云計算環(huán)境下多源信息融合的應(yīng)用研究

摘 要：近年來，多源信息融合技術(shù)成為計算機(jī)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。在云計算環(huán)境下，闡明了多源信息融合的概念和原理，綜述了多源信息資源云體系及其構(gòu)建。提出信息融合系統(tǒng)主要模型與研究方法，分析和總結(jié)了多源信息融合在幾個重要領(lǐng)域的應(yīng)用研究。

關(guān)鍵字：多源信息融合；信息資源云體系；云計算；云服務(wù)模型

1 引言

實際應(yīng)用中，多源信息融合（簡稱為信息融合）是指組合和合并多個來源的信息或數(shù)據(jù)以便形成一個統(tǒng)一結(jié)果的技術(shù)，多源信息融合體系如圖1所示。隨著研究的推進(jìn)，信息融合領(lǐng)域中的“信息和數(shù)據(jù)”泛指各種信息來源，除了傳感器，還包括數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等等。借助機(jī)器系統(tǒng)實現(xiàn)信息融合，既能有效地提高系統(tǒng)性能，也能擴(kuò)展人的認(rèn)識能力、輔助人類決策、提高解決問題的效率。

云計算是將大量網(wǎng)絡(luò)計算資源、存儲資源與軟件資源統(tǒng)一調(diào)度以構(gòu)成一個計算資源池向用戶提供按需服務(wù)的IT 服務(wù)模式。近幾年來，隨著信息科技的發(fā)展，國內(nèi)外掀起了基于“云”的信息融合技術(shù)研究新熱潮。信息融合技術(shù)已廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域，比如：目標(biāo)跟蹤、情報分析、軍事指揮、圖像處理、工業(yè)控制、環(huán)境監(jiān)測、智能系統(tǒng)設(shè)計等等。

2 信息融合系統(tǒng)模型

信息融合系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)需要研究一套工程化的方法與規(guī)范，要解決的主要問題有：（1）首先是系統(tǒng)建模問題；（2）相關(guān)融合算法評價標(biāo)準(zhǔn)與選擇的工程指南；（3）信息融合數(shù)據(jù)庫與知識庫技術(shù)；（4）傳感器等資源的管理與調(diào)度；（5）信息融合系統(tǒng)效能評估方法和標(biāo)準(zhǔn)。

信息系統(tǒng)融合模型的研究主要有如下幾種，JDL模型，OO-DA模型、STDF模型等，應(yīng)用最為廣泛JDL模型及其演化而成的各個版本。信息融合模型（DFIG）是在JDL模型基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)充和修改，實現(xiàn)了信息融合功能與資源管理相分離。

3 多源信息融合技術(shù)應(yīng)用研究

信息融合技術(shù)的研究正由低層次融合向高層次融合發(fā)展，同時考慮了人類的參與、資源管理與融合過程的優(yōu)化；研究重點(diǎn)從來自各類傳感器等硬件設(shè)備的“硬數(shù)據(jù)”融合逐漸轉(zhuǎn)移到來自數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)等信息系統(tǒng)的“軟信息”或“軟/硬數(shù)據(jù)”融合；并且信息融合理論與相關(guān)學(xué)科、信息融合理論研究與應(yīng)用研究并行發(fā)展、相互促進(jìn)。目前，多源信息融合技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)以下幾個方面。

（1）計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)安全

云計算環(huán)境下，底層的硬件系統(tǒng)、計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)可能會受到各種各樣的攻擊。計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)安全保障的4個階段，即預(yù)防、檢測和制止侵犯以及受侵后恢復(fù)，都可采用信息融合技術(shù)，但在入侵檢測方面的研究最活躍。入侵檢測實際上是一種模式分類與識別任務(wù)。對于攻擊檢測，由于安全相關(guān)的事件復(fù)雜多樣，需要采用多種分類器才能獲得好的整體性能；而在結(jié)果分析中，通過組合多個警報也能提高入侵檢測系統(tǒng)的性能和可用性。因此分類器組合和警報相關(guān)組合成為了該領(lǐng)域信息融合的研究重點(diǎn)。另外，還必須考慮數(shù)據(jù)的組織和一致性調(diào)整。前者需要考慮數(shù)據(jù)的來龍去脈和相關(guān)信息；后者是利用信息的冗余性或多處檢測數(shù)據(jù)的相互校驗來提高數(shù)據(jù)和事件分析的可靠性，從而發(fā)現(xiàn)潛在的攻擊。

（2）圖像融合與目標(biāo)跟蹤

圖像融合的研究重點(diǎn)是像素級融合。根據(jù)具體應(yīng)用，可綜合利用小波變換和非子采樣輪廓波變換（NSCT）等多種幾何變換方法，并改進(jìn)融合算法。特征級和決策級圖像融合、動態(tài)圖像融合、交叉媒體融合等還有待深入研究。單目標(biāo)跟蹤技術(shù)已成熟，而多目標(biāo)跟蹤，尤其是雜波環(huán)境下多個機(jī)動目標(biāo)跟蹤技術(shù)還有待進(jìn)一步研究。

（3）Web信息融合

Web信息融合是指合并不同來源的Web信息（可能存在于表面靜態(tài)Web頁面或深層Web數(shù)據(jù)庫中），以便向用戶提供一個統(tǒng)一的瀏覽結(jié)果。Web信息融合涉及到許多領(lǐng)域，如Web信息提取、Web搜索、Web挖掘、自然語言處理、Web服務(wù)、基于Web的智能系統(tǒng)等。目前的研究工作主要集中于兩個方面：信息檢索（IR）數(shù)據(jù)融合和Web文檔知識融合。前者通常是指把多個IR分系統(tǒng)針對同一個查詢返回的多個已排序的結(jié)果文檔列表，合并成單一的列表后呈現(xiàn)給用戶。

（4）多傳感器應(yīng)用系統(tǒng)

大多數(shù)有關(guān)信息融合的研究工作都是針對多傳感器數(shù)據(jù)的融合，因此信息融合技術(shù)主要應(yīng)用于帶有多個傳感器或傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息與控制系統(tǒng)，例如：軍事情報系統(tǒng)、海洋監(jiān)視系統(tǒng)、戰(zhàn)爭防御系統(tǒng)、自然環(huán)境及資源監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、無人飛機(jī)、智能家居系統(tǒng)等等。

4 結(jié)束語

基于云計算的多源信息融合理論與應(yīng)用范疇非常廣泛。本文從多視角研究分析了多源信息資源云體系架構(gòu)，及其動態(tài)管理方法對多源信息的應(yīng)用，并探討了多源信息融合在各個領(lǐng)域的應(yīng)用研究。隨著各相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，基于云計算的多源信息融合將逐步成為各個學(xué)科領(lǐng)域的一種通用的信息處理模式。

References

[1] Shi Chao，Cheng Yongmei. Based on multi-sensor information conflict evidence combination method of conflict[J]. Application Research of Computers，2011，No.3

[2] Hua Bolin，Li Guangjian. Theory and Application of multi-source information fusion of large data environments[J]. Library and Information Service，2015，No.16

作者簡介

蘭華娣（1984-），女，畬族，江西，本科，助教，研究方向：計算機(jī)。