当期目录

    2012年 第32卷 第03期 刊出日期:2012-03-01
    先进计算
    基于并行机制的商务智能系统BI-PaaS
    江志雄 金海 黄晓庆
    2012, 32(03):  595-598.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00595
    摘要 ( )   PDF (765KB) ( )  
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    针对海量信息处理对传统的商业智能软件提出的挑战,设计并实现了一种基于并行机制的商务智能(BI)系统(BI-PaaS)。该系统搭建在中国移动大云基础设施之上, 以云计算的强大并行计算和分布式存储能力为支撑,将ETL、DM、OLAP、Report等各类BI能力并行化。实验结果表明,基于并行机制的BI-PaaS系统可以大大提高BI能力的数据处理性能,有效地支持电信运营的海量数据分析。
    自适应邻域的多目标网格任务调度算法研究
    杨明 薛胜军 陈亮 刘永生
    2012, 32(03):  599-602.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00599
    摘要 ( )   PDF (608KB) ( )  
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    针对网格计算中的多目标网格任务调度问题,提出了一种基于自适应邻域的多目标网格任务调度算法。该算法通过求解多个网格任务调度目标函数的非劣解集,采用自适应邻域的方法来保持网格任务调度多目标解集的分布性,尝试解决网格任务调度中多目标协同优化问题。实验结果证明,该算法能够有效地平衡时间维度和费用维度目标,提高了资源的利用率和任务的执行效率,与Min-min和Max-min算法相比具有较好的性能。
    多处理器固定优先级算法的可调度性分析
    白露 晏立
    2012, 32(03):  603-605.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00603
    摘要 ( )   PDF (613KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对多处理器实时调度中的固定优先级(FP)调度算法,提出了一种改进的可调度性判定方法。引入Baruah的最早截止期优先(EDF)窗口分析框架,将高优先级任务带入作业的最大数量限定为m-1(m为处理器个数),进而对任务的干涉上界进行重新界定,并由此得到一个更加紧密的可调度性判定充分条件。仿真实验结果表明,该方法增加了通过判定任务集的数量,体现出更优的可调度判定性能。
    基于局部递归的动态多点初始化请求集生成算法
    李美安 林岚 陈志党
    2012, 32(03):  606-608.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00606
    摘要 ( )   PDF (467KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    如何在保证请求集长度不显著增加的情况下使时间复杂度尽量减小,是对称分布式互斥请求集生成算法研究者必须解决的问题。通过动态增加初始化节点的方法,采用局部递归的方式设计了一种新的对称分布式互斥请求集生成算法。该算法能够保证请求集长度与其长度下限比较不会显著增加,而时间复杂度比WK算法及全局递归算法有显著下降。因此,通过对请求集本身特性的研究,能够部分解决请求集长度与请求集生成算法时间复杂度之间的矛盾。
    基于多核处理器的L7-Filter规则匹配改进算法
    余涛 吴卫东
    2012, 32(03):  609-613.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00609
    摘要 ( )   PDF (816KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对多核处理器的体系结构和网络数据流在时间上的局部性特点,提出了一种基于多核处理器的分链动态适应算法。该算法通过对网络数据流进行类型分类并根据网络数据流的时间局部性对规则链进行动态优化,从而有效减少了多核处理器下L7-Filter对网络数据流的匹配次数,显著提升了规则匹配效率。仿真实验结果表明:在网络数据包个数相同条件下,所提算法在性能上约有7%的提高。随着网络数据包个数的增加,性能优越性更加明显。
    自适应累加型失效检测模型研究
    石磊 陈文远 陶永才 卫琳
    2012, 32(03):  614-616.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00614
    摘要 ( )   PDF (597KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    传统失效检测输出二值信息分别代表信任或怀疑,然而该机制存在灵活性不足的问题。针对这种问题,累加型失效检测以怀疑级别为输出,能适应同时运行的不同进程的QoS需求。在分析和研究已有失效检测模型和累加型失效检测算法的基础上,提出一种新的累加型失效检测模型——EXP-ACC-FD。该模型利用幂律计算出心跳间隔的加权平均值,将该均值和距上次心跳到达的时间代入指数分布函数,从而计算出被监测进程的怀疑级别。实验分析表明,在相同的检测时间内,EXP-ACC-FD准确性高于NFD-E失效检测模型和PHI失效检测模型。
    基于OpenMP的压缩感知并行处理算法
    巫小婷 邓家先
    2012, 32(03):  617-619.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00617
    摘要 ( )   PDF (454KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对压缩感知重建算法复杂度高、运行时间长等缺点,提出一种应用于多核处理器的压缩感知并行算法。在认真分析压缩感知算法的基础上,利用OpenMP对压缩感知的编码测量和正交匹配追踪(OMP)算法进行并行处理,提升程序的性能。实验结果表明,随着线程数的增加,程序的执行效率显著提高,加速比呈线性增长; 并且重构过程越复杂,其性能优化越明显。
    大规模云存储系统副本布局研究
    董继光 陈卫卫 田浪军 吴海佳
    2012, 32(03):  620-624. 
    摘要 ( )   PDF (814KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在基于副本冗余机制的大规模云存储系统中,以往的副本布局算法只能部分地满足副本布局中高可靠、高可扩展并且高效的要求,针对这一问题,提出了一种基于分组和一致性哈希的副本布局算法。首先,将关联性高的存储节点进行分组;然后,通过改进的一致性哈希算法将同一数据对象的多个副本分别分配到不同分组中;最后,再通过改进的一致性哈希算法将分配到各分组的数据副本放置在组内对应的存储节点上。理论分析可知,该方法大大提高数据的可靠性。仿真结果表明,该算法能满足副本布局的均衡性、自适应性要求,并能在几十微秒内完成副本定位。
    基于三层存储模型的RFID数据压缩存储方法
    夏秀峰 赵龙
    2012, 32(03):  625-628.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00625
    摘要 ( )   PDF (683KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对物联网技术中亟待解决的海量数据存储问题,提出了一种基于射频识别(RFID)的三层数据存储压缩模型。该模型将数据分为当前数据层、临时数据层和历史数据层,利用每一层中数据的特点分别设计了相应的数据汇总算法,最终实现RFID数据的压缩存储。在该模型的基础之上,提出了针对路径的编码算法,用于对路径进行压缩存储。实验结果表明,该三层存储模型可以有效地压缩存储RFID数据,同时数据汇总算法具有较低的时间复杂度与较高的数据压缩比。
    人工智能
    面向高速数据流的集成分类器算法
    李南 郭躬德
    2012, 32(03):  629-633.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00629
    摘要 ( )   PDF (760KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    数据流挖掘要求算法在占用少量内存空间的前提下快速地处理数据并且自适应概念漂移,据此提出一种面向高速数据流的集成分类器算法。该算法将原始数据流沿着时间轴划分为若干数据块后,在各个数据块上计算所有类别的中心点和对应的子空间;此后将各个数据块上每个类别的中心点和对应的子空间集成作为分类模型,并利用统计理论的相关知识检测概念漂移,动态地调整模型。实验结果表明,该方法能够在自适应数据流概念漂移的前提下对数据流进行快速的分类,并得到较好的分类效果。
    基于免疫算法的细菌觅食优化算法
    刘小龙 赵奎领
