当期目录

    2012年 第32卷 第12期 刊出日期:2012-12-01
    先进计算
    分布式文件系统中元数据操作的优化研究
    刘恋 郑彪 龚奕利
    2012, 32(12):  3271-3273.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03271
    摘要 ( )   PDF (435KB) ( )  
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    分析了PVFS2中的元数据操作流程,以remove操作为例,通过测试发现其瓶颈之处,提出一种将判断过程放置到服务器端来减少通信次数的优化方法,这些方法同样可以应用于其他元数据操作。在PVFS2中实现了该优化方法,并将其同原来的remove操作耗时进行了对比,结果表明,该元数据操作的性能提高了10%左右。
    面向大文本数据集的间接谱聚类
    侯海霞 原民民 刘春霞
    2012, 32(12):  3274-3277.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03274
    摘要 ( )   PDF (605KB) ( )  
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    针对谱聚类存在计算瓶颈的问题,提出了一种快速的集成算法,称为间接谱聚类。它首先运用K-Means算法对数据集进行过分聚类,然后把每个过分簇看成一个基本对象,最后在过分簇的级别上利用标准谱聚类来完成总体的聚类。将该思想应用于大文本数据集的聚类问题后,过分簇中心之间的相似性度度量方法可以采用常用的余弦距离法。在20-Newgroups文本数据上的实验结果表明:间接谱聚类算法在聚类准确性上比K-Means算法平均高出14.72%;比规范割谱聚类仅低0.88%,但算法所需的计算时间平均不到规范割谱聚类的1/16,且随着数据集的增大当规范割谱聚类遭遇计算瓶颈时,提出的算法却能快速地给出次优解。
    改进图聚类算法及其应用
    丁利 向来生 刘希玉 宋超超
    2012, 32(12):  3278-3282.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03278
    摘要 ( )   PDF (786KB) ( )  
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    第四方物流企业联盟建立问题是研究如何将区域内物流企业以一种高效、低联系代价的方式建立合作联盟的问题。针对该问题提出一种基于离散粒子群优化算法的改进图聚类算法,有助于降低合作联盟之间的联系代价。通过离散粒子群算法优化基本图聚类算法得到的初期聚类结果,利用扰动策略对优化结果进行再拓展。对于实验中的100家虚拟企业进行了聚类,使得联盟企业内部总联系代价从初始时的39991降低到最后的24800。实验结果表明,基于离散粒子群算法的改进图聚类算法能以较低的花费解决物流企业联盟建立问题。
    求解非线性方程组的元胞自动机方法及其全局收敛性证明
    陆秋琴 杨少敏 黄光球
    2012, 32(12):  3283-3286.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03283
    摘要 ( )   PDF (715KB) ( )  
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    为了求得非线性方程组所有精确解,根据元胞自动机的特点构造了求解非线性方程组的全局收敛算法。在该算法中,将非线性方程组解的理论搜索空间划分为离散搜索空间,将离散搜索空间定义为元胞空间;离散搜索空间的每个点就是一个元胞,而一个元胞对应着非线性方程组的一个试探解;元胞的状态由其空间位置及位置修正量构成。将元胞空间划分为若干个非空子集,所有元胞的状态从一个非空子集转移到另一个非空子集的状态演化过程实现了元胞空间对理论搜索空间的搜索。在元胞状态演化过程中,元胞从一个状态转移到另一个状态的状态转移概率可以计算出来;元胞演化过程中的每个状态对应于有限Markov链上的一个状态。利用可归约随机矩阵的稳定性条件证明了该算法具有全局收敛性。仿真实例表明该算法是高效的。
    时域和酉空间中基于最大相关熵准则的非线性噪声处理
    姜骁 马文涛 曲桦
    2012, 32(12):  3287-3290.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03287
    摘要 ( )   PDF (602KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对非线性噪声处理的问题,考虑到信号的高阶统计量以及在酉空间可以很好地处理非高斯噪声,提出了在时域和酉空间中基于最大相关熵准则(MCC)的噪声处理算法。结合MCC和梯度下降算法,设计出了时域中非线性噪声的滤波算法。同时将该算法推广到酉空间中噪声处理,给出了酉空间中基于MCC的滤波算法。通过仿真研究发现,在时域和酉空间中,基于MCC的滤波算法相对于传统的基于最小均方差(LMS)的滤波算法在处理非高斯噪声的问题时有着显著优势,以更快的收敛速度达到能够较完整地保留信号特征的效果。
    云计算中虚拟资源的智能多代理设计
    王留洋 俞扬信 周淮
    2012, 32(12):  3291-3294.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03291
    摘要 ( )   PDF (772KB) ( )  
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    针对随着网络数据传输速度和复杂性的不断增加,网络管理变得更加困难的现状,提出了一种虚拟资源的智能多代理模型。描述了虚拟资源的智能多代理的处理过程,讨论了不同代理的处理机制。通过分析用户上下文和系统状态,可实时地分析社会媒体资源。根据虚拟资源的使用类型,对用户上下信息的需求进行分析和推断,自动地给用户分配资源。采用云计算中虚拟资源动态调度方法及MovieLens系统评估该模型,结果证明所提出的模型具有较好的性能,可实现虚拟资源的动态调度,动态地实现负载均衡,使云计算中的虚拟资源得到高效的利用。
    移动计算中节约电量的动态程序分割算法
    牛瑞芳 刘勇
    2012, 32(12):  3295-3298.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03295
    摘要 ( )   PDF (652KB) ( )  
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    针对移动设备电量有限严重影响其发展的问题,提出一种应用于移动计算环境的动态程序分割算法。考虑了将移动设备的部分代码通过无线网络迁移到资源丰富的服务器上执行以节约移动设备电量消耗,建立了程序对象关系图,进一步将其转化成流网络;利用网络流理论,采用最大流最小切割算法实现流网络的最优切分。实验结果表明提出的算法不仅比现有算法节约更多电量,而且能适应易变的网络环境。
    粒子群优化鱼群算法及其在光伏系统最大功率点跟踪中的应用
    段其昌 唐若笠 隆霞
    2012, 32(12):  3299-3302.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03299
    摘要 ( )   PDF (563KB) ( )  
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    将标准粒子群优化算法中的速度惯性、粒子个体的记忆因素和粒子间学习交流因素等几个特征引入人工鱼群算法,提出了粒子群优化鱼群算法。在新算法中,鱼群的游动具有了速度惯性的特征,并且其行为模式被扩充为追尾、聚群、记忆、交流以及觅食。通过仿真分析,验证了粒子群优化鱼群算法比两种基本算法具有更快的收敛速度和更高的寻优精度,且性能稳定。最后将所提出的粒子群优化鱼群算法应用于局部遮阴情况下的光伏发电系统最大功率点跟踪,实验表明,该算法可以在很短时间内以很高精度寻得不均匀光照系统的最大功率点。
    面向DSP的超字并行指令分析和冗余优化算法
    索维毅 赵荣彩 姚远 刘鹏
    2012, 32(12):  3303-3307.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03303
    摘要 ( )   PDF (760KB) ( )  
