当期目录

    2013年 第33卷 第02期 刊出日期:2013-02-01
    先进计算
    面向云平台的资源分配策略研究
    秦志光 柯涛 刘梦娟 王聪
    2013, 33(02):  299-307.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00299
    摘要 ( )   PDF (1023KB) ( )  
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    资源分配策略的研究一直是云计算领域研究的热点和难点。针对当前已有的资源分配策略进行了深入调研和分析,首先简要分析了云平台资源分配存在的挑战;然后给出了云平台资源分配的形式化描述;在此基础上,从启发式分配算法、基于经济理论的策略,以及其他分配策略三个方面对当前主流的资源分配策略进行描述,分析其优缺点;最后结合具体指标对主流策略进行了综合比较,并指出未来的研究方向。
    基于拓扑马蹄理论的双耦合振子系统混沌现象研究
    徐桂兰 唐宋 杨芳艳
    2013, 33(02):  304-307.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00304
    摘要 ( )   PDF (597KB) ( )  
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    目前,耦合振子网络中的群体混沌现象已经成为混沌研究的新兴热点。因为群体混沌的发现历史较短,缺少成熟的研究理论和方法,主要的研究手段还是集中在诸如数值计算、功率谱和Lyapunov指数等较为粗糙的方法,难以描述群体混沌发生机制,缺乏严格数学意义下的判定。借助拓扑马蹄理论,对一双耦合振子构成的四维连续系统中的群体混沌现象进行了深入研究,在其庞加莱映射的相空间中找到了一维拉伸的拓扑马蹄,不仅严格判定了双耦合振子系统中群体混沌,而且揭示了群体混沌行为发生的动力学机制。
    基于粘贴和2-臂DNA模型的层次聚类算法
    白雪 任晓玲 刘希玉
    2013, 33(02):  308-315.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00308
    摘要 ( )   PDF (555KB) ( )  
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    为了充分利用DNA分子在生物计算中的高度并行性和强大的存储能力,将DNA计算引入层次聚类实现对数据集的全局搜索。提出了粘贴模型与2-臂DNA分子相结合的混合模型求解最近邻层次聚类的DNA算法。针对二维数据空间,算法首先基于最小生成树思想产生图的边的所有组合链;其次筛选含n-1条边的链,基于边附着顶点,并选择包含全部顶点的复合链;再将复合链末尾连接相应边的权值片段,电泳出最短链;最后通过荧光分析法读解,得到最终的聚类结果。与已有文献同类算法对比表明,该算法在保持多项式操作时间下,更充分考虑连接边的长度,并将读解步骤数限定为常数步。
    改进的带经验因子的二进制粒子群优化算法
    曹义亲 张贞 黄晓生
    2013, 33(02):  311-315.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00311
    摘要 ( )   PDF (749KB) ( )  
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    针对传统二进制粒子群优化(BPSO)算法未充分利用粒子位置的历史信息辅助迭代寻优,从而影响算法寻优效率的进一步提高的问题,提出一种改进的带经验因子的BPSO算法。该算法通过引入反映粒子位置历史信息的经验因子来影响粒子速度的更新,从而引导粒子寻优。为避免粒子对历史信息的过度依赖,算法通过赏罚机制和历史遗忘系数对其进行调节,最后通过经验权重决定经验因子对速度更新的影响。仿真实验结果表明,与经典BPSO算法以及相关改进算法相比,新算法无论在收敛速度还是全局搜索能力上,都能达到更好的效果。
    基于Bloch球面坐标的量子粒子群算法
    陈义雄 梁昔明 黄亚飞
    2013, 33(02):  316-322.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00316
    摘要 ( )   PDF (545KB) ( )  
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    为了提高粒子群优化(PSO)算法的优化效率,结合量子理论提出一种基于Bloch球面坐标的量子粒子群优化算法。在Bloch球面坐标下,粒子自动更新旋转角大小和粒子位置,不需将旋转角以查询表的形式设定(或设定为区间上的固定值),弥补了Bloch球面坐标下量子进化算法和量子遗传算法的不足,算法更具有普遍性;用量子Hadamard门实现粒子的变异,增强了种群的多样性,促使粒子跳出局部极值点。对典型函数优化问题的仿真结果表明,提出的算法稳定性强,精度高,收敛速度快,具有一定的实用价值。
    基于余弦函数改进的PSO算法及其仿真
    张敏 黄强 许周钊 姜柏庄
    2013, 33(02):  319-322.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00319
    摘要 ( )   PDF (648KB) ( )  
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    粒子群算法具有简单、易于实现等优点在科学与工程领域得到了很好的验证,但是粒子群优化算法与其他进化算法一样存在容易陷入局部极小和早熟收敛等缺点。分析了其存在缺点的主要原因,并此基础上提出了一种改进的粒子群算法(CPSO)。利用余弦函数非线性改变惯性权重、对称改变学习因子进一步提高了粒子的学习能力,同时引入了细菌趋化操作用以维持种群多样性,使得CPSO算法性能在一定程度上优于标准粒子群(SPSO)算法。利用五个标准测试函数对三种算法的仿真结果进行可对比分析,分析结果表明:CPSO算法能在一定程度上跳出局部最优,有效地避免了SPSO算法早熟收敛问题,并具有较快的收敛速度。
    具有O(n)时间复杂度的分布式请求集生成算法
    武鹏 李美安
    2013, 33(02):  323-360.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00323
    摘要 ( )   PDF (557KB) ( )  
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    在大规模完全分布式系统的互斥问题上,快速生成请求集是必要的。在基于松弛差集的相关原理上,引入了二次松弛差集的概念。经分析相关概念及定理,将原本“求差”的过程变为“求和”的过程;进而利用 “求和”步骤间的递推关系,大大减少了求和步骤,使整个算法的时间复杂度控制在O(n)。与时间复杂度同为O(n^2)的其他经典算法相比,生成的请求集长度仍保持在2n^(1/2)的数量级。
    人工智能
    基于流形主动学习的遥感图像分类算法
    刘康 钱旭 王自强
    2013, 33(02):  326-328.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00326
    摘要 ( )   PDF (477KB) ( )  
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    为了高效地解决遥感图像分类问题,提出一种基于流形学习和支持向量机(SVM)的图像分类算法。在初始阶段,该算法首先利用初始训练集训练SVM,并且使用SVM找出离分类界面最近的样本;然后在所选样本中利用拉普拉斯图构建样本空间的流形结构,选出最具有代表性的样本加入训练集;最后利用高光谱图像进行实验进行验证。通过与现有的主动学习算法进行比较,结果表明该算法获得了更高的分类准确率。
    求解作业车间调度问题的差分和声搜索算法
    张敬敏 李霞
    2013, 33(02):  329-356.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00329
    摘要 ( )   PDF (749KB) ( )  
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    为能够应用和声搜索算法(HSA)高效求解作业车间调度问题(JSSP),提出一种新的差分和声搜索算法(DEHSA)。首先,针对和声函数连续而工序离散现象,设计了排序工序数量转换法,将浮点数的和声转换成工件序列;其次,为提高HSA的收敛速度,改进了HSA的进化模式,不仅是替换一个最差解,还提出了和声变量进化时依赖于当前最优解的“导优”概率;最后,将差分进化算法(DEA)引入到HSA中,克服了HSA方向性差和后期停滞的现象。仿真实验结果表明,DEHSA在求解JSSP上具有可行性和有效性。
    基于网格搜索的船体不规则分段动态堆放方法
    陆春霞 马少辉
    2013, 33(02):  333-337.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00333
    摘要 ( )   PDF (785KB) ( )  
