模式检测

模式检测（共12篇）

模式检测 篇1

随着我国科技事业的不断发展、综合国力的不断增强, 交通基础设施的建设正不断加大, 为迎合这一形势, 则需要交通领域的专业技术人员不仅要求数量的提高, 更要求注重专业素质的培养。如何培养具有扎实的理论基础、较强的工程认知能力、具有创新思维以及工程实践能力的复合型人才已然成为我国高等院校育人的重要课题。同时, 针对我国桥梁建设这一领域, 所有桥梁结构在环境侵蚀、长期的载荷效应、材料疲劳老化等外部因素的共同作用下, 都会不可避免地出现整体结构承载力衰减等诸多问题, 这就导致在极端因素条件下结构很可能出现不可预测的重大事故, 造成财产损失和人员伤亡。为避免此类事故的发生, 桥梁检测工作便显得非常重要。为此, 许多高校在道路桥梁与渡河工程专业中开设了这一专业性很强的课程。同时, 桥梁检测又是一门新兴的课程, 不但具有很强的理论性, 又有很强的实践性。目前为止, 桥梁检测课程并没有非常成熟的教材, 为使学生们理解透彻, 则需要主讲教师具有很高的技术水平, 并从事相关工作一段时间。如何教学、如何使本专业学生对这门课程产生浓厚的兴趣又锻炼出其综合运用知识的能力、如何提高教学质量从而为行业输出高水平人才是进行该课程改革研究探讨的根本出发点。

一、教学目标

桥梁检测课程是一门理论与实践结合紧密的课程, 需要学生有相当的专业基础, 对常见的桥梁形式, 如T梁、箱型梁、空心板梁的设计以及构造原理有一定认识, 同时这门课程又包含了理论力学、材料力学、结构力学、结构设计原理、桥梁工程等一系列专业课程的基础知识, 是一门综合性较强的专业技术课程。这就决定着这门课程适宜在大四本科生及研究生中开展。同时学生通过学习, 可以对桥梁建设中的理论设计、施工控制、试验检测等一系列内容进行更深层次的理解, 对工程质量的保证具有更加清醒的认识, 这对工程人员至关重要。

1. 对于本科生, 学校这门课程要求他们熟悉工程试验规范、了解测试仪器的使用方法及新型检测方法 (如静载试验中的摄影测量法等) , 把学到的知识应用到实际当中, 做好工作的提前准备, 激发学生创新能力。

2. 对于研究生而言, 学习这门课程更加注重于理论的教学, 在学习之前要求学生们能够掌握试验应力分析方法以及结构动力学基础等。之后则更加方便于课堂讲解以及理论推导, 能够将很强的专业知识用于工程试验作为指导, 使这一实践性工作变得事半功倍, 充分激发出学生的潜能, 使之对这一门课程产生浓厚的兴趣, 为这一行业的科研打下良好的基础。

二、课程现状以及存在的问题

我专业已开设该课程几年, 根据教学经验以及教学效果, 提出以下问题用于参考。

1. 桥梁检测是一门理论性与实践强有力结合的科目, 课程知识穿插点多, 覆盖门类广, 若学生对某一门课程理解较差, 则会影响整体理解的程度, 这就需要在前期的课程的设置上着重强调与实际工程相结合的知识, 而不是纯理论的设计计算教学。

2. 课堂教学形式不够丰富, 学生们只是在学校中学习了相关课程, 缺乏实际桥梁施工及构造原理的认识, 虽然在课堂中采用了多媒体教学, 但毕竟与实际操作和感官有一定差距, 比较局限, 难以紧密结合。

3. 高等学校教育中一直注重理论研究、轻视实践教学, 造成实践教学课程中管理不足、经费紧缺、考虑问题过于多样复杂, 从而影响了实践教学的时间进而影响了教学的效果, 我们要更加注重实践教学, 增加教学时间及教师数量, 在学生们的实践教学中激发他们对专业的兴趣、加强对桥梁结构形式及施工方式的认识, 为之后的桥梁检测课程打下良好基础。

三、教学改革措施与实践

桥梁检测技术是直接为工程实践服务的技术, 涉及到理论计算、现场试验检测 (静载试验、动载试验) 、仪器仪表性能判断、现场试验组织、数理统计分析以及试验报告撰写方法等, 具有较强的综合性和应用性。

根据以往的试验经验, 桥梁检测时间短、效率高。检测一联连续梁桥, 结构计算3~4天, 现场试验1天即可完成, 教师可根据教学进度, 结合项目, 开展为期一周的实习, 在实习场地选择地点安全、工期适宜的待检测桥梁进行参观检测, 灵活地将学生穿插开进行参观及结构计算等实践教学活动。将计算的结构直接应用到检测项目中, 这样可以极大地增加学生们的学习热情和积极性, 同时, 学校承担的实习经费与大规模参观现场检测相比有所降低。

1. 在计算方面, 与桥梁的设计相比, 桥梁检测试验的结构计算重点在于上部结构的力学分析, 简化细部构造, 针对结构的最不利位置进行检测, 对于大四的学生而言, 难度适中、计算量小, 同时有利于科目之间的交叉, 有较强的可操作性。授课教师可以选取结构简单、受力明确的桥梁作为试验检测项目, 让同学们分组进行计算, 同时在授课的过程中安排计算进度和内容。例如:在讨论计算方法时, 引导学生侧重于结构模型的有限元离散;讨论结构最不利载荷位置时, 引导学生侧重计算截面内力, 按影响线最不利加载, 同时将现有试验规范结合进去, 让同学们深入理解;讲到横向分布系数理论计算时, 结合桥梁工程相关知识, 让同学们理解针对不同桥型适宜使用的计算方法, 了解其异同点及使用范围。在最后的结构理论验算时, 拿出同学们的计算结果与教师的理论计算结果进行对比, 使同学们能够快速发现问题并进行改正, 并在最后介绍设计院常用的相关计算软件, 如桥梁博士、MIDAS CIVIL的使用方法, 并借由电算结果对手算结果进行修正。通过这样的计算实践, 可使同学们对结构的计算方法、试验相关规范、计算机软件等有更加深入的认识, 提高理论水平的同时又培养了独立思考的能力。

2. 静载试验与外观检测方面, 借由项目或工程实际对所在城市的待检测桥梁进行检测。针对本科生教学而言, 在检测前可安排同学在实验室室内对等强度梁模型进行应变片粘贴操作, 这样做可以让同学们复习材料力学、试验应力分析等相关课程的知识。与此同时, 同学们或许会反应这种室内试验与工地上真实的桥梁检测项目联系不够紧密, 对此, 我系在课程规划中可以安排学生参观, 在有条件的情况下甚至可以让同学们实际参与到静载试验的前期准备工作中, 在保证安全为前提的条件下让学生在参与到在桥梁底面粘贴应变片、应变计以及反支位移计的工作中去, 这样可以让学生更好地进行工程实践。同时, 教师可以教授如何跳出“目测”的瓶颈, 应用设备来进行混凝土桥梁的外观检测, 讲解如数显式回弹仪、钢筋探测仪、超声波探伤仪等一系列仪器规范使用方法以及测试的混凝土桥梁相应指标以及测试原理。并且结合现场讲解活跃课堂, 达到高水平的教学目标。针对研究生教学而言, 不仅要求学生达到本科生课程要求的水平, 更加要注重培养学生们提出问题、解决问题的能力。如:静载试验中, 在桥梁底面反支位移计, 但这种方法仅仅应用在桥梁净空高度较低的情况下, 若净空高度非常高则将如何操作;若项目中要求检测跨铁道的连续梁桥, 甚至没有条件在桥下安装位移计, 这种情况下应该如何测量等等问题, 培养学生善于思考的能力, 并引导讲解近几年发展出的新型桥梁挠度测试方法。

3. 在桥梁动载试验方面, 由于相关理论性较强, 穿插学科多, 我专业现有设备东华测试DH-5920动态加速度采集仪, 对于本科生教学, 可简单教授其仪器相关操作以及原理, 比如:采集仪配套软件是如何应用FFT快速傅立叶变换以及海宁窗函数将时间———加速度信号转变为频率———振幅信号的, 并在现场做完静载试验后, 指导学生操作DH-5920得到全桥的一阶频率;针对研究生教学而言, 应指导学生跳出动力特性测试分析软件的“黑匣子”模式 (即只给出一个分析结果) , 使同学们去思考分析桥梁动力特性的步骤以及分析过程, 例如:如何应用有限元分析方法将桥梁离散化, 形成独立的刚度阵以及质量阵, 再应用桥梁频率计算公式以及应用计算软件matlab等计算出全桥一阶振动频率等。同时, 学生们结合相关研究方向教师的课题研究对桥梁频率进行展开, 如:可以深入研究桥梁结构不同程度的损伤以及不同温度对桥梁自振频率的影响, 这无疑会使学生了解频率可以反映结构刚度;温度改变了混凝土弹性模量进而影响了桥梁自振频率等结论, 同时会思考在温度及损伤耦合作用下桥梁频率值中如何能够剔除掉温度的影响值来得出损伤的真实效应结果等科技前沿问题, 为研究生期间的科学研究打下良好的基础, 更好地激发出学生的科研潜力。

四、结语

桥梁检测这门课程偏重于实践, 但在教学中难免会偏重于理论, 现在的课程实习时间较短却更加偏重于基础认知以及施工, 会导致实习效果不佳, 理论与实践脱节。笔者认为对于这样的现象, 应该理清思路, 站在学生的角度一步一步地去了解桥梁从设计到施工到检测, 使这一课程真正作为道路桥梁与渡河工程专业同学的“收尾课程”, 通过这门课让理论基础更加扎实, 使学生学以致用、学为所用。

参考文献

[1]陈云, 韩建刚, 杨东全, 段晓农, 肖天?土木工程结构试验的教学改革研究[J].高等建筑教育, 2014, (04) :133-136.

[2]施尚伟.桥梁结构试验检测技术[M].重庆大学出版社, 2012.

[3]谭国金, 吴艳玲.“桥梁检测”课程教学方法探索[J].中国科教创新导刊, 2013, (23) :139.