    2012, 32(03):  634-637.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00634
    摘要 ( )   PDF (811KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对细菌觅食优化算法经常出现的速度较慢、步长一致的缺陷,赋予细菌灵敏度的概念,对细菌游动的步长进行调节以提高收敛速度。采用免疫算法中的克隆选择思想,对精英细菌群体进行克隆、高频变异和随机交叉,引导算法提高搜索精度。典型高维函数测试表明,改进算法的搜索速度和精度得到极大提升,算法改造后可适用于多维、约束等实际工程问题中的优化。
    基于样本空间分布密度的改进次胜者受罚竞争学习算法
    谢娟英 郭文娟 谢维信 高新波
    2012, 32(03):  638-642.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00638
    摘要 ( )   PDF (784KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对传统次胜者受罚竞争学习(RPCL)算法忽略数据集几何结构对节点权值调整的影响,以及魏立梅等提出的新RPCL算法(魏立梅,谢维信.聚类分析中竞争学习的一种新算法.电子科学学刊,2000,22(1):13-18)引入密度来对节点的权值进行调整时,密度定义的主观性,提出基于样本空间分布密度的改进RPCL算法。该算法根据数据集样本自然分布定义样本密度,将此密度引入RPCL节点权值调整;使用UCI机器学习数据库数据集以及随机生成的带有噪声点的人工模拟数据集对算法进行实验测试,对算法确定数据集类簇数目的准确率、运行时间、聚类误差平方和、聚类结果的Rand指数、Jaccard系数以及Adjust Rand index参数进行分析比较。各项实验结果显示:所提算法优于原始RPCL算法和魏立梅算法,具有更好的聚类效果,对噪声数据有很强的抗干扰性能。所提算法不仅能根据样本的自然分布确定数据集的合理类簇数目,而且能确定合适的类簇中心,提高聚类的准确性,使聚类结果尽可能快地收敛到全局最优解。
    结合全局和局部正则化的半监督二分类算法
    吕佳
    2012, 32(03):  643-645.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00643
    摘要 ( )   PDF (570KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对在半监督分类问题中单独使用全局学习容易出现的在整个输入空间中较难获得一个优良的决策函数的问题,以及单独使用局部学习可在特定的局部区域内习得较好的决策函数的特点,提出了一种结合全局和局部正则化的半监督二分类算法。该算法综合全局正则项和局部正则项的优点,基于先验知识构建的全局正则项能平滑样本的类标号以避免局部正则项学习不充分的问题,通过基于局部邻域内样本信息构建的局部正则项使得每个样本的类标号具有理想的特性,从而构造出半监督二分类问题的目标函数。通过在标准二类数据集上的实验,结果表明所提出的算法其平均分类正确率和标准误差均优于基于拉普拉斯正则项方法、基于正则化拉普拉斯正则项方法和基于局部学习正则项方法。
    距离修正的模糊C均值聚类算法
    楼晓俊 李隽颖 刘海涛
    2012, 32(03):  646-648.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00646
    摘要 ( )   PDF (446KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    经典的模糊C均值算法基于欧氏距离,存在等划分趋势的缺陷,分错率较高,只适用于球形结构的聚类。针对这一问题,利用数据的点密度信息,在数据点与聚类中心的距离度量中引入了调节因子,提出了一种基于密度的距离修正矩阵,并用其代替经典模糊C均值算法中的距离度量矩阵。通过人造数据集和UCI数据集的两组聚类实验,证实了改进算法对非球形结构的数据同样适用,且相比经典的模糊C均值算法具有更高的聚类准确率。
    基于多专家区间数的多属性群决策方法
    毛军军 王翠翠 姚登宝
    2012, 32(03):  649-653.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00649
    摘要 ( )   PDF (703KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对区间数的多专家多属性决策问题,提出了一种基于非线性规划模型的群决策方法。该方法建立如下准则:在不同对象和属性下,当某专家的估计值与所有专家估计值的均值越靠近时,则其专家权重就越大;反之就越小。基于该准则利用区间距离公式和规划模型解决了专家权重难以确定的问题。结合集成算子理论,利用区间数算术平均算子将决策矩阵集成为综合决策矩阵,再利用属性权重将其集成为综合属性值,通过二维可能度建立比较可能度矩阵,然后利用排序向量法进行排序。最后通过实例分析验证了该方法的可行性和合理性。
    基于加权二部图的个性化推荐算法
    张新猛 蒋盛益
    2012, 32(03):  654-657.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00654
    摘要 ( )   PDF (767KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对网络推断(NBI)算法的二部图实现算法忽略二部图权重而导致实际评分值高的项目没有得到优先推荐这一问题,提出加权网络推断(WNBI)算法的加权二部图实现算法。该算法以项目的评分作为二部图中用户与项目的边权,按照用户-项目间边权占该节点权重和的比例分配资源,从而实现评分值高的项目得到优先推荐。通过在数据集MovieLens上的实验表明,相比NBI算法,WNBI算法命中高评分值项目数目增多,同时在推荐列表长度小于20的情况下,命中项目的数量和命中高评分项目数量均有明显增加。
    基于项目属性和云填充的协同过滤推荐算法
    孙金刚 艾丽蓉
    2012, 32(03):  658-660.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00658
    摘要 ( )   PDF (593KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    传统协同过滤推荐算法中经常因用户评分矩阵极端稀疏而导致相似性度量方法不准,推荐质量不高,针对这一问题,提出一种基于项目属性和云填充的协同过滤推荐算法。利用云模型对用户评分矩阵进行填充,在填充矩阵基础上,利用传统的相似性计算方法得到项目之间的评分相似性,同时结合项目属性,计算项目的属性相似性,通过加权因子得到项目的最终相似性,从而形成一种新的相似性度量方法。实验结果表明, 提出的算法可有效解决传统方法中由于数据稀疏所导致的相似性度量不准确的问题, 并显著地提高了算法的推荐精度。
    用纠错编码改进的M-ary支持向量机多类分类算法
    包健 刘然
    2012, 32(03):  661-664.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00661
    摘要 ( )   PDF (687KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对M-ary支持向量机(SVM)多类分类算法结构简单,但泛化能力较弱的特点,提出了与纠错编码理论相结合的改进的M-ary SVM算法。首先,将原始类别信息编码作为信息码;然后结合纠错编码理论及期望的纠错能力,产生一定程度上性能最佳的编码,作为分类器训练的依据;最后,对于识别阶段输出编码中的错误分类利用检错纠错原理进行校正。实验结果表明,改进的算法通过引入尽可能少的冗余子分类器增强了标准M-ary SVM多类分类算法的性能。
    基于启发式函数的多叉树防碰撞算法
    丁治国 朱学永 雷迎科 王心灵
    2012, 32(03):  665-668.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00665
    摘要 ( )   PDF (587KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为克服传统二叉树防碰撞算法搜索效率低的缺点,提出了一种基于启发式函数的自适应多叉树防碰撞算法。新算法通过定义和计算启发式函数,有效地利用碰撞比特信息来估计节点内待识别标签的数量。新算法根据节点内的标签数量,可在不同节点和深度,自适应地调整搜索叉数,从而有效地提高了算法的搜索效率。理论分析和仿真实验证明:新算法克服了传统防碰撞算法的缺点,尤其在待识别标签数量较多场合,可有效地减少搜索和识别时间,提高射频识别系统的吞吐率。
    信息安全
    视图的秘密分享及其代数编码方法
    王晓京 方佳嘉 蔡红亮 王一丁
    2012, 32(03):  669-678.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00669