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    针对船体分段建造后在堆场中的空间调度问题,提出基于网格搜索的分段动态空间调度算法。首先,利用改进的粒子群算法产生多个可行的分段堆放序列;然后,采用基于网格搜索的定位策略对堆放序列进行空间布局解码。在解码过程中,运用位图对场地及投影多边形进行信息描述,快速寻找多边形的最佳定位位置。考虑分段堆放问题的动态性的时空关联性,同时以场地平均利用率和需要挪动的场地内分段总数的综合加权作为评价函数,利用改进的粒子群算法对方案进行择优,得到近似最优解,实现了堆放方案的全局优化。通过对船厂实际生产数据的实证分析以及堆放算法间的对比分析,结果证明,所提算法在综合评价场地利用率、移动分段数和运算效率的条件下是最优的。
    求解护士排班问题的变邻域搜索算法
    王超 董兴业
    2013, 33(02):  338-352.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00338
    摘要 ( )   PDF (769KB) ( )  
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    变邻域搜索算法是求解护士排班问题的一个有效算法,其扰动方法对算法性能有显著影响。为提高护士排班问题中护士的满意度,提出一个改进的变邻域搜索(IVNS)算法。该算法使用了三种邻域结构,而且当使用任意的邻域都不能进一步改进当前解时,设计了一个对当前最优解进行扰动的方法,即在排班期间内随机地选择两天,在不违反硬性约束的条件下选出一组值班护士并交换他们在这两天中的班次。在2010年举行的第一次全球护士排班大赛提供的一组公共测试集上与一个混合变邻域搜索(HVNS)算法进行了比较,在Sprint-early、Medium-early和Long-early组算例上的结果表明,IVNS算法的最优值至少不劣于HVNS,而平均值均优于HVNS;IVNS算法的最大方差为0.72,波动范围小,求解性能稳定。IVNS的扰动方案对现有方案的扰动较小,能有效跳出当前局部最优,增强变邻域搜索算法的优化能力,与HVNS算法相比,其求解性能更优。
    多约束分级寻优结合预测计算的智能组卷策略
    鲁萍 王玉英
    2013, 33(02):  342-345.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00342
    摘要 ( )   PDF (643KB) ( )  
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    针对智能组卷中多约束制约降低组卷成功率且难以实现知识点自动均匀分布的问题,提出一种多约束分级寻优的策略,通过分级降低问题规模,利用树形结构管理知识点实现知识点均匀分布;针对中小型题库组卷成功率低的问题,在分级寻优中针对章节约束和题型约束提出了一种基于预测计算的无回溯的智能组卷算法,提高组卷成功率。实验测试表明,算法适用于大、中、小型题库,均能得到较理想的组卷结果。
    新的多移动机器人任务协商模型
    柯文德 彭志平 陈珂 蔡则苏
    2013, 33(02):  346-349.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00346
    摘要 ( )   PDF (635KB) ( )  
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    针对多机器人协商中缺少心智状态与实际任务执行能力、通信带宽拥挤导致的低实时性以及从协商历史中缺乏快速学习等问题,提出一种多移动机器人任务协商模型。首先,阐述了机器人基本运动形态;其次,为多机器人协商定义了基于π演算的心智状态(信念、目标、意图、知识更新等)与能力状态(协作、能力判断、任务分配等);再次,构建了多机器人协商模型,研究了协商周期、协商任务、协商效用估计、协商分配协议、学习机制等。最后在机器人足球比赛平台上验证了方法的有效性。
    基于二维主元分析的间歇过程故障诊断
    孔晓光 郭金玉 林爱军
    2013, 33(02):  350-352.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00350
    摘要 ( )   PDF (438KB) ( )  
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    传统的多向主元分析(MPCA)已广泛应用于监视多变量间歇过程。在MPCA算法中,三维的间歇过程数据需要转换为高维的二维向量,导致计算量和存储空间大,同时不可避免地丢失一些重要信息。因此,提出一种新的基于二维主元分析(2DPCA)的故障诊断方法。由于每个批次的间歇过程数据是一个二维向量(矩阵),应用以各个批次矩阵为分析对象的2DPCA算法,避免矢量化,存储空间和存储需求小;另外,2DPCA采用各个批次的协方差的平均值来进行建模,能够更加准确地反映出不同类型的故障,在一定程度上增强了故障诊断的准确性。半导体工业实例的监视结果说明,2DPCA方法优于MPCA。
    基于遗传优化径向基概率神经网络的岩性识别应用
    靳玉萍 李保霖
    2013, 33(02):  353-356.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00353
    摘要 ( )   PDF (584KB) ( )  
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    岩性识别是测井数据解释中最关键的一环,但传统的岩性识别方法解释效率慢,精度低,受人为因素影响大。为此,提出一种遗传优化径向基概率神经网络(RBPNN)的岩性识别方法。该方法融合概率神经网络(PNN)和径向基函数神经网络(RBFNN)的优势来构造RBPNN,采用遗传算法搜索使得RBPNN训练法误差最小的最优隐中心矢量和相匹配的核函数控制参数,优化网络结构,提高收敛速度与精度,形成全结构遗传优化的RBPNN模型。实例应用表明,基于遗传优化RBPNN的岩性识别能够达到工程实际应用的规范标准,且是可行有效的,能够为油田地质勘探领域的岩性识别提供科学的理论支持与依靠。
    网络与通信
    基于非均匀切割的HiCuts分类算法
    汪文勇 任春梅 黄鹂声
    2013, 33(02):  357-360.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00357
    摘要 ( )   PDF (671KB) ( )  
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    数据包分类技术广泛应用于许多网络服务当中, HiCuts算法是多维包分类中最具有代表性的数据包分类算法。但由于规则集分布不均匀,通过简单地随机等分某个域很难将规则划分到不同的节点去,从而导致决策树树深度急剧增加,使算法查找的时间效率和空间效率大大降低。通过大量统计分析发现,规则集中的规则域并非均匀分布在其取值范围内,为此,在HiCuts算法的基础上提出了一种利用非均匀切割技术的N-HiCuts算法来构建决策树。算法对于分布不均匀的域依据统计规则进行非均匀切割,对规则集中分布均匀的某些域采用等分函数来进行切割,从而提高每次对规则集进行切割的效率。实验证明,该算法的整体性能得到较大的提高。
    基于历史效用的机会网络路由算法
    刘期烈 许猛 李云 杨军
    2013, 33(02):  361-364.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00361
    摘要 ( )   PDF (620KB) ( )  
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    针对机会网络中传统的概率路由协议投递率较低的问题,提出一种基于历史相遇预测的改进概率路由(HMPR)算法。该算法根据节点历史接触时间和接触频率两个因素,预测数据包成功投递到目的节点的效用值,通过比较其效用值大小来决定数据包是否转发到下一跳节点。仿真结果表明,与传统的传染路由和概率路由相比,该路由在数据包投递率、平均延迟时间和平均缓存时间方面比上述两个路由协议的性能更好。
    实现无线传输能量效率最大化的功率控制新方法
    赵慧 张学 刘明 龚海刚 吴跃
    2013, 33(02):  365-381.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00365
    摘要 ( )   PDF (735KB) ( )  
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    能量效率是无线自组织网络中非常重要的性能指标。到目前为止,自组织网络的能量效率还没有一个普遍接受的定义,且得出的结论多数是渐近的或定性的,其实用性非常有限。将比特看作质量为1的物理粒子,假设其在传输过程中携带了一定的信息动能,并将能量效率定义为物理能量转化为信息能量的比率,然后从信息论的角度定量地研究了无线传输的能量效率。通过理论分析,得出如下结论:能量效率随发送功率的增加非单调变化,且存在一个最优发送功率,使得能量效率取得最大值;给出了相应的最优发送功率,这将为协议设计提供最直接的帮助。根据得出的理论结果,提出了一种基于参数估计的功率控制的方法,并在Micaz传感器节点上进行了相关的实验。实验结果证明了此功率控制方法的有效性。
    基于分簇的低功耗多跳无线传感器网络层次时间同步算法
    王玉秀 黄剑 石欣 王小刚
    2013, 33(02):  369-373.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00369
    摘要 ( )   PDF (836KB) ( )  
