基于对等差异进化算法的医学图像配准方法

差异进化算法是一种简单、可靠和有效的全局优化算法.本文在差异进化算法的基础上,将对等学习方法应用到种群初始化和进化中,提出一种基于对等差异进化算法的图像配准方法.该方法在种群进化过程中由对等跃变率决定是否生成对等种群,文中对不同对等跃变率及动态对等跃变率的不同情况进行三维医学图像配准实验.实验结果表明,只要选取合适的对等跃变率,该方法比传统差异进化算法的图像配准具有更高的精度和更好的稳定性;并且线性递减跃变率的对等差异进化配准算法比固定对等跃变率和线性递增跃变率的配准更精确、更稳定.     

工业控制系统安全态势感知技术研究

工业控制系统(简称工控)是国家关键基础设施的核心,越来越多的工作开始关注工控系统安全。然而,这些工作的实际应用场景并不统一,因此他们取得的成果无法相互借鉴。为了解决这个问题,在深入研究这些安全技术的基础上,我们提出了工控系统安全态势感知(Situational Awareness for Industrial Control Systems Security, SA-ICSS)框架,该框架由态势觉察、态势理解和态势投射三个阶段构成。在态势觉察阶段,我们首先利用网络测绘和脆弱性发现技术获取完善的目标系统环境要素,如网络拓扑和漏洞信息;其次,我们将入侵检测和入侵诱捕等5种设备部署在目标系统中,以便从控制系统中捕获所有的可疑活动。在态势理解阶段,我们首先基于结构化威胁信息表达(Structured Threat Information Expression,STIX)标准对目标系统进行本体建模,构建了控制任务间的依赖关系以及控制任务与运行设备的映射关系;其次,自动化推理引擎通过学习分析师推理技术,从可疑活动中识别出攻击意图以及目标系统可能受到的影响。在态势投射阶段,我们首先利用攻击图、贝叶斯...     

面向主动需求响应的需求侧荷源二重性建模方法

以面向主动需求响应的荷源二重性建模方法为主题,从需求侧灵活性资源参与电网调度的视角分析了国内外在荷源二重性建模方面的研究成果,按照研究对象划分,负荷跟随电源(load-follows-generation,LFG)模型分为一般负荷、储能设备、分布式能源及其组合,对负荷响应建模、优化目标、约束条件、调度方法、控制方式等进...     

DTI扩散张量的一种稳健估计方法

为了获得更精确的DTI扩散张量场,提出了一种基于约束M估计子的稳健估计方法,首先对扩散加权图像序列进行双树复数小波降噪预处理,以减少热噪声影响,然后通过试探法找到一个合适的回归起始点,并通过Cholesky分解对扩散张量进行正定约束,最后寻找局部最小获得DTI扩散张量的约束M估计,并在模拟二阶张量场和真实DTI数据集上进行了实验.与最小二乘法和M估计子回归模型相比,该方法可以更有效地排除热噪声和生理性离群点影响,对DTI扩散张量估计很有价值.     

离散模拟的粒子-边界作用模型

粒子-边界作用模型是粒子模拟中非常重要的一类边界条件,主要包括镜面反射、回弹反射和热边界等.本文详细介绍了这几类边界条件,重点分析讨论了几种模型中涉及的Maxwell分布和偏Maxwell分布以及它们在计算机模拟中的实现方式,并用硬球对流体做了模拟测试.模拟结果表明,对于热平衡状态下的流体,壁面反射粒子速度用Maxwell分布模拟的流体温度比边界要低,二维情况下只有壁面温度的约0.70,三维情况下则约为0.77.并且流体温度不是处处相等,靠近壁面处比其他地方要显得更低,而用偏Maxwell分布模拟的流体状态则与实际情形吻合的很好.     

