当期目录

    2013年 第33卷 第08期 刊出日期:2013-08-01
    网络与通信
    基于微博网络的影响力最大化算法
    吴凯 季新生 郭进时 刘彩霞
    2013, 33(08):  2091-2094.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2013.08.2091
    摘要 ( )   PDF (648KB) ( )  
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    由于影响范围的重叠效应,单纯的影响力度量算法并不能解决微博网络中的影响力最大化问题,针对这一研究现状,提出一种用于微博网络中Top-K节点挖掘的算法GABE。通过归纳决定微博用户影响力的关键因素,提出了节点间影响率的概念,进而建立了用于用户影响力度量的WIR算法;根据得到的WIR值提出了符合微博特性的影响力传播模型,运用贪婪算法挖掘出微博网络中的Top-K节点。以爬取到的新浪微博数据进行了模拟验证,结果发现GABE在影响范围上与传统的最大化算法和影响力度量算法相比分别提高了7.7%和20%。这表明通过引入微博特性和贪婪思想,GABE较好地解决了微博网络中的影响力最大化问题。
    基于协同过滤的Web服务动态社区发现算
    吴钟 聂规划 陈冬林 章佩璐
    2013, 33(08):  2095-2099.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2013.08.2095
    摘要 ( )   PDF (782KB) ( )  
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    针对现有社区发现算法挖掘结果精确度不高以及Web服务资源智能推荐质量较低的问题,在传统协同过滤算法的基础上,提出了基于节点相似性的动态社区发现算法。首先以连接节点最多的中心节点为起始网络社区,以社区贡献度为衡量指标不断形成多个全局贡献度饱和的社区;再使用重叠度计算将相似度高的社区进行合并,最后通过计算目标用户与社区中其他用户之间的动态相似度,将计算结果降序排列后构成邻近用户集,获得社区化推荐对象。实验结果表明,提出的社区发现算法对用户社会网络的社区分类与实际社区分类结果吻合,提高了社区挖掘的精确度,有助于实现高质量的社区化推荐。
    移动通信网络位置群体关联用户挖掘
    刘分 葛国栋 赵宇 刘冰洋
    2013, 33(08):  2100-2103.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2013.08.2100
    摘要 ( )   PDF (675KB) ( )  
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    当前用户网络关系分析主要是研究用户之间的关联关系或群体关系,对于网络中用户与群体之间关联关系的研究相对较少。鉴于移动通信网络用户之间存在多样的特征关联,用户与群体之间也存在多样的关联关系。基于移动通信网络中具有一定通信相关性和位置规律相似性的特定群体,将位置预测引入位置项相关性度量,建立用户位置轨迹相关性度量标准,并提出了特定群体位置关联用户挖掘算法。仿真结果表明,所提出的方法能够实现对用户与群体之间关联关系的度量,能够利用位置相关性发现与特定群体具有潜在关联的用户。
    高效无线传感器网络强k-栅栏覆盖节能算法
    郭新明
    2013, 33(08):  2104-2107. 
    摘要 ( )   PDF (849KB) ( )  
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    为了进一步降低监测穿越行为的无线传感器网络强k-栅栏覆盖的能耗,首先证明了强k-栅栏覆盖最小能耗问题是NP难的,进而提出了一个节点感知功率可调的启发式节能算法HARPN。该算法根据栅栏中相邻节点的间距和前向节点的状态制定了4种节点感知半径的计算规则,再根据节点感知半径的大小确定节点的感知功率等级,在保证传感栅栏贯通的前提下,尽可能降低栅栏整体的能耗。理论分析和仿真实验表明,在相同的栅栏波动条件下,HARPN算法的适应性和稳定性更强,网络平均能耗约为Heuristic-2算法的62%,网络的生存期进一步延长。
    基于空间分辨率的无线传感网节点调度策略
    任秀丽 王伟勇
    2013, 33(08):  2108-2111. 
    摘要 ( )   PDF (658KB) ( )  
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    节点调度策略是解决无线传感器网络(WSN)能量受限和覆盖高度冗余的一种有效方法,但在节能的同时又必须满足覆盖率的需求。针对随机调度中的能量消耗不均衡且使用不合理等问题,提出一种基于空间分辨率的节点调度策略。该策略通过控制区域中的活动节点数来保障网络的覆盖率要求,并利用剩余能量来均衡化各节点的能耗。同时借助邻居节点保障机制,一方面关闭休眠节点的实时监听,减少不合理的能耗;另一方面缓解节点轮休时可能出现的覆盖漏洞问题,有效保障网络覆盖率。仿真结果表明,该策略在网络覆盖率、生存期以及节点间的能耗均衡度等方面的性能表现优于Gur Game等调度算法。
    异构移动终端能量感知的P2P数据共享机制
    杜鹏 白光伟 沈航 曹磊
    2013, 33(08):  2112-2116. 
    摘要 ( )   PDF (985KB) ( )  
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    针对现有P2P数据共享网络中存在的移动终端异构性这一问题,提出一种异构移动终端能量感知的P2P数据共享机制。该机制在判断移动终端类型的同时引入能量感知模块,用于预测终端的剩余能量,在此基础上,根据网络环境的变化动态地调整数据的共享策略。仿真实验表明,该机制能够有效提高移动终端的能量利用率,平衡终端的负载,延长数据共享时间,从而提高数据分发成功率。在保持文件高可用性的前提下,平均减少15%的终端能耗。
    基于方向预测的移动自组网概率转发算法
    李世宝 娄琳琳 陈瑞祥 洪利
    2013, 33(08):  2117-2120. 
    摘要 ( )   PDF (650KB) ( )  
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    移动自组网中传统的路由算法大多采用拉网式的盲搜索,导致路由开销较大,针对这一问题,提出一种基于方向预测的概率转发算法。该算法通过监听网络中传输的各种数据包,从中提取节点ID和时间信息,这些信息反映了到目的节点的距离;在此基础上,计算节点的转发概率,并根据网络的变化自适应地调整,使得路由过程始终沿着目的节点所在方向进行,限定了搜索区域。仿真结果表明,该算法的路由开销比洪泛降低了70%,比经典概率转发算法降低了20%,提高了网络性能。
    多跳协作分集系统的中断性能
    唐菁敏 曹金石 龙华 张春平
    2013, 33(08):  2121-2123. 
    摘要 ( )   PDF (585KB) ( )  
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    推导了在高信噪比条件下解码转发(DF)多跳分集网络的中断概率近似表达式和分集度;针对解码转发多跳分集系统不能提供空间满分集这一缺点,提出改进的选择性解码转发(SDF)算法,当中继节点不能正确解码信息时,将由源节点重新发送信息;相应地推导了在高信噪比条件下SDF多跳分集系统中断概率表达式及分集度。通过理论分析及仿真结果表明,SDF能有效改善协作分集系统的传输性能,且能获得空间满分集增益。
    CORBA分布式系统中网络分割协议可行度分析
    陈雅琳 黄宏光 李燕斌
    2013, 33(08):  2124-2127. 
    摘要 ( )   PDF (846KB) ( )  
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    对象管理组织(OMG)颁布的容错CORBA通过对象冗余的方式实现容错。但容错CORBA(FT-CORBA)没有对网络分割的问题提供解决方法,即在网络分割的情况下,由于分割子网之间无法传递最新的复制对象状态,导致网络处于不断重复获取复制对象状态的阶段,操作不能继续执行,从而大大降低了系统的可执行性。通过在CORBA中间件中添加附件,在原有的容错机制上,根据对象一致性的要求分级,对不同等级的对象一致性对象采取不同的容错措施来提高系统的可执行性。并对网络分割为3个子网和10个子网的情况下进行了可行度分析验证。当网络分割情况不严重,即使所有子网都没有包含大部分网络节点时,改进的容错机制仍有较好的可执行度。当网络分割成的子网数比较多,网络的可行度与单个子网包含整个分布式系统节点数的多少有关,如果没有一个子网包含分布式系统中大部分节点时,网络的可行度仍然非常低,但仍优于改进前分布式系统的可行度。整个改进机制添加在中件间附件中,无需改变原有的ORB代码。
    基于0-1分布的RFID标签估计算法
    钱晓捷 郭洪圆 田阳光
    2013, 33(08):  2128-2131. 
