时间序列好发论文。根据查询相关公开信息资料显示,从系统论的角度看,时间序列就是某一系统在不同时间(地点、条件等)的响应,围绕时间序列预测、分类、异常检测、表示学习以及在医疗、生物、交通、音乐、金融等方向的应用。
论文查重达标了是否就能发表论文了?不是的!
假如有投稿论文被录取,经审核的论文只是第一步,也只是第一步,这不会成为录取论文的重要指标。要想录取你的论文,除了必须符合校对标准外,重要的还是你的论文的学术价值和学术观点,如果你的论文有足够的学术价值,还担心不会被录取吗?
1.短线重拨;
2.要么联系网管解决,要么自行使用代理服务器;
3.不用或者更换代理服务器;
4.重新进行宽带拨号或者重启路由器获得一个新IP。
流量异常处理方法
1.登录wdcp系统,点击“网站管理”——“站点列表”,编辑需要修改的站点,设置“连接线程速度”和防盗链文件类型,多个文件类型中用”,”隔开,然后点保存;
2.设置完成后,请重启web服务,使其设置生效;
3.点击“系统管理”——“服务重起”,选择“web”服务重启;
4.如果你站点较多,可以查询是哪个网站导致流量过大,比较麻烦,流程如下;
5.系统默认没有建立日志目录,打开“系统设置”——“系统设置”,在“web日志处理”设置一个日志目录,建议设置为/home/web_logs ,点击确定;
6.登录wdcp管理系统,打开“网站管理”——“站点列表”,点击操作那的“编辑”。在“开启访问日志”后打钩,点击“保存”。
网络流量建模有着广泛的应用。在本文中,我们提出了网络传输点过程(NTPP),这是一种 概率深层机制 ,它可以模拟网络中主机的流量特性,并有效地预测网络流量模式,如负载峰值。现有的随机模型依赖于网络流量本质上的自相似性,因此无法解释流量异常现象。这些异常现象,如短期流量爆发,在某些现代流量条件下非常普遍,例如数据中心流量,从而反驳了自相似性的假设。我们的模型对这种异常具有鲁棒性,因为它使用时间点流程模型有效地利用了突发网络流量的自激特性。 在从网络防御演习(CDX)、网站访问日志、数据中心流量和P2P流量等领域收集的7个不同的数据集上,NTPP在根据几个基线预测网络流量特性(从预测网络流量到检测流量峰值)方面提供了显著的性能提升。我们还演示了我们的模型在缓存场景中的一个应用程序,表明可以使用它来有效地降低缓存丢失率。
对新型网络应用和系统的需求日益增长, 使得网络流量行为更加复杂和不可预测 。例如,在数据中心网络中,流量微爆发源于应用程序[1]的突然流行,而在副本[2]间的信息同步过程中产生的大象流会在骨干网络上造成临时的负载不均衡。另一方面,由于不同的终端用户活动模式[3],诸如多媒体流媒体和视频会议等流量密集型应用导致了蜂窝网络和移动网络上的巨大流量差异。这种流量差异影响最终用户应用程序[4]的体验质量(QoE)。此外,随着基于Internet小型计算机系统接口(iSCSI)的分布式存储[5]和物联网(IoT)应用[6]的大规模地理分布式云存储同步的迅速普及,网络流量变异性成倍增加。各种安全攻击,如分布式拒绝服务攻击(DDoS),加剧了流量模式预测[7]的假阴性问题。 由于应用范围的多样化,短期和长期的流量爆发在各种类型的网络中都很常见;因此,研究人员探索了不同的 基于突发周期性假设 的流量突发预测技术,如 流量矩阵[8]的部分可预测性 、 张量补全方法 [9]等。然而,最近网络流量的高度不均匀性 使这种流量突发周期性的假设失效,并导致了明显的流量差异和多重分形流量变化 ,这需要单独的检测工作。这种交通差异和多重分形的例子包括数据中心或或ISP骨干[11]网中流量的突发峰值(微突发)[10]、多媒体应用的流量(如视频流媒体)[12]、存储同步[13]、恶意或攻击流量(例如物联网设备中的DDoS攻击)[7]。因此,需要开发一个流量事件预测模型,该模型可以捕获诸如流量突发、突发峰值、主机带宽使用的意外跳变等流量差异和多重分形流量变化。 在这项工作中,我们旨在 将差异性和可变性检测集成到网络流量建模中 ,从而为高度异常的网络流量提供统一的模型。为此,我们按照单独的网络主机(例如数据中心服务器或终端用户设备)的传输特性来分解流量预测问题,在此我们着重于总网络带宽的份额每个主机使用的时间,称为给定时间的“优势”。为此,我们提出了网络传输点过程(NTPP),它是一种基于时间点过程机制的深度概率机制。 NTPP首先使用 循环标记时间点过程 (RMTPP)表征主机突发流量产生的事件[14],该过程结合了主机的影响以根据可用带宽转发流量突发。此外,我们使用一组学习来对任意给定时间内对网络中不同主机进行排序的模板进行 排序 ,从而对不同主机之间的争用进行建模,其中主机的排序由其生成的通信量决定。这些模板提供了各种方法来评估一对主机的相对顺序,这些顺序是由它们的争用过程引起的。这些措施,连同底层的包传输过程,确保在整个时间窗口内主机之间的正确排序。为了了解传输动态以及排名的变化,我们将给定主机的观测传输时间的似然性最大化,并结合学习对模板进行排名的其他措施进行统一。这种额外的小工具使我们的模型能够预测意外的峰值,带宽使用量的跳跃,否则很难追踪(实验着重证明了这一点)。 我们根据来自不同域的 七个 真实数据集上的几个最新基准评估了我们的系统,这些数据集可能会显示异常流量。其中四项是从各个组织进行的网络防御演习中获得的,一项是从网站访问日志(1998年世界杯Web服务器)获得的,另一项是从数据中心流量的获得的,另一项是从BitTorrent网络获得的。我们观察到,在预测主机流量方面,NTPP的平均性能比最具竞争力的基准好11%,而在检测主机带宽消耗的突然跳升或峰值时,NTPP的预测精度提高了约25%。我们还使用基于NTPP的模拟器实现了下游缓存应用程序,并且观察到缓存未命中率降低了约10%。 贡献 : (1) 复杂包传输过程建模 :我们设计了NTPP,这是一个多主机网络流量动态的非线性随机模型,能够准确地捕捉到包传输过程中攻击性跳跃和不规则行为的存在。此外,与现有的离散时间流量模型(如[9]、[15])相比,我们使用了时间点过程的连续时间特性。 (2) 主机间的争用建模 :我们的NTPP方案利用了[16]中提出的产品竞争建模思想,将丰富的学习文献与网络流量建模联系起来,对[17]其进行排名。 (3) 预测能力 :NTPP不仅具有理论基础,而且具有实践效果。我们的模型能够比几种最先进的基准更有效地预测分组传输动态。此外,嵌入式鉴别模块有助于实时估计带宽消耗的突然变化,这是一个至关重要的实际挑战,所有基准都无法追踪。 (4) 下游应用 :我们演示了NTPP在下游缓存场景中的应用,突出了它的实用性。现有的原始内容缓存由于突发的流量而存在较高的缓存丢失率,而我们的模型支持的智能内容缓存通过根据不同主机的预测流量为它们保留不同数量的内存空间来实现更好的性能。
从历史上看,大量的工作集中在从各种不同的角度对万维网流量进行建模,使用各种分布模型,如泊松、帕累托、威布尔、马尔科夫和嵌入式马尔科夫、ON-OFF等。随着互联网的发展和各种Web服务的引入,提出了更复杂的模型,如马尔科夫调制泊松过程[19]、马尔科夫调制流体模型[20]、自回归模型[21]、流量矩阵[8]的部分可预测性、张量补全方法[9]等。然而, 这些模型只能捕获特定类型的网络事件,而不能泛化为捕获Internet流量中的不同流量差异和变化 。在另一个独立的线程中,研究人员将互联网流量爆发建模为一种显示自相似性[22]的现象。然而,许多工作23],[24]也质疑“自相似性”的假设,特别是在互联网骨干网中,从多个来源的流量会得到多路复用。 随着大规模数据中心、基于物联网的平台、蜂窝网络和移动网络、信息中心网络等领域的出现,互联网流量的性质发生了巨大变化。因此,出现了各种领域特有的模型,如数据中心[15]的流量微突发预测、流量异常检测[25]、物联网流量表征[26]、互联网社交事件预测[27]等。此外,由于网络流量在不同的差异和变化下具有不同的性质,最近的一些工作探索了基于机器学习的技术来预测流量模式[12]、[28]、[29]中的不同事件、异常和不一致性。然而, 这种预测模型是针对特定的网络系统设计的,缺乏通用性 。
在本节中,我们将制定NTPP,即所提出的模型(参见图1),该模型捕获了网络流量动态的两个主要组成部分—(i)集体包传输机制和(ii)多个主机之间的争用。在一开始,NTPP是由一种基于点过程的深层概率机制驱动的——点过程是一种特殊类型的随机过程,它自然地捕获了连续数据包到达背后的机制。此外,它还包含一个判别模块,该模块包含一系列对函数[17]进行排序的学习,专门设计用于建模主机间争用过程。接下来,我们将从时间点过程的概述开始,详细描述它们,然后描述学习和预测动态的方法。
很明确告诉你“会的,有影响。”论文检测结果不通过怎么办?1、如果你的论文检测结果不通过学校的要求的话,你的毕业论文就会被判为不合格。对于学校的这个判定,如果你没有异议的话,就会直接返稿给你重新进行修改;2、如果你不接受这个结果的话,是可以向学校发起申诉的。每所学校都会申诉程序,同学们可以按照申诉程序提交申诉书,进行二次查重检测。3、如果你的论文在二次查重后有异议,是需要学校委员会对院分委会的意见进行讨论之后再行决定的。4、如果申诉后仍然判定为不合格,是可能被延迟答辩、取消答辩资格、甚至处分或开除学籍的,严重的话导师也需要承担相应责任。所以论文检测不通过会影响毕业,而且是后果很严重的那种。因此如果是你自身的论文有很多内容是抄袭的,请大家务必认真修改哦
1、我们的论文提交给学校后,这时学校会统一对论文进行查重率检测,一旦重复率超出要求就会导致查重不通过,那么肯定是对我们能不能正常毕业的有一定的影响的。
2、每所学校对论文查重不合格的会区别情况进行处理,比如本科毕业论文重复率超出30%同时低于50%的,那么论文就会面临退回,这时我们就还要机会对论文进行修改然后再提交。如果论文重复率超出50%会判定为抄袭,答辩时间机会推迟。研究生毕业论文重复率超出50%的情况下,很大可能会直接延毕。当然,在具体的处理方式上,不同学校或多或少会有差别。
3、学校对我们论文进行查重检测后,查重率不达标的情况下论文就会被退回,在自己没有意见的时候就要在有效的时间内修改好论文。假如有异议,也能向学校提出申诉,但要弄清楚申诉后再次复查不合格的情况下,仍然要对论文进行重新修改;更严重的,要延期答辩,取消答辩资格,或者开除学籍。
4、大部分高校一般都只会通过1-2次的查重机会,也就是两次查重都不达标的情况下,答辩时间是会延期的,那么并不表示第三次给学生重新修改的机会,此时肯定会影响到学生的正常毕业,所以论文的撰写和查重大家一定要认真对待,不要存在侥幸心理。
