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2011年 第31卷 第08期 刊出日期：2011-08-01

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网络与通信

物理层网络编码研究进展

赵明峰 周亚建 原泉 杨义先

2011, 31(08):  2015-2020.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02015

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在无线协作环境下，充分利用无线电磁波的广播特性进行物理层网络编码(PLNC)可获得更大的吞吐量和频谱利用率。在物理层网络编码基本思想的基础上，首先着重介绍三类物理层网络编码技术——有限域上的物理层网络编码、模拟网络编码和复数域上的网络编码，给出它们相关理论的研究现状，并对与此相结合的新技术进行了介绍；然后论述目前物理层网络编码应用实现的现状；最后对物理层网络编码相关理论及其应用实现的发展趋势进行了分析与展望。物理层网络编码理论的进一步完善，相关安全性的研究，以及与协作通信理论，如信道编码与调制、中继选择、调度及资源分配等进一步紧密结合等，将是其研究的重要趋势。

基于k-完美差异图的超节点拓扑结构构造

谭义红 陈治平 李学勇 林亚平

2011, 31(08):  2021-2024. 

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在超节点网络中，超节点拓扑结构及其动态维护和搜索路由机制,是影响网络性能和搜索效率的关键因素之一。在完美差异图(PDG)的基础上,提出了一种新的k-PDG结构,并利用该结构,建立了超节点网络——KPDGN,给出了KPDGN的动态维护和搜索路由机制。分析和模拟结果表明: KPDGN具有常数度数和固定邻接点特性,减少了查询所产生的带宽消耗,降低了拓扑构造和修复成本。

信道非对称下的联合预编码方案

郑丽清 黄开枝 李印海

2011, 31(08):  2025-2028.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02025

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在多基站(BS)协作系统中，信道的非对称导致相互协作的两基站从协作中获得的性能增益不一样。因此，在选择协作基站的过程中，当一方想合作，而另一方更想与其他基站合作的时候，分簇问题变得非常困难，使整个系统性能受限。为解决此问题，定义了协同度的概念，针对此情况提出了一种重叠分簇方案，并在此基础上设计了一种联合迫零—汤姆林森—哈拉希玛预编码（ZF-THP）算法。该方案通过对局部基站进行重叠分簇调整，并利用THP技术消除重叠基站带来的干扰。仿真分析表明，该方案较好地解决了协同度非对称性导致的分簇矛盾，提高了系统的频谱效率，并改善了用户的公平性能。

具有多网络自适应选择的无线宽带视频传输系统

吴怡 林潇 蔡坚勇

2011, 31(08):  2029-2032.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02029

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针对移动信道带宽不稳定以及Wi-Fi热点覆盖有限等网络问题，提出了一种可自适应选择第二代移动通信网络(CDMA1X)、第三代移动通信网络(3G-EVDO)及无线局域网(WLAN)的多网络自适应无线视频传输的系统架构，并给出了多网络自适应选择的算法。该算法主要包括多网络的自适应接入、无线异构网络的动态切换以及无线同构网络的自适应选择传输。该方案可实现无线视频的高质量可靠传输。

指挥信息系统网络信息传输能力评估

王欣 姚佩阳 周翔翔 张杰勇

2011, 31(08):  2033-2036.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02033

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从信息传输不确定性的角度，研究了指挥信息系统网络的信息传输能力。将指挥信息系统网络分为物理层和逻辑层，阐述了信息传输与物理层、逻辑层之间的关系。考虑节点、链路的有效工作概率、时延、逻辑连接、物理连接等因素，使用自信息表示信息传输的不确定性，进而得到指挥信息系统网络的信息传输能力。结合作战指挥关系设计实验，实验结果反映了各种因素对信息传输能力的影响作用，表明所提出的方法兼顾了信息传输中的可达性、时效性和正确性需求。

基于LDPC码的跳频抗干扰性能

薛明浩 马林华 林志国 野晓东

2011, 31(08):  2037-2039.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02037

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为了提高跳频通信的抗干扰性能，将低密度奇偶校验(LDPC)码与跳频通信相结合。通过对编码算法中的“贪婪算法”的复杂度简化和带偏移量的分层量化译码(LBP-OMS)算法的应用，提高了码字的纠错性能。实验表明,当某些频带受强噪声干扰时，改进后的信道编译码方法提高了跳频通信的抗干扰能力。

基于多融合准则的双门限协作频谱感知算法

朱卿 宋春林 谈彩萍 江兴歌

2011, 31(08):  2040-2043.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02040

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认知无线网络中，现有协作频谱感知技术未考虑根据感知用户的可靠性程度，对其判决结果采用不同的融合策略。针对上述问题，提出了一种新的基于多融合准则的双门限协作频谱感知算法。该算法以双门限协作检测为基础，根据感知用户判决结果的可靠程度不同，采用AND准则和OR准则相结合的判决方法，对参与感知的用户判决结果进行分类融合。理论分析和仿真结果表明，该算法与协作频谱感知算法相比，能够显著改善认知无线网络的频谱感知性能。

适用于ZigBee网络的借地址分配算法

姚玉坤 李鹏翔 任智 顾缘

2011, 31(08):  2044-2047.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02044

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无线传感器网络使用ZigBee技术默认的分布式地址分配机制(DAAM)为节点分配地址时没有考虑到网络拓扑结构的优化，造成了网络深度的浪费。为此，提出一种ZigBee网络分布式借地址分配(DBAA)算法，通过为节点分配两跳通信范围内的空闲地址优化网络拓扑，从而提高节点获得地址的成功率。理论分析和仿真结果表明：DBAA算法在地址分配成功率、平均通信开销和平均耗时方面性能优于DAAM和SLAR方案。

标签运动状态下的RFID系统反碰撞算法

贺洪江 丁晓叶 翟耀绪

2011, 31(08):  2048-2051.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02048

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针对现实应用中标签经常处于运动状态的情况，对传送带模型下的无线射频识别(RFID)系统进行了分析,并使用Matlab做了相应的仿真实验。结果证明，当标签密度D与传送带速度V保持不变时，识别率P在帧长度N与作用范围内未识别标签数n相等时最高。当时隙持续时间一定时，识别率P只与V和D有关，而与作用区域内传送带长度L无关。同时针对该模型，对现有的标签估算方法进行了修正，在此基础上提出了一种新的估算方法，该方法的准确度在标签数目较大时有着明显的提高。

基于后退式搜索的自适应多叉树防碰撞算法

孙文胜 胡玲敏

2011, 31(08):  2052-2055.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02052

