DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 6. 结论 1) 深穿透缓速酸DSP-106体系的溶蚀能力能达到氟硼酸、氢氟酸的溶蚀能力，可以完全代替目前常用的酸化工作液。 2) 通过对3种酸液体系进行缓蚀性能评价，深穿透缓速酸DSP-106对N80钢片的平均腐蚀速率只有0.8533 g/m 2 ∙h，均小于其他酸液体系对钢片的腐蚀速率，且腐蚀过后钢片表面依然具有金属光泽，说明深穿透缓速酸DSP-106具有较好的缓蚀性能。 3) 深穿透缓速酸DSP-106岩心流动酸化后渗透率提高3.65倍，有效地改善了岩心的渗透率，且没有出现岩心破损、岩屑脱落现象，不会破坏岩石骨架。 4) 池2X井酸化施工后日增注11 m 3 ，注水压力下降2.9 MPa，视吸水指数平均提高3.17倍，降压增注效果明显，酸化后完全达到配注要求。
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user: 摘 要 本文通过对上海松江区农村道路绿化进行调查，分析了农村道路绿化的现状和主要问题，总结了农村道路绿化的主要模式，并提出加强农村道路绿化研究，以促进上海社会主义新农村建设。 关键词 :松江，农村，道路绿化，调查
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user: 1. 引言 农村道路是乡村空间的纽带，与农村居民生活息息相关。道路绿化是乡村绿化的主体，是乡村绿地系统的脉络，具有组织交通、遮荫、营建乡村景观、保护生态环境等重要功能，是乡村绿地景观建设的核心部分 [ 1 ] 。因此，农村道路绿化质量对新农村和美丽乡村建设具有重要作用。笔者经过2014~2015年近二年的时间对上海市松江区农村道路绿化进行了调查，分析松江区农村道路绿化的现状和主要问题，总结了农村道路绿化的主要模式。
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user: 2. 调查的内容与方法 松江区位于上海西南黄浦江上游，总面积约604平方公里，农用地约40.9万亩，其中耕地约25.5万亩。辖有11镇及城区4个街道(图1)。本次调查范围共涉及松江区农村保存良好的6镇中的13个村，通过调查，初步掌握了松江区农村道路绿化模式的基本现状，了解了道路绿化植物选择与应用情况等。 文章主要研究方法包括：文献查阅与资料收集分析、实地调查(记录、拍摄、绘图、群众走访)、数据整理统计、景观评价、绿化模式总结分析等等。 图1. 松江区行政区划图
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user: 3. 松江区农村道路绿化模式及分析 根据道路宽度、功能以及与住宅的位置关系，将村庄内的道路系统分为3个等级类型，并将临水道路单列为一类，共计4个类型： 一级道路：指村庄内的主干道路，构成村庄道路骨架，并连接外围公路，是农村居民出入村庄的要道，路宽大于5 m，可以双向通行轿车，一般栽有行道树。 二级道路：为次级干道，宽度低于一级路，但至少可以单向通行轿车，是连接主干道与每排农村住宅的道路，或位于一排住宅前院的南侧。二级道路有或无行道树，以花灌木与绿篱为主，也常见村民居民自行栽植的绿化植物或蔬菜。 三级道路：是指分布在宅前、宅后、宅间的各类小路，用于连接二级道路与各户住宅，构成村庄道路系统的最末一级脉络。三级道路绿化较少甚至无，基本无行道树，以居民栽植的果树、竹丛、花灌木、花卉或蔬菜为主。 临水道路：河道整治是新农村生态环境建设的主要工作之一，由于松江多河渠，一般各村都有临水道路，多数河岸已做硬化处理，岸边绿化的乔木树种保存率较高。临水道路绿化质量水平对整个村庄的景观起着重要作用。根据宽度与功能，临水道路也可归为以上各级道路。 以下根据本次对松江区农村道路绿化的调查结果，归纳出各类道路绿化的典型植物配置形式。 3.1. 一级道路典型绿化模式 一级道路是连接村庄与外围公路的必经道路，是村庄道路的骨干，起着交通、造景、生态保护等重要作用。一般宽度在5 m以上，绿化率和绿化质量水平总体要高于其它类道路，两侧基本植有行道树。但树种单一，绝大多数道路为香樟、水杉、池杉，少数道路应用了七叶树、喜树等树种。一些道路由于绿化基础差，新栽树木冠幅较小，或者生长不良。 一级道路基本为一板两带式结构，无分车隔离带 [ 2 ] 。根据绿化层次，将其归纳为三类植物配置形式。 1) 单层乔木式 是最常见形式，即一条路两排树的形式，只有行道树一个层次，结构单一。道路绿化的景观质量主要取决于行道树的规格及生长状况。 图2中道路的路面宽阔，可双向通车。香樟树冠较大、分枝点高，绿化效果好且不影响通行。 图3、图4中的道路路面较窄，选用树冠较小的水杉、池杉，树形挺拔整齐，因树龄较大、生长良好，与路侧农田景观和谐，营造了绿树参天、欣欣向荣的乡村景观特点。 2) 双层式 双层式主要分两种：“乔木 + 灌木”式与“乔木 + 地被”式，以后者居多。 “乔木 + 地被”式，一般设置在路侧绿带较宽的路段，上层乔木树种不一，下层一般选用耐阴地被，如麦冬、白花三叶草等(图5)，一些路段栽植了蚕豆等具有一定观赏性的蔬菜(图6)，但要有计划性地栽植，不能随意毁绿种菜。 “乔木 + 灌木”式通常只在局部路段出现，下层灌木多是绿篱，因此绿化维护工作量大，如红叶石楠、黄杨、大叶黄杨、红花檵木等(图7)。 3) 三层式 即“乔木 + 灌木 + 地被”式，一般中层配绿篱或灌木，下层为草本地被或蔬菜。这类配置形式，结构层次与植物种类丰富，绿化整体效果好(图8)。但植物选择与绿化形式往往过于规整化、城市化，绿化维护难度大，若树种选择不恰当或者养护管理跟不上，景观质量反而会差于前两类配置形式(图9、图10)。 图2. 长溇村华长路：香樟 图3. 长溇村农庄路：水杉 图4. 四村村斜泾公路：水杉 图5. 新建村塘陈公路：水杉 + 麦冬 图6. 卫家埭村青昆公路：香樟 + 蔬菜 图7. 徐姚村竹亭北路：水杉 + 绿篱(红叶石楠，雀舌黄杨球，黄杨，金边大叶黄杨) 图8. 黄桥村陆庄公路：水杉 + 红叶石楠 + 白花三叶草 图9. 徐姚村浦亭公路：池杉 + 红叶石楠 + 红花酢浆草 图10. 金汇村双汇公路：七叶树 + 大叶黄杨 + 麦冬 3.2. 二级道路绿化典型模式 二级道路宽度低于一级路，主要用于连接主干道与每排住宅的道路，也常位于一排住宅的南侧。根据二级道路是否有行道树，分为三类植物配置形式。 1) 行道树式 此类配置形式在二级道路中比例低，一般只出现在路旁无住宅的二级道路中。配置形式类似于一级道路，根据其配置结构层次，有单层(图11)、双层(图12)、三层3类，同样次越多，维护难度越大。 2) 连续灌木式 对于第一类黄浦江以北村庄，在近几年内进行集中统一绿化的住宅前二级道路，基本采用此类配置形式(图13)，即以小乔木、灌木、或绿篱连续栽植形成。这类二级道路北侧为整齐排列的住宅，南侧多是自留地或农田，是村民入户及前往生产耕作的道路，与村民生活关系极为密切。 但是这种连续的配置方式往往不被村民接受，常被毁坏后栽植蔬菜(图14)，破坏率高，景观效果多不理想。因此其配置形式的其合理性值得商榷。 