当期目录

    2013年 第33卷 第11期 刊出日期:2013-11-01
    多媒体处理技术
    基于结构化粒子模型的云可视化应用
    王畅 谢永华 袁复兴
    2013, 33(11):  2013-01. 
    摘要 ( )   PDF (644KB) ( )  
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    云数据的三维可视化模拟一直是计算机图形学和气象科学领域的研究热点。提出了基于WRF模式数据的建模与渲染技术,以实现真实云数据三维可视化模拟。针对粒子系统建模复杂、实时性差的问题,首先通过计算云粒子之间的相互关系建立结构化粒子模型,实现WRF云数据的建模;然后利用光照模型和公告牌技术对建模粒子进行光照渲染和三维模拟,同时结合Imposter技术提高纹理绘制速度和效果。实验仿真结果验证了该方法在提高云数据的建模与渲染速度,提高云三维可视化的逼真度方面的有效性。
    网络与通信
    基于W学习的无线网络传输调度方案
    朱江 彭祯珍 张玉平
    2013, 33(11):  3005-3009. 
    摘要 ( )   PDF (973KB) ( )  
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    针对无线网络的传输问题,提出了一种适用于无线网络的智能传输调度方案,在马尔可夫决策过程(MDP)的基础上构建了系统模型,通过W学习算法的引入,中继节点对缓存器储存状态及信道质量进行学习,从而在信息数据包的传输过程中智能地选择数据包传输对象及数据包传输方式来达到在节省能量损耗的前提下尽量减少数据包丢失的目的。通过状态聚合方法解决因状态空间过大而导致的维灾问题,同时采用了行动集缩减来以减少某些状态对应的行动数,利用这些简化方法可以发现逐次逼近法的存储空间压缩率为41%,W学习算法的存储空间压缩率为43%。最后,系统仿真结果表明,提出的传输调度方案可以在节省能耗的基础上尽量地传输数据,减少了数据包的丢失,同时采取的状态聚合法及行动集缩减在有效地简化计算的同时并没有影响算法的性能。
    基于受限网络应用层协议的物联网应用代理研究与实现
    宋衍 傅骞
    2013, 33(11):  3010-3015. 
    摘要 ( )   PDF (964KB) ( )  
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    针对物联网(IoT)三层结构的研发独立性带来的应用研发高技术瓶颈问题,提出了基于受限网络应用层协议(CoAP)的解决方案。该方案在实现CoAP的基础上开发了CoAP-HTTP网络代理,允许用户通过浏览器直接访问物联网节点,进行资源发现、数据查询和资源订阅等。经测试,代理模式未影响系统的响应速率,代理运行稳定,可支持多用户同时对物联网节点数据访问。CoAP代理模式能够有效帮助应用开发人员规避底层开发与数据交换开发复杂性,辅助其独立生成新的应用,为物联网应用开发提供了新的思路。
    可信邻居距离估计的DV-Hop校准算法
    江禹生 陈跹 李萍
    2013, 33(11):  3016-3018. 
    摘要 ( )   PDF (611KB) ( )  
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    针对DV-Hop算法定位精度低的问题,提出了可信邻居距离估计的DV-Hop(CDV-Hop)校准算法。通过将邻居节点间距离与连通性差异联系起来,定义了一种新的邻居距离估计方法,计算出更精确的邻居距离;根据不同未知节点与其最近锚节点独特的位置关系,增加了校准步骤,以可信邻居距离为校准标准对未知节点的估计位置进行修正。仿真结果表明,CDV-Hop算法在不同的网络环境下表现稳定,随着锚节点比例的增加,与DV-Hop算法相比,定位精度提高了4.57%~10.22%,与改进的DV-Hop(IDV-Hop)算法相比,定位精度提高了3.2%~8.93%。
    新的太赫兹超高速无线网络媒体访问控制协议
    周逊 曹亚楠 张庆伟 任智 漆自名
    2013, 33(11):  3019-3023. 
    摘要 ( )   PDF (744KB) ( )  
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    针对现有无线网络媒体访问控制(MAC)协议难以在太赫兹(THz)载频条件下实现10Gbps级别超高速无线接入的问题,提出一种新的太赫兹超高速无线网络MAC协议——MAC-T。MAC-T设计了新的时分多路访问(TDMA)+载波侦听多路访问(CSMA)自适应混合MAC接入机制和一种新的超帧结构,并定义了对应于太赫兹通信的关键参数,从而使最大数据传输速率达到10Gbps以上。理论分析和仿真结果表明:MAC-T协议能够在太赫兹无线网络中正常运行,数据传输速率达到了18.3Gbps,是IEEE 802.15.3c标准定义的最大速率5.78Gbps的2.16倍,数据帧的平均接入时延约为0.0044s,性能相对于IEEE 802.15.3c标准提高了42.1%,从而在MAC协议方面为太赫兹超高速无线网络的研究和应用提供了有力支撑。
    无线传感器网络中基于动态规划的节点高效部署算法
    许秀兰 李克清 黄瑜岳
    2013, 33(11):  3024-3027. 
