计算机科学进展问题.docx
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计算机科学进展问题
★ 老师指定的题目,有较完备答案 ▲ 可能性较大题目 △没把握的题目
上课老师:
1.李征,2.何坤,3.于中华,4.张力,5.刘直芳,6.朱敏,7.赵奎,8.洪玫
01李征:
三维重建
02何坤_01:
分析FT,DCT,BDCT,WT变换的优缺点。
(将公式写明,没有公式会扣分)
02何坤_02:
分析PSNR对图像质量评价的优缺点?
并试图规划一种方案克服SNR的缺点?
03于中华:
可能考算法,往届考了基于统计的自然语言处理的优点
04张力_01:
Bootloader的启动分为那几个阶段?
每个阶段分别完成哪些工作?
04张力_02:
WinCE的中断处理是怎样实现的?
05刘直芳:
考试内容在课件上,前三章
06朱敏:
朱敏老师的题目是目前物联网发展存在哪些问题?
协议存在哪些问题?
以高校的角度出发谈谈高校在能物联网的发展中做哪些方面的工作?
07赵奎:
范围是第一次课后面几页的PPT中缓存相关的内容,注意PPT下面的备注。
08洪玫:
对于物联网,计算机领域能给它什么支持?
我们需要做什么?
09陈兴蜀:
?
?
?
?
★2-1、说出PSNR(峰值信噪比)对图像质量评价的优缺点,并试规划一种方案克服其缺点。
2
★2-2、试比较傅里叶变换(FT)、DCT、BDCT、WT变换的优缺点?
(必须有公式,否则不给分)2
★4-1:
Bootloader的启动分为那几个阶段?
每个阶段分别完成哪些工作?
4
★4-2:
WinCE的中断处理是怎样实现的?
4
▲1-2、三维重建4
▲7-1:
第一次课后面几页的PPT中缓存相关的内容和备注(个人翻译,仅供参考)5
▲8-1:
对于物联网,我们计算机科学与技术领域应该提供什么技术支持?
6
△3-1:
论述基于统计模型进行自然语言处理的合理性(去年题目,供参考)7
△5-1:
图像与视频信号处理概述,图像与视频编码,图像检索(不知前三章是否指这些)7
△6-1:
目前物联网发展存在哪些问题?
协议存在哪些问题?
高校能做哪些方面的工作?
7
1.简述椒盐噪声和高斯噪声对人眼视觉的影响。
9
2.分析基于一阶微分算子对图像边缘检测的优缺点。
9
3.分析基于二阶微分算子对图像边缘检测的优缺点。
10
4.运用直方图能否分开高斯噪声和椒盐噪声?
如果能,请写出具体方法10
5.什么是SAN?
SAN传输的块存储协议是什么?
目前有哪些主流SAN协议?
11
6.试分析高斯噪声和椒盐噪声对图象视觉的影响,并简述下列4种传统图象去噪方法的优缺点(中值滤波,自适应中值滤波,线形滤波和灰度图象的形态去噪)11
7.什么是软件自动化测试?
为什么需要软件自动化测试?
请给出一般软件自动化之体系结构,在软件测试预言(TestOracle)中应该包括哪些内容?
11
8.什么是软件复用?
请简述在软件设计过程中常用的软件复用技术和实现方法。
12
9.请简述不同类型Agent通常应该具有的四种基本特性。
12
10.计算机科学的核心问题是什么?
嵌入式计算机系统的关键技术包含哪些内容?
13
11.阐述P2P应用所产生的新的安全问题。
14
12.视频技术近年来的主要应用领域有哪些;这些应用主要涉及到哪些研究方向:
通过这一技术的发展与应用,谈谈你对硕士阶段“研究”的认识(方向的把握、方向的理解、方向的制定等),你是如何做研究的?