3) 非连续的分散式 较之二级道路的前两类配置形式，此类植物配置形式没有连续栽植的乔灌木，而以局部分散式的绿化为主，绿化植物与村民宅旁或庭院自行栽培的观赏植物或作物混交。 此类配置形式在第二类黄浦江以南村庄普遍存在，其道路绿化的景观质量取决于各路段的维护管理质量：维护良好的路段不仅景观效果好，并能充分体现村庄绿化的自然性、乡土性、特色性；反之则杂乱无章或绿化率低，景观效果差。本次调查到的此类配置形式总体景观质量差。 3.3. 三级道路绿化模式 三级道路路面较窄，多位于相邻较近的宅间，常无绿化，有绿化的路段基本无行道树，以居民自行栽植的植物为主。 与二级道路的第二、第三类形式相同，有绿化的路段可根据绿化连续性分为“连续灌木式”“非连续的分散式”两类。 在二、三级道路绿化的“非连续的分散式”中，村民自行栽植的植物多为各类观赏树木、果树、竹丛、花卉、蔬菜等(图15)。 图11. (单层)行道树式：水杉 图12. (两层)行道树式：水杉 + 海桐 图13. 马桥村无名路连续灌木式 图14. 马桥村无名路被破坏的路段 图15. (a) 果树与绿化混交，(b) 蔬菜与绿化混交，(c) 花卉与绿化混交，(d) 竹丛与绿化混交 3.4. 临水道路绿化模式 松江地区河网密布，有村庄均有河道穿过。沿河临水道路绿化是农村道路绿化的重要组成部分，也是营造具有江南水乡特色的田园风光的极佳方式。 通过对本次调查村庄临水道路的植物配置形式分析，发现虽然因河道及沿河道路的宽度不同，临水道路担负的功能不同，绿化的形式有所差别，但植物选择及配置形式与前三类道路绿化并无明显不同，因此可归纳到以上不同等级道路绿化的植物配置形式中，不再作单独归纳。 本次调查的11条临水道路中，仅有泖港镇新建村的陈阁公路(图16)绿化质量评价为“优”，1条道路评价为“中”，其它9条道路均评价为“差”。由此可见，临水道路绿化是松江农村道路绿化的薄弱环节，应作为改进的重点。
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user: 4. 小结与建议 根据调查，松江区农村道路绿化的植物配置的总体特点是：结构简单，形式单一，植物搭配不合理，绿化景观缺乏特色。道路绿化养护不到位，部分树木生长状况或绿化效果不理想。而绿篱或球形灌木也因缺乏定期修剪等养护措施，常表现为生长不良或参差不齐形态欠佳。基于这样的结果，我们提出村庄道路绿化必须要以具有地方特色的乡土树种为主体，适量选用外来树种，但要确保生态安全。多选择与生产结合的植物种类，如各类果树、竹子及其他特色经济作物等。建议改良现有道路绿化模式，完善各级道路绿化，保证一条路上起码要有行道树，在重点路段增加绿化层次，尤其对于临水道路绿化，可以采取多种植物配置方式，比如“乔木 + 灌木 + 地被”式、“乔木 + 灌木 + 水生植物”式和“乔木 +地被 + 水生植物”式等。还要成立农民专业绿化管护队，加强对农村各级道路绿化的养护，以保证乡村绿化面貌的良好呈现。 上海在新农村建设以及2014年启动的美丽乡村建设中，一直以改善农村人居环境为目标，取得了很大成果。在本次调查过程中，发现村庄改造工程项目使农村的卫生状况总体良好，如生活排污集中处理、垃圾集中处理、河道清疏等。但目前松江乃至上海的城乡差距依然很大，城乡面貌反差明显，农村基础设施及公共服务设施建设远远滞后于城市。乡村景观的特质正在逐渐消失，由于空心化、老龄化现象严重，广大农村缺乏活力。各类私营工厂侵占农村土地，对包括绿化系统在内的村庄环境破坏较大，并且扰民严重。在调查过程中，发现村民毁绿现象在各村庄普遍存在，最常见的是在住宅周边的二三级道路，宅前屋后的绿篱被伐除后改种蔬菜。另一类是侵占河岸土地，随意开垦种菜或堆放杂物，不仅对临水道路绿化破坏严重，也存在安全隐患。 图16. 新建村陈阁公路：榉树 + 灌木 + 地被 + 水生植物 因此，笔者建议在充分尊重农民意愿的基础上，城乡统筹，规划先行，同时注重实效、量力而行地加强农村道路绿化研究，以促进上海社会主义新农村建设。
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user: 摘 要 核安全独立监管是国际核安全监管发展的必然趋势，也是我国核安全治理体系和治理能力现代化的必然选择。核安全是国家安全的重要组成部分，是政府必须提供的纯粹公共产品。人民群众日益增长的核安全的需要，与我国核安全监管能力不足的矛盾日益凸显。本文旨在对我国当前核安全独立监管面临的问题进行分析，探索核安全监管体系和监管能力现代化的有效路径，满足人民群众日益增长的核安全需求。 关键词 :核安全，独立监管，政策建议
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user: 1. 引言 2012年10月24日，国务院常务会议审议通过了《核安全与放射性污染防治“十二五”规划及2020年远景目标(2011-2020年)》(以下简称“规划”)，《规划》强调，2011年福岛核事故的经验教训深刻，要提高对核安全重要性和规律性的认识，提升监管部门的独立性。核安全监管的独立性是指核安全监管当局能够居于现有的法律法规，坚持价值中立，凭据自身的专业技术水平，对被监管对象作出客观公正的评价，对可能发生的安全风险作出预判，对已发生的安全事故进行指导，督促其采取预防和缓解措施，降低事故风险和损失，维护人民生命财产安全。核能开发利用具有正外部性和负外部性，核安全监管独立性得不到保证，监管当局不能在多方博弈中坚持价值的中立并得到公众的认可，舆论导向就会发生偏移，核安全监管的公权力就会陷入“塔西佗陷阱”，丧失公信力。加强核安全独立监管，防止监管者被监管对象“俘获”，是核安全监管面临的现实问题，事关核能开发利用和核安全监管事业的前途命运。
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user: 2. 核安全独立监管研究现状 随着我国核能开发利用事业的快速发展，核安全独立性成为热议的话题，很多专家学者从不同的角度开展了深入广泛的研究。美国自然资源保护委员会(NRDC)李晶晶等人认为：核安全监管必须实现结构上独立，监管权力集中，不受其他政府主管部门和监管对象不正当行为的影响，在安全问题上，具有一票否决权 [ 1 ] 。胡帮达认为：核安全独立监管的法理基础是核安全的专业性要求、政监分离的原则和监管政策稳定性的需求 [ 2 ] 。杨骞、刘华军认为：核安全规制是政府向社会提供的一种特殊公共产品 [ 3 ] ，他们从规制机构、法规体系、规制力量分析了中国现行核电安全规制框架，结论是规制不足造成核安全独立监管不力。苏州核安全中心陈芳认为：国家核安全局作为民用核安全监管主体，为履行法定的职责，行使独立监管权，满足人民群众对核安全的需要，确保核能开发利用维持适当的质量标准，需要建立适用的管理体系 [ 4 ] 。Davies & Lincoln在《福岛之外：灾难，核能，核能法》一文中研究认为：福岛核事故发生后，中国、美国、日本、德国做出了不同反应，独立监管呼声高涨，在政策法律的调整、发展核能、维持可持续发展方面提出了自己的设想。
