基于改进量子粒子群的分布式并行计算框架设计

为了实现用户任务在大规模计算机集群上进行高效地处理,并克服现有并行计算框架通用性不强的缺点,提出了一种基于改进量子群算法和Map-Reduce模型的通用并行计算框架;首先,对经典的Map-Reduce分布式并行计算框架以及并行计算流程进行了具体描述;然后,基于改进的量子粒子群算法设计了改进的Map-Reduce模型,在Map阶段通过多种群并行搜索并计算所有粒子适应度,在Shuffle和Sort 阶段实现粒子的排序和种群的重新划分,然后在Reduce阶段更新控制系数和粒子位置,当最优解不变时,通过混沌扰动对其进行扰动;仿真实验表明同,文中设计的基于改进量子粒子群算法和Map-Reduce模型能高效地执行任务,较传统的Map-Reduce模型具有较少的执行时间,具有很强的可行性,是一种有效的通用并行计算模型。     

基于双混沌系统的大数据环境并行加密算法设计 

为了克服大数据在采用串行加密方式时具有的加密效率低的问题,设计了一种基于双混沌系统的大数据环境的并行加密算法。首先,在对经典的Map-Reduce分布式并行计算框架进行研究的基础上,设计了大数据环境的并行加密模型。然后,设计了改进的Logistic映射和Tent映射构成双混沌系统,在此基础上,设计了Map函数、Sort函数和Reduce函数实现并行加密,在Map函数中通过Logistic映射和Tent映射的不断迭代计算加密密钥或解密密钥,实现明文到密文或密文到明文的转换,在Sort 函数对由Map函数输出的键值对进行排序并剔除重复的数据块,在Reduce函数中对加密后的密文数据块或解密后的明文数据块进一步合并构成输出数据,并生成Logistic映射和Tent映射的迭代次数初始值并保存在历史数据信息中。仿真实验表明：文中设计的基于双混沌系统的Map-Reduce并行加密模型能高效地进行数据加密或解密,能提高数据安全性和加密效率,具有较强的可行性。     

基于BP神经网络的云检测和云相态识别

为快速高效地进行云检测和云相态识别,提出了基于BP神经网络的云检测和云相态识别方法,并针对中分辨率成像光谱仪(MODIS)的相关数据建立了BP神经网络。利用该算法对MODIS图像进行了云检测和云相态识别,并把识别结果与MOD06数据进行了对比,对比结果表明,该算法对冰云、水云以及混合云的识别准确率分别达到了100%、100%以及99.94%。该算法快速、准确,消除了未确定态,具有很强的自主学习能力。     

基于遗传神经网络的多光谱辐射测温法

针对BP神经网络易陷入局部极小等缺陷,将遗传算法(GA)与神经网络相结合,提出了一种将GA-BP算法应用于多光谱辐射测温的数据处理方法,并对基于亮度温度模型的多光谱辐射测温数据进行了仿真实验。结果表明：已训练样本的真实温度识别精度,GA-BP算法为±5 K,BP神经网络为±10 K;未训练样本的真实温度识别精度,GA-BP算法为±10 K,BP神经网络为±20 K;无论是GA-BP算法还是BP神经网络,已训练样本的真实温度识别精度比未训练样本的真实温度识别精度都更精确些,靠近训练样本集边缘的样本真实温度的识别精度偏低。说明GA-BP算法比BP神经网络可以更好地解决了目标真实温度的测量问题。     

基于物联网和SOM算法的信息监控系统设计

在物联网环境下进行信息监控系统设计,实现对网络信息的监控和自适应采集,保障网络安全。针对采用传统的神经网络控制方法进行信息监控的数据挖掘准确性不好的问题,提出一种基于物联网和自组织映射SOM算法的信息监控系统设计方法,首先进行信息监控系统的总体设计和功能模块化分析,然后设计改进的SOM算法,应用在信息监控的数据挖掘和分类识别中,在程序加载模块中进行算法加载,最后在物联网环境下构建嵌入式Linux内核进行信息监控系统的软件设计和开发。系统仿真实验结果表明,采用该信息监控系统进行大型物联网的数据信息监控,对数据的准确挖掘和识别性能较好。     

