本文利用Inverse Butterfly/Butterfly多级动态网络的自重构特性，提出了一种针对循环移位操作的高速可重构控制信息生成算法，该算法不仅具有极高的并行性和较小的资源消耗，还首次将循环移位、双向循环移位和以2i（i=0，1，2…）为位宽的短字循环移位等10余种不同类型的移位操作统一在一个算法中.并在此基础上，设计了一种新型可重构移位-置换单元.该单元在SMIC 65nm工艺完成了逻辑综合.实验结果表明，当该单元只实现循环移位时，与以往研究成果相比，频率提升了6.4%~12%，面积减小了22%~30%；当该单元实现多种移位操作时，频率下降约8.4%，但能够支持的移位操作类型是以往研究成果的2倍.
视频摘要技术作为一种快速感知视频内容的方式得到了广泛的关注.现有基于图模型的视频摘要方法将视频帧作为顶点，通过边表示两个顶点之间的关系，但并不能很好地捕获视频帧之间的复杂关系.为了克服该缺点，本文提出了一种基于超图排序算法的静态视频摘要方法（Hyper-Graph Ranking based Video Summarization，HGRVS）.HGRVS方法首先通过构建视频超图模型，将任意多个有内在关联的视频帧使用一条超边连接；然后提出一种基于超图排序的视频帧分类算法将视频帧按内容分类；最后通过求解提出的一种优化函数来生成静态视频摘要.在Open Video Project和YouTube两个数据集上的大量主观与客观实验验证了所提HGRVS算法的优良性能.
针对网络控制系统的时延预测问题，提出一种基于相空间重构与最小二乘支持向量机的时延预测方法.首先利用0-1测试法确定时延序列具有混沌特性，引入相空间重构技术提高预测精度.对实际采集的时延序列进行Hurst指数分析，选择最小二乘支持向量机作为预测模型.然后利用C-C方法确定时延序列相空间重构参数，通过递归图确定时延序列的局部可预测性，利用遗传算法对最小二乘支持向量机的参数进行离线优化.最后通过优化后的最小二乘支持向量机并结合相空间重构对时延序列进行在线预测.与其它预测方法进行了仿真对比，结果表明本文方法具有更高的预测精度与更小的预测误差，同时并未降低预测算法的实时性.
程序理解的目的在于获得足够的软件系统信息，以适用于人理解的形式展现出来，辅助开发人员对软件的理解.本文通过使用相关主题模型，为软件系统类层次的代码文件建立程序网络，并可视化展示整个软件系统的相关结构和功能，辅助开发者理解整个程序代码.该技术综合考虑了软件代码中的结构性信息和内容性信息，所建立的程序网络可帮助开发者更好的理解程序的语法依赖关系和语义功能相关关系.实验验证了建立的程序网络具有较好的准确性以及可以为指定的类推荐相关类.
随着近红外声光可调滤波器（Near Infrared Acousto-Optic Tunable Filter，AOTF-NIR）光谱成像技术在深空探测的广泛应用，超声换能器作为AOTF-NIR核心部件，对其工作带宽、光谱衍射效率及功率效率提出了更高的要求.超声换能器在不同频率下具有不同的输入阻抗，当驱动信号源输出阻抗与换能器输入阻抗失配时将会产生能量损耗，导致无法把功率最大限度的传递给换能器，从而使AOTF-NIR光谱衍射效率降低，影响光谱灵敏度.该文通过射频电路先进设计系统（Advanced Design System，ADS）仿真及实验测试，运用滤波器网络理论，采用LC无耗储能元件设计了一种带通型宽带匹配网络.最终在60-120MHz带宽范围内阻抗匹配网络的回波损耗S11>-29.8dB，阻抗匹配网络功率效率达到90%以上.通过不断地微调优化匹配阻抗值及LC参数值，以此来提高光谱衍射效率，使光谱衍射效率最高达90%以上，提高了在620-1150nm波段内的光谱灵敏度及光谱成像清晰度.