模式检测 篇2

5结语

本文对当前铁路建设工程质量检测工作的背景特征，形式特点等进行了分析探讨，提出建―管―收全环节检测模式，即在强化施工单位自检，重定位第三方检测单位为建设管理单位安全质量管理技术支持团队基础上，增加设备接收单位的交付检测。使得从施工到管理到接收，完成管理通畅成环。建议设计环节单列、并明确提高检测费用，将检测费用从原来固定单价与费用基础上改善为基本检测费用加绩效考核方式。

【参考文献】

模式检测 篇3

关键词：听力教学；形成性评价；教学反馈

[中图分类号]H319.3

[文献标识码]A

[文章编号]1006-2831（2013）08-0059-3 doi：10.3969/j.issn.1006-2831.2013.03.015

1 . 听力发展与语言习得

通常来说，二语的习得需要具备三个因素：（1）学习者意识到有学习L2（t h e second language）的需要，即具备学习动机（motivation）；（2）目标语的提供者（targetlanguage speaker）懂得如何为学习者提供足够机会发展口语以及提供语言学习的策略，例如：简化、重复和反馈等；（3）设置语言的社会环境（social setting），让学习者能够高频度持续与目标语的话语者接触交流，使语言习得成为可能。无论儿童还是成人，他们在掌握L2时遇到困难或失败，大多都是缺失以上一个或几个因素的结果（Wong-Fillmore， 1991）。

而其中两项因素（2、3）需要学习者具备“听”的能力，因此“听”是语言发展的根本途径，然而听力发展也是在语言教学和研究中常被忽略的角色。语言习得主要通过获得大量的可理解性输入（comprehensible input）来实现，而“听”是获得可理解性语言输入的最重要的渠道。因而，在外语教学中应对听力教学给予足够的重视，其中听力评估方式对教学的促进作用不容忽视。在众多的教学评价方式中，以形成性评价（formative assessment）对听力教学进行检测最为公平有效。

2 . 形成性评价

形成性评价的概念首次出现在1967年，由美国芝加哥大学哲学家M.Scriven论及课程改革时提出。形成性评价是在教学过程中为了获取相关教学的反馈信息从而改进教学，使学生知识达到掌握程度所进行的系统性评价，即为了促进学生尚未掌握的内容进行评价（Bloom B.S.， 1981）。形成性评价可以弥补终结性评价的不足，终结性评价是目前大学英语教学普遍使用的评价方式，如：水平测试（proficiency tests）： CET-4 & CET-6 、成就测试（achievement tests）： 期中考试（midterm test）、期终考试（final test），这些都可归属于终结性评价。美国教育学家Douglas Brown指出“教师的成功在极大程度上是依赖于经常性的平时评估，它反馈给学生目标的完成进展情况和下一步的学习内容”（Robert E. Slavin.， 2003）。形成性评价概念的引入为教学与评价的有机结合提供了一种机遇。大量实践研究表明，合理运用形成性评价方式在听力教学中，对提高听力教学质量起着至关重要的作用。

3 . 听力课堂形成性评价教学模式设计

3 . 1 设计目的

学习结果的评价应该与可行的学习目的对应，即用所制订的可达到的学习目的来检验学习结果。将形成性评价检测模式发挥于大学英语听力课堂，满足了学生对各自学习过程的有效调控，同时学生获得成就感，增强自信心，培养合作精神。形成性评价依据一定的目标和结果对师生的行为给予价值判断，学生全程参与评价，教师通过学生的评价意见得以及时反馈，因势利导，决定教学努力的方向，制订教学策略，设计合理教学活动，让学生有机会展示和运用所学知识，优化听力课堂教学，在促进学生人格发展的同时实现听力水平的提高和外语实际运用能力的增强。

3 . 2 实施原则

在听力评价过程中应该以学生如何学习为核心，在策划评价和解释评价结果时，师生要考虑的必须是学习的过程，仅学生而言不但要意识到学习结果，还要意识到自身的学习方式。听力课堂的各类活动，例如：听力游戏、情景会话、影视对白模仿等，都可用于评价。学生的表演或行为被观察、记录和解释，最后得到改进意见。形成性评价应该是敏感且有建设性的，因为任何评价都会对被评价者产生情感影响。通过强调学生的进步而非失败、鼓励学生的评价培养学习动机。将学生成绩进行对比的方式不太可能激发学习动机，通常反而导致大部分学生产生自卑或畏难情绪。听力评价应该保护学生自主性和自信心，为学生提供建设性反馈，帮助他们创造自我指导的机会来维持或提高动机水平。

3 . 3 主要实施步骤

3.3.1 输入

根据Chomsky的理论，如果所有的正常人具有先天的语言习得机制（Language Acquisition Device， LAD），那么，后天获得的促发输入（triggering input）就至关重要。如何获得这些输入与个人的动机、焦虑、性格、态度等情感因素密切相关。Dulay、Burt和Krashen1982年提出的情感过滤假说（Affective filter hypothesis）指出情感变量是如何影响二语学习过程的。考虑到学习者“听”的动机和态度，指导者才能更好地选择输入语言，以及向学习者提供最合适的资源和机会以确保最理想的语言输入。

输入的筛选和利用是听力教学的中心点。如何认清资源，从中选择，围绕它们构建教学任务是实施听力的关键一步。首先，输入语言要满足“相关性”（relevance）原则，“人类的认知有一个单一目标，那就是：我们只注意那些与自身有关联的信息”（Sperber & Wilson， 1986）。选取输入材料应兼顾全面性和多样性，但都应相关于学习者的目标与兴趣，其中包括让学习者对输入材料进行自我选择和评估。其次，选取听力语料应以“使用者的真实性”（user authenticity）为目的，即：适合学习者当下水平，以及反映真实世界（real-world）的语言使用。以英语为母语的话语者（native speakers）之间自然的语言交流体现了语言“真实”（genuine）特征：自然的语速、节奏、语调、停顿；高频词汇、套话、时下俚语出现；话语者的犹豫不决、错误起句（false starts）、自我更正（self-correction）等等（Michael Rost， 2002： 124-125）。最后，听力材料还应该具备一定干扰性和困难梯度，学习者能够循序渐进提高听力过程中的判断力、分析能力和应变能力。

3.3.2 构建形成性评价检验模式

提供全面、立体的语言输入是实施评价的前提，将系统的评价模式构建于课堂才能有效促发学生投入听力学习（listening acquisition）。实施形成性评价形式多样，主要包括有测试型和非测试型。其中测试型，是指“形成性测验”形式，它是教学进程中实施的各种形式的简短测验，比如口头的或简短的书面学习测查（learning probe）等。形成性评价的有效性取决于所提供信息的可靠性以及正在进行的教学课程的联系程度、及时性和经常性等（McMillan， 2001）。

（1）测试型评价

测试型评价通常指纸笔测验，有时也包含口头测验形式。这是最常见的量化考核的方法，直接明了。教师通过经常性的、自编的小测验对学生的学习效果进行评测，测试内容有针对性，然后给予及时的教学反馈。根据听力测试的理论，教师可利用其中的分项测试法（the discretepoint approach）和综合测试法（the integrative approach）。考核评价对象的语音、语调、语法结构、词汇时可采用“true or false”选项或“ABCD”多项选择答题方式的分项测试法。综合测试法测试的项目主要包括复合听写、句子复述、综述填空等等。通过这种方式测试听者的听力水平得出的结果比分项测试法更为全面可靠。试卷的设计要注意效度和信度的结合。

（2）非测试型评价

从纸笔测验中得到的评价信息只提供了学生听力学习的部分信息。教师还必须运用其他一些资源和测量工具对学生进行全面的评估，如：课堂模拟、角色扮演活动、轶事记录等等。为了让听力评估系统化，教师应该记日志、写教学日记，以准确、真实地记录每个学生在听力课堂的情况。在评价时要重视评价对象即学生在评价过程中的主体地位，通过教师对评价标准的选择和解释，对自己在听力课堂的态度、策略与效果进行反思和评价，分析自己的问题与不足，找到解决方法，明确学习方向。

3.3.3 建立反馈机制

反馈既指学生接受的有关自己各种表现的信息，又指教师获得的有关自己教学相关的信息。反馈可以作为一种诱因。在某些情况下，提供有关努力结果的信息可以作为一种很有效的奖励加以使用（Gibbons， Duffin， Roberson & Thompson， 1998）。但是，要使反馈成为一个有效的激励因素，它必须是明确、具体、及时的。如果学生这周完成的任务直到下周才得到反馈，那么反馈的信息价值和激励价值都会降低。在听力课堂，假如学生一次出现了误听，教师或许会因为没有给予及时的反馈以及听力策略指导，他们会在一周内都会延续这种类似的错误。

教师还应该经常、高频率给学生反馈。行为主义学习理论的研究证明，不管奖励多么有效，如果奖励的次数不够频繁，那么奖励对改善行为没有多大作用（Robert E. Slavin， 2003）。经常地用一些简单有趣的测验对学生的进步进行测查，其效果要明显好于不经常的、较大规模的考试。具体的反馈兼具信息性和激发性（Kulhavy& Stock， 1989）。它告诉学生对在哪里，有何欠缺，这样他们就知道以后应该怎么做。教师在实施教学的各个环节注意观察学生在接受语言信息过程中流露的面部表情和精神状态，注重观察整个课堂气氛。利用观察获得的反馈，教师可以判断这堂听力课是否达到预期目的，是否完成设定目标，效果是否良好等等，以便调整下一步听力教学计划和目标。

4 . 结语

听是语言学习过程的一部分，同时又是一个非常积极的思维过程，它需要学生的充分参与（施心远：2006）。形成性评价是一种以学生为主体的评价，它能最大限度开发学生的自我评价能力，进而不断具备反思和自我管理能力。它认可所有学生的各个方面的成绩。将形成性评价模式运用于听力课堂，建立师生之间的信息反馈机制，为学生提供多种丰富的表现形式和机会，能够促进学习者提高听力策略，增强听力学习兴趣和动机，激发积极正面的情感因素，最终使学生的语言知识和技能得以更加全面地发展。

参考文献

Bloom B. S. Education to Improve Learning[M]. New York： Mc Graw-Hill， 1981.

Dulay， J.， Burt， M. and Krashen， S.， Language Two[M]. Oxford： Oxford University Press， 1982.

Michael Rost. Teaching and Researching Listening[M]. 北京：外语教学与研究出版社，2 0 0 5 .

Nunan， D. Second Language Teaching & Learning[M]. Boston： Heinle & Heinle Publishers， 1999.

Sperber， D. and Wilson， D. Relevance Communication and Cognition[M]. Oxford： Basil Blackwell， 1986.

Wong-Fillmore， L. Second language learning in children： a model of language learning in social context. In Bialystok， E.（ed.）， Language processing in Bilingual Children[M]. Cambridge： Cambridge University Press， 1991.

曹荣平、张文霞、周燕.形成性评估在中国大学非英语专业英语写作教学中的运用[J].外语教学，2004（5）：82-87.

盛湘君.高职英语教学中形成性评估的研究和实践[J].学术论坛，2005（5）：187-189.

施心远.“新世纪高等院校英语专业本科系列教材”之《听力教程》编写构想[J].外语界，2006（2）：57-60.

宋亚菲、李静、陈绮梅.网络环境下大学英语听力过程性评估教学模式研究[J].Sino-US English Teaching，2007（11）：1-4.

模式检测 篇4

图像边缘是图像的重要特征之一,在视觉中具有重要作用,研究表明人眼对物体的感知在很大程度上依赖于边缘,人眼往往通过物体的边缘就能够识别物体[1]。图像边缘是连接图像中灰度发生突变的像素点的集合,边缘检测就是要将图像中灰度剧烈变化的部位检测出来,即根据引起图像灰度变化 的物理过 程来描述 图像灰度 变化的过程[2]。边缘检测为人们描述、识别目标以及理解图像提供了重要的特征信息。

传统的边缘检 测算子有Robert算子、Sobel算子、Prewitt算子和Laplacian算子等。这些 方法都是 在图像上使用微分算子,找到局部 最大值或 者过零点 值对应的点,即认为这些点 是边缘点[3]。这些算子 对噪声比 较敏感,检测结果经常不能令人满意。本文利用局部三值模式对图像结构特征的表 征优势,提出一种 新的边缘 检测算法,能准确检测出边缘,和其它边缘检测方法相比,边缘检出率高、抗噪性能优。

1局部模式表示

1.1局部二值模式(LocalBinaryPatterns,LBP)

Ojala[4]提出了利用LBP从图像结构和统计分析角度分析图像。其作为图像描述算子已经成功运用在纹理分类、图像分割、人脸识别等领域[5]。LBP计算公式为:

其中,gp是邻域像素点的灰度值,gc是中心像素点的灰度值,p是邻域像素点的个数,r是邻域半径。图1给出了一个LBP模式的计算过程实例。在3×3的窗口内,以窗口中心像素灰度值为阈值,将相邻的8个像素的灰度值与其进行比较,若周围像素点的灰度值大于或等于中心像素点的灰度值,则该像素点的位置标记为1,否则为0。将3×3邻域内8个点级联起来可产生一个8位的二进制数,将二进制数转化为十进制数就得到该窗口的LBP值。

为消除图像旋转带来的影响,实现旋转不变性,Ojala提出了旋转不变 局部二值 模式 (RotationInvariantLocalBinaryPatterns,RILBP)。RILBP的计算公式为:

