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非线性理论在数字水印和景观模拟中的应用

非线性理论在数字水印和景观模拟中的应用

作者：孙天凯大连理工大学

学位级别：硕士

本文以非线性理论中的混沌和分形两大理论为基础，研究了非线性理论在数字水印和自然景观模拟中的应用，具体研究内容如下： (1) 利用Hilbert分形曲线扫描和无限折叠迭代混沌映射(Iterative Chaotic Map with Infinite Collapses，ICMIC... 详细信息

本文以非线性理论中的混沌和分形两大理论为基础，研究了非线性理论在数字水印和自然景观模拟中的应用，具体研究内容如下： (1) 利用Hilbert分形曲线扫描和无限折叠迭代混沌映射(Iterative Chaotic Map with Infinite Collapses，ICMIC)的特征，实现了一种图像空间域上的数字水印算法。该算法充分考虑了人类视觉系统(Human Vision System，HVS)的掩蔽特性。原始图像在空间域上进行了预处理，其纹理区得到了突出。嵌入时采用最小化像素改变量的优化策略，提取时应用概率统计的知识，很好的满足了水印信息的不可见性。实验结果证明该算法具有较好的鲁棒性和高保真性。 (2) 在混沌加密和小波变换的基础上，改进了一种小波变换域上的二值图像水印算法。该算法首先利用混沌加密和置乱变换对原始的水印信息进行双重置乱，使其具有密码学意义上的安全性;然后引用修正的二值运算方法将变换后的水印信息嵌入到图像的小波变换域中;水印的提取基于概率统计的知识且不需要原始图像的参与。实验结果证明了该算法的有效性。 (3) 以传统的分形图像编码为基础，改进了一种分形变换域上的数字水印算法。该方法将水印信息嵌入到值域子块的所有像素中。使得隐藏的信息很难被发现和篡改。基于值域块最佳匹配的策略，进行水印的嵌入，降低了算法处理的复杂度，而重构的水印图像其显示效果也较为理想。实验结果证明了该算法的有效性。 (4) 以分形L-系统的单规则作图机制为基础，提出了伪L-系统的多规则产生式机制。将边长的随机性理论引入之后，得到了更为理想的模拟景物。把上下文相关的L-系统在理论上进行了扩展，将控制参数引入到产生式之后，得到了更加逼真的动态自然景观。

关键词：混沌分形数字水印景观模拟

基于数据挖掘的早产儿支气管肺发育不良预测研究

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基于数据挖掘的早产儿支气管肺发育不良预测研究

作者：孙天凯广西科技大学

学位级别：硕士

支气管肺发育不良(bronchopulmonary dysplasia,BPD)是一种常见的早产儿严重呼吸系统慢性疾病,其病理特征表现为胸部X线可见弥漫性损伤,多种炎细胞在炎症灶聚集与肺实质纤维化。该疾病在发病早期死亡风险较高,然而存活下来的患儿也常发... 详细信息

支气管肺发育不良(bronchopulmonary dysplasia,BPD)是一种常见的早产儿严重呼吸系统慢性疾病,其病理特征表现为胸部X线可见弥漫性损伤,多种炎细胞在炎症灶聚集与肺实质纤维化。该疾病在发病早期死亡风险较高,然而存活下来的患儿也常发生生长发育迟缓、喘息、呼吸道反复感染等疾病,会对患儿的健康成长造成严重伤害,给家庭和社会带来一定压力与负担。因此应用数据挖掘技术研究早产儿支气管肺发育不良相关数据建立预测模型十分重要,可以辅助诊断提升早产儿健康水平。针对早产儿支气管肺发育不良预测问题,本文收集了包含孕母及早产儿相关信息的数据进行分析研究。对于收集好的数据首先进行预处理,其中包括缺失值处理、异常值处理、不一致值处理和数据编码等,将处理好的数据进行描述性分析进而探索各变量与早产儿支气管肺发育不良之间的关系。然后运用Boruta算法进行特征筛选,筛选出15个重要性高的特征变量为模型建立做准备。由于数据不平衡,本文利用SMOTE算法对数据集进行平衡处理,再分别建立Logistic回归、XGBoost、LightGBM三种预测模型并且运用网格搜索的方法进行调参提升模型性能,根据模型在测试集上的准确率、召回率、精确率、F1值、AUC值等多种模型评价指标进行综合对比选出最优模型。结果表明三个预测模型在测试集的准确率都在80%以上,Logistic回归、XGBoost、LightGBM模型的准确率依次提高,XGBoost、LightGBM预测模型性能比较接近,各项指标均高于Logistic回归。其中LightGBM模型表现最优,可以较好地预测早产儿支气管肺发育不良。总的来说,在早产儿支气管肺发育不良预测研究上,可以优先考虑LightGBM模型。