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针对无线射频识别(RFID)系统中常见的标签防碰撞问题，在后退式搜索算法的基础上提出了一种改进的多叉树防碰撞算法。根据标签碰撞的特点，采用休眠计数的方法，以及遇到连续碰撞位时进行四叉树分裂的策略，使得在搜索过程中能够动态选择分叉数量，缩短了标签识别时间，有效地提高了算法的搜索效率。性能分析表明，该算法的系统识别效率达76.5%，且随着标签数目的增多，优越性更加明显。

负载均衡的无线传感器网络自适应分组成簇算法

胡亚明 邓亚平 杨佳

2011, 31(08):  2056-2058.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02056

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分析了分簇路由协议中的经典低功耗自适应集簇分层型协议(LEACH)算法与分组成簇算法——SGCH的不足，提出了一种分布式分组成簇算法——AGCH。首先分布式随机生成候选组首，然后通过距离竞争将所有节点分为固定的分组；各分组选取簇首时，综合考虑节点的剩余能量及其簇内通信代价。仿真实验表明，该算法能有效均衡网络能耗，延长网络的稳定期。

瑞利衰落信道改进模型及性能分析

师小琳

2011, 31(08):  2059-2061.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02059

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自回归(AR)模型和Clarke模型(CLARKE R H. A statistical theory of mobile-radio reception. Bell System Technology Journal, 1968, 47(6): 957-1000)常用于产生瑞利(Rayleigh)衰落信道。但是仿真结果显示自回归模型有其自身无法避免的数值缺陷，因此无法产生理想的Rayleigh衰落信道特性。在Clarke模型的基础上提出了改进模型。新模型合理地减少了入射波到达角的随机分布范围，在保证到达角随机分布特性的同时获得了信道模型更好的统计特性。仿真结果表明，改进模型比Clarke模型具有更好的统计性能，可以用于产生较理想的Rayleigh衰落信道。

基于模糊控制的无线传感器网络室内定位算法

邓琛 王永琦

2011, 31(08):  2062-2064.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02062

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提出了一种通过无线传感器网络组网,利用基于模糊算法的改进接收信号强度指示(RSSI)测距技术来进行室内定位的系统设计方案。通过模糊状态分类建立环境气候和障碍物的模糊分布参数，对“距离—损耗”模型进行改进，算出其隶属函数，从而得到较准确的测距公式，计算出移动节点的位置信息。实验结果表明：提出的定位算法在对移动节点定位的实时性和准确性上能满足实际需要，具有应用价值。

基于曼彻斯特码的通信协议设计及实现

周青山 王珏 谭辉

2011, 31(08):  2065-2067.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02065

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为了在强干扰环境下进行数据的准确传输，设计了一种基于曼彻斯特码的通信协议。协议分为发送模块和接收模块：在发送端，采用了数据打包传输；在接收端，采用了“错位码+计数器”的方法进行时钟同步。协议能有效解决数据边界识别问题和时钟累积误差造成的相位偏差问题。利用设计和制作的硬件实验平台，在模拟的干扰环境中，进行了40Mbps数据的传输测试。结果表明，该通信协议能够进行数据的准确传输。

先进计算

基于社区发现的多主体信任评估

杨兴华 王文杰 王晓峰 史忠植

2011, 31(08):  2068-2071.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02068

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为了解决多主体系统(MAS)的开放性、动态性和不确定性所带来的主体信任问题，提出一种基于社区发现的信任评估方法。首先使用G-N算法(GIRVAN M, NEWMAN M E J. Community structure in social and biological networks. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2002, 99(12):7821-7826)发现系统中的社区结构；然后根据推荐主体的推荐信任分别计算被评估主体的社区内部、外部声誉，进而结合直接信任形成主体的综合信任度；最后根据协作反馈实现主体信任度的动态调整。仿真实验结果表明，基于社区发现的信任评估方法能有效评估主体信任度，通过引入反馈机制能进一步提高交互成功率。

贝叶斯网最优消元顺序的近似构造算法

高文宇 张力

2011, 31(08):  2072-2074.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02072

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变量消元(VE)法是贝叶斯网推理的一个基本方法，然而不同的消元顺序会导致相差悬殊的计算复杂度，寻找最优消元顺序问题是一个NP难问题，因此在实际应用中多采用近似算法求解。通过对贝叶斯网对应的端正图的分析，综合考虑了消元过程中消去的边和增加的边对剩余图的影响，进而提出了一些降低图的复杂度从而控制消元成本的方法，在此基础上提出了一个最优消元顺序的近似构造算法，最后通过随机仿真实验分析比较了算法的性能。实验结果表明，新算法较最小缺边搜索算法有明显的优势。

新的普适计算环境下上下文缓存置换算法

王斌 邹文 盛津芳 孙英

2011, 31(08):  2075-2078.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02075

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由于普适计算环境高度动态的特点以及无线环境连接易中断、传输速度低等方面的约束，使得普适计算应用对于上下文的访问开销非常大。为此，首先给出一个上下文感知系统框架，然后提出了一种基于规则的上下文缓存置换算法——RCRA，算法根据上下文的被访问概率、上下文时效性及历史访问次数决定是否将其置换出缓存。当有新的上下文需要进入缓存时执行该算法，以保证缓存中的上下文最新且最有价值。实验表明，RCRA不仅在命中率方面有较大提高，而且能够有效降低上下文访问的开销。算法应用于基于推理规则的上下文感知系统中，具有良好的可实用性。

高性能SAR成像程序的并行粒度选择技术

杜静 敖富江 王华兵 汪连栋

2011, 31(08):  2079-2082.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02079

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高性能并行仿真程序必须采用针对性的并行优化技术以获得高效的性能加速。而根据程序特性，确定适合的并行粒度是设计并行优化技术的基础。因此，以典型合成孔径雷达(SAR)成像程序——距离—多普勒(RD)程序为代表，研究了高性能SAR成像程序的并行粒度选择技术，重点针对并行粒度的基本准则和RD算法的并行粒度选择方法进行了研究。实验结果证明，经过并行粒度优化选择的SAR成像程序能够获得显著的性能提升，并且具有良好的可扩展性。

人工智能

基于线性对数似然核函数的说话人识别

何亮 刘加

2011, 31(08):  2083-2086.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02083