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user: 3. 我国核安全监管体制机制状况 我国核安全监管职责由国家核安全局负责，国家核安全局成立于1984年，其主要职责是负责核设施核安全、辐射安全及辐射环境保护工作的统一监督管理。具体执行机构是核设施安全监管司、核电安全监管司、辐射源安全监管司。国家核安全局在核设施集中的地区设立了6个核与辐射安全监督站负责辖区内核安全监管工作。成立2个技术支持中心，即环保部核与辐射安全中心和环保部辐射环境监测技术中心，并设立核安全专家委员会，负责对重大问题的技术咨询。形成了三位一体组织监管体系。截至目前，核安全监管队伍已达到总部100人、中央本级1000人、地方近10，000人。 我国核安全监管采取文件审查、许可证制度、独立校核计算和实验验证、现场监督检查等方式对涉核活动每个环节进行监督管理。派驻现场监督员对核电厂进行24小时全天候监管。在生态文明贵阳国际论坛2016年年会上，环保部副部长黄润秋表示，我国政府高度重视核安全工作，中国核电30多年的发展历程一直保持着良好的运行业绩，从未发生过2级以上核安全事故 [ 5 ] 。同时，我国核电厂周边环境辐射水平在天然本底正常涨落范围之内，安全水平可靠。世界核电运营者协会(WANO)曾做过评估，认为中国运行核电机组各项性能指标均处于全世界中上水平，部分机组处于先进水平。
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user: 4. 我国核安全独立监管存在的问题 多方博弈，监管统一性问题凸显。与其他核电大国相比，中国核能开发利用管理机构设置较为复杂，存在职责交叉，监管职责统一性问题凸显。国防科工局与国家能源局在核电技术的研发、审批、铀资源前端和后端管理等方面职责不清；国家核安全局与国防科工局在核材料和放射性废物监管方面职责重叠；国家核安全局与国家能源局在法规标准的制定方面存在“齐抓共管”现象。在核事故应急响应方面三部门分段共管，违背核事故应急处置的客观规律，容易造成信息传递不畅，执行力不强，应急响应的速度迟缓，发生事故企业无所适从等诸多问题。这种现象出现实质上是政府部门之间利益博弈的结果，虽然实现了审批和监管的分离，但是由于监管力量相对薄弱，监管独立性难以得到充分保障，监管权威性和有效性就会大打折扣。国际原子能机构曾认为，中国核安全监管机构不是一个完整实体，法定地位不明确，监管的有效性和监管职责的履行有待加强。 能力不足，监管效能有待提高。美法等核电强国通常一台核电机组配备35名左右的监管人员。中国核安全监管队伍中央本级1000人，在运和在建50多台机组，每台配备不足20人。且中国核电建设存在多国引进、多种堆型、多类技术标准共存，监管对象的多样性增加了监管工作的复杂性，对监管人员的素质和专业化程度提出了更高的要求。这样紧迫的形势要求国家人力资源管理部门出台对应的法规来促进核安全监管人才队伍的建设与发展 [ 6 ] 。同时，因为工资待遇悬殊，高水平监管人员流向企业，人才流失风险加剧，后果是监管者对核电发展的意见建议，可能被企业发展战略俘获，监管的独立性难以实现，监管的公信力和权威性问题管中窥豹，可见一斑。 法规滞后，监管存在不确定性。中国当前只有《放射性污染防治法》一部法律，《民用核设施安全监督管理条例》《民用核安全设备监督管理条例》等7部国务院条例，29项部门规章和89项指导性文件 [ 7 ] 。核能开发利用是一个完整的产业链，要求核安全法律法规体系实现产业链全覆盖。由于中国核电发展技术路线多样，现有的法律法规已不能满足监管的需要，尤其是全面规范核安全的基础性法律《核安全法》迟迟没能出台。《核安全法》缺位造成核安全独立监管基本体制及基本原则等重要内容没有法律明确，可能导致核安全监管权威性和有效性不足，核能开发利用不确定性风险增加。核安全技术规定过于依赖国际原子能机构也是中国核安全法规存在的主要问题 [ 8 ] 。 专业性强，公众参与不足。核安全监管具有较强的专业性，相对而言显得封闭和神秘，公众参与和全面了解存在一定障碍，在谈及核能的开发和利用时往往想到的是原子弹爆炸等场景。福岛核事故发生后，公众对核安全知情权、参与权、监督权的诉求日益高涨。对核电建设的必要性、安全性和可靠性缺乏足够的了解，担心潜在核安全风险对环境的破坏和生产生活的影响，核能开发的正当性和可行性受到不同程度质疑。同时，国家核安全局不是某些重要谈判预案的制定和会签单位，在国际合作中的作用不能充分发挥，履行国际公约的能力有限，容易引起国际社会对中国核安全监管独立性、权威性、有效性的担忧，专业性造成的信息封闭局面必须改变。 安全文化引领和宣贯有待加强。核安全文化是涉核企业健康发展的前提和基础，也是核安全监管当局必须引领和灌输的监管理念，它关系独立监管的可持续性。涉核企业在核安全文化建设上虽起步较早，主要依赖企业管理者和一线劳动者的自觉性来推动，因受企业性质的影响，存在重创新轻质量，重业绩轻安全的现象，对核安全缺乏敬畏之心，文化建设常常让位于经济效益考量，存在蒙混过关侥幸心理，核安全是核能开发利用事业生命线的理念在工作中常被淡忘。监管部门虽然出台了《核安全文化政策声明》，但是企业“严、慎、细、实”自觉思想意识转化成工作实践长效机制没有完全实现。没有核安全文化建设的引领，核安全独立监管就难以从根本上得到保证，独立监管的可持续性就会受到影响。
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user: 5. 核安全独立监管遵循的原则 坚持发展与安全并重。核能的开发利用必须以安全为前提，由于核能开发利用具有技术复杂性、事故突发性、处理艰难性、后果严重性、影响深远性以及社会敏感性等特点，无危则安，无损则全，安全必须作为发展的前提和基础，这是核安全监管机构存在的意义和价值。同时，又要以安全促进发展，发展只有建立在安全的基础上，才能真正实现科学、全面、协调、可持续发展。核能的开发利用是大势所趋，因此设置相对独立的核安全监管机构，实现主管部门与监管部门分离是我国面临的紧迫任务。用法律的形式明确监管部门职能，使之与国家核能开发利用现实相适应，并充分考虑安全因素，确保安全与发展有效统一，这是核安全独立监管的必然要求。 独立性和制衡性并举。良好的核安全监管必然在独立和制衡之间形成合理的张力，制衡通过赋予监管机构合理性、合法性来强化专业独立性，扬长避短，提高工作质量和水平。独立性需要有效的制衡机制来获得法律的支持和社会公众的认可，避免因为专业性就封闭僵化，搞独立王国。独立的行政监管机构，自身有很大的自由裁量权，需要制衡，需要被监督，这样才能做到收放有度，在制衡中达到相对的平衡 [ 9 ] 。监管机构的监督，监管权力的独立有效行使，就意味着制衡机制必要性。 独立性与权威性互动。权力是一种社会关系，权威则是权力的合法化，即对权力的正当性的认同 [ 10 ] 。权威性要求监管机构在监管过程中具备绝对的话语权和决策权，在安全问题上，具有一票否决权。通过价值中立的独立决策，得到公众的认同认可，增强核安全执法监管公信力，树立权威性。同时，还要尽可能避免公众的一种强烈误解，即核安全监管机构与核电企业沆瀣一气，监管者已被监管对象组成的利益集团所俘获，即公权力失去公信力，无论你说什么、做什么，公众都会给予负面的评价，陷入“塔西陀陷阱”。所以，独立性与权威性的互动是核安全监管必须认真考虑的问题。 独立性与效率性兼顾。建立独立的核安全监管制度需要强调程序理念，公开与参与是程序最为重要的两个要素，核安全独立监管程序的设计必须体现效率的要求，尽量减少不必要的环节，降低监管成本。公众参与要求信息公开，公众参与是透明度原则的必然延伸和拓展。提高效率是建立监管机制的一个重要因素，也是监管制度存在的价值基础。由于核安全监管的对象范围很广，对监管的专业性、时效性要求很高，因此，独立监管与提供监管效率必须同时兼顾，不可偏废。
