应用科学学报

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2016, 34(6): 0-0.

摘要 ( 450 )

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基于有约束CNMF的遥感高光谱多光谱图像融合

刘洋, 徐洪平, 易航, 施清平, 夏伟强, 康健

2016, 34(6): 651-660. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2016.06.001

摘要 ( 1287 )

PDF (4329KB) ( 861 )

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针对高光谱图像空间分辨率较低的问题，设计了一种基于光谱解混的高光谱、多光谱图像融合算法（VSC-CNMF）. 结合遥感图像的实际物理特性，在混合像元分解时加入端元单形体最小体积约束和丰度稀疏约束，通过光谱退化、空间退化和迭代解混，实现不同图像间端元和丰度的匹配，获得了具有高空间分辨率的融合图像. 仿真实验表明，VSC-CNMF可得到具有更高空间质量和光谱质量的融合图像.

贝叶斯方法和非参数模型支持下的遥感影像线性光谱分解

李熙, 陈锋锐, 李畅

2016, 34(6): 661-669. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2016.06.002

摘要 ( 875 )

PDF (4110KB) ( 447 )

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针对遥感影像混合像元分解中的地物光谱不确定性问题，提出利用非参数模型来刻画地物光谱的概率分布，并基于贝叶斯方法得到地物面积比例的后验概率分布，最后利用无偏估计和最大似然估计来估算地物面积比例. 通过Landsat遥感影像不透水层制图的实验表明，所提方法的分解精度高于传统的线性光谱分解算法和硬分类方法，证明了贝叶斯方法能够较好地解决地物光谱不确定的问题.

基于LSB检测的JPEG隐写分析特征增强方法

郑国华, 冯国瑞, 余江, 程航, 张新鹏

2016, 34(6): 670-676. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2016.06.003

摘要 ( 832 )

PDF (2545KB) ( 579 )

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隐写分析构造共生矩阵特征时因截断而导致部分信息丢失，于是提出基于DCT系数最低有效位面的特征扩展方法，增加对截断处嵌入信息的描述. 对DCT系数平面取模生成最低有效位平面，通过统计相邻位置的取值，生成二阶、三阶共生矩阵. 为进一步增强特征的性能，引入Zigzag扫描，获得重新排列的DCT系数平面，在此基础上提取相应特征. 通过上述方法，在原有LIU特征的基础上构造508维特征. 结果表明，在对抗DCT系数最低有效位嵌入的隐写中，所提方法能有效提高对隐写图像的检测率.

基于恢复信息共享机制的最优自嵌入算法

王慧丽, 秦川, 高丽萍, 陈庆奎

2016, 34(6): 677-690. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2016.06.004

摘要 ( 715 )

PDF (4888KB) ( 379 )

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提出一种动态的基于恢复信息共享机制的自嵌入算法，可用于实现图像篡改检测和内容恢复. 图像中每个分块产生的水印包括恢复信息和认证信息，其中恢复信息由原图的若干最高有效位生成，认证信息由生成的恢复信息结合最高有效位数据得到. 水印嵌入分为重叠模式和非重叠模式，选取的最高有效位数据层数和生成恢复信息的比特数是动态变化的. 该算法可根据篡改面积选取最优嵌入方式，有效保证了含水印图像的质量和图像篡改恢复效果.实验结果表明：与已有算法相比，该算法可取得更好的篡改恢复性能.

基于内容结构图的鲁棒图像哈希

李新伟, 夏秀珍

2016, 34(6): 691-701. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2016.06.005

摘要 ( 1032 )

PDF (3727KB) ( 369 )

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为提高拷贝检测系统的鲁棒性和效率，提出一种鲁棒图像哈希算法. 用Gabor变换系数构建图像内容结构图，将它从笛卡尔坐标系变换到极坐标系进行归一化. 将归一化的结构子图加权，求得特征向量，最后通过量化得到二值哈希码. 基于Gabor系数的内容结构图有很强的鲁棒性和独特性，量化中采用的失真哈希码融合和双密钥进一步提升了算法的鲁棒性、独特性、紧凑性. 利用公开数据库分别对所提出的算法和多种代表性算法进行对比实验，比较对象包括非负矩阵分解哈希、形状上下文哈希、圆环分割与不变向量距离哈希. 实验表明，该算法在查准率和查全率方面均表现突出，匹配效率也有大幅提升，整体性能优于对比算法.