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    针对典型时间同步算法在应用于多跳无线传感器网络(WSN)时主要集中于提高网络同步精度而忽略能耗、路径跳数、误差累积等问题,提出一种基于分簇的低功耗多跳WSN层次时间同步算法。该算法基于分簇的层次型网络结构,选取某一簇内节点与簇头进行双向同步,其邻居节点通过被动监听方式间接完成同步,减少了数据包传输数量,且数字签名方式保证了消息传输的安全性;引用了同步分组延迟的周期更新系数,以进一步减少报文开销。仿真结果表明,算法有效地降低了能量消耗,提高了网络寿命,具有一定的实用性。
    无线传感器网络数据的相关性自适应压缩感知
    周剑 张明新
    2013, 33(02):  374-389.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00374
    摘要 ( )   PDF (738KB) ( )  
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    为减小无线传感器(WSN)网络数据传输过程中相关性发生变化对压缩感知重构精度的影响,提出一种相关性自适应的网络数据重构方法。该方法首先通过迭代对待重构数据的相关性进行估计,进而采用支集元素的两步相关检验方法对网络数据稀疏系数向量中非零元素进行重构,最终得到更为精确的重构数据。仿真结果表明,该算法能有效抑制实际传输过程中各种干扰对网络数据重构的影响,提高网络数据相关性变化情况下的重构准确度。
    光网络中基于小波变换的链路故障监测算法
    熊余 刘晓清 彭海英 王汝言
    2013, 33(02):  382-399.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00382
    摘要 ( )   PDF (651KB) ( )  
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    针对光网络中传统故障监测方法误差大、速度慢等问题,提出一种基于小波变换的链路故障监测算法。在该算法中采用动态周期轮询的方法监测链路光功率,利用小波变换在时—频域上的良好局部特性提取监测值中的故障信息。算法对监测到的光功率值进行多尺度分解以降低噪声影响,从而提高故障监测的准确性。仿真结果表明,与时域的分析方法相比,基于小波变换的故障监测算法能够较好地克服噪声影响,漏警率减少到0,误警率降低了5百分点;而且实验环境下的故障监测时间为2.53~3.12ms,能够满足实时需要。
    基于多层混合结构的IPv6路由表查找算法
    邓亚平 周美红
    2013, 33(02):  385-389.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00385
    摘要 ( )   PDF (845KB) ( )  
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    针对现有的大多IPv6路由表查找算法采用各种优化手段提高查找性能,却使得路由更新需要重构整个路由表的问题,提出基于多层混合结构的IPv6路由表查找算法。该算法在第一层借鉴最优查找树的优点,把前缀1~16位的不同取值按其在路由表中出现的概率降序存储在线性表中,在第二、三层把前缀的17~32位和33~48位分别用二叉平衡树组织,在第四层把49~64位使用线性表组织。实验结果表明,该算法查找速度快,占用内存少,动态增量更新速度快。
    基于粒子群优化的主动队列管理方法
    王军祥 林柏钢
    2013, 33(02):  390-396.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00390
    摘要 ( )   PDF (611KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对网络拥塞现象,基于粒子群优化(PSO)提出了一种新的主动队列管理算法RQQM。该算法首先通过粒子群优化和变异算子来计算当前队列长度,并且基于到达速率和当前队列长度给出了丢包策略和丢包概率。最后,以实际数据将RQQM算法与基于速率的早期检测公平队列管理(RFED)算法和自适应主动队列管理(ABLUE)算法进行仿真实验,
    发现丢包率受利用率和缓冲区影响较大;同时实验结果表明RQQM算法的公平性远远优于其他两种算法,其平均丢包率降低至12.21%。
    G3-PLC前向纠错编码的性能分析与改进
    吴晓猛 刘宏立 李成 谷志茹
    2013, 33(02):  393-396.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00393
    摘要 ( )   PDF (595KB) ( )  
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    针对G3标准中卷积码的码率单一且码率较低,数据速率损失大的问题,分析了G3标准的正交频分复用(OFDM)低压电力线载波通信系统模型,提出了一种基于RS编码、卷积编码、增信删余编码以及重复编码和二维时频交织的前向纠错编码设计方案,并重点介绍了利用增信删余方式来提高码率的方法。最后通过对该方案的仿真实验得出,在该方案下卷积码的码率由1/2提高到了2/3,在不增加译码复杂度的情况下提高了数据速率,能够实现有效而可靠的通信,可广泛应用于低压电力线通信。
    Turbo乘积码译码算法的优化和改进
    柳昭 魏延清 张晓明
    2013, 33(02):  397-399.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00397
    摘要 ( )   PDF (483KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    Chase2算法是Turbo乘积码(TPC)软判决译码中常采用的算法之一。由于传统的Chase2算法中欧氏距离计算以及寻找竞争码字都需要大量的运算,因而在硬件上实现比较复杂。为此,在传统Chase2算法的基础上,采用相关度量等价替代欧氏距离的度量,简化寻找竞争码字的过程,以降低译码复杂度;调整竞争码字不存在时的软输出信息值,以提高编码增益。仿真结果表明:改进算法比传统的Chase算法译码速度更快,译码性能更好,非常适合硬件实现。
    信息安全
    基于马尔可夫的Web应用生存性模型
    秦志光 宋旭 耿技 陈伟
    2013, 33(02):  400-403.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00400
    摘要 ( )   PDF (637KB) ( )  
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    针对现有生存性模型缺乏实践指导意义及不能刻画Web应用特性的问题,对Web应用的特点进行讨论,尤其是对原子Web应用和组合Web应用的区别及特点进行探讨,重点考虑了如何对组合Web应用中各原子Web应用之间的调用关系进行分析和建模;同时通过将环境引入到生存性的分析中,分别构建了原子Web应用的生存性模型和基于马尔可夫过程模型的组合Web应用生存性模型。根据建立的Web应用生存性模型,提出一个在Web应用处于不利环境中时,部分或全部服务失效情况下的恢复方案。最后通过已建立的模型对一个案例进行了分析,给出了其恢复过程,在恢复过程中保证了较好的生存性。
    基于自律计算的网络安全态势感知模型
    张丹 郑瑞娟 吴庆涛 代玉梅
    2013, 33(02):  404-407.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00404
    摘要 ( )   PDF (646KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对当前网络安全管理的复杂性和态势感知过程缺乏自适应性等问题,提出一个基于自律计算的网络安全态势感知模型。利用自律反馈机制对态势提取进行实时分析;根据提取的态势信息,从攻击和防御两个角度出发,采用层次分析法建立多层次多角度的网络安全态势评估模型;依据过去和当前网络安全态势,采用改进的遗传神经网络方法建立网络安全态势预测模型。仿真实验结果表明,具有自律反馈机制的态势感知模型可以有效增强系统的自适应能力。
    基于任务划分的防信息聚合泄密模型
    解文冲 杨英杰 汪永伟 代向东
    2013, 33(02):  408-416.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00408
    摘要 ( )   PDF (791KB) ( )  
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    针对BLP模型中存在的信息聚合泄密、可信主体权限过大以及模型完整性缺失的问题,结合文件分级保护的需求,提出了基于任务划分的防信息聚合泄密模型IALP。首先,探讨了信息聚合形成的原因及研究现状;然后,以任务划分为基础,对主体的信息可知度及客体所占信息权重进行量化,提出了相对可信主体的概念,给出了模型安全公理和状态转换规则。最后,经理论证明、应用举例和分析表明,该模型能够控制主体对具有聚合泄密关系的客体集合的可知程度,并在一定程度上限制可信主体权限以及增强完整性。
    基于聚类的分级匿名方法
    桂琼 程小辉
    2013, 33(02):  412-416.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00412