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user: 6. 核安全独立监管政策建议 监管职能的统一是实现独立监管的前提。采取有效的措施，促进监管职能的集中统一，避免多方博弈过程中争功诿过，是实现核安全独立监管的前提。政出多门、九龙治水的公共管理造成的结果就是好处都去争取，责任争相推卸，表面上大家都在发挥管理作用，实质上都只是关心与自己职责相关的领域，容易造成管理的独立王国，狭隘和封闭性凸显，其结果必然是系统性管理的失范，监管成本大幅增加。所以解决国家能源局、国防科工局、国家核安全局之间的部分职能交叉的问题，突破核安全监管的体制机制障碍，实现监管职能的统一，才能保障核安全独立监管体系的正常运作。福岛核事故的经验教训充分说明一个独立的核安全监管体系的重要性。 加强能力建设是履行独立监管职责的基础。能力建设包含基础设施、研发能力、审评能力及人力保障等，这是核安全监管能应对核电迅猛发展的最有效的措施，如果这个基础不打牢，就谈不上对核安全的监管，更谈不上对核安全的独立监管。当前，必须抓紧建设国家核与辐射安全技术研发中心，这是加强能力建设的有效载体。加强独立校核计算和实验验证能力，提高审评的科技含量，有效应对信息不对称造成的安全风险；加强审评能力，提高核能开发利用可行性研究前提论证；加强监督能力，实现核能开发利用过程中质量控制；加强应急响应能力，提高公众对核能开发利用风险可接受性认识；加强监测能力，强化核安全独立监管基础数据支撑。 完善法规标准是实现独立监管的重要保障。法治就是指政府在其一切行动中都受到事前规定和规则的约束，这种规则使人可以明确强制权力使用时机和计划它自己的个人事务 [ 11 ] 。不以规矩，不成方圆。监管的独立性最直接的体现就是用法的形式来固化监管行为的法理地位，开展监督执法过程中体现监管的合法性。《核安全法》的缺位使得核安全监管独立性难以从根本上得到法律保证，监管活动没有充分法律依据和授权，监管机构的权威性必然受到影响，监管不确定性增加。在依法治国的大背景下，制定和建立完备的法律和制度框架，进行明确的职责分工的任务迫在眉睫，它能为实现核安全独立监管的提供坚实的法律法理保障，从而为实现核安全治理体系和治理能力的现代化奠定法制基础。 信息公开是开展独立监管的必然要求。信息公开，满足公众对核安全信息的知情权是核安全监管发展的必然趋势，也是核安全监管者坚持价值中立，赢得公众对核能开发利用可接受性的路径依赖，更是实现核安全独立监管必然要求。美国心理学家奥尔波特曾提出一个关于谣言的传播学公式：谣言的流通量 = 问题的重要性 × 证据的暧昧性 [ 12 ] 。信息不对称使监管部门与核电企业沟通交流不畅，拖延处理事件时间，易引起谣言而造成公众的恐慌和极端行为。“谈核色变”“杞人忧钴”“抢盐事件”是对核安全监管的警示，如果核能的开发利用依然保持神秘、封闭和狭隘，对于发生的核事故遮遮掩掩，封锁消息，核安全监管必然会淹没在舆论的鞭笞和否定中，独立监管将无从谈起，更无法由弱变强。卢梭在《社会契约论》中指出，舆论是铭刻在公民内心的法律，是国家的真正宪法 [ 13 ] 。信息公开、公众参与是核安全独立监管合法性来源。 培育核安全文化体现独立监管的生命力。核安全文化是由系统科学的规章制度、从业人员自觉遵章守纪职业操守和安全质量第一工作氛围组成。核安全态度是安全文化的根本，核安全认知是核安全文化的基础，核安全行为是核安全文化的目的，核安全至上是核安全文化的灵魂 [ 14 ] 。安全文化的作用是发现潜在的安全隐患，并作出预判和采取措施，因此它成为国家利用核能的先决条件 [ 15 ] 。核安全监管的专业性和独特性，意味着核安全监管人员必须将核安全“严、慎、细、实”作为企业价值观，建立有效的规章制度和组织体系，并指导核安全行为实践，有效地减少核能开发利用安全风险，为国家的核能开发利用保驾护航。同时还能平衡追求利益和保障安全的两难选择，在多方博弈互动中发挥引领和纠偏作用，体现核安全独立监管的价值和生命力。
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user: 摘 要 针对目前在实际应用场景中多核模型的复杂性，本文在分析了数据流、主从、OpenMp三大多核模型后，选取其中更易实现的OpenMp模型作为主要研究对象。本文研究了OpenMp模型的实现原理，对多核模型OpenMp在嵌套循环中的线程创建以及任务划分所消耗的时间进行了分析，然后研究了OpenMp模型的核数和线程数之间的关系，最终以TI公司的多核DSP TMS320C6678为核心处理器，使用典型的图像处理算法对在以上研究中得出的结论进行了验证。经测试，OpenMp模型在线程数等于核数时执行时间最短。 关键词 :TMS320C6678，OpenMp，线性汇编，线程调度
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user: 1. 引言 随着社会的发展，摩尔定律预言的半导体发展在2013年年底开始逐渐放缓，于是单芯片多处理器的解决方案成为改善处理器性能的一个重要方向，使用多核处理器已经成为一种趋势，但对于多核DSP处理器而言，主从模型、数据流模型、OpenMp模型是现在多核DSP处理器的三大主要并行程序处理模型。其中主从模型是以主核作为控制核心，从核在主核的调度下完成任务处理，从核之间工作相互独立，即如果其中一个核停止工作，不会影响其他核的执行；数据流模型是一个线性的处理模型，其工作方式按流水线的方式依次串行处理；OpenMp则是由一个主线程开始，程序中的串行部分由主线程完成，并行的部分是由派生的其他线程来执行，但是如果并行部分没有结束，则不会执行后面的串行部分。 比较主从模型、数据流模型和OpenMp模型这三种方式，主从模型、数据流模型较为复杂，并且为了考虑负载的平衡，需要考虑算法处理时间的协调、任务的合理分割以及映射核的处理，而OpenMp使用就相对来说简单一些，大多数情况下只需要考虑该循环数据上的相关性，然后在其循环前面加上OpenMp的相关指令，就可以实现并行，这就降低了并行编程的难度和复杂度 [ 1 ] 。文献 [ 2 ] 利用OpenMp对HEVC进行解码，但是没有深入分析核数和线程数的关系，文献 [ 3 ] 分析了在不同处理平台下核数和线程数对处理速度的影响，但是没有针对具体算法进行验证。 因此本文基于TMS320C6678硬件平台、采用OpenMp模型、以图像处理中值滤波作为分析验证，分析了多核多线程的调度，然后以512 × 512的椒盐噪声图片为素材，采用3 × 3的滤波模板实现了图片的去噪。实验结果表明，在TMS320C6678 (1 Ghz 8核)上经过各种优化后得到处理的平均时间为34.5 ms；比较多核DSP的单核处理时间与八核处理时间，得出在TMS320C6678上使用OpenMp实现中值滤波算法加速达到7.88倍。