基于AVHRR和MODIS NDVI数据的黄土高原植被覆盖时空演变分析

张春森, 胡艳, 史晓亮

2016, 34(6): 702-712. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2016.06.006

摘要 ( 715 )

PDF (7880KB) ( 395 )

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黄土高原自退耕还林还草工程实施以来，区域植被覆盖发生了很大变化. 为有效监测其变化程度，基于像元一元线性回归模型，利用该地区2001~2014年MODIS归一化植被指数（normalized difference vegetation index，NDVI）数据对1982~2006年GIMMS NDVI数据进行扩展. 扩展数据通过了一致性检验，获得1982~2014年长时间序列植被NDVI数据集，分析该地区近33年植被NDVI的时空变化特征. 研究结果显示：33年间黄土高原植被NDVI年际整体呈现显著的增加趋势，区域植被覆盖空间分布差异明显. 其中南部和西部大部分地区植被覆盖轻微退化，中部地区植被覆盖基本不变，内蒙古边界、甘肃兰州以及陕西榆林等地区的植被覆盖均呈改善趋势. 研究区各坡度等级植被覆盖良好，各坡度植被覆盖变化程度由强到弱依次为> 28°、20°~28°、14°~20°、9°~14° 、4°~9°. 其中黄土高原中部的坡地植被改善效果最为明显，甘肃与青海的交界处以及陕西南部、山西部分地区坡地植被覆盖呈轻微改善趋势.

气候变化对中国海上能源通道安全的影响与风险评估

杨理智, 张韧, 吴炎成, 葛珊珊, 刘君

2016, 34(6): 713-723. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2016.06.007

摘要 ( 830 )

PDF (3611KB) ( 373 )

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针对气候变化背景下海洋环境响应及其对海上能源通道安全的可能影响和潜在风险，引入了风险分析理论和模式识别方法，对中国海上能源通道安全的海洋环境气候变化响应和风险进行了研究. 基于可获取的历史数据资料及政府间气候变化专门委员会第5次报告中的气候变化情景预估，引入贝叶斯网络方法对当前及未来不同气候变化情景下海上能源通道安全风险进行了评估建模，旨在为应对气候变化和保障中国能源通道安全提供决策参考.

一种面向媒体应用可重构系统的配置信息缓存管理机制

刘波, 龚宇, 季程, 王晓彤, 梅晨

2016, 34(6): 724-733. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2016.06.008

摘要 ( 675 )

PDF (6361KB) ( 533 )

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面向媒体应用的可重构架构中，配置信息的调度严重限制了可重构系统的性能提升.为此，提出一种层次化配置信息缓存的组织结构，并面向媒体应用提出一种基于配置信息分级策略的配置信息缓存管理机制，包括基于预解析的配置信息预取机制和基于混合优先级的配置信息替换策略. 实验表明，采用该设计方案后配置信息的访问性能提高4.34倍. 采用所述配置信息缓存设计方案的可重构系统可在200 MHz 情况下满足1 080 p，30 fps 的实时解码需求，与同类架构相比性能提高1.8倍以上.

电磁场驱动离子液体流动研究

万静, 吴凌寻, 薛凤兰, 张宁澜, 黄一夫, 段鹏飞, 梁忠诚

2016, 34(6): 734-742. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2016.06.009

摘要 ( 1055 )

PDF (16974KB) ( 280 )

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离子液体是一种新型材料，因良好的光电特性和不易挥发的特点而用于微流控技术.所研究的离子液体微流控驱动技术采用电磁场驱动法. 用两种理论方法研究了离子液体电磁驱动中的电场、磁场、洛仑兹力分布特性，并将理论结果与实验进行比较. 基于有限体积元数值仿真法的结果与实验一致，而基于泊肃叶定律的计算结果与实验值有较大差距，说明泊肃叶定律不适用于计算离子液体电磁驱动的流速. 通过数值仿真研究了不同形状微流道中的离子液体流场特性，有利于促进离子液体在微流控技术中的应用.

