时域有限差分算法的MPI实现与效率分析

以MPI为编程环境,讨论了时域有限差分算法(FDTD)的子区域划分方法和虚拟拓扑的建立;通过分析FDTD算法,建立了相邻子区域间的通信规则和FDTD并行算法的MPI实现步骤;通过对运算开销和通信开销的测试与计算,分析了算法的效率.     

求解Hermite方程组的GPU并行算法

在工程计算中,广泛涉及Hermite方程组的求解,而且该方程组的求解往往是整个计算的瓶颈所在。首先对Hermite方程组的LU直接分解算法进行GPU并行化的可行性分析,然后利用CUDA技术设计了一种求解Hermite方程组的加速并行算法,该并行算法可明显缩短求解时间。     

求解Hermite方程组的GPU并行算法

在工程计算中,广泛涉及Hermite方程组的求解,而且该方程组的求解往往是整个计算的瓶颈所在。首先对Hermite方程组的LU直接分解算法进行GPU并行化的可行性分析,然后利用CUDAt技术设计了一种求解Hermite方程组的加速并行算法,该并行算法可明显缩短求解时间。     

海量数据分类中的模糊区域判定算法研究

针对传统的K-means聚类算法在海量数据分类中,对数据模糊分解区域判定不敏感,容易陷入局部优化解,无法实现海量数据的模糊聚类的问题,本文设计一种用于海量数据分类的模糊区域判定算法,通过计算大数据模糊区域状态特点的参量,进行大数据最优聚类中点的选取,在聚类中心区域创建任意下单个数据的互通,对每个微小数据特征实现互通;通过计算隶属度以及确定聚类数的方式,解决被隐藏在海量数据中的模糊区域真实边界,实现对海量数据模糊区域的聚类求解。结果说明,所提算法能得到精确的模糊聚类效果,提高海量数据的模糊聚类效率。     

基于MPI的地下水数值模拟并行算法研究

地下水数值模拟是研究分析各种地下水问题的重要手段。针对传统地下水数值模拟串行算法在处理海量数据模型时计算时间长、运行效率低的特点,在分布式存储系统上利用消息传递标准MPI,设计了一种采用Cholesky预条件子,粗粒度、低通信开销的PCG并行算法。通过在具有4个处理核心的Linux集群环境中的测试可知,该程序运行所获得的加速比会随着处理核心数的增加而不断增大,并在4个处理核心数的时候获得最大加速比2.21,说明所设计的PCG并行算法具有较好的加速效果和可扩展性。     

电能质量信号的三维数据压缩

为提高电能质量数据的压缩性能,满足低压缩比下高信噪比的工程要求,采用三维表示方法重构电能质量数据,利用三维小波分解与3D－SPIHT编码算法对七种典型的电能质量扰动信号的三维数据块进行压缩编码,并与传统SPIHT算法结果对比。实验证明三维压缩方法的优越性,在相同码率的条件下三维压缩方法具有更高的信噪比。在此基础上确定七种电能质量扰动信号在当前实验环境下的极限比特率与极限压缩比,分析信号特点对压缩比的影响。     

基于混合并行的Kriging插值算法研究

普通Kriging方法是进行空间降水插值的一种有效方法。然而一方面由于海量数据插值计算量大,另一方面该算法的时间复杂度大,为减少空间降水插值的计算时间,采用OpenMP和MPI混合并行技术,实现Kriging并行算法。在Windows操作系统上搭建并行计算环境,实验数据表明,该并行算法能有效地节省计算时间。     

基于VRML的三维虚拟实验仪器制作

目的 为实现计算机虚拟现实技术在实验教学中的应用,对虚拟实验仪器的制作进行探索。方法 以三维虚拟机械万用表为例,通过3DSMAX进行建模,使用VRML软件进行交互设计并实现发布浏览．结果 成功制作三维虚拟机械万用表并初步实现了简单交互．结论 基于VRML的三维虚拟实验仪器制作方法切实可行,交互设计和相应的虚拟实验课程设计将是未来研究的重点。     

桥梁结构模态参数自动化识别算法及其应用

鉴于现有的总体平均经验模态分解算法(EEMD)不能实现结构响应信号的自适应分解和参数的自动化识别,本文首先通过改进算法抑制端点效应,在信号分解的过程中引入聚类分析以避免模态混叠现象,从而构建有效IMF的指标,以实现有效IMF分量的自动筛选和信号重构,同时进行系统阶次的自动化确定,再通过将谱系聚类算法与随机子空间算法进行结合来实现模态参数的自动化识别,最后用实际桥梁测试信号进行验证。结果表明:改进算法能实现桥梁结构的模态参数自动化识别。     

楚雄州农畜产品虚拟水贸易研究

为解决楚雄州缺水问题,现引用虚拟水贸易概念,以经济学的角度,通过计算得出楚雄州各类农畜产品的虚拟水含量,然后进行比较,以减少该地区对虚拟水含量大的产品的生产,而是通过贸易的方式从其他地区进口该产品,从而转变该地区农畜产品的整体结构,对该地区的水资源重新进行优化配置.虚拟水贸易研究可缓解该地区水资源短缺压力,本着可持续发展的原则实现区域水资源可持续利用.     