    摘要 ( )   PDF (842KB) ( )  
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    为了防止链接攻击导致隐私的泄露,同时尽可能降低匿名保护时的信息损失,提出(λα, k)-分级匿名模型。该模型根据隐私保护的需求程度,将各敏感属性值划分为高、中、低三个等级类,通过隐私保护度参数λ灵活控制泄露风险。在此基础上,给出一种基于聚类的分级匿名方法。该方法采用一种新层次聚类算法,并针对准标识符中数值型属性与分类型属性采用灵活的概化策略。实验结果显示,该方法能够满足敏感属性的分级匿名保护需求,同时有效地减少信息损失。
    无随机预言的完全匿名多服务订购系统
    柳欣 雷文庆
    2013, 33(02):  417-429.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00417
    摘要 ( )   PDF (1076KB) ( )  
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    最近,Canard等(CANARD S, JAMBERT A. Untraceability and profiling are not mutually exclusive [C]// TrustBus 2010: Proceedings of the 7th International Conference on Trust, Privacy and Security in Digital Business, LNCS 6264. Berlin: Springer-Verlag, 2010: 117-128)提出了多服务订购的概念以及几个实例化的系统。然而,这些系统仅满足较弱的可撤销的匿名性且不适合于“按次付费”的服务。为此,通过对Canard等的系统进行扩展而提出一个改进的多服务订购系统。新系统利用Liu等(LIU J K, AU M H, SUSILO W, et al. Enhancing location privacy for electric vehicles (at the right time) [EB/OL]. [2012-08-01]. http://eprint.iacr.org/2012/342)的匿名支付技术实现了对“按次付费”的支持,利用Peng-Bao小区间证明技术实现了对“账户余额足以为当前服务付费”的零知识证明。此外,通过将Cramer等的技术应用于底层∑协议,实现了新系统的构造过程所需的完全零知识的知识证明协议。相对于已有的典型系统,新系统的优势体现在安全性方面:首先,在标准模型下满足可证安全;其次,实现了3个关键性质的最强安全等级,即支付令牌的不可分割性、用户的匿名性和底层证明系统的零知识性。
    基于无线传感器网络相关性的信息安全防御机制
    洪勇 李平
    2013, 33(02):  423-467.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00423
    摘要 ( )   PDF (635KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    当无线传感器网络中的传感节点被俘获时,可能发生内部攻击,从而致使系统信息安全缺失。针对这一情况,提出一种基于环状空间相关性模型的安全防御机制。基于环状空间相关性的模型,节点与节点之间进行信任值结合计算,相邻节点再对其进行信任评估,根据信任评估识别被俘获节点,间接去除被俘获节点信息,以达到信息的安全防御。仿真实验表明,经过机制改进后的各数据失真度有明显提高。该机制能有效识别并剔除虚假、恶意信息,提高系统的信息安全性。
    基于对支持向量机的多类分类算法在入侵检测中的应用
    聂盼盼 臧洌 刘雷雷
    2013, 33(02):  426-429.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00426
    摘要 ( )   PDF (638KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对基于传统支持向量机(SVM)的多类分类算法在处理大规模数据时训练速度上存在的弱势,提出了一种基于对支持向量机(TWSVM)的多类分类算法。该算法结合二叉树SVM多类分类思想,通过在二叉树节点处构造基于TWSVM的分类器来达到分类目的。为减少二叉树SVM的误差累积,算法分类前首先通过聚类算法得到各类的聚类中心,通过比较各聚类中心之间的距离来衡量样本的差异以决定二叉树节点处类别的分离顺序,最后将算法用于网络入侵检测。实验结果表明,该算法不仅保持了较高的检测精度,在训练速度上还表现了一定优势,尤其在处理稍大规模数据时,这种优势更为明显,是传统二叉树SVM多类分类算法训练速度的近两倍,为入侵检测领域大规模数据处理提供了有效参考价值。
    基于局部变化性的网页篡改识别模型及方法
    魏文晗 邓一贵
    2013, 33(02):  430-433.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00430
    摘要 ( )   PDF (657KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对传统的网页远程监控方式局限于静态网页的问题,本文提出一种适用于动态网页的基于规则的分类模型。该模型考虑到网页的局部变化性,首先根据历史页面的动态更新,划分网页的动态区域和静态区域;其次,对动态区域,根据历史特征计算相关阀值,对静态区域建立分块的MD5历史库;最后,根据定义的IF-THEN规则决定是否发送警报。实验表明,该模型能在更短时间内完成全站检测,对正常页面的误报率较低,对异常页面的检测率较高。
    基于图像Tchebichef矩抗几何攻击的零水印算法
    程兴宏 侯榆青 程璟星 蒲鑫
    2013, 33(02):  434-437.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00434
    摘要 ( )   PDF (639KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    由于目前基于图像矩技术的水印算法水印容量小,算法复杂,鲁棒性有待提高,提出一种新颖的抗几何攻击的零水印算法。该算法以图像归一化技术和Tchebichef矩系数的特点为基础,首先计算原始图像单位圆内旋转归一化的Tchebichef矩,将Tchebichef矩的左上角部分扫描成数值矩阵;然后根据数值矩阵和水印图像生成二进制密钥并保存到零水印信息库。证明版权时待检测图像也按相同的流程处理,利用密钥和生成的数字矩阵提取待检测图像的水印。实验结果表明,该算法对任意角度的旋转、缩放和常规信号处理及其组合攻击具有很强的鲁棒性。
    信息嵌入位置自适应选择的鲁棒水印算法
    李松 顾巧论 高铁杠
    2013, 33(02):  438-446.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00438
    摘要 ( )   PDF (629KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了更好地提高嵌入水印后的图像质量,提出了一种利用遗传算法(GA)优化支持向量回归机(SVR)的鲁棒水印算法。把经Haar小波变换后,图像子带中具有强相似性的数据作为特征向量,用于被遗传算法优化的SVR建立小波系数方向树的模型。通过比较特征向量均方差(MSE)的大小来自适应地确定水印嵌入的位置。水印的嵌入与提取是通过调整模型的预测值与目标值之间的大小来实现的。实验结果表明,所提算法对常见的图像攻击有很强的鲁棒性,而且水印图像在嵌入容量为16384比特的情况下,峰值信噪比可以达到44.15dB。因此能够有效抵抗常见的水印攻击,在嵌入大量信息的情况下,具有很高的透明性。
    标准模型下可证明安全的新公钥加密方案
    王泽成
    2013, 33(02):  441-446.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00441
    摘要 ( )   PDF (951KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对标准模型下抗适应性选择密文攻击语义安全的公钥加密方案存在的效率比较低或者所基于的计算假设比较强的问题,基于最近提出的d-判定性Diffie-Hellman问题构造了一个新的可证明安全的公钥加密方案。方案的构造和安全性证明采用哈希证明系统方法,达到了高效安全的目标。方案所基于的d-判定性Diffie-Hellman问题的难度介于计算Diffie-Hellman问题和判定性Diffie-Hellman问题之间,方案的效率优于基于计算Diffie-Hellman问题的方案,与基于判定性Diffie-Hellman问题的方案相近。该方案实现了计算假设与效率之间的一个比较好的折中,并且可以根据实际需要选择不同的d值以达到不同的安全级别。
    一种改进的双向盲代理重签名方案
    李希合 杨小东
    2013, 33(02):  447-449.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00447