    摘要 ( )   PDF (622KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对大规模无线射频识别系统中,现存标签估计算法估计时间随标签数量增加而线性增加,以及误差较大的问题,提出一种基于0-1分布的标签估计算法。该算法利用0-1分布的特性,通过设定特定帧长及选择标记,来选择响应盘存命令的标签集合,使得估计时间降低为标签数量的对数级,并通过多次随机重复取均值来降低估计误差。仿真结果表明,该算法比其他算法估计误差至少降低0.9%,且波动性更小。
    基于标签分组的RFID防碰撞算法
    陈荣伶 王玉皞 刘祎 陈中平
    2013, 33(08):  2132-2135. 
    摘要 ( )   PDF (658KB) ( )  
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    针对无线射频识别技术中的读写碰撞问题提出了一种新的标签防碰撞算法。该算法利用陪集分解理论将电子标签分组,限定每组标签在规定的时隙响应。根据查询码和碰撞特征位,阅读器可在一个时隙内识别出一组标签。Matlab仿真结果表明,在多标签时该算法的时隙利用率和吞吐率优于二进制搜索算法和动态帧时隙算法。
    移位位反序列捕获算法
    任国凤 吉江 田竹梅
    2013, 33(08):  2136-2139. 
    摘要 ( )   PDF (626KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    当捕获周期较长的序列时,传统的滑动相关捕获方式会消耗巨大的系统资源。为此提出位反向量和移位位反向量,使得由序列状态的试错结果可直接推断出后续序列状态的试错结果,从而避免重复的序列推算过程,提高滑动相关效率。随后通过证明控制状态的生成规律,节省了位反向量及移位位反向量的存储空间。据前述原理,设计出了移位位反序列捕获算法及其接收机,使得捕获复杂度从常规的O(n2)下降为O(n)。
    先进计算
    异构云中面向集群负载均衡的任务调度策略
    刘卫宁 高龙
    2013, 33(08):  2140-2142. 
    摘要 ( )   PDF (676KB) ( )  
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    负载均衡是提高资源利用率和系统稳定性的重要手段。基于改进的自适应变异粒子群算法,提出了一种异构环境下面向集群负载均衡的任务调度策略。在调度策略的设计中,融入了经济学“二八”定律,通过把握用户对集群节点安全性和可靠性的偏好程度并预估任务的负载信息,在保证系统负载尽量均衡的前提下,最小化任务执行时间的同时提高大客户满意度。仿真实验显示,改进的自适应变异粒子群算法比未改进的自适应变异粒子群算法和基本粒子群算法在收敛速度和跳出局部最优两个方面都有更好的表现。结果表明,改进的自适应变异粒子群算法在保证集群负载均衡的同时可以更好地提高云服务提供商的利润空间。
    基于社会网络特征的云服务副本放置策略
    罗浩宇 陈旺虎
    2013, 33(08):  2143-2146. 
    摘要 ( )   PDF (812KB) ( )  
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    为提高云环境下业务流程的执行效率,提出一种云服务副本放置策略。该策略基于社会网络分析的思想,挖掘出云服务社区中服务网络的连通性、中心化等社会网络特征,从而确定服务网络中处于枢纽位置的中心服务节点。通过分析中心服务节点和其前驱节点的逻辑序列关系,结合服务节点所在物理机的负载情况,确定中心服务节点的副本的宿主物理机并进行预放置。实验结果表明,该策略可以减少云环境中的业务流程因异地服务的交互造成的时间消耗,均衡节点负载,提高业务流程的执行效率。
    云计算中基于优先级和费用约束的任务调度算法
    武小年 邓梦琴 张明玲 曾兵
    2013, 33(08):  2147-2150. 
    摘要 ( )   PDF (634KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对云计算中的服务质量保证问题,提出一种基于优先级和费用约束的任务调度算法。该算法通过计算任务优先级和资源服务能力,分别对任务和资源进行排序和分组,并根据优先级高低和服务能力强弱建立任务组和资源组间的调度约束关联;再通过计算任务在关联资源组内不同资源上的完成时间和费用,将任务按优先级高低依次调度到具有任务完成时间和费用折中值最小的资源上。与Min-Min和QoS-Guided-Min算法的对比实验结果表明,该算法具有良好的系统性能和负载均衡性,并降低了服务总费用。
    基于改进量子遗传算法的云计算资源调度
    刘卫宁 靳洪兵 刘波
    2013, 33(08):  2151-2153. 
    摘要 ( )   PDF (448KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对云计算环境下资源的高效调度问题,当前研究较少关注云服务提供商的服务成本,为此,以云服务提供商降低最小服务成本为目的,提出了改进量子遗传算法的云资源调度算法。由于采用二进制量子位表示的染色体无法描述资源调度矩阵,该算法将量子位的二进制编码转换为实数编码,并使用旋转策略和变异算子保证算法的收敛性。通过仿真实验平台将此算法与遗传算法和粒子群算法进行比较分析,在种群迭代次数为100的情况下,分别取种群数为1和10,实验结果表明该算法能取得更小的最小服务成本。
    云计算环境下对资源聚类的工作流任务调度算法
    郭凤羽 禹龙 田生伟 于炯 孙华
    2013, 33(08):  2154-2157. 
    摘要 ( )   PDF (614KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对云计算环境中资源具有规模庞大、异构性、多样性等特点,提出了一种对资源进行模糊聚类的工作流任务调度算法。经过对网络资源属性进行量化、规范化,以预先构建的任务模型和资源模型为基础,结合模糊数学理论划分资源,使得在任务调度时能够较准确地优先选择综合性能较好的资源类簇,缩短了任务资源相匹配的时间,提高了调度性能。通过仿真实验将此算法与HEFT、DLS进行比较,实验结果表明,当任务在[0,100]范围增加时,该算法平均SLR比HEFT小34%,比DLS小99%,其平均Speedup比HEFT大59%,比DLS大102%;当资源在[0,100]范围增加时,该算法平均SLR比HEFT小36%,比DLS小97%,其平均Speedup比HEFT大45%,比DLS大108%。所提算法实现了对资源的合理划分,且在执行跨度方面具有优越性。
    Hadoop任务分配策略的改进
    黄承真 王雷 刘小龙 况亚萍
    2013, 33(08):  2158-2162. 
    摘要 ( )   PDF (756KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    Hadoop广泛应用于大数据的并行处理,其现有的任务分配策略多面向同构环境,或者没有充分利用集群的全局信息,或者在异构环境下无法兼顾执行效率与算法复杂度。针对这些问题,提出异构环境下的任务分配算法λ-Flow算法,将原先一次完成的任务分配过程划分成多轮,每轮基于当前集群状态,以及上轮任务的执行情况,动态进行任务分配,直至全部任务分配结束,以期达到最优执行效率。通过与其他算法对比实验表明,λ-Flow算法能够更好地适应集群的动态变化,有效减少作业执行时间。
    面向服务簇的服务体系结构及服务发现
    胡强 杜玉越
    2013, 33(08):  2163-2166. 
    摘要 ( )   PDF (657KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了缩减服务查找空间,提高服务发现效率,提出服务簇的概念。将具有相似或相同服务功能的Web服务封装为一个服务簇,构建基于服务簇的服务请求/响应模式。给出了服务簇的形式化定义、面向服务簇的服务体系结构以及服务簇模式下的最优服务发现算法。仿真实验以10000个Web服务作为测试源,在服务簇数目不大于1000时,服务簇模式下的服务查找时间以及服务再查找时间均小于600ms,而当前服务响应模式下,上述时间均大于900ms。实验结果表明:基于服务簇的服务请求/响应模式可以显著提高服务发现效率,并能大幅度降低服务再查找的时间。
    基于服务簇和QoS的Web服务组合方法
    邓式阳 杜玉越
    2013, 33(08):  2167-2170. 