16
13.论述基于统计模型进行自然语言处理的合理性。
16
14.设计一个英语句子边界识别的启发式算法,分析其优缺点。
16
15.以川大校园为例,设计一套视频监控方案17
16.峰值信噪(PSNR)比对图像质量评价的优缺点及改进措施17
17.简述智能视频识别系统与普通视频监控系统的差异,智能视频识别系统的意义,并举例几个例子来说明。
18
18.请解释图形和图像,并比较二者的不同。
19
19、试比较AVS与MPEG-2。
19
20、简述智能视频识别系统与普通视频监控系统的差异,智能视频识别系统的意义,并举例几个例子来说明。
22
★2-1、说出PSNR(峰值信噪比)对图像质量评价的优缺点,并试规划一种方案克服其缺点。
PSNR=
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
①
②
其中,W表示图像宽度,H表示图像高度,
表示含噪图像,
表示原始未降质图像,
优点:
含噪图像
原始未降质图像
∴②式≥1
∴PSNR≥0
克服了信噪比为负的缺点
缺点1:
但是,在现实生活中,
不存在,故不能进行评价。
缺点2:
②式中分母只能表示整个图像的整体噪声平均能量,因此PSNR只能评价图像的整体质量,而不能评价局部细节。
改进措施一:
选择以某一种方法的去噪结果图像作为标准,假设用TV模型去噪结果图像(前提是效果很好)为标准,那么原始图像就用TV模型去噪结果图像去代替就行了。
改进措施二:
★2-2、试比较傅里叶变换(FT)、DCT、BDCT、WT变换的优缺点?
(必须有公式,否则不给分)
定义:
信号
的傅里叶变换(FT)为
傅里叶级数可表示为:
其中
,
,
,
FT的优点:
ⅰ.将时间的变换转为频率的变换;
ⅱ.相位相对于光照具有鲁棒性。
FT的缺点:
ⅰ.处理所需时间长,因为
,被积函数为复数;
ⅱ.二维DFT实现较困难。
ⅲ.变换积分域是
,故变换只能反映整体信息,不能反映局部信息。
快速傅里叶变换(FFT)需满足的条件:
,若不满足此条件,则FFT与DFT不等。
FFT下,改变相位可改变图像产生重影等失真现象。
为了解决傅里叶变换的第一个缺点,将
取实部得到
,故DCT变换的公式为:
DCT的优点:
ⅰ.处理过程仍是从时域转换到频域;
ⅱ.变换速度比DFT快。
缺点:
ⅰ.同FT的第三个缺点,只能反映整体信息。
ⅱ.DCT变换牺牲了DFT的相位信息换取了时间。
为了解决FT和DCT只能反映整体信息的缺点,提出了分块DCT(即BDCT)。
变换先把n*n分成小块(n=8,4),再进行块离散余弦变换。
当分块为8*8时,计算误差较大,但运算量小且速度快;分块为4*4时,尽管计算误差变小,但仍存在整体变换因素。
BDCT变换的缺点:
块的局部信息仍未反应出来。
BDCT优点:
(1)采用了DCT变换,一方面硬件上便于实现,另一方面可以作为现有的JPEG编码算法的一种较好补充。
(2)既充分利用DCT变换系数天然的塔式结构,又合理利用了具有快速算法的DCT框架,同时采用逐次逼近量化策略和位平面编码的思想,实现码率的可控。
(3)算法编码采用小字符表,使得编码符号之间的相关性更强,符号的预测更加简单准确,提高了压缩效率。
BDCT缺点
(1)被编码的系数的位置隐藏在扫描方式里,由于只采用了两个符号,系数的位置信息并不能在解码时通过扫描方式得到,因此,在编码过程中有必要把系数的位置信息纪律并且编码传递给解码器,这样造成的编码过于臃肿。
(2)对位置信息采用游程编码方式,工作效率偏低。
(3)DCT变换编码在低比特率下存在一定的方块效应,特别是在甚低比特率时(抵御0.25bpp)更为明显,BDCT算法也存在这一缺陷。
小波变换
小波函数表示为:
优点:
既能反映局部信息又能反映全局信息。
小波分解可以覆盖整个频域,小波变换通过选取合适的滤波器可极大地减小不同特征之间的相关性,在实现上有快速算法。
小波是反映信号,某个时间段的特点的。
在频域上,是某个频率段的表现。
但小波,作为频谱分析确实存在很多问题。
但我们确实可以做出很多的小波满足这个特点。
★4-1:
Bootloader的启动分为那几个阶段?
