FMM算法用于二维复杂散射体的RCS计算

利用快速多极子算法 (FMM )计算任意形状二维电大尺寸导体加介质体目标的电磁散射 ,介质体为镶嵌在电大尺寸金属体上的有耗介质。建立金属 -介质体的混合积分方程 ,用共轭梯度法和场量叠代的方法计算散射场 ,在叠代过程中用快速多极子方法 ,大大降低计算时间和减小内存要求。

基于颜色聚类分割及改进的FMM算法的壁画修复

近年来,由于受各种环境及人为因素的影响,壁画在一定程度上受到了破坏。为了使人们欣赏到原作的风貌,并对其进行研究和开发,还原壁画的原有样貌,提出了一种针对褪色及划痕的壁画修复算法。该算法在Lαβ空间的基础上,首次提出使用颜色聚类及掩模算法对受损壁画的破损区域进行分割提取,然后针对FMM算法中传输方向并没有完全覆盖要修复的区域的缺陷,提出了利用梯度直方图的一些特性对其传输方向进行优化。实验表明,该算法对于破损的壁画修复有很好的效果。

FMM算法的并行化方法

详细分析快速多极算法FMM(Fast Multipole Method)的基本原理,并对引力场的势函数的多极展开和泰勒局部展开进行了详细的推导。给出了串行FMM算法的伪码描述,并对其进行并行化分析、处理,对FMM算法进行了并行化研究。最后,在基于MPI的群集并行计算环境下进行大量的实验并采集实验数据,对算法进行并行化性能分析,得到较好的并行加速比和较高的并行效率。

混合模型下FMM算法中近程计算的优化研究

为提高计算多体问题的效率,通过分析多体问题的典型算法FMM(fast multiple method)的计算特点,提出运用CPU和加速部件FPGA构成混合部件计算其近程作用的方案。重点研究混合计算模型上的近程计算特性和优化策略,从计算、通信和存储多方面分析近程计算,提出分层按块的数据准备策略,及在该策略中修改FMM空间编码方式,使近程计算更好地适应于混合模型,从而提高整个FMM算法的执行效率。实验结果表明了该数据准备策略和采用的空间编码方式的可行性和高效性。

基于FMM算法的我国寒潮路径分类及气候特征分析

利用1965—2015年冬半年寒潮过程数据和NCEP/NCAR再分析资料,通过FMM算法聚类分析,将影响我国寒潮路径确定为4类,并统计分析了不同类型路径寒潮的活动变化趋势以及环流特征。研究结果表明:各类路径寒潮的频数、强度、季节分布和年际变化存在显著差异,第一类西路转向型寒潮频数最多且逐年减少趋势最大,第三类西北型寒潮强度最大,第四类西路型寒潮在春季频发且变化趋势平缓;在寒潮爆发时刻,500 h Pa温压场配置、风场转变、高层涡度平流和冷暖平流以及地面冷高压分布与寒潮路径的选择密切相关,其中第二类北路型寒潮的低槽、负涡度区和冷平流区偏东分布,第三类则相应偏西。

多体问题FMM算法在加速部件FPGA研究与实现

针对FPGA能较好满足高性能计算的异构多核、并行、低成本、低能耗要求,研究了高性能计算的重要的应用之一——多体问题。分析了多体问题应用广泛的FMM算法以及FMM算法的各个算粒,并在FPGA器件实现算粒,与多核CPU上实现这些算粒进行比较,FPGA都获得了不错的加速比。分析了FPGA应用高性能计算的一些优势和当前面临的问题,对FPGA广泛应用高性能计算进行了初步探索。

关于快速多极算法FMM的几点注解

详细分析快速多极算法FMM,对引力场的势函数进行了详细的多极展开和泰勒局部展开的推导过程,并在此基础上分析和推导了引力势的两种展开式的截断误差,讨论了FMM的误差收敛情况,说明了FMM的误差可由截断次数p进行控制。