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为了提高文本无关的说话人识别系统的性能，提出了基于线性对数似然核函数的说话人识别系统。线性对数似然核函数利用高斯混合模型对频谱特征序列进行压缩；将频谱特征序列之间的相似程度转化为高斯混合模型参数之间的距离；根据距离表达式，利用极化恒等式求得频谱特征序列向高维矢量空间的映射方法；最后，在高维矢量空间，采用支持向量机(SVM)为目标说话人建立模型。在美国国家标准技术署公布的说话人识别数据库上的实验结果表明，所提核函数具有优异的识别性能。

基于YKW图形表达的人类基因短编码序列识别

骆嘉伟 颜军 何海峰

2011, 31(08):  2087-2091.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02087

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针对人类短编码序列的识别问题，根据碱基在密码子三个位置的偏性和碱基自身物理化学性质的分类，提出一种新的图形表示方法——YKW图形，然后在此图形上，提取了9个有效的面积矩阵特征，识别过程中，为了提高识别率利用递增特征选择算法添加4个统计特征，并采用主元分析(PCA)方法对这13个特征降维，最后使用支持向量机(SVM)对人类的短编码序列进行编码区/非编码区识别。实验结果表明，与其他方法相比，该方法使用较少的特征(7个或4个)取得了更好的识别结果。

基于一类支持向量机的高光谱影像地物识别

陈伟 余旭初 张鹏强 王智超 王鹤

2011, 31(08):  2092-2096.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02092

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高光谱遥感影像具有丰富的光谱信息，在地物识别方面具有明显的优势。一类支持向量机(OCSVM)不仅保留了支持向量机的原有优势，而且只需要待识别类型的训练样本。为此提出了算法，通过数学模型选择、核函数设计与参数的自适应调整将OCSVM原理融入到高光谱影像的地物识别算法中，提高了识别的精度，降低了对训练样本的要求。最后利用两幅高光谱影像进行了实验分析，实验结果证明了所提算法的有效性。

基于模糊模式识别的籽棉品级分级模型

袁荣昌 孙龙清 董晨曦 王利

2011, 31(08):  2097-2100.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02097

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籽棉品级分类问题是对农业经济有着重要影响的一个问题。在对籽棉图像黄度、亮度和杂质等特征提取分析基础上，基于模糊模式识别，运用模糊贴近度，构建籽棉品级分级模型，利用统计分布计算得出模型参数选取方法。利用图像欧拉数求得了不同大小杂质数量的近似值，运用神经网络对模型进行有效求解，通过调整模型参数使籽棉品级分级精度不断提高，分级模型在充分学习后，籽棉品级分级准确率达到92%，满足了实际应用的需要。

可由用户持续发展的几何自动推理平台的推理算法

郑焕 张景中

2011, 31(08):  2101-2104.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02101

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目前的几何定理证明器都不具有可持续性。提出一种结构具有一般性的知识表示和能够统一处理所有规则的推理算法，初步实现了可由用户持续发展的几何自动推理平台。该推理平台允许用户添加几何知识，如几何对象、谓词和规则，并可以综合使用多种推理算法，如前推搜索法和一部分面积法，它将更适合用于几何教学。

基于压缩传感特征提取的低分辨雷达目标识别

米红妹 邱天爽

2011, 31(08):  2105-2107.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02105

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根据低分辨雷达目标回波的特点，提出了一种基于压缩传感的回波特征提取方法。选择小波基为稀疏基，高斯随机矩阵为测量矩阵，由较少的测量值构成识别特征向量，不仅可以获得雷达回波信号的本质驱动源，而且能够保持原始雷达回波信号的结构和足够多的目标信息。实验结果表明，该算法提取的回波特征向量维数低，且信息密度高，可以得到较好的目标识别结果。

基于谱分析的无监督特征选择算法

潘锋 王建东 牛奔

2011, 31(08):  2108-2110.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02108

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为提高无监督状态下特征选择的准确度，基于图谱理论证明了标准化Laplacian矩阵前K个最小特征值分布表现了簇结构的可识别性，使用谱分析方法指导无监督特征选择，提出了特征重要度排序算法。对大容量数据集特征选择，应用Nystrm方法降低时间复杂度。实验结果表明，使用该算法与使用主流无监督特征选择方法及全部特征相比能得到更高的聚类性能评分。

鲁棒最小二乘支持向量回归机

王快妮 马金凤 丁小帅

2011, 31(08):  2111-2114.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02111

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针对最小二乘支持向量回归机(LS-SVR)对异常值较敏感的问题,通过设置异常值所造成的损失上界，提出一种非凸的Ramp损失函数。该损失函数导致相应的优化问题的非凸性，利用凹凸过程(CCCP)将非凸优化问题转化为凸优化问题。给出Newton算法进行求解并分析了算法的计算复杂度。数据集测试的结果表明,与最小二乘支持向量回归机相比，该算法对异常值具有较强的鲁棒性，获得了更优的泛化能力，同时在运行时间上也具有明显优势。

基于双密度双树复小波变换多字典的人脸特征稀疏分类方法

王成语 李伟红

2011, 31(08):  2115-2118.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02115

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基于超完备字典的人脸稀疏表示方法的难点是其字典构成。针对此问题，首先采用双密度双树复小波变换(DD-DT CWT)提取人脸图像不同尺度的高频子带，然后根据能量平均分布最大原则选择能量较大的部分子带构成对应尺度的超完备字典。同时，将测试样本相应的人脸DD-DT CWT子带特征看成超完备字典中原子的线性组合，并组合多字典上的稀疏表示进行识别。在AR人脸图像库上进行了实验，结果表明该方法是一种有效的人脸特征表示及分类方法。

基于Gabor小波变换的人脸疲劳模式识别

成奋华 杨海燕

2011, 31(08):  2119-2122. 

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疲劳是造成交通事故的主因之一，提出了一种基于Gabor小波变换的疲劳监控新方法。首先，在训练阶段采用频繁模式挖掘算法对疲劳脸部图像序列集进行疲劳模式挖掘；然后，在疲劳识别阶段，将待检测的脸部图像序列基于Gabor小波变换表示为融合特征序列；最后，采用分类算法进行人脸序列的疲劳检测。对自行收集的一天内500幅疲劳图像的仿真结果表明，所提方法正确检测率达到92.8%，错误检测率达到0.02%，优于比较算法。

迭代硬阈值压缩感知重构算法——IIHT

张宗念 李金徽 黄仁泰

2011, 31(08):  2123-2125.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02123

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研究了压缩感知信号重构算法的理论,针对迭代硬阈值(IHT)重构算法对测量矩阵的过分依赖、计算复杂度高、运算时间长的缺点，通过修订迭代硬阈值重构算法的代价函数和自适应地调整迭代步长的选取原则,设计了一种迭代硬阈值重构算法——IIHT。IIHT算法显著提高了信号精确重构的概率,降低了算法的计算复杂度,进一步减少了算法的运算时间,加快了算法的收敛速度。

