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基于NSCT域的自适应阈值图像去噪算法研究

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基于NSCT域的自适应阈值图像去噪算法研究

作者：王鸿闯兰州交通大学

学位级别：硕士

随着信息化时代的到来,图像已经作为人们获取信息的主要途径。图像在进行采集、存储或传输时会由于各种原因受到噪声的影响,导致人们对图像内容的理解产生偏差,还会对图像后续处理造成不良的影响。所以,图像去噪已经成为重要的图像预处... 详细信息

随着信息化时代的到来,图像已经作为人们获取信息的主要途径。图像在进行采集、存储或传输时会由于各种原因受到噪声的影响,导致人们对图像内容的理解产生偏差,还会对图像后续处理造成不良的影响。所以,图像去噪已经成为重要的图像预处理技术。图像去噪是去除图像中掺杂的噪声信息,其目的是提升图像质量,突显图像自身特征。因此,图像去噪在图像工程领域有着不可或缺的作用和地位。非下采样Contourlet变换(NSCT变换)是具有代表性的去噪算法之一。基于NSCT变换的去噪算法具有多分辨率、多方向性、各向异性和平移不变性等特点,能够更好地描述图像信息。虽然NSCT变换具备去噪算法应有的优点,但也在阈值处理和参数估计等方面存在着不足,具有较大改进和优化的空间。本文针对上述问题进行研究,并提出相应的改进算法,提高了去噪后的效果,主要研究内容如下:首先,针对在NSCT域内硬阈值函数不连续所造成的振铃和伪吉布斯现象,及软阈值函数恒值压缩导致的图像模糊失真的问题,提出一种基于改进阈值函数的NSCT域图像去噪算法。该改进阈值函数引入指数平滑函数法的思想,使其在NSCT域内具备连续性、渐进性、偏差性和高阶可导性,克服了软硬阈值函数存在的问题。该算法中阈值估计部分选用BayesShrink自适应阈值估计,能够比较精准地确定阈值大小,并且解决了传统固定阈值估计过度扼杀变换系数的现象。其次,针对小波域隐马尔科夫树模型中的小波变换不能很好的捕捉图像几何特征的不足,提出一种基于NSCT域隐马尔科夫树模型(HMT模型)的去噪统计算法。该算法中由于NSCT变换能够描述变换系数在不同空间、不同尺度和不同方向之间存在相关性的特点,使得HMT模型更加准确地进行参数估计。该算法对HMT模型进行了改进优化,系数子节点的状态不仅要考虑到其父节点的影响,还要考虑到其父节点的邻居节点的影响。改进后的HMT模型能够更有效地体现NSCT系数之间复杂的关系。最终,通过对比实验,对本文提出的改进去噪算法进行实验测试。实验结果表明:在峰值信噪比、均方根误差和图像增强因子等客观评价标准下,本文提出的改进图像去噪算法与传统去噪算法相比,具备较好的去噪效果。

关键词：图像去噪非下采样Contourlet变换阈值函数阈值估计隐马尔科夫树模型

不同作物根茬对连作番茄生长发育及根际土壤微环境的影响

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不同作物根茬对连作番茄生长发育及根际土壤微环境的影响

作者：张浩西北农林科技大学

学位级别：硕士

随着设施蔬菜栽培面积的增加，番茄连作障碍也较为普遍，严重制约了设施蔬菜生产的可持续发展，因此，连作障碍是生产上亟待解决的问题之一。目前，关于作物根茬对连作蔬菜的生长、产量及根际土壤微环境的影响等方面的相关报道较少，因... 详细信息