计算机网络安全就是通过利用多种技术、手段、 措施 ,保证网络系统的安全运行,确保网络传输和交换过程中数据的完整性、保密性和可用性。下面是我给大家推荐的计算机网络安全2000字论文,希望大家喜欢!计算机网络安全论文篇一 浅议计算机网络安全防护技术 [摘要] 计算机与网络的发展给人类社会的进步提供了无限机遇,同时也对信息安全带来了严峻挑战。计算机网络安全就是通过利用多种技术、手段、措施,保证网络系统的安全运行,确保网络传输和交换过程中数据的完整性、保密性和可用性。本文重点介绍影响到网络的各种不安全因素,并进一步提出了一些保证网络安全的措施。 [ 关键词] 计算机;网络安全;防护技术 一、计算机网络安全问题 计算机网络中的安全问题主要作用于两个方面,一是对多种信息数据的威胁,包括对信息数据的非法修改、窃取、删除、非法使用等一系列的数据破坏;二是对计算机网络中的各种设备进行攻击。致使系统网络紊乱、瘫痪,乃至设备遭到损坏。 1.网络结构和设备本身安全隐患 现实中的网络拓扑结构是集总线型、星型等多种拓扑结构与一体的混合型结构,拓扑结构中各个节点使用不同的网络设施,包括路由器、交换机、集线器等。每种拓扑结构都有其相应的安全隐患,每种网络设备由于本身技术限制,也存在不同的安全缺陷,这都给网络带来了不同的安全问题。 2. 操作系统 安全 操作系统直接利用计算机硬件并为用户提供使用和编程接口。各种应用软件必须依赖于操作系统提供的系统软件基础,才能获得运行的高可靠性和信息的完整性、保密性。同样,网络系统的安全性依赖于网络中各主机系统的安全性。如果操作系统存在缺陷和漏洞,就极易成为黑客攻击的目标。因此,操作 系统安全 是计算机网络安全的基础。 3.病毒和黑客 病毒可利用计算机本身资源进行大量自我复制,影响计算机软硬件的正常运转,破坏计算机数据信息。黑客主要通过网络攻击和网络侦察截获、窃取、破译、修改破坏网络数据信息。病毒和黑客是目前计算机网络所面临的最大威胁。 二、计算机网络安全防护技术 1.加密技术 数据加密就是对原有的明文或数据按照某种算法,置换成一种不可读的密文,然后再进行信息的存储和传输。密文获得者只有输入相应的密匙才能读出原来的内容,实现数据的保密性。加密技术的关键在于加密的算法和密匙的管理。 加密的算法通常分为对称加密算法和非对称加密算法。对称加密算法就是加密和解密使用同一密匙。对称加密算法加密、解密速度快,加密强度高算法公开。非对称加密算法加密和解密使用不同的密匙,用加密密匙加密的数据只有相应的解密密匙才能打开。非对称加密算法加密数据安全可靠性高,密匙不易被破译。 2.防火墙技术 防火墙技术是目前网络间访问控制、防止外部人员非法进入内部网络,保护内网资源最广泛使用的一种技术。防火墙部署在不同网络安全级别的网络之间,防火墙通过检测数据包中的源地址、目标地址、源端口、目标端口等信息来匹配预先设定的访问控制规则,当匹配成功,数据包被允许通过,否则就会被丢弃。目前市场上常见的防火墙多为状态检测防火墙,即深度包过滤防火墙。防火墙无法防止内部网络用户带来的威胁,也不能完全防止传送已感染的程序和文件。 3.入侵检测技术 网络入侵检测技术主要通过收集操作系统、应用程序、网络数据包等相关信息,寻找可能的入侵行为,然后采取报警、切断入侵线路等手段,阻止入侵行为。网络入侵检测是一种主动的安全防护技术,它只对数据信息进行监听,不对数据进行过滤,不影响正常的网络性能。 入侵检测 方法 主要采用异常检测和误用检测两种。异常检测根据系统或用户非正常行为和计算机资源非正常情况,检测出入侵行为,其通用性强,不受系统限制,可以检测出以前未出现过的攻击方式,但由于不可能对整个系统用户进行全面扫描,误警率较高。误用检测是基于模型的知识检测,根据已知的入侵模式检测入侵行为。误警率低,响应速度快,但要事先根据入侵行为建立各种入侵模型,需要大量的时间和工作。 入侵检测系统分为基于主机和基于网络的入侵检测系统。基于主机的入侵检测技术是对主机系统和本地用户中的历史审计数据和系统日志进行监督检测,以便发现可疑事件,其优点:入侵检测准确;缺点是容易漏检。基于网络的入侵检测系统是根据一定的规则从网络中获取与安全事件有关的数据包,然后传递给入侵分析模块进行安全判断.并通知管理员。优点:节约资源,抗攻击能力好,可实时检测响应。缺点:数据加密限制了从网络数据包中发现异常情况。 4.防病毒技术 网络病毒技术主要包括病毒预防技术、病毒检测技术和病毒消除技术。病毒预防技术通过自身常驻系统内存,优先获得系统控制权,监视、判断病毒是否存在,防止病毒的扩散和破坏。病毒检测技术通过侦测计算机病毒特征和文件自身特征两种方式,判断系统是否感染病毒。病毒消除技术是计算机病毒感染程序的逆过程,根据对病毒的分析,安装网络版查杀病毒软件,杀灭病毒。 总之,随着网络规模的不断扩大,网络安全的重要性也越来越受到关注。目前,我国信息网络安全研究历经了通信保密、数据保护两个阶段。正在进入网络信息安全研究阶段,企业网络安全解决办法主要依靠防火墙技术、入侵检测技术和网络防病毒技术。但是,网络安全不仅仅是技术问题,更多的是社会问题。应该加强f64络安全方面的宣传和 教育 。加强网络使用者的安全防范意识,由被动接受到主动防范才能使网络安全隐患降到最低。 参考文献: [1]张晓薇浅谈计算机网络安全的影响因素与保证措施《黑龙江科技信息》2009年36期 [2]安录平 试述计算机网络安全防护技术《黑龙江科技信息》2009年36期 [3]邢文建 Exploration of ARP virus defense system based on the analysis of NDIS《Proceedings of The Second International Conference on Modelling and Simulation》 计算机网络安全论文篇二 试谈计算机网络安全防护 摘 要:随着计算机网络的迅速发展和普及,人们越来越依赖于网络,大量的信息交换通过互联网实现,同时也有很多重要信息储存在互联网上,网络安全问题也随之产生。因此,计算机网络的安全防护也引起了越来越多的重视,本文重点介绍了网络安全中面临的威胁,并相应的提出了解决措施。 关键词:计算机;网络安全;防护 1 引言 信息技术的发展给人们的生活带来了天翻地覆的变化,计算机网络已经融入了人们的日常生活中,改变着也同时方便了生活和工作。在人们对信息网络的需求和依赖程度与日俱增的今天,网络安全问题也越来越突出。因此,全面的分析影响网络安全的主要原因,有针对性的提出进行网络安全保护的相关对策具有十分重要的意义。Internet的的两个重要特点就是开放性和共享性,这也是导致开放的网络环境下计算机系统安全隐患产生的原因。随着对网络安全问题研究的不断深入,逐渐产生了不同的安全机制、安全策略和网络安全工具,保障网络安全。 计算机网络安全事实上是一门涉及多学科理论知识的综合性学科,主要包括计算机科学、 网络技术 、密码技术、通信技术、数论、信息安全技术和信息论等多种不同学科。网络安全防护是从硬件和软件两方面保护系统中的数据,使其免受恶意的入侵、数据更改和泄露、系统破坏,以保证系统能够正常的连续运行,网络不被中断。 2 计算机网络面临的安全威胁 网络面临的安全威胁也是各种各样,自然灾害、网络系统自身的脆弱性、误操作、人为的攻击和破坏等都是网络面临的威胁。 自然灾害 计算机网络也是由各种硬件搭建而成,因此也是很容易受到外界因素的影响。很多计算机安放空间都缺乏防水、防火、防震、防雷、防电磁泄露等相关措施,因此,一旦发生自然灾害,或者外界环境,包括温度、湿度等,发生剧烈变化时都会破化计算机系统的物理结构。 网络自身脆弱性 (1)计算机网络的基础设施就是操作系统,是所有软件运行的基础和保证。然而,操作系统尽管功能强大,具有很强的管理功能,但也有许多不安全因素,这些为网络安全埋下了隐患。操作系统的安全漏洞容易被忽视,但却危害严重。除操作系统外,其他软件也会存在缺陷和漏洞,使计算机面临危险,在网络连接时容易出现速度较慢或 死机 现象,影响计算机的正常使用。 (2)计算机网络的开放性和自由性,也为攻击带来了可能。开放的网络技术,使得物理传输线路以及网络通信协议也成为网络攻击的新目标,这会使软件、硬件出现较多的漏洞,进而对漏洞进行攻击,严重的还会导致计算机系统严重瘫痪。 (3)计算机的安全配置也容易出现问题,例如防火墙等,一旦配置出现错误,就无法起到保护网络安全的作用,很容易产生一些安全缺口,影响计算机安全。加之现有的网络环境并没有对用户进行技术上的限制,任何用户可以自由的共享各类信息,这也在一定程度上加大了网络的安全防护难度。 很多网民并不具有很强的安全防范意识,网络上的账户密码设置简单,并且不注意保护,甚至很多重要账户的密码都比较简单,很容易被窃取,威胁账户安全。 人为攻击 人为的攻击是网络面临的最大的安全威胁。人为的恶意攻击分为两种:主动攻击和被动攻击。前者是指采取有效手段破坏制定目标信息;后者主要是为了获取或阻碍重要机密信息的传递,在不影响网络正常的工作情况下,进行信息的截获、窃取、破译。这两种攻击都会导致重要数据的泄露,对计算机网络造成很大的危害。黑客们会利用系统或网络中的缺陷和漏洞,采用非法入侵的手段,进入系统,窃听重要信息,或者通过修改、破坏信息网络的方式,造成系统瘫痪或使数据丢失,往往会带来严重不良影响和重大经济损失。 计算机病毒是一种人为开发的可执行程序,具有潜伏性、传染性、可触发性和严重破坏性的特点。一般可以隐藏在可执行文件或数据文件中,不会被轻易发现,也就使计算机病毒的扩散十分迅速和难以防范,在文件的复制、文件和程序运行过程中都会传播。触发病毒后可以迅速的破坏系统,轻则降低系统工作效率,重则破坏、删除、改写文件,使数据丢失,甚至会破坏系统硬盘。平时在软盘、硬盘、光盘和网络的使用中都会传播病毒。近年来也出现了的很多恶性病毒,例如“熊猫烧香病毒”等,在网络上迅速传播,产生了十分严重的不良后果。 除病毒之外,垃圾邮件和间谍软件等也会威胁用户的隐私和计算机安全。 3 网络安全防护措施 提高安全防护技术手段 计算机安全防护手段主要包括防火墙技术、加密技术、访问控制和病毒防范等。总的来说,提高防护手段,主要是从计算机系统管理和物理安全两方面着手。 计算机网络安全,首先要从管理着手,一是对于使用者要进行网络 安全教育 ,提高自我防范意识。二是要依靠完整的网络安全管理制度,严格网络执法,打击不法分子的网络犯罪。另外,要加强网络用户的法律法规意识和道德观念,减少恶意攻击,同时传播网络防范基本技能,使用户能够利用计算机知识同黑客和计算机病毒等相抗衡。 物理安全是提高网络安全性和可靠性的基础。物理安全主要是网络的物理环境和硬件安全。首先,要保证计算机系统的实体在安全的物理环境中。网络的机房和相关的设施,都有严格的标准和要求要遵循。还要控制物理访问权限,防止未经授权的个人,有目的的破坏或篡改网络设施。 完善漏洞扫描设施 漏洞扫描是一种采取自动检测远端或本地主机安全的技术,通过扫描主要的服务端口,记录目标主机的响应,来收集一些特定的有用信息。漏洞扫描主要就是实现安全扫描的程序,可以在比较短的时间内查出系统的安全脆弱点,从而为系统的程序开发者提供有用的参考。这也能及时的发现问题,从而尽快的找到解决问题的方法。 4 结束语 经过本文的分析,在通讯技术高速发展的今天,计算机网络技术也不断的更新和发展,我们在使用网络的同时,也要不断加强计算机网络安全防护技术。新的应用会不断产生,网络安全的研究也必定会不断深入,以最大限度地提高计算机网络的安全防护技术,降低网络使用的安全风险,实现信息平台交流的安全性和持续性。 参考文献 [1]赵真.浅析计算机网络的安全问题及防护策略[J].上海工程技术学院教育研究,2010,(03):65-66. [2]刘利军.计算机网络安全防护问题与策略分析[J].华章,2011,(34):83-84. [3]赵海青.计算机网络应用安全性问题的防护策略[J].