    摘要 ( )   PDF (785KB) ( )  
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    针对传感器提供的信息不可靠导致的节点部署问题,研究了4种不同的静态无线传感器网络(WSN)部署形式,并将这4个组合优化问题归纳为NP完全问题,提出了一种基于动态规划的不确定性感知节点部署算法进行求解。算法首先为感兴趣区域内的传感器节点找到其最佳的K个部署位置,然后从K个部署位置中选择最优部署方案。该算法能够在保证覆盖范围和连接性的前提下确定最小数量的传感器及其位置。仿真实验结果表明,相对于当前最新的其他传感器部署策略,所提算法在均匀覆盖、优先覆盖要求以及网络连接性下的性能都更优。
    基于矩阵置换的最优无碰撞区跳频序列集的构造
    陈浩源 柯品惠 张胜元
    2013, 33(11):  3028-3031. 
    摘要 ( )   PDF (595KB) ( )  
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    对已有的几类无碰撞区跳频序列集的构造进行推广,提出一种无碰撞区跳频序列集的一般构造。该一般构造是通过对矩阵的列进行置换来实现的。在提出的序列集构造中,序列的长度、序列的条数和无碰撞区大小可灵活变动,而且构造方法多样,序列集的某些性质受具体的构造方法和参数的影响。由该方法得到序列集的参数达到了理论界,是一类最优无碰撞区跳频序列集。
    基于空时离散傅里叶变换投影的宽带旋转不变技术估计信号参数算法
    卞红雨 王珺琳
    2013, 33(11):  3032-3034. 
    摘要 ( )   PDF (610KB) ( )  
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    利用采样频率和频域数据的关系,对空时离散傅里叶变换(DFT)投影方法进行改进,并且讨论分析了采样频率对其解相干性能的影响,然后将窄带旋转不变技术估计信号参数(ESPRIT)类算法应用到宽带相干源方位估计中,提出一种基于空时DFT投影的宽带ESPRIT算法。仿真结果表明,适当地增加采样频率可以改善空时DFT投影方法的方位估计性能,并且比起快速傅里叶变换(FFT)插值法,空时DFT投影方法具有更加优越的方位估计性能。
    基于模糊层次分析法的网络业务性能评估模型
    赵华琼 唐学文
    2013, 33(11):  3035-3038. 
    摘要 ( )   PDF (635KB) ( )  
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    针对现有网络性能评估方案不能兼顾用户的业务偏好和网络实际情况以及指标权重计算方法存在片面性的问题,提出一种面向网络业务性能的综合评价模型。该模型考虑到用户偏好,以网络应用业务为导向,首先建立一种评价层次结构,分别确立层次结构中的准则权重和方案权重;然后对实际测量数据进行规格化处理;最后利用模糊层次分析法(AHP)进行计算得到目标链路中各业务的性能评估值。实验结果表明,所提模型不仅可以评估目标链路的整体性能情况,还可以结合用户业务偏好,对单个的网络业务的性能进行有效评估,有利于更好地实现区分服务的网络。
    改进的非线性卫星信道均衡器
    郭业才 徐冉
    2013, 33(11):  3039-3041. 
    摘要 ( )   PDF (631KB) ( )  
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    针对常用的Volterra结构均衡器运算量大的问题,提出一种改进结构的非线性卫星信道自适应均衡器。通过对截断Volterra级数进行数学分析,得到了具有非线性均衡器和线性均衡器级联形式的新均衡器结构。新结构均衡器将Volterra结构均衡器表达式中的三阶记忆项相乘转变为新模型非线性部分的二阶记忆项相乘,降低了信号通过均衡器所需的复数乘法次数。仿真结果表明,改进结构的非线性卫星信道自适应均衡器运算所需的复数乘法次数在信道记忆很深的情况下约为Volterra结构均衡器的1/9,有利于信号的实时处理。与此同时,经改进均衡器均衡输出的16振幅移相键控调制(16APSK)信号的星座点更为紧凑。
    利用多级线性预测改善有限反馈系统反馈量
    曾仕伦 徐家品
    2013, 33(11):  3042-3044. 
