当期目录

    2011年 第31卷 第10期 刊出日期:2011-10-01
    先进计算
    信号实时采集系统的最佳并行线程数的研究
    王科特 王力生
    2011, 31(10):  2593-2596.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02593
    摘要 ( )   PDF (498KB) ( )  
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    为解决多核环境下,信号采集系统的数据处理实时性问题,提高波形数据采集和数据显示速度,提出使用裸线程构建数据采集模块和数据处理模块的最佳线程分配数量的最优线程分配算法,其目的在于合理分配线程给各个模块,达到系统的最佳性能。该算法基于生产者-消费者模式、操作系统多线程时间片轮转调度策略,根据各模块的工作量酌情调节线程比例,使应用程序达到最高加速比。实验表明,在双核环境下,该最佳线程数算法计算出最佳线程组合,使采集波形数据和数据显示合理并行化,相对于其他的线程组合分配方式完成程序花费的时间更少,提高了系统加速比、运算性能以及实时性。通过最优线程分配算法,提供了最优的线程数量分配方案,提高并行程序执行效率,减少了不必要的线程开销,提高了波形信号采集实时性。
    基于Matlab多核集群的人脸识别算法的并行化设计
    郑晓薇 于梦玲
    2011, 31(10):  2597-2599.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02597
    摘要 ( )   PDF (485KB) ( )  
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    为了充分利用多核处理器资源,研究了多线程构建模块并行编程模式,从而提高程序的性能。在Matlab集群环境下对主成分分析(PCA)人脸识别算法设计了训练识别生成样本的功能模块train(),通过任务分割实现了算法的并行化。实验结果表明,94.167%的稳定识别率和趋近线性的加速比验证了并行算法的正确性和高效性。
    基于连分式逼近的精度测试方法
    许瑾晨 郭绍忠 赵捷 王乾
    2011, 31(10):  2600-2602.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02600
    摘要 ( )   PDF (596KB) ( )  
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    针对现有精度测试方法适应性低、收敛速度慢的问题,提出了一种基于连分式逼近的初等函数精度测试方法。通过对最后一位表示的单位(ULP)的误差的分析以及对几种计算函数真值方法的对比,给出了精度测试方法的主要算法实现,并从时间复杂度及收敛阶两个方面进行了理论分析及实验验证。结果表明,该方法在精度测试方面更有效,复杂度更低,收敛速度更快。
    基于.NET Remoting的射线跟踪并行计算模型
    王利东 李朝奎 陶建军 杨刚
    2011, 31(10):  2603-2605.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02603
    摘要 ( )   PDF (499KB) ( )  
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    针对射线跟踪算法计算量大、耗时长的特点,在镜像法的基础上,利用.NET Remoting应用程序架构,设计了分布式射线跟踪并行计算模型。模型以二次虚拟源每个节点的子树为单位划分任务,通过管理程序调用并启动远程计算对象,根据计算节点的完成情况动态地分配任务。仿真结果表明:在保证场强预测精度的前提下,该模型大大减少了计算机运行时间,适用于城市蜂窝环境中电磁波场强的预测。
    μC/OS-Ⅱ内核任务调度模块的扩展
    尹作为 郭兵 沈艳
    2011, 31(10):  2606-2608.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02606
    摘要 ( )   PDF (640KB) ( )  
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    针对μC/OS-Ⅱ不能支持同级任务调度的限制,提出一种基于时间片轮询调度的策略。该策略借用μC/OS-Ⅱ内核中的两个优先级任务,充当时钟源和轮询引擎,让同级任务在最低优先级任务下轮流运行。在不失实时性的前提下,让内核支持多达192个同级任务。实验及对比表明,该方案简单实用。
    弹性体工件在线检测系统中视频预处理IP核设计
    林辉 吴黎明 潘启军
    2011, 31(10):  2609-2611.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02609
    摘要 ( )   PDF (533KB) ( )  
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    为了能够实时地检测弹性体工件的缺陷和尺寸,设计并实现了一种基于处理器局部总线(PLB)的视频预处理IP核。对IP核所采用的结构、卷积运算的硬件实现进行研究。用System Generator工具设计LOG滤波器,最终在现场可编程门阵列(FPGA)上实现边缘检测算法。实验结果表明:与传统用软件实现边缘检测算法的方法相比,用IP核实现时间大幅减少,仅为40ms,满足弹性体工件在线检测系统中实时预处理视频的要求。
    基于文件分割的二进制大对象存取算法
    谢华成 张昆朋 范黎林 刘道华
    2011, 31(10):  2612-2616.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02612
    摘要 ( )   PDF (817KB) ( )  
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    海量媒体数据存储系统中,文件过大或多用户并发访问等原因会造成二进制大对象(BLOB)存储过程失效。为提高存储系统存取非结构二进制文件的可靠性和稳定性,提出并建立了BLOB存储可靠性概率模型,证明了使用数量较多的文件分块和较小的分块大小,可提高BLOB存储成功的概率。根据该模型,改进了关系数据库存储环境下的BLOB数据存取技术。通过建立基于文件分块的存储结构,提出了BLOB数据分块存储和重新装配新算法并进行了仿真实验。BLOB存取算法的仿真实验和实际应用表明,该存取算法有效降低了媒体数据存储失效的概率。
    网络与通信
    基于DSP和FPGA的网络转换网关
    陈明 宋宝 唐小琦
    2011, 31(10):  2617-2620.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02617
    摘要 ( )   PDF (584KB) ( )  
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    以高性能的DSP+FPGA作为核心处理芯片构成硬件平台,开发了一种实时性强的现场总线NCUC-Bus与以太网转换的嵌入式网络转换网关。该网关在网络的物理层和数据链路层完成协议转换,解决了现场总线和以太网无法实现直接通信的问题。通过实验证明,该设计的可行性和有效性达到设计要求。
    低功耗片上网络路由器设计
    周端 彭景 张剑贤 张晗
    2011, 31(10):  2621-2624.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02621
    摘要 ( )   PDF (619KB) ( )  
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    针对片上网络路由器功耗问题,在系统级层次上对影响路由器功耗的虚通道数目、缓存深度和数据微片位数等关键因素进行了研究。提出了综合多种功耗关键因素以及虚拟通道共享交叉开关输入端口的功耗降低方法,设计实现了一种低能耗的NoC路由器。实验结果表明,与Alpha 21364路由器和IBM InfiniBand路由器相比,所设计的路由器具有较低的功耗。
    传感器网络中基于移动sink最优穿越路径的高效数据收集算法
    李彬 林亚平 周四望 黄岑羲 罗卿
    2011, 31(10):  2625-2629.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02625
    摘要 ( )   PDF (917KB) ( )  
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    移动sink数据收集研究主要集中在轨迹固定的移动策略。为此,建立了移动sink穿越路径可控条件下的数据收集模型,并提出一种最优路径穿越的移动sink数据收集算法(OTP-TS)。算法利用局部Voronoi网格将连续路径问题离散化,以收集数据量、系统能耗为衡量指标,结合禁忌搜索算法,实现系统数据量最大化和网络能耗最小化穿越。理论分析和实验结果表明,该算法很好地解决了移动sink在可控移动轨迹情况中数据收集的最优路径穿越问题。
