鼻咽癌近距离放疗仿真

近距离放疗是鼻咽癌治疗的主要手段之一.其计算机仿真可帮助医生制定详细的放疗方案,对鼻咽癌精确放疗具有显著意义.一个完整的鼻咽癌近距离放疗仿真的方案被提出.首先,对CT图像进行分割,重建三维组织模型.然后,设计了基于Ta-chih Lee细化算法的鼻咽腔放疗源虚拟输送路径.最后,对125I柱状放射源放射剂量分布进行了蒙特卡罗仿真.初步实现了鼻咽癌近距离放疗的计算机仿真.     

基于局部方差的多分辨率图像分割方法

针对复杂图像分割问题,提出了一种基于图像局部方差的多分辨率图像分割方法。该方法首先引入了一种像素映射的多分辨率模型,此模型通过计算父子关系距离来确定父结点与子结点的链接,实现映射;在此基础上,从图像局部方差对图像分辨率的依赖性入手,分别研究图像中目标区域与背景在不同分辨率下局部方差的变化规律,利用此规律通过计算不同分辨率下图像区域的局部方差的差值,来放大目标与背景之间的差异,在将其平滑之后选用最大类间方差法(Ostu法)进行图像分割,最后利用图像多分辨率模型下像素之间的精确映射关系来得到对应于原始图像大小的分割结果。实验结果显示此方法具有良好的分割效果。     

基于采样理论的序列蒙特卡罗车辆跟踪算法

结合图像的灰度分布和空间布局，提出了一种基于灰度和空间信息的序列蒙特卡罗概率跟踪算法。通过比较采样值和期望值的特征距离来计算采样状态对应的权值。利用加权采样值来估计未知量后验概率的各阶矩，当采样数趋向于无穷时由大数定理保证，采样值分布逼近于真实值分布。仿真实验给出了利用因子采样对交通流中车辆跟踪的结果。实验表明，基于序列蒙特卡罗的车辆跟踪方法计算简单有效，可以准确地得到车辆的位置并且很好地跟踪其运动轨迹。     

基于模型的CT三维医学图像重建仿真

2DShepp-Logan头部模型是CT二维医学图像重建领域普遍采用的经典模型。提出一种思路—以3DShepp-Logan头部模型作为CT三维医学图像重建进行仿真实验和算法性能评价的基本参考模型。首先介绍3DShepp-Logan头部模型的设计以及仿真投影数据的计算,进而描述所设计的CT三维医学图像重建仿真计算过程。数值实验部分给出了基于3DShepp-Logan头部模型的CT三维医学图像重建仿真实例。实验结果表明了该思路的可行性和模型计算的准确性。     

基于混合遗传算法的近距离放射剂量仿真优化

提出了一种连续驻留位置和驻留时间的近距离放疗剂量优化算法.将驻留时间t看成是驻留位置x的一个连续函数,用积分方式计算每个参考剂量点的剂量.再用计算剂量和目标剂量值之间的差别为目标函数,用遗传算法和POWELL算法混合求解最优的曲线参数.曲线可根据具体情况进行分段.得到曲线后再根据积分的数值逼近方法原理将其离散化,得到最终的驻留位置和驻留时间.实验的结果表明,算法不仅避免了负的驻留时间问题,还让相邻驻留位置的驻留时间比较平滑.在最后的离散化过程中,还可以得到不同的驻留位置和驻留时间结果,使计划具有更好的灵活性.     

考虑节点失效的异构仿真网络可靠性评估蒙特卡罗模拟

异构仿真网络是实况、虚拟和构造(live, virtual, and constructive, LVC)仿真的基础环境支撑,合理评估其可靠性在LVC仿真应用中具有重要作用。针对复杂网络可靠性评估难以获得精确解、效率不高的问题,提出一种考虑节点失效的LVC异构仿真网络蒙特卡罗评估方法。首先,基于异构网络自身特点及因子定理,对蜂窝网络和无线传感器网络进行等效转化;其次,运用可靠性保持缩减技术对转化的仿真网络进行缩减,提高算法效率和收敛速度;最后,依据不完全可靠节点转化原则,对简化网络可靠性进行蒙特卡罗模拟,实现LVC异构仿真网络连通可靠性的评估。计算结果表明,相比传统蒙特卡罗方法,所提方法在保证计算精度的同时,方差减小,运行负载较小,稳定性更好。     