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    如今单指令多数据流(SIMD)技术在数字信号处理器(DSP)上得到了广泛的应用,现有的向量化编译器大多都实现了自动向量化的功能,但是编译器并不适合支持DSP为特征的SIMD自动向量化,主要由于DSP复杂的指令集、特有的寻址模型,以及依赖关系或者数据非对齐等原因而导致向量化效率不高。为了解决此问题,在基于Open64的超字并行(SLP)自动向量化编译系统后端,对SLP自动向量化中的指令分析和冗余优化算法进行了添加和改进,生成更加高效的向量化源程序。实验结果表明,该优化方法能有效提高DSP性能并降低功耗。
    人工智能
    基于局部学习的半监督多标记分类算法
    吕佳
    2012, 32(12):  3308-3310.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03308
    摘要 ( )   PDF (605KB) ( )  
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    针对在求解半监督多标记分类问题时通常将其分解成若干个单标记半监督二类分类问题从而导致忽视类别之间内在联系的问题,提出基于局部学习的半监督多标记分类方法。该方法避开了多个单标记半监督二类分类问题的求解,采用“整体法”的研究思路,利用基于图的方法,引入基于样本的局部学习正则项和基于类别的拉普拉斯正则项,构建了问题的正则化框架。实验结果表明,所提算法具有较高的查全率和查准率。
    流形上的k最近邻分类方法
    文志强 胡永祥 朱文球
    2012, 32(12):  3311-3314.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03311
    摘要 ( )   PDF (777KB) ( )  
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    针对分类数据中存在噪声样本和维数问题,提出了流形上的k最近邻方法。首先,利用贝叶斯公式对经典k最近邻方法进行扩展,并采用核概率密度方法估计样本的局部联合概率密度;其次,建立噪声样本点对模型,并构建改进的边际本征图和相应的权值矩阵,通过定义目标函数寻找最优降维映射矩阵;最后,提出一个完整的流形上k最近邻算法。与6种经典方法在12个常用数据集上的实验比较表明,在大多数情况下所提方法的分类性能要优于其他方法。
    成对约束指导的稀疏保持投影
    齐鸣鸣
    2012, 32(12):  3315-3318.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03315
    摘要 ( )   PDF (564KB) ( )  
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    针对稀疏保持投影的稀疏重构过程中监督信息不足的问题,提出一种成对约束指导的稀疏保持投影算法。该算法在训练样本数据的稀疏重构的过程中,通过引入正约束和负约束监督信息指导稀疏重构,使得稀疏保持投影有效地融合了约束监督信息。在UMIST、YALE和AR人脸库人脸数据集上的实验结果表明,与无监督的稀疏保持投影相比,该方法提高了基于最近近邻分类算法的5%~15%识别准确率,有效地提高了降维分类性能。
    求解约束优化的改进粒子群算法
    李妮 欧阳艾嘉 李肯立
    2012, 32(12):  3319-3321.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03319
    摘要 ( )   PDF (561KB) ( )  
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    针对种群初始化时粒子过于集中和基本粒子群算法搜索精度不高的缺陷,提出了一种求解约束优化问题的改进粒子群算法。该算法引入佳点集技术来优化种群的初始粒子,使种群粒子初始化时分布均匀,因而种群具有多样性,不会陷入局部极值;同时使用协同进化技术使双种群之间保持通信,从而提高算法的搜索精度。仿真实验结果表明:将该算法用于5个基准测试函数,该算法均获得了理论最优解,其中有4个函数的测试方差为0。该算法提高了计算精度且鲁棒性强,可以广泛应用于其他约束优化问题中。
    加强学习与联想记忆的粒子群优化算法
    段其昌 张广峰 黄大伟 周华鑫
    2012, 32(12):  3322-3325.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03322
    摘要 ( )   PDF (600KB) ( )  
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    为了克服粒子群优化算法多维搜索时方向性差、目的性弱以及易早熟收敛等缺点,提出了一种改进的粒子群优化算法。改进的算法分别对认知部分及社会部分的最优信息、最差信息赋予不同的学习因子,使算法具有更强的学习能力。每个粒子联想记忆其历史最优、最差信息,然后按照追逐最优躲避最差的原则寻找最优位置。联想记忆克服了多维搜索中方向性差、目的性弱的缺点;追优避差保持了种群的多样性,有利于提高算法的收敛速度、克服早熟收敛。通过基准函数的仿真测实验证了算法的有效性。
    改进搜索策略的人工蜂群算法
    张银雪 田学民 曹玉苹
    2012, 32(12):  3326-3330.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03326
    摘要 ( )   PDF (800KB) ( )  
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    针对人工蜂群(ABC)算法存在收敛速度慢、收敛精度低的问题,给出一种改进的人工蜂群算法用于数值函数优化问题。在ABC的邻域搜索公式中利用目标函数自适应调整步长,并根据迭代次数非线性减小侦查蜂的搜索范围。改进ABC算法提高了ABC算法的局部搜索能力,能够有效避免早熟收敛。基于6个标准测试函数的仿真实验表明,改进ABC算法的寻优能力有较大提高,对于多个高维多模态函数该算法可取得理论全局最优解。与对比算法相比,该算法具有更高的收敛精度,并且收敛速度更快。
    一种两层加权融合的排序算法
    胡小生 钟勇
    2012, 32(12):  3331-3334.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03331
    摘要 ( )   PDF (790KB) ( )  
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    当前排序学习算法在学习时将样本集中的所有查询及其相关文档等同对待,忽略了查询之间以及其相关文档之间的差异性,影响了排序模型的性能。对查询之间的差异进行分析,同时考虑文档排序位置造成的资料被检视概率不同的差异特性,提出了一种两层加权融合的排序方法。该方法为每一个查询及其相关文档建立一个子排序模型,在此过程中,对文档赋予非对称权重,然后通过建立新的损失函数作为优化目标,利用损失函数调节不同查询产生损失之间的权重,最终实现多查询相关排序模型的加权融合。在标准数据集LETOR OHSUMED上的实验结果表明,所提方法在排序性能上有较大提升。
    使用概念描述的中文短文本分类算法
    杨天平 朱征宇
    2012, 32(12):  3335-3338.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03335
    摘要 ( )   PDF (667KB) ( )  
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    针对短文本特征较少而导致使用传统文本分类算法进行分类效果并不理想的问题,提出了一种使用了概念描述的短文本分类算法,该方法首先构建出全局的语义概念词表;然后,使用概念词表分别对预测短文本和训练短文本概念化描述,使得预测短文本在训练集中找出拥有相似概念描述的训练短文本组合成预测长文本,同时将训练集内部的短文本也进行自组合形成训练长文本;最后,再使用传统的长文本分类算法进行分类。实验证明,该方法能够有效挖掘短文本内部隐含的语义信息,充分对短文本进行语义扩展,提高了短文本分类的准确度。
    基于矩阵运算的单隐层Madaline网络批量学习
    张银川 白书奎
    2012, 32(12):  3339-3342.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03339
    摘要 ( )   PDF (644KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对前向离散型单隐层Madaline网络建立了以矩阵为基础的数学模型,结合高维空间超平面划分理论,通过对表示样本的矩阵与代表网络性质的矩阵进行分析运算,在输入样本维度较低的情况下给出了Madaline网络的批量学习方法。该方法可有效地解决离散数据的两类分类问题。
