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1. 针对混合变量优化问题的协同进化蚁群优化算法
韦铭燕, 陈彧, 张亮
计算机应用    2021, 41 (5): 1412-1418.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2020081200
摘要330)      PDF (2082KB)(387)    收藏
针对由连续变量和分类变量构成的混合变量优化问题(MVOP),采用协同进化策略来对混合变量决策空间进行搜索,提出了一种协同进化蚁群优化算法(CACOA MV)。CACOA MV分别采用连续和离散蚁群优化(ACO)策略生成连续和分类变量子种群,通过合作者来对连续和分类变量子向量进行评价,分别对连续和分类变量子种群进行更新来实现对混合变量决策空间的高效协同搜索。进一步地,利用信息素平滑机制增强对分类变量解空间的全局探索能力,并设计了一种面向协同进化框架的“最佳+随机合作者”的重启策略来提高协同搜索效率。与混合变量的蚁群(ACO MV)算法和种群规模线性变小的差分进化-蚁群混合变量优化算法(L-SHADE ACO)的比较表明,CACOA MV能够进行更有效的局部开发,从而提高最终结果在目标空间中的近似精度;与基于集合的混合变量差分进化算法(DE MV)相比较,CACOA MV能够在决策空间中更好地逼近全局最优解,具有更好的全局探索能力。综上,采用协同进化机制的CACOA MV能有效保持全局探索和局部开发的平衡,从而具有更好的寻优性能。
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2. 基于知识蒸馏的特定知识学习
戴朝霞, 曹堉栋, 朱光明, 沈沛意, 徐旭, 梅林, 张亮
《计算机应用》唯一官方网站    2021, 41 (12): 3426-3431.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2021060923
摘要365)   HTML25)    PDF (648KB)(179)    收藏

在传统知识蒸馏框架中,教师网络将自身的知识全盘传递给学生网络,而传递部分知识或者特定知识的研究几乎没有。考虑到工业现场具有场景单一、分类数目少的特点,需要重点评估神经网络模型在特定类别领域的识别性能。基于注意力特征迁移蒸馏算法,提出了三种特定知识学习算法来提升学生网络在特定类别分类中的分类性能。首先,对训练数据集作特定类筛选以排除其他非特定类别的训练数据;在此基础上,将其他非特定类别视为背景并在蒸馏过程中抑制背景知识,从而进一步减少其他无关类知识对特定类知识的影响;最后,更改网络结构,即仅在网络高层抑制背景类知识,而保留网络底层基础图形特征的学习。实验结果表明,通过特定知识学习算法训练的学生网络在特定类别分类中能够媲美甚至超越参数规模六倍于它的教师网络的分类性能。

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3. 基于实例分割模型优化的道路抛洒物检测算法
章悦, 张亮, 谢非, 杨嘉乐, 张瑞, 刘益剑
《计算机应用》唯一官方网站    2021, 41 (11): 3228-3233.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2021010073
摘要684)   HTML21)    PDF (1573KB)(540)    收藏

在交通安全领域,道路抛洒物易引发交通事故,构成了交通安全隐患。针对传统抛洒物检测方式识别率低、对于多类抛洒物检测效果不佳等问题,提出了一种基于实例分割模型CenterMask优化的道路抛洒物检测算法。首先,使用空洞卷积优化的残差网络ResNet50作为主干神经网络来提取特征并进行多尺度处理;然后,通过距离交并比(DIoU)函数优化的全卷积单阶段(FCOS)目标检测器实现对抛洒物的检测和分类;最后,使用空间注意力引导掩膜作为掩膜分割分支来实现对于目标形态的分割,并采用迁移学习的方式实现模型的训练。实验结果表明,所提算法对于抛洒物目标的检测率为94.82%,相较常见实例分割算法Mask R-CNN,所提的道路抛洒物检测算法在边界框检测上的平均精度(AP)提高了8.10个百分点。