    摘要 ( )   PDF (591KB) ( )  
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    以先进的长期演进技术(LTE-Advanced)为背景,针对多输入多输出(MIMO)系统中基于码本的有限反馈技术进行了研究,提出了一种基于多级线性预测的有限反馈新方法。利用信道的时间相关性,对信道值进行多级线性预测,以预测误差为基础,通过最小化均方误差来设计量化码本,将码本中对应的码字序号用于系统反馈。仿真结果表明:采用多级线性预测能有效地降低系统预测误差,等效地,减小了系统的反馈开销,最大降低幅度能达到15%。
    数据库技术
    基于散列的频繁项集分组算法
    王红梅 胡明
    2013, 33(11):  3045-3048. 
    摘要 ( )   PDF (700KB) ( )  
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    Apriori算法是频繁项集挖掘的经典算法。针对Apriori算法的剪枝操作和多次扫描数据集的缺点,提出了基于散列的频繁项集分组(HFG)算法。证明了2-项集剪枝性质,采用散列技术存储频繁2-项集,将Apriori算法剪枝操作的时间复杂度从O(k×|Lk|)降低到O(1);定义了首项的子项集概念,将数据集划分为以Ii为首项的数据子集并采用分组索引表存储,在求以Ii为首项的频繁项集时,只扫描以Ii为首项的数据子集,减少了对数据集扫描的时间代价。实验结果表明,由于HFG算法的剪枝操作产生了累积效益,以及分组扫描排除了无效的项集和元组,使得HFG算法在时间性能方面与Apriori算法相比有较大提高。
    空间关联规则的增量维护
    董林 舒红
    2013, 33(11):  3049-3051. 
    摘要 ( )   PDF (687KB) ( )  
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    为了得到有趣且有效的空间关联规则通常需要多次执行挖掘操作,可以使用增量维护算法来提高挖掘效率。然而,能够直接使用空间数据的关联规则增量更新算法尚属空白。为解决这一问题,对挖掘阈值改变和空间数据集更新后通过筛选或增量挖掘等方法实现规则维护的策略进行了分析,并提出适用于支持度阈值减小和空间图层增加这两类情况的增量挖掘算法——ISA。ISA算法不依赖于空间事务表的构建与更新,可以直接使用空间图层作为输入数据。在基于实际数据的实验中,采用ISA算法所得结果与类Apriori算法一致,耗时则相对缩短20.0%至71.0%;此外,对1372772条规则进行了基于筛选的更新,耗时低于0.1s。实验结果表明,所提出的空间关联规则增量维护策略和算法是可行、正确且高效的。
    基于区间相似度的模糊时间序列预测算法
    刘芬 郭躬德
    2013, 33(11):  3052-3056. 
    摘要 ( )   PDF (743KB) ( )  
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    针对现有模糊时间序列预测算法无法适应预测中新关系出现的问题,提出了一种基于区间相似度的模糊时间序列预测(ISFTS)算法。首先,在模糊理论的基础上,采用基于均值的方法二次划分论域的区间,在论域区间上定义相应模糊集将历史数据模糊化;然后建立三阶模糊逻辑关系并引入逻辑关系相似度的计算公式,计算未来数据变化趋势值得到预测的模糊值;最后对预测模糊值去模糊化得到预测的确定值。由于ISFTS算法是预测数据变化趋势,克服了目前预测算法的逻辑关系的缺陷。仿真实验结果表明,与同类的预测算法相比,ISFTS算法预测误差更小,在误差相对比(MAPE)、绝对误差均值(MAE)和均方根误差(RMSE)三项指标上均优于同类的对比算法,因此ISFTS算法在时间序列预测中尤其是大数据量情况下的预测具有更强的适应性。
    加速大规模数据集的离群点检测
    薛安荣 闻丹丹 刘彬
    2013, 33(11):  3057-3061. 
    摘要 ( )   PDF (779KB) ( )  
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    针对现有基于距离的离群点检测算法在处理大规模数据时效率低的问题,提出一种基于聚类和索引的分布式离群点检测(DODCI) 算法。首先利用聚类方法将大数据集划分成簇;然后在分布式环境中的各节点处并行创建各个簇的索引;最后使用两个优化策略和两条剪枝规则以循环的方式在各节点处进行离群点检测。在合成数据集和整理后的KDD CUP数据集上的实验结果显示,在数据量较大时该算法比Orca和iDOoR算法快近一个数量级。理论和实验分析表明,该算法可以有效提高大规模数据中离群点的检测效率。
    考虑项目属性的协同过滤推荐模型
    杨兴耀 于炯 吐尔根·依布拉音 钱育蓉 孙华
    2013, 33(11):  3062-3066. 