    摘要 ( )   PDF (1792KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    视图的秘密分享是图像信息安全领域独具吸引力的研究问题。寻求秘密视图完全的(Perfect)和理想的(Ideal)门限秘密分享方案(也称图像门限分享的完备方案),则是其中富有挑战性的未决课题。文中引入灰度值域GF(2m)上像素矩阵秘密分享的新观点和相应的代数几何编码方法,实现了数字图像(t,n)门限秘密分享的一种完备方案。该方案能够将一幅或多幅秘密图像编码为n幅各具随机视觉内容,同时又共具(t,n)门限结构的影子图像(或称份额图像)。证明了这种秘密分享方案的(t,n)门限结构不仅是完全的而且也是理想的,并给出了提高像素灰度值域GF(2m)上图像秘密分享算法效率的“m位像素值的分拆与并行”方法。分析表明,该图像秘密分享方法可以应用于高安全等级的秘密图像的网络多路径传输、保密图像信息的分散式存储控制、高维图形码(Bar-code in k dimension)和弹出码(Popcode)等新一代信息载体技术的识读控制等各方面。
    漏洞威胁的关联评估方法
    谢丽霞 江典盛 张利 杨宏宇
    2012, 32(03):  679-682.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00679
    摘要 ( )   PDF (494KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对目前网络安全评估方法不能有效解决漏洞的关联性评价问题,提出一种基于漏洞间关联性的网络漏洞威胁评估方法。以攻击图为评估数据源,兼顾前序节点和后序节点的多样性,融合从前向后入(FI)方法和从后向前出(BO)方法,采用优化贝叶斯网络方法和加权平均法计算路径漏洞与主机漏洞的威胁值,得到关联环境下的漏洞量化评估结果。实验结果表明,该方法能有效弥补传统方法孤立评估漏洞的不足,能够更为有效地表达出系统的安全特性。
    基于PUF的高效低成本RFID认证协议
    贺章擎 郑朝霞 戴葵 邹雪城
    2012, 32(03):  683-685.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00683
    摘要 ( )   PDF (687KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    已提出的针对低成本RFID系统的安全机制,要么存在安全缺陷,要么硬件成本太高。为此设计了一个基于物理不可克隆功能(PUF)的RFID安全认证协议,利用PUF和线性反馈移位寄存器(LFSR)实现了阅读器和标签之间强的安全认证,解决了已有安全协议存在的问题。安全性分析表明:该协议成本低、安全性高,能够抵抗物理攻击和标签克隆,并有极强的隐私性。
    自动信任协商中环策略依赖检测技术
    王凯 张红旗 任志宇
    2012, 32(03):  686-689.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00686
    摘要 ( )   PDF (804KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对自动信任协商(ATN)可能出现协商过程无限循环的问题,对循环产生的原因进行了分析并设计相应的检测算法以及时发现并终止协商循环。协商双方策略间的依赖关系存在环是无限循环协商产生的原因,将策略间的依赖关系建模成简单图并证明了模型的正确性;分析简单图的可达矩阵计算过程并给出简单图环检测定理,基于该定理设计检测算法对环策略依赖进行检测。最后,通过实例验证了算法的可行性。
    我国社交网络隐私控制功能的可用性研究
    沈洪洲 宗乾进 袁勤俭 朱庆华
    2012, 32(03):  690-693.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00690
    摘要 ( )   PDF (739KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对社交网络(SNS)存在的隐私信息泄露问题,通过实例对我国社交网络隐私控制功能的可用性进行研究。从用户的角度,通过实验和访谈对人人网和朋友网的隐私控制功能进行可用性测试和对比分析,发现朋友网隐私控制功能的总体可用性比人人网稍好,但两者之间没有显著差异,均存在需要改进的不足之处。人人网需改进其隐私控制功能的集中式导航方式和集中的隐私设置界面;而朋友网则应改进其隐私控制功能的分散式导航方式和黑名单的设置功能。
    重新认识背包公钥密码的安全性
    丁燕艳 费向东 潘郁
    2012, 32(03):  694-698.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00694
    摘要 ( )   PDF (764KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对背包密码屡被破译的局面,分析了其中原因。指出背包公钥序列是由初始序列变换而来的,初始序列由易解背包形成,存在着冗余度,因此背包公钥序列不可能是完全随机的,利用这些冗余度是破译成功的必要条件,目前大多数被破译的背包密码只使用了模乘运算等混乱技术,这不足以隐藏初始序列的冗余度。为此引入了加法扩散技术,以分散初始序列的冗余度,使攻击者在破译过程中难以利用,举实例说明了项内扩散和项间扩散两种扩散技术。分析表明,运用扩散技术后,能抵御目前已知的攻击方法。
    具有分布式打开权威的隐藏身份签名方案
    柳欣
    2012, 32(03):  699-704.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00699
    摘要 ( )   PDF (1095KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于双线性映射的隐藏身份签名方案不满足可开脱性和选择密文攻击(CCA)匿名性,而在RSA群上构造的隐藏身份签名方案具有较高的通信和运算耗费。为此,利用块消息签名技术实现了可开脱性,提出一个允许设置分布式打开权威的改进方案。改进方案通过将分布式密钥提取和可同时执行的知识证明技术应用于底层门限加密方案,有效地实现了对打开权威的权利分发。此外, 为了克服传统串行注册方式无法抵抗拒绝服务攻击的不足,利用承诺的知识证明技术将注册过程增强为满足并发安全性的协议。在随机预言模型下,改进方案可证满足所要求的所有安全性质。对比实验结果表明:改进方案的签名长度更短, 签名与验证算法开销更小,由可信服务器执行的门限解密过程是并发安全的且在自适应攻击者模型下满足可证安全性。
    无证书代理盲签名方案的安全性分析及改进
    葛荣亮 高德智 梁景玲 张云
    2012, 32(03):  705-706.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00705
    摘要 ( )   PDF (451KB) ( )  
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    盲签名广泛应用于电子投票系统、电子支付系统等方面,在盲签名方案中签名者不知道所签信息的具体内容。通过对一个新的无证书代理盲签名方案(魏春艳,蔡晓秋.新的无证书代理盲签名方案.计算机应用, 2010,30(12):3341-3342)进行安全性分析,发现了其中的安全漏洞,签名者可以将所签信息与原始消息进行链接,从而无法满足盲签名方案的安全性要求。同时针对这个问题,提出了一个改进方案,改进方案克服了原方案的安全缺陷。
    基于统计过程控制的协同推荐攻击检测方法
    刘清林 孟珂 李苏丰
    2012, 32(03):  707-709.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00707
    摘要 ( )   PDF (471KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对恶意攻击者利用协同推荐系统用户偏好敏感的缺陷向系统中注入虚假数据破坏推荐结果真实性的问题,提出基于统计过程控制(SPC)的协同推荐攻击检测方法。该方法将用户概貌项目评价数偏离度作为服务质量控制属性构建休哈特控制图,利用判异规则检测攻击用户,从而完善协同推荐系统模型。实验证明这种检测方法对各种不同的攻击模型都有较高的检测准确率和查全率。
    图形图像技术
    基于可控金字塔的立体图像质量评价方法
    卫津津 李素梅 刘文娟 臧艳军
    2012, 32(03):  710-714.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00710
    摘要 ( )   PDF (797KB) ( )  
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    在分析和模拟人眼感知立体图像方式的基础上,提出了一种评价立体图像质量的方法。该方法结合人眼视觉特征和结构相似度算法对立体图像质量进行评价,利用可控金字塔模拟人眼视觉特性中的多通道效应,同时采用立体图像左右视图的特征点的匹配算法对立体图像的立体感进行评价。实验结果表明,该方法与主观评价结果基本一致,能够更好地反映立体图像质量及立体感。