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4. 基于密集连接块U-Net的语义人脸图像修复
杨文霞, 王萌, 张亮
计算机应用    2020, 40 (12): 3651-3657.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2020040522
摘要518)      PDF (1765KB)(549)    收藏
针对人脸图像在待修复缺损面积较大时,现有方法的修复存在图像语义理解不合理、边界不连贯等视觉瑕疵的问题,提出基于密集连接块的U-Net结构的端到端图像修复模型,以实现对任意模板的语义人脸图像的修复。首先,采用生成对抗网络思想,生成器采用密集连接块代替U-Net中的普通卷积模块,以捕捉图像中缺损部分的语义信息并确保前面层的特征被再利用;然后,使用跳连接以减少通过下采样而造成的信息损失,从而提取图像缺损区域的语义;最后,通过引入对抗损失、内容损失和局部总变分(TV)损失这三者的联合损失函数来训练生成器,确保了修复边界和周围真实图像的视觉一致,并通过Hinge损失来训练判别器。所提模型和GLC、DF、门控卷积(GC)在人脸数据集CelebA-HQ上进行了对比。实验结果表明,所提模型能有效提取人脸图像语义信息,修复结果具有自然过渡的边界和清晰的局部细节。相较性能第二的GC,所提模型对中心模板修复的结构相似性(SSIM)和峰值信噪比(PSNR)分别提高了5.68%和7.87%,Frechet Inception距离(FID)降低了7.86%;对随机模板修复的SSIM和PSNR分别提高了7.06%和4.80%,FID降低了6.85%。
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5. 基于图像结构纹理分解及局部总变分最小化的图像修复模型
杨文霞, 张亮
计算机应用    2018, 38 (8): 2386-2392.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2018010231
摘要519)      PDF (1212KB)(300)    收藏
在基于样例的图像修复算法中,由于优先权公式的计算容易受图像局部噪声和细小纹理的干扰,导致修复顺序错乱;而在搜索最优匹配块时,因忽略了图像块内部的结构影响,可能导致误匹配。针对以上问题提出了一种基于图像的结构-纹理分解及局部总变分最小化的图像修复模型。首先,根据对数总变分最小化模型,将待修复图像进行结构-纹理分解,得到图像的结构分量,并利用图像的结构分量来计算待修复点优先权,使优先权的计算排除局部纹理干扰而更具鲁棒性;其次,将优先权的计算改进为数据项和置信项的加权和,避免了乘积效应,确保数据项一直发挥作用,减少因修复顺序不合理造成的错误匹配;最后,根据图像的局部总变分最小化原则,将图像块的最优匹配转换为0-1优化问题,确保图像修复后的局部结构一致性。与3组参考文献的5组对比实验结果表明,峰值信噪比(PSNR)提高了1.12~3.56 dB,结构相似性指数提高了0.02~0.04。所提模型更好地遵循了修复优先性原则,具有更强的保持图像局部结构一致性的能力,改善了修复图像的视觉效果,适用于复杂结构的大面积毁损的图像的修复。
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6. 基于对数函数的非局部总变分图像修复模型
杨文霞, 张亮
计算机应用    2018, 38 (6): 1784-1789.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017112855
摘要466)      PDF (995KB)(301)    收藏
针对基于总变分最小化的图像修复模型容易造成阶梯效应及假边缘的问题,提出了基于对数函数的非局部总变分图像修复模型。新的总变分能量泛函的被积函数为一个关于梯度幅度的对数函数。在总变分模型与各向异性扩散模型的偏微分方程框架下,首先,从理论上证明了对数总变分模型满足良好扩散所需的所有性质,并对其局部扩散行为进行了理论分析,证明了其在等照度方向及梯度方向扩散的良好特性。其次,为考虑图像块的相似性及避免局部模糊,采用非局部对数总变分进行数值实现。实验结果表明,与经典的总变分修复模型相比,基于对数函数的非局部总变分模型对图像修复的效果良好,避免了局部模糊,且在图像平滑区域能较好地抑制阶梯效应;与基于样例的修复模型相比,所提模型对纹理图像能获得更为自然的修复效果。实验结果表明,与三类总变分模型和基于样例的修复模型相比,所提模型的性能最优,且与各对比模型的平均结果(图2、图3、图4)相比,其结构相似性指数(SSIM)分别提高了0.065、0.022和0.051,峰值信噪比(PSNR)分别提高了5.94 dB、4.00 dB和6.22 dB。含噪图像的修复结果表明所提模型具有较好的鲁棒性,对含噪声的图像也能获得良好的修复效果。
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7. 谱聚类递归神经网络集成的全自动公开区分计算机和人的图灵测试识别算法
张亮 陈睿 邱小松
计算机应用    2014, 34 (5): 1383-1385.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.05.1383
摘要643)      PDF (476KB)(363)    收藏

针对粘着全自动公开的区分计算机和人的图灵测试(CAPTCHA)的识别问题,提出了一种基于谱聚类递归神经网络(RNN)集成的识别算法。该算法首先使用不一致测度度量两个RNN之间的距离,构建出一张由多个候选RNN形成的图;然后基于谱图聚类理论,将多个RNN划分为不同的簇,并在每个簇上选择最佳RNN参与集成。实验结果表明:相对于单个候选RNN,该算法的识别率提高了约16%;相对于全部候选RNN构成的集成系统,该算法形成的集成规模更小,仅为原来的23%。