    基于拥塞控制的片上网络多播路由算法
    袁景凌 刘华 谢威 蒋幸
    2011, 31(10):  2630-2633.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02630
    摘要 ( )   PDF (785KB) ( )  
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    为了满足片上网络日益丰富的应用要求,多播路由机制被应用到片上网络,以弥补传统单播通信方式的不足。以Mesh和Torus类的片上网络为例,分析了基于路径的3种多播路由算法(即XY路由、UpDown路由和SubPartition路由算法),并研究了相应的拥塞控制策略。通过模拟实验表明,多播较单播通信具有更小的平均传输延时和更高的网络吞吐量,且负载分配均匀;特别是SubPartition路由算法随着规模增大效果更加明显;提出的多播拥塞控制机制,能更有效地利用多播通信,提高片上网络的性能。
    FlexRay网络中带宽利用率的理论研究
    王刚 丁天宝 荣健 张卓 吕轶斌
    2011, 31(10):  2634-2637.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02634
    摘要 ( )   PDF (594KB) ( )  
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    为提高FlexRay网络的带宽利用率,将基于FlexRay网络的时间参数优化模型中的非线性算符化简为线性算符,推导出了FlexRay网络中最优静态帧净荷段长度和最大带宽利用率的解析表达式。数值实验验证了解析表达式的正确性,证明了所得的解析公式能够对FlexRay网络的带宽利用率进行准确的计算。
    基于重叠区域的无线传感反应网络连接性恢复机制
    赵新元 王能
    2011, 31(10):  2638-2643.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02638
    摘要 ( )   PDF (1197KB) ( )  
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    针对无线传感反应网络(WSAN)中反应节点的失效导致的网络连接性被破坏问题,提出了一种新的网络连接性恢复机制。反应节点首先根据2跳网络拓扑信息来确定是否为局部关键节点,然后利用反应节点间存在的管理区域的重叠性来计算新的移动位置,最后采用局部级联重定位方式来实现连接性的恢复。通过NS2仿真结果表明,该机制能够正确恢复网络的连接性并实现较小的恢复开销。
    多用户正交频分复用加权比例公平调度
    侯华 李亘煊 刘燕
    2011, 31(10):  2644-2649.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02644
    摘要 ( )   PDF (860KB) ( )  
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    传统的正交频分复用(OFDM)调度进行资源分配时没有考虑用户间速率比例公平性。针对这一问题,提出了一种新的适合于混合业务的多用户OFDM系统比例公平调度方案,其用户队列承载混合类型业务。该方案在用户间速率成比例约束条件下最大化系统权重容量和;授予用户队列中不同类型的分组不同的权重因子,并通过权重因子计算用户的权重;在子载波分配时不仅定义了信道优先级因子,而且在用户间速率成比例公平约束条件下通过该因子为用户分配子载波;最后推导出一种线性的功率分配方式。仿真结果与分析显示,该方案可以较好地满足用户速率和业务时延的需求,且可以在有效提高系统容量的基础上,严格地保证用户容量公平性。
    非线性高阶RED拥塞控制算法
    田硕 高仲合
    2011, 31(10):  2650-2653.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02650
    摘要 ( )   PDF (533KB) ( )  
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    针对随机早期检测(RED)算法在网络拥塞不严重的时候丢包率相对较大,而在较严重的时候丢包率相对较小的问题,提出了一种非线性高阶RED拥塞控制算法,目的在于提高算法对网络拥塞的调节能力。该算法建立了一个高阶分组丢弃函数模型,在最小门限值附近丢包率缓慢增长,在最大门限值附近丢包率快速增长,有效地控制了平均队列长度。NS2仿真实验验证了改进算法可有效地提高网络性能。
    基于内模控制的自适应主动队列管理算法
    林开司 林开武 张露
    2011, 31(10):  2654-2656.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02654
    摘要 ( )   PDF (448KB) ( )  
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    实际网络具有大时滞性和动态特性。针对大时滞特性,根据内模控制(IMC)和改进的TCP/AQM控制理论模型设计了一种适合于大延时网络环境的主动队列管理算法。而对于网络的动态特性,分析了网络参数的变化给算法带来的影响,并以此对算法参数进行在线修正,得到符合大时滞网络的自适应AQM算法。最后通过NS2仿真实验验证了设计的AQM算法的可靠性。
    基于误码丢包率监测的无线TCP改进
    胡晗
    2011, 31(10):  2657-2659.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02657
    摘要 ( )   PDF (448KB) ( )  
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    针对无线环境下TCP错误调用拥塞控制算法致使性能下降的情况,提出一种基于误码丢包率监测的无线TCP改进方法。利用显式拥塞通知的路由器配合区分分组丢失性质,在数据发送端采用实时误码丢包率监测,并根据监测结果调整TCP段尺寸。仿真结果表明,改进后的TCP吞吐量在误码率为1E-4时超过TCP_SACK和TCP_Reno近1倍。
    信息安全
    抵御SIP分布式洪泛攻击的入侵防御系统
    李鸿彬 林浒 吕昕 杨雪华
    2011, 31(10):  2660-2664.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02660
    摘要 ( )   PDF (694KB) ( )  
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    针对SIP分布式洪泛攻击检测与防御的研究现状,结合基于IP的分布式洪泛攻击和SIP消息的特点,提出了一种面向SIP分布式洪泛攻击的两级防御分布式拒绝服务(DDoS)攻击体系结构(TDASDFA):一级防御子系统(FDS)和二级防御子系统(SDS)。FDS对SIP的信令流进行粗粒度检测与防御,旨在过滤非VoIP消息和丢弃超出指定速率的IP地址的SIP信令,保证服务的可用性;SDS利用一种基于安全级别设定的攻击减弱方法对SIP信令流进行细粒度检测,并过滤具有明显DoS攻击特征的恶意攻击和低流量攻击。FDS和SDS协同工作来实时检测网络状况,减弱SIP分布式洪泛攻击。实验结果表明,TDASDFA能实时地识别和防御SIP分布式洪泛攻击,并且在异常发生时有效地减弱SIP代理服务器/IMS服务器被攻击的可能性。
    结合顶点趋势检测的三维模型数字水印算法
    王新宇 詹永照
    2011, 31(10):  2665-2669.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02665
    摘要 ( )   PDF (817KB) ( )  
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    为了提高三维模型空域数字水印算法对抗各类攻击尤其是简化、剪切及其联合攻击的鲁棒性,提出一种新的结合顶点趋势检测的三维模型数字水印算法。利用三维模型顶点的球面坐标构建有序顶点集,选择体现三维模型整体形状信息的顶点范数嵌入水印;通过比较和统计待检测模型和原始模型顶点范数的变化关系,以变化趋势为依据实现水印检测,并分析顶点缺失率进一步弱化剪切对水印检测的影响。实验表明,该算法对各种常见的单一类型攻击如平移、旋转、均匀缩放、顶点重排序、噪声、简化、剪切、量化和细分以及联合攻击都具有较好的鲁棒性,对平滑攻击也有一定的抵抗能力,能够较好地应用于三维模型的版权保护。
    基于特征点密度的DCT域盲检测数字水印算法
    曲巨宝 林宏基
    2011, 31(10):  2670-2673.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02670
    摘要 ( )   PDF (845KB) ( )  
