Алгоритмы вейвлет-фильтрации широко используются для обработки изображений, и большинство из них носит пороговый характер: коэффициент вейвлет-разложения, меньший по абсолютной величине некоторой пороговой величины, зануляется, в противном случае коэффициент подвергается некоторому (чаще всего нелинейному) преобразованию, которое задаётся используемой пороговой функцией. При фильтрации контрастных изображений такая обработка коэффициентов разложения может привести к появлению в отфильтрованном изображении так называемых артефактов - в окрестности скачкообразного изменения амплитуды фильтруемого изображения появляются импульсы, отсутствующие в исходном изображении, что существенно ухудшает качество фильтрации. Для устранения таких артефактов в работе рассматривается несколько подходов и предлагается метод, который заключается в постобработке результата вейвлет-фильтрации изображений нелинейными алгоритмами пространственной фильтрации. Выполненный вычислительный эксперимент позволил сделать вывод, что предлагаемый метод является эффективным способом устранения артефактов вейвлет-фильтрации контрастных изображений.
А.В. Лапко1,2, В.А. Лапко1,2 1Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск, Россия lapko@icm.krasn.ru 2Сибирский государственный университет науки и технологий им. академика М. Ф. Решетнева, Красноярск, Россия lapko@icm.krasn.ru
Ключевые слова: ядерная оценка плотности вероятности, быстрый алгоритм оптимизации, выбор коэффициентов размытости, коэффициент контрэксцесса, симметричные плотности вероятности, вторая производная плотности вероятности
Страницы: 11-18
Предлагается модификация быстрого алгоритма выбора коэффициента размытости ядерных функций в непараметрической оценке плотности вероятности типа Розенблатта - Парзена. Быстрые алгоритмы оптимизации ядерных оценок плотностей вероятностей позволяют значительно снизить временные затраты при выборе их коэффициентов размытости по сравнению с традиционным подходом, что особенно актуально при обработке статистических данных большого объёма. Основу предлагаемого метода составляют анализ формулы оптимального расчёта коэффициентов размытости ядерных функций и обнаруженная зависимость между нелинейным функционалом от второй производной восстанавливаемой плотности вероятности и коэффициентом контрэксцесса. Предлагаемый алгоритм выбора коэффициента размытости обеспечивает снижение ошибки аппроксимации плотности вероятности по сравнению с традиционным подходом. Полученные выводы подтверждаются результатами вычислительных экспериментов. Особое внимание уделяется зависимости этих свойств от объёма исходной информации.
Предложен метод реконструкции функционально заданных поверхностей по стереоизображениям реальных объектов. В качестве предобработки использован известный подход к вычислению объёмных моделей по изображениям силуэтов в пространстве объекта. Для вычисления карты глубины применён известный алгоритм на основе площади с корреляцией уровней интенсивности изображения. В целях реконструкции гладкой поверхности с компактным описанием предложен новый метод преобразования в функционально заданную модель.
Ю.В. Волков
Институт мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, Томск, Россия yvvolkov@mail.ru
Ключевые слова: анализ сигналов, математическая модель, приземная температура, классификация климата, кластеризация, устойчивость алгоритма
Страницы: 27-33
Рассмотрен алгоритм динамической кластеризации температурных сигналов, используемый для решения задачи выделения климатических областей на поверхности Земли, характеризуемых определённым однородным в границах области типом климата. Дано описание численного эксперимента, реализованного в целях оценки его устойчивости. Модель эталонного сигнала, использованная в численном эксперименте, представлена в виде суммы гармонических составляющих. Аддитивные составляющие шума формировались в частотной области. В численном эксперименте изменялись величина шума и размер выборки. Приведены оценки среднеквадратических отклонений и устойчивости алгоритма динамической кластеризации.
С.С. Абдуракипов, Е.Б. Бутаков
Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, г. Новосибирск, Россия s.s.abdurakipov@gmail.com
Ключевые слова: машинное обучение, прогнозное обслуживание, предотказные и аварийные состояния двигателей
Страницы: 34-48
Проведён сравнительный анализ разработанных классических моделей машинного обучения на основе линейных моделей и деревьев решений, а также современных алгоритмов свёрточных нейронных сетей и нейросетевого автоэнкодера для решения задачи предиктивного обнаружения предотказных и аварийных состояний авиационных двигателей. В основе набора данных NASA лежат показания датчиков, отражающих жизненные циклы работы авиадвигателей. В процессе исследования рассматривается несколько постановок задач: задача бинарной и многоклассовой классификации, в рамках которой прогнозируются нормальное, предотказное и аварийное состояния авиадвигателей; задача регрессии в целях прогнозирования точного количества рабочих циклов до отказа двигателя, а также задача обучения без учителя, в которой нейросетевой автоэнкодер применяется для обнаружения аномальных циклов работы авиадвигателей. Полученные алгоритмы объединены в фреймворк, который может быть полезен при анализе широкого спектра данных предиктивного обслуживания.