    摘要 ( )   PDF (1027KB) ( )  
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    针对传统的基于用户的协同过滤(UCF)模型在相似性度量过程中没有充分考虑项目属性的问题,提出了两种考虑项目属性的协同过滤推荐模型。模型首先对用户评分相似性进行优化;然后从项目属性的角度统计用户关于不同项目的评价次数,获得优化的基于项目属性的用户相似性;最后通过自适应平衡因子协调处理两方面的相似性结果进行项目预测与推荐。实验结果表明,在不同的数据集中,新提出的模型不仅时间花费较为合理,而且评分预测准确性明显提高,平均提高了5%,从而证明了模型在改进用户相似性度量精度方面的有效性。
    社会网络环境下的协同推荐方法
    李慧 胡云 施珺
    2013, 33(11):  3067-3070. 
    摘要 ( )   PDF (632KB) ( )  
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    针对传统协同过滤推荐算法的数据稀疏性及恶意评分等问题,提出了一种融合信任度与矩阵分解技术实现社会网络推荐的方法。首先通过计算节点的声望值与偏见值发现网络中的不可信节点,并将其评分权重进行弱化。然后将用户-评分矩阵与信任度矩阵相结合,实现社会网络环境下的协同推荐。实验表明,相对于传统的协同过滤算法,该算法可以消减虚假评分或恶意评分给推荐系统带来的负面影响,有效地缓解数据稀疏性与冷启动问题,显著提高推荐系统的推荐质量。
    基于主题聚簇评价的论坛热点话题挖掘
    江浩 陈兴蜀 杜敏
    2013, 33(11):  3071-3075. 
    摘要 ( )   PDF (795KB) ( )  
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    热点话题挖掘是舆情监控的重要技术基础。针对现有的论坛热点话题挖掘方法没有解决数据中词汇噪声较多且热度评价方式单一的问题,提出一种基于主题聚簇评价的热点话题挖掘方法。采用潜在狄里克雷分配主题模型对论坛文本数据建模,对映射到主题空间的文档集去除主题噪声后用优化聚类中心选择的K-means++算法进行聚类,最后从主题突发度、主题纯净度和聚簇关注度三个方面对聚簇进行评价。通过实验分析得出主题噪声阈值设置为0.75,聚类中心数设置为50时,可以使聚类质量与聚类速度达到最优。真实数据集上的测试结果表明该方法可以有效地将聚簇按出现热点话题的可能性排序。最后设计了热点话题的展示方法。
    基于用户角色定位的微博热点话题检测方法
    杨武 李阳 卢玲
    2013, 33(11):  3076-3079. 
    摘要 ( )   PDF (642KB) ( )  
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    针对在海量微博数据中提取热点话题效率较低的问题,在对用户角色分类的基础上,提出了一种新的热点话题检测方法。首先,根据用户关注度进行用户角色定位,过滤掉部分用户的噪声数据;其次,采用结合语义相似度的TF-IDF函数计算特征权重,降低语义表达形式带来的误差;然后,用改进的Single-Pass聚类算法进行话题聚类,提取出微博话题;最后,根据微博转发数、评论数等对话题热度进行评估排序,从而发现热点话题。实验表明,所提出的方法使漏检率和误检率分别平均降低12.09%和2.37%,有效地提高了话题检测的正确率,验证了该方法的可行性。
    科技文献中作者研究兴趣动态发现
    史庆伟 李艳妮 郭朋亮
    2013, 33(11):  3080-3083. 
    摘要 ( )   PDF (534KB) ( )  
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    针对挖掘大规模科技文献中作者、主题和时间及其关系的问题,考虑科技文献的内外部特征,提出了一个作者主题演化(AToT)模型。模型中文档表示为一定概率比例的主题混合体,每个主题对应一个词项上的多项分布和一个随时间变化的贝塔分布,主题词项分布不仅由文档中单词共现决定,同时受文档时间戳影响,每个作者也对应一个主题上的多项分布。主题词项分布与作者主题分布分别用来描述主题随时间变化的规律和作者研究兴趣的变化规律。采用吉布斯采样的方法,通过学习文档集可以获得模型的参数。在1700篇NIPS会议论文集上的实验结果显示,作者主题演化模型可以描述文档集中潜在的主题演化规律,动态发现作者研究兴趣的变化,可以预测与主题相关的作者,与作者主题模型相比计算困惑度更低。
    人工智能
    迁移学习支持向量回归机
    史荧中 王士同 蒋亦樟 刘培林
    2013, 33(11):  3084-3089. 