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user: 2. TMS320C6678介绍 多核定点浮点信号处理器TMS320C6678是基于KeyStone多核架构，整合了8个C66x核，每个核的频率可以运行在1.0 GHz到1.25 GHz，提供每秒高达40 GB MAC定点运算和20 GB FLOP浮点运算能力，可在10 W功耗下实现160GFLOP (Giga-Floating Point Operation per Second)浮点计算性能 [ 4 ] 。因此TMS320C6678非常适用于高速信号处理领域，如医学成像，虚拟现实以及人工智能等。此外，C66x核DSP也是TI第一款支持OpenMp API的多核DSP [ 5 ] 。
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user: 3. OpenMp介绍 OpenMp是由OpenMP Architecture Review Board开始提出的，是用共享内存并行系统的多线程程序设计的一套指导性的编译处理方案(Compiler Directive)，并且已经被广泛采用。OpenMP支持的编程语言包括C、C++和Fortran [ 6 ] ，支持OpenMp的编译器包括Sun Compiler、GNU Compiler和Intel Compiler等。OpenMp提供了对并行算法的高层抽象描述，程序员通过在源代码中加入专用的pragma来指明自己的意图，由此编译器可以自动将程序进行并行化，并在必要之处加入同步互斥以及通信信号。当选择忽略这些pragma，或者编译器不支持OpenMp时，程序又可退化为通常的程序(一般为串行)，代码仍然可以正常运作，只是不能利用多线程来加速程序执行。 OpenMp的实现是基于fork-join模型的，主线程顺序执行，当主线程遭遇并行区域时，分配的子线程按照任务各自执行，直到并行区域结束 [ 7 ] ，主线程处理流程如图1所示。 在C/C++中，OpenMP指令使用的格式为： #pragma omp 指令 [子句[子句]…] 其中常用指令如表1所示。 其中常用字句如表2所示。 其中常用调度类型如表3所示。
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user: 4. OpenMp的并行分析 4.1. OpenMp在嵌套循环中的分析 在图像处理领域中，for循环扮演着不可或缺的角色，而本文OpenMp也是主要针对for循环进行展开的，实际处理中OpenMp指令在for循环中位置不同，程序执行的方式也会随之不同，图2为OpenMp针对for循环的两种表现形式。 图2(a)这种放置位置表示把最外层的for循环进行并行处理，即对循环变量i进行线程创建以及线程分配，假设其创建线程花费时间为a，线程分配花费时间为b，则其花费的总时间为a + b，图2(b)表示把嵌套里面的for循环进行并行处理，即对循环变量j进行线程创建以及线程分配，那么其花费的总时间为i × (a + b)，显然i × (a + b) > a + b；在某些处理的时候还需要对特定变量进行写保护，即有且只能让一个线程去操作该变量，但是由于每个核派生的任务不一样，造成执行完任务的时间也会不相同，所以当操作该变量时可能需要等待，那么这也导致程序执行效率降低。 图1. OpenMp主线程处理流程 Table 1 Commonly used instruction Parallel 表示这段代码将被多个线程并行执行 For 一般用在for循环之前，表示将循环分配到多个线程中并行执行；也可以与parallel for相结合，表示for循环的代码将被多个线程并行执行 Sections 一般用在可能会被并行执行的代码段之前 Critical 一般用在代码的临界区之前 表1. 常用指令 Table 2 The commonly used word Private 表示每个线程都拥有自己的变量私有副本 Schedule 表示如何调度for循环迭代 Shared 表示一个或多个变量将成为多个线程间的共享变量 表2. 常用字句 Table 3 Commonly used scheduling typ Dynamic 循环变量区域分为n等份，某个线程执行完1份之后再执行其他需要执行的那一份任务 Guided 循环变量区域由大到小分为不等的n份，运行方法类似于dynamic Runtime 在运行时使用上述三种调度策略中的一种，默认是使用static Static 循环变量区域分为n等份，每个线程平分n份任务 表3. 常用调度类型 图2. OpenMp针对for循环的两种表现形式 4.2. OpenMp中关于线程数与核数的分析 当使用OpenMp模型时，还应该对其核数与线程数加以考虑，假设在一个任务中，其核数为m，线程数为n，当m > n时，即核数大于线程数，那么操作系统在分配线程时，将存在一些核分配不到线程，而造成核出现饥饿状态；当m < n时，即核数小于线程数，那么操作系统在分配线程时，将存在一些线程由于核数不够导致其出现等待状态；综上，我们可以得出当线程数等于核数时，即没有线程等待，也没有核出现饥饿，即一个核执行一个线程。
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user: 5. OpenMp的实现 5.1. OpenMp实现中值滤波 中值滤波是图像处理领域中比较基础的处理之一，是基于排序统计理论的一种有效抑制噪声处理技术，原理是把数字图像中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替，让周围的像素值更加接近真实值，从而消除孤立噪点。本文在分析了OpenMp的一些原理及调度方式后，使用中值滤波处理算法作为验证，之所以选择中值滤波是由于其处理时可以通过使用其他共享变量来存储执行结果而不会相互干扰；在本文中，采取static、dynamic、guided、runtime调度方式衡量程序的运行时间。在中值滤波的循环前面采用关键字#pragma omp parallel for来实现程序处理的并行，采用private实现变量的私有化，即对for循环中的循环变量进行保护，使每一个线程都能独立地拥有循环变量的私有拷贝。 TMS320C6678一共拥有8个核，每个核都能实现最高1.25 Ghz的主频，但在本文中，使用1 Ghz作为每个核的主频，然后线程设置为8线程，即每个核分配一个线程，然后对其执行的时间进行比对，部分程序展示如图3所示，private (i， j， arry)表示循环变量i，j，arry在每个线程里都拥有变量私有副本，其他线程不能访问，shared (dataout)表示8个线程共同使用dataout数组，schedule (guided)表示调度方式为guided，即在起始阶段每个线程会被分配到较大的迭代块，后面分配到的迭代块将依次递减，直到减为1，sort (arry)表示对arry数组里的像素进行排序，dataout[ ] = arry[ 5 ]表示把排序后的中间像素值赋给当前位置。 