基于区域统计特征的PolSAR影像分割

本文提出一种利用区域统计特征的PolSAR影像分割方法,以解决目前研究中在降低斑点噪声和提高分割效率方面的不足。首先利用基于梯度分割影像的分水岭算法进行SAR影像初分割,针对差值梯度非恒虚警率(CFAR),可能给出虚假边缘从而导致分割错误的问题,引入恒虚警率的均值比率梯度（ROA,Ratio of Average）;同时,考虑到梯度影像中存在大量局部极小值,直接用分水岭处理得到初分割结果,存在过度过分割,给出了一种利用形态学方法进行梯度重构以消除局部极小值、抑制过分割的方法。然后,基于初分割得到区域,计算区域相干矩阵的最大似然估计,结合假设检验和相干矩阵的Wishart分布,给出一种有效描述区域相似度的目标函数,通过建立区域邻接关系图(RAG,Region Adjacent Graph),执行等级区域合并得到最终分割结果。利用模拟数据,德国奥伯法芬霍芬L波段实测数据和中国海南陵水黎族自治县X波段的高分辨率数据,验证文中方法,初分割结果证实梯度重构处理不会破坏原有梯度结构,并能有效抑制过分割;最终分割结果定性定量对比分析表明,文中给出的目标函数,在分割效率、信息保持和分割精度上都有较好表现。上述结果证实了文中方法能有效降低斑点噪声,提高分割效率,从而提供更加准确的分割结果。     

P38促细胞分裂蛋白酶活性抑制剂的分子对接及3D-QSAR研究(英文)

运用分子对接方法研究了26个以嘧啶基咪唑环为基底的一系列同源化合物与p38促细胞分裂蛋白酶晶体结构的结合模式。采用比较分子力场分析法(CoMFA)对选取的对接优势构象进行三维定量构效关系(3D-QSAR)研究。建立了3D-QSAR的CoMFA模型,其非交叉验证系数r~2为0.986,交叉验证相关系数q~2为0.755,外部验证的标准偏差(SD为0.13,表明该模型合理、可信,并具有良好的预测能力。有趣的是,配体与活性周围氨基酸残基4个距离之和与其活性之间具有良好的线性关系(R~2=0.752),揭示了配体分子大小及与氨基酸残基结合的紧密程度对化合物的抑制活性起着主要的作用。最后,根据研究总结的规律设计了4个具有潜在高活性的嘧啶基咪唑衍生物。研究结果可为实验工作者合成新药提供理论有意义的理论参考。     

改进的粗糙集属性权重确定方法

改进属性重要度概念,给出了一种基于粗糙集理论的单属性重要度和组合属性重要度结合的确定属性权重的方法及其具体操作步骤。通过实例说明,改进的粗糙集权重计算方法具有普适性,权重计算更合理。     

Adaptive hierarchical update particle swarm optimization algorithm with a multi-choice comprehensive learning strategy

Since many PSO variants are easily trapped in local optima from which they can barely break free, this paper proposes an adaptive hierarchical update particle swarm optimization (AHPSO) algorithm. The new term “local optimum early warning” is first defined to reflect the risk of being trapped in a local optimum. It plays a key role in the global coordinated control to determine the paradigm evolution direction and adjust the trajectory of particles in different risk environments. After that, the adaptive hierarchical update method generates two-layer and three-layer update formulas for the global exploration subpopulation and the local exploitation subpopulation, respectively, in order to improve the capability to resist the temptation of local optima. Consisting of the weighted synthesis sub-strategy and the mean evolution sub-strategy, the multi-choice comprehensive learning strategy is then employed to develop the most suitable learning paradigm to guide the motion path. Moreover, 18 benchmark functions and one real-world optimization problem are employed to evaluate the AHPSO against eight typical PSO variants. According to the experimental results, the AHPSO outperformed other methods in solving different types of functions by yielding high solution accuracy and high convergence speed.

     

基于B-样条曲线暗通道的图像去雾算法

针对暗原色去雾算法在高亮背景图像中出现光晕（Halo）效应的问题,提出一种基于B-样条曲线加gamma（γ）修正透射率去除Halo效应的算法。通过分析暗原色透射率图像的统计直方图,得出Halo效应的产生是由于HE算法透射率直方图中低灰度值占比较大,因此需要对直方图低灰度包络进行修正。寻找直方图中第1个低灰度波峰,在2个波谷间进行子区间分割,并以区间边界点作为样条区间节点计算三次样条曲线,以拟合低灰度包络。基于透射率图中修正位置对修正结果的关键性作用,采用改进的大津法从横向和纵向两个维度对透射率图进行分割,以确定修正区域,实现精准补偿,提高抗噪性能。根据不同雾图选择合适的γ修正系数修正拟合的灰度包络并对图像进行还原,验证不同修正系数对结果的影响。实验结果表明,当修正系数γ>1.5时,Halo效应能被有效减缓或消除,与HE算法相比,该算法的对比度、信息熵最大可分别提高10.1%和9.9%,算法并行度可达到M或N级。