Cellular automaton-based algorithms for the dispersion of mobile wireless sensor networks

Due to the advent of sensor technology and its applications, mobile wireless sensor networks (MWSNs) have gained a significant amount of research interest. In a typical MWSN, sensors can move within the network. We develop a set of probabilistic and deterministic cellular automaton (CA)-based algorithms for motion planning problems in MWSNs. First, we consider a scenario where a group of sensors are deployed and they need to disperse in order to maximise the area covered by the network. In this variant of the problem we do not explicitly consider that the sensors should maintain the connectivity of the network while they move. Second, we consider a scenario where the sensors are initially randomly distributed and they need to disperse autonomously to both maximise the coverage of the network and maintain its connectivity. We carry out extensive simulations of both deterministic and randomised variants of the algorithms. For the first variant of the problem we compare our algorithms with one previous algorithm and find that our algorithm yields better network coverage than the earlier algorithm. We also find that probabilistic algorithms have better overall performance for the second variant. CA algorithms rely only on local information about the network and, hence, they can be used in practice for MWSN problems. On the other hand, locality of the algorithm implies that maintaining connectivity becomes a non-trivial problem.     

数学形态学在数字图像处理中的应用研究

传统边缘检测算法由于对噪声敏感,难以准确提取图像边缘,导致图像处理效果不佳.基于传统数学形态学算法中结构算子的方向性和尺寸几何的基础上进行算法改进.针对抗噪型碰撞腐蚀形态学边缘检测算子结构元素特征,采用不同大小结构元素组合来提取边缘特征,有效保证了图像细节的同时去掉较大噪声点.根据结构元素的方向性,利用同向结构元素图像的匹配来检测各边缘信息,确保不同向边缘信息的完整度.通过比较文本改进算法与传统的边缘检测算法对图像边缘检测效果表明:本文提出的改进算子在处理较大图像边缘检测时具有更快的检测速度,且图像边缘光滑,细节清晰,具备了更强的抗噪性能.     

一种适应光照多变的夜间前景提取方法

夜间前景提取是智能监控的必要处理过程,也是新时代下店铺防盗的高效手段。提出了一种在强弱光多变下具有检测鲁棒性的动态目标自动提取算法。在亮度通道上利用直方图均衡技术根据设置参数自适应灰度增幅,结合Canny边缘图像进行差分处理,最后给出前景提取算法。实验结果表明:在强弱光不同光照环境下,该方法可以很好的削弱不同光照对前景提取带来的多噪声、过度曝光等影响,提高前景对比度,相比其他方法,显示效果清晰完整,并满足实时性要求。     

淤地坝监测场景下边缘计算协作式任务调度方法

针对目前我国西北地区淤地坝实时监测问题,研究了淤地坝监测与预警任务的调度方法.为避免淤地坝坝体隐患发现不及时,提高预警系统的时效性,本文考虑了任务卸载至边缘服务器的平均等待时间,提出了一种淤地坝监测场景下边缘计算协作式任务调度方法.根据任务计算量、边缘服务器计算能力等信息建立计算任务完成时间模型,然后采用模拟退火算法优化计算任务卸载位置,设计了一种多个边缘计算服务器相互协作的任务调度策略.实验结果表明,该方法有效降低了监测任务的计算时间,提高了监测预警的时效性.     

边缘计算在智慧交通系统中的应用

随着汽车的普及,交通拥堵问题日益严重,依靠传统云计算的智慧交通系统虽能在一定程度上缓解交通压力,但已无法满足辅助驾驶、自动驾驶等新型车载应用对传输带宽与时延的需求。为了实现海量数据的实时处理,保障公众信息及交通安全,提升交通系统运行效率,将边缘计算应用于智慧交通。首先对智慧交通的发展概况进行整体描述,提出基于边缘计算的智慧交通总体架构,充分利用边缘计算物理邻近、高带宽、低时延、位置认知的特点解决目前交通系统信息传递延迟、数据处理不及时、传输负载大等问题。然后,基于无线传输、信息感知、计算卸载及协同处理等方面阐述边缘计算应用于智慧交通亟需解决的关键技术。最后,指出边缘计算应用于智慧交通面临的未来机遇与挑战。     