    摘要 ( )   PDF (479KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    分析了Deng等(DENG Y Q, DU M H, YOU Z L, et al. A blind proxy re-signatures scheme based on standard model [J]. Journal of Electronics and Information Technology, 2010, 32(5): 1119-1223)提出的双向盲代理重签名方案,发现该方案是不安全的,并给出了一种伪造攻击,受托者不需要与代理者合谋就能成功伪造委托者的签名。为了克服该方案存在的安全缺陷,提出了一个在标准模型下可证安全的双向盲代理重签名方案,可以有效地抵抗这类伪造攻击,并且受托者和代理者都无法获知所签消息的内容,能够更好地保护消息的隐私。分析结果表明,改进的新方案具有盲性、双向性、多用性、透明性和密钥最优性。
    可重构的串行高级加密标准加解密电路设计
    谢惠敏 郭东辉
    2013, 33(02):  450-459.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00450
    摘要 ( )   PDF (770KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了进一步提高高级加密标准(AES)算法在现场可编程门阵列(FPGA)上的硬件资源使用效率,提出一种可支持密钥长度128/192/256位串行AES加解密电路的实现方案。该设计采用复合域变换实现字节乘法求逆,同时实现列混合与逆列混合的资源共享以及三种AES算法密钥扩展共享。该电路在Xilinx Virtex-Ⅴ系列的FPGA上实现,硬件资源消耗为1871slice、4RAM。结果表明,在最高工作频率173.904MHz时,密钥长度128/192/256位AES加解密吞吐率分别可达2119/1780/1534Mb·s^(-1)。该设计吞吐率/硬件资源比值较高,且适用支持千兆以太网。
    BIOS陷门实现机理及检测技术研究
    姜子峰 曾光裕 王炜 高洪博
    2013, 33(02):  455-459.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00455
    摘要 ( )   PDF (780KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    基本输入输出系统(BIOS)陷门对计算机系统影响巨大,且现有工具难以有效检测其存在。在逆向分析基础上,研究了BIOS结构及BIOS代码混淆技术。根据实现粒度,将BIOS陷门分为模块级BIOS陷门与指令级BIOS陷门,详细分析了这两类陷门的实现原理与特点。最后提出了基于模块构成分析的模块级陷门检测方法和基于完整性度量的指令级陷门检测方法。实验结果表明,两种方法能有效检测与之对应的BIOS陷门的存在。
    多媒体处理技术
    搜索引擎中基于内容的图像重排序
    谢辉 陆月明
    2013, 33(02):  460-462.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00460
    摘要 ( )   PDF (474KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标

    针对基于文本的图像搜索结果的排序不能很好满足用户查询期望的问题,提出两种基于内容的图像搜索结果重排序方法:基于相似性积分的重排序算法(SI算法)和基于Dijkstra算法的重排序算法(D算法)。这两种方法把图像作为节点,利用图像的颜色和形状特征计算图像间的相似性,并将相似性作为边的权重构建相似性图,SI算法根据每个节点图像相似性积分的大小来进行排序,D算法则利用Dijkstra算法从指定图像开始对所有图像节点进行遍历排序。实验结果表明,两种方法都能很好地改善图像搜索排序结果,其中SI算法适合使用在初始查准率在0.5~0.9的情况;而D算法不要求初始查准率,但对图像间相似性值的精确度要求高,可以用于用户指定一张查询相关图像的重排序。

    基于扩展射线法的三维模型检索
    姜阳 吕学强 李琳 施水才
    2013, 33(02):  463-467.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00463
    摘要 ( )   PDF (782KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对原始射线法特征提取时间较长、仅利用三角形面片问题,提出一种基于不相交平面束原理的扩展射线法。从质心均匀散射出一组射线与三角形面片相交,利用射线确定的不相交平面束定位交点;根据交点、顶点到质心的距离,建立检索模型以改善三维模型的检索效果。利用普林斯顿大学三维模型库的10类模型作为实验数据,实验结果表明:与原始射线法对比,扩展射线法不仅提高了特征提取速度,而且提高了检索准确率。
    结合熵主成分变换与优化方法的遥感图像融合
    罗晓清 吴小俊
    2013, 33(02):  468-475.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00468
    摘要 ( )   PDF (814KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    在遥感图像融合中,融合图像光谱失真是主要存在的问题,为此提出一种结合熵主成分变换与优化方法的图像融合方法。通过熵主成分变换将庞杂的多波段数据用尽可能少的波段表示出来,减少光谱维数,且从熵的贡献角度出发完成投影变换保留更多的源波段信息。取第一熵主分量,与直方图匹配后的全色图像进行小波变换,分别获取低频和高频子图。对低频子图采用量子粒子群优化方法搜索线性加权的最优融合权值,对高频子图采用统计特征与统计模型相结合的方式完成融合,小波融合结果作为第一熵主分量。最后,熵主成分逆变换得到融合后的遥感图像。选用熵、交叉熵、标准差、梯度、相关系数和光谱扭曲度作为客观评价指标。实验结果表明,所提方法能够提升空间细节且避免融合图像光谱失真。
    新的基于稀疏表示单张彩色超分辨率算法
    杨玲 刘怡光 黄蓉刚 黄增喜
    2013, 33(02):  472-475.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00472
    摘要 ( )   PDF (660KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    传统的基于学习的超分辨率算法普遍采用样本库来训练字典对,训练时间长且对样本库依赖较大。针对传统算法的不足,提出一种新的单张彩色图像超分辨率算法。该方法基于稀疏编码超分辨率模型,利用图像自相似性和冗余特性,并结合图像金字塔结构,采用低分辨率图像本身来训练高、低分辨率图像块的字典对。同时,针对彩色图像,该算法采用一种基于稀疏表示的彩色图像存储技术,将彩色图像的三通道值组合成一个向量进行图像稀疏处理,以更好地维持原始图像细节信息。实验结果表明,与传统的超分辨率算法相比,该算法不但有更好的视觉效果和更高的峰值信噪比(PSNR),而且计算速度快。
    基于稀疏分解和聚类的自适应图像去噪新方法
    魏雅丽 温显斌 邹永廖 郑永春
    2013, 33(02):  476-479.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00476
    摘要 ( )   PDF (668KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    随着信号稀疏表示原理的深入研究,稀疏分解越来越广泛地应用于图像处理领域。针对过完备字典构造和稀疏分解运算量巨大的问题,提出一种基于稀疏分解和聚类相结合的自适应图像去噪新方法。该方法首先通过改进的K均值(K-means)聚类算法训练样本,构造过完备字典;其次,通过训练过程中每一次迭代,自适应地更新字典的原子,使字典更适应样本的稀疏表示;然后利用正交匹配追踪(OMP)算法实现图像的稀疏表示,从而达到图像去噪的目的。实验结果表明:与传统的字典训练方法相比,新算法有效地降低了运算复杂度,并取得更好的图像去噪效果。
    基于压缩感知的超分辨率图像重建
    樊博 杨晓梅 胡学姝
    2013, 33(02):  480-483.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00480
    摘要 ( )   PDF (711KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    压缩感知(CS)利用图像稀疏表示的先验知识,从少量的观测值中重建出原始图像。将CS理论应用于单幅图像超分辨率(SR),提出一种基于两步迭代收缩算法和全变分(TV)稀疏表示的图像重建方法。该方法无需任何训练集,仅需单幅低分辨率实现图像重建。算法在测量矩阵里加入下采样低通滤波器以使SR问题满足应用CS理论的有限等距性质;采用TV正则化函数,利用两步迭代法引入TV去噪算子,可以更好地重建图像边缘。实验结果证明,与已有的超分辨率方法相比,在不同的放大倍数下所提方法重建图像视觉效果更好,在峰值信噪比(PSNR)的评价指标上有显著的提高(4~6dB),且实验证实滤波器的引入决定算法的重建质量。
    快速收敛的置信度传播立体匹配算法
    张红颖 刘奕萱 杨宇
    2013, 33(02):  484-494.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00484