其中,Ror{x}表示将p位的二进制数x按位向左平移,并将最高位移 到最低位。RILBP很好地解 决了图像的旋转问题,但是模式集的个数随着p的增加会 急剧上升,降低了算法效率。为了降低模式集的个数,Ojala提出了均匀局部 二值模式 (UniformLocalBinaryPatterns,ULBP),ULBP计算公式为:

从式(3)可以看出,当r=1,p =8时,LBP的模式集个数降至10,模式集个数大大减少。

1.2局部三值模式(LocalTernaryPatterns,LTP)

LBP通过比较图像局部窗口内中心像素点和邻域像素点之间的灰度值差异性描述图像局部特征。对于图像灰度变化不大或中心点和邻域点灰度值相近的两个窗口,可能得到的LBP模式不同。为 了解决LBP算法这一 不足,Tan[6]提出了LTP方法。LTP算法考虑 的邻域结 构与LBP算法类似,计算公式如下:

其中,T为阈值。图2给出了一个LTP模式计算的过程实例。在3×3的窗口内,将相邻的8个像素的灰度值与中心像素灰度值进行比较,若邻域像素点灰度值减去中心像素点灰度值的差大于阈值T,则该邻域像素点的位置标记为1;若差值小于阈值-T,则该像素点的位置标记为-1;若差值在阈值 -T和T之间,则邻域该像素点的位置标记为0。可以看出,在邻域采样点个数固定的情况下,LTP模式种类数目远多于LBP。为了简化模型,将基本的局部三值模式分成上模式(upperpattern)和下模式(lowerpattern)。将原编码中除1以外的标记为0后得到的编码,定义为上模式。将原编码中除-1以外的标记为0后用1取代原来的-1,最后得到的编码定义为下模式。

当邻域像素点的个数p值较大时,LTP会生成过 多的模式种类数目,虽然描述的图像局部结构极为丰富,但是如此多的模式数量增加了后续处理计算的难度。将上模式与下模式串联作 为描述该 图像局部 窗口的特 征,此时,LTP算法只有2p+1种模式。LTP算法作为 传统LBP算法的一种扩展,很好地解决了传统LBP算法对图像中较小灰度值变化敏感的问题,对图像局部特征的描述更具有鲁棒性。

2局部三值模式边缘检测方法

由于图像边缘部分灰度值变动较大,超过一定范围认为这是一个边缘,LTP算法可以通过阈值T将图像平滑部分和灰度变化剧烈部分区分开来,适用于边缘检测。利用LTP进行边缘检测步骤为:

步骤1:计算原图像各方向的灰度差异值。对原图像中的每一个像素点gc,计算其与 距离该像 素点半径 为r的各方向邻域像素点gp的灰度差异值。

步骤2:计算和原图像对应的最大灰度差异图像。对原图像中每个像素点,对比步骤1中计算出的每个方向的灰度差异值,取最大值作为最大灰度差异图像中像素点的灰度值。计算最大灰度差异图像的均值,作为LTP算法中的阈值T。

步骤3:运用LTP算法对原图像进行处理,得到原图像每个像素点的LTP上模式和下模式。

步骤4:利用步骤3中每个像 素点的上 模式和下 模式,计算与其对应的旋转不变均匀模式(将不均匀模式也设置为0)。

步骤5:将步骤4中上模式与下模式的旋转不变均匀模式进行与运算,得到的结 果作为对 应图像中 像素点的值,即为边缘检测结果图像。

3实验结果及分析

为了验证本 文算法的 可行性与 有效性,在Matlab2008a平台上进行实验,与Marr-Hildreth和Prewitt边缘检测方法进行对比。Marr-Hildreth边缘检测算子先通过LoG算子进行滤波,再对图像的过零点进行检测,得到最后的边缘图像。Prewitt边缘检测算子是一种一阶微分算子,利用像素点上下和左右邻域点的灰度差,找出极值点,视为边缘点。为分析LTP方法检测边缘的鲁棒性和有效性,实验结果未作边缘细化处理和滤波处理。

不同边缘检测方法在Lena图上的实验结果如图3所示,Marr-Hildreth方法的阈值设为3.5。通过图3可以看出,Marr-Hildreth对细节的边缘提取更多,如图中头发处的边缘,但是也出现了更多的杂点和伪边缘,而且有边缘丢失的情况。Prewitt算子对背景的抑制效果最好,但是丢失的边缘最多。LTP检测方法在背 景抑制、边缘 检测完整性与精确性上效果最佳,不仅检测出了更多的边缘,如图3中左边两条竖直边缘,而且对背景的抑制效果也比Marr-Hildreth方法要好,如帽子中间不 是边缘的 部分几乎没有杂点出现。

本文使用最大灰度差异图像的均值作为阈值T,取得了较好的效果,但是对于图像不同部分选取同一阈值适用性不高,因为不同的边缘,灰度差异不尽相同。为此,需要分析不同阈值对实验结果的影响。不同阈值参数在Lena图上的实验结果如图4所示。据图4可知,T值的选取对边缘影响较大,T值越大,细节处的边缘丢失越多;T值越小,细节处的边缘越完整,但是也会引入更多的噪声杂点,如何选取合适的阈值需要进一步研究。

4结语

本文提出一种新的边缘检测算法,利用局部三值模式进行边缘检测,可以很好地将图像平滑部分和边缘部分区分开来,达到边缘检测的目的。实验结果表明本文方法较常规边缘检测方法有一定的优势,但在参数选取上需要进一步改进,如何根据图像自适应确定阈值参数,是下一步研究的方向。

摘要：边缘检测是指检测图像中灰度突变的区域边界,其结果直接影响图像后续处理,有效和准确地提取图像的边缘是边缘检测的关键。利用局部三值模式对图像结构特征的表征优势,提出一种新的图像边缘检测算法,能够准确检测出边缘,和其它边缘检测方法比较,具有边缘检出率高和抗噪性能好的优势。

模式检测 篇5

内容提要：LED和照明光电检测设备属于高端测试仪器，技术含量较高，客户对不同种类的测试仪器接受和了解必须依赖强大的技术服务体系。

不同于传统制造业，本行业内的企业竞争力主要依赖研究开发实力和销售服务能力。

LED和照明光电检测设备领域的技术发展速度较快，产品的灵敏度、精确度、分析速度等不断提高，这些技术性能的提高对于产品的竞争力至关重要，必须依赖大规模的技术研发，国际知名的检测设备制造商均非常重视研究开发方面的投入。

本行业的生产环节主要是以对产品技术含量有重大影响的核心部件装配为主导，外购一般部件，进行组装、调试。

内容选自智研数据研究中心发布的《2013-2018年中国白光LED产业市场调研及投资前景预测报告》

模式检测 篇6

摘要：隨着我国工程建设事业的不断发展，建筑工程施工项目数量和规模的不断增加，工程的质量问题越来越突出，传统的工程质量检测方法已经很难适应当前的行业需求，人们迫切的需要一种新型的质量检测方法来保证工程质量。本文就建筑工程质量第三方现场检测模式进行分析探讨，简单介绍了第三方现场检测运作模式，并论述在工程建设过程中运用第三方现场检测模式对于控制工程质量、推动检测机构转型和发展以及推动整个建筑行业的发展都具有十分重要的意义，文章最后就该模式在当前施工环境影响下，所存在的问题进行分析，并且提出了对应的解决对策。

关键词：建筑工程；质量；第三方现场；模式

自从改革开放以来，我国经济社会得到了非常大的发展，工程建设事业也一直在快速发展。但是质量检测管理模式仍然采用传统的方法，已经很难适应当前市场经济条件下建筑工程质量监督管理工作的要求，甚至起不到质量监督管理的目的。人们为了保证质量监督管理工作能够发挥一定的效果，开始不断的进行摸索，推行出第三方检测模式，以便能够对工程建筑的质量进行准确检测和管理，保证检测数据的真实有效性。

一、第三方现场检测模式

（一）定义

如今在国际上，工程检测的惯例便是借助第三方检测方式，这种检测方式的实施通常会交由专业化的检测机构进行。工程质量检测单位它是独立于施工单位和业主之外的具有法人资格的专业化检测机构，根据江苏省住房和城乡建设厅苏建质【2004】372号《关于改变我省建设工程质量见证取样检测委托方有关事项的通知》规定，质量检测委托方主体为建设单位，检测费用是由建设单位单独列出的，不属于施工费用，检测单位为业主负责。检测单位遵循公平、公正、公开的检测原则，它需要站在业主的角度对施工方进行全程检测，针对施工过程中存在的质量问题，按照国家有关固定进行评判。这种模式在我国应用的时间比较短，一经使用便得到迅速广泛的传播，如今已经在东部沿海地区得到广泛应用，效果十分显著。在这种检测模式下，必要时业主可委托具有独立法人资格的第三方在工程施工现场设立专门的分支机构，用于对工程质量的全程监督检测，设立现场试验室，由总部对各个施工现场进行统一管理。

（二）第三方现场检测和服务的主要内容

在这种检测模式下，施工现场的试验室主要负责的是对建筑工程施工材料取样的检测项目，总部则主要负责项目检测以及建筑工程的可靠性检测。设立在工程现场的第三方试验室负责对现场所有建筑施工项目的材料取样检测工作，这些项目主要包括：建筑材料，水泥、骨料、砂石等；回填土检测；混凝土的预制构件，比如装饰材料；外饰面砖粘结强度检验。第三方现场检测结构要想得到业主的信任，就需要不断提升它的服务意识，完善服务内容，如今它的服务内容主要包括：向工程业主以及施工单位定期汇报质量检测情况，针对检测中存在的质量问题，提出一些改进意见；参与解决工程质量问题和难题，提供专门化咨询服务；负责工程试验员网络管理指导工作；组织适应现场施工需要的工艺性相关试验等。

二、建筑工程质量第三方现场检测模式应用的意义及前景

（一）能够很好体现检测的公正性

和传统的检测模式相比，这种检测模式下，检测单位脱离了施工单位，成为独立存在的第三者，由于第三方所具有的独立性，使得检测和被检测单位之间不受其他非正常因素干扰，它所出具的检测报告就会更加具有公正性。这种模式下的检测单位取得市场占有的方式不再是某些被检测单位的需要，而是仅仅通过建立自己的品牌信誉和公正性，取得工程业主以及施工单位的信任就可以。第三方现场检测模式在保证建筑工程施工质量的同时，很大程度上促进了检测企业的发展。

（二）能够更好的满足工程质量需求，为工程质量把好关

在第三方现场检测模式下，检测单位之间面对的是工程，通过在施工场地设立专门的试验室来为业主提供服务，能够对工程质量进行有效的监督和把关，另外还有利于整个工程检测工作的协调和统一。比如在一些大中型的工程施工现场仅需要设立一个第三方试验室即可，不用再像以前一样需要承包商、监理或者业主各自设立试验室，或者每天频繁往返于工地和检测机构之间，减少了资源消耗，降低工程造价。第三方检测机构是长期驻扎在施工现场的，参与工程施工全过程的检测工作，能够对施工现场的隐蔽部位具体情况更好的了解，最大程度保证工程质量检测的准确性。

（三）能够促进检测机构的转型与发展

第三方检测模式对检测的定位就是服务，是一项特殊化的技术服务模式，这种检测模式不再像以前一样牺牲检测的公正性去迎合客户，而是在保证检测公正性的前提下，提升客户对检测服务的满意度，在检测工作上充分体现了公平、公正和公开性。检测单位通过借助这种检测模式实现了工程现场检测经验的积累，检测单位不断向专业化、规模化发展，同时工程施工现场的试验室又能够借助检测单位的专业化，不断提升技术水平、网络化水平，在为工程质量检测提供良好服务的同时，扩大了检测市场。