5.2. 线性汇编优化 线性汇编语言是介于C/C++和汇编语言之间的一种语言，它相对于汇编语言编写相对简单，TI官方有提供线性汇编的编程格式与标准 [ 8 ] [ 9 ] 。 中值滤波函数的原理是用其周围邻域的中值代替当前像素值，方法是对其模板内的像素进行排序，生成单调上升(或下降) [ 10 ] ，由于该排序函数在遍历该图像时需要对图像中的每一个像素点进行排序，故对其排序函数进行线性汇编优化，优化条件是在8核8线程DSP下，对512 × 512图片采用3 × 3中值滤波模板，实验结果如表4所示。 5.3. 其他优化 1) 字节对齐：对于程序中经常访问的存储空间，采用32字节对齐，以空间换取执行时间。 2) 缓存优化：由于CPU执行速度快于存取速度，所以在执行程序时采用缓存，本文缓存设置为：64K L2，32K L1，32K P1。 3) -O3优化：文件级优化，会大量地消除未使用的函数及变量，本文在最后采用此优化，效果明显。
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user: 6. 实验结果及数据分析 图4为OpenMP不同调度方式下，循环迭代次数与执行时间的关系。由图中可看出，使用runtime类型时，即运行时选择前面三种调度类型中的一种时，迭代次数对执行时间没有影响；而guided、static、dynamic在自动调度和循环迭代次数相对较少时表现更好，如果给其分配size过大，反而执行时间变长，这是由于分配给线程的迭代次数过多，即花费了大量的时间去创建线程以及分配线程浪费了时间；但是当循环迭代次数达到一定值时，即大于4000次时，其执行时间几乎没有变化，这是由于分配给线程的迭代次数过大后，即把循环中所有的线程都分配给一个核去处理了，其他核则分配不到线程。 图5为OpenMP线程数、核数与执行时间的关系图。首先把核数等于线程数作为分界线，从图中看出，当核数大于线程数时，程序的执行时间随着线程数的增加而减少，当核数小于线程数时，程序的执行时间随着线程数的增加而几乎不变，原因是由于当核数大于线程数时，某些核分配不到线程，造成核处于饥饿状态，因此，当线程数增加时，饥饿的核由于分配到线程，处理时间减少；当核数小于线程数时，是因为无论线程怎么增加，执行程序的核是一定的，在没执行完上一个线程之前，是不会执行下一个线程的，所以执行时间几乎没有改变；综上，当核数接近线程数时程序执行时间最短。 测试背景是基于四幅512 × 512的带椒盐噪声的彩色图片，原图和中值滤波后的测试结果图如图6所示。在经过线性汇编、-O3等优化后得到单核下平均处理时间为272.1 ms，在8核8线程下平均处理时间为34.5 ms。 Table 4 Linear assembly optimizatio 不优化 线性汇编优化 耗时时间 288 ms 137 ms 表4. 线性汇编优化 图3. 中值滤波openmp部分程序 图4. OpenMP调度方式以及循环迭代次数执行时间 图5. OpenMP线程数与核数的执行时间对比 图6. 测试原图与结果图
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user: 7. 结论 本文对多核DSP的三种模型OpenMp、主从模型、数据流模型做了一些简要介绍，由于OpenMp模型在使用上相对于其他两种模型简单，编程者只需要在程序中加入适当的编译器指令来表其们的意图，程序将自动并行化。本文以512 × 512的图片为例进行图像中值滤波处理，并对OpenMp模型的调度方式和线程数量进行测试，最终图像在经过线性汇编等一系列优化后得到单核下的平均处理时间为272.1 ms，8核8线程下的平均处理时间为34.5 ms，测试结果表明了基于多核DSP的OpenMp模型在处理类似像素点或则像素块问题上具有良好的性能，并且根据实验数据可得出，OpenMp模型在线程数等于核数时执行时间最短。
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user: 摘 要 一个地区的能见度不但反映了该地区大气环境的质量，并且与人们的生活有着密切相关的联系。通常，低能见度天气也严重地影响了人们的经济生产，因此其观测具有重要意义。大气环境能见度较低的原因与气象条件有着密切的关联，低能见度的天气现象主要有雨、雪、雾霾、沙尘等。本文提出了一种基于室外单幅自然图像的低能见度天气现象识别算法，该算法通过低能见度天气现象对图像光学信息的影响，提取图像的对比度、饱和度、亮度等特征参数信息进行训练和分类，在训练过程中根据各类别特征之间的距离建立分类决策树，并为决策树构建支持向量机(SVM)分类器，对低能见度天气进行自动分类识别。通过对互联网上的大量低能见度天气光学图像的训练和测试，算法对低能见度的天气现象的平均识别率可达70%。该算法可以为分布式识别提供技术支持，然后采用分布式识别投票，最终可以把识别正确率提高到95%以上。 关键词 :低能见度天气图像，支持向量机，决策树，训练
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user: 1. 引言 随着今天高新技术的快速发展，当代社会的信息化水平越来越高，图像处理技术也在不断地发展，对室外环境的天气现象，尤其是低能见度恶劣天气的自动地检测和识别提出了更高的要求。在气象领域，对于天气现象的观测依然主要是靠人工来观测，这些观测耗费了大量的人力和物力 [ 1 ] [ 2 ] ；同时，在这个信息爆炸的时代，人们在其生产生活中有大量的信息需要处理，而这些信息大多数来源于图像信息，有研究表明，人们所获取的信息中70%来源于从眼睛获取的图像信息 [ 3 ] [ 4 ] 。在计算机时代以前，人们对于图像的处理主要是光学图像的处理方法，即对光信息进行直接的处理，优点是速度快、信息的容量大，缺点是对环境的要求较高；现在我们主要运用计算机数字图像处理技术，它是随着计算机的产生应运而生的，是将图像的光学信息转换为数字信息再进行处理，具有灵活、方便的特点，且对环境的依赖性较小 [ 1 ] [ 3 ] [ 4 ] ，已经广泛渗透到工业、医疗、运输业、军事等各个领域。本文将数字图像处理技术运用到气象观测领域，建立一种气象监测的自动化模型，使其代替人们的目视观测，因此其具备廉价、方便、灵活等特点，不但可以作为传统气象观测的有益补充，而且能够节省大量的物力、财力。基于图像处理技术的光学气象观测国内外已有不少报道。但是，主要集中在云观测 [ 5 ] - [ 12 ] 、能见度观测 [ 13 ] - [ 18 ] 等观测上。对于其他的天气现象观测，主要集中在阴天和晴天的观测识别上 [ 19 ] [ 20 ] 。对于低能见度四种天气现象(雨、雪、雾霾、沙尘)的观测识别，目前还没有公开报道。 本文旨在通过计算机视觉技术，提取室外光学图像的信息特征，通过学习训练将低能见度的天气图像进行自动地识别分类。但是如何能够准确的、有效的从海量的图像集中得到自己所必须的信息确实是一项富有挑战性的工作。近年来图像分类识别技术得到了长足的发展，出现了许许多多的智能算法，如贝叶斯分类、K-近邻算法、神经网络和支持向量机等 [ 21 ] 。特别值得指出的是，经Vapnik等人多年研究统计学习理论所得到的支持向量机(SVM)具有极好的模拟泛化能力，与往常的建立在经验风险性最小化基础上的模式辨别不同，SVM是基于统计学习理论提出的建立在结构风险最小化基础上的一种新的机器学习方法，有着很强的非线性的处理能力 [ 21 ] 。近年来，SVM已经成为机器学习和数据挖掘领域的标准工具，被越来越多地应用到模式识别、数据挖掘、智能控制以及预测中去，正在成为继模式识别和神经网络之后机器学习领域的研究热点，并将会推动机器学习的重大进步。正是由于SVM在数据分类中拥有着种种的优势，本文将该方法运用到图像的分类中，获得低能见度天气现象的自动识别。