    流水车间成组工件调度问题的多目标优化算法
    杨开兵 刘晓冰
    2012, 32(12):  3343-3346.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03343
    摘要 ( )   PDF (579KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对优化目标是最小化全部提前/拖期和机器调整次数的多目标流水车间成组工件调度问题,提出了一种改进的变权重进化算法结合延迟调整算法的联合优化方法。首先采用改进的变权重进化算法对加工排序进行寻优;其次,在给定调度序列的情况下采用延迟调整算法对加工时刻进行优化。仿真实验表明,所设计的算法能够有效地求解该类问题。
    满足情感蚁群的服务组合优化方法
    马洪江 周相兵
    2012, 32(12):  3347-3352.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03347
    摘要 ( )   PDF (925KB) ( )  
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    在服务计算模式下,通过引入情感来改进服务组合效率。首先,建立一种满足行为分析的情感感知空间,并定义认知来推理情感变化情况,使情感与认知能有效的映射。同时,定义了情感衰减和更新机制来保持情感变化稳定性。其次,将所建立的情感机制引入蚁群算法中,形成一种满足情感变化的蚁群算法,并将该算法应用到服务组合中实现优化。最后在Web服务建模本体(WSMO)下提供的VTA中实验表明,该方法有效且可行。
    图形图像技术
    基于Brenner函数与新轮廓波变换的多聚焦融合算法
    莫建文 马爱红 首照宇 陈利霞
    2012, 32(12):  3353-3356.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03353
    摘要 ( )   PDF (840KB) ( )  
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    为了消除Contourlet融合算法中各方向子带的频谱混叠现象,同时提高有效系数提取的正确率,提出了一种基于Brenner函数与新轮廓波变换(NCT-SFL)的多聚焦图像融合算法。该算法先使用新轮廓波变换分解多聚焦待融合图像;然后对低频系数采用传统的算术平均融合规则,高频系数采用基于Brenner函数的局部能量最大的融合规则,最后经逆新轮廓波变换得到融合图像。实验结果表明:该算法能有效提取待融合图像的轮廓信息,并在获得较优的主观视觉前提下,客观评价指标互信息与转移的边缘信息分别提高了99.34%与77.95%。此外,新轮廓波分解层数较多时,该算法的优势更为明显。
    基于小波收缩和正逆扩散结合的优质中值先验图像重建算法
    李晓红 张权 刘祎 桂志国
    2012, 32(12):  3357-3360.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03357
    摘要 ( )   PDF (810KB) ( )  
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    针对最大后验(MAP)法对重建图像造成的过度平滑或出现阶梯状边缘伪影等问题,提出了一种基于混合模型的中值先验图像重建算法。首先在中值先验分布的MAP重建的基础上,在每次中值滤波之前引入结合小波收缩和正逆各向异性扩散的滤波器。另外,对于背景区域仍残留有少量噪声的情况下,可以在迭代间的最后,选择加入只针对图像较小梯度阈值区域进行非线性扩散平滑的优良滤波器,从而进一步优化图像。仿真结果表明,该算法在抑制噪声和保持边缘效果方面具有很好的表现,与其他经典传统算法相比,信噪比(SNR)可提高0.9dB~3.8dB。
    具有强鲁棒性的三维对象多视变分分割方法
    刘光帅 李柏林
    2012, 32(12):  3361-3364.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03361
    摘要 ( )   PDF (603KB) ( )  
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    针对校准摄像机采集系列图像的三维分割重构问题,提出了一种新的面向概率描述的变分方法。首先,计算系列图像的极大似然曲面,可重构与分割保持一致的三维曲面;接着,融合联合概率,可重构目标对象及图像背景的平均强度及标准差;最后,采用水平集框架,可实现对曲面能量方程的数值模拟。该方法适用于复杂拓扑结构重构及噪声数据处理。实验结果表明,该方法实用性好,鲁棒性强,对任意三维对象的分割重构效果较形状雕刻方法及体视分割方法理想。
    基于旋转多视角深度配准的三维重建方法
    李怀泽 沈会良 程岳
    2012, 32(12):  3365-3368.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03365
    摘要 ( )   PDF (637KB) ( )  
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    针对在旋转平台上采集得到的多视角数据,提出一种有效的配准方法,同时结合双目立体视觉测量构建了完整的三维重建系统。通过拍摄旋转平台上多个视角下的标定板图像,提取标定板图像角点信息,计算出旋转平台坐标系和摄像机坐标系的空间位置关系,进一步推导出不同视角下的坐标转换关系,从而实现不同视角的数据配准。实验结果表明,基于本配准方法的旋转多视角双目测量系统具有较高的配准精度,能有效用于物体表面三维重建。
    基于局部不变特征的图像质量评价
    杨亚洲 尹晓晴 程光权 涂丹
    2012, 32(12):  3369-3372.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03369
    摘要 ( )   PDF (802KB) ( )  
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    针对结构相似度算法在感知图像质量时采取平均加权策略的不足,利用人眼对图像中不同区域的关注程度不同的特性,提出了基于局部不变特征的图像质量评价算法。该算法在失真图像结构相似度质量分布图的基础上,提取图像的局部不变特征点,将这些特征点周围一定区域赋予较大的视觉权重,最后运用综合加权策略来衡量失真图像的质量。在标准图像测试库上的实验结果表明,该算法计算复杂度相对较低,较大地提高了结构相似度算法的评价效果,与人眼主观感知图像质量取得了更好的一致性。
    基于色彩相似度的自适应立体匹配
    李洪 李大海 王琼华 陈盈锋 张充
    2012, 32(12):  3373-3376.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03373
    摘要 ( )   PDF (601KB) ( )  
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    提出了一种结合权值矩阵和相似性系数矩阵构造的区域匹配方法。该方法首先运用色彩相似性和距离临近性对窗内的每一点相对于待匹配点的自适应权值进行分配,得到一个权值矩阵,为了提高在视差不连续区域的匹配精度,使用了边界点矩阵来降低相对应点的权值。然后在RGB色彩空间中根据待匹配点和对应点的匹配窗内的每一点的颜色绝对差值和来自适应分配相似性系数矩阵。最后利用上述方法对Middlebury网站上提供的四幅立体图像对Tsukuba、Venus、Teddy和Cones进行了实验,总体正确率分别达到了91.82%、96.19%、76.6%和86.9%。
    基于区域特征距离加权的三维地形建模方法
    付延强 韩慧健
    2012, 32(12):  3377-3380.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03377
    摘要 ( )   PDF (625KB) ( )  
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    为了提高三维虚拟场景中三维地形真实感效果,提出了基于区域特征的距离加权的三维地形建模方法。首先,根据采样点数据的高程值对采样点数据进行分类,建立分类数据与插值点数量映射关系;然后,结合Diamond-square细分法求取插值点坐标数据,求得距离加权因子;最后,通过判断插值点的区域特征建立距离加权计算方程,以保证插值点间的平滑性和连贯性。理论分析和仿真结果表明,与传统地形建模方法相比,该方法能够提高三维地形的真实感,同时地形绘制速度提高20%。