每个阶段分别完成哪些工作?
由于BootLoader的实现依赖于嵌入式系统硬件的体系结构,因此大多数BootLoader的启动可分为stage1和stage2两大部分。
与嵌入式系统硬件体系结构密切相关的代码,比如系统的初始化代码等,通常都放在stage1中,而且代码通常都用汇编语言来实现,以达到短小精悍的目的。
而stage2通常是用C语言来实现,这样可以实现更为复杂的功能,而且代码具有更好的可读性和可移植性。
⏹BootLoader的stage1通常包括以下步骤:
(1)硬件设备初始化(屏蔽所有的中断,关闭处理器内部指令/数据cache等);
(2)为加载BootLoader的stage2准备好RAM空间;
(3)拷贝BootLoader的stage2到RAM空间中;
(4)设置好堆栈;
(5)跳转到stage2的C入口点。
⏹BootLoader的stage2通常包括以下步骤:
(1)初始化本阶段要使用到的硬件设备;
(2)检测系统内存映射(memorymap);
(3)将kernel映像和根文件系统映像从FLASH上读到RAM空间中;
(4)为内核设置启动参数;
(5)调用内核。
★4-2:
WinCE的中断处理是怎样实现的?
WindowsCE下的中断处理分为两个阶段:
第一个阶段是处于内核模式的中断服务例程(InterruptServiceRoutine,ISR),第二个阶段是处于用户模式的中断服务线程(InterruptServiceThread,IST)。
ISR与IRQ是一对N的关系。
也就是说,每个IRQ都对应一个ISR,但是一个ISR可以处理多个IRQ。
大致来讲,ISR负责把IRQ转化成逻辑中断并返回给内核;IST则负责中断的逻辑处理。
WindowsCE中,物理中断通过ISR被映射为逻辑中断,然后操作系统根据逻辑中断激发所关联的事件内核对象,这将使得等待在该事件内核对象上的IST开始执行并处理中断。
通过这些步骤,把一次物理中断的产生映射为IST的执行,从而达到中断处理的目的。
▲1-2、三维重建
一种基于泰勒级数模型的全向立体视觉三维重建方法。
该方法的步骤包括:
相机标定:
利用泰勒级数模型对全向视觉传感器进行标定,得到相机内参;对极几何关系求取:
包括计算双目全向相机之间的本质矩阵,并从中提取相机的旋转和平移分量;外极线校正:
对所拍摄的全向立体图像对进行外极线校正,使校正后的极二次曲线与图像扫描线重合;三维重建:
对校正后的立体图像对进行特征点匹配,根据匹配结果计算点的三维坐标。
一种旋转立体视觉的三维重建方法,包括以下步骤:
1)对摄像机进行手工标定,获取旋转平台未旋转时的摄像机投影矩阵;2)对旋转平台未旋转之前的摄像机投影矩阵进行分解,获取摄像机内参数矩阵及未旋转时的外参数矩阵;3)通过旋转角度及旋转前的摄像机内参数矩阵,获取旋转了任意角度的摄像机投影矩阵;4)通过两个角度或多个角度所拍摄物体的图片信息及此时的摄像机投影矩阵获取物体的空间三维信息。
▲7-1:
第一次课后面几页的PPT中缓存相关的内容和备注(个人翻译,仅供参考)
•存储系统中的Cache,用于减少读写请求时间的内存空间,通常由非常快的内存来构造
Cacheisveryfastmemory,whichtheprocessorcanaccessmorequicklythanmainmemory.Cachingisveryeffectivebecausemostprogramsaccessthesamedatarepeatedly.Insomeimplementations,multipleapplicationscanholddataincachesimultaneously.