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    针对数字水印图像遭受几何攻击问题,提出了一种融合图像不变特征和频域稳定特性的强鲁棒数字水印盲检测算法。通过构造自适应尺度不变特征变换(SIFT)算法和Harris角点补位法,利用在不同尺度空间获取的特征点的密度自适应地调整水印信息嵌入到离散余弦变换(DCT)域的强度;将图像子块的特征向量集进行Arnold置乱,生成密钥文件,与隐秘图像的特征向量做双向特征匹配,获得几何失真参数并进行图像恢复性校正,以盲检测的形式提取IDCT反变换域水印信息。从实验结果来看,该算法比使用离散小波变换(DWT)和离散傅里叶变换(DFT)的峰值信噪提高13%,水印相似度提高11%,说明该文算法在获得较好的不可见性的同时,对几何攻击和常规信号处理均具有良好的鲁棒性。
    基于锁相环的比率抖动调制数字水印同步算法
    颜斌 王小明 郝建军 张仁彦
    2011, 31(10):  2674-2677.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02674
    摘要 ( )   PDF (583KB) ( )  
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    针对数字水印中的去同步攻击问题,提出一种基于锁相环的比率抖动调制水印算法。该方法考虑分数平移和幅度缩放两种去同步攻击,水印嵌入器采用比率抖动调制方法,水印检测器采用联合信道参数估计和水印消息解码。其中检测器根据比率抖动调制水印的解码结果,调整去同步攻击参数的估计值,再根据该参数的估计来辅助水印解码,提高解码性能。实验分别测试了有无数据辅助模式和不同插值方式对于该水印系统的影响。实验结果表明,该算法能有效地抵抗分数平移和幅度缩放两种去同步攻击。
    基于纹理复杂度和差分的抗盲检测图像隐写算法
    陶然 张涛 平西建
    2011, 31(10):  2678-2681.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02678
    摘要 ( )   PDF (744KB) ( )  
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    通过分析纹理复杂度对图像隐写分析的影响,提出一种基于纹理复杂度和像素差分的隐写算法。首先,将图像划分为大小相同的分块,通过分块中起点位置的不同计算分块中不同小块的纹理复杂度,选择复杂度最高的图像小块;然后,计算小块的相邻像素差分值,并根据秘密消息的长度和不同方向上的差分值分布确定嵌入阈值,在大于该阈值的差分值中嵌入秘密消息。对多种嵌入算法在不同图像库上做通用盲检测实验,实验结果表明,该算法在抵抗小波高阶统计量分析等盲检测算法能力方面,优于LSB匹配、图像边缘自适应嵌入等隐写算法。
    基于Arnold变换的图像分存加密方法
    侯文滨 吴成茂
    2011, 31(10):  2682-2686.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02682
    摘要 ( )   PDF (834KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为提高图像分存加密的安全性,提出一种将置乱加密、分存技术和像素扩散相结合的分存加密方法。首先,利用一维Logistic混沌映射产生Arnold变换的参数;其次,利用变参数的二维Arnold变换对图像进行像素位置置乱;最后,利用变参数的三维Arnold变换对置乱后图像进行像素值扩散并分存为两幅图像。实验结果表明,该方法的外部密钥敏感度较强,具有良好的雪崩效应,能够有效地抵抗明文和差分等攻击,且解密密钥与明文图像紧密相关。
    新的基于椭圆曲线的三方口令认证密钥协商协议
    刘柱文 李丽琳
    2011, 31(10):  2687-2688.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02687
    摘要 ( )   PDF (432KB) ( )  
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    口令认证密钥协商使得参与通信的用户用一个低熵的口令就可以实现实体认证,并能通过不安全的信道安全地生成共享的高熵会话密钥。为此,设计了一种新的基于椭圆曲线的三方口令认证密钥协商协议,新协议将参与者的口令巧妙地隐藏在传输的消息中,确保了口令的安全性。新协议的安全性基于椭圆曲线离散对数问题,服务器并不需要完全可信。安全性分析和性能分析显示,新协议以较低的代价实现了通信双方的安全通信。
    信任协商中基于环签名的协商证书匿名方案
    李伟 范明钰 王光卫 袁建廷
    2011, 31(10):  2689-2691.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02689
    摘要 ( )   PDF (446KB) ( )  
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    信任协商中的隐私保护方案大多建立在复杂的零知识协议基础上且很多需要配对运算,因此效率不高。针对这一问题,利用环签名的思想提出了一种协商证书匿名方案,在建立证书子集匿名性的形式化模型基础上利用离散对数的困难性构造环签名方案对协商证书进行保护。跟张明武等人的方案(张明武,杨波,祝胜林,等.保护协商证书隐私的策略签名方案. 电子与信息学报,2009,31(1):224-227)和LIU等人的方案(LIU BAILING, LU HONGWEI, ZHAO YIZHU. An efficient automated trust negotiation framework supporting adaptive policies. Proceedings of the Second International Workshop on Education Technology and Computer Science. Washington, DC: IEEE Computer Society, 2010:96-99)相比,所提方案具有更高的效率。
    具有抗合谋攻击能力的自治愈群组密钥管理方案
    曹帅 张串绒 宋程远
    2011, 31(10):  2692-2693.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02692
    摘要 ( )   PDF (489KB) ( )  
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    通过为每个会话时段产生随机数和构造广播多项式,使得合法用户根据自身秘密信息和当前广播消息,可以独立地恢复遗失的组密钥,而且能够抵抗被撤销节点和新加入节点的合谋攻击;此外,赋予被撤销节点新的秘密信息,使其能够重新加入群组参与会话。安全分析和性能分析表明:在保证安全属性的前提下,该方案具有较小的通信开销,能够适用于移动自组网。
    高效的RFID双向认证协议
    王明辉 王建东
    2011, 31(10):  2694-2696.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02694
    摘要 ( )   PDF (481KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了能有效保证射频识别(RFID)系统中用户的隐私和数据安全,采用椭圆曲线和Weil对相结合的方法来设计RFID系统的认证协议,并提出一种新型RFID双向认证协议。该协议实现了双向认证和匿名认证,并能抵抗流量分析、伪装、重放等攻击。与随机Hash锁、Hash链、New-Gen2等进行比较,该协议能够抵抗大多数已发现的攻击形式,并给出针对这些攻击的安全性分析。
    图形图像技术
    适用于小样本问题的有监督边界检测方法
    高梁 廖志武 刘晓云 陈武凡
    2011, 31(10):  2697-2701.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02697
    摘要 ( )   PDF (898KB) ( )  
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    针对自然图像纹理复杂的特点,提出了一种多种信息融合的有监督边界检测方法。首先,该方法在小样本的情况下,通过快速生成纹理基元特征来引入纹理信息;然后,根据图像中每个像素邻域内的灰度分布和纹理基元分布的差异来计算灰度梯度和纹理梯度,并在此基础上构造出二维的梯度特征向量;接着,用有监督的分类器进行分类,自适应地检测出初始的边缘点;最后,设计一个边界定位函数确定最终的边缘点,实现边界检测。实验结果表明,该算法运算速度较快,所检测的边界效果好。
    基于自适应分数阶微分的Harris角点检测算法
    乔鹤松 汪成亮 陈娟娟
    2011, 31(10):  2702-2704.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02702