    噪声条件下的运动模糊参数同步辨识的新算法
    葛成伟 程浩 刘国庆
    2012, 32(12):  3381-3384.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03381
    摘要 ( )   PDF (828KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    在噪声污染的情况下,匀速直线运动模糊图像频谱中的暗黑色条纹变得模糊甚至消失,根据暗黑色条纹的特征来估计运动模糊参数的方法将失效。由此,提出了一种噪声条件下的运动模糊参数同步辨识的新算法,该算法以运动模糊图像频谱作为研究对象,首先利用区域生长算法提取频谱中白色长条区域的轮廓,再计算其最小面积外接矩形,根据最小外接矩形的长度、宽度及倾斜度等参数同步估计运动模糊参数:模糊方向与模糊尺度。实验结果表明,对不同信噪比、不同模糊方向和模糊尺度的运动模糊图像,该算法可以较精确地估计出模糊参数,且具有很好的抗噪声鲁棒性。
    基于Priwitt算子的偏微分方程图像去噪模型
    刘西林 王泽文 邱淑芳
    2012, 32(12):  3385-3388.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03385
    摘要 ( )   PDF (696KB) ( )  
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    利用归一化的Priwitt微分算子作为权重,提出了两种融合Gauss曲率和平均曲率扩散的偏微分方程去噪模型,使得它们在去除噪声的同时能保持图像的重要特征。首先,对噪声图像进行Gauss滤波并计算滤波后图像的Priwitt微分算子;然后,新模型根据归一化的Priwitt微分算子自适应地平衡于高斯曲率扩散去噪与平均曲率扩散去噪之间,从而去除图像的噪声。利用偏微分方程有限差分法给出了新模型的离散迭代格式,并进行了数值实验。实验结果表明,新模型不仅迭代收敛的速度快,而且在均方误差和峰值信噪比两个评价指标上均优于单一曲率扩散去噪模型,并更好地保持了图像的细节特征。
    基于地貌和地形的积雪仿真模型
    彭冕 李超 甘建红
    2012, 32(12):  3389-3391.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03389
    摘要 ( )   PDF (690KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对三维气象灾害研究平台中雪灾、雪崩的仿真提出一种积雪仿真模型,有助于灾害分析人员对这类气象灾害进行预防。利用基于RGB颜色向量距离的彩色图像分割算法区分图像纹理中不同的地貌;然后在已分类的地貌上,使用依据力学原理推导出的公式判断不同地形上能否形成积雪;最后依据计算结果对场景纹理图像进行处理,呈现出积雪覆盖的效果。实验表明,利用该模型可以在三维气象灾害仿真平台中产生积雪效果。
    基于特征包支持向量机的手势识别
    张秋余 王道东 张墨逸 刘景满
    2012, 32(12):  3392-3396.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03392
    摘要 ( )   PDF (855KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对类肤色信息或复杂背景的影响,难以通过手势分割得到精确手势轮廓而对后期手势识别率与实时交互的影响,提出了一种基于特征包支持向量机(BOF-SVM)的手势识别方法。采用SIFT算法提取手势图像局部不变性特征点,将手势局部特征向量(尺度不变特征变换(SIFT)描述子)进行K-means聚类生成视觉码书,并通过视觉码书量化每一幅手势图像的视觉码字集合,以此获得手势图像的固定维数的表征向量来训练支持向量机(SVM)多类分类器。该方法只需框定手势所在区域,无需精确地分割人手。实验表明,该方法对9种交互手势的平均识别率达到92.1%,并具有很好的鲁棒性及实时性,能适应环境的变化。
    基于车道线检测与图像拐点的道路能见度估计
    宋洪军 陈阳舟 郜园园
    2012, 32(12):  3397-3403.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03397
    摘要 ( )   PDF (1112KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了解决传统的能见度仪价格昂贵、采样有限,以及现有的一些视频测量手段需人工标记物、稳定性差等问题,基于车道线检测与图像拐点提出一种通过固定摄像机识别雾天天气并计算道路能见度的算法。与以往研究不同,在交通模型增加了均质雾天因素。该算法主要分为三步:首先,计算场景活动图,利用区域搜索算法(ASA)结合纹理特征提取待识别区域,如果在待识别区域内像素自顶向下以双曲线形式变化则判断当前天气为雾天,同时计算区域内图像亮度曲线的拐点;其次,基于可伸缩窗算法检测车道线,提取车道线端点并标定摄像机;最后,结合图像拐点以及摄像机参数计算大气消光系数,根据国际气象组织给出的能见度定义计算能见度。通过三种场景下的能见度检测,实验结果表明,该算法与人眼观测效果一致,准确率高于86%,检测误差在20m以内,鲁棒性好。
    基于K-Means++聚类的体绘制高维传递函数设计方法
    岑梓源 李彬 田联房
    2012, 32(12):  3404-3407.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03404
    摘要 ( )   PDF (664KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    如何将体数据中重要的信息高质量地绘制出来是医学可视化急需解决的问题。基于高维直方图的高维传递函数交互设计法是目前流行的方法,但是该方法设计复杂且效果不理想。针对高维特征的传递函数设计问题,提出一个基于改进的K均值(K-Means++)聚类的高维传递函数自动设计与交互式的体绘制方法:首先,对三维数据场进行特征提取;然后,采用基于K-Means++聚类的传递函数自动生成方法;最后,提供便捷的交互式界面给用户进行调整。还利用基于图形处理器(GPU)的体绘制方法,充分利用图形卡的强大并行计算能力,达到实时绘制的效果。实验结果表明,该方法能消除高维传递函数设计的复杂性,并且能有效地融合多种人体组织结构特征,提高渲染效果。
    机器视觉电子白板系统的防抖与坐标插值技术
    周祖微 刘森 王忆文 李辉
    2012, 32(12):  3408-3410.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03408
    摘要 ( )   PDF (450KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    在基于机器视觉的电子白板系统应用中,为了消除各种因素导致的触控点抖动,提出了一种改进的均值滤波的防抖方法。为了突破硬件设备的限制提高系统工作的流畅性,采用了一种基于曲线拟合的坐标插值方法来提高系统实时性并平滑处理触控点的运动轨迹。实验结果表明:触控点的抖动情况得到了消除,在摄像头最高工作频率60fps的情况下,系统能以每秒输出180个触控点坐标的速度实时工作,在不增加硬件成本的情况下提高了系统实时性。
    基于压缩感知的改进MPEG-2编码方案
    段继忠 张立毅 刘昱 孙云山
    2012, 32(12):  3411-3414.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03411
    摘要 ( )   PDF (633KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为寻找压缩感知在视频编码上的应用并提高MPEG-2的编码效率,提出了基于压缩感知和MPEG-2的改进方案。该视频编码改进方案从标准重构方法与像素域最小全变分重构算法中选出最终重构方法,使最终重构出的图像具有较小均方误差和。像素域最小全变分重构算法的提出,基于原始图像的梯度比残差图像的梯度更稀疏这个特征。实验结果表明,所提出的方案对于各类序列都有性能的提升。对于有比较锐利边缘物体的序列,平均峰值信噪比(PSNR)提高0.5dB以上;而对于具有较多平坦区域或复杂纹理的序列,平均PSNR也有0.26dB~0.41dB的提高。
    基于二阶差分Markov特征的LSB匹配隐写检测
    赵艳丽 李争艳
    2012, 32(12):  3415-3417.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03415