    摘要 ( )   PDF (857KB) ( )  
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    传统的回归系统构建方法假设用于建模的数据是充分的,但若当前场景中重要数据信息缺失,则基于此数据集训练所得系统泛化能力较差。针对此缺陷,以支持向量回归机(SVR)为基础,提出了具有迁移学习能力的回归机系统,即迁移学习支持向量回归机(T-SVR)。T-SVR不仅能充分利用当前场景的数据信息,而且能有效地利用历史知识来学习,具有通过迁移历史场景知识来弥补当前场景信息缺失的能力。具体地,通过控制目标函数中当前模型与历史模型的相似性,使当前模型能在信息缺失和不足时从历史场景中得到有益信息,得到增强的当前场景模型。在模拟数据和酒类光谱数据集上的实验研究亦验证了在信息缺失场景下T-SVR较之于传统回归系统建模方法的更好适应性。
    组合标记的多视图半监督协同分类算法
    于重重 刘宇 谭励 商利利 马萌
    2013, 33(11):  3090-3093. 
    摘要 ( )   PDF (618KB) ( )  
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    为了提高多视图半监督协同算法的性能,并针对算法应用范围受限的问题,提出了一种组合标记规则的协同训练方法。该算法将一致性与非一致性标记规则相结合,若分类器具有相同标记则将对应样本加入到相应的样本集中;若标记不同且两分类器对应的标记置信度差值超过了一定的阈值,则采用高置信度分类器的标记结果,并将样本添加到相应的样本集中。通过判断两分类器对相应样本的标记是否一致以及差异性阈值对未标记样本进行组合标记,并利用分类器差异性判断原则更新分类模型,充分利用未标记样本中的有用信息将分类器性能提高5%以上。所提出的算法在桥梁结构健康监测数据集及标准UCI数据集上的实验结果验证了算法在多视图分类问题上的有效性和可行性。
    基于稀疏贝叶斯学习的个人信用评估
    李太勇 王会军 吴江 张智林 唐常杰
    2013, 33(11):  3094-3096. 
    摘要 ( )   PDF (609KB) ( )  
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    针对传统信用评估方法分类精度低、特征可解释性差等问题,提出了一种使用稀疏贝叶斯学习方法来进行个人信用评估的模型(SBLCredit)。SBLCredit充分利用稀疏贝叶斯学习的优势,在添加的特征权重的先验知识的情况下进行求解,使得特征权重尽量稀疏,以此实现个人信用评估和特征选择。在德国和澳大利亚真实信用数据集上,SBLCredit方法的分类精度比传统的K近邻、朴素贝叶斯、决策树和支持向量机平均提高了4.52%,6.40%,6.26%和2.27%。实验结果表明,SBLCredit分类精度高,选择的特征少,是一种有效的个人信用评估方法。
    正交及不相关边界邻域保持嵌入的人脸识别
    陈达遥 陈秀宏
    2013, 33(11):  3097-3101. 
    摘要 ( )   PDF (733KB) ( )  
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    邻域保持嵌入(NPE)算法本质上仍是一种无监督方法,并没有有效利用已有的类别信息提高分类效率。为此提出两种有监督流形学习方法:正交边界邻域保持嵌入(OMNPE)和不相关边界邻域保持嵌入(UMNPE)。首先构造类内和类间邻接图,并定义类内和类间重构误差;然后分别在正交和不相关约束条件下寻找最小化类内重构误差同时最大化类间重构误差的投影向量;将训练样本和测试样本分别投影到低维子空间中,再利用最近邻分类器进行分类识别。在ORL和Yale人脸库上的实验结果表明,与线性判别分析(LDA)、边界Fisher分析(MFA)等子空间人脸识别算法相比,所提算法的平均识别率提高了0.5%~3%,验证了算法的有效性。
    基于发现者预选择机制的自适应群搜索算法
    于长青 王竹荣
    2013, 33(11):  3102-3106. 
    摘要 ( )   PDF (768KB) ( )  
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    为克服群搜索(GSO)算法早熟的缺点,提高算法收敛速度,提出一种基于发现者预选择机制的自适应群搜索(PSAGSO)算法。首先,依据发现者追随者模型,采用预选择机制,用倒序变异算子产生新发现者,来引导追随者寻优的方向,有效地维持了群体中个体的多样性;其次,提出一种基于线性递减的动态自适应方法来调整游荡者的分布比例,以提高种群中个体的活力,有利于算法跳出局部最优。通过对12个基准函数进行测试。对于30维函数优化,PSAGSO算法的测试数据优于He等(HE S, WU Q H, SAUNDERS J R. Group search optimizer: an optimization algorithm inspired by animal searching behavior. IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 2009, 13(5): 973-990)提供的数据;对于300维函数优化问题,PSAGSO算法的性能更佳。实验结果表明,PSAGSO克服了群搜索优化算法的不足,在一定程度上提高了算法的收敛速度和收敛精度。
    小波神经网络模型的改进方法
    张炎亮 陈鑫 李亚东
    2013, 33(11):  3107-3110. 