    摘要 ( )   PDF (746KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对Harris算法在对纹理复杂程度高的图像进行角点检测时会出现大量伪角点,以及分数阶微分应用到图像处理中需要人为地指定阶数的缺点。分析了伪角点大量产生的原因,并提出以分数阶替换原算法中的整数阶对图像进行微分的改进方法,以及一种以图像的分形维数作为参数来自适应地选择微分所需要的阶数的方法。从而使图像做微分运算时能更好地保留图像中的边缘信息,使分数阶微分可以应用于视频目标追踪、视频稳像等实时性要求较高的场合。实验表明,改进算法在进行角点检测时具有更高的精确度。
    基于中点提取的椭圆检测算法
    范怡 傅继武
    2011, 31(10):  2705-2707.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02705
    摘要 ( )   PDF (445KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对Hough变换检测椭圆时存在运算速度慢、需要大量储存空间的问题,提出一种快速的随机椭圆检测算法。该算法随机采样2点并搜索第3点,再利用椭圆极径性质求出椭圆中心坐标,接着通过坐标变换得到简化的椭圆方程,解方程组求出椭圆剩下的参数。在证据收集确认候选椭圆时,只选取椭圆外切矩形内的边缘点,同时利用特殊的累积记录函数对候选椭圆参数进行进一步判别。实验结果表明,该算法具有检测速度快、精度高、抗椭圆部分缺失的能力强等优点。
    轮廓线的经纬线连接法
    郑丽萍 李光耀 姜华
    2011, 31(10):  2708-2710.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02708
    摘要 ( )   PDF (589KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了减少面绘制中三角面片数量,节省空间,提高重建效果,提出了经纬线连接法。该方法利用夹角对轮廓线进行重采样,并用等比法生成辅助采样点,实现采样点一一对应,连接采样点形成四角面片来组成物体表面,实现三维重建。以一组头部CT图像为研究对象进行实验仿真,仿真分析表明对轮廓线进行重采样,用四边形代替三角形,减少了面片数量,节省了存储空间,重建时间较短,重建效率较高。
    基于结构张量的图像修复方法
    刘奎 苏本跃 赵晓静
    2011, 31(10):  2711-2713.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02711
    摘要 ( )   PDF (550KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对传统各向异性扩散方程在修复图像时仅考虑梯度模的大小,且在修复彩色图像时易产生虚假边缘等缺陷,提出基于结构张量的图像修复方法。将结构张量作为各向异性扩散方程的扩散系数,实现在不同区域有不同的扩散方式。实验结果显示:该方法与整体变分(TV)和BSCB方法相比,提高了图像修复效果,有效地完成对于彩色图像的修复。
    压缩感知框架下基于ROMP算法的图像精确重构
    李蕴华
    2011, 31(10):  2714-2716.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02714
    摘要 ( )   PDF (517KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    在压缩感知框架下运用正则化正交匹配追踪(ROMP)算法进行图像重构时,迭代次数取值不合适会严重降低重构图像的质量。针对这一问题,提出了确定合理迭代次数的方法。将以往迭代得出的结果作为先验知识,获取具有不同稀疏程度图像块的最佳迭代次数,从而保证了整幅图像的重构质量。实验表明,该方法重构效果优于采用固定迭代次数的ROMP算法。
    点云模型的多分辨率简化算法
    杨斌 范媛媛 王继东
    2011, 31(10):  2717-2720.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02717
    摘要 ( )   PDF (768KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了有效地多分辨率简化点云模型,首先,采用均匀栅格法建立点云模型的拓扑关系,计算每个数据点的k邻域;然后,通过建立点云模型中数据点的协方差矩阵求得这些点的法向量,并且进行法向重定向,使所有法向量的方向都指向点云模型的外部;最后,通过衡量数据点对Laplace-Beltrami算子特征值频谱的影响,得到与数据点k邻域及其法向量相关的量化该点重要性的度量公式,随后调节控制因子的取值,实现点云模型的多分辨率简化。实验结果表明,该算法具有简化率高、保留点云模型的微小细节特征信息、简化速度快、稳定性强的特点。
    基于方向自适应采样搜索的快速运动估计算法
    王强 李月娥
    2011, 31(10):  2721-2723.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02721
    摘要 ( )   PDF (620KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了提高运动估计的搜索精度,提出了一种方向自适应采样搜索的运动估计算法。先利用搜索模板中块匹配误差的信息,自适应地采用两种三角搜索模板交替搜索,再针对大运动矢量的搜索,引入局部采样搜索策略。搜索过程中引入提前终止策略,提高了搜索速度。实验结果表明,在保证搜索速度的前提下,其峰值信噪比(PSNR)比全搜索算法平均降低了0.28dB,提高了搜索精度。
    基于MR-AAM双重拟合的人脸特征点定位方法
    叶超,李天瑞,龚勋
    2011, 31(10):  2724-2727.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02724
    摘要 ( )   PDF (701KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    传统的主动表观模型(AAM)反向组合算法仅进行了单次拟合过程,当初始位置与目标对象偏移过大时,往往会陷入局部最小,难以收敛到正确位置。针对此问题,提出了一种基于多分辨率AAM(MR-AAM)的双重拟合方法,首先在低分辨率模型下进行第一次拟合以确定面部初始位置,然后在高分辨率模型下进行二次拟合。由于能够快速获得较准确的初始位置,进而取得较好的人脸特征标定结果。实验结果表明,所提方法与传统方法相比,在能保证实时的情况下,提高了拟合精度。
    基于样本扩充和改进2DPCA的单样本人脸识别
    赵雅英 谭延琪 马小虎
    2011, 31(10):  2728-2730.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02728
    摘要 ( )   PDF (656KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对大多数人脸识别方法在单个训练样本条件下识别性能下降的问题,提出了结合多种样本扩充方法和改进二维主成分分析(2DPCA)的人脸识别算法。通过分析各种样本扩充方法的优缺点,用多种样本扩充方法来生成虚拟样本,以充分利用单一样本所提供的信息。采用改进的2DPCA方法对生成的虚拟样本进行特征提取,对训练样本进行分块,并用类内平均值规范后的分块来构造总体散布矩阵。在ORL和Yale人脸库上的实验表明,所提出的方法在识别性能方面优于普通的2DPCA方法,优于单一的样本扩充方法。
    基于多线索自适应融合的抗遮挡目标跟踪算法
    曹洁 付德强
    2011, 31(10):  2731-2733.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02731
    摘要 ( )   PDF (677KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对在复杂背景下,特别当目标与背景颜色相似、目标被遮挡时容易导致跟踪失败的问题,采用颜色与纹理两种互补特征融合的粒子滤波算法,同时提出一种融合策略自适应的抗遮挡跟踪方法,当遮挡发生时,适时切换融合策略,并在粒子滤波框架内嵌入mean-shift算法,克服了粒子退化现象。实验结果表明,该算法具有较强的抗遮挡能力,能够跟踪复杂背景下的目标。
    双参数估计的改进自聚焦算法
    唐波
    2011, 31(10):  2734-2737.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02734
    摘要 ( )   PDF (608KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    传统自聚焦算法的多普勒调频率拟合模型中当最近斜距存在误差时,由于只考虑载机地速对多普勒调频率的影响,导致多普勒调频率拟合后会引入沿距离向变化的二次相位误差,该二次相位误差会严重影响高分辨率合成孔径雷达(SAR)成像的质量。为解决此问题,通过分析载机地速和最近斜距两个系统参数存在误差时对多频率调频率拟合的影响,提出了基于自聚焦算法结合最小二乘方法联合估计最近斜距和载机地速的双参数估计算法。该算法采用的估计模型相比于传统单参数估计算法更加符合真实的方位多普勒模型,在没有外定标的情况下可以很好地估计最近斜距误差。最后通过实测数据成像验证了该算法在高分辨率SAR成像中的有效性和适用性。