关键词：支气管肺发育不良 Logistic回归 LightGBM模型 XGBoost模型

基于Perlin噪声函数和动力学的树木折枝模拟

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计算机应用 2012年第11期32卷 3240-3242页

作者：孙金萍唐翔孙天凯徐州工程学院信电工程学院江苏徐州221008

针对树木在风中摇曳的自然现象,提出风力过大引起的折枝现象的模拟。采用Perlin噪声函数模拟动态风场变化,应用动力学知识分析树枝的运动细节得出树枝变形的公式,加入到字符龟解释中,并使用多种规则表达式进行编程实现。实验结果表明树... 详细信息

针对树木在风中摇曳的自然现象,提出风力过大引起的折枝现象的模拟。采用Perlin噪声函数模拟动态风场变化,应用动力学知识分析树枝的运动细节得出树枝变形的公式,加入到字符龟解释中,并使用多种规则表达式进行编程实现。实验结果表明树枝在风场作用下作为一个整体运动并最终随机断裂,符合物理上的连续性和一致性。该方法模拟的树木折枝逼真,可应用于游戏、娱乐等行业的形态模拟中。

关键词：噪声函数动力学折枝随机

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基于IFS理论的数字水印算法

中国图象图形学报 2008年第3期13卷 419-427页

作者：王兴元石其江孙天凯大连理工大学电子与信息工程学院大连116024

为了使数字水印算法具有更好的鲁棒性,首先阐述了迭代函数系(iterated function system,IFS)理论,并给出了构造IFS吸引子的随机迭代算法;然后从理论分析了IFS吸引子抗几何失真的特性,并提出了一种非对称数字水印算法;接着利用三点法将... 详细信息

为了使数字水印算法具有更好的鲁棒性,首先阐述了迭代函数系(iterated function system,IFS)理论,并给出了构造IFS吸引子的随机迭代算法;然后从理论分析了IFS吸引子抗几何失真的特性,并提出了一种非对称数字水印算法;接着利用三点法将数字水印信息转化为IFS码,并由重构的分形水印图像与原始图像进行相关性处理得到索引集;最后版权者和第3信任方用私钥将索引集进行数字签名和加盖时间戳。水印检测时,只需利用第3信任方和版权者的公钥,而不需要原始图像参与。实验结果表明,该算法对噪声、滤波、压缩、旋转等图像处理方法具有较好的鲁棒性。

关键词：数字水印 IFS吸引子数字签名时间戳图像处理

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基于数值型和非数值型的数据库水印技术

计算机应用与软件 2014年第11期31卷 299-301页

作者：王奎孙天凯丁宾郑涛蒋雨君徐州工程学院信电工程学院江苏徐州221008

在现有关系型数据库水印算法的基础上,提出一种基于数值型和非数值型的数据库水印算法。以主键、列、时间信息组成一个三元组水印矩阵,将该水印矩阵嵌入到允许冗余操作的属性中。该方案的实施准确定位了属性值的同时,也标记了属性的时... 详细信息

在现有关系型数据库水印算法的基础上,提出一种基于数值型和非数值型的数据库水印算法。以主键、列、时间信息组成一个三元组水印矩阵,将该水印矩阵嵌入到允许冗余操作的属性中。该方案的实施准确定位了属性值的同时,也标记了属性的时间信息。实验结果表明,该算法对属性的篡改、元组的添加、删除具有很好的鲁棒性。