    摘要 ( )   PDF (757KB) ( )  
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    为了改善小波神经网络(WNN)在处理复杂非线性问题的性能,针对量子粒子群优化(QPSO)算法易早熟、后期多样性差、搜索精度不高的缺点,提出一种同时引入加权系数、引入Cauchy随机数、改进收缩扩张系数和引入自然选择的改进量子粒子群优化算法,将其代替梯度下降法,训练小波基系数和网络权值,再将优化后的参数组合输入小波神经网络,以实现算法的耦合。通过对3个UCI标准数据集的仿真实验表明,与WNN、PSO-WNN、QPSO-WNN算法相比,改进的量子粒子群小波神经网络(MQPSO-WNN)算法的运行时间减少了11%~43%,而计算相对误差较之降低了8%~57%。因此,改进的量子粒子群小波神经网络模型能够更迅速、更精确地逼近最优值。
    改进的蚁群遗传优化算法及其应用
    刘传领
    2013, 33(11):  3111-3113. 
    摘要 ( )   PDF (581KB) ( )  
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    针对当前移动机器人的一些路径规划算法存在的局限性,提出了一种基于改进蚁群优化和遗传优化的融合算法。利用改进的信息素更新技术和路径节点选择技术使算法尽快找到优化路径,来形成融合算法的初始种群,机器人每前进一步,蚂蚁就对局部路径重新搜索,并处理随机出现的障碍物;然后利用遗传算法(GA)对种群个体进行全局优化,从而能使机器人沿一条全局优化的路径到达终点。仿真结果表明了该融合算法的可行性和有效性。
    技术创新平台中基于Agent的多议题协商算法与策略
    储军飞 潘郁 张振海
    2013, 33(11):  3114-3118. 
    摘要 ( )   PDF (853KB) ( )  
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    针对技术创新平台应用背景下的技术对接协商问题,结合智能感知Agent技术,分析并设计了多议题协商算法与策略。由技术创新平台中技术对接的实际环境,充分地利用平台中的历史技术对接提议,并考虑到技术对接双方的技术对接效益,设计技术对接中基于智能感知Agent的多议题协商算法,并在此基础上设计提议生成策略,提出技术对接协商中的建议解。保证了技术对接过程中技术交易双方的综合效益最优,使得技术交易双方能够在技术对接协商中达到效益“双赢”。通过技术创新平台中的技术对接的实际算例,例证了该协商算法与协商策略对技术创新平台中技术对接环境的适用性、合理性、可行性和有效性。
    基于概率后缀树的移动对象轨迹预测
    王兴 蒋新华 林劼 熊金波
    2013, 33(11):  3119-3122. 
    摘要 ( )   PDF (828KB) ( )  
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    在移动对象轨迹预测中,针对低阶马尔可夫模型预测准确率不高、高阶模型状态空间膨胀的问题,提出一种基于概率后缀树(PST)的动态自适应变长马尔可夫模型预测方法。首先依时间先后将移动对象的轨迹路径序列化;然后根据移动对象的历史轨迹数据进行学习训练,计算序列上下文的概率特征,建立路径序列的概率后缀树模型,结合当前实际轨迹数据,动态自适应预测将来的位置信息。实验结果表明,该模型在二阶时取得最高的预测精度,随着阶数的增加,预测精度保持在82%左右,能取得较好的预测效果;同时空间复杂度呈指数级减少,大大节省了存储空间。该方法充分利用历史轨迹数据和当前轨迹信息预测未来轨迹,能够提供更加灵活、高效的基于位置服务。
    基于改进人工协调场的多机器人避碰算法
    吴晋 张国良 汤文俊 孙一杰
    2013, 33(11):  3123-3128. 
    摘要 ( )   PDF (895KB) ( )  
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    针对多机器人系统中避碰问题,提出一种基于改进人工协调场的多机器人避碰算法。首先采用凸化障碍,子目标主动选择方法,解决人工协调场在有非凸障碍环境中的“死锁”问题;其次建立基于速度和距离的排斥力模型,以克服人工协调场对空间利用率低的缺陷,尤其是目标点与障碍物距离较近机器人无法抵达的情况;最后设计一种力混合器模型,并基于此模型以达到避免人工协调场中的运动抖动的效果。仿真实验证明该算法对解决有障碍环境下多机器人避碰问题的有效性和可靠性,增强了多机器人系统对复杂环境的适应性。
    基于免疫遗传算法的复杂网络社区发现
    曹永春 田双亮 邵亚斌 蔡正琦
    2013, 33(11):  3129-3133. 