三、应用过程中存在的问题及对策

（一）业主或者工程管理方的认可和支持是这种检测模式得以应用的先决条件

这种检测模式下，检测单位对业主直接负责，如果业主质量意识欠缺，或者是并没有认识到检测工作对建筑工程质量管理所起到的重要作用，就会对检测工作没有足够的重视，对应的这种模式也就很难得以应用。另外有些业主为了自身利益也有可能在质量检测阶段对质量检测进行造价，那么这种检测模式也就失去了对应的意义。针对存在的这些问题，对策有两个方面：首先，要强制推行第三方检测模式，并且遵循公平、公正、公开的原则，保证检测数据的准确性，从而保证工程的质量；另一个方面要强化工程质量监管力度，最大化保证质量检测数据的真实性。政府对工程质量的监管力度会直接影响工程质量检测行业的未来发展，所以政府一定要重视监管工作，杜绝不良行为的发生，对检测机构做到严格管理。

（二）检测行业所具有的地域保护政策以及垄断性影响了这种检测模式的推广速度

当前，检测市场不是一个开放的市场，存在市场垄断，另外它同时也是一个政策导向性非常强的行业，不同的地方政策也存在很大的不同。各级地方行政主管部门会结合当地的具体情况，制定符合当地实际的政策，特别是所设立的资格审查注册制度，会直接决定检测机构的服务范围是以机构所在地为主，外地的机构要想进入本地市场存在严格限制条件，这种检测模式很难得到进一步推广，针对这些问题，可以做的是对建筑市场进行不断优化，完善法律法规，制定相关政策，逐步开放检测市场。

四、结束语：

综上所述，通过本文对建筑工程质量第三方现场检测模式的分析研究，我们了解到第三方现场检测是需要具有相应资格的检测机构，并且还需要在业主的委托下进行的一种现场检测，它同时还是一种科学规范的运行模式，能够充分体现检测过程的公正性，对工程质量能够做到很好的质量把关，还有利于推动检测机构的发展变革，对于完善建筑行业质量管理体系具有非常重要的意义。在建筑工程中应用这种质量检测模式能够取得非常好的效果，并且还能够得到各方的好评，不过这种检测模式在我国的起步时间比较晚，检测市场还并没有完全开放，操作模式仍然处在探索阶段，难免存在一些问题，只有通过不断探索，不断加强质量检测管理工作，才能够不断完善这种检测模式。

参考文献：

[1]丛锐. A市建筑工程质量检测中心现状及发展对策研究[D].吉林大学，2013.

[2]韩国波. 基于全寿命周期的建筑工程质量监管模式及方法研究[D].中国矿业大学（北京），2013.

模式检测 篇7

1.1、身高体重指数

身高体重的综合指数可以反映出一个人的体重是否超标, 通过对XX大学所有学院大一到大四女生进行的身高体重的测试发现, 有38.9%的女生体重偏轻, 而有6.7%的女生体重过轻, 而超重和肥胖的总数也达到了11.7%, 仅有42.7%女生的体重符合标准。由此看出, 体重问题已经成为了困扰师范院校女生健康的一个重要因素, 而在这些体重不达标的女生中, 因为过于重视体重而减少饮食的女生占的比例最高, 从而导致了自己的体重偏轻, 长此以往, 将会导致学生的营养不良等情况的发生。

1.2、肺活量指标

肺活量是评价一个人的呼吸机能和心肺功能的重要指标, 而且其数值对于测评具有强的依靠性。通过测试结果发现, 仅有79.54%的女生肺活量指标达到及格线, 仍然有20.46%的女生的肺活量指标不及格, 而在达到及格线的女生当中, 游戏率仅为10.81%, 这些数据都集中反映了师范院校的女生心肺功能偏低, 而且随着年级的不断增长, 这种趋势就愈发的明显, 这也反映出年级越高参加体育锻炼的人数就越少的一个现实。

1.3、台阶试验指数

台阶试验可以再最大程度上去检测一个人的心血管系统的机能, 研究表明, 师范院校的女大学生的台阶试验指数相对于肺活量和体重达标人数较高, 也反映出了学生的心血管机能较好的现状。

1.4、立定跳远

通过对师范院校女学生的立定跳远的结果进行分析看出, 有超过30%的女学生的立定跳远不及格, 这个结果反映出师范女生平时的锻炼时间少, 腿部力量不足, 根本无法达到跳远所要求的爆发力。

1.5、握力指标

握力指标反应的是学生的上肢绝对力量和爆发力的综合因素, 实验结果现实, 绝大多数的学生能够达到及格线, 但是仍然有将近10%的学生握力成绩不达标, 说明女生的上肢力量急需加强锻炼。

综合分析以上五个指标因素看出, 师范院校女生的体质健康状况不容乐观, 体重超标活偏轻、心肺功能不足和肌肉力量的缺乏是影响其身体健康的主要因素。众所周知, 女大学生正处于后青春期, 在这段时期内, 应该加强对其终身体育意识的培养, 使其能够在今后的学习、工作、生活中养成锻炼的习惯。而如何更好的去评价师范女生的体质健康状况, 形成科学的检测体系则显得极为的重要。

2、师范大学女生体质健康测试模式存在问题分析

2.1、注重测试, 忽视测试结果的后续使用和管理

研究发现, 师范院校对于针对女生进行的体质健康测试过于重视测试的过程, 对于测试结果的后续使用则极为的忽视。目前, 巨大多数师范院校仅仅是把测试结果做出来, 并没有相应的将测试结果进行深入的分析, 以此来指导师范院校女生进行相应的指导, 这就使得测试结果的后续使用极为的不合理。

2.2、没有建立针对体质弱势群体的有效干预措施

目前, 我国绝大多数的师范院校在对体质健康测试方面过分的重视测试的结果和标准, 而忽略了对于测试成绩不理想的弱势群体的有效的帮助。在很多学校中, 学生只是知道自己的体质测试不合格, 对于通过什么途径去改变这种情况则一无所知, 这种情况的出现与学校自身没有建立有效的干预体系和机制有极大的关系。

3、师范院校女大学生体质测试模式体系的建立理论基础

3.1、以大学生的体质健康管理为基础

高校学生的体质健康管理是学校对学生个体的体质状况进行全面检测、评估和提出相应决策的全部过程。他的主要目的就是对通过调动个体的积极性, 从而使其能够更好的锻炼来增强自身的健康, 也通过自身的带动使得整个集体的健康效果达到最佳。

结合师范院校女大学生的特点, 将健康管理的基本理念植入到大学生的思想意识中, 并真正的以测试的结果为标准引导大学生正确的锻炼, 这才能从本质上提升大学生的体质健康。师范院校女大学生的体质健康理论应该是从发现问题——分析问题——解决问题的基本思路来贯彻执行和解决的。

3.2、全面发展、重点突出的身体健康发展理论基础

师范院校的女大学生未来的就业方向主要以教师为主, 结合他们未来的工作岗位特点, 应该加大其在学校期间全面发展身体各方面机能的强度, 从而促使其身体各方面能够全面发展, 另外, 全面发展也可以促使其养成终身体育的习惯, 从而在工作中也能够带动其他的同事和学生;另外, 结合其具体的工作岗位有针对性的发展一些身体机能, 从而避免在工作者出现职业疾病。

全面发展和重点突出发展是相辅相成的, 只有做到全面发展才能够更好的突出重点的发展, 而重点突出发展之后也能够很好的带动身体各机能的全面发展。

4、师范院校女大学生体质测试模式体系的建立途径

4.1、加大学校和校外社区联合体育锻炼项目的实施

应该以学校为单位加大学校和社区的合作, 将更多丰富多彩的体育运动项目引入到校园, 另外, 要加大对于体育锻炼的小知识和小窍门的专门知识讲座, 为学生的自主锻炼提供相应的指导。

4.2、加大对于提高身体素质的相应政策的制定

严格有效的政策是保证各个院校贯彻执行具体措施的标准。它的制定, 应该严格的按照上级下达的文件执行, 其内容应包括大学生体质健康促进工作“领导机构与职责、组织与管理、经费保障、人员培训、督导与激励”等七个方面。其中充足的经费支持在该公共政策制定中应得到充分体现。

4.3、加大公共体育课对于女学生体质健康促进的服务力度

走访发现, 绝大多数师范院校的女生对于公共体育课的参与热情不高, 造成这种局面的原因是多方面的, 一方面, 与女生本身不好动的天性有关, 另一方面, 也与体育公共课缺乏吸引力是分不开的。因此, 各师范院校应该加大对于公共体育课的改革力度, 通过形式多样的体育项目激发女学生的参与热情, 以此来达到为提高女学生身体健康来服务的目的。

4.4、给予师范院校女学生参与体育锻炼最大的支持

要想从主观上提高师范院校女学生参与体育锻炼的主动性, 加强各方面的支持是必须的。只有加强包括学校、社会和政府部门的支持力度, 才能更好的激发女学生体育锻炼的积极性, 才能给其创造更好的外部环境。而学校作为学生生活、学习的最主要场所, 学校内部的人际、事物和物质环境的好坏将直接影响女学生的参与度。如果同学之间的人人际关系处理恰当, 则同学之间能够相互督促、相互陪伴的进行体育锻炼;如果学校的体育氛围好, 有着很多的体育项目的活动和比赛, 则女学生也会被这样的氛围所感染, 从而能够更积极的参加体育锻炼;第三, 如果学校的体育锻炼设施充裕, 场馆先进, 也能够为女学生的锻炼提供便利条件。因此, 这三者对于加大师范女生体育锻炼的作用巨大, 缺一不可。

5、小结

随着我国经济的不断发展, 人们物质生活水平的不断提高, 我国大学生的体质健康标准却在逐年的下降, 这种现象的发生是值得我们去反思的。近几年, 国家出台了一系列的政策, 其目的就是为了能够改善大学生的体质状况, 但是效果甚微。本文通过对师范院校女学生的体质检测现状进行分析, 并尝试性的提出提高女大学生身体健康的具体措施, 通过分析发现, 只有加强社会、学校和家庭三方面的合作、形成合力, 才能够使大学生的主动锻炼意识增强, 才能从本质上提高大学生的体质健康。

摘要：女生数量偏多是师范院校的一大特点, 如何提高师范院校女生的身体素质是保证其能够健康学习的关键所在, 本文结合当前师范院校女生体质现状, 对其检测体系模式进行相应的分析和研究, 找出适合师范女生体质检测的科学体系和合理的模式, 为科学指导师范院校女生合理锻炼提供参考性依据。

关键词：师范院校,女生,体质监测

参考文献

[1]周二三, 刘成, 李秀华.体质弱势群体的理论构建[J].体育学刊, 2008, 15 (7) :46-49.

[2]傅华, 李枫.现代健康促进理论与实践[M].上海:复旦大学出版社, 2003.

[3]陈君石, 黄建始.健康管理师[M].北京:中国协和医科大学出版社, 2007.