为了进一步提高音频事件聚类算法性能，本文基于凝聚信息瓶颈理论提出一种音频事件聚类方法.首先，论述信息瓶颈原理及其推导过程；然后，详细论述一种基于凝聚信息瓶颈的音频事件聚类方法，包括源变量、相关变量和目标变量的定义，聚类的具体步骤，算法主要计算量分析等.采用取自两个数据库的音频事件样本进行测试，实验结果表明：与目前文献报道的方法相比，本文方法在多种实验条件下都获得了更高的K值（平均类纯度和平均音频纯度的几何平均值），而且运算速度更快.
针对现有测量方法不能同时实现大尺寸样品表面的总体和局部形貌的三维高分辨率测量以及体积计算的不足，提出了一种形貌和体积测量方法.本文首先构建了大范围扫描离子电导显微镜（Large-scale Scanning Ion Conductance Microscopy，L-SICM）系统，并利用数据拼接技术来扩展现有SICM系统的水平测量范围，从而实现样品形貌的大范围三维高分辨率测量，最后结合背景移除等数字图像处理技术来计算目标对象的体积.对亚毫米级样品的实验结果表明，基于L-SICM的测量方法可以有效完成大尺寸样品的总体和局部形貌的三维高分辨率测量及体积计算，且避免由光学测量方法引入的非线性误差.另外，采用更小的水平扫描步距（125 nm）可以减小5.82%的体积测量误差和38.12%的测量标准差，从而提高了系统测量的准确性和稳定性.
研究电感分断放电电弧电阻模型是建立电感电路非爆炸本安性能评价的基础.运用IEC安全火花试验装置对电感分断电弧放电特性进行试验研究，深入分析电弧电阻随放电时间的变化规律，并采用非线性回归的方法得出分断电弧放电时间与电感和初始电流之间的函数关系式.考虑安全火花试验装置钨丝和镉盘电极结构特点，建立了一种极间电弧放电区域的物理模型，并推断出二维泊松方程的边界条件.基于此，利用分离变量法求解泊松方程，推导出电弧电阻的数学表达式，得出了电感分断电弧放电电压和电流的关系表达式.仿真分析及实验结果证明了理论分析及所提出电弧电阻数学模型的准确性和可行性.
针对高可靠性产品寿命数据少、获取成本高的问题，基于充分利用产品在研制、加速试验等不同环境下的退化数据、失效数据等可靠性数据的思想，提出了一种融合非线性加速退化模型和失效率模型的产品寿命预测方法.首先，根据退化数据对非线性退化过程进行分析，估计退化过程的参数；然后，根据加速退化数据及相应的加速退化模型估计加速退化模型的参数，从而得到退化参数与应力之间的关系.进一步，利用比例风险模型融合产品的寿命数据和未失效截尾数据，并基于此计算产品的可靠度函数、预测产品的寿命.实例应用验证了所提方法的有效性，同时说明了所提方法的应用价值.
通过对碳纳米管场效应晶体管（Carbon Nanotube Field Effect Transistor，CNFET）和物理不可克隆函（Physical Unclonable Functions，PUF）电路的研究，提出一种高性能三值SRAM-PUF电路结构.该电路结构首先利用交叉耦合三值反相器产生随机电流，并对其电流进行失配分析；然后结合三值SRAM单元的电流竞争得到随机的、不可克隆的三值输出信号"0"、"1"和"2".在32nm CNFET标准模型库下，采用HSPICE对所设计的三值SRAM-PUF电路进行Monte Carlo仿真，分析其随机性、唯一性等性能.模拟结果表明所设计的三值SRAM-PUF电路归一化随机性偏差和唯一性偏差均为0.03%，且与传统二值CMOS设计的PUF电路相比工作速度提高33%，激励响应对数量为原来的（1.5）n倍.