一类空间分解问题

讨论了一类与区域分解算法有关的空间分解问题，将二阶问题的已有的空间分解结果推广到四阶问题的相应空间中。还证明了一致重迭性条件与Ｂａｄｅａ条件的等价性。     

利用多重-大津阈值算法和扫描电镜分割CT图像

XCT(X-ray computed tomography)是一种高效评价页岩三维特征和非均质性的方法。阈值通常用于在背景图像上分割孔隙-裂缝,但是很少对多元素分割体CT(computed tomography)图像进行研究。为了获取不同元素在三维尺度上的分布特征,综合利用大津阈值分割算法和场发射环境扫描电镜提出了一种新的分割方法:首先确定不同元素分布的灰度值,根据灰度值把页岩分成几个不同的矿物组分区域,利用大津阈值算法求取每个矿物组分区域,利用分割方法处理的页岩样品叠加形成CT图像,另一个CT图像用于验证该方法。结果表明,多元素分割方法可以利用C_T计算的数值成功分割叠加的CT图像,该方法与实验室进行的XRD(X-ray diffraction)、总有机碳质量分数、孔隙度测试等结果相符;相同物源和矿物组分的样品在背散射电子(BSE)和CT图像上有相同的灰度区域分布;该方法根据灰度区域分布原理对相同物源、矿物组分的页岩样品进行分割,比人为CT图像叠加分割样品方法更有效、更准确。因此,在页岩XCT图像分割中,进一步采用扫描电镜和多重-大津阈值算法进行多分量分割,能更好地提高页岩XCT图像分割的精度,同时该算法也能对其他区块页岩XCT图像研究起到一定的指导作用。     

基于VRML的倒立摆三维仿真

传统方法分析动态系统抽象而且繁琐,本文利用虚拟现实技术的编辑系统VrmlPad和软件平台VRML语言,建立倒立摆的三维虚拟场景.通过Matlab的虚拟现实工具箱将虚拟倒立摆的三维场景与Simulink中倒立摆的仿真模型连接起来,采用PID算法对倒立摆进行控制,实验结果实现了逼真的可视化和交互性仿真.整个设计分析过程较传统方法直观.     

动态模式识别算法的GPU平台实现

研究动态模式识别算法在GPU并行计算平台的实现。随着GPGPU(通用计算图形处理器)硬件的发展，基于GPU的大规模并行计算技术将有效地处理动态模式识别算法带来的海量计算问题。文中通过介绍动态模式识别算法，对算法中涉及的巨大计算量进行分析，并针对性地对其中密集计算部分进行并行化分解，移除原算法中在执行中存在的依赖关系，最终得到算法在特定的GPU平台——Jacket上的并行计算实现。实例验证表明，相比于原CPU串行程序，在GPU上运行的并行化程序能实现明显加速，因而具有很好的工程应用价值。     

块-Toeplitz矩阵的一种快速QR分解及算法实现

讨论了块-Toeplitz矩阵的一种快速QR分解及算法实现。将一般的Toeplitz矩阵的快速QR分解方法推广到块-Toeplitz矩阵的情形,通过Cholesky方法计算QR分解中的上三角矩阵,并给出了其实现算法。     

基于Delaunay三角网的森林生态系统三维褶皱指数计算

为解决森林生态系统三维褶皱指数计算的灵活性差、效率低和准确率不高的问题,根据三维褶皱指数的数据计算模型和Delaunay三角网面积的相关性,详细阐述了利用三角网生长法构造Delaunay三角网的算法,采用主流前端框架实现了三维褶皱指数计算系统。通过在页面上导入的制式Excel表格数据,系统可以自动绘制出Delaunay三角网,并结合输入的长宽信息,自动计算出相应的三维褶皱指数,从而对该森林生态系统结构的稳定性进行评价。     

植物三维形态交互式设计软件需求分析探讨

数字植物是当前植物学研究的热点问题之一,植物三维形态结构建模是数字植物研究面临的首要问题,三维形态交互式设计是实现数字植物形态结构建模的重要技术手段之一。而面向科学研究、高校教学、品种推广、技术培训、虚拟仿真不同应用领域,对植物三维形态交互式设计软件产生不同的需求。本文对植物三维形态交互式设计任务和目标进行分析,并结合现有研究成果和应用实例,对相应的植物三维形态设计系统软件的系统设置、形态设计、动态模拟、可视化展示与计算等方面的需求进行探讨,以期为植物三维形态设计乃至植物虚拟仿真技术提供技术参考。     

近似三对角Toeplitz方程组的并行化实现

近似三对角Toeplitz矩阵在时间序列分析、线性逼近、图论的特征值分析等多个领域经常出现。本文对近似三角Toeplitz矩阵求解算法的串、并行算法进行了分析,并在流处理器平台上实现了算法的并行化,实验结果说明并行算法在流处理器平台上获得较好的加速。     

DELAUNAY剖分并行算法及其在计算机机群上的实现

基于CORBA技术设计并实现了一种Delaunay剖分的并行算法,该方法可以保证稳定性、高效性、穿行代码可100%复用.Delaunay剖分是并行网格生成的重要方法,该方法在并行网格生成中减少了通信量,并且保证了与串行算法相同的精确度,而且随着计算量的增加,线性加速比增大,并行的优越性表现得越明显.实验结果表明,该算法在机群环境下可以有效地提高Delaunay剖分的计算速度,减少执行时间.     

基于视觉特征的农业机械三维模型相似性评价

目前已有多种理论、方法应用到三维模型的相似性评价中,但是通过对三维模型进行投影,将其转化为二维图像,然后通过图像匹配方式间接实现对模型的评价在农机产品CAD模型领域却少有应用。因此,本文以农业机械零件三维模型的投影视图为研究对象,提出了一种两阶段检索方法,首先以傅里叶描述子作为过滤方法对图像边缘特征提取比较,进行初期匹配,之后以极半径不变矩对图像的整体区域进行二次精确评价,分别计算图像描述子的距离,最终实现农业机械模型的相似性评价。结果表明,算法检索性能取得了良好的检索效果,能够满足实际要求。