入侵检测系统的融合模式匹配算法 篇8

应用于入侵检测系统的经典的模式匹配算法包括单模式匹配算法[1]中的KMP算法、BMG算法[2]、BMHF算法[3]、RK算法[4]和多模式匹配算法中的AC算法、AC—BM算法[5]。目前随着对各种算法的研究不断深入,提出了不同的改进方法,同时也曝露了一些缺陷。本文提出了入侵检测系统的融合模式匹配算法,经过实验验证取得了较好效果。

1 处理公共前缀字符串

1.1 构造公共前缀字符串

转换待匹配的字符串集合为一个树状有限状态自动机(类似于Aho-Corasick算法),使其基于字符串的前缀得以构建。

1.2 公共前缀字符串匹配算法

定义一个函数Q(X)[7,8],当字符X∈P,并且仅出现过1次时,Q(X)返回值为1,否则返回值为0,即

(1)自右向左进行匹配,若成功,应用Q(P[m])检查模式串中出现P[m]的次数,如出现次数为1,则将此次匹配过程中第1个Q(T[i])=1的指针i的值用一个变量p来记录,并继续比较。

(2)若某处匹配失败且p≠0,可以知道只出现过1次的字符存在于已匹配字符串中,则应修改文本串T的指针为i+p,用K1为其赋值;若p=0,可知p中多次出现过匹配失败之后的字符,则应修改T的指针为i+Pdist[T[i]](假设匹配失败发生在i处),用K1为其赋值。也就类似于在下一次匹配进行时,模式串开始于P[m],文本串开始于T[Pdist[T[i]]]。

(3)e+1+Pdist[e+1]是由模式串末端对应文本串字符T[i]下一位字符T[e]得到的右移位置,可将其赋值给K2。

(4)对K1、K2的大小进行判断,若K1大于K2,则应对齐模式串末端P[m]与T[K1]处,并使新一轮匹配得以进行,同时P值置0;若K1小于K2,则应对齐模式串末端P[m]与T[K2]处。

(5)新一轮匹配仍使用上面的规则。

函数Pdist的描述(见图1),函数Q(X)的描述(见图2)。

在文本串和公共前缀字符串按上述算法的匹配过程如表1所示。

2 匹配结束处理

(1)如果匹配的字符串集合只有一个字符串则整个匹配过程结束,否则执行第二步。(2)匹配成功后,以匹配成功处为起点再执行第一步,反复执行第一步直到文本末尾。(3)文本被匹配成功的公共前缀字符串分为n段,从文本的第一个公共前缀字符串开始到下一个公共前缀字符串之前作为字符串L1,从文本的第二个公共前缀字符串开始到下一个公共前缀字符串之前作为字符串L2,以此类推分别得到L1,L2,…,Ln-1,

3 在L1,L2,…,Ln-1中利用以下算法分别与模式串匹配

算法描述:输入:字符串树root,正文T[1..n],minlenl,maxlenl;输出:字符串位置。算法:i=n-–minlenl;while(i>=0){j=i;ctNode=root;while(ctNode->child[T[j]]!=NULL){ctNode=ctNode->child[T[j]]);if((ctNode->label)>=0){output(ctNode)j++;if(j>n)break;}}i=i-skip(T[i]);}其中skip的计算公式为:if存在k,j使Pk[j]=char,0<j≤minlenl skip(char)=min{j|Pk[j]=char,0<j≤minlenl,1≤k≤q,q为字符串树中字符串的个数;else skip(char)=minlen

实验1试验环境:将Pentium IV 1.5 GHZ作为主机处理器,采用MinGWDeveloper Studio作为编译器,用纯文本数据作为测试数据,用不同的文本及模式对不同算法进行匹配次数测试,表2即为测试结果。

由表2结果可知,相比较BM算法和BMHF算法,后者在的匹配次数在测试文本1中减少了14.5%,在文本2中减少了12.8%,在文本3中减少了10.3%,平均起来减少了12.5%。融合算法的匹配次数相对BMH、BMHS算法,明显减少。

实验2试验环境:CPU Intel P4,2.0G,内存512M,操作系统为Windows2000 Server,在Windows2000下使用VC6.0编译过的snort2.0作为测试本算法的入侵检测系统,使用规则为snort2.0默认值。用1999年美国国防部高级研究计划局(DARPA)做IDS评估时使用的数据集作为测试数据,大量的正常网络流量和各种攻击都囊括其中,极具代表性。表3为一个星期的数据。

由表3结果可知,融合算法优于AC-BM算法。

4 结论

该融合算法兼容了单模式匹配算法和多模式匹配算法的优点,即能完成单模式匹配又能完成多模式匹配,实验证明该算法减少了匹配次数,提高了效率,识别了正文的大小写。

摘要：运用入侵检测系统的融合模式匹配算法取得待匹配的字符串集合的公共前缀与文本匹配,若为单模式匹配则匹配结束,若为多模式匹配则将文本被分割成的字符串集中的字符串分别与模式串匹配,该融合算法对单模式匹配和多模式匹配均提高了效率,识别了正文的大小写。

关键词：融合算法,公共前缀,单模式匹配,多模式匹配,效率

参考文献

[1]牟永敏,李美贵,梁琦.入侵检测系统中模式匹配算法的研究[J].电子学报,2006,34(B12):98-100.

[2]张娜,张剑.一个快速的字符串模式匹配改进算法[J].微电子学与计算机,2007,24(4):102-105.

[3]姜庆民,吴宁,刘伟华.面向入侵检测系统的模式匹配算法研究[J].西安交通大学学报,2009,43(2):58-62.

[4]蔡晓研,戴冠中,杨黎斌.一种快速的单模式匹配算法[J].计算机应用研究,2008,25(1):45-49.

模式检测 篇9

计算机网络的广泛应用已经对经济、文化、教育、科技的发展产生了重要影响, 许多重要的信息、资源都与网络相关。客观上, 几乎没有一个网络能够免受安全的困扰。依据Financial Times曾经做过的统计, 平均每20秒钟就有一个网络遭到入侵, 而安全又是网络发展的根本。尤其是在信息安全产业领域, 其固有的敏感性和特殊性, 直接影响着国家的安全利益和经济利益。因此, 在网络化、信息化进程不可逆转的形势下, 如何最大限度地减少或避免因信息泄漏、破坏所造成的经济损失, 是摆在我们面前亟需妥善解决的一项具有重大战略意义的课题。

而入侵检测技术便是为保证计算机系统的安全而设计与配置的一种能够及时发现并报告系统中未授权或异常现象的技术, 是一种用于检测计算机网络中违反安全策略行为的技术。在检测机制中最重要的组成部分是多模式匹配算法, 它能有效地进行精确的模式匹配并且能够适应网络中数据量的不断增长。然而, 传统的模式匹配算法对于数据包的检测是不切实际的[1]。因为在庞大的模式库中, 一个有效的检测机制必须同时搜索整个模式集, 而不是重复执行单模式匹配。包的处理过程不仅受到计算时间的影响, 更重要的是受到访问外部存储器次数的影响。众所周知, 近年来处理器速度的性能提高超过存储器速度的性能提高。例如, 一个外部存储器访问时间是网络处理器系统Intel IXP2x00检测反应时间的150-250倍[2]。因此, 一个快速的多模式匹配算法应减少外部存储器的访问次数。

1 传统的模式匹配

根据需要匹配的模式串数目可以把模式匹配问题划分为两类:单模式匹配和多模式匹配。两者之间的不同在于单模式匹配算法是在文本中通过一次搜索仅仅匹配一个给定的模式, 而多模式匹配算法则要在整个文本中搜索一个模式集给出的所有模式。

1.1 Boyer-Moore (BM) 算法

单模式匹配是在长度为n的文本串y=y[0.n-1]中, 寻找一个或多个长度为m的模式串x=x[0.m-1]。

经典的单模式匹配算法有:Knuth Morris Pratt (KMP) 算法, Boyer-Moore (BM) 算法, KarpRabin (KR) 算法。在KMP算法中, 模式在文本串上从左向右滑动, 搜索每一个可能的匹配, 文本串中的每一个字符仅仅被检测一次。因此, KMP算法的时间复杂度是O (n+m) , n和m分别是文本串和模式串的长度。在BM算法中, 模式匹配是从右端而不是左端开始。当出现一个字符不能匹配时, 模式向右滑动, 文本串中的一些字符没有被检测而直接跳过了。在最坏情况下, BM算法的时间复杂度为O (n+r*m) , 其中, n和m分别为文本串和模式串的长度, r为文本中出现的模式串总数目。BM算法在一般情况下不需要检测文本串中的每一个字符, 这一点在英文字符串中尤为突出[3]。

在实际应用中BM算法是最有效的模式匹配算法。与其它经典算法相比较, BM算法能提供最好的平均匹配速度。一些模式匹配算法对每一个模式重复应用BM算法来解决多模式匹配问题。然而这些算法原本是为单模式匹配设计的。因为不同的模式长度、模式集范围以及内存存储能力, BM方法不适合网络中数据包的检查。表1显示了这些不同[4]。

1.2 Aho-Corasick (AC) 算法

多模式匹配是从文本串string[1.n]中一次查找多个模式串P1, P2, …, Pq;所有这些模式串形成模式串集合{P}, 其中q为模式串的数目, q=1时, 多模式匹配蜕化为单模式匹配。

多模式匹配的经典算法是基于有限自动机DFSA (deterministic finite state automata) 的算法[1], 该算法在匹配前对模式串集合进行预处理, 转换成树型有限自动机。然后只需对文本串进行一次扫描就可找出所有模式串, 其时间复杂度是O (n) 。这些基于DFSA的算法主要是通过软件或硬件来实现的。

Aho-Corasick (AC) 算法是一个基于自动机的算法, 它提供了最好的最坏情况下的计算时间复杂度[5]。通过用一个简单的数据结构, 存储状态转移矩阵的存储空间需求是O (|□|×S) , 其中S是自动机的状态数目, □是字符集, |□|表示字符集中的字符的数目。用一个压缩结构, Tuck等改进了AC算法 (AC-C) , 降低了AC算法内存需求的2%[6]。然而, AC-C算法的数据结构仍然很大, 不能放在片上的缓冲中。虽然, AC算法有最好的最坏情况下的计算时间复杂度, 但是对外部存储器访问的反应时间仍然是处理过程的主要影响因素而不是计算时间。另外, 即使仅仅只有一个模式改变了, AC算法必须重建失败表, 因为它的失败表是通过全部模式集的相互关联建成的。当增加或减少模式的时候, AC-C也需要重建完整的状态机。结果, 对于模式更新, 基于AC的检测机制不得不暂停, 暂停时间与P中所有模式的总长度成比例。

2 改进分级多模式匹配算法 (HMA)

BM算法主要应用于单模式匹配, AC算法对存储空间的需求又比较大, 以至于出现频繁访问外存的情况, 所以它们都不适合于实时网络数据包中多模式的匹配。基于以上原因提出了分级多模式匹配算法 (HMA) 。此算法包括两个阶段:线外预处理阶段和线上匹配阶段。线外阶段为线上阶段构造了两张小表:H1和H2[4]。HMA算法能有效地减少外存的访问次数和不以内存空间为代价的串匹配。

为了构造H1和H2表, 提出了一个频繁字符搜索算法 (FCS) 和一个集群平衡策略 (CBS) [4]。FCS是用来从模式集P中找出频繁字符集合F, 用它来建立第一层表:H1;用F和CBS建立第二层表:H2。H1和H2作为两个过滤器来避免不必要的外存访问和模式匹配。第二层匹配仅仅在第一层得到一个匹配之后才进行。HMA仅仅将P中的一些选定模式与包中的可疑子串进行比较, 而不是将包中的所有子串与所有模式进行比较。实验表明, HMA能有效地改善匹配的性能。

2.1 FCS算法

定义PC为P的子集, 在PC中的所有模式包含一个字符c, 即PC={pi|c∈pi和pi∈P}。显而易见, 假如一个字符在不同的模式中较其它字符出现的频繁, 它将被作为F中的一个元素, 这样则出现了小集合F。基于这一推论, 用FCS算法来查找P中的频繁字符集, 设为F={fi|fi∈□}, F是代表模式集P中模式的最小字符集, 其中fi是一个频繁代码, □为字符集。FCS算法如下所示。

输入:一个模式集P。

输出:一个频繁代码集F。

用一个|□|维向量M= (mi) 和一个|□|×|□|矩阵R= (rij) 作为临时存储, 其中0≤i, j<|□|。M是一个位图, 记录模式中每一个字符的出现。R用来记录发生的频率。对于rij, i≠j, 表示模式集P中ai与aj同时出现的次数。rii记录字母ai∈□在不同模式中出现的频率。例如, rij=2表示当前P中有两个模式包含ai与aj。首先, FCS算法在位图M中记录每个模式的字符出现, 然后积累M中的元素到R中各自相对应的元素 (2-4行) 。然后, FCS找到最大的出现频率rff, 把相应的字符af作为F中的一个元素, 然后把R中与af相关的元素进行值调整 (6-9行) 。FCS重复这一过程, 直到R中对角线上的元素全为零。