    摘要 ( )   PDF (824KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对海量的语义Web 服务组合中如何提高搜索速度和获得最优组合的问题,提出了一种基于服务簇和服务质量(QoS)的快速组合方法。利用预先建立的服务簇进行服务搜索,可以有效缩小搜索空间,降低语义比较的复杂度,快速得到候选服务集合。组合过程中基于服务的最优组合QoS值动态确定阈值进行服务过滤,可以获得多个最优组合。同时采用高效的冗余处理方法保证组合中冗余服务最少,并采用服务簇内部过滤的方法限制候选服务数量,解决了因组合过多造成的运行超时问题。基于海量服务库进行实验,结果表明,服务搜索效率比普通搜索方法可提高几十倍,服务过滤和冗余处理效果明显,可快速获得多个QoS最优的无冗余组合,并且在百万级服务库进行大层次深度的组合时仍可保证良好的运行性能。
    基于循环分块的流水粒度优化算法
    刘晓娴 赵荣彩 丁锐 李雁冰
    2013, 33(08):  2171-2176. 
    摘要 ( )   PDF (906KB) ( )  
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    当计算划分层迭代数目较大,或是循环体单次迭代工作量较大,但可用的并行线程数目较小时,传统的基于循环分块的流水粒度优化方法无法进行处理。为此,提出一种基于循环分块减小流水粒度的方法,并根据流水并行循环的代价模型实现最优流水粒度的求解,设计实现了一个流水计算粒度的优化算法。对有限差分松弛法(FDR)的波前循环和时域有限差分法(FDTD)中典型循环的测试表明,与传统的流水粒度选择方法相比,所提算法能够得到更优的循环分块大小。
    月面地形重构系统中的并行Delaunay算法设计
    王喆 高三红 郑慧英 李立春
    2013, 33(08):  2177-2183. 
    摘要 ( )   PDF (1078KB) ( )  
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    三角剖分过程是影响三维重建系统实时性的瓶颈之一,为提高三角剖分速度,基于共享内存多核计算机设计并实现了并行Delaunay算法。该算法在分治三角剖分算法的基础上,通过改进子三角网归并过程及Delaunay三角网优化过程避免了并行计算中的数据竞争问题。利用月面仿真实验场真实地形数据在50万到500万不同规模的点云数据集上进行了实验,加速比最高可达6.44。除此之外,对算法复杂度、加速比以及并行效率进行了全面分析,并将算法实际应用于月面地形重构系统,实现了虚拟地形的快速构建。
    数据库技术
    基于lazy方法的数量型关联分类
    李学明 李宾飞 杨涛 吴海燕
    2013, 33(08):  2184-2187. 
    摘要 ( )   PDF (620KB) ( )  
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    传统关联分类方法处理数量型数据时,“先离散,再学习”的步骤使新的测试样例可能无法找到合适的离散区间,形成离散盲目性问题。基于lazy的数量型关联分类作为一种新的关联分类法,它首先利用K-近邻分类思想为测试样例求得K-近邻作为新的训练数据集,然后对包含测试样例和K个近邻的数据集离散化,并在K-近邻组成的离散数据集上挖掘关联规则并构造分类器进行分类。最后,通过与传统CBA、CMAR、CPAR算法在7个常用UCI数量型数据集上进行的对比实验结果表明,基于lazy的数量型关联分类方法的平均分类准确率提高了0.66%~1.65%,证明了该方法的可行性。
    相对行常量差异共表达双聚类挖掘算法
    谢华博 尚学群 王淼
    2013, 33(08):  2188-2193. 
    摘要 ( )   PDF (1080KB) ( )  
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    在生物信息学上,挖掘差异共表达双聚类有助于研究衰老、癌变类变化的生物过程。以往的差异共表达双聚类定义仅仅从一组基因的角度来衡量差异,导致包含了很多噪声。为了克服上述缺点提出新的差异共表达支持度MiSupport,可以将一组基因的差异细化到基因级别;并由此定义提出MiCluster算法,可以在两个真实的基因芯片数据中挖掘最大的差异共表达双聚类。MiCluster算法首先基于两个基因芯片数据构建差异共表达权值图,然后基于权值图,采用样本扩展和层次扩展,并利用精确的候选产生方法和高效的剪枝策略,挖掘出最大的差异共表达双聚类。实验结果证明,MiCluster算法比现有的算法快速高效,而且通过均方误差(MSE)测试和基因本体(GO)评价,挖掘出来结果具有更大的统计意义和生物学意义。
    高维数据挖掘中特征选择的稳健方法
    李泽安 陈建平 章雅娟 赵为华
    2013, 33(08):  2194-2197. 
    摘要 ( )   PDF (811KB) ( )  
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    针对高维数据的特点,即数据中变量个数往往大于样本观测数目,并且数据往往具有异质性特点,基于众数回归分析和变量选择降维技术,提出了一种稳健有效的特征选择方法,利用局部二次逼近算法(LQA)和最大期望(EM)算法,给出估计算法和最优调节参数的选取方法。通过实验的模拟数据分析表明,所提出的特征提取选择方法整体优于基于最小二乘和中位数的正则化估计方法,特别当误差是非正态分布时,与已有方法相比具有较高的预测能力和稳健性。
    基于概念格的多值属性关联规则可视化
    郭晓波 赵书良 赵娇娇 刘军丹
    2013, 33(08):  2198-2203. 
    摘要 ( )   PDF (1159KB) ( )  
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    针对传统关联规则可视化方法无法展现数据间的频繁模式和关联关系,表示形式比较单一,缺乏多模式展现形式等问题,提出了一种新的多值属性关联规则可视化表示算法。该算法运用概念格理论对多值属性数据进行了重新定义和分类,将频繁项集和关联规则中的多值数据项分别以概念格结构进行表示,实现了频繁项集可视化展示和一对一、一对多、多对一、多对多及概念分层的多模式关联规则可视化展示。最后,以某省全员人口数据为基础对算法进行了具体实现和分析,同时实现了对人口数据的源数据、频繁模式以及关联关系的可视化展示。实验结果表明,所提出的可视化形式和已有成果相比具有良好的频繁项集与多模式关联规则展现效果。
    基于数据集特点的增强聚类集成算法
    侯勇 郑雪峰
    2013, 33(08):  2204-2207. 
    摘要 ( )   PDF (812KB) ( )  
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    当前流行的聚类集成算法无法依据不同数据集的不同特点给出恰当的处理方案,为此提出一种新的基于数据集特点的增强聚类集成算法,该算法由基聚类器的生成、基聚类器的选择与共识函数构成。该算法依据数据集的特点,通过启发式方法,选出合适的基聚类器,构建最终的基聚类器集合,并产生最终聚类结果。实验中,对ecoli,leukaemia与Vehicle三个基准数据集进行了聚类,所提出算法的聚类误差分别是0.014,0.489,0.479,同基于Bagging的结构化集成(BSEA)、异构聚类集成(HCE)和基于聚类的集成分类(COEC)算法相比,所提出算法的聚类误差始终最低;而在增加候基聚类器的情况下,所提出算法的标准化互信息(NMI)值始终高于对比算法。实验结果表明,同对比的聚类集成算法相比,所提出算法的聚类精度最高,可伸缩性最强。
    海量数据的相似重复记录检测算法
    周典瑞 周莲英
    2013, 33(08):  2208-2211. 
    摘要 ( )   PDF (673KB) ( )  
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    针对海量数据下相似重复记录检测算法的低查准率和低效率问题,采用综合加权法和基于字符串长度过滤法对数据集进行相似重复检测。综合加权法通过结合用户经验和数理统计法计算各属性的权重。基于字符串长度过滤法在相似检测过程中利用字符串间的长度差异提前结束编辑距离算法的计算,减少待匹配的记录数。实验结果表明,通过综合加权法计算的权重向量更加全面、准确反映出各属性的重要性,基于字符串的长度过滤法减少了记录间的比对时间,能够有效地解决海量数据的相似重复记录检测问题。
    信息安全
    等级OSPF网的安全保护方案
    孔令晶 曾华燊 李耀
    2013, 33(08):  2212-2217. 
