Adaptive Median Filtering Algorithm Based on Divide and Conquer and Its Application in CAPTCHA Recognition

As the first barrier to protect cyberspace, the CAPTCHA has made significant contributions to maintaining Internet security and preventing malicious attacks. By researching the CAPTCHA, we can find its vulnerability and improve the security of CAPTCHA. Recently, many studies have shown that improving the image preprocessing effect of the CAPTCHA, which can achieve a better recognition rate by the state-of-the-art machine learning algorithms. There are many kinds of noise and distortion in the CAPTCHA images of this experiment. We propose an adaptive median filtering algorithm based on divide and conquer in this paper. Firstly, the filtering window data quickly sorted by the data correlation, which can greatly improve the filtering efficiency. Secondly, the size of the filtering window is adaptively adjusted according to the noise density. As demonstrated in the experimental results, the proposed scheme can achieve superior performance compared with the conventional median filter. The algorithm can not only effectively detect the noise and remove it, but also has a good effect in preservation details. Therefore, this algorithm can be one of the most strong tools for various CAPTCHA image recognition and related applications.     

A Novel Improved Bat Algorithm in UAV Path Planning

Path planning algorithm is the key point to UAV path planning scenario. Many traditional path planning methods still suffer from low convergence rate and insufficient robustness. In this paper, three main methods are contributed to solving these problems. First, the improved artificial potential field (APF) method is adopted to accelerate the convergence process of the bat’s position update. Second, the optimal success rate strategy is proposed to improve the adaptive inertia weight of bat algorithm. Third chaos strategy is proposed to avoid falling into a local optimum. Compared with standard APF and chaos strategy in UAV path planning scenarios, the improved algorithm CPFIBA (The improved artificial potential field method combined with chaotic bat algorithm, CPFIBA) significantly increases the success rate of finding suitable planning path and decrease the convergence time. Simulation results show that the proposed algorithm also has great robustness for processing with path planning problems. Meanwhile, it overcomes the shortcomings of the traditional meta-heuristic algorithms, as their convergence process is the potential to fall into a local optimum. From the simulation, we can see also obverse that the proposed CPFIBA provides better performance than BA and DEBA in problems of UAV path planning.     

多头组合秤的算法研究分析

目的 为研究不同类型算法对提高多头组合秤称重精度和称重速度的影响.方法 把动态规划算法和遗传算法应用于多头组合秤,通过对比不同数量的称量斗,2种算法在组合成功率和组合时间上的优劣,分析出最适合多头组合秤的算法.结果 动态规划算法的组合时间明显少于遗传算法的组合时间.遗传算法的组合成功率一直保持着96％以上的高水平;动态规划算法在称量斗数量少于10时的组合成功率低于90％,但随称量斗数量的增加而明显提高.结论 在少于20个称量斗的称重系统中采用遗传算法,虽然花费时间稍多,但是可以获得高组合成功率;在大于20个称量斗的称重系统中采用动态规划算法,既花费时间少,也能获得高组合成功率.     

交互设计提升理财类APP可用性研究

目的通过研究提出交互设计原则,提升理财类APP的交互设计水平,进而提升其可用性。方法归纳理财类APP可用性目标,通过用户访谈与问卷调查的方式,探索用户行为习惯与使用偏好,提出基于可用性的理财类APP交互设计原则。对某财富APP进行再设计,使其遵循交互设计原则。对改良前后的设计进行可用性测试,被测试者分别使用改良前后的设计原型完成4组任务,统计并对比用户完成任务的操作时间、成功率、用户满意度,判断改良后的设计在可用性方面是否有所提升。结论理财类APP可通过包括符合用户心智模型的呈现形式、合理的信息搜寻路径与信息展示方式、确保可学习性、确保安全性、提升社交体验的方式提升交互设计,有效提升应用的可用性。     