随着设施蔬菜栽培面积的增加，番茄连作障碍也较为普遍，严重制约了设施蔬菜生产的可持续发展，因此，连作障碍是生产上亟待解决的问题之一。目前，关于作物根茬对连作蔬菜的生长、产量及根际土壤微环境的影响等方面的相关报道较少，因此本研究以非连作土壤（CK）为对照，以番茄8年连作土壤（CS）、向8年连作土壤内添加不同质量比的玉米根茬（0.5%、1.0%、2.0%对应处理编号为CSM1、CSM2、CSM3）以及向8年连作土壤内添加不同质量比的大豆根茬（0.5%、1.0%、2.0%对应处理编号为CSS1、CSS2、CSS3）为处理，通过大棚盆栽试验，研究不同比例玉米、大豆根茬施入后对连作土壤栽培番茄的植株生长、土壤酶、土壤微生物、土壤养分变化及果实产量和品质的影响，旨在探讨不同种类及比例根茬对连作番茄的土壤环境影响及其对连作障碍的改善效果，为蔬菜连作土壤环境的改善、蔬菜产量和品质的提高以及农业的可持续发展提供理论依据。本研究的主要结果如下： 1．添加玉米或大豆根茬均能促进连作番茄植株生长，显著提高番茄的产量，降低番茄果实的硬度，部分增加可溶性糖和有机酸的含量，降低果实的Vc含量。CSM1和CSS1处理促进生长效果较优，CSM2和CSS2处理分别增产9.68%和8.27%，且有效改善番茄品质。 2．添加玉米根茬或大豆根茬均能提高土壤pH和EC值，以CSM2和CSS2的效果最优;且大豆根茬整体效果优于玉米根茬。添加玉米或大豆根茬都显著增加了连作土壤养分含量，以CSM3和CSS3效果最优;大豆根茬在增加土壤硝态氮方面效果显著，玉米根茬在增加土壤速效磷和速效钾含量方面效果显著。 3．添加玉米根茬或大豆根茬增加了连作土壤细菌含量、放线菌含量和总微生物含量，促进了土壤从“真菌型”向“细菌型”转化;整体以玉米根茬施入效果更优。 4．添加玉米根茬或大豆根茬增加了连作土壤过氧化氢酶活性、碱性磷酸酶活性、脲酶活性和蔗糖酶活性，以CSM3和CSS2最优;以大豆根茬在过氧化氢酶方面的促进效果更优，而玉米根茬在碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶活性的促进方面都要优于大豆根茬。综上所述，向8年连作土壤添加1.0%玉米根茬和1.0%大豆根茬处理对连作番茄根际土壤微环境的改善和番茄增产增收方面效果最优，其中玉米根茬改善效果缓慢而持久，能持续影响根际土壤微环境;大豆根茬能快速释放部分养分，改善土壤理化性状，促进番茄植株前期生长。

关键词：番茄连作障碍作物根茬根际土壤微环境产量及品质

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高铁车厢内部紧急情况下人员疏散仿真研究

高铁车厢内部紧急情况下人员疏散仿真研究

作者：田淇元兰州交通大学

学位级别：硕士

随着社会的发展，人民生活水平的持续提高，人们出行的频率也大为增多。高铁已成为人们出行采用的重要交通工具之一，采用高铁出行渐渐成为一种必不可少的方式。但是人员出行的安全问题必须引起足够的重视，尤其是空间相对狭小封闭，人... 详细信息