    摘要 ( )   PDF (657KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对安全性较高的最不重要位(LSB)匹配隐写算法,通过计算待检测图像像素水平和垂直方向的二阶差分,得到二阶差分矩阵并将其作为敏感特征提取源,提取差分矩阵的二阶Markov转移概率矩阵作为特征,提出了一种隐写检测算法。实验结果表明:与基于一阶差分Markov转移概率矩阵的算法相比,该算法在保证检测较高正确率的情况下,在很大程度上提高了算法的检测速度,增强了算法的性能和实用性。
    基于动态部位特征的步态识别方法
    车辚辚 孔英会
    2012, 32(12):  3418-3421.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03418
    摘要 ( )   PDF (602KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了在衣着饰物变化条件下进行步态识别,提出了一种基于动态部位特征的步态识别方法。首先,采用泊松方程给步态轮廓内的每个点赋值,并构造合适的阈值函数来提取步态序列的动态部位特征;然后,统计其等角度间隔的扇形区域内的均值和方差,用其构造动态特征向量;最后,利用支持向量机算法在行走人衣着饰物发生变化的条件下进行步态分类。通过在CASIA大规模步态数据库上的实验,验证了该方法的有效性和鲁棒性。
    信息安全
    多域环境下安全互操作研究
    叶春晓 郭东恒
    2012, 32(12):  3422-3425.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03422
    摘要 ( )   PDF (742KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    基于角色的访问控制(RBAC)实现域间互操作的访问控制策略主要是采取角色映射的方法。针对角色在域间映射过程中,没有考虑同一角色对不同域的作用程度和域与域之间互信级别不同的问题。提出角色映射阈值属性和域阈值属性的概念,一定程度上解决了同一角色对不同域的作用程度和域与域间信任级别不同的问题,为不同组织域间实现互操作实现更加细粒度的访问控制,进一步提高了域间互操作的安全性。
    带有委托功能的UCONpreA模型安全性分析及DBRM0表达
    叶春晓 余一丰
    2012, 32(12):  3426-3429.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03426
    摘要 ( )   PDF (648KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对使用控制模型(Usage Control, UCON)中加入委托功能后安全分析愈加复杂的问题,本文首先形式化地表达了其子模型—使用前授权(UCONpreA)的委托过程,通过分析证明了一般带有委托功能的UCONpreA模型的安全性是不可确定的,然后通过构造有限状态机的方法证明了一个受约束的带有委托功能的UCONpreA模型的安全性是可确定的,最后利用该约束模型成功地表达了传统的基于角色的委托模型(RBDM0)。本研究进一步增强了UCON的表达能力,并有效保证其安全性。
    组合Web服务访问控制策略合成研究
    姜皇勤 张红旗 任志宇 单棣斌
    2012, 32(12):  3430-3434.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03430
    摘要 ( )   PDF (875KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对Web服务多域环境下组合服务的访问控制策略合成问题,首先提出基于属性的Web服务访问控制策略描述框架,并结合原子属性值限制的属性描述方法,对服务访问控制策略进行了形式化表达。然后,通过分析服务组合描述文档中的控制结构,并研究访问控制策略合成算子和访问控制策略规则的合成运算,提出组合Web服务访问控制策略合成方法,实现了组合服务访问控制策略的合成。最后,结合实例给出组合Web服务的访问控制策略合成流程,验证了合成方法的实用性。
    移动Ad hoc网络中基于模糊逻辑的信任预测模型
    张香芸 王彩芬
    2012, 32(12):  3435-3438. 
    摘要 ( )   PDF (666KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了增强Ad Hoc网络的安全性,提出了一种动态信任预测模型。该模型综合考虑了影响信任的两个因素:节点的历史行为和节点提供服务的能力,引入了时间衰减函数来精确地估计节点的直接信任值,并通过模糊逻辑规则预测方法来评估节点的当前信任值。最后,为了验证该模型的有效性,将该模型应用于AODV路由协议中,定义为FTAODV路由协议,并利用NS-2仿真软件对两种协议进行比较。仿真结果表明:FTAODV路由协议能够有效地监测恶意节点,从而提高了分组投递率,降低了平均端到端时延和路由包开销。
    基于进程轨迹最小熵长度的系统调用异常检测
    吴瀛 江建慧
    2012, 32(12):  3439-3444.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03439
    摘要 ( )   PDF (1127KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    进程的系统调用轨迹蕴藏着程序行为不变性和用户行为不变性这两种不变性,其中,程序行为不变性可进一步细分为时间顺序不变性和频度不变性。已有的系统调用异常检测技术研究工作均集中于程序行为不变性,忽视了用户行为不变性。从系统调用中的频度不变性出发,研究了系统调用轨迹中的用户行为不变性及其描述手段,并提出采用最小熵长度描述这种不变性。在 Sendmail 数据集上的实验表明,最小熵长度较好地描述了系统调用轨迹中的用户行为不变性,结合程序行为不变性,可以极大地提高系统调用异常检测性能。
    新型虚拟桌面杀毒模型
    展旭升 高云伟 冯百明 蒋芸 杨鹏斐
    2012, 32(12):  3445-3448.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03445
    摘要 ( )   PDF (607KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对现有杀毒方式系统开销大,占有网络带宽大,以及没有对未知程序的实时监测等缺点,通过对先前工作进行改进,提出了针对虚拟桌面框架的一种新型虚拟桌面杀毒模型,支持用户主动扫毒和程序启动过程的被动杀毒。特权虚拟机执行病毒检测和可信列表的管理,并将每个普通虚拟机中的文件签名传输到其他虚拟机;客户端分析待检测文件的签名和特性,优化网络传输的字节数,并在程序加载时实时查杀病毒。实验结果表明,该模型能够实时查杀病毒,减少系统开销和网络带宽的占用。
    嵌入式系统缓冲区溢出攻击防范技术研究
    王柳滨 魏国珩 李政
    2012, 32(12):  3449-3452.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03449
    摘要 ( )   PDF (608KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对嵌入式系统在缓冲区溢出攻击下的脆弱性问题,对开源嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ的内存管理机制进行分析,提出了一种基于块表的内存保护方案。该方案将属于同一任务的内存块归纳到一个域内,并建立块表进行管理,实现了任务地址间的隔离;通过对内存块的访问进行越界检查和访问控制,有效地防范了针对嵌入式系统的缓冲区溢出攻击。最后,对该方案进行了有效性分析并在Nios Ⅱ平台上进行了实验测试,结果表明所提方法可行。
    基于蓝牙单芯片的复杂密码算法实现机制
    黄一才 郁滨
    2012, 32(12):  3453-3455.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03453
    摘要 ( )   PDF (623KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    在深入分析蓝牙芯片内部结构的基础上,结合蓝牙芯片工作特点,设计了基于数字信号处理器(DSP)协处理器密码算法指令并行结构模型和算法工作的过程。该模型综合考虑算法存储空间和时间开销两方面的性能,将计算量大、复杂度高的密码算法利用DSP实现。实验结果表明,该方法可以减小密码算法对蓝牙传输性能的影响,解决了蓝牙单芯片实现复杂算法的问题。
    基于签名方案的多密钥协商协议
    邓飞 贺军