面向边缘端的施工人员实时检测方法

施工人员检测在施工管理工作中有重要的应用价值。施工现场图像背景复杂且视角多样,给施工人员检测任务带来难度,同时施工现场大多基础配套设施不完善,并且网络条件较差,不适合在大型GPU工作站上进行模型部署。针对以上问题,以YOLOv3检测网络为基础,加入特征金字塔池化模块,增加多尺度特征融合并改进候选框,提升检测精度,同时采用通道剪枝算法对检测网络进行轻量化处理以适应边缘端设备算力,提出一种面向边缘端的施工人员实时检测方法。该方法在自制的施工人员数据集上平均准确率可达到88.23%,较YOLOv3检测方法提升4.89个百分点,且将模型大小压缩至原来的1/13,检测速度提升一倍,在嵌入式设备Jetson Xavier NX上检测速度可达到69.08帧/s,满足在施工现场进行实时边缘端检测的要求。     

基于节点加权和边加权的重分形研究

目前对于网络重分形的研究,在网络权重性质方面主要是原始网络、节点加权网络、边加权网络,每一个都是单独进行研究,论文主要对同时包含节点权重和边权重的网络进行分析,研究网络广义分形维数的变化情况。首先对已有的沙箱算法进行改进,并利用分形布朗运动时间序列进行改进算法的验证,然后利用改进的沙箱算法对由分形布朗运动时间序列生成的同时包含节点权重和边权重的可视复杂网络进行计算,接着同时单独改变边权重和节点权重,进一步研究广义分形维数随边权重和节点权重改变的变化情况。结果表明改进沙箱算法在保持了传统沙箱算法计算精度的前提下,大大地提高了计算的速度。对于同时单独改变节点权重和边权重,对复杂网络的广义分形维数的影响是截然不同的,节点权重的变化基本不影响网络广义分形维数的变化,而边权重则大大的影响且不同权重指数下的影响情况各不相同。     

基于智能计算的脑机制研究

解析脑认知原理和脑疾病的发病机制已是当下脑科学研究的热点。智能计算在脑影像领域的应用可为认知心理学研究、脑疾病的识别和干预以及类脑智能理论研究等提供借鉴和参考。本文介绍利用智能影像计算方法在识别脑认知网络成分、构建脑有向连接模型、预测认知行为变化、构建心理过程神经表征等方面的工作,并对未来相关研究进行展望。     

基于可信执行环境的物联网边缘流处理安全技术综述

万物互联时代,物联网中感知设备持续产生大量的敏感数据。实时且安全的数据流处理是面向物联网关键应用中需要解决的一个挑战。在近年兴起的边缘计算模式下,借助靠近终端的设备执行计算密集型任务与存储大量的终端设备数据,物联网中数据流处理的安全性和实时性可以得到有效的提升。然而,在基于边缘的物联网流处理架构下,数据被暴露在边缘设备易受攻击的软件堆栈中,从而给边缘带来了新的安全威胁。为此,文章对基于可信执行环境的物联网边缘流处理安全技术进行研究。从边缘出发,介绍边缘安全流处理相关背景并探讨边缘安全流处理的具体解决方案,接着分析主流方案的实验结果,最后展望未来研究方向。     

考虑坝基岩体抗剪强度各向异性的重力坝抗滑稳定分析方法

为研究节理岩体抗剪强度各向异性特征对重力坝抗滑稳定性的影响,利用结构面网络模拟技术,计算节理岩体在主滑动方向上沿不同角度剪切的连通率与相应的抗剪强度参数,对Mohr-Coulomb强度准则进行各向异性修正。在此基础上,结合极限分析法,提出了一种考虑岩体抗剪强度各向异性特征的重力坝抗滑稳定分析方法。将该方法应用于向家坝泄12坝段的深层抗滑稳定分析,并与传统方法的计算结果进行对比。结果表明:该方法与传统方法获得的临界滑裂面位置比较接近,但其抗滑稳定安全系数明显小于传统方法,且临界滑裂面的剪出段倾角与坝基岩体连通率的最大值方向基本一致,和实际情况相符。该方法充分考虑了岩体抗剪强度各向异性的影响,对合理评价重力坝的抗滑稳定性具有重要的工程和现实意义。