    摘要 ( )   PDF (981KB) ( )  
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    开放式最短路径优先(OSPF)协议作为目前大规模网络应用最广泛的自治域内路由协议,其安全不仅仅关系到自治域内,同时也关系到自治域外乃至整个网络的正常运行。传统的基于非对称性加密算法的数字签名解决方案能够实现端到端的安全验证,但是却忽略了点对点的方式,而且存储量和额外开销也一直是急需解决的问题。基于对称性加密算法,提出了适宜于OSPF等级区域的安全防护方案HS-OSPF。HS-OSPF扩充了OSPF网原有的二层等级结构,设计了合理、高效的密钥分配与管理方案,克服了传统非对称性密码方案的不足,降低了密钥存储量和系统开销,提高了网内安全通信的实时性。
    移动环境多角色安全互斥风险的模糊评估
    王建军 李建平
    2013, 33(08):  2218-2221. 
    摘要 ( )   PDF (658KB) ( )  
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    传统机制解决移动环境多角色安全互斥问题的效率较低,为此,提出利用多角色综合敏感度评判安全互斥程度的解决方案。系统基于角色内部安全因素模糊评判角色敏感度,再采用补偿竞争算法计算多角色综合敏感度,即对角色敏感度进行海明距离补偿,取补偿后的最大值为多角色综合敏感度,使移动环境多角色系统在安全和效率间取得平衡。最后,分析了算法的复杂度,使用实例论证了算法可以提高角色的执行效率。
    基于评价相似度对WSN声誉系统合谋攻击的检测机制
    王勇 袁巢燕 唐 靖 胡良梁
    2013, 33(08):  2218-2221. 
    摘要 ( )   PDF (670KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对无线传感器网络(WSN)声誉系统中可能存在的多个恶意节点合谋攻击网络节点,并影响其准确定位等安全问题,提出了恶意推荐(BS)合谋攻击团及其检测机制(BSCD),并给出了该机制的实现方法。该机制通过对推荐节点进行异常检测,分析推荐节点间的评价行为相似度,有效检测出存在的合谋攻击团,从而降低其对声誉系统的破坏和影响。仿真实验表明,BSCD在检测和抵制BS合谋攻击团方面效果显著,有效提高了声誉系统中恶意节点检测率和整个系统抵抗恶意节点破坏的能力。
    组合公钥体制的线性共谋攻击分析
    马安君 李方伟 朱江
    2013, 33(08):  2225-2227. 
    摘要 ( )   PDF (456KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对组合公钥(CPK)体制中的线性共谋攻击问题,从其本质出发,根据密钥产生原理提出了新的方程组构造方法。通过对方程组的系数矩阵进行线性变换,求得了方程组的秩,发现其小于私钥矩阵的种子数;同时,分析了私钥的构造,发现增广矩阵的秩不等于系数矩阵的秩。由此两方面证明了即便攻击者得到所有私钥也无法解得方程组的唯一解。因此,论证了组合公钥体制不存在线性共谋攻击的威胁。
    基于时间序列分析的应用层DDoS攻击检测
    顾晓清 王洪元 倪彤光 丁 辉
    2013, 33(08):  2228-2231. 
    摘要 ( )   PDF (651KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    根据正常用户和攻击者在访问行为上的差异,提出一种基于IP请求熵(SRE)时间序列分析的应用层分布式拒绝服务(DDoS)攻击检测方法。该方法通过拟合SRE时间序列的自适应自回归(AAR)模型,获得描述当前用户访问行为特征的多维参数向量,并使用支持向量机(SVM)对参数向量进行分类来识别攻击。仿真实验表明,该方法能够准确区分正常流量和DDoS攻击流量,适用于大流量背景下攻击流量没有引起整个网络流量显著变化的DDoS攻击的检测。
    基于小波域可逆信息隐藏的免疫数字水印算法
    肖迪 祝心怿
    2013, 33(08):  2232-2235. 
    摘要 ( )   PDF (751KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    提出一种小波域上的免疫数字水印算法框架下的新颖可逆水印算法,旨在解决现有的免疫水印不能准确恢复原始图像的问题。算法可以有较大的容量并且可以精确地恢复原始图像。使用可逆水印算法中的直方图平移技术嵌入恢复向量,达到精确恢复原始图像的目的。算法通过小波变换时图像的分块大小、直方图平移的“峰值—零值”对和嵌入轮数三个参数来计算控制因子从而控制嵌入深度,最终可以得到和原始图像保持有较大的失真但又可以获知主要信息的发布图像。在嵌入过程中采用置乱以及加密技术,使得入侵者在没有得到授权文件的情况下无法强行恢复出原始图像。通过实验验证了该算法不仅可以得到和原始图像相差较大的发布图像,并且在得到安全认可的情况下又可以完整地恢复出原始图像。
    基于PSNR小波域量化调制水印嵌入方法的参数定量估算
    景丽 张红军
    2013, 33(08):  2232-2235. 
    摘要 ( )   PDF (637KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    量化步长是量化调制方法中的重要参量,但是目前无法定量计算。针对这个问题,以抖动量化调制方法为研究对象,以小波变换系数为量化系数,提出了基于峰值信噪比(PSNR)的量化步长定量估算方法。首先根据量化误差的分布情况给出了基于量化步长的量化误差定量估算方法,然后根据小波变换的性质推导出了量化步长、水印序列长度与PSNR之间的定量关系式。实验结果显示,量化步长取值相同时实验测得的PSNR值和定量关系式计算出的PSNR值基本一致,验证了推导的定量关系式。
    基于分层Arnold变换的置乱算法
    张海涛 姚雪 陈虹宇 张晔
    2013, 33(08):  2240-2243. 
    摘要 ( )   PDF (750KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对数字图像信息隐藏存在的安全问题,提出一种基于按位分层Arnold变换的置乱算法。算法将秘密图像按位平面分层,同时考虑图像的位置迁移和像素的灰度变换,对每个位平面进行不同次数的Arnold变换,经像素交叉换位,相邻像素间按位异或得出置乱图像。实验结果表明,秘密图像分层置乱后直方图分布更加均匀,与白噪声相似度在0.962左右,置乱图像可近无损地还原和提取,提高了信息隐藏的鲁棒性。与其他置乱算法相比,置乱图像具有更高的置乱度、更强的抵御攻击能力,提高了空域信息隐藏的安全性。
    多维进程行为评估模型建立及最优化方法
    毛琨 杜学绘 孙奕
    2013, 33(08):  2244-2249. 
    摘要 ( )   PDF (955KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对目前进程行为评估模型所存在的模型优化问题和模型选取问题,定义进程行为,采用隐马尔可夫模型(HMM)来描述进程行为。讨论了准确率与误报率的关系,提出多维进程行为评估模型,以弥补单一进程行为评估模型的不足,基于布尔运算对多维进程行为评估模型进行融合,提高了评估性能。并基于代价决策树理论,给出了选取最优进程行为评估模型的目标函数,用于在融合后的多维进程行为评估模型上选择最优进程行为评估模型。最后,对所提出的多维进程行为评估模型的性能进行了测试,并与传统的STIDE和HMM方法进行了比较,结果证明了其有效性和优越性。
    无双线性对的无证书签名方案的分析及改进
    王怡 杜伟章
    2013, 33(08):  2250-2252. 