青海教育,2012,(04):45-46. [4]郑恩洋.计算机网络安全防护问题与策略探讨[J].计算机光盘软件与应用,2012,(15):158-158. 计算机网络安全论文篇三 浅谈计算机网络安全影响因素与对策 0引言 随着计算机网络的发展,病毒、黑客、木马等的恶意攻击使网络安全问题日益突出,如何提高网络安全的防御能力越来越受到人们的关注。本文分析了当前计算机网络安全所面临的威胁及影响因素,并针对存在的问题提出了加强网络安全防御能力的对策。网络技术的发展给人们提供了信息交流的平台,实现了信息资源的传播和共享。但随着计算机网络应用的广泛深入,运行环境也复杂多变,网络安全问题变得越来越突出,所造成的负面影响和严重性不容忽视。病毒、黑客、木马等的恶意攻击,使计算机软件和硬件受到破坏,使计算机网络系统的安全性与可靠性受到非常大的影响,因此需要大力发展网络安全技术,保证网络传输的正常运行。 1影响计算机网络安全的因素 系统缺陷 虽然目前计算机的操作系统已经非常成熟,但是不可避免的还存在着安全漏洞,这给计算机网络安全带来了问题,给一些黑客利用这些系统漏洞入侵计算机系统带来了可乘之机。漏洞是存在于计算机系统中的弱点,这个弱点可能是由于软件或硬件本身存在的缺陷,也可能是由于系统配置不当等原因引起的问题。因为操作系统不可避免的存在这样或那样的漏洞,就会被黑客加以利用,绕过系统的安全防护而获得一定程度的访问权限,从而达到侵入他人计算机的目的。 计算机病毒 病毒是破坏电脑信息和数据的最大威胁,通常指能够攻击用户计算机的一种人为设计的代码或程序,可以让用户的计算机速度变慢,数据被篡改,死机甚至崩溃,也可以让一些重要的数据信息泄露,让用户受到巨大损失。典型的病毒如特洛伊木马病毒,它是有预谋的隐藏在程序中程序代码,通过非常手段伪装成合法代码,当用户在无意识情况下运行了这个恶意程序,就会引发计算机中毒。计算机病毒是一种常见的破坏手段,破坏力很强,可以在很短的时间降低计算机的运行速度,甚至崩溃。普通用户正常使用过程中很难发现计算机病毒,即使发现也很难彻底将其清除。所以在使用计算机过程中,尤其包含一些重要信息的数据库系统,一定加强计算机的安全管理,让计算机运行环境更加健康。 管理上的欠缺 严格管理是企业、机构及用户网络系统免受攻击的重要措施。很多用户的网站或系统都疏于这方面的管理,如使用脆弱的用户口令、不加甄别地从不安全的网络站点上下载未经核实的软件、系统升级不及时造成的网络安全漏洞、在防火墙内部架设拨号服务器却没有对账号认证等严格限制等。为一些不法分子制造了可乘之机。事实证明,内部用户的安全威胁远大于外部网用户的安全威胁,使用者缺乏安全意识,人为因素造成的安全漏洞无疑是整个网络安全性的最大隐患。 2计算机网络安全防范措施 建立网络安全管理队伍 技术人员是保证计算机网络安全的重要力量,通过网络管理技术人员与用户的共同努力,尽可能地消除不安全因素。在大力加强安全技术建设,加强网络安全管理力度,对于故意造成灾害的人员必须依据制度严肃处理,这样才能使计算机网络的安全得到保障,可靠性得有效提高,从而使广大用户的利益得到保障。 健全网络安全机制 针对我国网络安全存在的问题,我国先后颁布了《互联网站从事登载新闻业务管理暂行规定》、《中国互联网络域名注册暂行管理办法》、《互联网信息服务管理办法》等相关法律法规,表明政府已经重视并规范网络安全问题。但是就目前来看管理力度还需要进一步加大,需要重点抓这些法律法规的贯彻落实情况,要根据我国国情制定出政治、经济、军事、 文化 等各行业的网络安全防范体系,并加大投入,加大重要数据信息的安全保护。同时,要加大网络安全教育的培训和普及,增加人们网络安全教育,拓展网络安全方面的知识,增强网络安全的防范意识,自觉与不良现象作斗争。这样,才能让网络安全落到实处,保证网络的正常运行。 加强网络病毒防范,及时修补漏洞 网络开放性的特点给人们带来方便的同时,也是计算机病毒传播和扩散的途径。随着计算机技术的不断进步,计算机病毒也变得越来越高级,破坏力也更强,这给计算机信息系统的安全造成了极大威胁。因此,计算机必须要安装防毒杀毒的软件,实时对病毒进行清理和检测,尤其是军队、政府机关及研究所等重点部门更应该做好病毒的防治工作,保证计算机内数据信息的安全可靠。当计算机系统中存在安全隐患及漏洞时,很容易受到病毒和黑客的入侵,因此要对漏洞进行及时的修补。首先要了解网络中安全隐患以及漏洞存在的位置,这仅仅依靠管理员的 经验 寻找是无法完成的,最佳的解决方案是应用防护软件以扫描的方式及时发现网络漏洞,对网络安全问题做出风险评估,并对其进行修补和优化,解决系统BUG,达到保护计算机安全的目的。 3计算机信息安全防范措施 数据加密技术 信息加密是指对计算机网络上的一些重要数据进行加密,再使用编译方法进行还原的计算机技术,可以将机密文件、密码口令等重要数据内容进行加密,使非法用户无法读取信息内容,从而保证这些信息在使用或者传输过程中的安全,数据加密技术的原理根据加密技术应用的逻辑位置,可以将其分成链路加密、端点加密以及节点加密三个层次。 链路加密是对网络层以下的文件进行加密,保护网络节点之间的链路信息;端点加密是对网络层以上的文件进行加密,保护源端用户到目的端用户的数据;节点加密是对协议传输层以上的文件进行加密,保护源节点到目的节点之间的传输链路。根据加密技术的作用区别,可以将其分为数据传输、数据存储、密钥管理技术以及数据完整性鉴别等技术。根据加密和解密时所需密钥的情况,可以将其分为两种:即对称加密(私钥加密)和非对称加密(公钥加密)。 对称加密是指加密和解密所需要的密钥相同,如美国的数据加密标志(DES);非对称加密是指加密与解密密钥不相同,该种技术所需要的解密密钥由用户自己持有,但加密密钥是可以公开的,如RSA加密技术。加密技术对数据信息安全性的保护,不是对系统和硬件本身的保护,而是对密钥的保护,这是信息安全管理过程中非常重要的一个问题。 防火墙技术 在计算机网络安全技术中,设置防火墙是当前应用最为广泛的技术之一。防火墙技术是隔离控制技术的一种,是指在内部网和外部网之间、专用网与公共网之间,以定义好的安全策略为基准,由计算机软件和硬件设备组合而成的保护屏障。 (1)包过滤技术。信息数据在网络中传输过程中,以事先规定的过滤逻辑为基准对每个数据包的目标地址、源地址以及端口进行检测,对其进行过滤,有选择的通过。 (2)应用网关技术。通过通信数据安全检查软件将被保护网络和其他网络连接在一起,并应用该软件对要保护网络进行隐蔽,保护其数据免受威胁。 (3)状态检测技术。在不影响网络正常运行的前提下,网关处执行网络安全策略的引擎对网络安全状态进行检测,对有关信息数据进行抽取,实现对网络通信各层的实施检测,一旦发现某个连接的参数有意外变化,则立即将其终止,从而使其具有良好的安全特性。防火墙技术作为网络安全的一道屏障,不仅可以限制外部用户对内部网络的访问,同时也可以反过来进行权限。它可以对一些不安全信息进行实时有效的隔离,防止其对计算机重要数据和信息的破坏,避免秘密信息泄露。 身份认证 采取身份认证的方式控制用户对计算机信息资源的访问权限,这是维护系统运行安全、保护系统资源的一项重要技术。按照用户的权限,对不同的用户进行访问控制,它的主要任务是保证网络资源不被非法使用和访问,是防止不法分子非法入侵的关键手段。主要技术手段有加密控制、网络权限控制、键盘入口控制、逻辑安全控制等。 4结束语 计算机网络安全是一项复杂的系统工程,随着网络安全问题日益复杂化,计算机网络安全需要建立多层次的、多 渠道 的防护体系,既需要采取必要的安全技术来抵御病毒及黑客的入侵,同时还要采用 规章制度 来约束人们的行为,做到管理和技术并重。我们只有正视网络的脆弱性和潜在威胁,大力宣传网络安全的重要性,不断健全网络安全的相关法规,提高网络安全防范的技术水平,这样才能真正解决网络安全问题。 猜你喜欢: 1. 计算机网络安全技术论文赏析 2. 计算机网络安全技术论文范文 3. 计算机网络信息安全的论文 4. 计算机网络安全方面的论文 5. 计算机网络安全的相关论文
能。目标检测能投ei的,根据个人意愿执行即可。目标检测,也叫目标提取,是一种基于目标几何和统计特征的图像分割,它将目标的分割和识别合二为一,其准确性和实时性是整个系统的一项重要能力。
原文: Scalable Object Detection using Deep Neural Networks——学术范 最近,深度卷积神经网络在许多图像识别基准上取得了最先进的性能,包括ImageNet大规模视觉识别挑战(ILSVRC-2012)。在定位子任务中获胜的模型是一个网络,它预测了图像中每个对象类别的单个边界框和置信度得分。这样的模型捕获了围绕对象的整幅图像上下文,但如果不天真地复制每个实例的输出数量,就无法处理图像中同一对象的多个实例。在这篇论文中提出了一个显著性启发的神经网络检测模型,它预测了一组与类无关的边界框,每个框有一个分数,对应于它包含任何感兴趣的对象的可能性。该模型自然地为每个类处理数量可变的实例,并允许在网络的最高级别上进行跨类泛化。 目标检测是计算机视觉的基本任务之一。一个解决这个问题的通用范例是训练在子图像上操作的对象检测器,并在所有的场所和尺度上以详尽的方式应用这些检测器。这一范例被成功地应用于经过区别训练的可变形零件模型(DPM)中,以实现检测任务的最新结果。对所有可能位置和尺度的穷举搜索带来了计算上的挑战。随着类数量的增加,这个挑战变得更加困难,因为大多数方法都训练每个类单独的检测器。为了解决这个问题,人们提出了多种方法,从检测器级联到使用分割提出少量的对象假设。 关于对象检测的文献非常多,在本节中,我们将重点讨论利用类不可知思想和解决可伸缩性的方法。 许多提出的检测方法都是基于基于部件的模型,最近由于有区别学习和精心设计的特征,已经取得了令人印象深刻的性能。然而,这些方法依赖于在多个尺度上详尽地应用零件模板,这是非常昂贵的。此外,它们在类的数量上是可伸缩的,这对像ImageNet这样的现代数据集来说是一个挑战。 为了解决前一个问题,Lampert等人使用分支绑定策略来避免计算所有可能的对象位置。为了解决后一个问题,Song et al.使用了一个低维部件基,在所有对象类中共享。基于哈希算法的零件检测也取得了良好的结果。 另一种不同的工作,与我们的工作更接近,是基于对象可以本地化的想法,而不必知道它们的类。其中一些方法建立在自底向上无阶级分割[9]的基础上。通过这种方式得到的片段可以使用自上而下的反馈进行评分。基于同样的动机,Alexe等人使用一种廉价的分类器对对象假设是否为对象进行评分,并以这种方式减少了后续检测步骤的位置数量。这些方法可以被认为是多层模型,分割作为第一层,分割分类作为后续层。尽管它们编码了已证明的感知原理,但我们将表明,有更深入的模型,充分学习可以导致更好的结果。 最后,我们利用了DeepLearning的最新进展,最引人注目的是Krizhevsky等人的工作。我们将他们的边界盒回归检测方法扩展到以可扩展的方式处理多个对象的情况。然而,基于dnn的回归已经被Szegedy等人应用到对象掩模中。最后一种方法实现了最先进的检测性能,但由于单个掩模回归的成本,不能扩展到多个类。 我们的目标是通过预测一组表示潜在对象的边界盒来实现一种与类无关的可扩展对象检测。