跳跃扩散模型下美式回望期权定价方法

回望期权是一种严重路径依赖性期权,美式回望期权的价格尤其依赖于标的资产的价格路径;实际市场中其标的资产的价格过程存在跳跃现象。考虑到这两个事实,本文应用一种新方法总体最小二乘蒙特卡罗模拟为跳跃扩散模型下的美式回望期权定价。该方法改进Longstaff等提出的最小二乘蒙特卡罗方法,用来为美式回望期权定价,将其定价结果与构造二叉树图的计算结果进行比较发现,用总体最小二乘蒙特卡罗方法为美式回望期权定价是合理的,并且具有一定的优越性。     

基于MCMC方法的虚拟试验贝叶斯校准研究

虚拟试验利用计算模型研究复杂物理过程,并预测其性能.计算模型输入参数中通常包含部分固定但未知参数,可利用计算模型结果和少量有限的试验数据校准未知参数,并研究存在建模不确定性时虚拟试验的预测问题.提出了一种贝叶斯统计方法,采用高斯过程为仿真计算模型以及模型不确定性建模,利用Markov chain蒙特卡罗抽样方法计算校准参数和仿真模型预测后验分布.设计测试算例演示所提出方法的高效性.     

基于积分图像的快速ACCA-CFAR SAR图像目标检测算法

提出一种新的基于自动索引的单元平均恒虚警概率目标检测算法。首先采用具有较强模型兼容性的G0分布对杂波统计特性进行建模;通过基于G0分布的全局阈值预分割算法生成目标索引矩阵,以去除干扰目标像素,提高恒虚警概率算子对复杂场景的适用性;采用一种基于积分图像的快速策略,大大降低了算法的运行时间,使得算法的计算时间复杂度与滑动窗口的尺寸无关;最后,通过计数滤波和形态学处理得到精确的目标检测结果。所提算法既具有自适应性,又比现有同类算法的运算速度大大提高,通过TerraSAR-X图像实验结果证明了该方法的有效性和工程实用价值。     

基于测量数据的红外场景生成方法及实现

提出了一种新的三维红外场景生成方法，该方法绕过了传统方法中复杂几何体红外辐射场计算这一技术难点，使用实际测量数据描述辐射分布，克服了传统方法生成图像不够自然、不够精确的缺点。基于这一思想，对该方法的原理和关键技术进行了讨论，并利用可编程流水线技术对该方法进行了实现，给出了最终生成的结果图像。最后，讨论了该方法的优缺点，指出了尚须完善的环节和改进方向。     

基于Monte Carlo法的雷达回波模拟和检测概率计算

给出了雷达检测概率测试系统,并提出了一种基于MonteCarlo法的数学算法以评估该系统在实际应用时所得的测试结果,它主要包括回波模拟和检测概率计算两个部分。前者主要研究如何利用MonteCarlo法模拟SwerlingI型、SwerlingII型以及SwerlingI和II型混合起伏目标回波信号。后者主要介绍雷达检测概率的计算方法,并给出了仿真结果。     

高炮武器系统毁伤概率计算的蒙特卡罗法

为了更准确地计算高炮武器系统的毁伤概率,将射击误差依误差源进行了分解;分析了同一误差源所导致射击误差分量的时间共有性 (相关性);对共用火控和独立火控的高炮武器系统,分析了射击误差分量的空间共有性 (重复性);给出了弱相关误差序列的随机生成方法;在上述基础上,给出了毁伤概率计算的蒙特卡罗法;将基于误差时间和空间共有性分析的蒙特卡罗法与现有算法进行了对比.     

一种考虑工艺波动的RC互连延时统计模型

基于Elmore延时模型,提出了一种考虑工艺波动的RC互连延时统计模型,在给定互连参数波动范围条件下,利用该模型可以得到互连延时均值和标准差的解析表达式,与目前国内外互连工艺波动研究中广泛采用的Hspice蒙特卡罗(Monte Carlo)分析方法相比,所提模型在确保计算精度的前提下大大缩短了计算时间,可以应用于VLSI的互连延时分析和优化设计中。     

基于蒙特卡罗方法的森林冠层BRDF模拟

蒙特卡罗(MonteCarlo)是一种随机统计方法,被广泛用于模拟可见光森林冠层BRDF(双向反射率分布函数)。基于蒙特卡罗方法构建了光子与植被冠层之间的随机过程,给出了蒙特卡罗模拟森林冠层的BRDF的具体实现方法。在此基础上,讨论了蒙特卡罗模拟中的关键技术:光子自由路径的计算;光子散射方向的确定;BRDF热点效应纠正;光子能量收集算法。实践表明,蒙特卡罗方法能准确模拟出森林冠层BRDF,并能作为其他森林冠层BRDF模型的有效检验工具。     