基于小波变换和去噪模型的光照不变人脸识别

曹雪 余立功 杨静宇

2011, 31(08):  2126-2129.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02126

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针对正面光照人脸识别的难点，提出了一种应用小波变换和去噪模型的光照不变人脸识别算法。利用对图像的高频小波系数进行处理并运用去噪模型，提取光照人脸图像中的光照不变量，同时增强图像边缘特征，这有利于提取的光照不变量保持更多的人脸识别信息。在Yale B和CMU PIE人脸库上的实验结果表明，所提算法可以显著提高光照人脸图像的识别率。

基于语义理解的中文博文倾向性分析

何凤英

2011, 31(08):  2130-2133.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02130

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博客作为一种大众化的信息及文化载体被越来越多的人所接受，博客文本的情感倾向性分析也逐渐成为信息挖掘领域的热点。目前，文本倾向性分析的研究大都围绕普通文本、新闻评论进行，针对博客文本的特点，提出一种基于语义理解的博客文本倾向性分类方法。首先以HowNet情感词语集为基准，构建中文基础情感词典，并用中文词语相似度方法计算词语的情感权值，同时分析语义层副词的出现规律及其对文本倾向性判断的影响，最后利用博主的语言风格因素对倾向性结果进行修正实现博文的情感分类。实验表明，该方法能有效地判定博客文本情感倾向性。

基于层次聚类的主动学习方法——HC_AL

贾俊芳

2011, 31(08):  2134-2137.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02134

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针对传统主动学习(AL)方法对大规模的无标记样本分类收敛速度过慢的问题，提出了基于层次聚类(HC)的主动学习训练算法——HC_AL方法。通过对大规模的未标记数据进行层次聚类，并对每个层次上的类中心打标记来代替该层次上的类标记，然后将该层次上具有错误标记的类中心加入训练集。在数据集上的实验取得了较好的泛化能力和较快的收敛速度。实验结果表明通过采用分层细化、逐步求精的方法，可使主动学习的收敛速度大大提高，同时获得较为满意的学习能力。

基于领域本体的专业文档语义标注方法

魏墨济 于涛

2011, 31(08):  2138-2142.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02138

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提出了一种标注方法实现语义网中无结构专业文档的自动标注。通过分析给出专业文档的两方面特征，并提出了三个假设。为提高标注效率，基于结构对本体进行分割，将本体划分成具有较高语义独立性的片断；然后利用从专业文档中抽取的关键词定位本体片断；最后，使用选中的片断，利用语法结构和三元组的对应性对文档进行标注。实验结果表明，所提出方法在标注效率、标注数量和准确性三个方面都有所提高。

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

2011, 31(08):  2143-2145.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02143

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

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。

信息安全

基于扩展时间对象Petri网的粗糙网络攻击模型

黄光球 王纯子 张斌

2011, 31(08):  2146-2151.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02146

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了解决复杂网络中相似攻击手段和相似节点对象在攻击模型中造成冗余的问题，提出一种基于脆弱关联模型的粗糙网络攻击建模方法。在攻击变迁域和节点对象域上定义属性集，将相似的攻击方式和网络节点分类，形成论域Petri网上的类空间。通过定义路径相似度，利用蚁群算法找出所有可达攻击目标的特征路径，并在这些特征路径中找出给目标节点带来最大威胁的攻击路径。实验证明，该方法能够快速地定位实时监控信息中涉及的节点对象和攻击方式，在各种特征攻击路径中准确找到其所在位置。

Kad网络的联合污染模型

孔劼 蔡皖东

2011, 31(08):  2152-2155.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02152

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

将Kad网络中的关键词污染和文件源污染结合起来，使用状态转移分析的方法构造了一种联合污染模型。模型中综合考虑了污染程度、退出率、等待率等因素。对模型的仿真实验数据显示，受到联合污染时，Kad网络中查询失败的用户数远大于查询成功的用户数，并随着时间的增加而趋于稳定。在影响联合污染效果的若干因素中，污染程度对联合污染的效果有决定性的影响，退出率的影响次之，等待率的影响最小。

应用于入侵取证的改进信息增益算法

贾娴 刘培玉 公伟

2011, 31(08):  2156-2158.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02156

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于信息增益算法的特征选择虽然能够较好地解决入侵取证中存在的数据高维海量问题，但由于没有考虑特征之间的关系，导致特征子集中存在着冗余特征，从而影响了入侵取证的速度和精度，由此提出一种改进的基于特征冗余度的信息增益算法。通过添加对特征之间冗余度的判断，在删除无关特征的同时过滤了冗余特征，使特征子集得到有效精简。经实验验证，该算法能有效地选择特征向量，保证检测精度，提高检测速度。

集中式无线局域网分离介质访问控制的CCMP设计

刘立群

2011, 31(08):  2159-2161.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02159

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对临时密钥完整性协议(TKIP)潜在的安全缺陷，提出了一种新的可有效提高无线网络安全性的现场可编程门阵列(FPGA)的计数器模式和密码分组链接消息认证模式协议(CCMP)的设计方案。研究了CCMP的机密性原理，分析表明CCMP比TKIP提供了更为安全的保障。在已有的集中式无线局域网(WLAN)分离介质访问控制(MAC)架构下，给出了CCMP模块的实现方法和电路结构。分析比较了现有的4种高级加密标准(AES)实现方案的运行性能，测试结果表明该实现方案能提供更高的加密性能，提高了无线网络的机密性。

不携密的安全批量隐写模型

伍玉良 陈够喜 沈红雷 张鹏程

2011, 31(08):  2162-2164.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02162

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用数字图像的缩放算法，提出了一种符合绝对安全性定义的批量隐写模型。通过对隐秘图像进行分块，利用缩放算法推演隐秘信息，载体图像不直接携带隐秘信息。首先，选取n幅载体图像，通过特定算法将载体图像放大到指定倍数；然后，推出秘密图像的像素信息与新图像中像素信息的相关性；最后，再缩小为原图大小进行传输。由于未直接修改图像像素，提取密图不需原始图像，提高了隐秘信息的安全性。实验结果和分析表明了算法的有效性，适用于图像隐蔽通信。

基于小波视觉模型的乘性水印算法

黄儿松 刘金华 文汝红

2011, 31(08):  2165-2168.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02165