    复杂环境下雷达三维探测范围
    张敬卓 袁修久 赵学军 孟慧军
    2011, 31(10):  2738-2741.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02738
    摘要 ( )   PDF (623KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    构建虚拟战场系统,为实现雷达在复杂自然环境和复杂电子干扰环境影响下的雷达探测范围,根据高级传播模型(APM)的基本原理,并综合考虑电子干扰环境的影响,提出了一个改进的支援式干扰模型。该模型混合了APM和电子干扰模型,重点考虑了大气折射率的影响,可描述复杂自然环境和复杂电子干扰环境的双重影响。在可视化时,利用点绘制代替面绘制和中点代替插值点改进了移动立方体(MC)方法,提高了渲染速度。根据数据获取、数据处理和数据渲染的流程,利用可视化软件包(VTK)实现了对雷达探测范围的三维显示。
    基于小波包和边缘特征的遥感图像融合算法
    曾宇燕 何建农
    2011, 31(10):  2742-2744.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02742
    摘要 ( )   PDF (528KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了获得更多的图像细节信息,提出了一种基于边缘特征的遥感图像融合算法。该方法以小波包变换为基础,根据3个子方向的小波系数变化和边缘特征,确定融合规则。对TM多光谱图像和SPOT高分辨率图像进行融合实验,并从主观和客观两方面对融合结果进行了比较分析。仿真实验结果表明,该方法在空间细节信息的表现能力和光谱信息的保持方面都有一定程度的提高。
    基于运动图的路径编辑技术
    杜宇 陈志华 徐骏剑
    2011, 31(10):  2745-2749.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02745
    摘要 ( )   PDF (815KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    改进了过渡运动的生成算法和路径搜索算法,提出了一种基于运动图的路径编辑的新方法。其中,针对过渡运动的构造,通过最小化融合帧之间的平均帧间距来自动确定用于运动融合的运动片段,并提出了改进动态时间变形(EDTW)算法来解决这一最优化问题;针对运动图上的路径搜索,提出了基于路径曲线所夹面积的目标函数并改进了分段搜索算法和剪枝策略。实验结果表明,该方法能够编辑生成与用户指定路径高度匹配的人物运动。
    基于视觉相似性的半色调图像评价方法
    张寒冰
    2011, 31(10):  2750-2752.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02750
    摘要 ( )   PDF (578KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为衡量半色调图像质量或加网算法的优劣,提出平均亮度相似性误差、平均对比度相似性误差和视觉相似性误差以衡量半色调图像与连续调图像之间的视觉相似性。该方法根据人眼视觉局部适应性特征,把图像划分子区域,利用亮度掩蔽和对比度掩蔽的特征,获得各子区域的亮度相似性误差和对比度相似性误差,最终获得平均亮度相似性误差、平均对比度相似性误差和视觉相似性误差分别评价半色调图像与原连续调图像在亮度和纹理的视觉相似性,及半色调图像中的局部缺陷。分别通过与峰值信噪比(PSNR)和权重信噪比(WSNR)在亮度相似性上进行比较,与全局质量因子(UQI)和图像结构相似(SSIM)在评价纹理相似性上进行比较,发现所提质量评价方法比较接近人眼视觉评价的结果。
    基于灰度迭代阈值脉冲耦合神经网络的图像分割
    李海燕 张榆锋 施心陵 陈建华
    2011, 31(10):  2753-2756.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02753
    摘要 ( )   PDF (653KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为有效分割图像,提出了灰度迭代阈值脉冲耦合神经网络(GIT-PCNN)。GIT-PCNN简化了传统PCNN模型,将其指数衰减的阈值改进为图像的灰度迭代阈值。GIT-PCNN分割图像时无需进行参数和循环次数选择,也无需使用特定原则确定循环结束条件,一次点火过程完成分割。GIT-PCNN分割图像时充分利用了图像的灰度信息和PCNN特有的空间邻近及像素灰度值相似集群发放脉冲提供的图像局部位置信息。实验结果表明,GIT-PCNN在主观及客观的分割性能和速度上均优于经典的PCNN分割方法。
    基于C-V模型的脑白质疏松症磁共振图像病变区域分割
    郑兴华 杨勇 张雯 朱英俊 徐伟栋 楼敏
    2011, 31(10):  2757-2759.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02757
    摘要 ( )   PDF (651KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对脑白质疏松症病变区域在磁共振图像的T2加权像上呈现斑块状或融合成片状的高亮信号这一特点,提出了一种基于C-V模型的水平集分割方法对病变区域进行图像分割。首先,对C-V模型进行改进以避免重新初始化问题;然后,使用Otsu阈值法对图像进行预分割,将预分割的结果直接作为改进C-V模型的初始轮廓;最后,利用水平集方法进行曲线演化,得到最终的分割轮廓。实验结果表明,该方法能较为准确地分割出病变区域,实现病变区域的计算机自动快速分割,对脑白质疏松症临床辅助诊断和预后判断有一定的应用价值。
    CUDA平台下的实时超声扫描转换
    王伟民 王合闯 王华军
    2011, 31(10):  2760-2763.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02760
    摘要 ( )   PDF (802KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了克服传统医学超声扫描转换不能实时的缺陷,实时超声扫描转换算法利用计算统一设备架构(CUDA)技术,通过分配最优的线程结构、合理规划中央处理器(CPU)和图形处理器(GPU)之间的数据传输方式和计算任务的划分,提高了算法的吞吐量,满足了实时性。传统CPU算法和3种GPU算法的实验结果对比显示,GPU处理3121×936大小的图片,帧速率可达746fps,并行算法加速比可达300以上。
    基于机器视觉的珍珠光洁度在线自动分级
    徐舒畅 邱咸 张三元
    2011, 31(10):  2764-2766.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02764
    摘要 ( )   PDF (463KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为代替耗时的传统人工分选,设计了一种基于机器视觉的珍珠光洁度在线自动分级系统。首先,该系统在珍珠自由落体时对珍珠进行全方位成像;然后对图像进行实时分析,计算珍珠的有效特征;最后,根据多图的有效特征确定珍珠的光洁度等级。实践证明,该系统不但提高了珍珠光洁度的分选效率,而且节省了企业的生产成本。
    面向光学薄膜瑕疵检测的二值图像快速Blob分析算法
    胡广华
    2011, 31(10):  2767-2769.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02767
    摘要 ( )   PDF (510KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对光学薄膜瑕疵检测应用中的高实时性图像处理要求,提出一种基于游程的二值图像快速Blob分析算法。采用步进式动态扫描方式,每个游程仅需扫描一次,且不必与相邻行的所有游程进行比较,算法的搜索空间得到压缩;游程连通性比较的分支少,简化了判断过程,提高了操作效率;所设计的游程及目标对象的数据结构允许由任一游程节点快速访问其所属链表的首部和尾部,不仅为后续的数据访问提供了便利,且提高了标记冲突时链表合并的操作速度,避免了冲突等价表的介入。实验结果表明该算法具有鲁棒、高效的特性,并已在光学薄膜瑕疵检测系统中得到了应用。
    人工智能
    基于平淡粒子滤波的自组织模糊神经网络算法
    程洪炳 倪世宏 黄国荣 刘华伟 姜正勇
    2011, 31(10):  2770-2773.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02770