    摘要 ( )   PDF (467KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    对王圣宝等(王圣宝,刘文浩,谢琪.无双线性配对的无证书签名方案.通信学报,2012,33(4):93-98)提出的不使用双线性配对运算的无证书签名方案进行安全性分析,指出该方案无法抵抗积极不诚实的恶意密钥生成中心(KGC)攻击,并给出了该攻击方式的具体攻击方法。针对这种攻击方式,提出了改进方案,并对改进的方案进行了安全性分析。分析结果表明,改进后的方案在保持原方案高效性的同时,能抵抗恶意KGC攻击,具有更高的安全性,并且改进后的方案不再需要使用安全通道,降低了通信复杂度。
    人工智能
    求解高维函数的改进萤火虫群优化算法
    彭硕 欧阳艾嘉 乐光学 贺明华 周旭
    2013, 33(08):  2253-2256. 
    摘要 ( )   PDF (700KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对萤火虫群优化(GSO)算法求解高维函数时存在求解精度不高、收敛速度慢等缺点,提出了一种带变异算子和集群觅食行为算子的改进萤火虫群优化算法。该算法使用变异算子来指导离群萤火虫的进化方向,从而提高了离群个体的利用率,改善了算法的整体效率。集群觅食行为算子的加入能使算法对捕捉到的全局最优域进行更进一步的求精,极大地提高了算法的计算精度和收敛速度;同时,该算子有效地防止了算法陷入局部最优值的危险,扩大了算法在后期的全局搜索范围。通过8个典型的基准函数测试,结果表明:改进后萤火虫群优化算法具有更强的全局优化能力和更高的成功率。
    基于进食粒子群和共轭梯度的混合优化策略
    王俭臣 齐晓慧 单甘霖
    2013, 33(08):  2257-2260. 
    摘要 ( )   PDF (588KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    传统粒子群算法初期搜索过程中,种群过快地向当前最优粒子飞行,易导致早熟收敛;而算法后期,粒子大量聚集,算法收敛速度慢。通过引入种群进食和二次飞行,提出一种全局性的进食粒子群算法(EPSO),使局部最优附近的粒子进食后快速飞离,以改善种群多样性。并将共轭梯度法(CG)与EPSO相结合形成一种混合优化策略,其中CG用于EPSO的局部搜索过程,以提高收敛速度和精度。利用高维标准测试函数进行寻优实验,并与近年文献方法进行对比,实验结果表明该算法能够克服局部最优的不足,同时继承了CG局部寻优精度高和收敛速度快的特点。
    求解两级定位—路径问题的粒子群算法
    陈久梅 龚英
    2013, 33(08):  2261-2264. 
    摘要 ( )   PDF (757KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为求解配送网络中的两级定位—路径问题,提出一种在粒子更新过程中融入路径重连启发式搜索策略的粒子群算法。其中,根据两级定位—路径问题中解的属性,提出以中转站、路径、边为对象的三个路径重连搜索模块;同时基于搜索模块的不同组合,提出四种路径重连策略。应用不同规模算例测试结果表明,该粒子群算法能有效求解两级定位—路径问题,且路径重连策略一的求解效率较高,策略二求解的稳定性较好,策略三求解时各方面均无突出表现,策略四求解时解的质量较高。
    带有权重函数学习因子的粒子群算法
    赵远东 方正华
    2013, 33(08):  2265-2268. 
    摘要 ( )   PDF (592KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    粒子群算法(PSO)中惯性权重和学习因子的独自调整策略削弱了算法进化过程的统一性和粒子群的智能特性,很难适应复杂的非线性优化,为此提出一种利用惯性权重来控制学习因子的PSO算法。该算法将学习因子视作惯性权重的线性、非线性以及三角函数,在惯性权重随时间线性或非线性递减的过程中,学习因子发生相应的递减或递增变化,进而通过增强两者之间的相互作用来平衡算法的全局探索和局部开发能力,更好地引导粒子进行优化搜索。同时为了分析惯性权重和学习因子的融合性能,采用线性和非线性权重法进行比较,测试函数的优化结果表明了采用非线性递减权重的优越性。最后通过对多个基准测试函数的优化分析,并与带有异步线性变化和三角函数学习因子调整方法的PSO进行比较发现,该策略利用惯性权重调整学习因子,能达到平衡粒子个体学习能力和向群体学习能力的作用,提高了算法的优化精度。
    基于自适应排斥因子的改进粒子群算法
    陈明 刘衍民
    2013, 33(08):  2269-2272. 
    摘要 ( )   PDF (570KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    基本粒子群算法在求解复杂的多峰问题时,由于存在较多的局部最优解,算法极易出现早熟现象。为克服这一缺陷,采用蒙特卡洛(Monte Carlo)方法模拟了种群飞行轨迹,得出种群极易陷入局部最优解的原因;在此基础上,通过定义粒子间距离、粒子间最大距离和粒子间平均距离,提出一种自适应控制粒子自身最优位置和种群最优位置间距离的排斥因子(ARF),来提升种群跳出局部最优的能力。为测试提出策略的有效性,在60次独立运行时,基于ARF的改进PSO算法(ARFPSO)在Rosenbrock,Ackley和Griewank函数上所获得的最好值分别为53.82,2.1203和5.32E-004,都优于其他两种对比算法,这表明ARFPSO能有效地跳出局部最优解;算法的复杂度分析表明引入的策略没有增加计算复杂度。
    基于共同用户和相似标签的好友推荐方法
    张怡文 岳丽华 张义飞 李青 程家兴
    2013, 33(08):  2273-2275. 
    摘要 ( )   PDF (511KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对目前的社交网络好友推荐方法用户兴趣不明显、用户之间相关性较差等问题,提出一种基于共同用户和相似标签的协同过滤算法。抽取共同关注用户作为共同项目,加入体现用户兴趣的自定义标签数据,并对标签进行相似度计算处理,以扩充稀疏矩阵,改善协同过滤推荐方法。实验结果表明,与单指标的协同过滤推荐算法相比,基于共同用户和相似标签的好友推荐方法更好地体现了用户兴趣,同时在推荐准确率和平均准确率上都有较大提高。
    改进的基于《知网》的词汇语义相似度计算
    朱征宇 孙俊华
    2013, 33(08):  2276-2279. 
    摘要 ( )   PDF (867KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对当前基于《知网》的词汇语义相似度计算方法没有充分考虑知识库描述语言对概念描述的线性特征的情况,提出一种改进的词汇语义相似度计算方法。首先,充分考虑概念描述式中各义原之间的线性关系,提出一种位置相关的权重分配策略;然后,将所提出的策略结合二部图最大权匹配进行概念相似度计算。实验结果表明,采用改进方法得到的聚类结果F值较对比方法平均提高了5%,从而验证了改进方法的合理性和有效性。
    新的短文本特征权重计算方法
    马雯雯 邓一贵
    2013, 33(08):  2280-2282. 
    摘要 ( )   PDF (633KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    短文本固有的特征稀疏和样本高度不均衡等特点,使得传统长文本的加权方法难以直接套用。针对此问题,提出一种针对短文本的特征权重计算方法——综合类别法。该方法引入反文档频和相关性频率的概念,综合考虑了样本在正类和负类中的分布情况。实验结果表明,相对于其他特征权重方法,该方法的微平均和宏平均值均在90%以上,能增强样本在负类中的类别区分能力,改善短文本分类的查准率和查全率。
    进化操作行为学习模型及在移动机器人避障上的应用
    郜园园 朱凡 宋洪军
    2013, 33(08):  2283-2288. 
    摘要 ( )   PDF (993KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对移动机器人避障上存在的自适应能力较差的问题,结合遗传算法(GA)的进化思想,以自适应启发评价(AHC)学习和操作条件反射(OC)理论为基础,提出了一种基于进化操作行为学习模型(EOBLM)的移动机器人学习避障行为的方法。该方法是一种改进的AHC学习模式,评价单元采用多层前向神经网络来实现,利用TD算法和梯度下降法进行权值更新,这一阶段学习用来生成取向性信息,作为内在动机决定进化的方向;动作选择单元主要用来优化操作行为以实现状态到动作的最佳映射。优化过程分两个阶段来完成,第一阶段通过操作条件反射学习算法得到的信息熵作为个体适应度,执行GA学习算法搜索最优个体;第二阶段由OC学习算法选择最优个体内的最优操作行为,并得到新的信息熵值。通过移动机器人避障仿真实验,结果表明所设计的EOBLM能使机器人通过不断与外界未知环境进行交互主动学会避障的能力,与传统的AHC方法相比其自学习自适应的能力得到加强。
    改进的RRT-Connect双足机器人路径规划算法
    莫栋成 刘国栋
    2013, 33(08):  2289-2292. 