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user: 2. 图像分类及SVM概述 2.1. 图像分类识别方法 图像分类(image classification)即是根据不同图像反映出的不同特征这一原理，把不同类别的图像区别开来的一种应用方法。它利用计算机处理技术，将图像或图像的某一个像元自动地划分到某一个类别中去，以此来代替人们的视觉判读。图像分类一般是先提取图像的颜色、纹理、灰度、形状等底层特征，再利用合适的分类方法进行分类。目前典型的分类方法有以下几种： 1) 神经网络分类 [ 22 ] 的方法 人工神经网络是人们对自身大脑神经网络认识理解的基础上人工构造的可以实现某种功能的网络系统。人工神经网络是对生物神经元的模拟，生物的每一个神经元相当于一个基本单元，且每个单元关联一个权值。神经网络较复杂，需要较长的时间来训练，因而这种方法比较适合训练时间长的应用。神经网络的参数大多数靠总结历史数据所得的经验所得。一般可分为以下几类：人工神经我网络从结构方面讲可以分为前馈网络(如BP网络)和反馈网络(如Hopfield)；从状态方面来讲又可分为离散性网络和连续性网络；从学习的方法方面又可分为监督学习网络(如BP、RBF网络)和无监督学习网络 [ 22 ] (如自组织网络)。 2) 贝叶斯分类 [ 23 ] 方法 这个分类方法的主要思想：先计算每个类别在训练集的分布，将这种分布看作为不同类别的概率分布，最后在测试过程中运用统计学原理和概率统计原理中的贝叶斯定理来估计某个特定样本属于某一类的概率。目前贝叶斯方法主要包括贝叶斯信念网络和朴素贝叶斯方法 [ 23 ] 两类，其中前者在当前社会应用最多，但是这种方法的训练较为复杂，用来评估的函数比较难选，这是现在需要研究解决的问题。 3) 支持向量机方法 支持向量机是在统计学及最优化的基础上来研究如何构建学习机和如何实现分类问题的。它的思想就是要在风险最小的情况下找到一个最优的分类面 [ 24 ] 。它的方法主要是选择一个合适的VC维，在一定数量的样本下，在置信区间达到一个合适的值，使各个类别之间的间距最大，从而使实际风险变小。起初，SVM是用来研究两种类别的分类问题的，但现在人们遇到了更多的分类问题，因此现在SVM的研究热点是如何对多类别问题进行分类。 以上三种方法各有优缺点。人工神经网络是一种传统方法，由于其复杂性应用受到一定限制。贝叶斯方法训练较为复杂，用来评估的函数比较难选，这是现在需要研究解决的问题。而支持向量机是在统计学及最优化的基础上来研究如何构建学习机和如何实现分类问题的。它的思想就是要在风险最小的情况下找到一个最优的分类面，应用广泛。本文将利用支持向量机进行分类。 2.2. 支持向量机 支持向量机的产生可以称为机器学习范畴的一场伟大的革命，它不但提高了机器的学习能力和非线性处理能力，而且激发了众多学者对核函数和机器学习研究激情。自此以后，针对不同的核函数的优化方法以及支持向量机(SVM)优化算法也层出不穷，使得SVM和核函数理论得到不断地发展和完善。目前，SVM被广泛的运用于人脸识别、文本分类、书写数字识别、特征选择等领域。在前人基础上，本文主要采用图像处理技术提取低能见度天气图像的特征并根据这些特征将图像进行分类，从而构建一个支持向量机的分类器，从而实现低能见度天气现象的自动识别。图像分类的特征有主要颜征、纹理、形状、空间关系等，本文主要提取图像的颜色特征和纹理特征，运用这些特征参数使得该分类器可以准确的根据图像对天气现象进行自动地识别分类。 1) 图像颜色特征的提取 颜色特征的提取和运用这些特征对图像分类的算法是图像分类的基础，当然在选择图像特征是该特征必须是该类图像所特有并区别于其他图像，只有这样的特征才能在图像分类中真正的将目标图像分离出来，其次图像的特征还要能够表现出图像的直观视觉感受。图像的颜色特征往往与图像的场景和物体有关，与其他的视觉特征相比，它不依赖于图像本身的尺寸、方向、视角。例如，沙尘天气图像的色调偏红或黄色，明显区别于其他低能见度天气，降雪天气的图像的亮度明显要高于其他的低能见度天气图像等。 2) 图像纹理特征的提取 依据灰度共生矩阵纹理的原理和提取方法，提取能量、熵、惯性矩、相关性的均值和标准差作为最终8维纹理特征。 3) SVM分类器的设计和分类实现 支持向量机的基本原则是结构风险最小化，具有完善的数学基础和泛化性能。本文将图像分为训练集和测试集两个集合，通过对训练集的特征提取，逐步的构建出SVM分类器，然后在测试集中测试SVM分类器的准确性。对于线性不可分问题，有两种解决方式，第一种为将线性不可分的问题强制线性化，但是这种方法在线性化时需要引入松弛向量。另一种是则是通过核函数的方法解决，用高维德属性空间处理图像数据。通过合适的映射函数，不可分问题在属性空间中变成线性可分的问题。属性空间中的向量的点积与输入空间的核函数对应。这一成果极大的提高了机器的非线性处理能力。目前使用的核函数主要有：线性核函数、P阶核函数、多层感应器核函数和RBF核函数。引入核函数后各式向量的内积可以由核函数代替： ，(1) 。 (2) 对应的分类函数变为： 。 (3) 任选一个支持向量，可以求出 ： 。 (4) SVM利用核函数的方法避免了高维空间中的维度运算，解决了算法上可能出现的“维数灾难”问题，在构造判别函数时，不是对原始样本做非线性变换，然后在特征空间中求解；而是先在输入空间比较向量，对结果再做非线性变换。SVM算法中有很多种不同的核函数 [ 24 ] ，目前研究最多的有三种：多项式核函数，径向基函数(RBF)以及用Sigmoid函数作为内积等。本文根据应验选用多项式核函数模型。对于两类线性可分 [ 24 ] 的问题如图1所示，分割线1 (平面1)与分割线2 (平面2)都可以正确的将样本分开，即在风险为0的情况下，这样的分割线(分割面)有无数多个，但是如果有一条分割线(平面)到两类之间的间距最大，称为最优分类线(平面)。最优分类线(平面)的置信范围最小。 图1. SVM两类线性可分示意图 设线性可分样本集为 ( ； ， 是类别标号)。d维空间中的线性判别函数的一般形式为 ，分类面方程 。决策函数为： 。将判别函数归一化，然后等比例调节系数W和b，这样求间隔最大就转化为求 最小。 所以线性可分的问题转化为求优化问题： ，约束条件： 其中 ，为此，定义Lagrange函数： ，(5) 其中， 为Lagrange函数的系数，我们的问题是对w和b求Lagrange函数的极小值。 将式(5)分别对w和b求偏微分，令他们等于0，就可将原来的凸二次优化问题转化如下较为简单的对偶问题，即在约束条件 之下对 求解函数最大值。 应用SVM进行模式识别的主要步骤如下： ① 选择合适的核函数； ② 求解优化方程，获得支持向量和相应的Lagrange算子； ③ 写出最优分界面的方程； ④ 根据sgnf(x)的值，输出类别。
