SimpleGrid toolkit: Enabling geosciences gateways to cyberinfrastructure

Cyberinfrastructure science and engineering gateways have become an important modality to connect science and engineering communities and cyberinfrastructure. The use of cyberinfrastructure through gateways is fundamental to the advancement of science and engineering. However, learning science gateway technologies and developing science gateways remain a significant challenge, given that science gateway technologies are still actively evolving and often include a number of sophisticated components. A geosciences gateway must be designed to accommodate legacy methods that geoscientists use in conventional computational tools. The research described in this paper establishes an open-source toolkit—SimpleGrid for learning and developing science gateways based on a service-oriented architecture using a component-based approach that allows flexible separation and integration of the components between geocomputation applications and cyberinfrastructure. The design and implementation of SimpleGrid is based on the National Science Foundation TeraGrid—a key element of the U.S. and world cyberinfrastructure. This paper illustrates our experience of using SimpleGrid and a spatial interpolation method in a tutorial to teach TeraGrid science gateways.     

基于加权ENO的图像放大算法

E.Arandiga的图像自适应插值方法在图像边界区域使用了ENO方法进行插值。通过比较差商的绝对值的大小自适应地选择模板,尽量避免所选择的模板中包含间断,有效地抑制了Gibbs振荡,但仍有很多不足。为弥补ENO方法的缺点,提高插值方法的精确度,提出基于加权ENO的图像放大方法。基本思想是将图像的离散化形式看成图像在单元网格上的平均值,先判断每个单元中是否存在图像边界,在图像边界区域使用加权ENO方法插值图像,在光滑区域使用线性平均插值。该放大方法能得到比FArandiga的图像自适应插值方法更高阶的精度。     

基于视频对象的区域分割及其应用

为适应MPEG-4基于对象的应用,提出一种基于视频对象的区域分割算法。在视频对象的指导下,利用均值漂移进行分割,性能比传统均值漂移算法在计算时间、占用内存等方面均有提高,适用于运算速度要求高和处理器资源有限的情况。将分割结果应用于区域指导的图像插值,能保证较快的处理速度和兴趣区域较好的图像质量。实验结果证明了该方法的有效性。     

基于DSP的高精度测频方法与软件设计

提出了一种基于数字信号处理器(DSP)的测频方法,用于光纤涡轮流量计转子叶片频率的测量.在简要分析了光纤涡轮流量计的工作原理的基础上,设计出了光纤涡轮流量计测量系统软件的硬件电路平台;阐述了利用事件管理器通用定时器实现高精度数据采集方法的设计与DSP实现;分析了高稳定性、实时性的FIR滤波算法与DSP实现;讨论了利用插值方法改进FFT算法实现高精度测频的DSP实现;利用通用定时器的比较操作来产生脉宽调制(PWM)波,实现TTL电平输出.     

基于Birkhoff插值的可验证秘密共享算法

密钥管理是密码系统重要组成部分,对密码系统的安全性起着关键的作用.分布式密钥管理被广泛应用于保密通信、面向群体的密码学.为此,基于秘密共享策略,利用Birkhoff插值法和离散对数的困难性,提出了基于Birkhoff插值的可验证秘密共享(BIVSS,birkhoff interpolation verified secret sharing)算法.BIVSS算法考虑了参与者和分发者的不诚信问题,分析了BIVSS的可验性和安全性能.该算法比常见的秘密共享策略具有更广泛的适用性.     

基于克里金空间插值的位置指纹数据库建立算法*

为解决室内定位系统中建立位置指纹数据库工作量庞大的问题,提出了一种融合信号衰减因素的普通克里金空间插值建库算法。该方法首先采用高斯滤波对有限预选参考点的信号强度采样数据进行预处理,并基于球状模型由参考点预处理数据拟合出空间变异函数,然后采用普通克里金插值法对其它位置的信号强度进行估值并生成相应的位置指纹,最后由有限实测数据生成大容量高分辨位置指纹数据库,并通过KNN_Filter算法和对数权重算法完成了定位仿真,验证了该建库方法的有效性。仿真实验结果表明,该算法在保证定位精度的前提下相比传统建库方法可降低40%左右的工作量,提高了室内位置指纹定位方法的工作效率。     

Planar Shape Interpolation Based On Teichmüller Mapping

Shape interpolation is a classical problem in computer graphics and has been widely investigated in the past two decades. Ideal shape interpolation should be natural and smooth which have good properties such as affine and conformal reproduction, bounded distortion, no fold‐overs, etc. In this paper, we present a new approach for planar shape interpolation based on Teichmüller maps ‐ a special type of maps in the class of quasi‐conformal maps. The algorithm consists of two steps. In the first step, a Teichmüller map is computed from the source shape to the target shape, and then the Beltrami coefficient is interpolated such that the conformal distortion is linear with respect to the time variable. In the second step, the intermediate shape is reconstructed by solving the Beltrami equation locally over each triangle and then stitching the mapped triangles by conformal transformations. The new approach preserves all the good properties mentioned above and produces more natural and more uniform intermediate shapes than the start‐of‐the‐art methods. Especially, the conformal distortion changes linearly with respect to the time variable. Experiment results show that our method can produce appealing results regardless of interpolating between the same or different objects.     

基于粒子滤波的速度轨迹补偿

在膛内测速中,恢复经过特殊信号处理得到的速度缺失段时,会受到烟雾、火光和冲击波等因素的干扰,此干扰会导致实际获取的运动目标在出膛口时刻的多普勒信号能量特别微弱,速度出现相应的缺失,降低了测量的精度.针对此干扰,采用基于粒子滤波（PF）对速度轨迹做补偿的方法,避开速度缺失段对速度曲线进行采样插值,首先对插值后缺失段速度进行拟合,的方法得到缺失段速度模型,然后再利用此模型对速度进行恢复优化.由于膛口速度是判断目标出膛时刻的关键影响因素,而速度缺失段通常出现在运动目标出膛口时刻,因此采用基于粒子滤波（PF）对速度轨迹做补偿的方法对速度缺失段的恢复显得至关重要.     

面向高质量加工的NURBS曲线插补算法

通过分析数控系统加工时常用的插补算法的特点,提出一种基于NURBS曲线的插补算法.该算法包括速度规划和实时插补两部分:速度规划部分考虑了工件加工时允许的最大轮廓误差,以保证高速运行过程中加速度的连续,使机床运行平稳,避免产生大的冲击;实时插补部分应用弦截法计算插补参数,能将实时插补产生的速度波动控制到理想水平,进一步减小了机床震颤.仿真实验结果表明,文中算法能够减小机床振动,实现高质量加工.