更准确地说,我们使用了深度神经网络(DNN),它输出固定数量的包围盒。此外,它为每个盒子输出一个分数,表示这个盒子包含一个对象的网络信任度。 为了形式化上述思想,我们将i-thobject框及其相关的置信度编码为最后一网层的节点值: Bounding box: 我们将每个框的左上角和右下角坐标编码为四个节点值,可以写成vectorli∈R4。这些坐标是归一化的w. r. t.图像尺寸,以实现图像绝对尺寸的不变性。每个归一化坐标是由最后一层的线性变换产生的。 Confidence: 置信度:包含一个对象的盒子的置信度得分被编码为单个节点valueci∈[0,1]。这个值是通过最后一个隐藏层的线性变换产生的,后面跟着一个sigmoid。 我们可以组合边界盒位置sli,i∈{1,…K}为一个线性层。同样,我们可以将所有置信区间ci,i∈{1,…K}作为一个s型层的输出。这两个输出层都连接到最后一个隐藏层 在推理时,我们的算法生成kbound盒。在我们的实验中,我们使用ek = 100和K= 200。如果需要,我们可以使用置信分数和非最大抑制在推理时获得较少数量的高置信框。这些盒子应该代表对象。因此,它们可以通过后续的分类器进行分类,实现目标检测。由于盒子的数量非常少,我们可以提供强大的分类器。在我们的实验中,我们使用另一个dnn进行分类。 我们训练一个DNN来预测每个训练图像的边界框及其置信度得分,以便得分最高的框与图像的groundtruth对象框很好地匹配。假设对于一个特定的训练例子,对象被标记为boundingboxesgj,j∈{1,…,M}。在实践中,pre- dictionary的数量远远大于groundtruthboxm的数量。因此,我们试图只优化与地面真实最匹配的预测框子集。我们优化他们的位置,以提高他们的匹配度,最大化他们的信心。与此同时,我们将剩余预测的置信度最小化,这被认为不能很好地定位真实对象。为了达到上述目的,我们为每个训练实例制定一个分配问题。Wexij∈{0,1}表示赋值:xij= 1,如果第i个预测被赋值给第j个真对象。这项任务的目标可以表示为 其中,我们使用标准化边界框坐标之间的el2距离来量化边界框之间的不同。此外,我们希望根据分配x优化盒子的可信度。最大化指定预测的置信度可以表示为 最终的损失目标结合了匹配损失和信心损失 受式1的约束。α平衡了不同损失条款的贡献。 对于每个训练例子,我们通过解决一个最佳的赋值x*的预测到真实的盒子 约束执行赋值解决方案。这是二部匹配的一种变体,是一种多项式复杂度匹配。在我们的应用程序中,匹配是非常便宜的——每幅图像中标记的对象的数量少于一打,而且在大多数情况下只有很少的对象被标记。然后,通过反向传播优化网络参数。例如,反向传播算法的一阶导数计算w、r、t、l和c 尽管上述定义的损失在原则上是足够的,但三次修改使其有可能更快地达到更好的准确性。第一个修改是对地面真实位置进行聚类,并找到这样的聚类/质心,我们可以使用这些聚类/质心作为每个预测位置的先验。因此,鼓励学习算法为每个预测位置学习一个残差到一个先验。 第二个修改涉及到在匹配过程中使用这些先验:不是将N个groundtruth位置与K个预测进行匹配,而是在K个先验和groundtruth之间找到最佳匹配。一旦匹配完成,就会像之前一样计算目标的置信度。此外,位置预测损失也不变:对于任何一对匹配的(目标,预测)位置,其损失定义为groundtruth和对应于匹配先验的坐标之间的差值。我们把使用先验匹配称为先验匹配,并假设它促进了预测的多样化。 需要注意的是,尽管我们以一种与类无关的方式定义了我们的方法,但我们可以将它应用于预测特定类的对象盒。要做到这一点,我们只需要在类的边框上训练我们的模型。此外,我们可以预测每个类的kbox。不幸的是,这个模型的参数数量会随着类的数量线性增长。此外,在一个典型的设置中,给定类的对象数量相对较少,这些参数中的大多数会看到很少有相应梯度贡献的训练示例。因此,我们认为我们的两步过程——首先本地化,然后识别——是一个更好的选择,因为它允许使用少量参数利用同一图像中多个对象类型的数据 我们使用的本地化和分类模型的网络架构与[10]使用的网络架构相同。我们使用Adagrad来控制学习速率衰减,128的小批量,以及使用多个相同的网络副本进行并行分布式训练,从而实现更快的收敛。如前所述,我们在定位损失中使用先验——这些是使用训练集上的均值来计算的。我们还使用α = 来平衡局部化和置信度损失。定位器可以输出用于推断的种植区以外的坐标。坐标被映射和截断到最后的图像区域。另外,使用非最大抑制对盒进行修剪,Jaccard相似度阈值为。然后,我们的第二个模型将每个边界框分类为感兴趣的对象或“背景”。为了训练我们的定位器网络,我们从训练集中生成了大约3000万幅图像,并对训练集中的每幅图像应用以下步骤。最后,样品被打乱。为了训练我们的本地化网络,我们通过对训练集中的每一幅图像应用以下步骤,从训练集中生成了大约3000万幅图像。对于每幅图像,我们生成相同数量的平方样本,使样本总数大约为1000万。对于每幅图像,样本被桶状填充,这样,对于0 - 5%、5 - 15%、15 - 50%、50 - 100%范围内的每个比例,都有相同数量的样本,其中被包围框覆盖的比例在给定范围内。训练集和我们大多数超参数的选择是基于过去使用非公开数据集的经验。在下面的实验中,我们没有探索任何非标准数据生成或正则化选项。在所有的实验中,所有的超参数都是通过对训练集。 Pascal Visual Object Classes (VOC)挑战是最常用的对象检测算法基准。它主要由复杂的场景图像组成,其中包含了20种不同的对象类别的边界框。在我们的评估中,我们关注的是2007版VOC,为此发布了一个测试集。我们通过培训VOC 2012展示了结果,其中包含了大约。11000张图片。我们训练了一个100框的定位器和一个基于深度网络的分类器。 我们在一个由1000万作物组成的数据集上训练分类器,该数据集重叠的对象至少为 jaccard重叠相似度。这些作物被标记为20个VOC对象类中的一个。•2000万负作物与任何物体盒最多有个Jaccard相似度。这些作物被贴上特殊的“背景”类标签。体系结构和超参数的选择遵循。 在第一轮中,定位器模型应用于图像中最大-最小中心方形作物。作物的大小调整到网络输入大小is220×220。单次通过这个网络,我们就可以得到上百个候选日期框。在对重叠阈值为的非最大抑制后,保留评分最高的前10个检测项,并通过21路分类器模型分别通过网络进行分类。最终的检测分数是给定盒子的定位分数乘以分类器在作物周围的最大方形区域上评估的分数的乘积。这些分数通过评估,并用于计算精确查全曲线。 首先,我们分析了本地化器在隔离状态下的性能。我们给出了被检测对象的数量,正如Pascal检测标准所定义的那样,与生成的包围框的数量相对比。在图1中,我们展示了使用VOC2012进行训练所获得的结果。此外,我们通过使用图像的最大中心面积(max-center square crop)作为输入以及使用两个尺度(second scale)来给出结果:最大中心面积(max-center crop)的第二个尺度(select3×3windows的大小为图像大小的60%)正如我们所看到的,当使用10个边界框的预算时,我们可以用第一个模型本地化的对象,用第二个模型本地化48%的对象。这显示出比其他报告的结果更好的性能,例如对象度算法达到42%[1]。此外,这个图表显示了在不同分辨率下观察图像的重要性。虽然我们的算法通过使用最大中心作物获得了大量的对象,但当使用更高分辨率的图像作物时,我们获得了额外的提升。进一步,我们用21-way分类器对生成的包围盒进行分类,如上所述。表1列出了VOC 2007的平均精度(APs)。达到的平均AP是,与先进水平相当。注意,我们的运行时间复杂度非常低——我们只使用top10框。示例检测和全精度召回曲线分别如图2和图3所示。值得注意的是,可视化检测是通过仅使用最大中心方形图像裁剪,即使用全图像获得的。然而,我们设法获得了相对较小的对象,例如第二行和第二列的船,以及第三行和第三列的羊。 在本工作中,我们提出了一种新的方法来定位图像中的对象,该方法可以预测多个边界框的时间。该方法使用深度卷积神经网络作为基本特征提取和学习模型。它制定了一个能够利用可变数量的groundtruth位置的多箱定位成本。在“一个类一个箱”方法的情况下,对1000个盒子进行非max-suppression,使用与给定图像中感兴趣的DeepMulti-Box方法相同的准则,并学习在未见图像中预测这些位置。 我们在VOC2007和ILSVRC-2012这两个具有挑战性的基准上给出了结果,在这两个基准上,所提出的方法具有竞争力。此外,该方法能够很好地预测后续分类器将探测到的位置。我们的结果表明,deepmultibox的方法是可扩展的,甚至可以在两个数据集之间泛化,就能够预测感兴趣的定位,甚至对于它没有训练的类别。此外,它能够捕获同一类物体的多种情况,这是旨在更好地理解图像的算法的一个重要特征。 在未来,我们希望能够将定位和识别路径折叠到一个单一的网络中,这样我们就能够在一个通过网络的一次性前馈中提取位置和类标签信息。即使在其当前状态下,双通道过程(本地化网络之后是分类网络)也会产生5-10个网络评估,每个评估的速度大约为1个CPU-sec(现代机器)。重要的是,这个数字并不与要识别的类的数量成线性关系,这使得所提出的方法与类似dpm的方法非常有竞争力。
好发。单目标跟踪是计算机视觉中一个众所周知且具有挑战性的研究课题,在过去的二十年中,许多研究人员提出了各种算法来解决这个问题,这个方向的论文属于学术界比较稀缺的,因此比较好发。