多GPU混合结构下FMM近程算法的优化

近几年,在高性能计算领域,GPU+CPU混合结构成为许多高性能计算机的主要结构,得到了广泛的应用。由于混合结构的特殊性,分析了传统的阿姆达尔定律,将其推广到混合结构中。针对FMM算法中近程计算部分在multi-GPU+CPU混合结构中存在的任务均衡以及通信延时等问题,在混合结构阿姆达尔定律的指导下,提出了多GPU调度模型和两级流水模型。该调度模型能够有效地进行多个GPU之间负载的均衡,缓解近程计算的非均匀性所带来的问题;同时,两级流水模型使CPU和GPU可以并行工作,通过计算和访存的重叠,来隐藏访存带来的延时问题,提高运算部件的利用率。实验验证和数据的比较证明了上述优化的可行性,该优化方案进一步加速了算法的执行。

基于LSD和FLD融合的道路裂缝图像预处理方法研究

针对道路中的路标、路沿等直线类干扰物影响道路裂缝识别的问题,提出一种基于LSD(Line Segment Detector)和FLD(Fast Line Detector)融合的道路裂缝图像预处理方法。首先,基于LSD算法和FLD算法对裂缝图像进行直线检测,获取直线类干扰物的线段坐标值;其次,根据直线检测算法返回的线段坐标值进行断线重连,解决了直线检测算法提取线段不连续的问题;最后,根据线段重连后获取的直线类干扰物的掩膜图和裂缝图像原图,运用FMM(Fast Marching Method)图像修复算法达到消除直线类干扰物的目的。经过大量实验分析可得:该方法能够有效地消除裂缝图像中的直线类干扰物,使得裂缝检测的准确率提升了7.1%。

基于改进FMM的煤岩表面划痕与孔洞处理

为了消除煤岩片制作过程中出现的划痕和孔洞,利用Hough直线检测算子定位出划痕位置作为FMM算法的掩膜图像,对于原始的FMM算法不能利用划痕邻域像素点灰度信息的缺点,提出一种加入灰度距离因子的改进FMM算法。利用基于灰度图像形态学重建方法进行孔洞填充。实验结果表明:基于改进的FMM算法在有效去除划痕的同时还保持了数字图像的纹理不变性;基于灰度图像形态学重建方法可以有效填充孔洞。

基于改进编辑距离算法的保护装置测试模板开发

继电保护测试子模板实例化过程需要人工将实际参数赋给相应的数据接口,存在匹配繁琐、效率不高、准确性差的问题。为此,研究了一种改进编辑距离(improved lenvenshtein distance,ILD)算法来实现测试子模板实例化过程中数据匹配与数值传递的自动化和智能化。首先改进整词二分词典结构,即改进正向最大匹配(forward maximum matching,FMM)算法对字符串进行分词预处理,减少1/2的匹配复杂度;其次提出长度和后缀结合的双重过滤-验证机制,减小多字符串匹配时目标字符串搜索空间的大小;然后在编辑距离(lenvenshtein distance,LD)计算时以子串为单位取代逐字符,改进LD算法,提高字符串匹配效率;最后通过测试算例验证改进FMM算法在字符串分词处理上的高效性和正确性,实现在测试子模板实例化过程中数据匹配与数值传递的自动化与智能化。

多极扩展与Barnes-Hut算法的误差分析

详细分析了Barnes-Hut算法的基本原理,对引力场函数做详细的多极展开推导,对展开式的截断误差进行分析,然后从多极扩展的角度出发来分析BH算法的误差收敛情况,得出BH算法是FMA算法在空间质心点的二阶展开的特殊情况,并且进一步从理论上分析得到了“对于三维空间,BH算法在近似条件为θ<1／3^(1/2)(对于二维空间近似条件为θ<1/2^(1/2) 时)误差有界”的结论。

基于内容自适应的唐墓室壁画修复算法

为了解决基于样本图像修复算法时间复杂度高的缺点,结合唐墓室壁画的特点,提出了一种基于内容自适应的唐墓室壁画修复算法。该算法通过分析图像局部梯度变化将受损区域分为平坦区域和纹理区域,对于纹理区域采用改进的基于样本图像修复算法进行修复,而对平坦区域采用改进的基于快速行进算法(FMM)进行填充,最后提出自适应修补算法。实验结果表明,该算法在保证图像修复质量的同时提高了算法的效率。

现代计算电磁学中的矩量法与快速算法

介绍了现代电磁理论中辐射散射问题的基于边界积分方程的矩量法.通过引入Krylov子空间迭代算法来求解矩阵方程,并使用快速多极子算法来加速计算矩阵向量积,可以使算法的空间和时间复杂度降为O(N1.5).