    2012, 32(12):  3456-3457.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03456
    摘要 ( )   PDF (463KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    多密钥协商协议可以在一次会话中协商出多个会话密钥,大大降低了密钥协商的成本,因此受到研究者们的关注。提出了一种新的基于签名的多密钥协商协议,新协议利用传统的签名方案实现参与者之间信息的隐藏,并通过引入Hash函数来加强协议的安全性。对新协议的安全性和计算量进行了讨论,结果表明,新协议在减少计算量的前提下实现了协议双方的安全密钥协商。
    基于秘密共享方案RFID认证协议
    杨超 张红旗
    2012, 32(12):  3458-3461.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03458
    摘要 ( )   PDF (600KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    标签的认证效率一直以来都是影响无线射频识别(RFID)技术广泛应用的一个重要因素,但是目前还没有一个较好的解决方法。在基于树的RFID协议的基础上,通过秘密共享方案将各边的共享密钥分成多份,在保持查找效率的条件下构建了新的密钥树,并设计了基于共享密钥的认证协议。通过分析表明,协议保证较高的认证效率,同时还具有足够的安全性,而且解决了RFID系统研究中长期困扰的密钥更新问题。
    安全的LZW编码算法及其在GIF图像加密中的应用
    向涛 王安
    2012, 32(12):  3462-3465.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03462
    摘要 ( )   PDF (653KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    提出了一种安全的LZW编码算法——SLZW。该算法在改进的LZW编码过程中嵌入加密,从而能够同时完成压缩和加密。SLZW编码利用动态Huffman树作为LZW的字典,并且通过耦合映像格子(CML)产生的密钥流对字典的构建和更新进行控制,编码输出进一步和密钥流进行异或后产生密文。并且,该算法被应用于GIF图像加密中,实验结果和分析表明,该算法不仅具有较好的安全性,同时也将标准LZW算法的压缩效率提高了10%左右,具有广泛的实用性。
    可验证环签名方案的分析和改进
    李晓琳 梁向前 刘奎 潘帅
    2012, 32(12):  3466-3469.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03466
    摘要 ( )   PDF (828KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    通过对罗大文等提出的无证书的可验证环签名方案(罗大文, 何明星, 李虓. 无证书的可验证环签名方案. 计算机工程, 2009, 35(15): 135-137)和可验证的代理环签名方案(罗大文, 何明星, 李虓.可验证的代理环签名方案. 西南民族大学学报:自然科学版, 2009, 35(3):608-611)进行分析,指出这两个可验证环签名方案不满足不可否认性,即环中的成员可以冒充环内其他成员生成有效的环签名,并使验证者相信签名是后者所为。针对上述问题,利用签名者的私钥产生秘密值,提出了改进的可验证环签名方案,安全性分析表明改进的方案克服了原方案的安全缺陷,满足可验证环签名的所有安全要求。
    基于差分统计特性的图像置乱度盲评价线性模型
    王聪丽 陈志斌 薛明晰 张超
    2012, 32(12):  3470-3473.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03470
    摘要 ( )   PDF (616KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    当前大部分图像置乱度评价算法均依赖于原始图像,且缺乏科学的数学模型作为基础。在分析置乱图像差分值统计分布特性的基础上,建立了理想置乱图像差分统计分布线性模型,并以此为基础,提出了三种置乱度盲评价算法:斜率绝对差法、差分绝对差法和重叠面积法。实验结果表明:三种算法对于图像差分统计分布有较强的敏感性,且不依赖于原始图像,能客观地评价图像置乱度,与人类视觉系统有着良好的一致性。
    网络与通信
    长期演进切换中的TCP性能改进
    李云 赵晓娟 张博
    2012, 32(12):  3474-3477.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03474
    摘要 ( )   PDF (576KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对长期演进(LTE)网络中切换引起的TCP数据包乱序问题,提出了一种动态超时重传计时器(RTO)算法——DRTO。DRTO算法的核心是利用TCP数据包的序号来区分新旧数据包,通过新旧数据包序号的差值来取代以往计算传统RTO时很难确定的乘积因子。该算法不需要对切换机制进行修改,就可以解决用户切换完成前接收的数据包(源基站接续转发的数据包)与切换完成后接收的数据包(服务器发送的数据包)的乱序问题。最后,在NS-2仿真平台下,分析比较DRTO算法与传统RTO算法。仿真结果表明,在吞吐量、重传数据包个数和时延三个性能指标上,DRTO算法均优于传统RTO算法。
    基于二进制蚁群模拟退火算法的认知引擎
    夏龄 冯文江
    2012, 32(12):  3478-3481.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03478
    摘要 ( )   PDF (584KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    在认知无线电系统中,认知引擎依据通信环境的变化和用户需求动态配置无线电工作参数。针对认知引擎中的智能优化问题,提出一种二进制蚁群模拟退火(BAC&SA)算法用于认知无线电参数优化。该算法在二进制蚁群优化(BACO)算法中引入模拟退火(SA)算法,融合了BACO的快速寻优能力和SA的概率突跳特性,能有效避免BACO容易陷入局部最优解的缺陷。仿真实验结果表明,与遗传算法(GA)和BACO算法相比,基于BAC&SA算法的认知引擎在全局搜索能力和平均适应度等方面具有明显的优势。
    无线传感器网络簇首提取压缩算法
    林蔚 李波 韩丽红
    2012, 32(12):  3482-3485.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03482
    摘要 ( )   PDF (732KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    对矢量数据压缩算法中DP压缩算法在引入无线传感器网络的同时进行了改进,针对压缩过程中对数据的扫描次数问题,提出簇首提取压缩算法。该算法中“簇首”即为“数据簇首”,簇首提取压缩算法设定步长减少压缩过程中对数据的扫描次数,并采用最佳曲线拟合方法对监测数据点做直线优化拟合,根据数据间的依附关系,将体现整体特征的簇首数据进行提取;同时,对非簇首数据进行子群划分。仿真结果表明,簇首提取压缩算法程序更为简单,对大波动数据有较好的簇首提取效果,减少了网络中数据的传输量,有效地节省了整个网络的能量消耗。
    基于模糊综合评判的网络认知模型
    王伟 王辉 张潇
    2012, 32(12):  3486-3489.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03486
    摘要 ( )   PDF (623KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对传统传输控制协议(TCP)应用于异构网络的局限性,提出了一种基于模糊综合评判的网络认知模型。该模型通过建立隶属度函数和不同网络环境下的动态权重分布,运用模糊综合评判的方法来区分无线误码丢包和网络拥塞丢包。仿真实验证明:与传统TCP协议相比,该模型在不同的网络条件下,能够较准确地区分无线误码丢包和网络拥塞丢包,提高了TCP的吞吐量,改善了网络性能。
    基于优先级分组的防碰撞算法
    张从力 彭璇 杨磊
    2012, 32(12):  3490-3493.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03490