    基于HVS时频特性的视频质量评价方法
    王海峰
    2012, 32(03):  715-718.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00715
    摘要 ( )   PDF (647KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    对于内容变化快的视频,现有仿真人类视觉系统的质量评价方法效果较差。因为主观评价者具有带通和掩蔽两种重要时域特征,现有方法中并未考虑这类与运动变化相关的视觉特性,导致客观与主观评价存在较大偏差。为提高运动变化快视频的评价准确性,利用统计学习的方法确定人类视觉阈值并建立模拟视觉系统的带通滤波模型;通过衰减权函数仿真人眼掩蔽特性。与基于信号特征的峰值信噪比(PSNR)方法、常权特征组合法、基于规则的变权特征评价法进行实验比较,在丢包率小于5%情况下获得最优评价效果。在带通模型的滤波作用下评价算法的执行效率得到提高。总之,该方法用简单方式有效地模拟复杂人类视觉特性,不仅提高评价性能而且降低计算复杂度。
    虚拟手术中的快速碰撞检测算法
    谢倩茹 耿国华
    2012, 32(03):  719-721.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00719
    摘要 ( )   PDF (486KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了解决当前虚拟手术仿真中使用单一包围盒进行碰撞检测实时性不能满足要求的问题,提出了一种针对虚拟手术的基于层次包围体的快速碰撞检测方法。该方法主要应用了层次包围盒(BVH)的思想,同时根据不同对象的拓扑结构特征,采用不同的包围盒技术来表示。首先,用层次包围盒来表示手术工具,用层次包围球表示手术对象;然后,利用包围球和方向包围盒的相交测试快速排除不相交部分;最后,对于可能发生碰撞的部分再使用更为精确的三角面片相交测试来确定碰撞信息。实验结果表明,在相同的虚拟手术场景下,提出的这种方法较使用单一的层次包围盒具有更快的速度。
    基于三角形外接圆的轮廓对应算法
    陈敏 张志毅 田素垒 张娴
    2012, 32(03):  722-724.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00722
    摘要 ( )   PDF (521KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对目前的轮廓对应算法在处理形状复杂的研究对象时容易产生错误的对应关系及计算效率低的问题,提出了基于三角形外接圆的轮廓对应算法。该算法对位于不同截面上的每一个轮廓进行三角剖分,将剖分得到的三角形合法化之后提取其外接圆,通过研究位于相邻截面上的外接圆间的对应关系来确定轮廓间的对应。实验结果表明,该算法能够很好地处理形状复杂的研究对象,具有较好的鲁棒性和实时性。
    非局部的变分正则化图像放大算法
    姜东焕 徐光宝 东野长磊
    2012, 32(03):  725-728.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00725
    摘要 ( )   PDF (646KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对Chambolle图像放大模型存在分块效应,提出一种非局部的变分正则化图像放大算法。该算法的思想是构造一个适用于图像放大的变分泛函,该泛函由正则项和数据保真项构成,其中图像的正则项是用非局部全变差范数进行估计,进而用迭代投影方法求泛函的最小解,即为放大后的图像。与传统的图像插值方法不同,该算法是用变分的思想进行图像放大,非局部全变差的引入更使得该算法不只是利用图像的单个像素点,或某一邻域内的灰度和梯度信息进行放大,而是更大范围地利用了图像本身的信息,这将更有效地保留图像特征,避免了Chambolle方法在图像放大时出现的分块效应。实验结果表明,该算法能更好地保留边缘和细节信息,放大图像的清晰度比Chambolle图像放大方法和样条插值的效果要好。
    灰度极限脉冲耦合神经网络混合噪声滤波
    程园园 李海燕 陈海涛 施心陵
    2012, 32(03):  729-731.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00729
    摘要 ( )   PDF (667KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对图像中同时存在椒盐噪声和高斯噪声,提出一种基于灰度极限和脉冲耦合神经网络(PCNN)滤除混合噪声的新方法。首先,根据灰度极值定位出椒盐噪声点;其次,在滤波窗口中对椒盐噪声点进行均值滤波;然后,利用PCNN赋时矩阵定位出高斯噪声点;最后,自适应调整可变灰度步长,选择不同滤波方法滤除高斯噪声。实验结果表明提出的算法较常见的混合噪声滤波方法在主观滤波效果和客观评价指标峰值信噪比(PSNR)及信噪比改善因子(ISNR)两方面均有明显的优势。
    基于自适应编码次序的多级树集合分裂算法
    黄可坤
    2012, 32(03):  732-735.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00732
    摘要 ( )   PDF (636KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了在图像轮廓处获得更好的压缩效果,在多级树集合分裂(SPIHT)算法的基础上提出了一种优先编码周围邻域中重要系数较多的系数与集合的小波图像压缩算法。在编码之前对系数或集合按照周围重要系数的个数进行排序,而且在扫描完周围有重要系数的集合后,就精细扫描已经得到的重要系数。这种编码次序是自适应确定的,不需要任何额外的存储空间,而且在到达指定压缩比时能够编码更多的重要系数。实验结果表明,对比原来的SPIHT算法,该方法能提高峰值信噪比并改善主观视觉感受。
    基于斜率的自适应中值滤波算法
    刘淑娟 赵晔 董蕊 王志巍 杨芳芳
    2012, 32(03):  736-738.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00736
    摘要 ( )   PDF (502KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对图像中椒盐噪声点的准确检测与去除问题,提出一种基于斜率的自适应中值滤波算法。该算法首先用n×n(n为大于或等于3的奇数)的模板作用于待检测图像的每一个像素,若当前像素的灰度值为其邻域内所有像素灰度值的极值,判断此点为准噪声点;再利用像素灰度值序列中两段子序列斜率的差值及模板区域内像素灰度值的均值自适应地判断准噪声点是否为真正的噪声点;最后对被判定为噪声的像素做中值滤波处理。与标准中值滤波方法相比,该方法加强了噪声检测的条件。实验结果表明,该算法具有较好地去除椒盐噪声和保留细节的效果。
    基于相似性噪声检测的边缘保护滤波算法
    刘新 葛洪伟 徐冰纯
    2012, 32(03):  739-741.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00739
    摘要 ( )   PDF (479KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了改善受脉冲噪声污染的图像的滤波效果,提出了一种新的滤波算法。该算法包括3个阶段,首先,利用像素点之间的相似性来检测图像中受噪声污染的像素点;然后,将滤波窗口分为8个主要方向来确定边缘方向;最后,针对噪声点进行边缘保护滤波。实验结果表明,在噪声污染度较小的情况下,该算法不仅能准确地检测出噪声点,而且更多地保护了噪声图像的边缘部分以及非噪声点,具有良好的滤波效果。
    基于图像特征的各向异性扩散去噪方法
    柯丹丹 蔡光程 曹倩倩
    2012, 32(03):  742-745.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00742
    摘要 ( )   PDF (596KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    对图像去噪滤波方法,J.Weickert模型未考虑图像光滑区域与其他图像特征的区别,在光滑区域的扩散也按照局部结构特征值进行,因而在光滑区域不可避免地产生虚假边缘,为此,提出一种改进的各向异性扩散方法。该方法首先用维纳滤波减弱噪声对图像的影响,再利用相干性正确判断边缘区域、光滑区域和T形拐角等图像特征,并依据图像特征设置相应区域扩散张量的特征值。实验结果表明,改进方法在消除噪声和保护边缘方面能取得较好的效果,并有效消除光滑区域的虚假边缘,可得到较高的峰值信噪比。
    基于形态Haar小波的SAR图像斑点噪声抑制方法
    李敏 张自友 卢林菊
    2012, 32(03):  746-748.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00746