随着社会的发展，人民生活水平的持续提高，人们出行的频率也大为增多。高铁已成为人们出行采用的重要交通工具之一，采用高铁出行渐渐成为一种必不可少的方式。但是人员出行的安全问题必须引起足够的重视，尤其是空间相对狭小封闭，人员密度较大的高铁车厢内部环境，在突发事件下造成的危害较大，提前做好预防工作，保证人员安全快速逃离危险区是重中之重，对人员疏散问题的研究是非常值得重视的。近年来，人员疏散问题成为国际研究的一个热点，人员移动行为受到自身生理心理以及周围环境等较多因素的影响，复杂多变，使得对人员移动规律的研究比较困难。人员疏散行为具有多变性，所以在现实中进行大量现场模拟人员在突发事件下的疏散行为也不切实际。随着计算机技术的飞速发展，计算机技术已经成为研究人员疏散的重要方式和手段，利用计算机建立人员疏散模型，研究人员动态行为特征。国外对于人员紧急疏散的系统研究较早，投入大量人力物力的同时，也取得了广泛的研究成果。国内在人员疏散研究方面的起步较晚，研究方法大都是借鉴国外学者的，尚未形成比较成熟的模型和软件，但在人员安全疏散的研究方面也取得了一定的成绩。目前国内外学者有人采用从众行为的元胞自动机方法研究大型体育馆的人员疏散问题,以及出口宽度对疏散的影响问题进行研究，但上述方法对存在障碍物情况的研究略显不足，而且过于依赖逃生者与出口之间的距离，忽视了逃生者个体之间的生理差异。有学者采用元胞自动机理论研究分析了地铁车厢内座位纵横布局的疏散情况，但未考虑人员竞争冲突问题。本文以高铁车厢为场景对人员疏散进行研究。由于高铁发展时间不长，所以目前对高铁车厢内部人员疏散问题的研究非常少。本文以元胞自动机理论为基础提出一种新型的疏散模型，模型中引入人员竞争力来解决人员冲突问题，并在此基础上研究出口疏散干扰度对整个疏散过程的影响。在紧急情况下人员对疏散路径的选择并非只有车厢出口，也可能选择窗口等非常规路径，模型对部分人员从窗口逃生行为进行研究，综合分析疏散策略。与此同时，还提出了一种不同人员分布的疏散模型，对不同竞争力人员在车厢内部不同分布情况下的疏散情况加以分析，找出更为优越便捷的疏散方式，模型中还引入了灾害点，对车厢内部存在火灾等突发事故时人员疏散情况进行研究，使模型更具有现实意义。

关键词：元胞自动机人员竞争力疏散干扰度不同人员分布灾害点

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车载自组织网络环境中拥塞控制算法的研究

车载自组织网络环境中拥塞控制算法的研究

作者：乔钰兰州交通大学

学位级别：硕士

伴随着世界经济的快速发展,汽车工业也迎来了发展的黄金时期。这使得车辆在人们日常出行生活中扮演着越来越重要的角色。但随之而来的次生问题却不容忽视,频繁发生的交通事故和城市越发严重的道路拥堵问题,为社会经济与人民生命财产安... 详细信息

伴随着世界经济的快速发展,汽车工业也迎来了发展的黄金时期。这使得车辆在人们日常出行生活中扮演着越来越重要的角色。但随之而来的次生问题却不容忽视,频繁发生的交通事故和城市越发严重的道路拥堵问题,为社会经济与人民生命财产安全带来了巨大的损失。保障道路交通安全已成为世界各国都不可逃避的现实问题。无线通信技术的迅速发展为上述问题提供了解决方案,应用移动自组织网络核心技术于车辆网络的车载自组织网络技术应运而生。车载无线网络的形成基于车与车,车与基础设施之间互相通信,主要传递事故避免或者辅助驾驶等实时信息,同时为驾驶者提供娱乐,实时导航等服务,使车辆运输网络更加安全高效地运行。目前,虽然移动自组织网络技术在许多方面已趋于成熟,但由于车辆运输网络本身具有拓扑变化速度快、无线信道容量有限与网络运行状况不稳定等特点,导致移动自组织网络技术的研究成果不能直接用于支持车载自组织网络。车载自组织网络信道容量有限,尤其是用于维持安全应用程序良好运行的控制信道带宽仅有10MHz。因此当道路上的车辆节点变得密集时,信标消息以固定频率传输就会造成信道负载过重,进而导致拥塞。拥塞不仅会对信标消息的可靠传输造成影响,还会严重妨碍事件触发安全消息的及时传播。然而,这类安全消息往往与驾驶者的生命与财产安全密切相关,传输过程中对其延迟要求更高。因此,研究车载网络的信道拥塞控制方法对于保障安全消息可靠及时地传输,维护无线网络的运行性能具有十分重要的意义。针对上述问题,本论文基于车载自组织网络的关键技术展开讨论,分析了信道拥塞所面临的挑战,提出了两种拥塞控制算法。具体工作包括以下几个方面:（1）本文提出了一种基于局部密度预测的传输参数自适应拥塞控制策略。首先,详细介绍了基于车辆历史交通环境参数的局部密度预测方法,根据一个控制信道间隔内节点从自身MAC层获取的接收包的数量和碰撞包数量的总和,结合信标平均速率计算邻居节点的数量。其次,介绍了利用信道繁忙率来判断信道状态的方法。然后,对根据局部密度预测值和信道繁忙率的联合速率和功率自适应流程框架及详细工作流程进行了描述,同时设计了具体算法。最后,通过仿真实验测试,验证了本文所提出的算法能够显著提升数据包递送率,缩短传输延迟,从而提供可靠的信标消息传输机制。（2）提出以消息优先级调度机制作为基础结合信标消息产生速率自适应的一种分布式拥塞控制方法。首先,设计一种基于消息属性、应用程序类型的静态因素和基于网络状态的动态因素相结合计算各类安全消息优先级大小的方法,并基于优先级大小按顺序动态调度队列中的消息。然后,利用信标产生速率自适应控制方法根据当前时刻信道状态调节信标生成时间间隔长短,控制注入信道内的数据流量。最后,基于仿真软件NS-3对本文控制算法进行验证,结果表明本文的算法改善了事件触发安全消息传输平均延迟及数据包丢失率,提高了平均吞吐量。