一种改进的个性化地图用户知识挖掘方法研究

在文本挖掘技术的基础上,结合关联分析方法,提出一种挖掘算法。通过该算法可以有效处理非结构化文本数据,并形成结构化用户知识。实验表明,该方法在文本数据的知识挖掘过程中,有良好的效果,能够为个性化地图服务提供支撑。

基于盘B样条和对应的二维动画生成技术

利用计算机实现二维动画自动生成一直是动画领域中极具挑战性的问题。提出了一个计算机辅助二维动画中间帧自动生成的方法,以放宽对用户输入的限制。这里使用盘B样条曲线表示笔划,采用基于快速行进算法的曲线匹配,找出关键帧之间的最佳笔划对应关系,通过对应笔划间的几何插值,计算出中间帧,从而实现二维动画的中间帧自动生成。

基于混合专业词典的继电保护定值在线智能比对方法

继电保护在线定值比对需要将整定定值和运行定值对应的定值名称进行匹配,针对此过程中存在的匹配效率不高、准确度差等问题,提出一种基于混合专业词典的防误比对方法以实现智能化匹配。该方法首先改进整词二分词典结构,增加同义词标志项和复合型字符标志项,同时将中文、英文和序号类字符均纳入字典,采用改进的正向最大匹配算法(forward maximum matching,FMM)提高分词准确度;其次,提出类型和首项的双重过滤机制以减小目标搜索空间的大小;然后针对继电保护定值名称的特殊性,采用不计词序的Jaccard相似度替代编辑距离计算的相似度,提高匹配准确度;最后通过定值项取值比较结果的反馈进行二次匹配,进一步提高匹配的准确度。算例分析验证所提方法能够有效提高比对的效率和精度。

欧亚遥相关型位相变化对我国寒潮路径的影响

利用1965—2015年冬半年NCEP/NCAR再分析资料以及中国地面气候资料日值数据集,借助FMM算法对影响我国的寒潮路径进行聚类分析,得到四类主要移动路径;并通过统计分析探讨欧亚遥相关型(EU)活跃位相与我国寒潮发生频次的关系及对路径选择的影响。结果表明:EU处于正位相活跃年时,寒潮活动增多,经向环流增强,冷空气干冷,第二类北路型寒潮频次和强寒潮事件相对增多;EU处于负位相活跃年时,纬向环流增强,冷空气湿润,第三类西北型寒潮频次相对增多,与第四类西路型寒潮的强寒潮事件增加。

FMM与改进GBNN模型相结合的多AUV实时围捕算法

多自主水下机器人(AUV)实时围捕是一个综合的研究课题,包括联盟生成和目标追捕等阶段.首先,基于快速行进算法(FMM)预估围捕时间,有效形成多AUV的动态围捕联盟;然后,在追捕阶段,AUV需要立即跟踪智能逃逸机器人以防止其逃跑.为了实现这一目标,在GBNN(Glasius biological inspired neural network)模型中使用反比例函数替换指数函数计算神经元连接权值,加入额外的衰减项,并提出两点加快神经元活性传播的改进措施,使其适用于实时追捕路径规划.仿真研究表明,围捕联盟形成机制和反比例权值GBNN模型实时路径规划策略都显示出其优越性.在水下环境的多AUV协作围捕中,所提出的围捕控制算法可以提高围捕效率,减少AUV所花费的追捕距离和逃逸机器人的逃逸距离.

基于三维管道模型的快速边界元法在阴极保护分析中的应用

该文采用边界元法(BEM)对包含大规模管道结构的阴极保护系统进行分析。为降低管道上的单元数量和单元积分计算量,提出一种三维管道边界元模型,将管道离散为线单元且保留管道圆柱面积分。为了能够在普通微机上模拟大规模阴极保护系统,使用快速多极算法(FMM)加速边界元方程的求解。针对阴极极化边界条件引入的非线性问题,采用迭代算法求解。数值算例表明:采用该文线单元离散管道,相比常规三角形单元,可将单元数量降低一个数量级;快速多极算法可以求解自由度为50 000量级的大规模阴极保护问题。