    摘要 ( )   PDF (811KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对大部分基于智能优化算法的社区发现方法存在的种群退化、寻优能力不强、计算过程复杂、需要先验知识等问题,提出了一种基于免疫遗传算法(GA)的复杂网络社区发现方法。算法将改进的字符编码和相应的遗传算子相结合,在不需要先验知识的情况下可自动获得最优社区数和社区划分方案;将免疫原理引入遗传算法的选择操作中,保持了群体多样性,改善了遗传算法所固有的退化现象;在初始化种群及交叉和变异算子中利用网络拓扑结构的局部信息,有效缩小了搜索空间,增强了寻优能力。计算机生成网络和真实网络上的仿真实验结果表明算法可自动获取最优社区数和社区划分方案并具有较高的精度,说明算法具有可行性和有效性。
    基于树状朴素贝叶斯模型的社会网络关系预测
    伍杰华
    2013, 33(11):  3134-3137. 
    摘要 ( )   PDF (711KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    在社会网络关系预测研究领域,把基于拓扑结构信息的共邻节点属性作为相似性度量的预测模型应用比较广泛,但是该类算法具有较强的假设独立性,不能完全反映社会网络的“链接”结构。引入树状朴素贝叶斯(TAN)分类模型,采用信息熵度量节点对的角色,赋予共邻节点集合差异化的贡献权重进行社会关系预测,同时把模型推广到CN,AA和RA 等3种基于相似度的链接预测算法中。对5个真实社会网络采用AUC和ROC曲线进行实验评价后证明,该模型能够在深入挖掘共邻节点对贡献及解决共邻节点角色独立性的基础上提高预测精确度,同时为该类模型的研究提供一种新的方案。
    基于模板匹配的快速语音关键词检出方法
    朱国腾 孙伟
    2013, 33(11):  3138-3140. 
    摘要 ( )   PDF (484KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    在缺乏训练样本的情况下对语音信号进行关键词检出,基于模板匹配的方法与传统的方法相比,仍然能够对语音进行关键词检出。但是由于模板匹配方法计算局部最小距离的方式是逐帧移动,所以计算时间长。局部最小距离的极值点通常在音素分割点附近,利用这两者的位置关系并结合插值思想,提出一种快速的模板匹配方法。该方法通过在音素分割点之间插值计算局部最小距离,能够有效地缩短计算时间。在TIMIT和CASIA语料库中进行实验,改进的方法与常规的模板匹配方法相比较,快了约2.8倍。
    多标号学习矢量量化的食用油掺伪检测
    陈景波
    2013, 33(11):  3141-3143. 
    摘要 ( )   PDF (436KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了提高食用油掺伪检测效果,基于食用油的高效液相色谱数据,提出了一个新的多标号学习矢量量化算法(ML-LVQ),并应用于食用油的掺伪检测中。它每次调整两个原型使排序损失的上界最小,并通过元标号分类器确定多标号的数目,从而达到同时优化ranking准则函数和bipartitions准则函数的目的。在9类纯油以及它们的混合油样本的数据集上测试的结果表明,ML-LVQ取得了比改进的AdaBoost.RMH算法更好的性能。
    先进计算
    基于演化算法的带侧摆多星点目标调度算法
    王茂才 程格 戴光明 宋志明
    2013, 33(11):  3144-3148. 
    摘要 ( )   PDF (861KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对成像卫星观测效率较低的问题,提出了一种侧摆情况下的多星点目标调度方法。首先分析了卫星与地面目标的角度关系、正负侧摆角度以及时间窗口的计算方法。在此基础上,以最大化观测收益、最小化侧摆次数及最小化总的侧摆角度为优化目标,建立了带侧摆的多星点目标调度模型。并基于演化算法,提出了一种载荷侧摆情况下优化调度算法。算法中采用任务级别的单点交叉算子,通过时间窗口的选取进行变异操作,定义了基于冲突度的适应度计算函数,通过调整活动的实际开始时间来减少冲突,基于目标的优先顺序设计了个体的选择策略,基于冲突代价的概念设计了冲突消除方法。最后,针对一个具体的实例,给出了5星100个点目标在侧摆情况下的调度与仿真结果,并对侧摆角度分别为0°、10°、25°时的调度性能进行了分析。实验结果表明,当侧摆角度为25°时,其观测效率比无侧摆时提高18%,该方法在应急救灾及战时快速响应等应用上有着重要的价值。
    非正规化循环的单指令多数据向量化
    侯永生 赵荣彩 高伟 高伟
    2013, 33(11):  3149-3154. 