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

虽然小波域加性水印算法具有较好的不可感知性，但其鲁棒性较弱。因此，结合小波域视觉模型，提出了一种基于小波视觉模型的乘性图像水印算法。在水印嵌入过程中，为平衡水印的不可感知性和鲁棒性，以中频子带作为水印嵌入空间，并根据图像的频域敏感度、亮度敏感度、纹理复杂度确定水印的嵌入强度。在水印检测过程中，采用广义高斯分布(GGD)对小波系数的统计特性进行刻画，并通过奈曼—皮尔逊(NP)准则确定水印系统的检测阈值，给出了水印系统的虚警概率和检测概率之间的接收者操作特征(ROC)曲线关系。最后通过实验测试了该算法在抗压缩、叠加噪声、缩放和剪切等攻击时的鲁棒性能。仿真结果表明：该算法具有较好的检测性能以及在抗攻击时具有较强的鲁棒性。

基于信息熵与动态区域分割的半脆弱数字水印算法

王海洋 车生兵 舒旭

2011, 31(08):  2169-2173.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02169

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

已有的半脆弱水印算法大多数采取了双步长的固定量化方法，对载体图像没有针对攻击特性给予考虑，只将载体图像分为平滑和纹理两个区域，使得水印的鲁棒性进入了一个瓶颈状态。为了进一步提高水印的鲁棒性，提出了一种基于图像动态分割技术和信息熵的半脆弱水印算法。图像动态分割技术将图像分为若干个嵌入区域，并且确定各个嵌入区域的嵌入强度；基于信息熵的步长量化算法将信息熵引入到步长量化的计算方法中，能够有效衡量不同嵌入区域所携带的敏感信息量。实验结果表明，提出的算法与已有半脆弱水印算法相比，视觉掩蔽性好，鲁棒性也有了较明显的提高。

针对二维矢量图形数据的盲水印算法

陈晓光 李岩

2011, 31(08):  2174-2177.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02174

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

矢量数字水印是图形数字产品和二维矢量地图知识产权保护的重要手段之一。提出了一种针对二维矢量图形和二维矢量地图数据的盲水印算法。首先通过遍历矢量图形数据，动态获取容差值，并利用道格拉斯—普克算法提取出二维矢量图形数据中曲线的所有特征点,然后在容差值范围内对特征点嵌入水印信息。提取水印时，通过算法的逆变换过程，可以获得嵌入的水印信息。通过对嵌入水印后的矢量图形进行随机增加、删除坐标点，以及矢量图形的裁剪、坐标点的压缩攻击实验，分析提取出的水印图像的相关系数，结果证明所提的算法具有较强的鲁棒性。

切延迟椭圆反射腔映射系统混沌序列的改进与彩色图像加密算法

廖琪男

2011, 31(08):  2178-2182.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02178

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了提高切延迟椭圆反射腔映射系统(TD-ERCS)的性能，实现对彩色图像信息的有效保护，提出了一种对TD-ERCS混沌序列的改进和基于该改进序列的彩色图像加密算法。分析与研究了TD-ERCS并加以改进，得到随机性能理想的四维混沌实值序列和二值序列；将彩色图像RGB三分量合成一图像后应用改进的TD-ERCS混沌序列以8×8分块置乱，从而加密图像。理论分析和实验结果表明，TD-ERCS改进序列性能更好；彩色图像加密算法密钥空间大，具有较好的加密效果和高的加密效率，并对统计分析具有较好的安全性和较强的抗JPEG压缩攻击能力。

基于图像分类的动态阈值位平面复杂度分割密写算法

马林 赖惠成

2011, 31(08):  2183-2186.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02183

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为提高位平面复杂度分割(BPCS)密写算法的安全性，提出了一种抗统计分析的BPCS密写算法。首先，将载体图像分块，计算图像块的信息熵和小波对比度；然后，利用模糊C-均值(FCM)对其进行分类,根据分类结果及随机数确定每个位面小块的复杂度阈值；最后，将载体和秘密数据位面小块相似程度小于0.5的秘密数据位面小块取反，再替换载体位面小块。实验结果表明，该方法能有效地抵抗复杂度直方图统计分析的检测，同时载密图像视觉不可感知性有了很大的提高。

具有直线提取器的匿名指纹方案

柳欣

2011, 31(08):  2187-2191.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02187

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迄今为止，基于群签名构造匿名指纹方案的问题尚未得到较好地解决。为此，提出一个具有直线提取器的匿名指纹方案，新方案的设计过程使用了关于OR逻辑的Canard-Gouget-Hufschmitt知识证明技术(CANARD S, GOUGET A, HUFSCHMITT E. A handy multi-coupon system. ACNS 2006: Proceedings of the 4th International Conference on Applied Cryptography and Network Security, LNCS 3989. Berlin: Springer-Verlag, 2006: 66-81)，Chida-Yamamoto批量零知识证明与验证技术(CHIDA K, YAMAMOTO G. Batch processing for proofs of partial knowledge and its applications. IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences, 2008, E91-A(1): 150-159)以及Arita(ARITA S. A straight-line extractable non-malleable commitment scheme. IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences, 2007, E90-A(7): 1384-1394)的直线可提取的承诺方案。需要指出的是，新方案支持并发注册，因此特别适合于基于互联网的应用环境。此外，新方案具有直线提取器，使得安全性证明中的归约算法无需依赖于低效的重绕策略，从而实现了紧密的安全性归约。形式化的安全性分析表明，新方案满足匿名指纹方案要求的所有性质。

新型三方口令认证密钥协商协议的安全性分析与改进

李丽琳 刘柱文

2011, 31(08):  2192-2195.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02192

摘要 ( )   PDF (614KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

口令认证密钥协商(PAKA)是认证密钥协商(AKA)中的重要分支之一。研究了一种新型三方口令认证密钥协商——3REKA的安全性，发现如果参与双方的验证值丢失，将导致严重的中间人攻击，这一攻击的结果是敌手可以与参与者各自建立独立的会话密钥。描述了这一攻击，并对原协议进行了改进，提出了I-3REKA协议。安全性和性能分析表明，所提出的协议以较低的计算量实现了参与双方的安全通信。

两种签密方案的密码学分析与改进

范函 张少武

2011, 31(08):  2196-2200.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02196