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8. 基于微粒群优化算法的计划评审技术改进
汪若洋 熊选东 张亮忠 王松锋
计算机应用    2012, 32 (06): 1734-1737.   DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.01734
摘要748)      PDF (586KB)(474)    收藏
摘要 针对项目进度管理中常用的计划评审技术(PERT)缺乏方向性指示和定量标准化的不足,通过引入微粒群优化算法(PSO),提出了一种基于PSO对PERT的改进方法。该方法利用PERT对项目工序时间确定的方法,结合标准PSO算法的思想及原理,对传统PERT进行了改进。仿真实验结果表明,改进后的PERT对项目的过程和整体给出了一个更为优化、更为准确的定量控制标准,比传统的PERT对整个项目过程的控制和调节能力更加突出和有效。
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9. 基于人类视觉系统和离散小波变换的彩色图像水印
张亮亮 陈秀宏
计算机应用    2011, 31 (11): 3056-3059.   DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.03056
摘要1171)      PDF (656KB)(430)    收藏
为了扩大数字水印的适用范围,提出一种基于人类视觉系统(HVS)和离散小波变换(DWT)的彩色图像数字水印算法。首先利用混沌加密算法把一个有意义的二值图像加密成水印;然后将彩色图像从RGB色彩空间转换到YCbCr空间,提取Y分量,对Y分量进行一级离散小波变换;最后求出低频分量LL1的视觉掩蔽值,根据视觉掩蔽值,将水印嵌入到彩色图像的Y分量的低频小波系数域上。实验结果表明,该算法具有较好的不可见性和鲁棒性。与以往的基于YCbCr颜色空间的算法相比,该算法具有更好的不可见性和鲁棒性。
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10. 改进的小波神经网络算法对变流器的故障诊断方法
段其昌 张亮 袁景明
计算机应用    2011, 31 (08): 2143-2145.   DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02143
摘要1327)      PDF (411KB)(763)    收藏
变流器是双馈风力发电系统中的枢纽设备,其运行可靠性直接关系到发电系统的安全与稳定。针对基于递推最小二乘(RLS)算法的离散小波神经网络(DWNN)存在收敛速度慢、收敛精度不高、搜索局部极小等不足,以变流器的电流为分析对象,提出一种采用变加权和变学习率改进算法的小波神经网络的变流器故障诊断方法。选择变流器电流作为离散小波神经网络训练及故障识别样本,对训练过程和仿真结果进行对比分析。实验结果表明:较之RLS算法,改进的小波神经网络故障诊断方法在故障识别准确率和收敛时间方面表现更优。
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11. 利用改进粒子群算法整定PID参数
肖理庆 邵晓根 石天明 张亮
计算机应用    2010, 30 (06): 1547-1549.  
摘要1370)      PDF (413KB)(1053)    收藏
PID控制器的性能取决于其控制参数的组合,针对其参数的整定与优化问题,提出了一种改进的粒子群算法,该算法将区间算法与轮盘赌选择引入种群微粒位置的初始化操作。仿真实验表明,新算法能有效克服早熟收敛现象,降低随机性初始种群的影响,提高算法收敛精度。
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12. 一种无线局域网DCF扩展算法——ExDCF
鲍彦茹 舒炎泰 张亮
计算机应用   
摘要1649)      PDF (783KB)(937)    收藏
在基于IEEE 802.11的无线局域网(WLAN)中,所有节点只能和接入点(AP)直接通信,即使在直接通信范围内的无线节点,其相互通信也要通过接入点进行转发,从而导致无线局域网的吞吐率大大降低。针对这一问题,提出一种分布协调功能(DCF)扩展算法——ExDCF算法:当两个通信节点在同一传输范围内时,两节点间的数据传输不需要接入点转发;即使两个节点不在一个通信范围内,两节点间数据传输需要接入点转发,但是接入点不需要再次竞争信道。该算法可以将节点间的吞吐率至少提高2倍。理论分析和仿真结果表明该算法能有效地提高无线网络的整体性能,并且能够与标准DCF很好地兼容。
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13. 区分服务网络中基于主动队列管理的病态流控制
葛卫民;舒炎泰;张亮;高德云
计算机应用   
摘要1229)      PDF (789KB)(871)    收藏
在区分服务(Differentiated Services,DiffServ)网络中,为了消除病态流对确定性转发(Assured Forwarding,AF)服务的不良影响,提出了一种基于RIO(RED IN and OUT)的主动队列管理机制RIOSD。这种机制不需要在核心路由器维护每一个流的状态,而是通过观测虚拟队列的丢包历史记录来鉴别病态流,并通过虚拟队列的前置滤波器加大病态流的丢包率,实现对病态流的控制。仿真结果表明RIOSD可以有效抑制病态流对带宽的占用,提高其他正常流的性能。
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14. IEEE 802.11无线局域网中分布式协调功能的改进
张亮,舒炎泰
计算机应用    2005, 25 (06): 1257-1260.   DOI: 10.3724/SP.J.1087.20051257
摘要913)      PDF (211KB)(1079)    收藏
结合无线局域网和TCP的特点提出了一种改进算法,当AP向无线节点发数据包时,无线节点用一个小的数据包(如:TCP层的ACK等)来代替CTS,这样可以避免无线节点单独发送小数据包,从而提高无线信道的利用率和无线网络的吞吐率。从试验结果可以看出,改进后的DCF协议不仅提高了信道的利用率和无线局域网的性能,而且更好的维护了无线节点间的公平性。
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