    摘要 ( )   PDF (538KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对现有相干斑抑制算法不能在去除斑点噪声和保持图像边缘、细节信息之间做到很好的折中,提出了一种新的基于形态Haar小波变换的合成孔径雷达(SAR)图像斑点噪声抑制方法。该方法首先对SAR图像进行二维形态Haar小波分解,图像的边缘、细节和纹理信息在低频子带中得到了更好的保留,噪声主要分布在高频子带;然后,根据各高频子带噪声的特点,分别对高频子带进行均值和中值滤波达到去除斑点噪声的目的;最后,再对低频子带和处理后的高频子带进行形态Haar小波精确重构得到去斑图像。实验证明:该算法不仅大大改善了原始SAR图像的画面质量,同时很好地保持了原始SAR图像的纹理特性和细节信息;该算法去斑性能指标总体优于传统的Lee滤波、Frost滤波、Kuan滤波和小波软阈值法。
    基于水平集的新型彩色图像分割算法
    陈沅涛 徐蔚鸿 吴佳英
    2012, 32(03):  749-751.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00749
    摘要 ( )   PDF (641KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    由于考虑的泛函变分形式是非凸性质,向量值图像分割模型的计算结果经常会陷入局部最小值。基于活动轮廓的向量值图像的全局图像分割方法,以新型变分形式将向量值图像分割和图像去噪融入具有全局极小能力泛函框架中。新模型具有容易构造和较少计算量的特点,对比经典的水平集方法,可以避免繁琐的距离重复化水平集过程。通过对人工图像和真实图像进行分析,验证新方法具有更好的图像分割效果。
    基于分水岭算法的作物病害叶片图像分割方法
    任玉刚 张建 李淼 袁媛
    2012, 32(03):  752-755.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00752
    摘要 ( )   PDF (676KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了提高作物病害叶片图像分割的准确性,采用了一种改进的基于标记的分水岭图像分割算法。首先,通过对二值图像进行距离变换和分水岭分割来获取背景标记,并通过提取数学形态学重建后的梯度图像中的区域极小值得到初步的前景标记,接着对前景标记进行进一步过滤,消除部分伪前景标记;然后,通过强制极小值方法将背景标记和前景标记叠加在梯度图像上;最后,对修改后的梯度图像进行分水岭变换。采用该方法对多幅黄瓜病害叶片进行图像分割,实验结果表明:该方法能够较好地将病斑部分分割出来,分割结果不受叶片纹理的干扰,平均分割正确率能够达到90%以上,具有一定的有效性和实用价值。
    基于K-SVD的偏微分方程模型在毫米波图像恢复中的应用
    尚丽 苏品刚
    2012, 32(03):  756-758.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00756
    摘要 ( )   PDF (542KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在图像被大噪声污染或具有较低分辨率时,传统的偏微分方程(PDE)模型的稳态解会产生明显的阶梯效应,恢复图像质量较差。针对此缺点,提出了一种新的基于K-奇异值分解(K-SVD)的PDE图像恢复方法,并应用于毫米波(MMW)图像的恢复。K-SVD是一种图像稀疏表示方法,对图像进行稀疏估计的同时实现去噪,对噪声方差较大的图像具有较好的去噪鲁棒性。首先采用K-SVD对MMW图像进行去噪,对去噪图像再应用全变分(TV)模型的PDE方法进行恢复。对所提出的算法分别使用模拟的MMW图像和真实的MMW图像进行测试,并进一步和K-SVD、PDE方法比较,同时使用峰值信噪比(PSNR)对恢复图像进行评价。根据不同噪声方差下的PSNR数据和恢复图像的视觉效果,实验结果证明了所提方法能够有效地恢复MMW图像。
    基于特征区域的图像自动配准
    舒小华 沈振康
    2012, 32(03):  759-761.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00759
    摘要 ( )   PDF (460KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了解决基于特征的图像配准中的特征点的定义和提取问题,提出了一种以特征区域替代特征点的定义和提取方法。该方法应用Moravec算子选择候选特征区域,使用具有旋转不变性的Zernike矩表征该区域的特性;采用二级匹配策略进行特征区域的匹配,即基于自组织映射神经网络的初始匹配及精细匹配;建立图像的配准框架并实现图像的配准。实验结果表明,该方法能有效地提取图像的特征点并能准确地进行特征点的匹配,整个配准过程完全自动进行。
    邻域特征在点云配准中的应用
    贺永兴 欧新良 匡小兰
    2012, 32(03):  762-765.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00762
    摘要 ( )   PDF (819KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对大规模散乱点云的配准,提出一种基于邻域特征的配准方法,该方法由初始配准和精确配准组成。首先,对目标点集进行加权处理,以此来有效减少匹配点对的数量;其次,在重心距离特征的基础上,增加了一个角度特征量来排除错误点对,并完成初始配准;最后,使用特征改进的迭代最近点(ICP)算法进行精确配准。实验结果表明,该方法初始配准结果良好,二次配准效果更加准确,达到了多视角点云的配准要求。
    基于改进Harris角点提取算法的网格图像破损检测
    高庆吉 徐萍 杨璐
    2012, 32(03):  766-769.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00766
    摘要 ( )   PDF (665KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对周界网格状围栏破损预警问题,提出一种基于改进Harris角点的网格图像破损检测算法。传统Harris角点提取算法需要对图像中每个像素点计算横纵方向上的一阶导数以及角点响应函数值,算法复杂度高,通过引入灰度“相似度”的参数来计算像素点与其周围像素灰度值的相似程度,从而滤除伪角点,减少Harris角点提取时间,最后通过分析角点分布信息来界定破损区域。对移动机器人采集的典型围栏破损图像进行了检测试验,由实验结果可看出,Harris角点提取时间大大减少,表明该算法有效且满足围栏破损检测实际应用要求。
    基于频谱边缘检测的运动模糊方向精确估计
    郭红伟
    2012, 32(03):  770-772.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00770
    摘要 ( )   PDF (605KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对运动模糊图像的模糊方向估计问题,详细分析了匀速直线运动模糊图像的退化模型,提出一种在频域精确估计运动模糊方向的方法。首先,计算退化图像的频谱,用高斯-拉普拉斯(LoG)边缘检测算子检测出频谱中的暗条纹轮廓;然后,用Radon变换找出垂直于暗条纹的角度;最后,根据图像长宽比确定频谱暗条纹和模糊方向之间的关系,计算出模糊方向。仿真结果表明,对模糊尺度从7到30像素的退化图像的模糊方向估计误差不超过1°,估计结果非常精确。
    基于四元数小波变换及多分形特征的纹理分类
    高直 朱志浩 徐永红 洪文学
    2012, 32(03):  773-776.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00773
    摘要 ( )   PDF (665KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    将四元数小波变换(QWT)和多分形相结合进行纹理分类,充分利用了QWT的旋转不变特性和纹理图像的多分形特性,能弥补传统的应用小波变换进行纹理分类时缺乏将输入图像分解成多个方向的不足。通过对UIUC数据库中的纹理图像分类,表明四元数小波与多分形相结合的方法具有较高的分类精度,平均分类正确率可达96.69%,是一种合理有效的纹理分类方法。
    网络与通信
    长期演进系统中一种低复杂度球形译码算法
    李小文 彭德义 谭兵 王振宇
    2012, 32(03):  777-779.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00777
    摘要 ( )   PDF (439KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在长期演进(LTE)系统中,球形译码算法拥有接近于最大似然(ML)的误码率(BER)性能。针对在16QAM和64QAM等高阶调制情况下球形译码算法计算复杂度和所需硬件资源的急剧增加,提出了一种调整符号搜索策略的改进型球形译码算法。该算法在不同的检测层采用特定的符号搜索方案,并结合一种基于信噪比的动态调整半径方法。在无线瑞利信道环境下,对各种球形译码算法进行了仿真。仿真结果表明,提出的改进型算法基本保持传统球形译码算法较低的BER性能,同时还有效地降低了计算复杂度和硬件实现复杂度。