    摘要 ( )   PDF (624KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对传统基于置信度传播的立体匹配算法运算次数较多、效率低下的问题,提出一种快速收敛的置信度传播算法。该算法在计算每一个像素点的置信度时,只考虑当前像素点自适应大小邻域内像素点对它的信息传递,而忽略距离较远的像素点的影响。实验结果表明提出的算法在保持相近匹配精度的前提下,运算时间减少40%~50%,满足立体匹配的实时性要求。
    参数自适应的图像亚像素级配准方法
    韩磊 黄陈蓉 徐梦溪 郑胜男
    2013, 33(02):  487-490.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00487
    摘要 ( )   PDF (644KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    目前基于区域的图像配准方法不能同时满足宽范围运动参数和高准确度的配准要求。基于图像变换的频域和空间域特性,提出一种运动参数自适应的图像配准方法,设计了旋转参数、平移参数的估计步骤和融合方法。基于仿真实验对参数自适应方法与Vandewalle方法、Keren改进方法的效果进行了比较分析,采用误差的标准差和均方误差两项指标评价配准算法的参数自适应性和配准准确度,参数自适应方法的两项评价指标均低于另两种方法,表明其在宽范围运动参数估计方面有自适应能力和高配准精度。
    快速的局部二值拟合优化分割算法
    林亚忠 李新 张会奇 栾钦波
    2013, 33(02):  491-494.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00491
    摘要 ( )   PDF (716KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对灰度不均匀图像难以正确分割和分割结果依赖于初始轮廓的问题,提出一种快速稳定的分割算法,首先通过自适应距离保持水平集演化(ADPLS)算法进行初始分割以获取较好的初始轮廓,然后采用局部二值拟合(LBF)模型进行快速分割。实验表明,改进后的模型有良好的分割效果,较好地解决了分割速度、精度及稳定性之间的矛盾。
    改进的基于在线Boosting的目标跟踪方法
    孙来兵 陈建美 宋余庆 杨刚
    2013, 33(02):  495-502.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00495
    摘要 ( )   PDF (884KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对被跟踪目标发生严重遮挡、暂时离开跟踪画面或位移发生重大变化时,采用基于在线Boosting跟踪的邻近区间更新算法导致错误累积进而产生漂移甚至跟踪失败的问题,提出一种改进的基于在线Boosting的目标跟踪方法。由在线Boosting算法对分类器特征库进行更新,使用卡尔曼滤波动态更新阈值,使系统能根据跟踪目标的置信度自动用获取到的局部特征对阈值做相应调整。当运动目标的置信度低于下限阈值时,采用Blob跟踪方法,根据颜色和空间上的相似性将目标分割为多个区域,每个区域包含有区域号、位置、大小信息,随机选取一个进入在线Boosting跟踪模块进行检测,直到获取到置信度达到上限阈值时,切换到邻近区域更新算法进行跟踪。对不同视频序列测试的结果表明,与传统在线Boosting算法和其他跟踪算法相比,所提出算法能快速准确获取跟踪目标并具有更强的鲁棒性。
    基于快速鲁棒特征的CamShift跟踪算法
    王晋疆 刘阳 吴明云
    2013, 33(02):  499-502.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00499
    摘要 ( )   PDF (669KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了解决CamShift算法由于对颜色敏感导致的跟踪效果变差或失效的问题,提出一种基于局部特征匹配的CamShift跟踪算法。采用快速鲁棒特征(SURF)方法在多通道图像的目标区域和搜索区域提取包含图像信息的局部特征点,并利用近似最近邻搜索对特征点进行匹配;使用提纯后的匹配结果得到特征点的位置、尺度及方向信息,对CamShift方法进行约束和更新,以提高跟踪精度和稳定性。实验结果表明,与经典CamShift算法和同类的改进算法相比,该算法能够较好地实现对复杂背景下旋转和放缩运动目标的实时跟踪。
    基于细胞神经网络的快速手语视频分割方法
    张爱华 雷小亚 陈晓雷 陈莉莉
    2013, 33(02):  503-506.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00503
    摘要 ( )   PDF (564KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为实现感兴趣区手语视频编码,提高通话效率,提出一种基于细胞神经网络(CNN)的快速手语视频分割方法。该方法首先利用肤色信息特征进行基于CNN的肤色检测,检测出手语视频中的肤色区域;然后对肤色检测结果,利用帧差法进行基于CNN的运动检测,获得初始的手势区域;最后采用形态学处理方法进行空洞填充和边界平滑,实现了手语视频图像序列中的面部和手部区域的分割。研究结果表明,该方法能够快速准确地进行手语视频分割。
    面向光照可变的人脸识别方法
    李昕昕 陈丹 许凤娇
    2013, 33(02):  507-514.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00507
    摘要 ( )   PDF (831KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    传统Retinex算法在侧光严重的情况下难以消除阴影,为此提出一个对数形式的传导函数,取得了很好的光照补偿效果。为提高人脸识别率,将该问题看成一个典型的模式分类问题,提出基于局部二值模式(LBP)特征的支持向量机(SVM)人脸识别方法,使用“一对一”的方法将多类问题转化为SVM分类器可以解决的两类问题,实现了高效的人脸识别。在CMU PIE、AR、CAS-PEAL以及自行采集的人脸库上进行了仿真实验,结果表明该方法能够有效地去除光照影响,相对传统方法具有较优的识别性能。
    基于强跟踪滤波器预测的主动表观模型人脸特征点跟踪
    佟磊 赵晖
    2013, 33(02):  511-514.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00511
    摘要 ( )   PDF (629KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    利用主动表观模型(AAM)可以对视频序列中人脸进行特征点定位,当目标对象与初始位置偏离过大时,就会使拟合过程陷入局部最小,使迭代无法收敛到正确位置,造成定位失败。针对此问题,提出了一种基于强跟踪滤波器(STF)预测的AAM(STF-AAM)人脸特征点跟踪方法。首先,将视频中头部运动看成动态系统,然后利用强跟踪滤波器对其进行预测跟踪,从而找到每一帧的拟合初始位置并进行拟合运算。由于视频序列中每一帧中的拟合初始位置都能被快速找到,从而取得了比较精确、快速的跟踪结果。实验结果表明,所提方法与传统方法相比在保证拟合精度的同时,提高了算法的跟踪定位速度。
    利用直线参数信息的建筑物灭点检测方法
    储珺 王丽 张桂梅
    2013, 33(02):  515-538.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00515
    摘要 ( )   PDF (858KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对现有的灭点检测方法未充分利用产生灭点的直线的参数信息,导致检测精度较低、计算量较大等问题,提出了一种利用直线参数信息的稳健灭点检测算法。首先采用Canny算子和Hough变换相结合的方法提取出建筑物图像中较长的稀疏直线,通过分析直线的参数信息,对不同方向直线进行聚类,并证明了各方向的直线参数满足线性分布关系;然后利用稳健回归算法建立直线参数的线性模型,并据此去除外点,获得产生有效候选灭点的有效直线束;最后根据有效直线束计算曼哈顿方向的最优灭点。实验结果表明,所提的灭点检测算法应用于规则建筑物图像的摄像机标定时,焦距的平均误差为1.05像素。
    基于特征草图和分形插值的可控真实感地形合成
    王继东 赵瑞斌 庞明勇
    2013, 33(02):  519-542.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00519
    摘要 ( )   PDF (691KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    三维地形在各种虚拟室外场景设计与制作中有着广泛的应用,为实现地形合成结果的可预测性和可控制性,提出一种基于特征草图绘制和独立山体拼合的真实感地形合成算法。首先在四叉树结构细分下借助改进的分形插值方法生成多个不同形状和地表特征的独立山体;然后,在用户绘制的期望地形特征曲线的控制下将一定数量的独立山体自然拼合生成最终的三维地形模型。实验结果表明,算法不仅能有效控制地形合成结果,同时支持多种类型的真实感虚拟地形的合成。
    一种树木折枝现象的仿真算法
    孙金萍
    2013, 33(02):  522-529.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00522