科技的进步带动了现代医学的发展,计算机技术的广泛应用,又进一步推动了影像医学向前迈进。各类检查仪器的性能不断地提高,功能不断地完善,并且随着图像存档和传输系统(PACS)的应用,更建立了图像信息存储及传输的新的模式。而医学影像的融合,作为图像后处理技术的完善和更新,将会成为影像学领域新的研究热点,同时也将是医学影像学新的发展方向。所谓医学影像的融合,就是影像信息的融合,是信息融合技术在医学影像学领域的应用;即利用计算机技术,将各种影像学检查所得到的图像信息进行数字化综合处理,将多源数据协同应用,进行空间配准后,产生一种全新的信息影像,以获得研究对象的一致性描述,同时融合了各种检查的优势,从而达到计算机辅助诊断的目的〔1,2〕。本文将从医学影像融合的必要性、可行性、关键技术、临床价值及应用前景5个方面进行探讨。1 医学影像融合的必要性 影像的融合是技术更新的需要 随着计算机技术在医学影像学中的广泛应用,新技术逐渐替代了传统技术,图像存档和PACS的应用及远程医疗的实施,标志着在图像信息的存储及传输等技术上已经建立了新的模式。而图像后处理技术也必须同步发展,在原有的基础上不断地提高和创新,才能更好更全面地发挥影像学的优势。影像的融合将会是后处理技术的全面更新。 影像的融合弥补了单项检查成像的不足 目前,影像学检查手段从B超、传统X线到DSA、CR、CT、MRI、PET、SPECT等,可谓丰富多彩,各项检查都有自身的特点和优势,但在成像中又都存在着缺陷,有一定的局限性。例如:CT检查的分辨率很高,但对于密度非常接近的组织的分辨有困难,同时容易产生骨性伪影,特别是颅后窝的检查,影响诊断的准确性;MRI检查虽然对软组织有超强的显示能力,但却对骨质病变及钙化病灶显示差;如果能将同一部位的两种成像融合在一起,将会全面地反映正常的组织结构和异常改变,从而弥补了其中任何一种单项检查成像的不足。 影像的融合是临床的需要 影像诊断最终服务于临床治疗;先进的检查手段,清晰的图像,有助于提高诊断的准确性,而融合了各种检查优势的全新的影像将会使诊断更加明确,能够更好地辅助临床诊治疾病。2 医学影像融合的可行性 影像学各项检查存在着共性和互补性为影像的融合奠定了基础 尽管每项检查都有不同的检查方式、成像原理及成像特征,但它们具有共同的形态学基础,都是通过影像来反映正常组织器官的形态、结构和生理功能,以及病变的解剖、病理和代谢的改变。而且,各项检查自身的缺陷和成像中的不足,都能够在其他检查中得到弥补和完善。例如:传统X线、CT检查可以弥补对骨质成像的不足;MRI检查可以弥补对软组织和脊髓成像的不足;PET、SPECT检查则可以弥补功能测定的不足。 医学影像的数字化技术的应用为影像的融合提供了方法和手段 现在,数字化技术已充分应用于影像的采集、存储、后处理、传输、再现等重要的技术环节。在首要环节即影像的采集中,应用了多种技术手段,包括:(1)同步采集数字信息,实时处理;(2)同步采集模拟信号,经模数转换装置转换成数字信号;(3)通过影像扫描仪和数码相机等手段,对某些传统检查如普通X线的胶片进行数字转换等;将所采集的普通影像转换成数字影像,并以数据文件的形式进行存储、传输,为进一步实施影像融合提供了先决条件。3 医学影像融合的关键技术信息融合在医学图像研究上的作用一般是通过协同效应来描述的,影像融合的实施就是实现医学图像的协同;图像数据转换、图像数据相关、图像数据库和图像数据理解是融合的关键技术。(1)图像数据转换是对来自不同采集设备的图像信息的格式转换、三维方位调整、尺度变换等,以确保多源图像的像/体素表达同样大小的实际空间区域,确保多源图像对组织脏器在空间描述上的一致性。它是影像融合的基本。(2)影像融合首先要实现相关图像的对位,也就是点到点的一一对应。而图像分辨率越高,图像细节越多,实现对位就越困难。因而,在进行高分辨率图像(如CT图像和MRI图像)的对位时,目前借助于外标记。(3)建立图像数据库用以完成典型病例、典型图像数据的存档和管理以及信息的提取。它是融合的数据支持。(4)数据理解在于综合处理和应用各种成像设备所得信息,以获得新的有助于临床诊断的信息
论文: Generative adversarial network in medical imaging: A review 这篇文章发表于顶刊Medical Imaging Analysis 2019上,文章细数了GAN应用于医学图像的七大领域——重建(图像去噪)、合成、分割、分类、检测、配准和其他工作,并介绍了包括医学图像数据集、度量指标等内容,并对未来工作做出展望。由于笔者研究方向之故,本博客暂时只关注重建、合成部分的应用。关于该论文中所有列出的文章,均可在 GitHub链接 中找到。 GAN在医学成像中通常有两种使用方式。第一个重点是生成方面,可以帮助探索和发现训练数据的基础结构以及学习生成新图像。此属性使GAN在应对数据短缺和患者隐私方面非常有前途。第二个重点是判别方面,其中辨别器D可以被视为正常图像的先验知识,因此在呈现异常图像时可以将其用作正则器或检测器。示例(a),(b),(c),(d),(e),(f)侧重于生成方面,而示例 (g) 利用了区分性方面。下面我们看一下应用到分割领域的文章。 (a)左侧显示被噪声污染的低剂量CT,右侧显示降噪的CT,该CT很好地保留了肝脏中的低对比度区域[1]。 (b)左侧显示MR图像,右侧显示合成的相应CT。在生成的CT图像中很好地描绘了骨骼结构[2]。 (c)生成的视网膜眼底图像具有如左血管图所示的确切血管结构[3]。(d)随机噪声(恶性和良性的混合物)随机产生的皮肤病变[4]。 (e)成人胸部X光片的器官(肺和心脏)分割实例。肺和心脏的形状受对抗性损失的调节[5]。 (f)第三列显示了在SWI序列上经过域调整的脑病变分割结果,无需经过相应的手动注释训练[6]。 (g) 视网膜光学相干断层扫描图像的异常检测[7]。 通常,研究人员使用像像素或逐像素损失(例如交叉熵)进行分割。尽管使用了U-net来组合低级和高级功能,但不能保证最终分割图的空间一致性。传统上,通常采用条件随机场(CRF)和图割方法通过结合空间相关性来进行细分。它们的局限性在于,它们仅考虑可能在低对比度区域中导致严重边界泄漏的 pair-wise potentials (二元势函数 -- CRF术语)。另一方面,鉴别器引入的对抗性损失可以考虑到高阶势能。在这种情况下,鉴别器可被视为形状调节器。当感兴趣的对象具有紧凑的形状时,例如物体,这种正则化效果更加显着。用于肺和心脏mask,但对诸如血管和导管等可变形物体的用处较小。这种调节效果还可以应用于分割器(生成器)的内部特征,以实现域(不同的扫描仪,成像协议,模态)的不变性[8、9]。对抗性损失也可以看作是f分割网络(生成器)的输出和 Ground Truth 之间的自适应学习相似性度量。因此,判别网络不是在像素域中测量相似度,而是将输入投影到低维流形并在那里测量相似度。这个想法类似于感知损失。不同之处在于,感知损失是根据自然图像上的预训练分类网络计算而来的,而对抗损失则是根据在生成器演变过程中经过自适应训练的网络计算的。 [10] 在鉴别器中使用了多尺度L1损失,其中比较了来自不同深度的特征。事实证明,这可以有效地对分割图执行多尺度的空间约束,并且系统在BRATS 13和15挑战中达到了最先进的性能。 [11] 建议在分割管道中同时使用带注释的图像和未带注释的图像。带注释的图像的使用方式与 [10] 中的相同。 [10] 和 [12] ,同时应用了基于元素的损失和对抗性损失。另一方面,未注释的图像仅用于计算分割图以混淆鉴别器。 [13] 将pix2pix与ACGAN结合使用以分割不同细胞类型的荧光显微镜图像。他们发现,辅助分类器分支的引入为区分器和细分器提供了调节。 这些前述的分割训练中采用对抗训练来确保最终分割图上更高阶结构的一致性,与之不同的是, [14] -- code 中的对抗训练方案,将网络不变性强加给训练样本的小扰动,以减少小数据集的过度拟合。表中总结了与医学图像分割有关的论文。 参考链接: [1] X. Yi, P. Babyn. Sharpness-aware low-dose ct denoising using conditional generative adversarial network. J. Digit. Imaging (2018), pp. 1-15 [2] . Wolterink, . Dinkla, . Savenije, . Seevinck, . van den Berg, I. Išgum. Deep MR to CT synthesis using unpaired data International Workshop on Simulation and Synthesis in Medical Imaging, Springer (2017), pp. 14-23 [3] P. Costa, A. Galdran, . Meyer, M. Niemeijer, M. Abràmoff, . Mendonça, A. Campilho. End-to-end adversarial retinal image synthesis IEEE Trans. Med. Imaging(2017) [4] Yi, X., Walia, E., Babyn, P., 2018. Unsupervised and semi-supervised learning with categorical generative adversarial networks assisted by Wasserstein distance for dermoscopy image classification. arXiv: . [5] Dai, W., Doyle, J., Liang, X., Zhang, H., Dong, N., Li, Y., Xing, ., 2017b. Scan: structure correcting adversarial network for chest x-rays organ segmentation. arXiv: . [6] K. Kamnitsas, C. Baumgartner, C. Ledig, V. Newcombe, J. Simpson, A. Kane, D. Menon, A. Nori, A. Criminisi, D. Rueckert, et al. Unsupervised domain adaptation in brain lesion segmentation with adversarial networks International Conference on Information Processing in Medical Imaging, Springer (2017), pp. 597-609 [7] T. Schlegl, P. Seeböck, . Waldstein, U. Schmidt-Erfurth, G. Langs Unsupervised anomaly detection with generative adversarial networks to guide marker discovery International Conference on Information Processing in Medical Imaging, Springer (2017), pp. 146-157 [8] K. Kamnitsas, C. Baumgartner, C. Ledig, V. Newcombe, J. Simpson, A. Kane, D. Menon, A. Nori, A. Criminisi, D. Rueckert, et al. Unsupervised domain adaptation in brain lesion segmentation with adversarial networks International Conference on Information Processing in Medical Imaging, Springer (2017), pp. 597-609 [9] Dou, Q., Ouyang, C., Chen, C., Chen, H., Heng, ., 2018. Unsupervised cross-modality domain adaptation of convnets for biomedical image segmentations with adversarial loss. arXiv: . [10] Y. Xue, T. Xu, H. Zhang, . Long, X. Huang