    摘要 ( )   PDF (624KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对在标签数量较多、运动较快的场合,常存在识别效率低且标签漏读率高的问题,提出一种先分组再处理的防碰撞算法——PAJS。该算法按照到达顺序对标签进行分组,以减小漏读率;根据标签识别过程中时隙状况自适应调整帧长度,提高算法的搜索效率;采用跳跃式动态搜索算法处理冲突时隙,从而减少搜索次数和系统传输量。Matlab仿真结果表明,该算法通信复杂度明显小于其他常用算法,吞吐率可达0.59~0.6。在待识别标签较多的场合,该算法优越性更加明显。
    容迟网络广义k选播路由资源分配模型
    张永晖 林漳希 刘建华 梁泉
    2012, 32(12):  3494-3498.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03494
    摘要 ( )   PDF (995KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    容忍网络(DTN)协议现用于缓解移动网络频繁中断和网络分割造成的性能不稳,其核心之一是资源分配。然而在公共交通工具移动网络或物流环境中,现有路由算法的先验知识具有时间的概率不确定性,降低了资源分配效率。提出广义k选播,在许可时间段内对k个路由器之间进行路由和资源分配,分散其时间不确定性的偏差程度。而接入路由器信息矩阵可决定广义k选播集,从而实现对多个目的地的托管传送。在此基础上进一步提出路由资源分配的概率不确定模型。仿真验证其传输性能和鲁棒性整体优于DTN多播路由方案。
    IEEE802.15.4多时隙下GTS性能分析及配置优化
    蔡惠娟 蒋文贤
    2012, 32(12):  3499-3504.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03499
    摘要 ( )   PDF (891KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    IEEE802.15.4标准的保障时隙(GTS)机制可分配多个时隙,用于保障实时性数据的传输。针对非竞争接入期多时隙下GTS性能分析的不足,利用网络微积分法分析时延和吞吐量服务曲线及其与能耗的关系,改进IEEE802.15.4传感器节点模型,建模仿真研究GTS参数对网络性能(时延、吞吐量及能耗)的影响。仿真结果表明:根据高低突发性数据率的情况,最优化配置下的GTS可以满足实时性数据的传输。
    基于动态p-坚持的无线媒质访问控制算法
    赵海军 崔梦天 李明东
    2012, 32(12):  3505-3507.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03505
    摘要 ( )   PDF (631KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对无线网络中的媒质访问控制存在的不足,提出了一种新的算法。该算法基于动态p-坚持算法,其核心思想采用虚拟传输或虚拟线程,目标是为动态p-坚持算法提供更多的信息以获得最佳传输概率,提高无线带宽的利用效率。仿真表明,新算法平均提高吞吐量约27%,平均降低碰撞率约28%。
    基于自适应更新的无线传感网络MAC协议
    刘明珠 许士涛 陈光
    2012, 32(12):  3508-3511.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03508
    摘要 ( )   PDF (641KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对无线传感器网络节点能量受限问题,提出了一种新的自适应更新异步MAC协议——AU-MAC协议。该协议以睡眠与工作状态切换、异步方式和自适应更新相结合的办法有效延长了网络寿命,减少了节点能耗。AU-MAC协议通过采用发方监听、接方激活数据传输,提高了信道利用的有效性。并且,它以建立邻居节点信息表,引入自适应更新机制,来减少空闲监听。在NS2网络仿真平台对提出的AU-MAC协议的性能进行了仿真评估。仿真结果表明,AU-MAC协议在保持相当的吞吐量以及端—端延迟的基础上,使无线传感器网络的能量有效性得到了改善。
    节点能量敏感的容迟/容断网络概率路由算法
    付凯 夏靖波 李明辉
    2012, 32(12):  3512-3516.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03512
    摘要 ( )   PDF (808KB) ( )  
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    针对容迟/容断网络(DTN)中节点能量受限的问题,提出一种节点能量敏感的概率路由算法。该算法将网络中的节点划分能量状态,针对不同能量状态的节点采取有区别的消息转发机制和节能的缓存管理策略,实现消息交付率与网络能耗之间的平衡。仿真结果表明,与其他几种算法相比,该算法能够在低能耗的基础上提高消息交付率并降低网络开销,具有较长的网络寿命。
    基于物联网空间划分的定位算法
    何佳鸿 张小明 王永恒
    2012, 32(12):  3517-3520.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03517
    摘要 ( )   PDF (623KB) ( )  
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    基于无线通信和网络技术的三维空间定位是目前物联网领域的一个研究热点,针对当前三维目标定位算法的精度低、复杂度高、功耗大等实际问题,提出了一种新型的分布式三维定位机制。该算法采用合作位置感应算法(CLS)来进行空间网格划分,通过距离估计判定目标位置,并结合了高斯拟合、信号排序机制以及Bounding-inbox等关键技术,有效降低了信号干扰,实现了局部网格划分,减少了网格投票开销。仿真结果表明,该算法与现有三维定位算法相比,有更好的定位精度,并且实现简单,定位功耗较低。
    Grid-Scan算法定位误差和定位率的改进
    李牧东 熊伟 梁青
    2012, 32(12):  3521-3524.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03521
    摘要 ( )   PDF (561KB) ( )  
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    针对Grid-Scan算法定位率及定位精度较低的问题,提出了一种基于虚拟锚节点的Grid-Scan定位算法。具体做了3个方面的工作:有邻居锚节点的未知节点只利用邻居锚节点进行定位,定位后的节点升级为虚拟锚节点;没有邻居锚节点的未知节点利用虚拟锚节点完成定位;锚节点及虚拟锚节点与未知节点采用不同的通信半径进行扫描并完成定位。仿真结果表明,相比传统算法,改进算法的定位精度和定位率分别平均提高了约6.35%和23.37%。
    计算机软件技术
    SPARDL模型的Event-B解释
    綦艳霞 沈慧丽 陈朝晖 顾斌
    2012, 32(12):  3525-3528.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03525
    摘要 ( )   PDF (683KB) ( )  
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    针对由周期行为和模式转换机制组成的实时系统提出的SPARDL需求建模语言,详细阐明了其对应的SPARDL模型的Event-B解释。通过Event-B来解释SPARDL的语义,同时提出一种基于SPARDL模型特征的精化框架用于Event-B模型的开发。最后,通过案例研究的分析展示用Event-B对SPARDL模型建模和验证的方法的有效性。
    基于树编辑距离的工作流距离度量方法
    贾楠 付晓东 黄袁 刘晓燕 代志华
    2012, 32(12):  3529-3533.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03529
    摘要 ( )   PDF (746KB) ( )  
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    在工作流的发现和聚类等应用中,需要对两个工作流模型的距离进行度量。因此,提出一种计算两个不同结构化工作流的距离定量度量方法。首先介绍了结构化工作流,并将每一个结构化工作流转换为流程结构树;然后基于两个结构树之间的树编辑距离来计算工作流之间的距离及相应相似度。该距离度量方法满足距离度量的3个属性,即同实体不可区分性、对称性和三角不等式性质。这些属性使得该距离度量方法可以在工作流模型管理活动中作为定量分析工具。实验结果表明,基于树编辑距离的工作流度量方法是可行的。同时,与基于邻接矩阵的距离度量方法相比,该方法考虑了不同结构之间的语义距离,有效验证了此方法的合理性。