缓存是非常快的内存,处理器访问起来速度比主存储器快很多。
缓存是非常有效的,因为大多数程序会重复访问相同的数据。
在一些实现中,多个应用程序可以在缓存中保持数据同步。
Memoryinastoragesubsystemhastwomainfunctions:
内存在存储子系统中有两个主要功能:
Staging-temporarybufferingofcurrentreadandwritedataforeachI/O
中转-为当前读写的每个I/O数据作暂时缓冲
Caching-repositoryforfrequentlyaccesseddata
缓存-为经常访问的数据建库
Readcacheholdsdatainanticipationthatitwillberequestedbyaclient.
读缓存预先保存客户端请求的数据。
Writecacheholdsdatawrittenbyaclientuntilitcanbesafelystoredonmorepermanentstoragemediasuchasdiskortape.
写缓存保存客户端写入的数据,直到这个数据被安全地存储到更加永久的存储介质中,如磁盘或磁带。
Becausecacheismemory,itisvolatile–lossofpowerwillcausememorycontent,andthereforehostdata,tobelost.Storagesystemvendorssolvethisprobleminvariousways–thememorymaybepoweredbyabatteryuntilACpowerisrestored,orwritecachecontentmaybesavedtonon-volatilestorage,suchasdisk.
由于缓存是内存,它是不稳定的――系统掉电会导致记忆体内容和主机数据丢失。
存储系统供应商以不同的方式解决这个问题――记忆体可以由电池供电直到交流电源恢复,或者,写缓存的内容可以被保存到磁盘等非易失性存储介质上。
Anadditionalcomplicationarisesonmanymidrangestoragesystems,wherecacheismirrored(i.e.,eachcontrollerhasexclusiveaccesstoitsowncache).Itneedsamechanismtoensurethatcacheiscoherent,inotherwordsthatthetwocopiesofthedataareidentical.Failoverfromonecontrollertoanotherisonlyreliableifthiscachecoherencyisguaranteedbythedesign.
另外,在许多中端存储系统的缓存镜像中还存在一个并发的问题,(比如,每个控制器独占访问其自己的高速缓存)。
这就需要一种机制,以确保缓存间内容是一致的,换言之,即数据的两个副本是相同的。
如果要从设计上来保证高速缓存的一致性,那么保证从一个控制器到另一个控制器的故障转移是唯一可靠的办法。
•读Cache命中‘Hits’和失败‘Misses’
Theprocessorinitiatesamemoryrequestthatissensedbythecachecontroller.TherequestedaddressisusedtoaccessTagRAMtodeterminewhetherrequireddataisavailableincache.
处理器启动一个内存请求是由高速缓存控制器感觉到的。
该请求的地址用来访问标记内存,以确认需要的数据在缓存中是否可用。
Whentherequesteddataisfoundinthecache,itisknownasacachehit.
当请求的数据在缓存中被找到,它被称为高速缓存命中。
Thedataissentdirectlytothehost,withnodiskoperationrequired.
这些数据直接发送到主机,没有磁盘所需的操作。
Besidesprovidingfastresponsefrommemorycomponents,cachehitscanalsoshortentheI/Opath.
缓存命中除了提供快速记忆体元件响应,还可以缩短I/O路径。
I/Oprocessingtimewillbemostlydependentuponthehost,notthearray–asI/Oresponsetimeisminimal.
I/O处理时间将主要取决于主机,而不是阵列――目的是使I/O响应时间最短。
Whenthedataisnotfoundincache,theoperationisknownasacachemiss.
当数据在缓存中找不到,它被称为缓存命中失败(遗漏)。
Whenthereisacachemiss,thedatamustbereadfromdisk.
当出现缓存命中失败时,就必须从磁盘读取数据。
Oncethedataisretrievedfromdiskitismovedtothehost.Itwillnormallyalsobeplacedincache,asshownintheslide
一旦数据从磁盘中检索到它被移动到主机。
它通常也被放置在缓存中,如显示的幻灯片
Thereadcachehitratio(orhitrate),usuallyexpressedasapercentage,describeshowwellthereadcacheisperforming.Todeterminethehitratio,dividethenumberofreadcachehitsbythetotalnumberofreadrequests.