基于深度自动编码器的机场安检人脸识别系统设计

由于现有的机场安检系统通常只针对行李和旅客携带的违禁物品进行检测,没有考虑到对于正在通缉的罪犯进行监控和核查,设计了一种基于Gabor小波滤波和深度自动编码器的机场安检人脸识别系统。首先,以ATmega128L为处理器核心,SA7111作为模数转换器,MAX7000作为全局逻辑控制单元设计了机场人脸识别系统硬件,然后采用Gabor小波函数作为卷积核函数,在对原始图像分块的基础上进行卷积,采用多个RBM堆叠组成的自动编码器,通过比较差异算法训练RBM从而自动提取人脸特征,最后构建一个三层的BP神经网络,将自动提取的人脸特征作为输入,将图像标签作为输出层,并通过反向传播算法训练网络进行人脸识别。通过部署仿真实验环境对文中方法进行验证,仿真结果表明：文中系统能较为精确地实现人脸识别,与其它方法相比,具有识别率高和收敛速度快的优点。     

基于BP神经网络的车牌字符识别算法研究

车牌字符识别是车牌识别系统中的关键环节。采用图像处理和神经网络相结合的方法设计新的车牌字符识别算法,先对分割出的车牌字符进行归一化处理,然后进行SOBEI．边缘检测和角点特征提取,最后输入BP神经网络进行训练、识别,其中BP神经网络模型属于改进型神经网络。通过一系列神经网络训练和仿真实验,车牌识别速度和正确率得到了明显的提高。     

基于级联网络的年龄性别识别研究

提出了一种基于深度学习技术的年龄和性别识别方法,建立了人脸识别硬件与软件系统。运用经典的反向传播算法确定预测函数的权重矩阵和偏差。针对单个识别网络准确率不高的问题,采用多个神经网络级联的方式,对输入的目标特征进行多次判定。通过设计一种投票竞争算法,让级联网络的识别结果自动进行竞争,获胜者作为最终的预测结果。预测结果与实验数据对比表明采用级联网络可有效提高对年龄性别的识别准确率,级联后的识别准确率分别达到了88%和82.61%。     

基于BP神经网络的血液荧光光谱识别分类研究

光谱技术在生物和医学检测方面具有积极的应用前景。由于血液成分的复杂性和类同性,有关不同动物血液光谱识别分类的技术研究尚未出现较为完善的结论。基于机器学习理论, 以BP神经网络为工具, 建立了对不同动物血液荧光光谱进行特征提取和识别分类的方法。实验采用Cary Eclipse光谱仪分别采集了鸽、鸡、鼠、羊四种动物不同浓度(1%和3%)的全血与红细胞荧光光谱数据(每个类型样本各50组数据);基于移动平滑算法对原始数据进行了平滑处理,以减少实验仪器噪声对特征提取和识别分类的影响;进一步根据血液光谱数据的特性, 该文出了“组合放大”的特征提取方法, 并建立了BP神经网络分类器进行训练和识别。相比于常用的光谱数据(单一)特征, 提出的“组合放大”特征和所设计的BP神经网络能对不同动物、不同类型(全血与红细胞)、不同浓度(1%和3%)的血液荧光光谱实现100%的准确分类, 同时神经网络测试误差均远小于设定的允许误差值。研究的动物血液光谱特征提取及识别技术具有较好的普适性和可靠性, 在农业、食品检查、以及生物医学检测等方面均可发挥重要作用。     

正则化参数求解方法研究

针对BP神经网络算法训练过程中出现的过拟合问题,提出了利用一阶原点矩,二阶原点矩,方差和极大似然估计概念的推广来计算L2正则化中正则化参数 值的方法。该方法通过对算法数据集[X,Y]中的X矩阵进行运算得到的四个 值,BP神经网络算法训练时通常采用的是贝叶斯正则化方法,贝叶斯正则化方法存在着对先验分布和数据分布依赖等问题,而利用上述概念的推广计算的参数代入L2正则化的方法简便没有应用条件限制。在BP神经网络手写数字识别的实验中,将该方法与贝叶斯正则化方法应用到实验中后的算法识别结果进行比较,正确率提高了1.14-1.50个百分点。因而计算得到的 值应用到L2正则化方法与贝叶斯正则化方法相比更能使得BP神经网络算法的泛化能力强,证明了该算法的有效性。     