    摘要 ( )   PDF (696KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了快速真实地模拟风力过大引起的树木折枝现象,提出了一种仿真算法。首先结合噪声函数给出一个风场模型,然后应用材料力学知识分析树枝的运动细节后得出树枝的变形参数,并将变形参数加入到树木的分形几何解释中,最后在此基础上设计了树木折枝的可视化仿真方法。该算法可以通过调整风场模型中的参数得到不同风力作用下树木折枝的可视化仿真效果。仿真结果表明了算法的正确性和有效性,能够为统计树木受灾情况提供参考依据。
    网络环境下道路三维整体建模与简化方法
    蒲浩 李伟 赵海峰
    2013, 33(02):  525-529.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00525
    摘要 ( )   PDF (901KB) ( )  
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    为实现网络环境下道路工程的三维可视化,对其中的关键技术:顾及约束的整体模型构建及模型简化方法进行了研究。基于约束Delaunay三角网构建理论,建立了外形与内部拓扑关系均为整体的道路三维模型。提出了顾及道路约束边界的半边折叠误差度量方法,采用半边折叠操作,在服务器端对道路模型进行整体简化,并建立操作层次树存储操作记录;提出了约束边优先细化,延迟简化的视相关策略,结合视相关重构准则,减少网络可视化所需传输的数据量,在客户端实现了道路三维模型的快速重构。基于上述原理方法开发了相关系统,已在高速公路的网络建设管理中成功应用。
    基于图像空间的快速碰撞检测算法
    于海军 马纯永 张涛 陈戈
    2013, 33(02):  530-533.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00530
    摘要 ( )   PDF (653KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了满足日益复杂的虚拟环境中碰撞检测的高实时性要求,提出一种基于图像空间的快速碰撞检测算法,有效利用了图形处理器(GPU)的加速功能。该算法以基于物体空间的凸块层次二叉树技术及方向包围盒(OBB)之间的碰撞检测为前提,可快速排除场景中明显不相交的凸块;然后通过生成的凸块潜在碰撞检测集,在RECODE算法的基础上,得到一种运行效率更高的碰撞检测算法。实验结果表明,在同等复杂的虚拟环境中,尤其是复杂度较高的虚拟环境中,该算法具有更高的碰撞检测实时性,取得了良好的效果。
    基于加权两向二维线性鉴别分析的SAR目标识别方法
    刘振 姜晖 王粒宾
    2013, 33(02):  534-538.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00534
    摘要 ( )   PDF (751KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为解决传统Fisher线性鉴别分析(LDA)在SAR图像目标识别中存在的“小样本”问题和“次优性”问题,提出一种基于加权的两向二维线性鉴别分析方法(W(2D)2LDA)。该方法对两向二维线性鉴别分析准则中散度矩阵的构造进行加入权值的改进,采用加权的两向二维鉴别准则函数进行特征提取,从理论上有效解决了 “次优性”问题,并缓解了“小样本”问题。对美国运动与静止目标获取与识别(MSTAR)计划录取的SAR图像数据进行的仿真实验结果表明,该算法增强了提取特征的可鉴别性,能够以较小的特征维数和运算量获得更高的识别率,验证了该算法的有效性。
    基于颜色和纹理特征的伪装色矿工目标检测
    鲜晓东 李克文
    2013, 33(02):  539-542.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00539
    摘要 ( )   PDF (601KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对矿井下某些地段低光照低对比度导致矿工目标与环境颜色相似,呈现伪装色特点,一般场景目标检测方法易产生矿工漏检、误检的问题,提出了采用高斯混合模型(GMM)和局部二值模式(LBP)纹理模型线性融合的方法对目标矿工进行检测。首先利用高斯混合模型拟合背景颜色信息,然后通过局部二值模式纹理模型提取图像纹理信息,最后将颜色信息和纹理信息线性融合对矿工进行检测。实验结果表明,在满足实时性的同时,减少了矿工目标出现漏检、误检的问题,该方法可对具有伪装色特征的矿工目标进行实时检测,准确性高。
    基于多尺度匹配滤波和集成学习的眼底图像微脉瘤检测
    彭英辉 张东波 沈奔
    2013, 33(02):  543-566.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00543
    摘要 ( )   PDF (834KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对微脉瘤的灰度分布特性,提出一种新的微脉瘤检测算法。首先通过多尺度匹配滤波筛选出候选微脉瘤病变点,并作为种子点利用区域生长技术分割出病变区域;然后提取病变区域特征向量;最终采用Adaboost神经网络集成分类器检测真实的微脉瘤病变。在公开的ROC数据集测试表明,所提方法检测的平均正确率达到40.92%,优于以往的双环滤波和形态学方法。
    数据库技术
    基于清晰半径的模糊点二次聚类算法
    高翠芳 胡权
    2013, 33(02):  547-582.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00547
    摘要 ( )   PDF (597KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对模糊C-均值(FCM)聚类算法在模糊边界上容易出现划分错误的问题,提出一种对模糊点进行二次处理的改进算法。该算法以各类中的数据分布密度为依据,首先利用清晰点构成超球体中心区域,然后基于中心区域的清晰半径定义一种新的相似性距离,并利用该距离对模糊点的隶属度进行二次计算,重新确定其类别归属。实验结果显示,改进算法能有效纠正分类错误,提高模糊点的清晰度,在密度差异较大的数据集上具有一定的应用潜力。
    结合X-means聚类的自适应随机子空间组合分类算法
    曹鹏 李博 栗伟 赵大哲
    2013, 33(02):  550-553.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00550
    摘要 ( )   PDF (700KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对大规模数据的分类准确率低且效率下降的问题,提出一种结合X-means聚类的自适应随机子空间组合分类算法。首先使用X-means聚类方法,保持原有数据结构的同时,把复杂的数据空间自动分解为多个样本子空间进行分治学习;而自适应随机子空间组合分类器,提升了基分类器的差异性并自动确定基分类器数量,提升了组合分类器的鲁棒性及分类准确性。该算法在人工和UCI数据集上进行了测试,并与传统单分类和组合分类算法进行了比较。实验结果表明,对于大规模数据集,该方法具有更好的分类精度和健壮性,并提升了整体算法的效率。
    基于网页正文结构和特征串的相似网页去重算法
    熊忠阳 牙漫 张玉芳
    2013, 33(02):  554-557.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00554
    摘要 ( )   PDF (661KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了减少重复网页对用户的干扰,提高去重效率,提出一种新的大规模网页去重算法。首先利用预定义网页标签值建立网页正文结构树,实现了层次计算指纹相似度;其次,提取网页中高频标点字符所在句子中的首尾汉字作为特征码;最后,利用Bloom Filter算法对获取的特征指纹进行网页相似度判别。实验表明,该算法将召回率提高到了90%以上,时间复杂度降低到了O(n)。
    平均互信息和类别区分性修剪规则的KNN算法
    周靖
    2013, 33(02):  558-562.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00558
    摘要 ( )   PDF (780KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    大规模的样本数量及其特征高维性影响着K最近邻(KNN)分类算法的分类性能。为此,提出一种具备降维、修剪机制的特征参数平均互信息和类别区分性的KNN改进算法AMI&CD-KNN。首先使用熵中平均互信息的概念,衡量特征参数体现类别特征信息的准确程度;然后采用特征参数相对类别的优势率及其在数据集中的分布概率描述类别区分性,用于体现特征参数提供类别信息量的大小;最后建立特征参数平均互信息和类别区分性的内在联系,设计样本修剪方法,从而达到在保证分类准确性的前提下,提高分类速度的目的。理论分析与仿真实验表明,与经典KNN及其他具备修剪机制的算法比较,提出的算法具有更高的分类泛化性。
    一种具有自适应机制的闪存数据库索引结构
    房俊华 王翰虎 陈梅 马丹
    2013, 33(02):  563-566.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00563