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对一种无证书签密方案和一种基于离散对数难题(DLP)的自认证代理签密方案进行了分析。发现在无证书签密方案中，除了Selvi等人(SELVI S S D, VIVEK S S, RANGAN C P. Security weaknesses in two certificateless signcryption schemes. http://eprint.iacr.org/2010/092.pdf)提出的一种类型Ⅰ的攻击外，还存在着伪造攻击，该伪造攻击能够成功地伪造签密并使之通过签密验证，并且不具有公开可验证性。在基于DLP的自认证代理签密方案中，由于“孤悬因子”的存在，一个不诚实的接收者能够以任意发送者的身份伪造对消息的签密并通过验证。给出了攻击方法，并针对两种方案的缺陷，提出了改进方案。通过安全性分析，证明了改进方案是安全的，能有效克服原方案的缺陷。

图形图像技术

图像恢复的正则化Gmres方法

闵涛 赵苗苗 成瑶

2011, 31(08):  2201-2203.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02201

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

在处理具有线性的、空间位移不变的成像系统所成的图像恢复问题时，提出了一种基于Krylov向量完全正交化的正则化Gmres方法。该算法考虑了图像恢复中的不适定性及计算时的复杂性两个方面，将正则化算法与广义极小残余算法相结合，通过正则化方法将模型离散后的积分方程转化为一适定问题，然后利用广义极小残余算法得到结果。在数值模拟时，对不同的方法进行了对比分析，结果表明所选的方法能够明显改善图像恢复的质量。

破碎刚体三角网格模型的断裂面分割

李群辉 周明全 耿国华

2011, 31(08):  2204-2205.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02204

摘要 ( )   PDF (528KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对基于断裂面匹配的破碎刚体复原，提出了一种分割断裂面的方法。首先，根据相邻三角片法矢的夹角，将碎块外表面以棱边为界限分割成多张曲面；然后，根据曲面法矢的扰动大小和扰动图像，经过二次分割，将曲面区分为原始面和断裂面。实验结果表明，所提方法能够正确快速地提取出形状较复杂碎块的断裂面。

基于变量分离和交替最小化的图像修复

肖宿

2011, 31(08):  2206-2209.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02206

摘要 ( )   PDF (668KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

提出变量分离和交替最小化相结合解决l1正则优化问题，并用于非纹理图像的修复。基于变量分离技术，该算法将目标函数的l1成分和l2成分解耦，l1正则优化问题简化为一系列非约束优化问题。除了交替最小化迭代地求解这些非约束优化问题，还引入投影法加快和简化求解过程。实验在有噪声和无噪声的情况下，用提出的算法对信息丢失30%的图像进行修复。实验结果表明：该算法可有效解决包括图像修复在内的一系列图像复原问题；与某些同类算法相比，在修复速度和修复效果方面均具有优势。

两种二维交叉熵阈值法等价性证明及快速实现

张新明 李振云 郑延斌

2011, 31(08):  2210-2213.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02210

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

二维直方图斜分最大类间交叉熵阈值(TOSMICE)法和二维交叉熵直线型阈值(TMCELT)法是两种有效的分割方法，且都是二维交叉熵阈值法，为了考查二者分割结果是否相同，提出对两种二维交叉熵阈值法的等价性探讨。首先分析两种二维交叉熵阈值法：虽然名称不同但经过证明其分割原理相同，然后对两种选取公式进行推导得到一种最简阈值选取公式，从而证明了二者的等价性，随之提出基于最简公式的一般递推算法，最后将二维直方图分布特性与这种算法有机结合得到新型快速的递推算法。实验结果表明，两种方法获取的阈值相等，分割结果相同；并且与当前二维直方图斜分递推算法相比，所提出的新型递推算法速度更快。

带H1正则项的C-V模型

张少华

2011, 31(08):  2214-2216.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02214

摘要 ( )   PDF (540KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

C-V模型(CHAN T F, VESE L A. Active contours without edges. IEEE Transactions on Image Processing, 2001, 10(2): 266-277)是一个著名的基于区域的图像分割模型。它对活动轮廓的初始化和噪声不敏感，但分割的图像的范围不够广泛。因此，运用理论分析与实验相结合的方法，在C-V模型中添加H1正则项，对其进行了改进，提出了一个新颖的图像分割的能量泛函，并推导出了以偏微分方程形式表示的基于区域的自适应插值拟合的活动轮廓模型。实验表明：该模型能够分割某些原来C-V模型不适用的图像，它对初始轮廓的大小、位置的敏感性较小，抗噪性较强。

基于多特征结合与加权支持向量机的图像去噪方法

付燕 宁宁

2011, 31(08):  2217-2220.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02217

摘要 ( )   PDF (665KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

在基于支持向量机(SVM)的图像去噪方法的基础上，提出了一种基于多特征结合与加权SVM的图像去噪方法。首先，根据图像中相邻像素的相关性及椒盐噪声的特点，提取含噪图像中的多种特征；然后，利用针对不平衡数据集所改进的加权SVM分类器，识别出含噪图像中的噪声点，再利用支持向量回归机(SVR)对噪声点的原始灰度值进行回归预测；最后，重构图像以达到去噪的目的。实验结果表明，该方法能提高SVM分类器对噪声点的识别率，改善分类器的性能，并能在去噪的同时较好地保留图像的边缘信息，获得较高的峰值信噪比(PSNR)。

基于最优化分块的大规模数据体绘制加速方法

彭伟 李建新 闫镔 童莉 陈健 管士勇

2011, 31(08):  2221-2224.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02221

摘要 ( )   PDF (828KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

GPU加速体绘制已成为体可视化领域的研究热点，然而超出显存的大规模数据无法直接载入，成为GPU应用的瓶颈。分块技术能够在保证图像质量的条件下解决该问题，但分块数据的频繁加载和访问明显降低了绘制速度。针对上述问题，通过建立最优化分块模型得到了大规模数据的最优分块，并通过构造节点编号纹理和改进距离模板设计的方法进一步提高了基于八叉树的分块体绘制算法的绘制速度。实验结果表明，该方法加速效果明显。

图像配准中B样条滤波和GPVE的融合插值算法

胡顺波

2011, 31(08):  2225-2228.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02225

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对B样条GPVE插值法和B样条滤波法产生归一化互信息(NMI)测度伪极值点的原因，结合它们导致联合直方图聚散程度的互补效果，提出了各阶B样条滤波和GPVE的融合插值算法。通过图像之间的刚体配准实验，从测度曲线光滑性能和极值点数目方面，对比分析了一阶、三阶、五阶B样条滤波法，B样条GPVE插值法和新提出的融合插值算法。实验结果表明，提出的各阶B样条融合插值算法的配准性能都优于对应阶次B样条滤波法和B样条GPVE插值法。

基于快速收敛LBP算法的图像分割

徐胜军 刘欣 赵亮

2011, 31(08):  2229-2231.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02229