FCS从P中找到F之后, 就可以构造第一层表 (H1) 。H1的第a个条目表示为H1 (a) , 每一个条目有两个字段:频繁代码ID, 即H1 (a) .fid;单字符模式ID, H1 (a) .pid。即H1 (a) .fid={i|a=fi∈F}, H1 (a) .pid={i||pi|=1, pi=’a’和pi∈P}, H1中不用的字段置为NULL。由于H1是一个小表, 例如仅仅256个条目, 它能被放在片上缓存中。H1作为第一层线上阶段过滤器, 它能很快的发现是否一个包包含一个模式。即, HMA利用F减小了搜索范围。

2.2 引入模式树的集群平衡策略

通常, 大多数包是没有危害的, 有危害的包也仅仅包含一部分模式。假如能够根据P中模式的相似性将P分成不同的小集群, 然后仅仅一个集群的模式与输入串相类似需要比较。这样, 匹配过程的效率将会提高。

定义集群关键点作为划分模式的标准, 其中每一个集群关键点是模式中的字符。两个普通代码作为一对集群关键点, 称作一个关键对, 记作 (a, b) , 其中第一个关键点是F中的频繁字符, 第二个关键点是普通字符。用Pa, b表示选定模式 (模式的子集) 的集群, 它包含关键对 (a, b) , 即Pa, b={pi|’ab’奂pi, a∈F且b∈□}, 其中’ab’是两个串a和b的联合, 是一个pi的子串。因为一个模式可能有几种方式选择一个集群, 一个好的分配能够均衡集群的大小, 因此能够改善HMA在最坏情况下的执行效率。

为了降低最坏匹配时间, CBS用来平衡集群大小。在CBS中, 一个|F|×|□|阶矩阵N= (na, b) 用来记录一个集群Pa, b的当前大小。算法如下:首先, CBS从P中读出一个模式并扫描它。根据FCS, 对于任何给定的pi, 存在一个字符pi[k]∈F, 1≤k<|pi|。为了平衡集群大小, CBS在pi的所有关键对中找到最小的na, b, 记作 (a, b) , 其中a∈F和’ab’∈pi。在pi进入最小集群Pa, b之后, 相应的na, b是增加了。按照这一方法, 所有模式分进了指定的集群中。

在集群分配的基础上构造了第二层表H2。因为每个集群Pa, b都有很多个模式, 这些模式都含有子串’ab’, 要在这些模式中找到一个模式与数据包T中的某个含有’ab’的子串相匹配仍然是耗时的。所以, 将一个集群Pa, b的所有模式以关键对 (a, b) 为根节点向前向后分别建立两颗模式树。H2每个条目H2 (a, b) 由4个字段组成:模式ID H2 (a, b) .pid, 模式内容H2 (a, b) .data, 同一个集群中指向向后模式树指针H2 (a, b) .next和指向向前模式树指针H2 (a, b) .late。

图1描述了HMA中H1、H2的构造, 假定字符表是26个英文字母。图中有6个模式:a, red, orange, green, yellow, black。由FCS算法可知’e’和’a’是最频繁字符, 它们都出现在三个不同的模式中, 所以F={e, a}作为这6个模式的频繁字符集。由于H1仅仅有|□| (=26) 个字段, 所以它能够存放在片上缓存中。第一个模式’a’是单模式, 它存放在H1表中。模式’red’有’e’∈F以及关键对 (e, d) , 所以根据CBS, ’red’被放到集群Pe, d。剩下的模式使用同样的集群策略。

2.3 HMA算法的在线匹配过程

2.3.1 第一层匹配

在这个匹配阶段, 从左到右扫描T, 每个字符T[t]作为索引关键字去查找H1中的条目H1 (T[t]) 。由于H1是很小的可以放在微处理机制的内存中, 所以访问内存的时间与访问外存相比较小得多。

在第一层匹配中, 假如H1 (T[t]) .pid不是NULL, 那么T[t]是一个单字符模式, 这个被匹配的模式将被放入成功匹配模式集PM。无论H1 (T[t]) .pid是不是NULL, 这第一层匹配程序都检测fid字段。

假如H1 (T[t]) .fid是NULL, 则T[t]埸F, T[t]不进行模式匹配而跳过。然后, 在线匹配停留在第一层匹配, 进入下一个字符T[t+1], 检查H1 (T[t+1]) .pid。由于|F|比|□|小, T大多数字符能够发生跳动而不进行第二层匹配。因此, 字符比较的数目和外存访问的次数都能减小。

假如T[t]F, T可能包含一个模式pi∈P, 其中T[t]∈pi。也就是说, 由于H1 (T[t]) .fid不是NULL, T可能有一个模式 (或者多个) 属于集群PT[t], T[t+1]。然后第二层匹配开始执行。

2.3.2 第二层匹配

在第一层匹配之后, 只要H1 (T[t]) .fid不是NULL, 这匹配过程进行第二层匹配。根据输入T, H2 (T[t], T[t+1]) 显示相对应的集群PT[t], [t+1]的位置。

在第二层匹配中, 首先是检查H2的pid字段。假如H2 (T[t], T[t+1]) .pid是NULL, 它意味着集群PT[t], [t+1]没有模式。然后, 扫描下一个字符T[t+1], 匹配过程返回到第一层匹配。否则, 假如H2 (T[t], T[t+1]) .pid是有效的, 意味着集群PT[t], [t+1]中可能有模式匹配于T中的子串。然后, HMA将H2 (T[t], T[t+1]) 中的模式串内容与T中对应部分相比较。比较时先搜索向前模式树, 若成功, 再搜索向后模式树, 若还成功, 则将匹配成功的模式加入PM。以此类推, 最后得到包含所有匹配成功的模式集PM。

3 实验及分析

通过实验模拟, 将HMA算法与目前常用的BM算法、AC算法相比较, 其中BM算法、AC算法都已经用在IDSs中。Snort是最著名的NIDS, 其中的模式是由VRT提供和检测的。在这一模拟中, 不同的模式有200-2000个, 字符集|□|=256。含有可疑信息的数据包是通过随机选择模式和随机分布产生的[4]。攻击系数λ表示一个数据包中可疑模式的期望数。得出如图2所示的实验数据。

从图2可以看到HMA算法的性能要优于BM算法和AC算法, 即使|P|和λ增加也是如此。HMA的曲线随着λ的增加逐渐上升, 这是因为当数据包中有比较多的可疑模式时, HMA访问外存的次数会增加。

4 结束

网络安全在当今社会的各行各业越来越引起重视, 高效的多模式匹配方法是网络信息审计系统好坏的主要评价标准。本文章提出了一种分级的多模式匹配算法 (HMA) , 该算法在性能上明显优于其它类似的算法, 例如BM算法、AC算法。当然, 网络在迅速发展着, 攻击网络的方式方法也在不断变化着, 所以要求多模式匹配的模式库要不断更新, HMA算法的模式库更新还需要在以后的学习中深入研究。

摘要：多模式匹配的效率是网络内容检测的主要技术之一。本文在分析现有模式匹配方法的基础上——主要是BM算法和AC算法, 提出了分级的多模式匹配算法 (HMA) , 该算法适合网络数据包中模式数量大、长度小的特点。实验表明该算法能有效减少访问外存的次数, 性能明显优于其它算法, 这样可以有效保证网络信息安全。

关键词：网络安全,内容检测,多模式匹配

参考文献

[1]A.V.AHO, M.J.CORASICK, Efficient string matching:an aid to bibliographic search[J].Communications of the ACM18 (6) (1975) 330-340.

[2]Sridhar Lakshmanamurthy, Kin-Yip Liu, Yim Pun, Larry Huston, Uday Naik, Network pro-cessor performance analysis methodology[J].In-tel Technology Journal6 (2002) 19-28.

[3]FAN JANG-JONG, SU KEH-YIH.An effi-cient algorithm for match multiple patterns[J].IEEE Trans on Knowledge and Data Engineer-ing, 1993, 5 (2) :339-351.

[4]Tzu-Fang Sheu, Neu-Fu Huang, Hsiao-Ping Lee.Hierarchical multi-pattern matching algo-rithm for network content inspection[J].Informa-tion Science178 (2008) :2880-2898.

[5]GRAHAM A.STEPHEN, String Matching Algorithms[J].World Scientific, 1994, ISBN981-02-1829-X.

一种新的入侵检测模式匹配算法 篇10

在入侵检测系统 (IDS) 中, 模式匹配算法是很重要的部分。所选算法的好坏, 直接决定着IDS检测的效率。IDS常用的算法主要是BM[1,2]及其改进算法[2]、Modified Wu-Manber (MWM) 算法[4]、Exclusion-Based (ExB) 算法[4]以及Aho-Corasick (AC) 算法[3,4]。

在IDS中, 都有个来存储异常/病毒特征 (字符串) 的库, 本文称作模式库。所有要匹配的模式都是存在于模式库中的。IDS把模式库中的串作为模式, 目标数据流作为目标串。

本文结合IDS特点, 提出了一种适用于入侵检测的新模式匹配算法 (NPM算法) 。

1 一种新的模式匹配算法

为了便于下文比较, 先介绍著名的单模式算法:BM算法。

1.1 BM算法

BM算法的特点是:a) 算法是从右向左进行匹配的;b) 在某个位置不匹配时, 算法按照预先计算好的跳转向量向右跳转。同KMP算法类似, 跳转距离只与模式串本身有关。

对于同一目标串和模式串, KMP算法从左向右匹配, 在目标串的i位置发现不匹配;而BM算法从右向左匹配, 在j位置发现不匹配;那么i≤j。这表明BM算法能更早发现不匹配从而决定跳转。BM算法最好的时间复杂度是O (n/m) , n是目标串长度, m是模式串长度。一些实验表明BM算法通常比KMP算法快3～5倍[2]。

1.2 NPM算法

1.2.1 算法思路

将模式库中的模式按长度分类。模式长度为2c+1～2c+2-1作为第c类, 对第c类中的所有模式S (S1, …, Si, …, Sn) 的2c+1前缀子串按位异或 (XOR) 运算得到a;将a与S中每个Si的2c+1前缀子串依次进行XOR运算得到T (T1, …, Ti, …, Tn) ;匹配时, 在数据流x中截取与a等长的子串xj…xk, 按位异或得到结果r;由XOR运算的性质可知, 如存在匹配的模式, 那么r必定与某Tm相同。为了避免线性查找, 预先将Ti经过Hash算法f存储到Hash表ht中:键KEYi=f (Ti) , 值Vi=Si;匹配时, 将r哈希, 判断结果是否出现在ht中。若否, 必定不匹配;若是且为KEYm, 那么将x的子串xj…xl (与Sm等长) 与Sm比较, 确定是否匹配 (图1) 。不匹配时, 向后移一个字符与xj+1对齐, 继续上述匹配过程。当然也可能发生Hash冲突, 此时两个不同模式的2c+1前缀的Hash值相同, 本文采用红黑树 (RB-Tree) 的存储结构来解决Hash冲突:红黑树的每个节点的key是Hash值, value是指向Hash值相同的模式链。

1.2.2 算法框架

图1是算法框架。图中存储结构使用的是Hash表, 基于RB-Tree的实现只需将Hash表替换为RB-Tree。

虚线以下是初始化的部分;虚线以上是匹配部分。本文只考虑匹配部分时间复杂度。

1.2.3 异或 (XOR) 运算

XOR运算作用: (1) 本文最初想法:寻找一种运算结构, 该运算能够根据多个模式计算出一个新模式, 利用该新模式进行匹配。 (2) 使得用作Hash的字符串更加随机化了, 有助于降低Hash冲突。

