关于《信息与计算科学》专业计算机类课程教学的几点体会

对近几年为《信息与计算科学》专业计算机类课程教学进行总结,根据教学实践中的体会,针对教学过程中出现的问题阐明我们的观点和解决办法,陈述我们的教学指导思想和教学策略,教学实践证明这些方法是行之有效的.

基于结构相似的三维模型视觉降质度量

针对三维网格简化操作经常会引起一定的视觉降质和失真的问题,为了更准确评估这种视觉降质,利用三维网格显著特性信息作为网格顶点的属性,采用包围盒空间剖分的方法描述三维局部窗口,基于结构相似性和信息熵以定量的方式给出了三维网格模型的视觉感知降质的客观度量方法.理论分析和实验结果表明:此度量能非常有效地评估网格简化过程中引入的视觉降质,可用于同源不同分辨率的三维模型之间的相似性度量,并提供了多尺度特性的视觉降质分析.

基于主要遮挡物的动态可见性算法

对景物密集的复杂场景 ,提出了基于主要遮挡物的动态可见性算法 .该算法通过场景中预先定义的主要遮挡物 ,动态地形成一个遮挡树 ,位于遮挡树遮挡区域中的景物将被剔除 .当场景按照 BSP树组织 ,并按从前向后的顺序绘制场景时 ,算法具有高效率 .对主要遮挡物采用简化的遮挡物代理 ,对盒子类型的遮挡物提出了一种有效的简化算法 .该算法已经被“RTG三维图形开发工具包”采用 ,经实际验证 ,对复杂场景 。

黏弹性输水管道中含气瞬变流压力衰减分析

基于瞬变流理论对管道漏失、堵塞等进行检测是国内外管道故障辨识的热点和前沿,但在黏弹性输水管道中由于空气的存在将影响该技术的推广应用,因此有必要对黏弹性管道中的含气瞬变流及其压力衰减畸变过程进行分析。本文首先通过装置实验验证了用含气率(α)修正波速的一维瞬变流模型的有效性,其次基于模型通过能量和傅里叶分析研究管壁摩擦和黏弹性对含气瞬变流压力衰减的影响,最后针对应用背景提出模型参数校核的建议。研究表明:当α≤2.37%时,由管壁摩擦引起的压力衰减速率随着α和管径壁厚比的增加而增大,而由黏弹性效应引起的压力衰减速率则相反,但两者都会随着管长的增加而变小;在对模型进行参数校核时,建议当1%≤α≤2.37%时,不必对黏弹性参数进行校核。

黏弹性管道中气液两相瞬变流实验及模型

为了给管道安全设计提供建议,以及使基于瞬变流理论的管道故障检测技术在黏弹性输水管道中得以应用,对黏弹性管道中气液两相瞬变流进行研究.首先,在重力流有机玻璃管道中进行快关阀气液两相瞬变流实验.其次,以离散蒸汽空腔模型(DVCM)和离散气体空腔模型(DGCM)为基础,用体积含气率对瞬变流波速进行修正,建立两个将非稳定摩阻和管壁黏弹性影响考虑在内的一维气液两相瞬变流模型.实验和模型结果表明:在初始流型为泡状流的低压系统中,DVCM能准确模拟实验波速,而DGCM求得的平均波速值比实验波速大.在模拟初始流型为泡状流的瞬变流时,DVCM模拟结果与实验值吻合得很好,而DGCM模拟结果的最大峰值更大,对管道设计来讲更为安全;在气液两相瞬变流过程中,气体的可压缩性使得管壁的黏弹性效应对压力的衰减作用大为削弱,导致非稳定摩阻的影响不可忽略,且由于气体存在使得整个瞬变流过程中压力衰减变慢.

基于顶点重要性骨架图的视点快速选择算法

针对三维模型形状分析与处理、图形绘制、场景理解与优化布局等应用中的视点选择问题,利用三维模型线形骨架定义源模型顶点的重要性,给出了视点信息量的计算方法.采用Loop子分模板,对选定的初始视点集所形成的三角网格进行迭代式子分,在给定阈值的前提下,给出了三维模型最佳视点和最不利视点的快速选择.理论分析和实验结果表明:基于顶点重要性构建的骨架图,利用子分模板可快速地实现三维模型最佳视点和最不利视点的选择,算法执行效率高,能在最佳视点中提供更多的全局拓扑知觉信息.