读取缓存的命中率(或命中率),通常以百分数表示,描述读取缓存运转的性能。
命中率由读缓存命中数除以读请求总数来确定。
CachemissesdegradeperformancebylengtheningtheI/Opath–cachemustbesearchedbeforethestoragesystemattemptstofindthedataondisk.Thephysicaltaskoflocatingandreadingthedatafromthephysicaldisktakesappreciablylongerthanacachehit–5msormoreistypical.HeretheI/OresponsetimecomprisesalargerproportionoftheI/Oprocessingtime.
缓存未命中因延长了I/O路径而使性能降低――在存储系统试图在磁盘上找到数据之前,高速缓存必须先完成搜索。
在物理磁盘上定位和读取数据的物理工作时间明显长于一个缓存命中的时间――比如,5毫秒或稍长的时间是非常典型的。
这里的I/O响应时间包括一系列的I/O处理的时间,它们占了很大比例。
Note:
Areadcachehitcantakelessthanamillisecond,whileareadcachemisscantakemanytimeslonger(theactualtimedependsonmanyfactors).Rememberthataveragediskaccesstimesforreadsareofteninthe10msrange.
注意:
读取缓存命中时间可以在1毫秒以下,而读取缓存未命中可能消耗许多倍的时间(实际时间根据许多因素而定)。
请记住,磁盘平均访问时间往往在10毫秒范围内。
•写算法
Write-throughcacheimmediatelymovesdatatodisk,whileretainingacopyincache.
穿透写式高速缓存(直写缓存)立即将数据写到磁盘,同时在缓存中保留副本。
Lowperformancebenefitsforwritingdata;benefitsforreads
写数据方面效率较低,有益于读数据。
Lowriskofdataloss
低的数据丢失风险
Write-backcachekeepsdatafromseveralwriteoperationsincacheandwritesthedatatodiskatsomelatertime.
回写式高速缓存(回写缓存)会在高速缓存中保存几个写操作的数据,并一段时间后将数据写入到磁盘。
Improveswriteperformance,especiallyonabusysystem
能提高写的性能,尤其在系统繁忙时效果更明显。
Canberiskywithregardstodataloss.Thisiswhydatamustbeprotectedfrompowerfailures.
要面对数据丢失的风险。
这就是为什么数据必须不受电力故障的损害。
▲8-1:
对于物联网,我们计算机科学与技术领域应该提供什么技术支持?
(注意英文资料的两个附表,关注物联网的发展趋势和研究内容)
答:
物联网是指物体通过智能感应装置,经过传输网络,到达指定的信息处理中心,最终实现物与物、人与物之间的自动化信息交互与处理的智能网络。
物联网是指把世界上所有的物体都联接到一个网络中,形成“物联网”,然后“物联网”又与现有的互联网结合,实现人类社会与物理系统的整合,达到更加精细和动态的方式管理生产和生活。
计算机领域可以在下列领域进行创新和突破:
(1)无线智能传感器
(2)网络通信技术(3)微型传感器(4)传感器端机(5)移动基站。
由于世界各国存在不同的标准,建立通用的标准已经成为共同的呼声。
信息采集频繁,其数据安全也必须重点考虑。
物联网是互联网的延伸,在物联网核心层面是基于TCP/IP,物联网需要一个统一的协议栈。
物联网需要更多的IP地址,需要IPv6来支撑。
物联网终端千差万别,需要通用标准。
现在我们需要做的是向社会推广物联网技术,使之得到更广泛的普及。
对隐私保护立法,建立相关的政策与法规。
设定统一,通用的技术标准。
努力使物联网产品具有低功耗和低成本,高操作性和高可靠性。
△3-1:
论述基于统计模型进行自然语言处理的合理性(去年题目,供参考)
参考:
基于统计的语言模型是相对于基于规则的语言模型而言的,前者是一种概率性的非确定性的语言处理模型,后者是一种确定性的语言处理模型。
一般来说,确
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- 关 键 词:
- 计算机科学 进展 问题