Software Journal:
Theory and Applications

В представленной статье сформулирован и обоснован метод автоматизированного проектирования фюзеляжа магистрального воздушного судна с использованием разработанного программного средства. Метод основан на разработанном алгоритме с применением объектно-ориентированного программирования для написания программного средства, позволяющего определять характеристики фюзеляжа воздушного судна на этапе предварительного проектирования и создавать возможность для проектирования семейства новых воздушных судов в зависимости от требований заказчика (от конструктивно-геометрических до эргономических – расположение пассажиров в салоне воздушного судна). Программное средство по полученным значениям строит 3D-модель проектируемого фюзеляжа ВС и компоновку его пассажирского салона с помощью независимого от языка программирования кроссплатформенного программного интерфейса OpenGL.

Алгоритм построения ассоциативных правил является одним из важнейших алгоритмов интеллектуального анализа данных. В статье обсуждаются достоинства и недостатки трех инструментов, предназначенных для обнаружения ассоциативных правил в БД. Первый из этих инструментов представляет сервис, подключаемый к БД Microsoft SQL Server. Клиентом сервера является надстройка, подключаемая к Microsoft Excel. Другой инструмент представляет специализированный пакет arules, подключаемый в среду программирования на языке R. Третий инструмент, названный системой Ментор, является авторской разработкой, выполненной на языке C#. В статье приводятся условия применения каждого из рассматриваемых инструментов и анализируется их эффективность на примерах тестовых БД.

Рассматривается декомпозиционный подход, приводящий к ускорению работы классических алгоритмов решения оптимизационных задач на разреженных графах большой размерности. Подход основан на разложении исходного графа на атомы кликовыми минимальными сепараторами. Разреженность графа выражается ограничением на древовидную ширину графа. Представлены алгоритмы и программы, реализующие атомарное разложение графа. Демонстрируется практическое применение данного подхода к NP-трудной задаче о клике.

При организации современных систем видеонаблюдения все чаще используются цифровые устройства захвата изображений, работающие не только в видимом диапазоне. Широкое распространение получают инфракрасные (IR – infrared) камеры, позволяющие частично решить проблему плохой видимости наблюдаемого объекта из-за погодных условий (туман, дымка, пыль и т.д.) или недостаточного освещения (ночь, отсутствие искусственного освещения). В статье рассматриваются методы
повышения визуального качества изображений, полученных в сложных условиях освещенности на основе слияния данных инфракрасного (IR) и визуального (RGB) изображений. Методы слияния условно делятся на три основные категории в зависимости от уровня, на котором происходит анализ изображения: попиксельное слияние, слияние на основе ключевых особенностей и слияние на основе распознавания объектов. В основу разрабатываемого алгоритма взят подход попиксельного объединения изображений, поскольку он обеспечивает высокую скорость обработки данных, которая важна при организации системы видеонаблюдения.

Разработанный алгоритм включает два этапа: подготовка и обработка. В ходе подготовительного этапа формируются данные, необходимые для выполнения слияния, и карты хроматических компонентов цветовой модели YUV. Для повышения визуального качества выполняется корректировка инфракрасного изображения в зависимости от его типа (NIR, SWIR или LWIR) и значения средней яркости. Для определения коэффициента коррекции используются данные гистограмм и таблиц перекодировки, которые позволяют значительно сократить вычислительную сложность алгоритма.

На этапе обработки происходит формирование улучшенного визуального изображения с адаптивной подстройкой коэффициентов, задействованных в алгоритме попиксельного слияния. При этом учитываются такие параметры, как значения яркости пикселей визуального и скорректированного инфракрасного изображений, а также сведения о насыщенности цвета.

Проведенные экспериментальные исследования с NIR- и LWIR-изображениями при различных условиях освещения и наличии на изображениях тумана показали целесообразность использования предлагаемого алгоритма.

Предложена структура решения одного из подклассов некорректно поставленных задач, а именно обратных задач динамики систем управления, на основе применения калмановского оценивания состояния, которая может найти применение в диагностике объектов различной природы.

В отличие от прямых задач процесс решения в обратных задачах идет от выхода объекта ко входу, то есть по имеющейся информации на выходе объекта или процесса требуется дать оценку входных воздействий, приведших к наблюдаемому состоянию. Разработаны различные подходы к решению указанных задач, имеющие определенные ограничения в применимости, учитывающие те или иные особенности предметной области.

Новизна рассматриваемой структуры решения состоит в применении алгоритма калмановской фильтрации в обратном направлении, когда оценивается состояние входного процесса объекта управления на основе наблюдаемого выходного процесса. Для такого фильтра предложен термин «инверсный», характеризующий особенность его применения.

При реализации фильтра Калмана требуется построение модели исследуемого процесса в форме дифференциального или разностного уравнения, называемого формирующим фильтром, что в ряде случаев вызывает сложные расчеты, в частности, проведение факторизации спектральной характеристики процесса. Для преодоления этого затруднения предложена итерационная процедура параметрической настройки формирующего фильтра на базе нечеткого логического вывода, которая проводится на начальном этапе применения общего алгоритма решения обратной задачи.

Представлены результаты модельного эксперимента на основе программной реализации инверсного оценивания калмановского типа в среде MatLAB, которые показали возможность применения предлагаемого подхода к решению обратных задач, а также обозначены направления дальнейших исследований в рамках выбранной тематики.

В данной статье представлены основы теории вейвлет-преобразования и многомасштабного анализа без строгих доказательств математических утверждений, кратко рассмотрены основные области применения вейвлетов. Кроме того, представлен алгоритм прямого вейвлет-преобразования изображения.

В статье рассматривается задача моделирования лесопожарных ситуаций. Для ее решения предлагается использовать агентный подход совместно с технологией геоинформационных систем, что позволяет объединить преимущества обоих направлений. Разработана мультиагентная модель, позволяющая как прогнозировать распространение кромки лесного пожара, так и имитировать прямой метод тушения низового лесного пожара немеханизированными противопожарными отрядами. На основе предложенной модели был разработан программный комплекс, который предлагается использовать для решения широкого круга задач. Во-первых, система будет полезна для оперативного определения параметров распространения лесного низового пожара в лесных насаждениях, а также разработки комплекса мер по его предотвращению и противодействию. Во-вторых, данная система может служить основой для учебно-тренажерных систем, предназначенных для обучения студентов вузов и техникумов лесохозяйственного профиля, работников лесохозяйственной отрасли и МЧС на курсах повышения квалификации в учебно-игровой форме основам тактики борьбы с лесными пожарами.

В работе приводится вариант построения программного комплекса расследования случаев нарушений правил и политик информационной безопасности в информационно-вычислительных системах на базе операционной системы семейства Windows. Определены требования к составу и возможностям этого программного комплекса. Приведены описания общей структуры программного комплекса, а также его отдельных составных элементов.

Использование кэш-систем является одним из приемов, направленных на повышение производительности вычислительных комплексов. Важнейшая задача при создании кэш-систем – определение оптимальной стратегии замещения страниц (ее также называют задачей кэширования). В работе предложена автоматная модель стратегии замещения страниц в кэш-памяти. Приведен разработанный на основе этой модели гибридный алгоритм, эффективно совмещающий работу двух известных стратегий замещения – LRU и LFU. Представлены результаты вычислительных экспериментов, подтверждающие эффективность предложенного алгоритма в различных условиях, включая «худшие случаи» для каждого из гибридизируемых алгоритмов в отдельности.