改进的基于压缩感知的鲁棒性水印算法

目的 为了提高水印算法的抗攻击能力,提出一种改进的基于压缩感知的鲁棒性水印算法。方法 为了确保嵌入的水印信息在载体中分布均匀,对彩色载体图像的R, G, B分量进行N×N不重复分块后得到Rij, Gij, Bij,按照下标值不同的原则,随机选择3个颜色分块构成嵌入块;为了提高水印的鲁棒性和检测的成功率,对水印信息采用循环嵌入的方式;详细论述水印的嵌入和提取流程,并通过仿真与其他3种算法进行实验结果对比。结果 水印提取不需要原始图像的参与,具有盲检测性,水印的循环嵌入策略极大地提高了水印鲁棒性和水印检测成功率。仿真实验结果表明,重建的水印图像具有较小的失真度,算法能够很好地抵抗一系列的几何攻击。结论 算法具有较好的鲁棒性和不可感知性,实现较简单,在版权保护及信息安全领域具有一定的参考价值。     

基于改进ALOHA算法的RFID标签防碰撞研究

目的 为提高射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)标签识别成功率,以及包装生产线自动分拣效率、智能化水平.方法 以包装生产线检测系统为研究对象,结合RFID技术设计一种自动包装、检测、配送系统.介绍RFID检测系统,主要包括标签、阅读器、天线和控制系统.针对RFID识别过程中标签碰撞问题,提出一种改进ALOHA算法,采用动态预测权值估计标签数目使标签数目与数据帧长度大致相等.通过实验验证ALOHA算法的有效性.结果 实验结果表明,碰撞比率平均值只有1.1％,整个系统的检测成功率可以达到99.6％;所述改进ALOHA算法可以有效避免标签碰撞.结论 该系统能够自动完成检验,并且用时较少,检验过程中正确率较高,具有较高的市场应用价值.     

多级安全数据库体系结构及其策略模型的研究

通过对现有多级安全数据库体系结构和策略模型的研究，分析它们各自存在的不足，给出了一个基于核心化体系结构的MLS-DBMS体系结构，并在现有策略模型的基础上，提出了一个基于扩展安全级的安全模型．该安全模型增加了策略模型的灵活性，提高了数据库系统的安全性和可用性．     

解不可压流动的高时间精度投影法研究

利用连续投影思路,为NS方程的求解构造了一类压力和速度能同时达到高阶时间精度的投影格式,并给出统一的数学描述式。设置时间精度分别为二阶和三阶的两种投影算法,采用二维方腔驱动流算例验证了算法稳定性,采用Taylor涡列问题验证了算法的时间精度。分别用两种算法对低湍流度大气边界层进行了模拟,通过模拟结果的比较证明了提高算法时间精度对不可压流动的频谱特性计算有改善作用。     

DHT系统的安全性优化方法研究

对分布式哈希表(DHT)系统的安全脆弱性问题进行了研究,提出了多种安全性优化策略,并给出了一个原型系统。进行了真实网络实验,实验数据表明,现有DHT网络易受索引毒害和路由污染攻击,产生的错误查询结果甚至会引发更大规模的网络安全事件。通过改进一个个DHT系统的节点ID生成机制、路由表更新机制和搜索路径选择机制,从系统运行的各个阶段提升其安全场,抵御攻击者共谋。基于上述方法设计的原型系统在保证平均查询跳数增加不到1跳的情况下,在共谋攻击节点占比60%的网络中,将系统查询成功率保持在65%以上,其方法适用于各种分布式哈希表结构,具有重要的实际应用前景。     

基于眼动追踪的智能电视界面可用性评估研究

目的 分析智能电视界面交互设计的合理性,以及眼动追踪在电视界面可用性评估中的可行性。方法 采用主客观结合的可用性评估研究方法,对智能电视界面设计进行评估与优化。以TCL-V7300智能电视为实验对象,使用Tobii X120眼动仪对45名被试进行眼动测试,分为自由浏览界面和用户任务测试两个测试阶段。客观可用性评估采用基于眼动追踪得到的眼动指标(热点图、AOI首次注视时间、AOI注视率、注视轨迹)和行为指标(任务完成时间、任务成功率)进行客观结果分析;主观可用性评估通过用户访谈,获取被试对测试点的理解和使用感受。最终针对智能电视界面的可用性问题,进行了界面优化设计及效果评估。结论 主客观可用性评估测试符合眼动追踪实验设计原理,是具有普适性的智能电视界面可用性评估方法。     