基于PoF模型的电子产品可靠性参数计算方法

现有的基于失效物理(physics of failure, PoF)模型的可靠性预计只能计算电子产品在寿命周期内经历单一典型任务剖面的失效时间。本文提出了一种基于失效物理模型,并利用蒙特卡罗仿真定量分析电子产品在寿命周期内实际经历多任务剖面的可靠性水平的新方法。将该方法应用于某机载电子设备的平均失效前时间(mean time to failure, MTTF)的计算,建立失效率和可靠度的时间函数,与目前国内工程实践中常用的失效率经验模型法以及设备可靠性强化试验的结果进行了对比分析。结果表明,该方法不仅可以计算可靠性参数,而且通过分析与计算过程可发现设计薄弱环节与可靠性参数的定量关系,有效指导设计改进。     

基于视觉的UCAV自主着陆蒙特卡洛仿真研究

介绍了不确定性分析方法的应用以及不确定性的数学模型。回顾了蒙特卡洛仿真在飞控系统的鲁棒分析、鲁棒控制律设计以及灵敏度分析等方面的研究成果。设计并实现了基于MATLAB分布计算引擎（MATLAB Distributed Computing Engine）的分布式蒙特卡洛仿真方案,开发了可以创建分布式仿真任务的蒙特卡洛仿真工具MCST（Monte Carlo Simulation Tool）,可以方便地对于Simulink模型进行蒙特卡洛仿真。并且使用该工具进行基于视觉的UCAV自主着陆仿真研究。

Abstract：

Application of uncertainty analysis methods was introduced as well as some general used uncertainty models. The most basic uncertainty analysis method is Monte Carlo Simulation,which is a powerful and practical tool to deal with non-linear systems with very large amount of uncertainties. However,the great disadvantage of Monte Carlo is that it is very intensive computationally. Given to such a drawback,a distributed computing tool,which is named Monte Carlo Simulation Tool and based on MATLAB Distributed Computing Engine and Distributed Computing Toolbox,was developed in order to execute independent MATLAB operations simultaneously on a cluster of computers,speeding up execution of large amount of simulations. The MCST can easily be used to Simulink models for Monte Carlo Simulation. Monte Carlo Simulation has been applied to vision-based autonomous landing of Unmanned Combat Aerial Vehicles （UCAVs） with uncertainties of initial conditions and sensor measurements. Simulation results show that there is a high mission successful probability,which means the autonomous landing control law is insensitive to uncertainties.     

网络可靠性评估的演化过程重要度抽样模拟方法

针对具有高可靠度网络的连通失效概率计算问题,提出了一种重要度抽样Monte Carlo模拟方法.首先提出了考虑节点和边单元失效网络连通状态判别的演化过程算法,算法根据网络节点和边单元的可靠度,将每次模拟抽样产生的随机数转化为单元的修复时间;按照单元修复时间次序构建网络连通拓扑结构,并视为向网络连通状态转变的演化过程.然后基于重要度抽样Mont,e Carlo模拟求解高可靠度网络的2\K\All端连通失效概率,其中重要度抽样函数的计算采用基于演化过程和交叉熵模型的多准则迭代方法.高可靠度网络算例的计算结果表明,预抽样求解重要度抽样函数时,多准则迭代方法所需的预抽样次数约为其他迭代方法的1/40.因此,本文方法具有较高的计算效率.     

三维异步传感器的配准偏差补偿

传感器配准是多传感器数据融合的重要环节,现有文献仅考虑了二维异步传感器配准偏差的估计与补偿问题,并且忽略了偏差估计方差对目标跟踪性能的影响。首先建立了三维传感器偏差配准模型,基于此模型推导了异步传感器偏差估计算法。考虑到偏差估计方差对跟踪系统跟踪性能的影响,基于集中式融合结构提出了一种新的偏差补偿算法,进一步提高了系统的跟踪精度。最后,利用蒙特卡罗仿真方法比较了不忽略偏差估计方差、忽略偏差估计方差、利用偏差真值进行精确补偿及不进行偏差补偿四种情形下的偏差补偿算法,结果表明了所提偏差补偿算法的有效性。     

弹道修正引信修正弹道视景仿真系统

针对在弹道修正引信研制过程中靶场试验成本高、周期长的不足，研制了弹道修正引信修正弹道视景仿真系统。该系统以火箭增程迫弹为研究背景，建立了火箭增程迫弹的6D弹道模型，利用蒙特卡洛法在引起弹丸落点散布的误差源上加上随机误差，运用龙格．库塔法不断解算弹道，再由基于STK的视景仿真子系统形象地给出弹丸飞行过程。结果表明，该系统仿真结果能较好地和实际靶场试验结果吻合，又能形象逼真地显示弹丸飞行过程。