基于高密度、低成本的PIR（Passive Infrared Detector）被动式红外探测器传感器进行人群行为轨迹的定位与重建是人群行为分析的重要方向.PIR传感器通过0-1响应确定附近是否有行人通过，并通过不同传感器响应序列的时空序列关系实现对人群行为轨迹的识别与跟踪.已有PIR传感器网络分析方法多从群体行为视角揭示人群运动的统计特征，在行为估算精度、不确定性等方面仍存在诸多问题.本文针对PIR传感器网络中个人行为轨迹的重构问题，引入几何代数工具，实现PIR传感器网络拓扑、时空响应数据序列和行为轨迹的代数化统一表达，进而以传感器响应的时空关系为基础进行网络连通性的判定.基于几何代数算子构建轨迹路径的延拓与扩展规则，并集成传感器对轨迹的时空响应关系构建基于PIR传感器网络响应序列数据的行为轨迹重构算法.最后以MERL实验室连续观测数据为案例，论证了方法的合理性与有效性.
当前互联网技术发展迅速，新型网络协议的不断出现，要求网络转发设备能够及时提供对新协议的支持.目前，软件定义网络要兼顾可编程协议解析和数据转发性能仍然面临诸多困难.对此，本文提出了基于解析和执行联动结构的可编程数据平面（CLIPE），通过在硬件的解析器上部署用户可定义模块，可实时更新硬件中解析逻辑中的协议多叉树，从而实现协议解析的用户定制性；并且，通过解析器和动作执行器联动的创新结构，减少了整个处理架构的冗余性，从而减小动作执行时延，提高了硬件资源利用率，与现有方案相比，节约了11%的逻辑资源和24%的BRAM资源.最后，本文基于NetFPGA-10G板卡完成了本方案的原型机实现.
集合成员关系的安全多方计算在保密数据挖掘和保密数据查询等方面有着重要的应用价值.针对以往方案在集合规模较大时的低效问题，本文将原问题转化成多项式一次性求值问题，在此基础上共设计了四个协议.利用同态加密设计了平凡协议1；利用离散对数设计了高效协议2，此协议非常简洁.最后，针对不同的应用场景又分别设计了云计算环境下外包用户计算的协议3和抗抵赖环境下可公开保密判定的协议4.通过分析和比较显示，我们的方案除了集合的势，其余任何信息都没有泄露，并且在集合规模较大时，相比以往方案高效而简洁.
百万富翁问题是安全多方计算研究的热点问题之一，也是其他安全多方计算协议的基本构成模块.安全向量优势统计问题是百万富翁问题的推广，用于两方在不泄漏自己保密向量信息的前提下统计出满足大于关系的分量的数目.本文基于同态加密算法，通过对保密的数据进行编码，设计了一个计算百万富翁问题的协议，并利用模拟范例对协议进行安全性证明.然后利用这个新的协议作为基本模块，设计了一个向量优势统计协议，通过效率分析显示我们的方案是简单、高效的.最后将向量优势统计协议应用到整除判定问题和点与若干直线关系判定问题.
为了实现双向中继系统在满足传输速率要求时的最小功率消耗，基于功率分割中继协议，在完美和非完美的信道估计两种不同的情况下，提出了能量收集双向中继网络的高能效联合中继选择和功率分配算法，得到了两个信源的最优功率分配和中继节点最优的能量收集比例.仿真结果表明，信道估计误差会增加系统的功率消耗；与传统双向中继比较发现，能量收集双向中继能够实现更少的系统功率消耗.
相比传统的两步定位方法，以Weiss和Amar等人提出的目标位置直接确定方法具有定位精度高、目标分辨率高、可避免"目标-量测"匹配等优势.本文基于该类定位方法的思想，提出了一种利用单个运动天线阵列对目标辐射源的直接定位算法.与已有直接定位算法不同的是，文中新算法考虑了阵列互耦的影响，并且能够实现阵列互耦参量和目标位置参量的解耦合估计.此外，文中还基于矩阵特征值扰动理论，定量推导了新算法参数估计的理论方差（包括目标位置估计方差和互耦向量估计方差），并且给出了全部参量估计方差的克拉美罗界.最后，该文通过仿真实验验证了新算法的优越性和理论分析的有效性.