    摘要 ( )   PDF (591KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对闪存数据库系统索引技术中基于日志更新策略存在的检索效率低、日志空间分配不合理及合并带来的高昂更新代价等问题,提出一种具有自适应机制的索引结构LM-B+TREE。LM-B+TREE将索引的更新缓冲页映射于传统B+TREE的相应节点,并根据闪存索引的读写负载及读写代价差异,动态地分配缓冲更新区,自适应地调整索引架构。实验证明LM-B+TREE能够动态地调整索引架构来适应索引的读写负载代价,在减少索引更新代价的同时,有效地提高了索引的查询性能。
    计算机软件技术
    基于地理信息系统技术的数据采集与监视控制系统设计
    杨泽平 刘德强 王茜 向强铭
    2013, 33(02):  567-574.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00567
    摘要 ( )   PDF (838KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对现有数据采集与监视控制(SCADA)系统向综合自动化发展所带来的分布式控制和缺乏地理信息技术支持的现状,采用系统一体化集成技术实现地理信息系统(GIS)与SCADA系统的综合设计;系统基于C/S层次化体系结构。利用ActiveX技术完成系统整合,由此SCADA系统作为监控的基本手段,而GIS则为系统提供必要的地理信息支持;系统设计注重数据的实时性与一致性建设,建立一体化数据库实现数据的无缝连接与共享;通过现场设备与远程客户端的通信,进行现场视频监测;并为系统添加了安全性措施。经过测试,系统能够在现场环境中成功运行并验证了各项功能,运行稳定,可扩展性高。
    基于SSH框架的EPON性能管理系统的设计与实现
    龚尚福 龚琴 冯健
    2013, 33(02):  571-574.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00571
    摘要 ( )   PDF (603KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对C/S模式的网络管理系统可移植性、负载能力差的现状,设计并实现了一种基于Web的以太无源光网络(EPON)性能管理系统。系统利用SNMP4J类库来开发网络管理系统底层应用,采用基于MVC模式的SSH框架来完成用户界面表示、应用业务逻辑和数据访问逻辑的分离,实现系统相关性能参数的采集、统计、分析与显示等功能。测试结果表明,系统的性能告警上报时延、单项操作响应时间均远小于《中国电信移动业务网络管理系统规范——总册(v1.1)》标准中的要求。
    嵌入式实时控制系统软件可靠性建模与应用
    郭荣佐 黄君
    2013, 33(02):  575-578.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00575
    摘要 ( )   PDF (575KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    嵌入式实时控制系统(ERCS)广泛应用于各种控制系统中,其软件不同于普通软件,除满足实时性要求外,可靠性也是相当重要的。首先对嵌入式实时控制系统软件进行形式化抽象定义,然后对不可再分的软件模块进行可靠性建模,并应用Copula函数对软件系统进行建模,最后应用建立的模型,对具体的系统进行了软件可靠性计算。通过实例计算可知,用Copula函数建立的嵌入式实时控制系统软件可靠性模型,考虑了软件各个模块的相依性,进而得到嵌入式实时控制系统软件模块相依的可靠度较各模块独立时有所提高。
    典型应用
    基于浮动车移动轨迹的新增道路自动发现算法
    蒋新华 廖律超 邹复民
    2013, 33(02):  579-582.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00579
    摘要 ( )   PDF (632KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了实现电子地图数据的动态更新,以支持日新月异的交通路网的地理信息服务,提出一种基于浮动车技术的新增道路自动发现算法。系统实时计算大规模浮动车数据移动轨迹,并与现有图层进行图像配准以提取疑似新增道路集,进而通过筛选过滤算法对数据集进行数据清洗,并自动地生成包含其位置和长度等信息的疑似新增道路报表及其临时图层。实验结果表明,该算法可快捷地自动发现新增道路,新增道路最快发现时间小于5min,是解决目前交通道路图层更新滞后问题的一种有效方法。
    基于手机定位信息的地铁乘客出行路径辨识方法
    赖见辉 陈艳艳 钟园 吴德仓 袁奕芳
    2013, 33(02):  583-586.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00583
    摘要 ( )   PDF (696KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对复杂轨道网络环境的下出行路径选择问题,传统方法采用理论推算往往与实际偏差较大。基于手机定位信息的出行路径辨识方法,利用手机用户在无线通信网络中产生的信令事件数据,根据其在地铁中的正常位置更新规则得到出行路径,针对信令数据存在缺失的情况,以用户的其他信令事件数据及K短路校核法,对路径的有效性进行检测,进而得到实际出行路径。实测结果表明,用该方法得到的用户出行路径与真实路径偏差较小。。
    基于可信QoS聚类的遥感服务发现机制
    姚建华 吴加敏 牛温佳 童恩栋
    2013, 33(02):  587-591.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00587
    摘要 ( )   PDF (878KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    Web服务技术已经在遥感领域被用于增强遥感资源的动态性和可扩展性,然而遥感服务底层的遥感数据具有大跨度频率变化的特性,服务提供商给出的服务质量(QoS)属性值也属于开放不可信,这两点都降低了遥感服务发现的效率和准确性。为此,提出一种新的基于可信QoS聚类的遥感服务发现机制,采用底层服务响应时间、更新频率和上层服务评价等标准综合衡量QoS,进而设计更新频率自适应的QoS探测和更新机制,并通过聚类方法提高了所发现遥感服务的QoS可信性。实验表明,该方法可以提高遥感服务发现的效率和用户满意度。
    新的基于分组处理的射频识别标签防碰撞算法
    刘迟时 王春华 伏奎
    2013, 33(02):  592-599.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00592
    摘要 ( )   PDF (606KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对现有几种基于二叉树的防碰撞算法识别时延较长、数据传输量大的情况,提出一种新颖的防碰撞算法。算法采用分组策略,读写器按顺序依次识别每个分组,减少了每次应答标签的数量和碰撞发生的概率;此外,把标签ID分为两段识别,第一段为前7位,剩余部分为第二段,标签ID分段处理能减少冗余数据的传输。仿真结果表明,该算法相比其他几种算法,查询次数少,数据传输量仅为动态二叉树搜索(DBS)算法的1/6,识别效率有较大幅度提高。
    基于不同重采样算法的RFID指纹定位
    黄保虎 刘冉 张华 张昭
    2013, 33(02):  595-599.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00595
    摘要 ( )   PDF (790KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为满足移动机器人精确定位的需求,提出一种基于不同重采样算法的粒子滤波指纹定位法。定位阶段首先利用机器人运动学建立运动模型作为粒子预测分布, 并将当前的观测信息和环境指纹融入, 以改善滤波效果, 减少所需粒子数;然后给出精致重采样(ER)算法,以提高粒子的细化能力,减少粒子匮乏效应并提高定位精度;最后分析不同重采样算法对定位精度的影响,且从不同的实验角度进一步验证定位算法的精确性以及可靠性。实验结果表明, 该算法在定位精度和鲁棒性方面都有显著提高。
    用于水听器线列阵的精密时钟同步方法
    陈劲 段发阶 蒋佳佳 常宗杰 华香凝 李彦超
    2013, 33(02):  600-602.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2013.00600
    摘要 ( )   PDF (555KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对海洋水声探测时水听器间的数据采集同步问题,提出了一种全阵列精确同步的采集时钟产生与传递方法。采用独立的高精度主时钟、异步差分传输线和从时钟端的锁相环(PLL),实现了多节点长时间不间断工作方式下的同步采集,具有抗干扰能力强、同步性能好的特点。建立了时钟同步模型,详细分析了同步延迟的产生环节。通过电路实验验证了整个方案的可行性,在经过长度为18m的非屏蔽双绞线传递后,恢复的从时钟延迟不大于165ns,且与距离成线性正比关系。所提方法已经用于实际的水听器阵列数据采集系统,取得较好的效果。
2022年 42卷 3期
刊出日期: 2022-03-10
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