    基于AVS-P2的自适应时空域错误隐藏方法
    阮若林 胡瑞敏 陈皓 尹黎明
    2012, 32(03):  780-782.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00780
    摘要 ( )   PDF (504KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    错误隐藏技术是视频传输中保证重建质量的重要技术,可以有效恢复传输过程中因传输环境恶劣等原因造成的信息丢失和错误,为了增强AVS-P2的抗传输差错能力,提出了一种基于冗余运动矢量的自适应时空域错误隐藏算法。对I帧中的受损宏块采用空域错误隐藏方法,利用受损宏块周围已正确解码像素值进行加权插值来恢复;而对非I帧中的受损宏块则采用时域错误隐藏方法,根据宏块的运动剧烈程度分别选择AVS-P2中通用的错误隐藏方法和基于冗余运动矢量的错误隐藏方法。最后,在AVS-P2 RM52_20080721平台上实现了该算法,大量仿真实验结果表明,所提方法相比原有方法,解码视频图像的客观质量和主观效果均得到了一定提升。因此,所提方法可以有效保证AVS-P2解码端接收视频的主观质量,增强了其抗传输差错能力。
    新的混合型盲均衡算法
    耿天玉 舒勤 应大力
    2012, 32(03):  783-786.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00783
    摘要 ( )   PDF (731KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对恒模算法(CMA)仅适用于模值为常数的信号,对高阶QAM信号的均衡效果差这一问题,结合CMA与判决引导(DD)算法各自的优点,提出一种CMA与DD算法相结合的改进混合型算法。在算法初期,利用CMA+DD并行算法使系统眼图睁开;然后,再转换到DD算法来进一步减小剩余误差。仿真结果表明,采用新算法对高阶信号均衡有较快的收敛速度和较小的剩余误差,星座图恢复很紧凑,并且改进算法能修正相位和跟踪信道。
    基于最小生成树的非均匀分簇路由算法
    张明才 薛安荣 王伟
    2012, 32(03):  787-790.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00787
    摘要 ( )   PDF (712KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    发现现有的针对非均匀分簇路由算法没有充分考虑簇首与基站之间最优路径选择,而导致传输路径上的能量消耗不均衡的问题。为了更好地均衡传输路径上节点能量的消耗,提出了基于最小生成树的非均匀分簇的路由算法。该算法利用节点剩余能量和节点到基站的距离选举簇首,然后通过建立最小生成树搜寻最优传输路径,这样可以减少传输路径上的能量消耗,有效地解决能耗不均衡问题。理论分析和实验结果均表明,该算法无论在存活节点个数还是在能量消耗上都明显优于EEUC算法和EBCA。
    基于网络编码的传染路由协议性能
    韩旭 杨余旺 王磊
    2012, 32(03):  791-794.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00791
    摘要 ( )   PDF (764KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对传染路由(ER)网络中容易出现多种通信半径的通信节点,导致网络性能不稳定的问题,提出了一种网络编码与传染路由相结合的网络模型。该模型在经典传染路由中结合网络编码的方式进行数据传输,并且为了对改进后的网络性能进行有效地评估,为传染路由网络中的传输时延建立了概率模型。使用该概率模型对网络进行评估的结果显示,在多种传输环境下与经典传染路由相比,基于网络编码的传染路由(NCER)具有高效、稳定的优点,并于离散事件仿真实验结果中得到了验证。最后,根据该概率模型的评估结果,提出了一种进一步降低网络传输时延的方案。
    基于随机丢包网络的网络存储系统故障检测方法
    杨光 周敬利 熊婷 姬厚灵
    2012, 32(03):  795-799.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00795
    摘要 ( )   PDF (671KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对网络随机丢包的特性,研究网络存储系统在带有随机丢包的网络中故障检测失误率高的问题,提出了一种在随机丢包网络中的网络存储故障检测方法。该方法将残差发生、残差评估和误报率引入故障检测中。首先,在系统框架中实现残差发生;然后,充分利用随机丢包的随机特性获得残差评价;最后,通过切比雪夫不等式对所设计的阈值进行性能评价,即误报率的计算,给出了相应的诊断算法。仿真结果表明,该方法对故障具有较高的检测灵敏度,并且也证明了该方法的有效性。
    矿井WMN多媒体应急通信系统多跳传输性能改进
    朱铨 蒋新华 邹复民 胥少锋
    2012, 32(03):  800-803.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00800
    摘要 ( )   PDF (612KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    由于矿井无线Mesh网络(WMN)多媒体应急通信系统的多跳传输存在基准带宽较低、多跳传输带宽衰减率较大的问题,对其多跳传输性能进行改进。提出了一种矿井WMN多媒体应急通信系统骨干传输链路的网络结构,并建立了其传输模型,研究了对其传输性能产生影响的主要因素。提出了基于802.11n的多跳Mesh骨干传输网络的多模Mesh节点结构,解决了矿井WMN多媒体应急通信系统多跳传输的两个难题。实验结果表明其具有超过165Mbps的基准带宽,并且在60Mbps的限速应用环境下,每跳的带宽衰减小于1%,基本满足了矿井多媒体业务传输的应用需求。
    无线传感网络中的节点边缘分布方法
    周运 詹华伟
    2012, 32(03):  804-807.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00804
    摘要 ( )   PDF (751KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对基站仅能部署在监控区域边缘这个新问题,形式化定义了节点边缘分布问题。为用最少的基站尽可能多地覆盖监控区域,提出了一个有多项式时间复杂性的部署算法。算法分为两个阶段,首先分析了初始部署的覆盖率,当初始覆盖率大于保证覆盖率时,减少初始部署集的大小是可能的;然后,改进算法以递增的方式来改进初始部署集,以实现在满足最大覆盖率的前提下最小化最终部署集。实验结果显示了在3种不同的测试环境下,算法的覆盖率和部署集均优于随机部署算法,是部署无线传感节点的有效方法。
    衰落信道对无线传感器网络决策融合的影响分析
    肖蕾 张志峰
    2012, 32(03):  808-811.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00808
    摘要 ( )   PDF (581KB) ( )  
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    户外环境监测中的无线信道非常复杂,受到多径衰落和噪声等多重因素的影响,严重降低了信号的接收质量。对衰落信道特性的深入研究,有助于网络更好地接收信号,提高系统检测性能。详细分析了信道衰落的影响因子,研究了衰落信道下信号的传输性能,仿真了衰落信道对无线传感器网络检测概率的影响,得出了决策融合中节点上传决策的最佳位数。仿真结果表明,衰落信道下的检测概率较理想信道有较大差距,且上传一位决策值是最佳融合策略。
    适用于GPS软件接收机的弱信号捕获方法
    黎山 易清明 陈庆 石敏
    2012, 32(03):  816-818.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00816
    摘要 ( )   PDF (611KB) ( )  
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    为了解决全球定位系统(GPS)软件接收机中弱信号捕获存在灵敏度和运算效率低的问题,提出了一种基于快速傅里叶变换(FFT)改进的差分相干累积算法。通过对去载波后的中频信号进行块累加处理,解决了相干积分时间的限制;根据FFT频移特性,采用多普勒圆周移位搜索替代频率补偿搜索,减少了FFT运算量;同时采用了不同的下变频,降低了频域分量间的损耗;对相干积分结果进行了差分相干累积,相对于传统的非相干累积,提高了信噪比。实验结果表明,该算法在-39dB的低信噪比环境下仍能捕获到所有微弱信号,具有较高的灵敏度和运算效率。
    基于LED室内光无线通信光源设计的比较及优化
    徐春