基于BP神经网络的多传感器信息融合研究

BP网络是应用最广的一种人工神经网络,将BP神经网络应用到压力检测领域的温度等非线性补偿,具有重要的实用价值,对压力检测精度的改进效果显著。从传感器信息融合的角度看,神经网络就是一个融合系统。通过对神经网络基本理论的阐述,针对研究对象将BP神经网络原理与多传感器信息融合技术有机集合起来,提出了基于BP神经网络的二传感器信息融合模型及改进算法,建立了BP神经网络训练标准样本库,并对该网络模型进行主要技术指标的测试和仿真工作,测试结果表明构建的模型及其改进算法能很好地满足了高精度压力检测仪的指标要求。     

基于光谱技术的杨梅汁品种快速鉴别方法的研究

为了实现杨梅汁品种的快速无损鉴别,提出了一种用可见和近红外光谱技术快速鉴别杨梅汁品种的新方法。首先采用偏最小二乘法进行模式特征分析,经过交互验证法判别,确定最佳主成分数为9。完成特征提取后,将这9个主成分作为神经网络的输入变量,建立了三层BP神经网络,实现类别预测的同时也完成了数学建模与优化分析工作。3个品种的杨梅汁样本数均为20,共计60个样本。在神经网络学习中,将其分成训练集样本51个和预测集样本9个。对9个未知样本进行预测,准确率为100％。说明本文提出的基于光谱技术和模式识别的方法具有很好的分类和鉴别能力。     

基于Hadoop的GA-BP网络在山洪预测中的研究

研究了山洪灾害监测预警系统中雨情数据的分布式存储和分布式预测。针对采集到的水文数据急剧增长和对预测精度和预报时效的要求不断提高,分别应用Hadoop分布式文件系统对数据进行分布式存储和 MapReduce框架结合遗传算法优化神经网络的权值和阈值进行分布式预测。采用基于BP神经网络的多因子山洪灾害雨量预测模型,结合遗传算法能够实现全局优化特点来优化神经网络的权值和阈值,并在数据并行处理过程中,采用了批处理和MapReduce工作流的方式,以误差和准确率来评估预测模型,解决了神经网络在处理海量数据时训练时间长等问题。实验表明,该方法可以在不影响准确度的前提下,大大缩短运行时间,提高预测效率。     

基于LM-BP神经网络的气阀故障诊断方法

提出一种基于LM（Levenberg-Marquardt）算法优化的 BP (Back Propagation)神经网络的多级往复式压缩机压缩机气阀故障诊断方法。以6M25-185/314氢氮气压缩机的 6级压差和6级温差作为网络的输入向量,建立可对往复式压缩机一至六级气阀故障进行在线监测及故障诊断的LM-BP神经网络模型。以100组故障数据作为网络训练样本,30组数据作为网络检测样本进行故障诊断,结果表明,LM-BP神经网络相比于变梯度BP神经网络和RBF神经网络诊断更快速稳定且准确率达到96%以上。利用Matlab软件平台建立的LM-BP 神经网络故障诊断模型,模型简单便于在工程实际中应用。     

基于GA-BP的移动通信设备故障诊断

针对通信设备故障发生随机性强,影响因素多,对应的故障诊断有高度非线性和不确定性的特点,采用BP神经网络算法,优化的GA-BP神经网络算法和POS-BP神经网络算法分别搭建基站设备故障诊断模型,提取设备故障历史数据进行MATLAB仿真,准确预测设备故障类型,帮助提高代维公司调度管理的智能化水平,提高基站设备运维的执行效率。仿真结果表明：本文的BP,GA-BP和POS-BP神经网络算法都能够实现设备故障类别的预测,且GA-BP神经网络算法相比BP和POS-BP神经网络算法对通信设备故障诊断有更好的适应性。     

基于蚁群优化与神经网络的坦克目标识别算法

为了对成像引信探测得到的变形严重的图像进行识别,提出了基于蚁群优化与人工神经网络相结合的坦克目标识别算法.采用SUSAN特征检测原则提取目标图像的角点特征,作为神经网络模式分类器的输入.针对BP网络收敛速度慢,易于陷入局部极小点等问题,利用蚁群优化算法训练网络权值,可兼有ANN的广泛映射能力和蚁群算法的全局收敛以及启发式学习等特点.仿真实验表明,新算法能够有效缩短网络训练时间,提高目标识别精度.