    摘要 ( )   PDF (477KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    提出一种基于平淡粒子滤波(UPF)的自组织模糊神经网络(SOFNN)训练算法——UPF-SOFNN。分析了基于误差下降率的模糊规则增删策略和神经元增加和删除准则,建立了以隶属函数宽度参数为状态,以理想输出为量测的动力学模型,并利用UPF对神经元参数进行学习。分别以非线性系统函数逼近和系统辨识为例,对UPF-SOFNN算法进行了仿真验证,表明UPF-SOFNN算法具有更紧凑的结构和较强的泛化性能。
    仿分子动理学数据聚类法在基因表达数据上的应用
    李俊林 符红光
    2011, 31(10):  2774-2777.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02774
    摘要 ( )   PDF (653KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了识别出可能具有诊断力的特征基因,常常使用聚类的方法对基因表达数据进行分析,而仿分子动理学聚类法通过仿效分子间的作用力机制能达到对数据聚类的目的。仿分子动理学聚类技术不需要预设簇个数,且可用于估计数据中的簇个数。该方法被应用于基因表达数据,结合相关指标用以估计数据中存在的簇个数和发现可能具有诊断力的特征基因。实验与分析结果显示了仿分子动理学聚类技术具有良好的知识挖掘能力。
    基于全局最近邻的离群点检测算法
    胡云 施珺 王崇骏 李慧
    2011, 31(10):  2778-2781.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02778
    摘要 ( )   PDF (623KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对全局最近邻离群点检测算法的效率问题,为了能够在数据集中快速准确地检测离群点,运用属性约简技术,将离群点的搜索简约到较小的最具代表性的属性子空间中进行,从而有效降低属性空间搜索的复杂度。在此基础上,通过计算基于近邻的加权离群因子实现离群点的检测并提出了相应的算法。实验表明,该离群点算法具有较好的适应性和有效性。
    改进的基于小枝模式的匹配算法——cTwigStack
    姚全珠 郭祯 房美君
    2011, 31(10):  2782-2785.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02782
    摘要 ( )   PDF (543KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    给定一个小枝模式查询,如何快速地在XML数据集中找到所有感兴趣的信息,已成为当前研究的热点。针对TwigStack算法在处理含有父子节点的情况下会产生大量的中间结果等问题,通过栈来对非叶子节点缓存和对叶子节点延迟输出的思想,提出了一种改进的小枝模式匹配算法——cTwigStack。采用Treebank数据集进行测验,结果表明该算法不仅仅在处理祖孙/后继节点时能使输出结果的准确性达到最优,而且在处理父子节点时,相对目前提出的算法,也是非常高效的。
    非球形分布数据集的去噪方法
    张岩 闫德勤 郑宏亮
    2011, 31(10):  2786-2789.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02786
    摘要 ( )   PDF (536KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对传统支持向量机(SVM)对噪声点过于敏感,模糊支持向量机(FSVM)又对样本集几何形状过分依赖等问题,提出基于噪声过滤系统的粗糙支持向量机(NFS-RSVM)。该方法首先用噪声过滤系统(NFS)将极可能为噪声点的样本过滤掉;然后将数据间隐含的等价类信息作为双惩戒因子融入到支持向量机模型中,进一步区分有效样本和噪声样本。基于UCI数据集的仿真结果表明,NFS-RSVM方法能有效地将数据中的大部分噪声点去除,与传统的SVM和FSVM相比分类精度有一定程度的提高。因此,该方法在处理噪声样本较多又呈现非球形分布的数据集时,表现出较好的抗噪性、分类效果和泛化能力。
    基于平稳小波变换的飞行数据去噪方法
    李正欣 张凤鸣 张晓丰 费文
    2011, 31(10):  2790-2792.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02790
    摘要 ( )   PDF (643KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为更有效地去除飞行数据中的噪声,分析了平稳小波变换的基本原理,将小波系数相关性与阈值收缩去噪方法相结合,提出一种基于系数相关性的改进阈值函数去噪方法。该方法采用平稳小波变换,先对小波系数进行相关性分析,而后使用改进的阈值函数对小波系数进行阈值处理,最后进行信号重构。实验结果表明:该方法不仅能够很好地保持信号的形状,而且信噪比较高、均方误差较小;在实际的飞行数据处理中能够获得较好的去噪效果。
    基于相对变换的半监督分类算法
    易淼 刘小兰
    2011, 31(10):  2793-2795.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02793
    摘要 ( )   PDF (459KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了增强基于图的局部和全部一致性(LGC)半监督算法的处理稀疏和噪声数据的能力,提出了一种基于相对变换的LGC算法。该算法通过相对变换将原始数据空间转换到相对空间,在相对空间中噪声和孤立点远离正常点,稀疏的数据变得相对密集,从而可以提高算法的性能。仿真实验结果表明,基于相对变换的LGC算法有更强的处理稀疏和噪声数据的能力。
    基于动态随机搜索和佳点集构造的改进粒子群优化算法
    梁昔明 陈富 龙文
    2011, 31(10):  2796-2799.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02796
    摘要 ( )   PDF (589KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对粒子群优化算法局部搜索能力不足和易出现早熟收敛的问题,提出一种基于动态随机搜索和佳点集构造的改进粒子群优化算法。该算法通过引入动态随机搜索技术,对种群当前最优位置进行局部搜索;采用佳点集构造对陷入早熟收敛的种群重新初始化;引入负梯度方向直线搜索来加速算法寻优。仿真实验结果表明,与标准粒子群优化(SPSO)算法和耗散粒子群优化(DPSO)算法比较, 提出的改进算法具有快速的收敛能力而且能有效地跳出局部最优, 优化性能得到明显提高。
    基于CBR的应急案例本体模型
    张贤坤 刘栋 高珊 杜磊
    2011, 31(10):  2800-2803.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02800
    摘要 ( )   PDF (674KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了解决案例推理过程中应急案例理解上的语义冲突问题,通过分析突发事件应急案例,在扩展ABC本体模型的基础上,定义了基于CBR的应急案例本体模型,并详细描述了模型中的概念、关系、公理和实例等要素。最后以福岛第一核电站核危机为例对该模型进行了验证。
    基于功能本体的设计知识共享平台
    熊晶 刘勇 徐建良
    2011, 31(10):  2804-2807.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02804
    摘要 ( )   PDF (642KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为弥补制造业中设计知识在共享和重用方面的缺陷,提出一种基于功能本体的设计知识共享策略。使用功能本体实现现有产品结构到其功能的映射,利用功能分解树表达产品的设计原理。首先,介绍了功能本体的基本框架;然后,分析了功能分解树在产品设计中的作用;最后,通过实现一个家电领域设计知识共享平台,验证所提出的共享策略的可行性。实验结果表明,该策略能有效实现制造业设计知识的信息检索、共享和重用,可以缩短产品的开发周期。
    Web服务匹配中基于语义距离的概念相似度计算方法的改进
    徐红艳 方欣 冯勇
    2011, 31(10):  2808-2810.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02808
    摘要 ( )   PDF (480KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    在Web服务匹配中,基于语义距离的概念相似度计算方法居于重要的地位。因现有基于语义距离的概念相似度计算方法未考虑语义不对称性和语义密度的影响,导致计算结果不够准确。为提高概念相似度计算的准确性,在现有研究的基础上,通过增加不对称因子和密度因子,对基于语义距离的概念相似度计算方法加以改进。最后通过算例对改进后的方法的可行性进行了验证,经对比分析表明改进后的方法更真实地反映了概念间的语义关系,计算结果更加符合客观实际。
    心电信号ST段形态识别算法
    汪振兴 张思杰 曾孝平