矩阵嵌入将编码思想引入隐写过程，用病灶携带秘密信息，通过寻找校验矩阵的陪集首确定最小修改向量，提高隐写安全性.如何以较低的计算复杂度找到陪集首是矩阵嵌入设计的核心.针对小嵌入率下的隐写，该文讨论了将汉明码矩阵引入到随机线性码矩阵的可行性，进而提出了一种新的校验矩阵结构.在此基础上，以一定的计算复杂度限制为前提，以最大化嵌入效率为目标，给出了矩阵的最优化构造方法.实验结果表明，新方法相比已有矩阵嵌入方法在嵌入效率和嵌入速度上都有所提高，适合实时性要求高的隐写应用.
基于时序约束的QoS感知的Web服务组合（TC_QSC）问题是在考虑时序约束的基础上寻找满足QoS约束或效用最大化的Web服务组合问题，受到了越来越多的关注.本文提出了一种时序约束分解方法，把施加于整个或部分工作流的时序约束分解为施加于每个活动的局部时序约束，从而将TC_QSC问题转换为一般的QoS感知的Web服务组合（QSC）问题，并通过过滤不满足局部时序约束的候选服务，一定程度上减小原问题的规模.这种时序约束分解过程主要依赖于工作流及其涉及的活动，而与各活动的候选服务关联不大，复杂度较低.实验测试了该方法的效果与时间开销，验证了其对于局部优选算法的必要性.
模糊系统是通过规则来描述人类语言信息，它是处理不确定信息的一种重要工具.常见的模糊系统为Mamdani模糊系统和Takagi-Sugeno（T-S）模糊系统.本文首先通过引入调控参数统一两类系统并建立广义的混合模糊系统.其次，利用多元函数带皮亚诺余项的泰勒展式证明混合模糊系统在无穷范数下对连续可微函数具有逼近性，进而借助拉格朗日型余项的Hessian矩阵证得该系统具有二阶逼近精度.最后，通过选取样本点分析说明基于调控参数建模的混合模糊系统的逼近效果优于单独的Mamdani或T-S模糊系统.
直方图均衡化技术已广泛地应用于图像增强中，本文将该方法引入梯度域，这样可以使图像细节均匀地分布在各灰度级上.进一步本文又研究了图像梯度幅值分布特点，根据梯度幅值的右偏分布特性，采取双区间分别对梯度场进行均衡化处理.在区间阈值选取上，本文结合频率分布的数字特征，提出了区间阈值的两个选取准则并将梯度幅值合理地分为小梯度区间和大梯度区间.在目标梯度场复原过程中，本文提出矩阵变换法替代传统的"微分迭代法"，减小了算法的时间复杂度.实验结果表明本文算法可使图像细节得到有效地增强.
基于模型诊断是人工智能领域内的一个重要研究方向，求解极小冲突集在基于模型诊断中有着重要应用.在对结合CSISE-Tree求解冲突集方法深入研究的基础上，根据冲突集求解特征重构了结合枚举树的计算冲突集的过程，提出基于深度优先反向搜索求解冲突集的方法.针对CSISE-Tree方法求解时占用内存空间与元件总数指数级相关的缺点，构建反向深度搜索方法减小求解时所占用内存空间；针对CSISE-Tree方法不能对部分非极小的冲突集进行剪枝的问题，给出对非冲突集和更多非极小的冲突集进行剪枝的方法，有效减少了求解时调用SAT（Boolean SATisfiability problem）求解器的次数；实验结果表明，与CSISE-Tree方法相比，本文提出的方法求解效率有明显的提升，并避免了求解时的内存爆炸问题.
针对内容中心网络中同质化缓存造成的节点负载不均和存储资源无法有效利用的问题，提出一种热区控制及内容调度缓存算法.在内容请求时，根据节点介数与节点访问度综合判断节点热度，筛选出负载过重节点；缓存决策时，以流行度为依据将内容调度至空闲邻居节点，并设置生命期控制机制，从而达到分散请求、消除热区的目的.仿真结果表明该算法减少了请求时延与路由跳数，在提高缓存命中率的同时，有效改善了负载在节点上分布的均衡性.