摘要 ( )   PDF (682KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对循环信度传播(LBP)算法计算量大及误分率高的问题，提出了一种基于快速局部区域收敛的LBP算法的图像分割方法。首先建立局部区域Gibbs能量模型，然后采用局部收敛的LBP算法对区域消息进行传播。为了提高LBP算法的运行速度，提出了一个有效的加速技术。最后，使用局部区域能量的最大后验准则(MAP)得到分割结果。实验结果表明，提出的算法得到了较好的分割结果，特别是在噪声和纹理区域，分割效果明显提升，同时具有较快的速度。

变权无参考视频质量评价模型

王海峰

2011, 31(08):  2232-2235.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02232

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由于视频图像在传输过程中信道噪声将导致质量下降，在无需增加传输信息的前提下客观无参评价方法可实现视频质量的自动评估，因此成为一个重要研究课题。为了提高无参考评价方法准确性，提出了符合人类视觉特性的变权评价模型，综合考虑空域中的清晰度和时域中的平滑度两类指标，利用视频内容的运动信息控制权重变化，模型评价结果与主观评价符合度高，简单相关系数为0.85。实验结果表明，符合视觉特性的连续变权方法比固定权值模型准确，计算复杂度比同类研究方案小，具有更大的应用价值。

基于分形和统计的复制—粘贴篡改图像的检测

刘美红 徐蔚鸿

2011, 31(08):  2236-2239.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02236

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现在大多数图像“复制—粘贴”篡改检测算法对于区域复制后的进一步混合处理不能进行有效检测。为此提出了一种新的基于分形和统计的检测方法。首先将图像分块并提取每块的特征向量，该特征向量由分形维数和三个统计量组成；接着对所有特征向量进行字典排序；最后,利用图像块的位置信息和欧氏距离定位篡改区域。此方法不仅能够检测传统的复制—粘贴型篡改，而且还能够检测经过旋转、翻转以及旋转和翻转混合的多区域复制—粘贴型篡改；此方法也能够抵抗高斯模糊、对比度调整和亮度调整等攻击。实验结果表明了该方法的有效性。

基于可变核的自适应光辐射强度估算

王海波 张文辉 杨辉华 周欢

2011, 31(08):  2240-2242.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02240

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针对传统的K最近邻(K-NN)光辐射强度估算只能通过发射大量的光子、增加光子密度来提高估算精度这一缺陷，提出用具有平滑性的可变核(VK)函数估算光辐射强度，通过计算光子到估算点的距离与该光子预先分配的半径之比，实现与传统估算算法不同的自适应光辐射强度估算。实验结果表明，VK算法不需发射大量光子就能改善图像质量且渲染速度快。

基于扫描线自适应角度限差法的地面点云滤波

郭杰 刘建永 张有亮 朱玉

2011, 31(08):  2243-2245.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02243

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针对野外地形逆向工程中树木、建筑物或其他地物的滤波问题，通过分析传统方法中相邻两点限差阈值单一不能满足地形变化的需要，以及相邻三点限差误差积累等缺点，提出了一种基于扫描线的自适应角度限差法。该方法对扫描中心、基准点(已知地面点)和待判断点之间的角度进行限差，该角度随着宏观坡度的变化而变化，从而实现角度对地形的自适应。再通过移动窗口曲面拟合，对结果进一步优化。实验证明，所提出的方法能宏观把握地形坡度变化，较好地解决了起伏较大地形点云的滤波问题。

基于动态轮廓模型的羽毛分割改进算法

刘洪江 汪仁煌 李学聪

2011, 31(08):  2246-2248.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02246

摘要 ( )   PDF (655KB) ( )  

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从羽毛图像中分割毛杆适合采用动态轮廓模型，而原始原模型易受局部强边缘干扰产生偏差，且计算规模偏大。根据毛杆的特性，提出用毛杆中心线和毛杆宽度来代替毛杆轮廓，把模型中二维轮廓曲线变化成两个相互独立的一维函数，并据此修改能量方程。改进算法利用对称性避免强边缘干扰，减少了计算规模，能实现全自动分割。实验表明该算法具有较强的抗噪性，使分割毛杆效果良好，能满足工业需要。

基于图像块分类器和条件随机场的显微图像分割

阳维 张树恒 王莲芸 张素

2011, 31(08):  2249-2252.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02249

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针对花粉显微图像处理提出了一种自动分割方法，将有助于花粉识别系统的开发。使用归一化颜色分量训练图像块分类器，并且结合条件随机场和图割进行建模和优化，利用最大化后验概率(MAP)的方法实现花粉显微图像中花粉区域的分割。对于实验中的133幅图像，自动分割同人工分割的结果相比较，统计得到距离误差均值为7.3像素，准确率的平均值为87%。实验结果表明，使用图像块分类器和条件随机场模型可以用于花粉图像的分割。

典型应用

工作流集成中基于代数表达式的语义匹配机制

齐军 张月菊 王涛

2011, 31(08):  2253-2257.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02253

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针对现阶段工作流集成研究中功能匹配查准率和查全率低的问题，给出了基于软件功能形式化语义的匹配机制的实现。在前、后条件pre/post的完全匹配模式下，以高级程序设计语言中的代数表达式为基础，提出了匹配原则，并给出了具体的算法，并且用实例进行分析说明。该算法适用于工作流集成中的功能匹配，同时基于严格的形式化方法，便于分析和验证。该算法局限于初等代数性的前提。

基于事件的物联网服务相似性检测

谢川 王方

2011, 31(08):  2258-2260.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02258

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为了检测物联网中冗余服务，节省资源，使用事件和服务关系提出了基于事件服务类图的冗余服务相似性计算模型，在此模型基础上分析了物联网事件上下文及其服务类型，从而得出了面向事件的服务相似度计算方法。由此方法得到了一个静态的服务冗余检测算法。此算法通过检测相似性事件来去除重复的服务函数调用，节约系统服务对资源的占用，从而解决物联网中资源高耗问题。

Web全文检索中间件的设计与应用

张维刚 徐永东 雷小强 何辉

2011, 31(08):  2261-2264.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02261

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为了更好地为Web站内检索提供服务，对Web全文检索的关键技术进行了研究，设计并实现了一个用于Web全文检索的中间件。该中间件通过多线程网页爬虫程序来抓取网页；对抓取结果采用基于Bloom-Filter的大规模URL去重算法来进行高效消重；应用所提出的新的基于标签的正文提取方法来进行网页正文提取，实验结果表明该正文提取方法是有效可行的；此外，为了改善用户的搜索体验，该中间件还提供了一些个性化搜索辅助功能。最后，实现了一个完整的博客搜索系统Boso(博搜)来验证中间件的性能，结果说明该中间件是可以投入实际应用的。