基于熵权法的微信小程序界面设计可用性评价研究

目的 随着微信小程序开发权限的开放,越来越多的微信小程序被设计、开发、投入使用,以小程序表单界面设计为例,对界面设计的可用性评价进行研究,可以为开发者提供界面设计可用性评价范例.方法 通过对前人研究的总结,提炼出3个维度(效率、出错率、满意度),包含9项数据指标(注视点数、持续注视时间、首次注视时间、平均注视时间、求助频度、多余翻页偏差度、难易程度、记忆效果、体验指数)的微信小程序界面设计可用性评价指标体系.通过眼动实验、问卷调查、客观观察,收集3种常见表单界面设计方案的实验数据,借助熵权法处理分析实验数据,评价微信小程序表单界面设计方案的可用性.结论 通过实验发现,手风琴折叠式表单设计可用性优于分类式表单设计,优于直列式表单设计,对需要提交大量信息的微信小程序表单界面设计具有较高的可用性.     

跑步机人机界面可用性评估及再设计研究

目的通过对跑步机人机界面的可用性评估,提出再设计解决方案,进一步提升产品用户体验。方法首先,采用主客观多维可用性评估方法,对用户与跑步机之间的人机界面进行测量。其中,客观可用性评估采用基于眼动跟踪技术测量的眼动指标(注视点、平均注视时间)以及行为指标(任务完成时间、任务成功率)进行分析;主观可用性评估采用基于用户主观评价的问卷调查方法。其次,结合主客观评价实验结果,提出跑步机人机界面改进建议,并对其进行再设计。结果通过实验结果分析及相应改进建议,设计获得更优的跑步机人机界面。结论构建的主客观多维可用性评估方法适用于跑步机人机界面的评价与改进,并为人机界面设计的测量体系提供理论基础与实践方法。     

Robust watermarking scheme using Weber Law for 3D mesh models

Authentication and identification of multimedia objects play an important aspect for multimedia security. In this we present a semi-blind watermarking scheme for 3D mesh models using Weber’s law. A robust and imperceptible spectral watermarking for high rate embedding of a watermark into 3D polygonal meshes is analyzed in this paper. The proposed approach consists of these main steps (i) mesh is portioned into smaller sub-meshes, (ii) generation of watermark from the original model, (iii) watermark embedding and extraction to each sub-meshes. Extensive experimental results show an improved performance of the proposed system and also its robustness against the most common attacks including the geometric transformations, adaptive random noise, mesh smoothening, mesh cropping and combination of these attacks.     

Phase-encoded measurement device independent quantum key distribution without a shared reference frame

In this paper, a phase-encoded measurement device independent quantum key distribution (MDI-QKD) protocol without a shared reference frame is presented, which can generate secure keys between two parties while the quantum channel or interferometer introduces an unknown and slowly time-varying phase. The corresponding secret key rate and single photons bit error rate is analysed, respectively, with single photons source (SPS) and weak coherent source (WCS), taking finite-key analysis into account. The numerical simulations show that the modified phase-encoded MDI-QKD protocol has apparent superiority both in maximal secure transmission distance and key generation rate while possessing the improved robustness and practical security in the high-speed case. Moreover, the rejection of the frame-calibrating part will intrinsically reduce the consumption of resources as well as the potential security flaws of practical MDI-QKD systems.     

Production system design for quality robustness

In automotive assembly plants, vehicles with defects are either repaired (e.g., components are exchanged, scratches are polished, etc.) or reworked (e.g., the whole vehicle is repainted) to maintain high product quality. The performance of vehicle quality is typically characterized in terms of the first time quality and also the quality buy rate. First time quality is defined as the good job ratio of all first time processing jobs, while the quality buy rate is the good job ratio of all processed jobs, including the first time jobs and reworked jobs.

In this paper, we study a repair and rework system at an automotive paint shop with random first time quality. Specifically, we show that paint quality, in terms of quality buy rate, can be described by a function of repair capacity and first time quality. Increasing the repair capacity can improve the quality buy rate and reduce unnecessary repaints. Variations in first time quality may lead to a reduction in the quality buy rate and an increase in unnecessary repaints, and consequently, a substantial waste of production capacity and materials. In addition, we observe that the average quality buy rate depends primarily on the mean and coefficient of variation of the first time quality rather than its complete distribution. Based on these results, we introduce the notion of quality robustness and show that the design of a production system should accommodate randomness in first time quality to achieve a robust quality buy rate. Finally, a case study on a repair and rework system redesign to improve paint quality is presented.     

