缝网络模型,并计算得到裂缝等效物性参数模型,建模结果与前期地质认知符合性较好。

关键词：离散裂缝网络模型裂缝等效物性参数模型井震结合致密储层红河油田

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基于区块链的多媒体消息存证系统设计与实现

基于区块链的多媒体消息存证系统设计与实现

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作者：于佳正北京邮电大学

学位级别：硕士

随着互联网的发展和5G时代的到来,通讯速度不再成为发展新型通信业务的阻碍。在这种背景下,多媒体通信服务飞速发展,提供了更多维度的交互形式,还可以满足用户在虚拟现实、自动驾驶等新应用下的信息处理需求。然而,海量用户数据的出现... 详细信息

随着互联网的发展和5G时代的到来,通讯速度不再成为发展新型通信业务的阻碍。在这种背景下,多媒体通信服务飞速发展,提供了更多维度的交互形式,还可以满足用户在虚拟现实、自动驾驶等新应用下的信息处理需求。然而,海量用户数据的出现使得对隐私数据的保护与对恶意攻击行为的监管变得更加艰难。区块链作为近年来稳步发展的新技术,可以成为解决上述问题的关键。基于此,本文从多媒体通信服务与区块链结合的角度出发,从用户的存证需求以及海量信息处理需求两个方面开展了研究。本文为了优化用户海量信息处理请求的能耗与时延,考虑到本地终端设备资源有限,提出了任务卸载和资源分配的方案。该方案以终端设备、边缘服务器和区块链为核心建立三层网络模型,基于无线信道建立传输模型,以资源分配和传输过程建立计算模型,以拜占庭容错作为共识算法建模共识模型。考虑卸载决策、资源分配和区块生成策略的约束,以系统的总能耗为优化目标,构建离散的马尔科夫决策过程,采用深度确定性策略梯度算法求解,最后通过仿真实验来证明方案的性能和可行性。此外,考虑到不同任务的紧急程度和对时延的敏感性有所不同,提出了基于优先级任务处理的时延优化方案。该方案基于排队理论建立数学模型,利用经验回放的DQN算法优化任务处理时延,降低优先级更高的紧急任务的时延,使其可以在更短时间得到响应,提升对用户的服务质量。此外,多媒体通信业务的建立需要标准化的技术体系和规范,包括通信日志的记录,业务流程的实现以及敏感数据完整性的保证等。基于此,本文提出了多媒体消息的区块链存证系统。描述了由业务平台、多媒体数据库和区块链组成的系统架构,设计并开发了存证和完整性验证业务的具体流程,展示了技术选型方案和接口设计,最后对系统进行了接口,并发和性能三方面的测试,验证了系统的性能。最后,本文对研究内容进行了总结,展望了相关领域未来的前进方向。

关键词：区块链多媒体通信服务强化学习边缘计算存证系统

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基于雾滴散射特性的图像去雾方法研究

基于雾滴散射特性的图像去雾方法研究

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作者：杨璐瑞北京邮电大学

学位级别：硕士

在雾天等气象条件不佳条件下,户外图像采集设备获取的图像会出现纹理清晰度下降、颜色对比度降低、色彩偏移等问题。由于计算机视觉系统难以从降质图像中准确提取有效信息,极大增加了系统后续处理的难度,因此运用高效的图像去雾技术,在... 详细信息

在雾天等气象条件不佳条件下,户外图像采集设备获取的图像会出现纹理清晰度下降、颜色对比度降低、色彩偏移等问题。由于计算机视觉系统难以从降质图像中准确提取有效信息,极大增加了系统后续处理的难度,因此运用高效的图像去雾技术,在不丢失图像细节或引入额外干扰的前提下,最大程度恢复清晰图像,具有非常重要的研究意义和实用价值。本篇论文依据雾天场景下图像的成像机理和造成能见度降低的主要因素,在大气散射模型基础上从物理角度对图像去雾方法进行了研究。具体内容如下:1.为了更好地还原图像色调,本论文以雾滴粒子对不同波长范围内景物成像光的散射程度差异为依据,提出了基于Mie散射理论的波长相关图像去雾方法。计算表明,在能见度为0.1-0.2km的浓雾条件下,平流雾和辐射雾对各颜色通道内光线消光系数标准差的平均值分别为0.0015、0.0056,随着能见度增大到0.5-1.0km时,该标准差分别下降到0.00069、0.0011,随着差异程度缩小,雾对图像色调平衡的破坏性减弱。针对环境光散射影响,采用分区迭代估计,发现均匀薄雾条件下白光噪声值在0.09(归一化像素值)以下,当雾升高至中等浓度且明显呈非均匀分布,或是视野区间变大引起环境光干扰总体量变大时,噪声值均能增大到0.15以上,当雾浓到人眼难以分辨物体,噪声值达到大约0.34。通过分颜色通道去雾时发现,相较于对比算法,所提方法在无失真条件下明显提升了图像的颜色信息熵、平均梯度、可见边比例指标。尤其针对真实世界浓雾图像,颜色信息熵平均提升15.62%,平均梯度值平均提升至原始图像2倍,实现了景物色彩和结构清晰度之间的平衡。2.为解决局部环境光线强烈或存在明显人工光源这类光照不均匀图像中的光晕效应,本论文提出了基于光源分割和点扩散函数的图像去雾方法。在光源分割的基础上分别消除光源区域和非光源区域有雾层、光晕层、白光噪声层的模糊影响。经去雾发现,该方法能在分颜色通道解决衰减问题的基础上进一步将图像平均梯度提升9.38%,改善结构清晰度同时抑制光源区域色偏。针对有原始清晰图像作为对照的合成雾天图像,经该方法去雾后峰值信噪比和结构相似性指标分别达到平均值30.69和0.91,稳定优于对比算法。3.最后,将本论文提出的图像去雾方法在道路车辆检测方面进行应用研究。将YOLO V3目标检测算法与提出的两种图像去雾方法结合,对去雾前后图像上的车辆进行存在性检测。实验表明,对于单独车辆、无互相遮挡多辆汽车、互相严重遮挡多辆汽车场景,经基于光源分割和点扩散函数的方法去雾处理后,车辆识别率明显提升。并且相较于其他对比算法,该方法作为目标检测的预处理,能更好提升道路车辆识别率,在车辆无严重遮挡且非重度雾霾条件下,拍摄距离较近,大约为100m时,车辆识别率能达到90%以上。

关键词：图像去雾技术大气散射模型 Mie散射光晕效应目标检测

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