Segan: adversarial network with multi-scale l 1 loss for medical image segmentation Neuroinformatics, 16 (3–4) (2018), pp. 383-392 [11] Y. Zhang, L. Yang, J. Chen, M. Fredericksen, . Hughes, . Chen. Deep adversarial networks for biomedical image segmentation utilizing unannotated images International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention, Springer (2017), pp. 408-416 [12] Son, J., Park, ., Jung, ., 2017. Retinal vessel segmentation in fundoscopic images with generative adversarial networks. arXiv: . [13] Y. Li, L. Shen. CC-GAN: a robust transfer-learning framework for hep-2 specimen image segmentation IEEE Access, 6 (2018), pp. 14048-14058 [14] W. Zhu, X. Xiang, . Tran, . Hager, X. Xie. Adversarial deep structured nets for mass segmentation from mammograms 2018 IEEE 15th International Symposium on Biomedical Imaging (ISBI 2018), IEEE (2018) [15] D. Yang, D. Xu, . Zhou, B. Georgescu, M. Chen, S. Grbic, D. Metaxas, D. Comaniciu. Automatic liver segmentation using an adversarial image-to-image network International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention, Springer (2017), pp. 507-515 [16] Dou, Q., Ouyang, C., Chen, C., Chen, H., Heng, ., 2018. Unsupervised cross-modality domain adaptation of convnets for biomedical image segmentations with adversarial loss. arXiv: . [17] Rezaei, M., Yang, H., Meinel, C., 2018a. Conditional generative refinement adversarial networks for unbalanced medical image semantic segmentation. arXiv: . [18] A. Sekuboyina, M. Rempfler, J. Kukačka, G. Tetteh, A. Valentinitsch, . Kirschke, . Menze. Btrfly net: Vertebrae labelling with energy-based adversarial learning of local spine prior International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention, Springer, Cham (2018) [19] M. Rezaei, K. Harmuth, W. Gierke, T. Kellermeier, M. Fischer, H. Yang, C. Meinel. A conditional adversarial network for semantic segmentation of brain tumor International MICCAI Brainlesion Workshop, Springer (2017), pp. 241-252 [20] P. Moeskops, M. Veta, . Lafarge, . Eppenhof, . Pluim. Adversarial training and dilated convolutions for brain MRI segmentation Deep Learning in Medical Image Analysis and Multimodal Learning for Clinical Decision Support, Springer (2017), pp. 56-64 [21] Kohl, S., Bonekamp, D., Schlemmer, ., Yaqubi, K., Hohenfellner, M., Hadaschik, B., Radtke, ., Maier-Hein, K., 2017. Adversarial networks for the detection of aggressive prostate cancer. arXiv: . [22]Y. Huo, Z. Xu, S. Bao, C. Bermudez, . Plassard, J. Liu, Y. Yao, A. Assad, . Abramson, . Landman. Splenomegaly segmentation using global convolutional kernels and conditional generative adversarial networks Medical Imaging 2018: Image Processing, 10574, International Society for Optics and Photonics (2018), p. 1057409 [23]K. Kamnitsas, C. Baumgartner, C. Ledig, V. Newcombe, J. Simpson, A. Kane, D. Menon, A. Nori, A. Criminisi, D. Rueckert, et al. Unsupervised domain adaptation in brain lesion segmentation with adversarial networks International Conference on Information Processing in Medical Imaging, Springer (2017), pp. 597-609 [24]Z. Han, B. Wei, A. Mercado, S. Leung, S. Li. Spine-GAN: semantic segmentation of multiple spinal structures Med. Image Anal., 50 (2018), pp. 23-35 [25]M. Zhao, L. Wang, J. Chen, D. Nie, Y. Cong, S. Ahmad, A. Ho, P. Yuan, . Fung, . Deng, et al. Craniomaxillofacial bony structures segmentation from MRI with deep-supervision adversarial learning International Conference on Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention, Springer (2018), pp. 720-727 [26] Son, J., Park, ., Jung, ., 2017. Retinal vessel segmentation in fundoscopic images with generative adversarial networks. arXiv: . [27]Y. Li, L. Shen. CC-GAN: a robust transfer-learning framework for hep-2 specimen image segmentation IEEE Access, 6 (2018), pp. 14048-14058 [28] S. Izadi, Z. Mirikharaji, J. Kawahara, G. Hamarneh. Generative adversarial networks to segment skin lesions Biomedical Imaging (ISBI 2018), 2018 IEEE 15th International Symposium on, IEEE (2018), pp. 881-884 Close [29]W. Zhu, X. Xiang, . Tran, . Hager, X. Xie. Adversarial deep structured nets for mass segmentation from mammograms 2018 IEEE 15th International Symposium on Biomedical Imaging (ISBI 2018), IEEE (2018)
1. 使用复杂的模型:使用更复杂的深度学习模型,如卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)或变分自编码器(VAE)等,可以提高图异常检测的准确性。2. 结合图像和图数据:结合图像和图数据可以提高异常检测的准确性,例如可以使用卷积神经网络(CNN)提取图像特征,然后将这些特征与图数据结合使用来进行异常检测。3. 弱化异常数据的影响:通过对异常数据进行去噪、降维等处理,可以减少异常数据对整个图的影响,从而提高异常检测的准确性。4. 结合其他数据源:将图数据与其他数据源结合使用,例如社交网络数据、地理信息数据、生物数据等,可以提高异常检测的准确性。5. 优化损失函数:通过设计更合理的损失函数,可以提高异常检测模型的准确性。例如,可以设计基于图结构的损失函数、基于异常度量的损失函数等。6. 数据增强:通过对图数据进行增强,例如添加噪声、旋转、缩放等,可以增加训练数据的多样性,提高异常检测模型的准确性。
随着图像处理技术的迅速发展,图像识别技术的应用领域越来越广泛。我整理了图像识别技术论文,欢迎阅读!