1.2.4 Hash值计算

Hash值的计算包括两步: (1) 根据Hash算法计算出一个数值; (2) 用第 (1) 步的数值对一个大素数取模运算, 得到Hash值。

本文采用g++扩展库中默认的字符串Hash算法__stl_hash_string, Hash值通过迭代式hi+1=5×hi+ai+1计算得到hn, h1=0, ai是位置i处的字符对应的ASCII码值;考虑到实验中的模式库大小不是很大, 算法选用的大素数是24593。

2 复杂度分析

这里对BM算法和NPM算法作时间复杂度分析, 并且讨论它们适用的场合。

记n为第c个模式库大小, 2c+1为第c个模式库中模式的前缀长度, t为目标串长度。

BM算法在单模式上使用复杂度为O (t) , 在IDS环境下使用复杂度为O (t×n) ;而NPM算法复杂度为O (t×2c) 或O (t× log2 (n) ) 。

图1中Hash、XOR运算时间均是O (2c) , Hash表的查找时间是O (1) ;对于目标串x, 从某个j位置开始匹配, 这些运算和查找的时间复杂度就是O (2c) ;在匹配的过程中j有t-2c+1个位置, 因此时间复杂度不同是O (t×2c) 。而当采用RB-Tree的存储结构时, 由于RB-Tree是一种平衡二叉树[3], 查找时间是O (log2 (n) ) ;因此, 时间复杂度是O (t× log2 (n) ) 。

因此, (1) 采用RB-Tree存储时, NPM算法优于BM算法; (2) 采用Hash表存储且2c > n, 即c > log2 (n) , BM算法优于NPM算法; (3) 采用Hash表存储且2c < n, 即2c > log2 (n) 且c < log2 (n) , NPM算法优于BM算法; (4) 采用Hash表存储且2c = n, 两种算法效率相当。

实际IDS中, 模式分布以短模式为主, 也即c往往很小;而且n往往较大。也就是说上述 (2) 、 (4) 出现的概率是比较小的。

3 实 验

实验比较了BM算法和NPM算法两种不同实现的运行时间和内存使用情况。

3.1 实验环境

Pentium (R) 4, 双CPU, 主频3.06GHz, 512M内存;Ubuntu 7.04 操作系统。

3.2 实验数据

一个数据流文件和5组模式库大小 (n=200、400、600、800、1000) 与若干不同模式长度 (22～23-1、……、2k+1～2k+1-1) 的组合构成的各种模式库文件。这些文件的内容是一行行的字符串, 它们是随机生成的, 取自26个英文字母大小写构成的字符集。数据流文件由2000行字符串组成;模式库文件名由行数和模式长度的组合命名, 例如第2组第3个文件命名为400-16.txt, 内容是400行长度在24～25-1字符的模式串。针对每个模式库, BM算法和NPM算法执行5遍, 结果取平均值。根据实验的不同, k有所不同, 数据流文件中目标串长度范围也不同。

本文的实验数据是随机生成的;数据流文件2000行, 每行20～2000个字符, k=9, 即有9种不同的模式长度范围。

3.3 实验结果及分析

3.3.1 同一算法, 模式库大小、模式长度和时间关系

图2、图3、图4分别是BM算法和NPM算法两种不同实现的耗时情况。

图2中, n取200到1000, 模式长度从x5到x9, BM算法耗时大体上呈指数增长。可以看出BM算法耗时与模式库大小成正比 (纵坐标) 。

从图3、图4可以看出:基于NPM算法的两种实现效率是相当的, 耗时最多是10000ms, 最少2000ms;对应n=200到1000的不同情况, 曲线高度重合, 说明模式库大小对算法耗时影响极小。在x1～x4时, 耗时增长很缓慢;而x5～x8时近似于直线增长;从x8～x9时, NPM算法的两种实现, 耗时都有较大下降。这是由实验所生成的数据流的均匀分布特性造成的, 因此不应考虑这列数据。

3.3.2 同一模式库, 算法、模式长度和时间关系

从图5中可以看出, 模式长度为x3～x6时BM与NPM算法效率相当;但是x7～x9时NPM比BM算法耗时要小得多。

实验中得到的倍数如表1所示。

从表1看出:模式库很小 (n<=100) 时, BM比NPM算法稍快 (10倍以下) , 如表1中行n=40;模式库比较大时 (n>200) , NPM比BM算法要快很多, 且n越大, xc越大, 倍数越大。

3.3.3 小结

上面两个比较实验说明, BM算法耗时与模式库大小成正比, 而NPM算法耗时受模式库大小影响很小;随着模式长度的增长BM算法耗时快速增长, 而NPM算法增长较慢。

3.3.4 内存使用情况

BM算法占用内存最多8.9M;NPM算法最大约为2.4M。BM算法内存消耗的一个主要部分是存储各个模式的跳转向量, 而NPM算法不存储这些信息。可见, 本文所采用的算法框架, 内存占用也是比较低的。

4 结 论

本文提出的NPM算法, 适用于大模式库和长模式的环境。实验也表明, 模式库大小和模式长度对单模式算法 (如BM算法) 影响很大;而模式库大小对NPM算法影响极小, 模式长度对NPM算法的影响也比单模式算法要小得多。

本文的实验给了我们一个启示:在存储上, 按照模式长度范围, 而不是按照模式种类来组织模式库, 使得IDS能够取得更高的吞吐量和更少的耗时。

参考文献

[1]Boyer R S, Moore J S.A fast string searching algorithm.Communica-tions of the ACM, 1970, 20 (10) :762-772.

[2]费洪晓, 戴宏伟, 肖新华.Snort中BM模式匹配算法的研究与改进[J].计算机系统应用, 2007, 16 (8) :113-116.

[3]Aho A, Corasick M.Efficient string matching:an aid to bibliographicsearch[J].Commication of ACM, 1975, 18:33-40.

[4]唐谦, 张大方.入侵检测中模式匹配算法的性能分析[J].计算机工程与应用, 2005, 41 (17) :136-138.

模式检测 篇11

关键词：汽车检测与维修；教育培养规格；课程系统

【中图分类号】U472-4

1.汽车检测与维修专业教育培养目标定位

为了符合未来汽车检测与维修的职业需求，凸显专业技能的汽车检测与维修专业的培育目的应该是：具备优秀的文化素养和专业知识基础和良好的心理状态；熟练掌握现代化汽车检测与维修理论、零配件拆卸和装置、故障判断和维修技术，熟悉汽车技术发展态势，具备相应的研发能力和创新能力；较为熟练的专业实践技能，具备必要的专业实践经验和职业发展潜力，可以准确地解析和测评此专业领域的专业行为和专业工作进程，具备进行本专业教学、现代化生产、管理、先进科学技能成果转换、拓展的工作技能。并且需要有国家汽车检测和维修专业的中级或者高级汽车维修工职业资格证书。

2.建成和专业培育目标相符合的课程系统

现代汽车是先进的计算机控制、数字通信、液力传输、新能源等技术相互交融组成的高科技物体，需要现代汽车检测和维修人员不知要对器械，而且要对计算机和电子技术都应该有比较完整的理解和运用，技术的全面性和知识的综合性是现代汽车检测和维修专业职业技术的主要特性。所以，对于此专业教师的专业要求愈发严格，不但需要教师具备丰富的理论知识和丰富的实践操作相结合的教学方式，而且还需要具备掌握现代汽车行业高科技发展和运用并且及时传输给学生们的能力。所以这就为汽车检测和维修行业的教育培养规格和结成系统给出了新的需求。

课程系统指的是把教育内容依照一定次序组合起来的体系，是教育内容和方式的结合，课程系统也是实现培育目的、确保人才质量的重点。我国的汽车检测和维修专业的教学课程虽然提升了实践运用课程数量的比例，但是依然没有办法跳脱传统课程系统的结构，即重理论轻技术，有些教学课程相对陈旧，有些教学内容在有关课程里反复讲解，但是代表本专业现代化水准的新知识、新理论、新方式却不能及时的运用到教学里来。所以，当前的汽车检测与维修专业的教育培养规格和模式还不能很好的满足广大学生的专业需求。为了解决这些问题，我们应该精选公共基础课和专业基础课，精炼教育内容。使基础课展现出实用性和现代性相结合，从符合现代汽车检测和维修专业对人才的需要出发，重新规划和设计基础课程和教育内容，删减一些不需要的知识，把相关知识整合成为专业技能知识系统，引申和提升能使学生具备现代化汽车检测与维修的专业素养并且操作性强的课程，比如提升计算机、数字多媒体和现代管理等课程的比重。有目标的倡议专业基础课程为专业服务的观念，把工程力学、金属工艺、机械作图等课程进一步展开精化，并且要具有时代性，对那些涵盖性强、适用面广，具备普遍含义但是常常会用到的理论知识一定要深入透彻地讲解，它能够促使学生学会举一反三。接着应该优化专业课程。优化专业课程指的是通过专业的视角重新看待专业课的内容，删减一些陈旧的理论和知识，运用新观点、新技术来补充、革新和替代。确立和凸显专业主要课程，确保主要的专业知识、基础理论的教育和专业技术、实践操作能力的培育。三是强化实践操作课程。作为未来的汽车检测与维修人员，需要较强的实践操作能力，必须符合规范。在课程规划里要注重协调相关课程的教育和操作的需求，加深实践操作课程不仅要落实措施、重视成效，还要处理好实践教育和理论教育的关系，就是理论教育要符合实践教育的需要，但是实践教育也需要在理论教育的基础上进行，两者需要在具体的培育目的上高效统一。

提升学生的基本理论的学习和基础操作能力，扎实学生的基本专业素质，提高学生的专业能力；凸显主要课程、并且基于此建立途径宽、方向多的课程系统，以此提升学生的就业竞争力和专业适应能力；加强操作技术培训的落实力度，依据汽车检测与维修专业的方向，培育专业能力，进而达成课程系统的规范化和优良性。

3.凸显以专业技术为目的的教育方式，建成实践操作体系

汽车检测与维修专业教育承担着培育学生既可以熟知专业理论，又可以熟练进行实际操作的任务。汽车检测与维修专业教育的特别之处主要展现在重视操作能力的培育，具备培育目标能力化和课程规划职业化的特征，对学生展开专业技术的培育应该是职业教学的头等大事。汽车检测与维修专业的专业技术涵盖两个方面：一是以专业技术培训为主要方面的职业技能实践教育，涵盖技术和生产教学、科研培训等为主要目标；二是以培育实践能力和娴熟地掌握操作技能，包含教学实践里的汽车检测与维修、教学实习，目标在于使学生娴熟掌握教学内容、了解教育进程和教育方式。规划以理论为方向的知识类课程和以能力为方向的操作培训类课程。具体教学内容为：在基本理论方面，教育内容不是通过某一个学科系统为根据，而是以设定的专业性，就是担任汽车检测与维修类岗位、指导实践操作等需要具有的素质和专业能力为根据，建成以基础技术、专业技术、综合技术训练三个方面为主要的较为独立的操作教育系统。每个方面包含部分专业训练课程，并且配备实训教程，每个实践课程通过一些基本培训任务构成。透过实践操作把理论知识转变成专业技能，讲求教、学、做的高度统一，构建较为独立的实践操作体系，著重技术培育。

4.结语

综上所述，在汽车检测与维修专业教育培养中，首先要明确教育培养目标定位，其次建成和专业培育目标相符合的课程系统，最后建成实践操作体系，使学生具备优秀的文化素养和专业知识基础和良好的心理状态；熟练掌握现代化汽车检测与维修理论、零配件拆卸和装置、故障判断和维修技术，熟悉汽车技术发展态势，具备相应的研发能力和创新能力，这样才能提升汽车检测与维修专业学生的实践能力和专业素养。

参考文献：

[1]田建英，王宝安，郭法宽. 高职汽车检测与维修技术专业工学结合人才培养模式的研究与实践[J]. 武汉职业技术学院学报，2009，06：37-40.