通过在面部表情数据集上训练深度卷积神经网络、深度稀疏校正神经网络两种模型，对两种深度神经网络在静态面部表情识别方面的应用作了对比和分析.基于面部表情的结构先验知识，提出一种面向面部表情识别的改良方法——K兴趣区域方法，该方法在构建的开放实验数据集上，降低了由于训练数据过少而导致深度神经网络模型泛化能力不佳的问题，使得混合模型普遍且显著地降低了测试错误率.进而，结合实验结果进行了深入分析，并对深度神经网络在任意图像数据集上的可能有效性进行了深入剖析和分析.
针对机动目标跟踪问题，首先推导了马尔可夫参数自适应IFIMM算法自适应调节模型切换矩阵的必要条件，进一步分析了马尔可夫矩阵修正IMM跟踪算法的适用局限性.通过重新定义模型误差压缩率之比，提出了一种改进的马尔可夫参数自适应IMM算法，并阐述了误差压缩率之比的特性.最后进行了仿真实验并指出了马尔可夫自适应IMM算法的适用范围.
对罗兰-C脉冲水下传播特性预测模型算法进行推导研究，综合考虑了信号先沿陆海表面、再由空气入水传播时的路径损耗、相位延迟、色散效应及空气海水界面两侧场量的约束条件.分析了0~10m不同海水深度罗兰-C电场幅度与相位的变化，并与无畸变的标准场信号进行比较.结果显示：随着入水深度增加，色散效应导致脉冲前沿展宽，跟踪点相位超前.该结果去除了由参比场量近似引入的误差，精度更高.
为了从图像序列中重建出非刚体三维射影重建，本文提出了一种最小特征值的迭代非刚体射影重建方法.该方法利用所有的图像点和深度因子组成一个低秩图像矩阵的特性，将投影求解转化为矩阵特征值及特征向量的求解，迭代地求解深度因子，实现非刚体的三维射影重建.该方法能够保证算法能够收敛到全局最优解.模拟实验和真实实验结果表明，本文方法具有收敛性速度快、误差小等优点.
针对现有图像增强算法大多不具备处理多种类型降质图像的能力，提出一种基于先验知识与大气散射模型的快速图像增强算法.首先，通过大量实验统计，提出一种新的图像先验—明亮通道先验，即高质量清晰图像中每个像素邻域都极有可能存在白点；随后，对散射模型所存在的缺陷加以改进，并结合明亮通道先验与黑色通道先验，推导出场景反射率的恢复公式；最后，针对黑色通道先验失效情况，提出一种基于可靠性预测的容错机制，以提高其适用范围.实验结果表明：本文算法不但可以有效的突出纹理细节，还具有一定的色调恢复功能，能够处理多种不同类型的降质图像.
图像结构边缘对模糊核估计有重要意义.近年来许多成功的算法都致力从潜在清晰图像中分离出结构边缘形成中间图像，然后用其与模糊图像一起估计模糊核.但是这些算法忽视了从模糊图像中分离出结构边缘对应的部分，导致核估计过程中目标函数的数据项不平衡.针对这一问题，本文利用中间图像和潜在模糊核产生二值模板对模糊图像进行处理，分离出结构边缘对应的部分，并用其修正目标函数.此外本文提出采用L0范数同时约束幅值域和梯度域的正则项，从而缩小核估计的解空间.多个标准测试数据库上实验结果表面，本文算法无论在鲁棒性还是准确性方面均具有更好的效果.
本文基于信息分割理论和网络编码技术提出一种高效的多路径匿名通信模型—ACM-MP，发送者将通信消息经信息分割技术产生分片信息，并对其进行编码处理后沿编码匿名转发网络中不同的匿名通信链路发往接收者，编码匿名转发网络中各节点通过编码地址信息可获知其直接后继节点的具体位置，确保接收者可接收到所有的编码信息.理论分析与仿真结果表明，本文模型具有较高的匿名性、安全性和抗合谋攻击的能力.