Исследуются быстродействующие алгоритмы обнаружения и локализации случайно распределённых импульсно-точечных объектов, способных генерировать в случайные моменты времени мгновенные дельта-импульсы. Поиск осуществляется с помощью приёмного устройства (детектора), которое свободно перемещается в пределах поискового интервала и динамически перестраивает размер сканирующего окна. В представленной работе априорная информация о распределении разыскиваемого сигнального источника ограничивается одномодальными функциями со ступенчатой плотностью распределения вероятности, что обеспечивает физическую реализуемость алгоритмов. Рассчитаны параметры оптимального поиска в зависимости от априорной плотности распределения разыскиваемого сигнального источника и требуемой точности локализации.
Ч. Фэн, Ч. Чжу, Ш. Сяо, Т. Чжу, Г. Чзан
Юго-Западный университет Цзяотун, Чэнду, Китай 18980407371@163.com
Ключевые слова: алюминиевый сплав 6008, динамика дислокаций, адиабатическая температура, динамические определяющие соотношения
Страницы: 124-132
Экспериментально исследовано поведение алюминиевого сплава 6008 при ударном нагружении при различных скоростях деформации. Нагружение проводилось с использованием разрезного стержня Гопкинсона. С использованием испытательной машины RPL-100 получены квазистатические кривые напряжение - деформация при сжатии. Установлено, что предел текучести и временное сопротивление существенно увеличиваются при увеличении скорости деформации. С увеличением адиабатической температуры в процессе ударного нагружения материал разупрочняется, в случае пластического течения скорость увеличения напряжения уменьшается с увеличением скорости деформации. С использованием динамической теории дислокаций получены вязкопластические динамические определяющие соотношения для алюминиевого сплава 6008, достаточно точно описывающие его поведение при ударном нагружении при комнатной температуре.
В. Фань1,2, Н. Чжоу3, Ц. Цзяо1, Ц. Ши4, К. Тан5 1Пекинский технологический институт, Пекин, Китай 103640335@qq.com 2Институт криминалистики Министерства общественной безопасности КНР, Пекин, Китай 3Нанкинский лесотехнический полицейский колледж, Нанкин, Китай nudge@163.com 4Ланпек технолоджи компани, Ланьчжоу, Китай 13919259522@163.com 5Нанкинский университет наук и технологий, Нанкин, Китай tkui2014@sina.com
Ключевые слова: самодельное взрывное устройство, фрагмент оболочки, характеристики взрывчатого вещества, моды разрушения, реконструкция взрыва
Страницы: 133-142
С использованием метода конечных элементов и стохастической модели разрушения Мотта изучены свойства цилиндрических самодельных взрывных устройств и формы разрушения оболочек контейнера, в которые заключены заряды. Приведены результаты экспериментальных исследований оболочки контейнера при воздействии гидравлического удара и взрывной волны. Установлено, что характер разрушения контейнера зависит от свойств взрывчатого вещества, количества заряда и его расположения. Разрушение контейнера происходит вследствие накопления сдвиговых деформаций. Показано, что при взрыве самодельных взрывных устройств скорость увеличения давления в контейнере существенно меньше, чем в случае стандартных взрывчатых веществ. В областях оболочки, расположенных вблизи точки детонации, при взрыве образуются более мелкие фрагменты (осколки).
Ц. Чжэн1, Я. Ху2 1Центр экспериментального и междисциплинарного исследования гипергравитации Чжэцзянского университета, Ханчжоу, Китай zhengjianjing@zju.edu.cn 2Колледж компьютерных наук и технологий Чжэцзянского технического университета, Ханчжоу, Китай huyahong@zjut.edu.cn
Ключевые слова: толстостенный сферический сосуд, разрывающее (предельное) давление, пластическая ортотропия, пластическое разрушение
Страницы: 143-152
С использованием теории Хилла анизотропного материала получено аналитическое выражение для предельного давления и соответствующих эквивалентных напряжений и деформаций толстостенного сферического сосуда. Сосуд изготовлен из пластически ортотропного материала. При построении решения учитываются деформационное упрочнение материала и большие деформации. Исследуется влияние пластической ортотропии, деформационного упрочнения, отношения внешнего радиуса сосуда к внутреннему и внешнего давления на величину предельного давления. Установлено, что от внешнего давления зависит предельное давление и не зависят соответствующие эквивалентные напряжения и деформации.
А.Е. Чесноков1, А.В. Смирнов1, И.С. Батраев2, Т.М. Видюк1 1Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Новосибирск, Россия chae@itam.nsc.ru 2Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН, Новосибирск, Россия ibatraev@gmail.com
Ключевые слова: детонационное напыление, медные покрытия, высокоэнергетическая планетарная мельница, микротвердость, область когерентного рассеяния, рентгенофазовый анализ
Страницы: 153-159
Исследуется напыление из порошков меди: исходного марки ПМС-1, механически обработанного в высокоэнергетической планетарной мельнице, а также сфероидизированного в плазменной струе. С использованием детонационного комплекса CCDS2000 получены медные покрытия высокой плотности. Микротвердость покрытий $\HV_{0,1}$, полученных из исходного и механически обработанного порошков меди, увеличивается от 110 до 160 и от 150 до 185 соответственно, микротвердость покрытий из сфероидизированного порошка составила $\HV_{0,1}=165$. Проведен рентгенофазовый анализ, данные которого свидетельствуют о том, что в процессе напыления происходит частичное восстановление оксида меди.