    2011, 31(10):  2811-2813.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02811
    摘要 ( )   PDF (554KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对目前心电图ST段诊断准确度不高,容易受到噪声干扰的情况,提出了一种基于最小二乘多项式拟合的ST段形态识别算法。首先利用二次样条小波经过Mallat算法检测出心电信号中的QRS波群,然后检测出T波、QRS波群起点、J点、T波起点等特征点,依此判断ST段偏移方向,并将ST段分为直线型和曲线形,最后通过多项式拟合算法来确定直线型ST段的斜率和曲线型ST段的凹凸方向。通过MIT-BIH心电数据库的数据文件的仿真实验验证了该算法用于ST段形态识别的准确度在90%以上,实验表明,该算法减少了ST段特征点检测过程中噪声的干扰,提高了ST段形态识别的准确度。
    模拟退火免疫粒子群算法在皮肤电信号情感识别中的应用
    周钰婷 刘光远 赖祥伟
    2011, 31(10):  2814-2817.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02814
    摘要 ( )   PDF (591KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了增强情感识别过程中皮肤电反应(GSR)信号特征选择的有效性,提出了一种改进的模拟退火免疫粒子群算法。首先,对342组被试6种情感的GSR信号进行去噪处理和原始特征提取;然后,将模拟退火机制引入到免疫粒子群(IPSO)算法的粒子更新过程中,使用新构造的模拟退火免疫粒子群(SA-IPSO)算法进行特征优化选择。实验表明:与IPSO相比,SA-IPSO能以较少特征获得较高的识别率,模拟退火机制的应用能更好地优化特征选择过程,且新的算法具有良好的全局收敛性能。
    基于集对分析的无人机攻势布雷方案优选
    董文洪 易波 林强
    2011, 31(10):  2818-2820.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02818
    摘要 ( )   PDF (410KB) ( )  
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    为解决无人机攻势布雷方案优选问题,采用基于联系度的逼近理想解的排序法(TOPSIS)进行求解。在传统评估要素基础上提出无人机综合作战系数来衡量布雷平台影响,并利用联系度刻画备选方案与综合理想方案组成的集对在相对接近程度意义下的同一对立程度。根据特征属性值计算信息熵权,并改进相对确定可能势,以实现无人机攻势布雷方案的综合评估和排序,算例验证了该方法的有效性。
    基于里程计和PTZ视觉的移动机器人自定位
    牛国臣 徐萍 冯琦
    2011, 31(10):  2821-2824.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02821
    摘要 ( )   PDF (603KB) ( )  
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    针对机器人长距离运行时里程计定位存在累积误差问题,提出一种基于里程计和PTZ视觉的移动机器人自定位算法。提出了中断式S形搜索策略的概念,设计了基于有限自动机的视觉定位方法;分析了里程计和视觉定位误差来源,分别建立了其定位信度模型;并基于该模型建立里程计和PTZ视觉定位的框架。针对视觉定位及里程计视觉复合定位分别进行了实验,结果验证了该方法的有效性和实用性。
    实时解析法在NAO模型运动学求逆解中的应用
    王凡 李龙澍
    2011, 31(10):  2825-2827.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02825
    摘要 ( )   PDF (557KB) ( )  
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    为了提高RoboCup3D仿真平台中球员在运动过程中的精确性和稳定性,提出一种针对仿人机器人NAO模型的运动学实时求逆解方法。首先,分析了NAO模型的下肢拓扑结构,并且建立了其前向运动学模型;然后,通过实时的逆运动学解析法推导出机器人下肢关节各个关节角的求解方程;最后,通过编码实现该算法。实验结果验证了该方法的求解数值稳定性和在线实施的可行性,提升了RoboCup3D仿真球队的整体竞技水平。
    典型应用
    基于Petri网的建设工程项目实施阶段工作流建模与仿真
    李海凌 史本山 刘克剑
    2011, 31(10):  2828-2831.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02828
    摘要 ( )   PDF (736KB) ( )  
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    构建一个能够准确表达实施过程系统性、动态性和不确定性的工作流模型是实现建设工程项目实施阶段工作流管理与控制的有效途径。在对建设工程项目实施阶段工作流模型特点分析及工作流概念模型构建的基础上,基于分层赋时着色Petri网构建建设工程项目实施阶段工作流模型。通过运行该工作流模型,能够获得实施阶段的信息流、资源流、异常处理、持续时间等抽象内容,不仅为实现建设项目实施阶段的工作流管理与控制提供有力的方法支持,同时也是Petri网建模技术在建设工程领域中的应用拓广。借助CPN Tools仿真平台,以一般工业与民用建筑的实施阶段为例进行工作流模型的构建与仿真,验证了基于分层赋时着色Petri网构建建设工程项目实施阶段工作流模型的正确性和有效性。
    流程工业能耗系统多维子模型及其开放性集成框架
    马福民 张腾飞
    2011, 31(10):  2832-2836.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02832
    摘要 ( )   PDF (1045KB) ( )  
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    流程工业组成因素多,运行结构复杂,针对单一模型无法合理、全面地描述其能源消耗系统各因素及其关联关系的问题,提出了流程工业能耗系统多维子模型及其集成化构建方法。首先,综合设备、能量、信息、人员等多方面因素,从静态结构描述、能源消耗的动态行为以及企业能耗系统运作的目的性3个层面建立流程工业能耗系统多维子模型;然后,分析了不同视角子模型关联关系;最后,详细研究了能耗系统多维模型的开放性集成框架,从而为流程工业能耗系统建立集信息流、能源流和物料流为一体,并同时反映内、外部关键因素的多维集成化模型提供了方法支持。这种内外关联、高度集成的流程工业能耗系统模型的构建将为流程工业综合性能效评估奠定基础。
    基于生产负荷均衡的多对多订单分配模型
    宋法帅 项薇 叶飞帆
    2011, 31(10):  2837-2840.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02837
    摘要 ( )   PDF (586KB) ( )  
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    针对产业集群外的多个制造商和产业集群内的多个供应商的订单分配问题,从合理利用供应商剩余生产能力的角度,将多供应商之间的生产负荷率均衡作为订单分配决策的主要准则,建立了多个制造商对多个供应商的订单分配模型。通过对产业集群内注塑机零部件生产企业实例仿真分别从时间及空间维度验证了模型不仅可以减小供应商的生产负荷波动,而且可以均衡各个供应商在每个周期的生产负荷。基于生产负荷均衡的分配策略在保证制造商下达的订单得以顺利完成的同时,考虑供应商群体制造资源的均衡利用,从而提升整个供应商群体的运作水平和效益,进而实现整个供应链的优化。
    基于物联网技术的太湖蓝藻水华预警平台
    杨宏伟 吴挺峰 张唯易 李未
    2011, 31(10):  2841-2843.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02841
    摘要 ( )   PDF (693KB) ( )  
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    针对以往藻类水华预测系统在数据源方面存在的不足,采用物联网技术,实现基于三层网络传输结构的监测体系,保证了数据的时间连续性;并对遥感水质参数定量反演方法、中程无线传感网络技术和藻类水华预测预警模型方面进行了改进。在此基础上,开发了太湖蓝藻预测预警平台,运行结果表明蓝藻水华未来3天的平均预测精度达到了80%以上。
    基于模糊综合评价构建物流运输预警模型
    杨迎心 冯志勇 饶国政 石红
    2011, 31(10):  2844-2848.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02844
    摘要 ( )   PDF (726KB) ( )  