传统安全计算提供固定的安全服务能力，无法根据环境和安全需求的变化灵活配置，导致安全管理复杂，软硬件资源重复利用率低.可重构安全计算为提升系统灵活性、适应性和可扩展性提供了新的手段.本文阐述了可重构安全计算的发展历程，初步研究了其内涵与意义，提出了可重构安全计算的概念模型，并详细论述了其中的关键技术及其研究现状，最后分析了可重构安全计算的发展趋势.可重构信息安全系统是新型计算与信息安全技术融合的必然产物，必将为信息安全技术提供更广阔的应用空间.
高频段由于具有非常大的频谱宽度而受到下一代（5G）移动通信系统的青睐.高频段同时具有大的传播损耗、准光学特性等特征.为了能够充分挖掘、选择和评估可用高频段，需要对高频段信道进行充分测量和研究.目前高频段信道测量设备主要有基于矢量网络分析仪的探测器和定制化宽带探测器两种.该文对当前开展的高频段信道测量活动进行总结，包括天线配置、测试场景与关注参量，以及相应的测量设备.最后对几个新提出的高频段信道模型进行介绍，如METIS、MiWEBA、mmMAGIC、5GCM、3GPP-HF等，指出现有模型的主要特点和适用范围，以及预计未来测量和建模方面加强的方向.
流量均衡是为了避免网络拥塞而作为流量工程中的路由优化目标提出来的，由于数据中心网络的流量特性，使得传统IP网络的流量工程方法不一定适合.为此，本文在SDN（Software Defined Network）的框架下，提出了一种基于链路关键度的自适应负载均衡流量工程方法：DraLCD（Dynamic Routing Algorithm based on Link Critical Degree）.该方法通过对全局视图的网络管控，并充分利用了网络中存在的冗余路径，在完成细粒度流量均衡的同时，能够降低控制器的计算开销以及与交换机之间的通信开销，最终完成路由优化的目标.最后，基于DraLCD设计的原型系统，通过在Mininet仿真平台中部署并进行仿真实验，与现有的等开销多路径路由算法ECMP（Equal-Cost Multi-Path）以及GFF（Global First Fit）路由算法相比较，能够明显地提升网络性能.
二部图的在线匹配问题最早由Karp等人在1990年提出，该问题在近年得到了广泛的关注，在日常生活中有大量的应用.本文引入了Beta分布作为二部图节点间的邻接关系的统计先验，提出了最大化节点的预留匹配能力准则作为在线匹配策略的评价度量，设计了在线匹配算法BetaOM，并证明了该算法的正确性.本文把BetaOM分别应用于基于人造数据和真实数据的在线匹配问题，实验的结果显示该算法优于经典的Greedy算法和Ranking算法.
Overhauser磁力仪探头中自由基溶液激发频率的精度直接决定探头输出拉莫尔旋进信号的质量.为准确获得激发频率，本文设计了一种Overhauser磁力仪探头激发频率测试仪.针对目前测试设备存在的分辨率较低、操作复杂等问题，采用高分辨率DDS作为可控射频信号源；运用ADC同步采集技术，结合归一化数据处理方法有效解决50MHz~100MHz范围内幅频特性曲线不平坦的问题；采用射频功放、小信号放大作为辅助测量通道，实现仪器的标准、辅助测量一体化.通过对探头谐振腔的等效电路进行仿真，得到微调电容对探头谐振频率和品质因数的影响程度，并用商用探头进行测试，进一步验证仿真结果；同时得到自由基溶液的极化度与射频激发功率、激发时间的关系.最终实验结果表明，利用本文研制的Overhauser磁力仪探头激发频率测试仪，能够准确测量自由基溶液的激发频率、频率带宽以及品质因数，还可用于在磁力仪设计过程中对激发功率和激发时间的确定，为进一步设计Overhauser磁力仪奠定了基础.