联络中心服务满意度的异常检测与分析

李军祥, 万正彤

2016, 34(6): 743-753. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2016.06.010

摘要 ( 606 )

PDF (1220KB) ( 370 )

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为保证联络中心服务质量，构建统计过程控制和模糊诊断技术的整合模型，对服务满意度进行异常检测和分析诊断，以便采取改进措施. 通过同异反评价模型和层次分析法计算顾客综合满意度，结合统计过程控制的Shewhart 控制图发现异常情况，利用模糊诊断技术找出联络中心异常原因之一是异常当日部分地区举办活动. 对照该中心当时实际情况，证实在负责地区当天举办促销活动，使有限的坐席人员无法满足突然增加的顾客需求. 可见该模型能及时发现异常情况及原因，对提高联络中心或其他行业的服务质量具有实际意义.

具有对偶知识的文化算法

黎明, 江乐旗, 陈昊

2016, 34(6): 754-767. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2016.06.011

摘要 ( 682 )

PDF (6718KB) ( 497 )

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传统文化算法的知识对于进化过程的影响是统一进行的，而知识的趋同性导致算法易早熟收敛于局部最优解. 为此，提出一种新的由当前种群最优个体及其所在区域，以及当前个体共同确定的对偶知识. 当对偶知识指导个体进化时，不同个体的进化方向由相对应的对偶知识所确定. 对复杂函数进行了测试，所得数据表明该算法有良好的全局收敛能力及解决高维优化问题的能力.

快速园区网拓扑发现方法

李晓歌, 王辉, 张宾, 秦董洪

2016, 34(6): 768-777. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2016.06.012

摘要 ( 620 )

PDF (4737KB) ( 500 )

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基于简单网管协议的拓扑发现通常需要扫描整个网段，尤其是对于小规模园区网，网段中会有许多IP地址无回应，大大增加了拓扑发现时间. 为此，提出用层次遍历的方法由边缘设备向核心设备逐步搜索以便完成拓扑发现，不需要扫描网络中的IP 地址，仅通过地址转发表就能高效快速地获取整个园区网的拓扑结构. 仿真实验表明，该方法可在1 min 内推断出包含80 个节点的网络拓扑关系，通过实际部署进一步验证了方法的有效性.

基于二维遍历搜索法的3RRR并联机器人运动学分析

单宁, 班超, 程东方, 胡雪艳

2016, 34(6): 778-788. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2016.06.013

摘要 ( 824 )

PDF (7541KB) ( 448 )

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通过研究3RRR 并联机器人的平面机构特点，用数值方法对其运动学正解进行分析求解，并用解析法对其运动学逆解进行分析求解. 通过MATLAB 仿真，用Pro/E 建模加以验证. 在运动学逆解基础上，运用二维遍历搜索法得到3RRR 并联机构的工作空间. 结论表明，当动平台的旋转角度φ为0°时，其工作空间最大；当旋转角度φ为β/2 时，其工作空间最小.该方法可减小求解工作量，提高计算效率.

基于力矩变换的PAA型欠驱动机器人鲁棒镇定控制

潘昌忠, 周兰, 周少武, 肖小石

2016, 34(6): 789-798. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2016.06.014

摘要 ( 771 )

PDF (4979KB) ( 357 )

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针对在第2 关节和第3 关节仅有两个驱动器的PAA（passive-active-active）型欠驱动三连杆机器人，提出一种基于力矩变换的鲁棒镇定控制方法. 首先对第3 关节的控制输入引入一种与第2 关节控制输入和机器人状态相关的力矩变换，以消除第3 关节控制输入对系统的影响，将机器人动力学方程化为更简单的形式，然后基于能量进行摇起控制设计. 在平衡区，将机器人第1 连杆和第2 连杆的角速度看成一种不确定性，得到机器人在不稳定平衡点附近的不确定模型；然后基于线性矩阵不等式推导鲁棒镇定状态反馈控制律，达到较大范围的平衡控制. 仿真结果表明，该控制方法具有稳定时间短和控制力矩小等优点.

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