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user: 3. 图像分类特征的提取 图像特征的提取是图像识别的关键，图像特征的提取直接影响了图像分类的效果。图像分类问题主要有两个方法上的难点，第一是如何选择和提取特征，第二是应该选择怎样的模型进行训练和测试。首先，对于选取的图像特征一定要能够将各类图像有效的、准确的区分开；其次，在处理图像时，必须能保证所得到的图像特征数据确实能够代表这一类图像。 在图2中，可以看出沙尘天气图像在色调上整体偏红或黄色，明显区别于其他的低能见度天气图像，因此从色调这一特征出发便可以将沙尘天气区分出来。 在图3中明显可以看出雾霾天气的饱和度较低，图像近灰白色。 在图4中可以看出，降雨图像雨水形成了一定的纹理，降雪天气的图像整体亮度比其他天气图像要高。 但是如果你想要得到一副沙尘天气图像的色调值，且这个值大体上能够代表沙尘天气，你应该如何 图2. 典型沙尘天气示例 图3. 典型雾霾天气示例 图4. 典型雨雪天气示例 处理每一个像素点的色调，使其得到的色调结果能够真实的反映这张图像。对于图像分类的问题来讲，分类的方法要用哪一种，如果选用支持向量机方法，选用什么样的核函数才能更加的适用。这些问题都是我们在本文中需要考虑的问题。 3.1. 颜色特征 颜色特征是一种全局特征，表述了图像对应景物的表面性质，这些一般的颜色特征是基于每个像素点的特征，此时图像中所有的像素点都有贡献。图像特征的提取一般运用颜色直方图或颜色距的算法，这些算法容易实现且不受图像平移和旋转的变化所影响，常用的颜色空间有RGB、CMY、HSV、HSL、YUY等颜色空间，本文主要采用HSV颜色空间。 HSV颜色空间是由A.R. Smith等人根据人眼对颜色直观感受而创造出来的颜色空间，它具有三个要素：色调H (Hue)、饱和度S (saturation)、和亮度V (value)。其中亮度(V)是指人眼感受到的光的敏感程度，光能越强，亮度越大，图像亮度仅与图像的明暗有关，与图像的彩色信息无关；色调(H)是指光的颜色，它与混合光谱中的主要光波长相联系，不同的光波长对应不同颜色的光；饱和度(S) [ 11 ] 是指颜色的浓淡程度，饱和度越大，颜色越深，如深红、深蓝，饱和度信息、与人眼对图片颜色的感受紧密相连。从以上方面讲，HSV空间适合处理与色彩有关的图像处理算法。但对图像的三要素来讲，各个要素是相互独立的，因此当我们独立感知单个要素的变化会发现色调信息是最为影响人的视觉感受的特征。HSV颜色模式的直观性使得人们从内心更加容易接受，因而在计算机视觉领域、图像处理等领域应用广泛。 3.2. 纹理特征 各类低能见度天气图像千变万化，且本文提取图像的颜色特征只能表现出图像的全局信息，但是对于降雪和雾霾图像来讲，它们颜色种类相似，仅仅利用颜色特征是很难将他们区分开来的，因此，除了选用颜色特征之外，我们还需要提取一些可以表现出图像局部信息的特征，本文所选特征为图像的纹理特征。 纹理特征是描述图像表面特征的一种方式，但是它却仅仅只能表示图像的表面特征，不能表现图像的内部属性。因此，想要得到图像的全部特征仅仅靠图像的纹理属性是不能得到的。图像特征也有其独特之处，即它表示的不是具体某个像素点的特性，而是对图像某一区域进行统计运算的而得到的。因此，这种区域性的统计往往就可以将局部的偏差掩盖或者忽略不计，更不会因为局部的偏差而导致匹配的不成功。作为一种统计学特征，它拥有较强的抵抗噪声的能力。常用的纹理特征提取和匹配方法有统计法、几何法、模型法、信号处理法。 灰度共生矩阵(GLCM)是纹理特征分析方法的一种典型代表，Gotlieb和Kreyszig等人在研究灰度共生矩阵的各种统计特征时，通过大量的实验，得到了能量、熵、惯性矩、相关性四个关键特征。该方法是建立在二阶组合条件概率的基础上的，利用灰度共生矩阵来描述纹理特征，能够很好的利用纹理现象中的各种灰度级的空间依赖关系，因此，他在纹理分析中得到了广泛的应用。本文主要通过纹理特征的分析得到了图像能量、熵、惯性矩、相关性的均值和标准差的8维纹理特征。GLCM是描述在θ方向上、相隔d像素距离的一对像素分别具有灰度层i和j的出现概率。显然GLCM是一个对称矩阵，是距离和方向的函数，其阶数由图像的灰度级决定，它可以导出14中纹理特征 [ 14 ] 。尽管GLCM拥有重重的优点，但是这种方法在计算上却是很昂贵，特别耗时，因此不断有研究者尝试对其改进。大部分的研究者采用d取1，θ取0度、45度、90度、135度的方式对特征进行提取，但是实际的效果确实与原来的结果大致相同，并没有引起分类准确率的下降。 3.3. 各类天气图像的颜色特征参数的正态分布 本文中共选用了10，000幅低能见度天气图像共分为五个类别，每类1000幅来做训练样本，他们分别是降雨、降雪、雾霾、沙尘。剩余图像用来检验SVM分类器的效果，并进行合理的评估。根据需要，我们得到了各类低能见度天气图像的色调、饱和度、亮度的平均值(去除异常值后)，以及每张天气图像的各个像素点的方差(去除异常值后)和各类天气图像的方差的均值。其中我们将不属于区间(μ − 2σ， μ + 2σ)的值定义为异常值，异常值可能是有图像中人或物对光的反射产生的。 从表1中看出沙尘天气图像的色调均值明显与其他的低能见度天气图像有多不同，沙尘天气图像的色调均值为0.1083，且色调的独立性较好，所以色调信息可以作为一个颜色特征向量来区分沙尘天气图 Table 1 The mean of three element 色调 饱和度 明度 雾霾 0.3390 0.1027 0.6321 降雨 0.3226 0.1202 0.5054 降雪 0.3928 0.0453 0.6863 沙尘 0.1083 0.5810 0.7339 表1. 各类天气图像的三要素平均值 像和非沙尘天气图像。但是，当我们注意到雾霾天气和降雨天气图像的特征分布时，色调、饱和度以及亮度的正太分布特征十分的相似，所以这三个参数不能将降雪和雾霾天气图像分离。类似的，降雨和云天阴天图像颜色特征分布中，除了色调有稍微不同外，亮度和饱和度的正太分布特征也十分的相似，因此颜色特征也不能将它们分离开。通过颜色特征的分析，我们虽然可以通过色调信息将沙尘天气图像分离出来，其次通过三种参数综合处理，将雾霾和降雪为一类，云天阴天和降雨为一类，但是降雪和雾霾天气图像，以及云天阴天和降雨还不能通过颜色特征的三个参数分开。因此，我们需要运用提取图像的纹理特征，借此将其分类。 3.4. 图像的纹理特征研究过程与结果 采用灰度共生矩阵的方法，计算样本图像的图像纹理特征。纹理特征与颜色特征一样，在图像处理和分析中时常的被用到，它主要指的是图像灰度或者颜色的某种变化。我们通过灰度共生矩阵的方法来计算四个共生矩阵P，取距离为1，角度分别为0˚，45˚，90˚，135˚，以下结果为处理数据所得到图像的纹理特征(表2)。