基于二维再生核理论的图像平滑方法

本文给出了应用扩散方程进行图像平滑的再生核方法．基于再生核理论进行图像平滑，由于再生核函数的导数是小波函数，具有良好的局部性，与常规的对扩散方程差分化进行求解相比，用再生核方法求解扩散方程具有精度高，误差传播速度慢，对时间步长不敏感等优点．同时本文给出了用W2空间再生核求解Alvarez模型的方法．实验表明该方法具有图像清晰、图像平滑效果好等优点，本文的求解方法是有效的．

配水管网管段改造排序的PageRank算法

针对城市配水管网管段改造比选排序问题,提出了基于PageRank的改进的MPR-Pipe算法,实现了对管网节点和管段多种水力属性的PR值求解.利用经济流量和管段单位水力坡降PR值,定义了管段改造的重要性度量,并以此作为改造比选排序的依据.理论计算表明该算法求解效率较高,工程应用案例表明该算法提出的管段改造比选排序方案有效、可行.

给水管网健康诊断研究与应用实例

利用灰色系统理论,对城市管道事故影响因素进行了关联度分析。采用5级划分法确定健康诊断集。针对定量指标,划分其等级评价标准,设计了隶属度函数;针对定性指标,以专家评分法为基础,采用集值统计与灰色理论,确定其相对应于诊断备择集的隶属度。探讨了给水管网健康诊断指标体系中诊断指标权重的特点,以主观的层次分析法为主体,结合客观的熵权法对指标权重进行融合,确定了诊断体系中各级指标权重,并通过实例验证该方法是可行且实用的。

基于模糊集的配水管网压力监测点优化选址算法

利用配水管网水力模型计算后的24时段节点自由压力提出了采用供水量配比的多水源全供水路径生成算法和全供水区域分析技术。以多水源交叉重叠供水区域和供水量配比为依据,定义两种节点压力特征类型,并设计了相应的隶属函数。根据压力监测点选址优化原则,对模糊集理论提出了一种新的供水管网压力监测点选址优化实用算法,该算法可用于对原有压力点上新增压力监测点选址进行优化,也可用于无现存压力监测点的情形下新增压力监测点优化选址,计算实例表明该方法是可行且实用的。

用异质迁移学习构建跨被试脑电情感模型

由于脑电信号的个体差异性和非平稳特性对情感模型性能产生影响,如何构建跨被试脑电情感模型是情感脑-机接口领域的一个重要研究方向.本文提出一种新的从眼睛的扫视轨迹进行知识迁移的异质迁移学习方法,以提升跨被试脑电情感模型的性能.该方法的主要神经生理学依据是,被试的视觉注视诱发了大脑特定的神经活动,而这些神经活动产生的脑电信号可以为情绪识别提供重要的情境线索.为了量化不同被试之间的域差异,我们引入了基于扫视轨迹和基于脑电信号的核矩阵,并提出了改进的直推式参数迁移学习算法,以实现跨被试脑电情感模型的构建.该方法与传统方法相比,具有两个优点:一是利用了目标被试容易获取的眼动追踪数据进行被试迁移,二是在目标被试只有眼动追踪数据的情况下,仍然能够从其他被试的历史数据中学到脑电信号的情绪类别判别信息.为了验证所提方法的有效性,我们对本文提出的方法与已有的迁移方法在三类情绪识别的脑电和眼动数据集上进行了系统的对比实验研究.实验结果表明,基于眼动轨迹的迁移模型取得了与基于脑电信号的迁移模型相当的识别性能.相对于传统的通用分类器50.46%的平均准确率,基于眼动轨迹的迁移模型的平均准确率达到了69.72%.

城市配水管网区域改造聚类技术研究

阐述了模糊C均值(FCM)算法和马尔科夫随机场(MRF)的相关理论知识和基本框架。首先建立了基于模糊C均值的给水管网区域改造算法,它可直接应用MPR-Pipe算法得到的管网管段"重要性"值完成对管网的区域聚类;接着,建立了基于马尔科夫随机场和FCM算法的MRF-FCM区域改造算法,它同时考虑管网的拓扑信息和属性信息对管网区域聚类。根据工程实例进行算法实践,结果表明,两种算法可以得到符合实际工程应用的区域聚类,确定优先改造区域,为管网改造问题提供了切实可行的解决方案。