    基于服务模板的制造资源封装方法
    孔令军 徐文胜 查建中
    2012, 32(12):  3534-3539.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03534
    摘要 ( )   PDF (919KB) ( )  
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    为规范和加快制造资源的封装过程,提出了一种新型的基于服务模板的制造资源封装方法。首先,根据制造资源的特点,给出了服务模板的概念、结构及类型;接着,提出了利用已有服务程序进行模板抽取的过程,定义了一种用于模板抽取的标记语言;然后,给出了基于服务模板的制造资源封装过程,将制造资源封装为基于面向服务体系架构的制造服务。最后,通过实例证明,提出的方法不仅可以规范制造服务的开发过程,而且可充分利用已有的制造资源服务程序,加快制造资源的封装进程。通过采用提出的方法,普通的产品开发人员就可以完成制造资源的服务化封装,而无需专业性的服务封装开发编程知识。该方法可为网络环境下的制造资源共享提供基础性支持。
    支持XML插入更新的编码方法
    覃遵跃 黄云 蔡国民 梁平元
    2012, 32(12):  3540-3543.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03540
    摘要 ( )   PDF (747KB) ( )  
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    对有序XML文档进行编码,可以不用访问XML数据文件就能够实现对XML数据的处理。目前提出的编码方案在支持查询XML数据方面取得了较好的效果,针对已有编码方案在插入更新过程中存在查询性能或者更新性能偏低等问题,提出了一种新的支持插入更新的编码方案——EDL,EDL对前缀编码进行了扩展,利用数值表达节点的初始顺序关系,利用二进制字符串(BS)来支持更新计算。EDL在未降低查询性能的前提下,完全避免了插入更新后对其他节点进行重新编码,高效实现了XML文档的插入更新计算。实验结果表明EDL优于同类型的支持更新的编码方案。
    典型应用
    三维水声传感器网络中数据流的突发检测算法
    徐明 刘广钟
    2012, 32(12):  3544-3547.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03544
    摘要 ( )   PDF (621KB) ( )  
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    针对三维水声传感器网络中数据流突发检测的多源性和异质性,对描述突发异常的特征和属性进行形式化定义和建模;然后,提出一种基于进化博弈论的突发检测算法,通过滑动窗口大小的优化选择与配置提高突发检测模型的处理速度与检测性能。仿真实验结果表明,基于进化博弈论的突发检测算法在数据分布、突发概率或者最大滑动窗口大小相同的情况下,处理时间少于传统的突发检测算法。
    求解多场景护士分配问题的扰动变异遗传算法
    胡廉民 洪旭东 黄翰
    2012, 32(12):  3548-3552.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03548
    摘要 ( )   PDF (782KB) ( )  
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    针对当前经典的护士排班问题中的一个重要分支——护士分配问题,分析了病人护理等级的特点、护士和病人的配合关系、护士技术职称等方面对护士的工作负荷的影响,建立了一个改进的随机规划模型,使模型更符合中国医院的情况。然后根据问题解的结构,设计了一个扰动变异遗传算法,在解内部的每一个向量以一定概率添加扰动实现变异。实验结果显示,与最新的随机贪心算法、基于Benders分解的启发式算法对比,扰动变异遗传算法能在30min内得到更高质量的解,为护士每班次减少超过8.9%的工作负荷。特别地,在求解多场景、多约束,而且解的优势并非块状连续的护士分配问题中,扰动变异遗传算法优势更加明显。
    基于动态约束满足的炼钢连铸重调度算法
    侯东亮 李铁克
    2012, 32(12):  3553-3557.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03553
    摘要 ( )   PDF (861KB) ( )  
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    针对转炉出钢延迟的炼钢连铸重调度问题,以开工时间、加工时间以及加工机器的差异度和同一炉次相邻设备间的等待时间的差异化最小为目标建立了动态约束满足模型,提出了基于约束满足和断浇修复的重调度算法。算法通过变量和值选择规则依次对变量赋值,利用冲突识别与解消规则识别赋值过程中产生的冲突并予以解消冲突;在形成的准可行调度中,利用断浇修复启发式规则修复连铸机的断浇现象。仿真实验模拟了3组均匀分布随机产生的延迟时间量,所得目标值分别为0.15,0.28和0.51。结果表明延迟时间量的大小对目标函数值有一定影响,所提算法能够最大限度地满足生产的实时性和稳定性的需求。
    基于Adaboost算法和BP神经网络的税收预测
    李翔 朱全银
    2012, 32(12):  3558-3560.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03558
    摘要 ( )   PDF (570KB) ( )  
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    针对传统税收预测模型精度较低的问题,提出一种将Adaboost算法和BP神经网络相结合进行税收预测的方法。该方法首先对历年税收数据进行预处理并初始化测试数据分布权值;然后初始化BP神经网络权值和阈值,并将BP神经网络作为弱预测器对税收数据进行反复训练和调整权值;最后使用Adaboost算法将得到的多个BP神经网络弱预测器组成新的强预测器并进行预测。通过对我国1990—2010年税收数据进行仿真实验,结果表明该方法相比传统BP网络预测,平均误差相对值从0.50%减少到0.18%,有效地降低了单个BP陷入局部极小的影响,提高了网络预测精度。
    具有质量追溯功能的基于神经网络专家系统的热轧成品质量检测系统
    花季伟 路遥 雷兆明 徐伟鑫
    2012, 32(12):  3561-3564.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03561
    摘要 ( )   PDF (638KB) ( )  
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    针对以往神经网络专家系统解释机制不健全以及无法提供推理过程的问题,提出了结合质量追溯功能的基于径向基函数(RBF)神经网络的热轧成品质量检测专家系统,在质量追溯部分针对专家系统的输出结果给出详细的解释及追溯过程。根据钢铁行业的特点,对物理性能检测部分应用复合神经网络,首先通过RBF神经网络对物理性能参数进行预测,然后用复二次函数作为核函数处理输入参数,并对输出结果进行纵向追溯和横向追溯。系统实际应用结果表明,该专家系统提高了钢铁企业质检工作的自动化程度和效率,与以往的人工质检方式相比节约了60%的时间。
    基于短信发送模式的垃圾号码过滤算法
    竺吴辉 王美清
    2012, 32(12):  3565-3568.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03565
    摘要 ( )   PDF (591KB) ( )  
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    在一个垃圾短信泛滥的时代,清除垃圾短信将耗费大量的时间和精力,挖掘垃圾短信的发送特征是解决这一问题的关键。在分析现有的短信过滤机制(算法)的基础上,根据中值滤波的思想,将短信发送者离散的交互单元合并成一个连续的交互单元,进而提出有效交互周期的概念,以入出比、有效交互周期等特征建立垃圾短信的综合过滤算法。通过对2000万条真实短信记录进行实验,统计得到过滤算法针对垃圾短信的查全率达到99.51%,查准率为49.90%。实验结果表明,算法提高了垃圾短信检测的效率和速度,可适用于垃圾短信实时拦截技术。
2024年 44卷 6期
刊出日期: 2024-06-10
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