实时数据库混合索引机制的设计与实现

刘波 范士明 刘华

2011, 31(08):  2265-2269.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02265

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在卫星地面设备监控中，需要将大量实时数据实时地存进数据库并提供实时查询。针对实时数据和Judy array数字树的特点，提出了一种基于内存映射文件的位图分配法，然后设计了一种哈希表、B+树和Judy array混合索引机制。通过大量记录的插入和查询，结果表明位图分配法能避免大量不可利用的内存碎片的产生，结合内存位图分配法的混合索引机制也为应用程序提供了实时的索引插入和查询。

嵌入式气体检测系统及其图像分析算法

罗小刚 汪德暖 柏兴洪

2011, 31(08):  2270-2274.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02270

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针对传统气体检测方法的不足，提出了基于嵌入式和卟啉阵列传感器的气体快速检测系统及其图像分析算法。该系统通过USB接口的摄像头采集待测气体与卟啉阵列传感器反应前后的RGB图像信息，再由图像处理算法得到图像中每个卟啉点的颜色变化信息，最后通过模式识别算法得到待测气体种类和浓度。重点研究了检测系统的结构及软件功能的设计，给出了针对卟啉阵列传感图像的图像处理算法及与标准数据库匹配的模式识别算法。通过对氨气等气体进行试验，结果表明该系统及其分析算法能够很好地识别出气体的种类和浓度。

蚁群算法求解复杂集装箱装载问题

杜立宁 张德珍 陈世峰

2011, 31(08):  2275-2278.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02275

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针对复杂集装箱装载问题(CLP)，应用启发式信息与蚁群算法求解了最优装载方案。首先，建立了复杂集装箱装载问题的数学模型，利用蚁群算法对解空间的强搜索能力、潜在并行性及可扩充性，结合三空间分解策略将布局空间依次分割；然后，装入满足约束条件的最优货物块，完成不同大小三维矩形货物的装载布局。在此基础上，设计了基于空间划分策略的蚁群算法。最后以700件货物装入40尺(12.025m)高柜箱进行计算，结果表明该方法能提高集装箱的空间利用率，同时兼顾了多个装载约束条件，可应用性好。

基于层次分析法的空间信息网管理域划分算法

林丽 关德君

2011, 31(08):  2279-2281.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02279

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空间信息网是一种由陆海空天信息系统构成的智能化网络，针对空间信息网网络管理可扩展性方面的要求，提出一种管理域划分算法。建立基于动态分层结构的网络管理组织模型，使用层次分析法(AHP)选举管理分站，规划合理的管理区域；采用移动代理技术迁移管理分站的功能进行管理域维护，并提出包括管理域合并、分裂、切换的维护机制。仿真实验对管理域划分开销、划分时间和管理数据采集时间进行了分析，结果表明算法能有效执行空间信息网管理区域的划分。

基于微多普勒分析的复合运动目标参数估计

陈广锋 张林让 刘高高 王纯

2011, 31(08):  2282-2285.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02282

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目标的微运动所产生的微多普勒特征包含了目标的运动和结构信息，在目标的分类、识别等领域中有着重要的作用。建立了具有平动、加速与旋转运动的微动模型，定量分析了目标的微多普勒调制特征及其与微动参数的关系，利用提取时频分析矩阵频率向最大值的峰值提取法和最小二乘拟合直线法估计目标的加速度、旋转频率和旋转半径等参数,最后通过仿真验证了理论分析的正确性和参数估计的有效性。

基于双启发动态规划的预分解窑控制器设计

杨宝生 马修水

2011, 31(08):  2286-2288.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02286

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针对水泥预分解窑熟料煅烧过程多变量、多扰动、非线性，难以建立精确的数学模型，实际生产中对工人的生产经验依赖性较强等问题，提出采用误差反向传播(BP)神经网络建立烧成系统数学模型，设计预分解窑双启发动态规划(DHP)控制器。DHP评价网络输出代价函数J关于状态量的偏导数，获得最优或者次优的控制信号，然后由动作网络输出控制信号，使系统得到期望的控制轨迹。仿真结果表明控制器响应时间较快，各参量超调量均不大，有助于实际系统的稳定运行。

基于GPS/SINS紧耦合系统的新息外推法

黄国荣 彭兴钊 郭创 程洪炳

2011, 31(08):  2289-2292.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02289

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在GPS/SINS紧耦合系统中，完好性是一个极其重要的指标。为缩短卫星故障检测时间，在新息检测法的基础上提出一种新息外推法，该算法通过对外推过程中产生的新息进行处理，形成检验统计量来检测卫星故障。结合GPS/SINS紧耦合系统，仿真结果表明，新息外推法比新息检测法能更快地检测慢变故障，且能在一定程度上削弱野值对故障检测的影响。

三轮驱动移动机器人轨迹跟踪控制

张国良 安雷 汤文俊

2011, 31(08):  2293-2296.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02293

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针对三轮驱动移动机器人在轨迹跟踪控制过程中运动不平滑的问题，建立了移动机器人在一定运动约束条件下的运动学模型。根据移动机器人位姿误差微分方程的描述，设计了基于后退时变状态反馈方法的移动机器人轨迹跟踪控制器。基于李雅普诺夫方法，对轨迹跟踪控制器的稳定性进行了分析，证明了该控制器能够保证闭环系统全局一致渐进稳定。仿真结果验证了运动学模型的正确性，以及轨迹跟踪控制器的有效性。

软判决修正下的语音增强算法在数字信号处理器上的实现与优化

班超帆 刘晓明 田雨

2011, 31(08):  2297-2300.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02297

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针对低信噪比情况下，传统谱估计语音增强算法性能下降的问题，提出了一种结合语音存在概率和人耳听觉掩蔽效应的软判决短时谱估计算法。该算法在低信噪比的情况下保护微弱的语音信号，减少语音谱的失真。同时介绍了基于TMS320C5502数字信号处理器的嵌入式系统，重点讨论了系统总体方案和主要功能模块的硬件设计，并且结合数字信号处理器的结构特点，给出了该算法系统平台移植和优化的方法。系统测试表明，硬件平台工作稳定可靠，针对硬件资源的移植和优化显著地提高了系统的处理速度，满足实时性的要求，且输出语音在去噪度与失真之间很好地平衡，优于传统的谱减算法。