关键词：数据库水印矩阵鲁棒性

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系统理论模型在离散数学教学中的实践与探索

福建电脑 2014年第10期30卷 173-174页

作者：孙天凯徐州工程学院信电工程学院江苏徐州221008

离散数学作为计算机科学与技术专业的一门重要专业基础课,掌握好该门课程相关知识要点,对计算机专业其它专业课程的学习将会有很大的帮助。为此,将系统理论模型相关知识融入到离散数学课堂中,有助于培养学生的大局观、系统观、创新思维... 详细信息

离散数学作为计算机科学与技术专业的一门重要专业基础课,掌握好该门课程相关知识要点,对计算机专业其它专业课程的学习将会有很大的帮助。为此,将系统理论模型相关知识融入到离散数学课堂中,有助于培养学生的大局观、系统观、创新思维能力以及综合协调能力。

关键词：复杂系统离散数学关系

线性广义系统P型迭代学习控制离散频域收敛性

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计算机工程与应用 2017年第24期53卷 59-63页

作者：张克军彭国华孙天凯徐州工程学院数理学院江苏徐州221018 西北工业大学理学院西安710129 江苏省大型工程装备检测与控制重点建设实验室江苏徐州221018

针对一类线性广义系统,研究其P型迭代学习控制在离散频域中的收敛性态。在离散频域中,对广义系统进行奇异值分解后,利用傅里叶级数系数的性质和离散的Parseval能量等式,推演了一阶P型迭代学习控制律跟踪误差的离散能量频谱的递归关系和... 详细信息

针对一类线性广义系统,研究其P型迭代学习控制在离散频域中的收敛性态。在离散频域中,对广义系统进行奇异值分解后,利用傅里叶级数系数的性质和离散的Parseval能量等式,推演了一阶P型迭代学习控制律跟踪误差的离散能量频谱的递归关系和特性,获得了学习控制律收敛的充分条件;讨论了二阶P型迭代学习控制律的收敛条件。仿真实验验证了理论的正确性和学习律的有效性。

关键词：迭代学习控制线性广义系统离散频域 Parseval能量等式

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扩展的分形L-系统与自然景观的动态模拟

计算机工程与应用 2009年第2期45卷 182-184,190页

作者：孙天凯邵晓根王兴元徐州工程学院信电工程学院江苏徐州221008 大连理工大学电子与信息工程学院辽宁大连116024

介绍了L-系统的概念以及作图原理,在单规则作图机制的基础上,提出了伪L-系统的多规则产生式机制,同时把边长的随机性引入到L-系统中,得到了较为理想的自然景物。将上下文相关的L-系统在理论上进行了扩展,把控制参数引入其中之后,可以使... 详细信息

介绍了L-系统的概念以及作图原理,在单规则作图机制的基础上,提出了伪L-系统的多规则产生式机制,同时把边长的随机性引入到L-系统中,得到了较为理想的自然景物。将上下文相关的L-系统在理论上进行了扩展,把控制参数引入其中之后,可以使图像按照既定的构想发生变化,得到了更加逼真的动态自然景观。

关键词： L-系统导龟随机性上下文相关

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云端信息密文域内检索机制的研究

软件工程与应用 2015年第6期4卷 129-135页

作者：孙天凯鲍蓉陈尧徐州工程学院信电工程学院江苏徐州

云端作为第三方的存储平台,用户的核心信息以密文形式存储。信息的密文状态与明文相比缺少了信息内部的结构化特征,增加了密文检索的难度。在现有全文索引和数据库索引的基础上,利用Luene设计了一套高效的密文全文索引机制。一系列的实... 详细信息

云端作为第三方的存储平台,用户的核心信息以密文形式存储。信息的密文状态与明文相比缺少了信息内部的结构化特征,增加了密文检索的难度。在现有全文索引和数据库索引的基础上,利用Luene设计了一套高效的密文全文索引机制。一系列的实验分析表明,该密文索引机制,具有较好的安全性、保密性。具有较高的实际实用价值。

关键词：密文域全文检索倒排密文索引