关键词：车载自组织网络信道拥塞安全消息局部密度预测传输参数自适应优先级调度

智能高速列车无线闭塞中心交接形式化描述与验证

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智能高速列车无线闭塞中心交接形式化描述与验证

作者：寻璐兰州交通大学

学位级别：硕士

列车的方便、快捷无疑为我们的生活带来许多便利，但同样列车的安全、运输效率也越来越受到人们的重视，列车性能的改进成为该领域的核心内容。我国在考虑自身的实际情况和未来发展以及列车不同级别线路问题，制定了中国列车运行控制系... 详细信息

列车的方便、快捷无疑为我们的生活带来许多便利，但同样列车的安全、运输效率也越来越受到人们的重视，列车性能的改进成为该领域的核心内容。我国在考虑自身的实际情况和未来发展以及列车不同级别线路问题，制定了中国列车运行控制系统(CTCS)，而在CTCS中，无线闭塞中心(RBC)又是该系统地面子系统的核心成员，它主要管理列车的行车许可以及控制列车在间隔时的运行，无线闭塞中心的交接又是无线闭塞中心的重中之中，是影响列车运行的效率、安全的重要组成部分。着色Petri网理论与其他形式化方法比较而言，在无线闭塞中心交接方面有着更为出色的表现。主要有两个重要原因，第一，无线闭塞中心交接中涉及到移交无线闭塞中心与接收无线闭塞中心之间的消息往来较为频繁，传递的消息种类较多，该理论丰富了库所和托肯的含义，可以用于描述较为复杂的系统;第二，就是着色Petri网拥有比较可靠和应用成熟的仿真工具CPN Tools，CPN Tools是建立、模拟、分析CPN模型的强大工具，它可以为模型做出时间仿真、功能分析，以及状态空间分析，其仿真功能较为全面和完善。本文首先采用融合对象颜色网(FOCPN)形式化方法对无线闭塞中心交接进行分析，该方法的基本思想就是对参与无线闭塞中心交接的两种情况看作它的子对象分别进行形式化建模，这样一来可以简化建模过程，而且还能方便监测各情况在无线闭塞中心交接中的运行状况。将该模型放在CPN Tools仿真工具中进行检测与仿真，并得出结论。实验结果表明FOCPN可以有效验证无线闭塞中心交接的特性，而且可以通过该方法充分说明该形式化方法应用在无线闭塞中心交接领域的可行性。其次，运用赋时着色Petri网对无线闭塞中心交接进行形式化分析，然后在CPN Tools中分别对一部车载电台无线闭塞中心交接和两部车载电台无线闭塞中心交接进行了赋时建模仿真，并在两种交接方式下对相邻无线闭塞中心的交接时间进行分析对比，并对交接时间数据进行统计。通过数据统计得出：列车在两部车载电台都正常的情况下比只有一部车载电台正常的情况下，交接耗时更少，行驶速度更快。分析结果可使人们在实际应用中对无线闭塞中心交接车载电台设备的进行改进、保证车载电台设备的正常工作、提高设备故障修复速度的完善有更深刻的认识和借鉴。

关键词：无线闭塞中心交接融合库所颜色网赋时着色Petri网建模与验证