    摘要 ( )   PDF (622KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对当组态空间内存在大量的窄道时,快速搜索随机树算法(RRT)难以取得连通路径的问题,提出了一种改进的RRT-Connect算法。该算法利用改进的桥梁检测算法来识别和采样窄道,使得路径规划在窄道内能轻易取得连通性;同时将RRT-Connect算法与任意时间算法相结合,显著地减少了RRT-Connect算法的移动代价。每个算法分别运行100次,与RRT-Connect算法相比,改进后的算法成功次数由34提高到93,规划时间由9.3s减少到4.2s。双足机器人的仿真实验结果表明,该算法能在窄道内取得优化路径,同时可以有效地提高路径规划的效率。
    多媒体处理技术
    基于异构信息双向传播的网络视频分类方法
    李谦 杜友田 薛姣
    2013, 33(08):  2293-2296. 
    摘要 ( )   PDF (707KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对以往大多数网络视频分类研究只将文本和视觉特征进行简单融合的问题,提出了基于异构信息双向传播的网络视频分类方法。首先基于K均值方法将视频关键帧聚类成多个簇,在帧层次上对视频数据进行建模;将每个簇中代表性关键帧的文本信息传播至该簇作为其文本解释,完成从文本至视觉模态的传播;对每个关键帧,将其对应簇的文本解释传播至该关键帧,完成从视觉至文本模态的传播;最后基于支持向量机(SVM)对网络视频进行分类。在信息的双重传播中两类异构数据得到了密切的融合。实验结果表明该方法有效地提高了网络视频分类的准确率。
    均值偏移的多视点视差估计新方法
    胡波 戴万长 肖志坚 吴建平 胡杰
    2013, 33(08):  2297-2299. 
    摘要 ( )   PDF (620KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对多视点视频编码视差估计计算量大的特点,提出一种基于均值偏移的多视点视差估计方法。在时空域上,分析了视差矢量和运动矢量的相关性,计算了预测视差矢量,确定了视差匹配的初始搜索位置。将该位置作为均值偏移迭代计算的初值,在参考帧中完成宏块的最佳匹配。通过实验表明:新方法与全搜索算法相比,在率失真性能降低甚微的情况下编码时间降低了94%以上;和快速搜索算法相比,新方法编码时间降低10%以上,率失真性能获得提高。
    改进基本矩阵计算和优化的多摄像机并行标定算法
    李斌 谭光华 高春鸣
    2013, 33(08):  2300-2305. 
    摘要 ( )   PDF (1225KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    多摄像机系统具有摄像机数目多、空间位置分布复杂特点,导致多摄像机标定效率低。基本矩阵计算和非线性优化是摄像机标定算法的关键步骤。针对标定物空间位置相互独立性,改进随机抽样一致性(RANSAC)的基本矩阵计算和简化非线性优化的增量方程,提出多摄像机系统的并行标定算法。该算法挖掘多摄像机标定过程的内在并行化,从而提高了标定的时间效率。相比于传统的多摄像机标定算法,并行算法的时间复杂度从O(n3)降为O(n)。实验结果表明:使用多摄像机系统并行标定算法在不损失精度的同时能够减少标定时间,实现多摄像机系统的快速标定。
    红外模糊图像的无参考质量评价方法
    杜少波 章冲 王超 梁晓彬 孙士保
    2013, 33(08):  2306-2309. 
    摘要 ( )   PDF (659KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    图像质量评价是对图像处理算法的优劣给出合理的评估,在很多无法获取原始参考图像的应用场合中使用无参考质量评价方法。通过对红外图像结构分析得知图像所具有的不确定性往往是模糊性,而不是随机性,因此将模糊集理论中模糊熵的概念引入到红外图像质量评价中,提出一种针对红外模糊图像的无参考质量评价方法,并从算法的有效性、一致性和准确性三个方面进行比较分析。仿真实验结果表明,该方法具有计算复杂度低、运算速度快和主客观评价一致等特点,且在总体性能上优于均方误差(MSE)和峰值信噪比(PSNR)全参考图像质量评价方法。
    基于潜在狄利克雷分配的图像多层视觉表示方法
    李冬睿 李梅
    2013, 33(08):  2310-2312. 
    摘要 ( )   PDF (583KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对前馈型图像多层视觉表示方法难以处理局部模糊情况,提出一种基于潜在狄利克雷分配(LDA)的图像多层视觉表示方法——LDA-IMVR。通过递归的概率分解方式,获得LDA的递归生成模型;同时,通过学习和推断多层结构的所有分层,以及利用反馈方式来提高分类学习性能。在Caltech 101数据集上的实验结果表明,与相关的多层视觉表示方法比较,LDA-IMVR提高了数据对象的分类性能,并且在分量学习和图像特征区域可视化方面也得到了较好的效果。
    使用多弦长曲率多项式的角点检测算法
    王俊青 章为川 王富平 陈美荣
    2013, 33(08):  2313-2316. 
    摘要 ( )   PDF (832KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    在弦到点的距离累加(CPDA)技术和曲率积的基础上,提出了多弦长曲率多项式的角点检测算法。首先利用Canny边缘检测器抽取边缘,然后对于不同弦长下边缘轮廓曲率局部极大值点,计算曲率的和;对于非极值点,计算曲率的积。该方法不仅可以显著增强曲率极值点的峰值,而且避免了曲率积对一些角点平滑。最后,为了降低人为设定门限带来的错检或漏检,利用局部自适应阈值去判别角点。实验结果表明,与其他的角点检测算法相比,该方法具有很强的鲁棒性,它的平均检测准确率提高了14.5%,而且在角点数重复率准则上平均性能提高了12.6%。
    基于梯度域的保纹理图像阴影去除算法
    黄微 傅利琴 王琛
    2013, 33(08):  2317-2319. 
    摘要 ( )   PDF (704KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对当前自然图像阴影去除算法需要多次人工交互、阴影去除结果纹理信息丢失等问题,提出了基于梯度域的图像保纹理阴影去除算法。该方法只需确定出阴影的大概边界,然后在梯度域中,分别对阴影内部和阴影边界的梯度进行最优化修正,得到无阴影的梯度图像,最后利用泊松方程,恢复出无阴影图像。利用多幅图像的实验结果证明,该算法操作简单,不需要多次人机交互,且阴影区域内纹理细节得到了较好的恢复。
    采用凹二次正则项的弹性点匹配算法
    连玮 左军毅
    2013, 33(08):  2320-2324. 
    摘要 ( )   PDF (750KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    现有的采用l1范数正则项的点匹配算法,其l1范数优化问题可等价为一个线性规划问题,但约束不满足完全的单模性,这导致解出的对应关系不是整数,需要后续的取整过程,这会给计算结果带来额外误差并使算法复杂化。为解决该问题,基于鲁棒点匹配算法的最新成果,提出一种新的正则项。该正则项是凹的,可以证明目标函数具有整数的最优解,所以算法无须后续处理,实现起来更简单。实验结果表明:相比采用l1范数正则项的算法,所提算法对于各种干扰均有更好的鲁棒性,特别对于野点干扰,误差只有对比算法的一半。
    基于并行运算的双层图像锐化方法
    张巍 贺星 霍颖翔 滕少华 滕毅 李日贵
    2013, 33(08):  2325-2329. 