[2]于仕斌. 汽车检测与维修高级技工职业活动导向课程开发的实践与研究[D].华东师范大学，2009.

[3]王德良，刘翔. 汽车检测与维修技术专业人才培养模式研究[J]. 科技创业月刊，2012，04：109-110+112.

模式检测 篇12

仓储粮食是为了防备战争、保证人民粮食需求、调节粮食供求平衡、稳定粮食市场价格、应对重大自然灾害及其它突发性事件而采取的有效措施, 因此,粮食的科学储藏具有重要的战略意义和经济意义。粮食的储藏安全一直是困扰粮食管理的重大问题,尤其是大型国有粮仓,其分布范围广泛,通讯距离远,不宜统一远程管理。粮食在储存过程中,易受温度、湿度及虫害等因素的影响。为减少损失,保障仓储粮食的品质,就必须采用粮情检测技术,对粮食储藏过程中的影响因素进行实时监测、分析,并对异常情况及时采取适当的控制措施[1]。目前国内生产的粮情检测系统大多采用RS-485总线技术,由于RS-485总线技术不支持多主结构,系统容量小,通信距离短,整个系统实时性不强、增加节点困难、抗干扰能力差。因此为了使粮仓检测系统能实现远程监测,提高粮仓监测系统的可靠性,扩大粮情检测功能,现提出构建以CAN总线与以太网相结合的通信网络,实时检测粮堆的温度、湿度及虫害信息,并提供WEB检测数据浏览[2]。

1系统结构

根据粮仓分布特点,系统结构分为三部分:CAN总线构成的现场测控网络、嵌入式网关、三层B/S(Browser/Server)模式的粮情查询网络。如图1系统架构示意图。

CAN总线现场检测网络使用双绞线作为传输介质,连接多个智能检测节点,以多主方式工作。智能检测节点连接多个数字温度、湿度传感器及粮虫检测装置,通过CAN总线网络将检测结果写入粮情数据库中。

由于CAN总线与以太网构成的网络为异构网络,不能直接通信,解决CAN总线与以太网互联的解决方案有多重,设计嵌入式以太网关解决通信问题,具有安全、可靠和性价比高等特点,在一定程度上解决了现场总线在控制系统的分散性和开放性问题。

三层B/S粮情查询网络:第一层数据模型层,由SQL Server2005粮情数据库构成;第二层数据访问层,由ASP.NET编写的粮情查询程序;第三层业务逻辑层,管理者利用浏览器查询粮情。特点:客户端不用维护,只需浏览器就能方便实时了解粮仓情况,有利于中型或大型粮仓远程精细化管理。

2硬件设计

2.1CAN和以太网网关

嵌入式网关[3]是粮仓检测信息系统的核心部件,实现CAN总线与以太网之间的通信协议转换和数据传输。网关硬件平台设计充分考虑可靠性、性价比、现场信息吞吐量、开发难度等要求,采用Maxim公司的网络微控制器DS80C400为主芯片。它是高度集成的8051器件,集成10/100 Mbps以太网控制器,一个CAN2.0控制器,三个串行端口,一个1-Wire控制器和64条I/O口线,在ROM中提供了完整的、可被应用访问的TCPv4/6网络栈和OS。DS80C400网络微控制器配合Intel LXT972ALC以太网收发芯片和PHILIP PCA82C250 CAN收发器,较容易搭建出嵌入式网关硬件平台,硬件结构图如图2所示。

DS80C400内置存储:64K ROM用作程序和TINI系统存储、1 K SRAM用于堆栈存储、8 K SRAM收发数据缓存、256字节SRAM数据存储和CAN控制器存储器。网关外接2MB FLASH和1MB SRAM存储模块存放平台运行环境及程序,提高网关数据存储和处理能力。

使用LXT972ALC为以太网收发芯片,LXT972ALC支持10/100 MBps MAC,执行IEEE802.3标准。LXT972ALC与DS80C400芯片MII模块连接,实现以太网和Internet的接入。DS80C400内部集成的 CAN控制器是一个协议控制器,不提供物理层收发器,因此需外加 PCA82C250芯片为CAN总线收发器提供物理层驱动。通过DS80C400集成的CAN2.0控制器外接PCA82C250建立与CAN现场网络相连。

2.2智能节点

智能节点[4]由C8051F040单片机、现场数据采集电路和CAN通控制驱动电路构成。智能节点实时检测粮仓多个检测点的温度、湿度和粮虫发生情况,保存各检测点数据,还要根据管理机要求传输数据。C8051F040内部集成一个CAN控制器,符合Bosch规范2.0A和2.0B,方便CAN 网络通信设计。C8051F040片内没有CAN驱动器,选择了与C8051F040供电电压相同的TEXAS公司CAN驱动器SN65HVD230。智能节点硬件结构见图3。

SN65HVD230具有1 Mbps的差分发送、接收能力,提供三种工作模式:高速、低电流待机、斜率控制。SN65HVD230与CAN总线的接口的安全和抗干扰措施:滤出总线上高频干扰和一定的防电磁辐射,在CANH、CANL和地之间的32 pF电容即可;消除CAN总线输入端和地之间的瞬变干扰,可在CAN总线的输入端与地之间接防雷击管,通过放电实现。

智能节点现场数据采集电路由IO扩展电路、DS18B20温度传感器组、SHT71温湿度传感器组及虫害检测装置组成。IO扩展电路由多路选择开关与驱动电路构成,用于解决由于外接传感器个数较多,而C8051F040单片机IO口数量有限的问题。DS18B20温度传感器组负责对粮仓环境温度的检测。SHT71温湿度传感器组负责对粮食的立体温湿度的检测。采用陷阱传感探头来实现虫害检测。

SHT71的DATA 为串行数据I/O端口,SCK为串行时钟输入端,当VDD>+4.5 V 时,最高时钟频率fmax=10 MHz;当VDD<+4.5 V 时,fmax=1 MHz。一个SHT71连接需要占用2个IO端口,实际检测需要多个SHT71,造成微处理器IO端口不够用,由CD4067组成的多路开关IO扩展电路,解决了IO端口不够的问题。现将各SHT71的SCK线接到微控制器的同一个IO口上,而DATA线则接到不同IO口线上。这样N只传感器少用N-l个IO端口,也使得多个SHT71共用一条SCK,在发出检测命令后,可对多个传感器同时进行测量,缩短了数据采集时间,为控制系统快速响应提供了条件。

2.3传感器的选择

粮仓室温的检测采用DS18B20温度传感器,DS18B20是美国DALLAS公司数字温度传感器,具有单总线通信技术,内部封装单总线的硬件接口电路,只需一根信号线即可通信,大大节省了单片机的IO口的占用,且体积小、经济。DS18B20温度传感器测温范围为-55 ℃～125 ℃,在-10 ℃～85 ℃内可保持±0.5 ℃的精确度。仓内测温点较多,在一个IO口上连接30个DS18B20传感器,采用双绞线为总线电缆,可以完全满足粮仓测温需求。

SHT71是瑞士Sensirion公司推出的基于CMOSensTM技术的新型智能温湿度传感器。SHT71温湿度传感器为数字式输出,并具有免调试、免标定、免外围电路及可全互换等特点,克服传统模拟温湿度传感器需要设计信号调理电路,以及复杂校准和标定过程,大大提高了湿度传感器的测量精度。另外该传感器带有工业标准I2C总线数字输出接口,节省单片机的IO口的占用[5]。

2.4粮食虫害检测

粮食虫害检测常用以下几种技术:1)电子鼻技术模拟人的嗅觉器官对气味进行感知、分析和判断[6];2)利用粮虫生物特性的粮虫陷井;3)利用粮虫啃咬粮食声波探测等。现采用高效的、低成本的传统粮虫陷井光电检测技术。该检测装置根据粮虫幼虫都有向孔、缝中钻的习性,用一根内壁光滑的细长管做成害虫收集管,管壁钻很多细孔,检测时插入粮食中。测量原理是通过在管的下方设有一个光电传感器。害虫钻入后就会落下,通过传感器时便产生一个计数脉冲。对脉冲计数,即可测出虫害数量。

2.5检测点分布

粮仓的温度为三维温湿度场,粮仓中的粮食是封闭保存的,温、湿度变化较缓慢,是一个稳态的温湿度场。合理的分布检测点才能准确的测量出粮仓的温湿度场。粮仓虫害陷井按上中下三层设点进行检测[7]。以方形仓为例,检测点分布如图4(左图为水平分布图、右图为侧面分布图)。

3软件设计

3.1粮情数据库

在粮仓检测系统中,有粮食品种、温度、湿度、虫害、粮食出入仓时间等信息需要处理,采用SQL Server2005集中存储和处理信息。数据库技术可以科学地组织和存储数据,为更高效综合分析粮情温、湿度、虫害提供数据支持。根据实际需要粮仓检测信息数据库数据表设计如下:

粮仓表:{仓号,仓房类型,己存粮数,剩余空间}

入库表:{仓号,粮食品种,保管性质,数量,入库时间,备注}

出库表:{仓号,粮食品种,数量,出库时间,去向,备注}

粮情表:{仓号,节点号,粮仓温度检测号,粮食温湿度检测号,虫害检测号,检测时间}

粮仓温度检测表:{仓号,节点编号,粮仓温度编号,检测点号,温度值}

粮食温湿度检测表:{仓号,节点编号,粮食温湿度编号,检测点号,温度值,湿度值}

虫害检测表:{仓号,节点编号,虫害检测号,检测点号,粮虫数量值}

由粮情表、粮仓温度检测表、粮食温湿度检测表、虫害检测表四个表关联,合理的描述了三维立体粮仓温度、粮食温湿度及虫害信息。提出了非冗余三维粮仓粮情数据库的构建方案,解决了传统二维表格无法描述三维空间信息的难题。

3.2服务器端程序

WEB服务器用Asp.Net开发粮仓检测信息系统,对集中存储的粮仓检测信息数据库进行查询操作。而数据库数据的更新依靠VB开发的运行在服务器上的数据采集程序,这样可避免多个用户同时对智能节点操作引发的并发冲突,更有利于数据的集中管理与维护。由于仓储环境温、湿度变化不大,粮虫产生速度较缓,数据采集程序可设置15 min、30 min或1 h对仓储温度巡检采集一次,并将采集的检测数据存入服务器数据库中。用户通过浏览器端查询,数据库提供最近检测数据显示,提高了系统的执行效率。仓储检测信息系统网站功能结构如图5。

3.3智能节点

智能节点完成对现场检测点传感器的采集,并通过CAN总线与以太网的服务器端采集程序通信,完成数据库数据的更新操作。具体软件流程如图6。

4系统测试与结语

整个系统在汉中粮库测试,能够准确的测量出粮仓温度、粮食的温湿度及虫害信息,并提供三维立体温度的WEB查询。B/S模式的粮仓检测信息系统便于管理者的远程检测,集中存储检测信息有利构建粮仓数据仓库,对大量数据的分析、总结,为我们的仓储管理提供科学依据。

参考文献

[1]万华平,吴宪莉,樊裕民,等.粮情检测与精细化管理.粮食加工,2007;(05):73—76

[2]孙康岭.基于CAN总线与以太网的粮情测控系统.农机化研究,2011;(09):201—204

[3]孙康岭,徐遵义.基于CAN与Ethernet接口的粮情通信分机.仪表技术与传感器,2011;(04):87—89

[4]李金刚,付志伟.基于C8051F040的CAN总线智能节点设计.电子产品世界,2007;(03):102+104+106

[5]曹会国,吴顺伟.基于SHT71传感器的温湿度测量.安徽农业科学,2011;(19):11902—11903+11949

[6]周显青,崔丽静,林家永,等.电子鼻用于粮食储藏的研究进展.粮油食品科技,2010;(05):63—66