阻尼和刚度项含时变参数的强非线性振动系统周期解研究

对一类阻尼和刚度系数均含有时变参数的强非线性系统进行了研究,针对时变阻尼项和刚度项之间的耦合作用使周期解的平均值发生漂移问题,为能够在任意参数平面范围内求出该系统的周期解,提出了一种改进的能量迭代法,给出了用改进的能量迭代法求此类强非线性系统主振动解及谐振解的过程与结果,推导出了系统主振动的幅频和相频响应方程。以主振动为例,把求得的周期解和幅频曲线与数值仿真结果进行了比较,结果表明解析解与数值解吻合良好。     

基于改进量子粒子群算法的纸浆浓度控制系统

目的为了克服传统PID控制在具有大时滞性、非线性等特点的纸浆浓度控制系统中性能不足和参数调整困难等问题,研究参数在线调整的方法。方法在传统PID控制的基础上,结合量子粒子群仿生算法(QPSO),提出一种量子粒子群算法优化的传统PID控制器参数,并应用于纸浆浓度控制系统;同时对基本量子粒子群算法进行改进,引入交叉算子,并将该控制算法应用到纸浆浓度控制系统中,并与传统控制进行对比。结果与传统PID控制和基本量子粒子群优化的PID相比较,改进的优化算法能够得到更加令人满意的控制效果,具有系统超调量小、响应速度快、鲁棒性高等优良的性能。结论基于改进的量子粒子群优化算法的纸浆浓度控制系统可有效控制纸浆浓度,能够明显提高系统的控制精度等性能指标,更好地满足实际应用的要求。     

基于改进内模的纸浆浓度控制

目的为改善纸浆浓度控制系统的大滞后性、非线性和时变性,以提高纸浆浓度的控制性能。方法针对纸浆浓度控制问题提出一种改进的内模控制,该方法首先引进导引曲线将原来的目标控制改成过程控制,解决系统快速性与超调之间的矛盾;然后再引进被控对象的参考模型与给定滞后,将导引输出与参考模型取偏差作为控制回路A,再将给定滞后与被控对象取偏差作为控制回路B;最后再基于内模控制的原理分别针对回路A与回路B设计内模控制器,将二者控制器的输出取和作为总的控制器。结果通过Matlab仿真软件搭建改进内模控制的纸浆浓度系统仿真平台,并与传统控制进行对比,仿真结果表明,系统的响应速度、跟踪性能、鲁棒性和抗干扰特性均优于传统的控制方法。结论通过仿真验证了改进内模控制在纸浆浓度控制系统上的有效性和可行性,能够明显提高系统的综合性能指标。     

容许幅度法设计时滞陷波器抑制残余振动

提出一种鲁棒设计方法－容许幅度法,在隐波频率附近按照一定的频率偏移,选择数个陷波频率分别设计时滞陷波器,然后将各个陷波器级联,设计出具有多个波头的多峰容许多幅度时陷清波器,大大提高了控制系统的鲁棒性,并以起重机系统为例说明了该方法的有效性。     

基于GRNN-PNN神经网络的印铁缺陷分类方法

目的针对在印铁过程中缺陷检测系统存在不同缺陷类型检测精度不高,对于产品整体质量无法实现智能判断的问题,基于GRNN-PNN神经网络,提出一种适用于印铁在线检测的分类算法。方法对平面印刷铁片进行小波变换提取低频信息,在低频信息中进行缺陷定位并对缺陷区域进行标记和分割。通过缺陷面积、周长等评价指数和缺陷形状构建GRNN神经网络,对缺陷进行分类。通过构建PNN神经网络智能化判别整体产品是否属于合格产品。结果 GRNN-PNN平均耗时0.69s,达到了厂方对于缺陷在线检测的响应时间要求。GRNN-PNN多分类的准确率为86%,能够对印铁过程中产生的主要缺陷进行分类。二分类的灵敏度为96%,可以准确地判断产品整体的合格性。在5%的椒盐噪声干扰下,准确率为63%,具有良好的鲁棒性。结论该设计能够对印铁缺陷进行精确的分类和智能的判断,GRNN-PNN神经网络可以在印铁过程中进一步提高检测精度,GRNN-PNN神经网络可帮助质检员及时判断生产质量。