    摘要 ( )   PDF (849KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对低清晰度照片或图像放大后边界模糊、画质差及人们对高清图像的实际需求,基于统一计算架构(CUDA)环境,提出了一个两层结构的图像并行锐化方法,设计并实现了一个基于GPU的并行锐化算法:第一层采用并行线性插值法,反复对图像非边界部分进行计算以及边缘区域锐化处理;第二层采用改进的梯度法对图像进一步优化。放大后的图像经该方法处理后,基本上可消除图像边缘区域的锯齿,使图像画质平滑、自然、清晰。经实验验证,设计的基于GPU的并行锐化算法在效率和画质上都优于目前流行的算法,提出的方法可应用于现有图像及照片放大后处理。
    无需设定阈值的图像边缘检测
    洪留荣
    2013, 33(08):  2330-2333. 
    摘要 ( )   PDF (660KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对提取图像边缘经常需要设定阈值,而对于光照不均的图像又难以设定合适阈值的问题提出了一种新的边缘检测方法。该方法首先根据对数把图像分解为高频与低频信息,并把对数图像减去其经最大值滤波后的图像提取高频信息,然后根据认知心理学上的Stevens定理,把高频信息转换为心理量。经非最小值抑制细化边缘后,应用Pillar K-means算法提取图像边缘。该方法不需要设定阈值,且对光照不均的图像边缘提取有较好的效果。实验结果证明了该方法的有效性,也表明把图像亮度转换为心理量可以较好地统一不同亮度下的边缘取值。
    基于小波变换与偏微分方程的图像分解及边缘检测
    张力娜 李小林
    2013, 33(08):  2334-2336. 
    摘要 ( )   PDF (673KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对含纹理的自然图像在图像分解时,结构图像的边缘信息容易被当作纹理分解到纹理图像中,致使结构图像的边缘不清晰,检测到的边缘不准确,提出了基于小波分解的偏微分方程(PDE)图像分解及边缘检测模型。首先利用小波变换阈值提取部分纹理信息,再利用改进的保边缘的偏微分方程图像分解模型进一步分解图像并提取边缘。实验结果表明,新方法提高了图像分解的质量,纹理信息提取充分,结构图像有较好的分片光滑性和较清晰的边缘,检测到的结构边缘更准确。
    基于动态参数的函数空间学习最优核映射
    谭治英 陈颖 冯勇 宋小波
    2013, 33(08):  2337-2340. 
    摘要 ( )   PDF (573KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    核函数方法可挖掘出高精度快速印刷品图像间的非线性分布规律,而挖掘能力由所选择的核函数及其参数来决定。这两者的学习与选择同样是核函数理论继续发展与实际应用需要迫切解决的问题。针对印刷品智能检测这一特定背景,提出了一种新的基于优化问题的从具有动态参数的函数空间中学习核函数及参数的方法,以此来使核函数方法达到最优性能。与传统的计算方法不同之处在于其核函数空间中的核参数是连续变化的,这使学习的范围得到一个维度上的扩展。实验结果显示,结合理论分析的迭代算法仅需要10次迭代便可得到统计最优的核函数及参数,利用学习到的核函数计算的复原误差是统计最小的。
    基于小波子带系数能量的优化权值降噪
    王凯 刘甲甲 袁建英 江小亮 熊鹰 李柏林
    2013, 33(08):  2341-2345. 
    摘要 ( )   PDF (751KB) ( )  
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    针对小波阈值降噪中阈值函数选取的关键问题,为解决常规阈值函数存在的不连续性以及估计得到的小波系数存在较大偏差的问题,提出一种在整个小波域都连续的自适应阈值函数。该阈值函数充分考虑了各尺度不同方向子带内小波系数的特征,将不同尺度多个方向的子带系数的能量作为该阈值函数的初始权重因子,采用区间进退法和黄金分割法迭代求解其优化的权值,自适应提高估计的小波系数与分解的小波系数的逼近程度。实验结果表明,该方法在去除噪声的同时保留了图像的边缘和细节信息,在不同的噪声标准差下取得了较高的峰值信噪比(PSNR)。
    彩色结构光系统高低强度条纹的颜色聚类方法
    陆军 高乐 张鑫
    2013, 33(08):  2341-2345. 
    摘要 ( )   PDF (763KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    基于De Bruijn序列的彩色结构光编码作为空间编码的一种,具有测量速度快的特点。其中,彩色条纹的识别是关键问题之一。针对高低强度相间的4色De Bruijn序列条纹投射模式的特点,在L*a*b*颜色空间中,通过L值的线性二次差分滤波实现了对捕获的彩色结构光高低强度条纹的分割。利用主成分分析和K均值聚类思想,设计了自适应颜色聚类方法,实现了对4种高低强度颜色的识别。实验结果表明,该方法对环境光等因素具有较好的鲁棒性,满足彩色结构光视觉测量对精度要求高以及信息提取简单的要求。
    基于商空间粒度的极化SAR图像分类
    何吟 程建
    2013, 33(08):  2351-2354. 
    摘要 ( )   PDF (678KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    当前极化合成孔径雷达(SAR)图像的分类研究中,极化信息的不完全利用是影响极化SAR图像分类效果的重要原因之一。故将商空间粒度合成理论引入到极化SAR图像分类中,通过建立不同的支持向量机(SVM)分类器构建不同的商空间,从多个粒度层面实现对极化信息的综合利用。首先通过不同的极化分解方法得到不同的极化特征,分别对其建立不同的支持向量机分类器进行分类;再根据粒度合成理论对这些商空间进行融合,得到更细粒度上的改进的分类结果。最后,利用AIRSAR图像进行实验比较,算法改进后的结果在地物误分上有明显的抑制,各类别分类正确率都有所提高。
    基于局部隶属度和邻域信息的GIFP-FCM图像分割算法
    王海军 柳明
    2013, 33(08):  2355-2358. 
    摘要 ( )   PDF (661KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    基于一般化的模糊划分GIFP-FCM聚类算法是模糊C均值算法(FCM)的一种改进算法,一定程度上克服了FCM算法对噪声的敏感性,但由于其没有考虑图像的邻域信息,对含有较大噪声的图像分割效果不理想。为此,提出将局部隶属度和局部邻域信息等引入到GIFP-FCM算法的目标函数中,通过重新计算每个像素的局部隶属度和邻域信息,较好地克服了噪声影响。利用该算法对合成图像、脑图分割的实验结果表明,对于含有高斯噪声、椒盐噪声和混合噪声的图像,新算法得到的划分系数值最大,划分熵最小,是一种去噪效果较好的图像分割算法。
    基于单张照片的三维人脸重建优化算法
    熊平 卢烨
    2013, 33(08):  2359-2361. 
    摘要 ( )   PDF (663KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    传统人脸三维重建算法难以确定人脸形状,并且计算复杂。针对此问题,提出一种以水平集方法获取人脸轮廓并结合明暗恢复形状(SFS)算法重建三维模型的方法,该方法仅需单张正面人脸照片。首先采用主动形状模型确定人脸轮廓,将其作为水平集的初始演化曲线,分割出完整的人脸形状;然后对人脸区域进行灰度变换,求出灰度图像;最后通过SFS算法重建已知光照条件的人脸图像的三维模型,将该模型作为参考与灰度图像匹配,进而确定其光照条件和三维模型。实验结果表明,与基于网格模型的算法相比,该方法可快速地重建具有完整形状的人脸模型。
    典型应用
    支持向量回归在不确定面向订单装配环境下交货期预测中的应用
    孙德厂 史海波 刘昶
    2013, 33(08):  2362-2365. 
    摘要 ( )   PDF (753KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对面向订单装配(ATO)生产环境,如何根据订单信息、生产系统特性快速地估算出准确、可靠的交货期问题,在分析不确定性要素对交货期影响机制的基础上,构建了订单交货期预测模型。模型参数包括三个部分:订单上线时间、装配周期和异常拖期。订单上线时间基于零部件、生产能力的可用性,订单装配周期和异常拖期采用基于实际生产历史数据的支持向量回归(SVR)方法进行预测。案例研究表明该模型预测结果与实际交货期接近,可以用于指导订单交货期协商。
    基于自适应策略的权值修正累积历元RAIM算法
    黄国荣 常诚 郝顺义 常雅男 许刚
    2013, 33(08):  2366-2369. 