    2012, 32(03):  819-822.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00819
    摘要 ( )   PDF (649KB) ( )  
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    针对现有室内光无线通信系统中光源设计方案在提供无线信号覆盖均匀性及商用实现上的不足,提出了分布式的光源设计改进方案。通过增加LED阵列的分组数目,以分组为单位增加光源的均匀分布程度,给出了两种具体的分布式设计方案。仿真结果表明,在使用LED芯片数量保持相等的基础上,分布式方案比传统方案具有更高的无线信号覆盖均匀性、更低的商用实现复杂度,同时能够彻底避免覆盖低谷。
    计算机软件技术
    对用户交互响应进行加速的即时编译技术
    刘丽 古幼鹏 唐德波
    2012, 32(03):  823-826.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00823
    摘要 ( )   PDF (896KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    对于影响用户交互响应速度的瓶颈代码段,现有即时编译器存在无法准确选取和在程序启动阶段没有可用的本地码进行加速的问题,这影响了即时编译技术在用户交互响应方面的加速效果。为此,对即时编译器原有的代码选择策略和编译模式进行了改进。在代码选择策略方面,应用程序可以根据实际运行情况主动选择要编译的代码段,保证所有影响用户交互响应速度的瓶颈代码段都能被选取并被加速;在编译模式方面,本次编译得到的本地码可以保存并供程序下次运行时使用,保证在程序启动阶段也有本地码可用来加速。应用程序启动速度的实验表明,改进的即时编译器能够提升1倍的用户响应速度。
    基于投影寻踪的Web软件复杂性度量
    曾一 胡小威 李鹃
    2012, 32(03):  827-830.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00827
    摘要 ( )   PDF (645KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    传统的软件复杂性度量方法主要是针对C/C++、Ada等语言开发的非Web应用。以面向对象的基于Struts框架的Web软件为研究对象,提出了适合于Web-Struts软件的3个方面的复杂性度量指标,并提出了一种基于带交叉算子人工鱼群和投影寻踪(PP)算法的Web应用软件复杂性度量方法。把Web软件多个复杂性度量指标综合成一维综合投影值,利用样本数据求解最佳投影方向,确定评价等级的综合投影值区间,根据测试样本综合投影值与区间值比较,获得综合评价结果。实例评价结果表明,所提方法具有较强的适用性和应用性。
    基于协作型VMM的虚拟机执行环境动态配置模型
    卢建平 郭玉东 王晓睿 赵玉春
    2012, 32(03):  831-834.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00831
    摘要 ( )   PDF (651KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对当前各类虚拟机监控器(VMM)在定制虚拟机执行环境过程中灵活性不足、可用性不强方面的问题,提出并设计了一种用户动态配置虚拟机执行环境的模型,并在协作型VMM之上进行了实现。结合Intel VT-x技术的实现机制,充分利用虚拟机控制结构(VMCS)中的执行控制域特性,通过为用户提供接口,对虚拟机配置文件进行操作,实现对虚拟机执行环境的实时动态配置。用户利用该模型能够快速构建具有不同运行时特性的虚拟机执行环境。测试结果表明,该模型能够提高VMM的可用性。
    典型应用
    基于统一资源管理的超级计算机系统节能方案
    田宝华 蒋句平 李宝峰 张晓明 屈婉霞
    2012, 32(03):  835-838.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00835
    摘要 ( )   PDF (695KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    从系统级节能角度出发,结合天河一号超级计算机系统硬件架构特点,通过将计算、通信、冷却、供电等各种系统资源有机结合在一起,制订统一的资源管理架构,应用最近最少使用(LRU)等多种管理策略对系统资源进行集中管理,有效降低系统能耗。
    无线体征监测系统的低功耗调度方法
    刘浩 李伟民 李晓丽
    2012, 32(03):  839-842.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00839
    摘要 ( )   PDF (814KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于超宽带(UWB)体域网和异构的生理传感器,设计了可对多种生理信息进行实时采集与处理的无线体征监测系统,并针对此类系统提出了基于体征状态机的低功耗调度方法,以便长期监测人体的健康与安全。在该调度方法中,协调器根据系统的体征状态机自适应地确定下一监测周期的传感器集合,并控制相应的生理传感器进行协同工作。仿真结果表明在同样的监测情况下,建议的调度方法有效减少了多生理传感器的不必要运行和无线传输的数据量,从而延长了整个监测系统的工作寿命。
    基于乘积耦合Volterra模型的短时交通流预测
    张玉梅 白树林
    2012, 32(03):  843-846.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00843
    摘要 ( )   PDF (601KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于混沌序列固有的非线性和确定性机制以及Volterra级数的非线性表征能力,提出一种短时交通流预测的三阶Volterra模型。针对Volterra模型随阶数增加复杂度以幂次方增加的问题,研究了该模型的乘积耦合近似实现结构。首先,采用互信息法和虚假邻点法选取时间延迟和嵌入维数,并采用小数据量法计算Lyapunov指数判定交通流是否具有混沌特性;然后,建立三阶Volterra滤波器的乘积耦合近似实现结构,并采用一种改进的非线性归一化最小均方(NLMS)算法实时调整模型系数;最后,对高速公路实测交通流的预测结果表明,交通流中存在混沌特征,应用构建的预测模型可有效地对交通流进行预测,且降低了模型的复杂性。
    基于DBSCAN聚类算法的闪电临近预报模型
    侯荣涛 朱斌 冯民学 史鑫明 路郁
    2012, 32(03):  847-851.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00847
    摘要 ( )   PDF (731KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对闪电定位仪中庞大而杂乱的定位数据,提出一种基于改进DBSCAN聚类算法(IDBSCAN)进行闪电聚类分析的方法。该方法依据闪电定位系统中的实时监控数据,搜索闪电密度大于阈值范围的地闪点,建立密度可达最大值的地闪聚类簇,并找到该簇类中的核心地闪点。同时,应用邻接表结构对DBSCAN算法进行改进,使得初始地闪数据的搜索集的建立时间和空间得到大大减少。在聚类分析结果基础上,对核心地闪点的移动路径进行拟合,从而预报下一时刻的核心地闪点位置。实验证明,将IDBSCAN算法应用在闪电临近预报中是有效的。
    基于连续覆盖的城市消防站布局优化
    卢厚清 袁辉 刘诚
    2012, 32(03):  852-854.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00852
    摘要 ( )   PDF (580KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    摘要:随着城市化和工业化进程的加快,城市灾害风险日益加剧,城市已有消防站布局已不能满足消防安全需求,为了有效克服传统离散覆盖算法在选址问题中的误差大的问题,算法主要把图的离散的节点-边二元图结构替换为连续的网状空间结构,将离散的集覆盖加以扩展,实现对道路网的连续覆盖。在优化选址过程中,引入模拟退火算法,并对退火流程加以改进。通过算例验证该选址方法,并对两种选址方法的指标进行对比分析。实例表明,基于连续覆盖的选址方法有较好表现,具有较强的实用性和合理性。
    基于π网的嵌入式系统软硬件划分方法
    郭荣佐 黄君 王霖
    2012, 32(03):  855-860.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00855
    摘要 ( )   PDF (941KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对嵌入式系统软硬件划分问题,提出一种基于π网的软硬件划分方法。首先介绍π网的定义及其规则;然后,对嵌入式系统目标进行描述和定义,应用π网建立软硬件划分模型——嵌入式系统软硬件划分模型(ESHPM);最后,对模型ESHPM进行一致性、死锁和兼容性分析,同时,对模型ESHPM进行了优化。所建立的模型ESHPM满足一致性,各进程间无死锁存在,且各个进程之间的交互是兼容的;同时模型ESHPM有效地提高了划分精度,并获得了更加合理的软硬件划分方法。