图像识别技术研究综述
摘要:随着图像处理技术的迅速发展,图像识别技术的应用领域越来越广泛。图像识别是利用计算机对图像进行处理、分析和理解,由于图像在成像时受到外部环境的影响,使得图像具有特殊性,复杂性。基于图像处理技术进一步探讨图像识别技术及其应用前景。
关键词:图像处理;图像识别;成像
中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)10-2446-02
图像是客观景物在人脑中形成的影像,是人类最重要的信息源,它是通过各种观测系统从客观世界中获得,具有直观性和易理解性。随着计算机技术、多媒体技术、人工智能技术的迅速发展,图像处理技术的应用也越来越广泛,并在科学研究、教育管理、医疗卫生、军事等领域已取得的一定的成绩。图像处理正显著地改变着人们的生活方式和生产手段,比如人们可以借助于图像处理技术欣赏月球的景色、交通管理中的车牌照识别系统、机器人领域中的计算机视觉等,在这些应用中,都离不开图像处理和识别技术。图像处理是指用计算机对图像进行处理,着重强调图像与图像之间进行的交换,主要目标是对图像进行加工以改善图像的视觉效果并为后期的图像识别大基础[1]。图像识别是利用计算机对图像进行处理、分析和理解,以识别各种不同模式的目标和对像的技术。但是由于获取的图像本事具有复杂性和特殊性,使得图像处理和识别技术成为研究热点。
1 图像处理技术
图像处理(image processing)利用计算机对图像进行分析,以达到所需的结果。图像处理可分为模拟图像处理和数字图像图像处理,而图像处理一般指数字图像处理。这种处理大多数是依赖于软件实现的。其目的是去除干扰、噪声,将原始图像编程适于计算机进行特征提取的形式,主要包括图像采样、图像增强、图像复原、图像编码与压缩和图像分割。
1)图像采集,图像采集是数字图像数据提取的主要方式。数字图像主要借助于数字摄像机、扫描仪、数码相机等设备经过采样数字化得到的图像,也包括一些动态图像,并可以将其转为数字图像,和文字、图形、声音一起存储在计算机内,显示在计算机的屏幕上。图像的提取是将一个图像变换为适合计算机处理的形式的第一步。
2)图像增强,图像在成像、采集、传输、复制等过程中图像的质量或多或少会造成一定的退化,数字化后的图像视觉效果不是十分满意。为了突出图像中感兴趣的部分,使图像的主体结构更加明确,必须对图像进行改善,即图像增强。通过图像增强,以减少图像中的图像的噪声,改变原来图像的亮度、色彩分布、对比度等参数。图像增强提高了图像的清晰度、图像的质量,使图像中的物体的轮廓更加清晰,细节更加明显。图像增强不考虑图像降质的原因,增强后的图像更加赏欣悦目,为后期的图像分析和图像理解奠定基础。
3)图像复原,图像复原也称图像恢复,由于在获取图像时环境噪声的影响、运动造成的图像模糊、光线的强弱等原因使得图像模糊,为了提取比较清晰的图像需要对图像进行恢复,图像恢复主要采用滤波方法,从降质的图像恢复原始图。图像复原的另一种特殊技术是图像重建,该技术是从物体横剖面的一组投影数据建立图像。
4)图像编码与压缩,数字图像的显著特点是数据量庞大,需要占用相当大的存储空间。但基于计算机的网络带宽和的大容量存储器无法进行数据图像的处理、存储、传输。为了能快速方便地在网络环境下传输图像或视频,那么必须对图像进行编码和压缩。目前,图像压缩编码已形成国际标准,如比较著名的静态图像压缩标准JPEG,该标准主要针对图像的分辨率、彩色图像和灰度图像,适用于网络传输的数码相片、彩色照片等方面。由于视频可以被看作是一幅幅不同的但有紧密相关的静态图像的时间序列,因此动态视频的单帧图像压缩可以应用静态图像的压缩标准。图像编码压缩技术可以减少图像的冗余数据量和存储器容量、提高图像传输速度、缩短处理时间。
5)图像分割技术,图像分割是把图像分成一些互不重叠而又具有各自特征的子区域,每一区域是像素的一个连续集,这里的特性可以是图像的颜色、形状、灰度和纹理等。图像分割根据目标与背景的先验知识将图像表示为物理上有意义的连通区域的集合。即对图像中的目标、背景进行标记、定位,然后把目标从背景中分离出来。目前,图像分割的方法主要有基于区域特征的分割方法、基于相关匹配的分割方法和基于边界特征的分割方法[2]。由于采集图像时会受到各种条件的影响会是图像变的模糊、噪声干扰,使得图像分割是会遇到困难。在实际的图像中需根据景物条件的不同选择适合的图像分割方法。图像分割为进一步的图像识别、分析和理解奠定了基础。
2 图像识别技术
图像识别是通过存储的信息(记忆中存储的信息)与当前的信息(当时进入感官的信息)进行比较实现对图像的识别[3]。前提是图像描述,描述是用数字或者符号表示图像或景物中各个目标的相关特征,甚至目标之间的关系,最终得到的是目标特征以及它们之间的关系的抽象表达。图像识别技术对图像中个性特征进行提取时,可以采用模板匹配模型。在某些具体的应用中,图像识别除了要给出被识别对象是什么物体外,还需要给出物体所处的位置和姿态以引导计算初工作。目前,图像识别技术已广泛应用于多个领域,如生物医学、卫星遥感、机器人视觉、货物检测、目标跟踪、自主车导航、公安、银行、交通、军事、电子商务和多媒体网络通信等。主要识别技术有:
指纹识别
指纹识别是生物识别技术中一种最实用、最可靠和价格便宜的识别手段,主要应用于身份验证。指纹识别是生物特征的一个部分,它具有不变性:一个人的指纹是终身不变的;唯一性:几乎没有两个完全相同的指纹[3]。一个指纹识别系统主要由指纹取像、预处理与特征提取、比对、数据库管理组成。目前,指纹识别技术与我们的现实生活紧密相关,如信用卡、医疗卡、考勤卡、储蓄卡、驾驶证、准考证等。
人脸识别 目前大多数人脸识别系统使用可见光或红外图像进行人脸识别,可见光图像识别性能很容易受到光照变化的影响。在户外光照条件不均匀的情况下,其正确识别率会大大降低。而红外图像进行人脸识别时可以克服昏暗光照条件变化影响,但由于红外线不能穿透玻璃,如果待识别的对象戴有眼镜,那么在图像识别时,眼部信息全部丢失,将严重影响人脸识别的性能[4]。
文字识别
文字识别是将模式识别、文字处理、人工智能集与一体的新技术,可以自动地把文字和其他信息分离出来,通过智能识别后输入计算机,用于代替人工的输入。文字识别技术可以将纸质的文档转换为电子文档,如银行票据、文稿、各类公式和符号等自动录入,可以提供文字的处理效率,有助于查询、修改、保存和传播。文字识别方法主要有结构统计模式识别、结构模式识别和人工神经网络[5]。由于文字的数量庞大、结构复杂、字体字形变化多样,使得文字识别技术的研究遇到一定的阻碍。
3 结束语
人类在识别现实世界中的各种事物或复杂的环境是一件轻而易举的事,但对于计算机来讲进行复杂的图像识别是非常困难的[6]。在环境较为简单的情况下,图像识别技术取得了一定的成功,但在复杂的环境下,仍面临着许多问题:如在图像识别过程中的图像分割算法之间的性能优越性比较没有特定的标准,以及算法本身存在一定的局限性,这使得图像识别的最终结果不十分精确等。
参考文献:
[1] 胡爱明,周孝宽.车牌图像的快速匹配识别方法[J].计算机工程与应用,2003,39(7):90—91.
[2] 胡学龙.数字图像处理[M].北京:电子工业出版社,2011.
[3] 范立南,韩晓微,张广渊.图像处理与模式识别[M].北京:科学出版社,2007.
[4] 晓慧,刘志镜.基于脸部和步态特征融合的身份识别[J].计算机应用,2009,1(29):8.
[5] 陈良育,曾振柄,张问银.基于图形理解的汉子构型自动分析系统[J].计算机应用,2005,25(7):1629-1631.
[6] Sanderson C,Paliwal K Fusion and Person Verification Using Speech & Face Information[C].IDIAP-RR 02-33,Martigny,Swizerland,2002.