    摘要 ( )   PDF (594KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    传统的接收机自主完好性监测(RAIM)算法对微小慢变故障的检测延迟较长,漏检率较高,不利于故障检测。针对这一问题,在奇偶矢量RAIM算法基础上,提出了一种基于自适应策略的权值修正累积历元的RAIM新方法。该算法根据单历元故障程度确定权值因子,进而调整选定“窗口”内各历元所占比例,以构造更有效的检测统计量,其中“窗口”的大小依据多次仿真实验确定。仿真结果表明,该算法相对于累积历元和传统RAIM方法检测延迟时间分别缩短了16.67%和56.52%,能更好地检测微小慢变故障。
    基于多字符DFA的高速正则表达式匹配算法
    贺炜 郭云飞 莫涵 扈红超
    2013, 33(08):  2370-2374. 
    摘要 ( )   PDF (861KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    基于确定性有限自动机(DFA)的传统正则表达式匹配方法存在单周期处理单字符的速度瓶颈。为提升处理速率,提出一种单周期处理多字符的匹配算法MC-DFA,该算法基于DFA实现,支持匹配位置的精确定位。MC-DFA将传统DFA中的单字符跳转合并为多字符跳转,实现了单周期处理多个输入字符。通过状态转移矩阵二阶压缩算法,MC-DFA分别对矩阵行内以及行间冗余进行消除,减少了内存使用。300条规则下,单周期处理8字符时,MC-DFA吞吐率能够达到7.88Gb/s,内存占用小于6MB,预处理时间为19.24s。实验结果表明,MC-DFA能够有效提升系统吞吐率,并且保证内存占用在可接受范围之内,性能优于现有正则表达式匹配算法。
    基于Trie树的相似字符串查找算法
    刘丽霞 张志强
    2013, 33(08):  2375-2378. 
    摘要 ( )   PDF (651KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于Trie树的相似字符串查找算法是利用编辑距离的阈值来计算每个节点的活跃节点集,已有算法由于存在大量的冗余计算,导致时间复杂度和空间复杂度都比较高。针对这个问题,采用了基于活跃节点的对称性和动态规划算法的思想对已有算法进行改进,并对活跃节点集进行了修剪,提出了New-Trie-Stack算法。该算法避免了活跃节点的重复计算,以及已有算法在保存所有已遍历节点的活跃节点集时的空间开销。实验结果表明New-Trie-Stack算法在时间复杂度和空间复杂度上都有明显的下降。
    BM算法中函数shift的研究
    韩光辉 曾诚
    2013, 33(08):  2379-2382. 
    摘要 ( )   PDF (536KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    建立BM算法中函数shift及其构造算法的严格的形式理论,对于BM算法及其各种变形的研究与改进是十分必要的。给出了shift的一个清晰的形式定义,引入模式串后缀的特征集及其最小值函数,通过特征集描述了shift的构造,从而严格建立了shift及其构造算法的理论基础。根据shift的构造定理与最小值函数的迭代计算方法,给出了shift的一个新的构造算法,证明了该算法具有线性的时间与空间复杂度。理论分析和计算结果表明,该算法比已有算法更简单,计算复杂度更低,因而更适合硬件实现。
    音乐粗情感域中的软切割及分类方法
    林景栋 王唯 廖孝勇
    2013, 33(08):  2383-2386. 
    摘要 ( )   PDF (625KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对音乐灯光表演控制系统无法自动获取其控制所需的音乐特征信息,结合传统的Arousal-Valence模型提出了一种可用于音乐灯光表演的音乐粗情感模型。针对此模型,通过小波分析中的Mallat算法提取比较项并采用强度、节奏比值判断法,对音乐片段进行两次“软切割”,再根据相应的产生式专家系统规则便能够很好地对其进行粗情感域中的分类及特征量提取。仿真结果表明,该方法能够有效地按音乐情感将音乐片段分类,同时能够提取出满足音乐灯光表演控制系统时域上对音乐分段时间节点的高精度要求。
    稀疏补分析模型下迭代硬阈值正交投影
    张宗念 李金徽 黄仁泰 闫敬文
    2013, 33(08):  2387-2389. 
    摘要 ( )   PDF (624KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了从含噪声的测量矢量中重构信号,研究了稀疏补分析模型理论及其迭代硬阈值正交投影算法。通过采用稀疏补正交投影修改了稀疏补分析模型下迭代硬阈值算法的迭代追踪过程;分析了迭代步长和稀疏补取值大小对算法收敛速度和重构性能的影响,找出了选取最优迭代步长和最佳稀疏补取值方法;提出并实现了稀疏补分析模型下迭代硬阈值正交投影算法,给出了算法收敛的充分条件和重构信号误差范围。仿真实验结果表明,算法的平均运算时间仅仅为AIHT、AL1和GAP算法的19%、11%和10%;算法重构信号的综合平均峰值信噪比(PSNR)比AIHT算法提高了0.89dB,但比AIHT、AL1算法稍逊色。算法在满足给定条件下能够以高概率实现含噪信号重构,重构信号的综合平均PSNR与典型算相比没有明显下降,但运算时间大为缩短,收敛速度更快。
    需求依赖库存且有时变短缺拖后率的非立即变质物品库存模型
    何伟 徐福缘
    2013, 33(08):  2390-2393. 
    摘要 ( )   PDF (501KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    研究了时变短缺部分拖后条件下非立即变质性物品的库存补给模型,其中物品的变质率随时间变化而变化。当库存水平为正值时,市场需求受销售价格影响;当库存为负值时,不能满足的需求被部分拖后,拖后率与在缺货期间已经发生的缺货量有关。通过考虑短缺拖后率和变质率同时随时间变化对库存补给策略的影响,建立具有短缺量部分拖后的非立即变质性物品的库存模型,并且给出模型最优解存在的必要条件,得到一类更加符合实际情形的库存模型。最后,用数值算例说明模型的实际应用。
    使用时频盲源分离和小波包去噪的胎儿心电信号提取
    韩亮 蒲秀娟
    2013, 33(08):  2394-2396. 
    摘要 ( )   PDF (629KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    提出一种使用时频盲源分离(TFBSS)和小波包去噪的胎儿心电信号提取新方法。首先通过重排时频谱时频盲源分离方法进行胎儿心电信号的初次提取,并将初次提取得到的母体心电信号和噪声对应的各路分量置零,其余分量由混合矩阵进行重构;然后再利用重排时频谱的时频盲源分离方法对重构信号进行胎儿心电信号的二次提取,得到含噪声的胎儿心电信号;最后通过小波包去噪抑制胎儿心电信号中的基线漂移和噪声。在胎儿心电信号和母体心电信号的QRS波无重叠、部分重叠或完全重叠的情况下,通过该方法能有效抑制母体心电信号和噪声的干扰,提取胎儿心电信号。实验结果表明该方法能提取清晰的胎儿心电信号。
    基于趋近律方法的Delta算子滑模变结构控制系统
    刘云龙 韩星海 唐述宏
    2013, 33(08):  2397-2400. 
    摘要 ( )   PDF (615KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对高速信号不确定滑模变结构控制系统的抖振问题,提出一种基于Delta算子离散化方法的不确定Delta算子系统的滑模变结构控制器。基于反正切函数给出了一种改进的Delta算子离散趋近律,将系统的不确定部分用其上、下确界代替,然后设计滑模变结构控制律。仿真结果表明了该方法的可行性和有效性,对内部参数摄动和外部干扰具有良好的完全鲁棒性。因此,基于该趋近律方法设计的滑模变结构控制系统既能在有限时间内快速趋近切换面,又最终稳定于平衡状态。
2022年 42卷 3期
刊出日期: 2022-03-10
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