    面向综合模块化航电系统的驻留应用开发平台设计
    王运盛 雷航
    2012, 32(03):  861-863.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00861
    摘要 ( )   PDF (652KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    综合模块化航电系统采用时间和空间分区技术隔离不同的应用程序,驻留在分区中应用程序的开发依赖于符合ARINC 653及相关接口和通信规范的开发平台。通过移植传统操作系统的板级支持包和开发驱动程序,使得商业单板计算机C2K支持符合ARINC 653规范的VxWorks 653分区操作系统并提供AFDX网络接口,首次实现了基于商业单板计算机C2K的驻留应用开发平台,其主要功能和性能与目前主流的大型客机综合模块化航电系统相当,可用来支持驻留应用的开发和调试,大幅度降低了成本。
    Keccak算法|海绵结构|哈希算法|可重构|现场可编程门阵列
    吴武飞 王奕 李仁发
    2012, 32(03):  864-866.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00864
    摘要 ( )   PDF (434KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在分析研究Keccak算法的基础上,针对现有Keccak算法的硬件实现方案版本单一,应用不灵活的问题,设计了一种高性能可重构的Keccak算法硬件实现方案。实验结果表明:该方案在Xilinx 公司的现场可编程门阵列(FPGA)Virtex-5平台上的时钟频率可达214MHz,占用1607slices;该方案具有吞吐量高(9131Mbps),应用灵活性好,可支持4种不同参数版本的优点。
    并行高效BCH译码器设计及FPGA实现
    张湘贤 杨涛 魏东梅 向玲
    2012, 32(03):  867-869.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00867
    摘要 ( )   PDF (510KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对并行BCH译码器的特点,采用异或门实现有限域上常系数乘法,从而降低硬件复杂度。先计算部分错误位置多项式,再根据仿射多项式和格雷码理论,进行逻辑运算得到剩余的错误位置多项式,从而减少了系统所占用的资源。在现场可编程门阵列(FPGA)开发软件ISE10.1上进行了时序仿真,验证了该算法时间和空间的高效性。
    基于排队网络的空间信息数据处理系统效能评估
    王建江 邱涤珊 彭黎
    2012, 32(03):  870-873.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00870
    摘要 ( )   PDF (555KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为科学评估空间信息数据处理系统(SIDPS)应用效能,提出一种基于排队网络的评估方法。分析归纳了空间信息数据处理模式,构建了系统效能评估核心指标体系,运用有限等待多级排队网络建立了空间信息数据处理系统效能评估模型,对系统效能进行综合评估。实验分析表明,该方法能够有效评估空间信息数据处理系统效能。
    分散农户变量施肥配方系统设计与实现
    谭旭 王秀 童玲
    2012, 32(03):  874-876.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00874
    摘要 ( )   PDF (672KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对当前国内农户分散经营模式下存在肥料偏施、施肥方式不科学等问题,基于地理信息系统(GIS)设计实现了一种适用于分散农户的变量施肥配方系统。系统采用关系型数据库SQL Server 2008作为内置数据库,实现土壤变异信息、作物历年产量信息、施肥配方信息等多种相关信息的存储、更新与查询。系统实现了空间插值、栅矢转换、数据融合以及叠加分析等功能,可以对土壤属性信息进行统计分析。同时,结合产量模型、施肥模型等知识模型自动生成分散农户具体条田施肥配方,施肥配方信息可通过指令传递给SMC6480控制器进行肥料的自动配比。通过实例应用,系统稳定可靠,能够很好地实现各功能模块。
    基于元胞自动机理论的快速公交系统能耗研究
    陈永 王晓明 党建武
    2012, 32(03):  877-880.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00877
    摘要 ( )   PDF (752KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    交通运输能源消耗已经成为决策管理者高度关注的信息。采用元胞自动机(CA)理论研究了快速公交系统能耗问题,以元胞自动机NaSch交通流模型为基础,通过结合动能定理,建立了快速公交系统的元胞自动机能耗动力学仿真模型。并以目前建设的兰州市快速公交系统为例,仿真研究了周期性边界条件下,不同行车密度、不同停靠站时间以及驾驶员行为差异下随机慢化对快速公交车系统能耗的影响,得到了相应的定量分析结论。仿真结果表明,快速公交车辆停靠站时间越长,拥堵的范围越大,路面交通流能耗损失越小,对应的流量、速度也越小,系统越早进入堵塞相。
    支持向量数据描述在烟叶异物检测中的应用
    黄仕建
    2012, 32(03):  881-884.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00881
    摘要 ( )   PDF (542KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对烟叶异物检测中很难全面收集异物样本数据的问题,提出一种基于支持向量数据描述方法(SVDD)的烟叶异物检测方法。该方法只需要烟叶样本数据,就可建立单值分类器。首先,提取烟叶与几种典型异物的RGB分量与HSV分量;然后,选取烟叶的HV分量作为特征向量,训练SVDD分类器,实现烟叶异物的分类识别;最后,通过接受者操作特性(ROC)曲线对比了SVDD与其他3种方法的分类效果。实验结果表明,采用HV分量降低了数据维数,提高了计算效率;SVDD方法具有很好的分类效果和计算效率,能很好地区分烟叶与异物。
    新的基于特征关系表述的步态识别算法
    项俊 笪邦友 梁娟 侯建华
    2012, 32(03):  885-888.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00885
    摘要 ( )   PDF (769KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了快速有效地进行步态识别,利用特征关系非平稳分布的统计特性,提出了一种新的基于特征关系表述的步态识别算法。首先,将剪影轮廓相邻像素点间8邻域相对方向标号作为特征关系属性一,将轮廓边界点与中心点间的距离作为特征关系属性二,经直方图归一化处理,得到两种关系属性的联合概率;其次,结合主成分分析(PCA)降维的方法,提取特征主向量;最后,采用最近邻分类器进行识别分类。实验证明,该算法在CASIA步态数据库上,最高达到了90%以上的识别率,而且与传统的特征关系表述步态识别算法相比,关系属性联合概率矩阵维数由900维下降到240维,大大降低了算法的计算代价。
    基于独立成分分析和支持向量机的图像型火灾探测
    胡燕 王慧琴 马宗方 梁俊山
    2012, 32(03):  889-892.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.00889
    摘要 ( )   PDF (610KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    图像型火灾探测具有非接触性、反应快等优点,可有效解决大空间火灾探测难题,是火灾探测新的研究方向,其核心问题是火焰和干扰物的分类识别。常用方法是提取火焰在图像上表现的单个或某几个特征信息作为识别依据,需要设置大量经验阈值,识别率常因特征选择不合适而受到影响。通过对火焰整体特性的研究,提出了基于独立成分分析和支持向量机的火焰探测方法。首先在RGB空间建立颜色模型对连续数帧火灾图像预处理,并进行频闪特性和模糊聚类分析提取疑似目标区域,根据独立成分分析线性变换一对一和可逆性估计出基函数描述火焰图像特征,最后用支持向量机模型实现火灾探测。实验结果表明,该方法提高了图像型火灾探测精度和速度,可适用于多种火灾探测场景。
2022年 42卷 6期
刊出日期: 2022-06-10
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