点击下页还有更多>>>图像识别技术论文
1. 刘勰的时序论文:探索时序数据分析的机会与挑战2. 刘勰的时序论文:深入探索时序数据挖掘的新方法3. 刘勰的时序论文:时序数据挖掘在智能系统中的应用4. 刘勰的时序论文:基于时序数据的模式识别方法5. 刘勰的时序论文:时序数据挖掘的机器学习方法6. 刘勰的时序论文:时序数据挖掘的深度学习方法7. 刘勰的时序论文:时序数据挖掘的自然语言处理方法8. 刘勰的时序论文:时序数据挖掘的模式识别算法9. 刘勰的时序论文:时序数据挖掘的统计分析方法10. 刘勰的时序论文:基于时序数据的聚类分析方法
这是一篇发表于2015年SIGMODE数据管理国际顶会的论文,它主要针对时序数据的聚类问题,提出了K-Shape方法。与以往的方法相比,它优化了距离计算方法,质心计算方法,还引入了提取频域特征方法,以提升效率。 作者认为它是一种独立于领域、高精度、高效率的时间序列聚类方法。 我觉得相对于传统方法,它聚类效果更好;相对于DTW类方法,效果稍差,但速度快很多。毕竟从原理来看,K-Shape只考虑了纵向拉伸和横向平移,而DTW还考虑了横向拉伸。 K-Shape原理和K-means相似,不同在于它改进了距离计算方法,并优化了质心计算方法。一方面支持振幅缩放和平移不变性,另一方面计算效率也比较高,并且不用手动设置参数,便于扩展到更多领域。 距离算法用于计算两组时序数据的差异,其中的核心问题是如何处理时序数据的形变,论文中的图-1 展示的心电图数据被分为A/B两类: 其中A类的特点是:上升->下降->上升,而B类的特点是:下降->上升。图-1 的右下图展示了理想的建模效果,它识别到了相同的模式,而忽略了幅度和相位的差异。人们也更倾向使用这种方法计算距离,很多时候甚至认为距离计算方法比聚类方法更加重要。一般来说,支持振幅缩放和平移不变性的方法,计算成本较高,难以对大数据量建模。 K-Shape之前的主流距离算法如下: K-Shape用互相关方法计算两个时间序列的距离。假设有X和Y两个时间序列,序列长度均为m。为实现平移不变性,Y不变,一步一步划动X,并计算每一步X与Y的差异。 如上图所示:假设绿色区域为Y,白色区域为划动的X,每一行s(step)向前划动一步,序列长度为m=4,s∈(-3,3)共7种取值,w是所有移动的可能性2m-1=7次,w-m=s=k,也就是下面公式中的对齐位置(对齐逻辑贯穿整个算法)。 定义互相关系数CC: 利用R来计算x和y在每一步的相似度,在对的上(在X,Y中都存在)的位置计算点积,最终R是有效区域的点积之和(对每个对上的小块加和)。可以说,R越大两个序列越相似。 由于对比的每个子序列振幅不同,块数也不同,所以在对比时需要进行归一化,归一化方法有三种, 第三种使用了互相关方法,效果最好。 归一化效果如下图所示: 其中图(a)使用z-normalization只做了对振幅的归一化,没有平移,可见在上述情况下,不平移(正对上)时对齐效果最好。从(b)(c)(d)可以看到:(d)图使用第三种方法,在最中间的点上相似度值最大(s=0时),即正对上的时候,其相似度最大,这与(a)呈现出的效果一致。而(b)(c)都认为最相似的情况出现在右侧,这明显不太对。 文中定义了基于形态的距离SBD(Shape-based distance),块重叠越多形状越像CC越大,对比所有可能位置的相似度值,取最相似的max(CC),然后用1-max(CC)得到SBD,也就是说形状越相似,距离SBD越小,归一化后的NCC值在[-1,1]之间,因此,SBD值在[0,2]之间。 可以看到,用以上方法时间在序列较长时复杂度比较高,当序列较长时,计算量也会很大,为解决这一问题,作者提出使用傅里叶变换将序列由时域转到频域再比较,以节约计算量。 定义了距离之后,还需要根据距离逻辑来调整质心算法。 从图-4 可以看到:时序数据的质心也是一条时序变化线,图中的蓝色线使用均值方法(计算每个点的均值)来计算质心;由于错位,波峰和波谷被拉成了直线,因此不能正确地表达形状趋势。 K-Shape使用基于SBD的方式计算质心。 该公式的目标是寻找μk*,使质心μk与该簇Pk中各条序列xi的相似度NCC最大。 算法一:先使用SBD() 函数计算dist和y',dist是时序x,y之间的距离,y'是y中与x最匹配的子段。使用这种方法解决了波峰波谷对不齐,以致相互抵消的问题。 然后用基于线性代数方法,将公式13展开成公式15: 最终可利用瑞利商公式加以简化: 瑞利商R(M,x)的一个重要的性质是:R的最大值等于矩阵M最大的特征值,最小值等于矩阵M最小的特征值。此时,就不用太考虑R(M,x)中的x(即本问题中的uk)。公式13被简化成以下算法: 算法二:ShapeExtraction()根据簇的当前质心C和簇内的所有点X,计算更合理的质心C'。 line2: 遍历簇内所有的点X(i) line3: 计算各点与质心的距离dist以及其中与质心最为相似的片断x' line4: 将最为相似的片断加入X' line5: X'转置与X相乘生成一个方阵(X的平方) line6: 创建用于正则化的矩阵Q line7: 正则化后生成矩阵M line8: 取矩阵M对应最大特征值时的特征向量,以实现对X'的特征抽取 (以上说明为个人理解,不一定对,仅供参考) 最终的聚类方法通过迭代实现,每次迭代分为两步:第一步重新计算质心,第二步根据每个序列与新质心的距离将它们重新分配到不同的簇中;一直循环迭代到标签不再变化为止。 算法三:聚类的完整过程由 k-Shape() 实现: 其中X是所有序列,k是簇的个数,IDX是标签。 line3: 在标签稳定前&迭代次数不超过100次的条件下,不断迭代 line4-10:根据簇中的元素重新计算每个簇的质心C line11-line17:计算每个序列与各个质心的距离,并将它分配到新的簇中(重新打标签)。 K-Shape算法每次迭代所需时间为: O(max{n·k·m·log(m), n·m^2, k·m^3}) 其中n是实例个数,k是簇个数,m是序列长度。可见,该算法大部分的计算代价依赖于时间序列的长度m。然而,这个长度通常比时间序列的数目小得多,因此,对m的依赖不是瓶颈。在m非常大的极少数情况下,可以使用分段或降维方法来有效地减小序列的长度。 图-5对比了K-Shape、ED和DTW模型效果,可以看到绝大多数情况下,SBD好于ED,部分情况下SBD好于DTW。但SBD比DTW好在它速度更快。
STL 表示基于损失的季节性分解的过程。该技术能够将时间序列信号分解为三个部分: 季节性变化(seasonal)、趋势变化(trend)和剩余部分(residue) 。
顾名思义,这种方法适用于季节性的时间序列,这是比较常见的情况。
这里不太明显的地方是,我们为了得到更可靠的异常检测结果,使用了 绝对中位偏差 。该方法目前最好的实现是 Twitter 的异常检测库 ,它使用了 Generalized Extreme Student Deviation (广义的 ESD 算法)测试残差点是否是一个离群点。
该方法的优点在于其简单性和健壮性。它可以处理很多不同的情况,并且所有的异常情况仍然可以直观解释。
它主要擅长于附加的异常值检测。如果想要检测一些水平变化,则可以对移动平均信号进行分析。
该方法的缺点是在调整选项方面过于死板。你所能做的只有通过显著性水平来调整置信区间。
当信号特征发生了剧烈变化时,该方法就失效了。例如,跟踪原本对公众是关闭状态的,却突然对公众开放的网站用户数量。在这种情况下,就应该分别跟踪在启动开放之前和开放之后发生的异常。
分类回归树(CART)是目前最稳健、最有效的机器学习技术之一。它也可以应用于异常检测问题。
分类树学习的最流行实现是 xgboost 库 。
这种方法的优点是它不受信号结构的任何约束,而且可以引入许多的特征参数进行学习,以获得更为复杂的模型。
该方法的缺点是会出现越来越多的特征,这很快会影响到整体的计算性能。在这种情况下,你应该有意识地选择有效特征。
自回归移动平均模型(ARIMA)是一种设计上非常简单的方法,但其效果足够强大,可以预测信号并发现其中的异常。
该方法的思路是从过去的几个数据点来生成下一个数据点的预测,在过程中添加一些随机变量(通常是添加白噪声)。以此类推,预测得到的数据点可以用来生成新的预测。很明显:它会使得后续预测信号数据更平滑。
使用这种方法最困难的部分是 选择 差异数量、自动回归数量和预测误差系数。
该方法的另一个障碍是信号经过差分后应该是固定的。也就是说,这意味着信号不应该依赖于时间,这是一个比较显著的限制。
异常检测是利用离群点来建立一个经过调整的信号模型,然后利用 t-统计量 来检验该模型是否比原模型能更好的拟合数据。
该方法最受欢迎的实现是 R 语言中的 tsoutliers 包。在这种情况下,你可以找到适合信号的 ARIMA 模型,它可以检测出所有类型的异常。
指数平滑方法与 ARIMA 方法非常相似。基本的指数模型等价于 ARIMA (0, 1, 1) 模型。
从异常检测的角度来看,最有趣的方法是 Holt-Winters 季节性方法 。该方法需要定义季节性周期,比如周、月、年等等。
如果需要跟踪多个季节周期,比如同时跟踪周和年周期,那么应该只选择一个。通常是选择最短的那个:所以这里我们就应该选择周季节。
这显然是该方法的一个缺点,它会大大影响整体的预测范围。
和使用 STL 或 CARTs 方法一样,我们可以通过统计学方法对离群值进行统计来实现异常检测。
与 CART 方法一样, 神经网络 有两种应用方式:监督学习和无监督学习。
我们处理的数据是时间序列,所以最适合的神经网络类型是 LSTM 。如果构建得当,这种循环神经网络将可以建模实现时间序列中最复杂的依赖关系,包括高级的季节性依赖关系。
如果存在多个时间序列相互耦合,该方法也非常 有用 。