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    针对当前公路物流运输的安全问题,提出构建公路物流运输预警模型的思想。从人、车、道路、环境和运载物品5个方面对公路物流运输的影响进行了全面分析。通过层次分析法和专家打分法确定公路物流运输的安全预警指标及其权重。采用多层次模糊综合评价法选择合适的模糊算子构建公路物流运输预警模型。利用此模型可以计算公路物流运输的安全预警级别,给出相应的预警信息。实验表明,采用模糊综合评价法构建物流运输预警模型是可行的,能够实现对运输过程的预警。
    GIS矢量数据制图规范性质量评价系统构建与应用
    曹俊 廖顺宝
    2011, 31(10):  2849-2852.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02849
    摘要 ( )   PDF (627KB) ( )  
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    以全国1∶25万土地利用/覆被数据中存在的规范性质量问题为研究对象,利用开源GIS软件构建一个操作简易、评判客观、全面的规范性质量评价系统。这种质量检查系统是基于规则的新型质量评价体系,针对不同的数据质量问题灵活地设计出质量检查规则,并有效集成到系统当中。实验结果表明,系统能灵活、高效地检查出土地利用/覆被数据中的规范性质量问题,并给出客观的评价。
    数据仓库在城市公共建筑能耗管理中的应用
    罗先贤
    2011, 31(10):  2853-2857.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02853
    摘要 ( )   PDF (845KB) ( )  
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    当前众多城市公共建筑能耗监测系统中已收集了大量的建筑能耗数据。针对这些数据源存在的各自独立而且分散,不能够提供全局的数据分析环境,不能够有效支持建筑能耗的评估与建筑节能的研究等问题,提出将数据仓库技术应用于城市公共建筑能耗监管系统的解决方法。通过对建筑能耗监测系统的研究,以及对建筑能耗管理的应用需求的调研,建立城市级公共建筑能耗数据仓库的多维数据模型,对主题设计、指标设计和维度模型设计进行了探讨,并在实验阶段已成功构建了某高校公共建筑能耗数据仓库的实例。实验结果表明,该方法能够有效地为建筑能耗的管理与决策提供良好的数据分析环境。
    基于INtime的六自由度运动平台实时测控系统
    黄茫茫 周晓军 魏燕定
    2011, 31(10):  2858-2860.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02858
    摘要 ( )   PDF (481KB) ( )  
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    在六自由度运动平台的测控系统中,既需要满足控制的实时性和较高的定时精度,又需要有较强的图形图像交互功能。针对现有测控系统采用的上下位机分开实现方式带来的缺点,设计了一种基于INtime的六自由度运动平台实时测控系统。该测控系统通过INtime进程对数据采集和控制板卡的直接操作实现实时性,同时在Windows进程中并行运行非实时任务,能够在一台工业控制计算机上实现测控系统的要求。实际运行测试结果显示,该系统具有高实时性能,满足实时控制的要求,图形渲染流畅,验证了该方案的可行性和有效性。
    基于NXOpen的验证规则定制
    花锋
    2011, 31(10):  2861-2864.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02861
    摘要 ( )   PDF (585KB) ( )  
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    针对知识熔接(KF)函数功能不全面,影响Check-Mate验证规则定制的问题,提出了基于NXOpen二次开发技术定制Check-Mate验证规则的方法。对NXOpen的编程接口进行了综述,介绍了使用NXOpen实现验证逻辑,分别使用C++、C#、VB .NET及Java程序设计语言建立验证规则的程序库,用KF封装程序库中的函数,得到接口统一的KF函数。通过NXOpen二次开发技术建立验证规则类,并调用自定义验证规则的方法,从而提高了创建验证规则知识库的能力,有助于增强产品设计标准的执行。
    军用电源仿真训练器中的评分系统
    孟飞翔 程培源 杨旭峰
    2011, 31(10):  2865-2868.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02865
    摘要 ( )   PDF (639KB) ( )  
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    由于大多数军用电源设备仿真训练器缺乏相应的评分系统,不能对部队官兵的操作过程给予合理的评价,所以结合部队实装兵器的操作流程,参考大系统理论和专家知识的相关内容,对军用电源设备仿真训练器的评分系统进行了研究。深入分析了军用电源设备的操作过程以及评分系统的评分规则的建立、评分标准的选择、扣分权数的选取、考核总成绩计算及评定和评分系统的程序流程等关键技术。最后以此为基础为某型燃气涡轮发电机组仿真训练系统研制了一套较为实用的评分系统。
    多传感器自主在线融合方法
    张建业 王占磊 张鹏 杜继勇
    2011, 31(10):  2869-2871.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02869
    摘要 ( )   PDF (426KB) ( )  
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    在先验知识未知的情形下,针对现有融合算法的不足,提出了一种新的融合算法。为了进一步提高融合精度,算法用均值和自熵两个概念充分挖掘测量中的冗余信息,进而确定传感器的融合权重。此外,为了预防“数据饱和”的发生,算法在迭代过程中引入限定记忆项,保证算法对数据变化的灵敏性。用均值融合算法、冲突证据预处理算法和新算法对样本数据进行仿真。仿真结果表明,运用新算法得到的权值分配方式更加合理,可进一步提高融合精度。
    基于离散多项式变换的宽带线性调频信号波达方向估计
    高春霞 张天骐 金翔 白娟
    2011, 31(10):  2872-2875.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02872
    摘要 ( )   PDF (525KB) ( )  
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    为了解决宽带信号处理的问题,研究了一种宽带线性调频(LFM)信号的波达方向(DOA)估计方法。该方法采用离散多项式变换(DPT)将宽带的LFM信号变换成窄带的,经过变换后,即变换为单个正弦信号和新的噪声。这样可将时变的方向向量转化为时不变的方向向量,再采用常规的窄带信号处理方法——多信号分类(MUSIC)算法,对信号的波达方向进行估计。理论分析和仿真结果表明,该方法能够精确地估计信号的波达方向;不仅计算量小,易于实现,而且估计性能好。
    利用核局部保持映射分析到达时间定位问题
    张永强 赵春燕
    2011, 31(10):  2876-2879.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02876
    摘要 ( )   PDF (599KB) ( )  
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    为降低测距误差对定位精度的影响,提出了一种基于核局部保持映射(KLPP)的定位算法。该算法以节点间的传输时间向量为输入,借助能够体现网络拓扑结构局部信息的核局部保持映射进行建模。仿真结果表明:基于KLPP的定位算法与传统基于核函数主成分分析(KPCA)的定位算法相比,在解决TOA定位问题时具有较高的定位精度,在复杂环境下能更有效地降低测量误差对TOA定位精度的影响。
    卫星四支天线的动态多目标演化和正交试验改进
    郭金翠 邹金欣 孙鹏辉 庄艳
    2011, 31(10):  2880-2882.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.02880
    摘要 ( )   PDF (433KB) ( )  
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    设计了一种宽波束、宽带宽的右旋圆极化卫星天线。首先使用动态多目标演化算法(DDEA)在并行计算平台上进行了全局范围内的搜索,然后使用正交试验设计和基于有限元法的HFSS软件,进行了局部范围内的均匀细化搜索,进一步改善天线增益。改进的天线,波束符合要求,可节省卫星馈电功率。
2022年 42卷 9期
刊出日期: 2022-09-10
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