    摘要 ( )   PDF (948KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对非正规化循环的上下界、步长等循环信息不确定的问题,解决了循环条件为逻辑表达式、增量减量语句和do-while循环的正规化问题。对不能正规化的循环提出了一种展开压紧算法,并用超字并行向量化方法发掘展开压紧的结果。实验结果表明,与现有的非正规化循环的单指令多数据(SIMD)向量化方法相比,所提出的转换方法和展开压紧方法能够更好地发掘非正规化循环的向量化特性,生成代码的性能加速比提高了6%以上。
    基于分层与容错机制的云计算负载均衡策略
    陈波 张曦煌
    2013, 33(11):  3155-3159. 
    摘要 ( )   PDF (816KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对混合动态负载均衡算法应用在云计算中,出现的站点信息交换过于频繁导致处理效率低下以及缺乏容错机制等问题,提出了基于分层与容错机制的负载均衡算法。算法融合集中式和分布式的优点,通过组织邻站点,使站点信息交换控制在邻站点范围之内,在任务调度时携带站点实时负载信息以解决频繁广播负载消息导致网络繁忙与服务器效率低下的问题。算法实现云系统负载均衡,减小请求响应时间,引入容错备份机制,以增强系统鲁棒性。实验结果表明,基于分层与容错机制的云计算负载均衡策略在任务分配时间、任务响应时间方面比传统算法提高20%以上,且在稳定性方面所提算法优于传统算法。
    基于动态自适应蚁群算法的云计算任务调度
    王芳 李美安 段卫军
    2013, 33(11):  3160-3162. 
    摘要 ( )   PDF (621KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对蚁群算法求解云计算任务调度问题存在收敛速度慢和容易陷入局部最优解的缺陷,提出一种动态自适应蚁群算法的云计算任务调度策略。算法在选择资源节点中引入混沌扰乱,依据节点信息素浓度自适应调整信息素挥发因子,由解的优劣性动态更新信息素。当任务数量超过150时,动态自适应蚁群算法与蚁群算法结果相比较,时间效率最大提高319%,资源负载率为0.51。仿真结果表明,所提算法提高了解的收敛速度和全局搜索能力。
    中缀算术表达式的轻量化求值算法
    白宇 郭显娥
    2013, 33(11):  3163-3166. 
    摘要 ( )   PDF (595KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对当前中缀算术表达式求值算法笨重或者复杂的问题,提出了一种轻量化的中缀算术表达式求值算法。该算法基于逆向拆分中缀算术表达式的思路,使用递归解析的方法,等价于中缀算术表达式的构造二叉树表示。实验结果表明,该算法与传统逆波兰表达式(RPN)转换、求值算法相比,该算法无需做逆波兰表达式转换,无需人工栈辅助,实现代码量仅有其1/6,而效率仅下降6.9%。与W3Eval算法相比,该算法无需符号转置表,支持算符自定义或重定义,实现代码量不到其1/2。该算法实现代价低,适用于Web应用的Browser端,及嵌入式应用等轻量化应用场合。
    多媒体处理技术
    多特征融合的网格模型简化方法
    王海玲 王建 印桂生 乔付 周波
    2013, 33(11):  3167-3171. 
    摘要 ( )   PDF (780KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对三维网格模型简化过程中的过简化和失真问题,提出一种利用多特征融合的度量方法引导三维网格模型的简化过程。该方法通过分析模型简化的误差度量准则和模型的特征信息,首先利用法向信息加权的二次误差方法度量模型的几何特征信息;然后采用三角形边长比信息加权的挠率度量模型的视觉特征信息;最后融合几何特征信息和视觉特征信息作为模型简化的多特征信息引导模型简化。实验结果表明,该方法可有效保证算法的计算效率,保持简化后模型的形态特征,解决了模型的过简化和失真问题。
    基于特征点检测的三维模型最佳视点选择
    朱 帆 杨风雷
    2013, 33(11):  3172-3175. 
    摘要 ( )   PDF (902KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对三维模型最佳视点选择问题,提出了一种基表面特征点检测的视点选择算法。首先引入一种基于局部平均形心距离差的顶点显著性度量方法,认为三维网格模型表面某顶点的显著性是由该顶点与形心之间距离和该顶点邻域内的顶点与形心之间距离的平均差值来刻画,而不是该点所在位置的弯曲程度所决定;然后根据顶点的显著性大小进行三维模型表面特征点检测;最后针对视点球体上的每个候选视点分析该视点下可见特征点的几何分布和显著度大小计算视点质量,提取出最佳视点。实验结果验证了基于三维模型特征点的视点选择方法的有效性,在能够选择出质量较优的视点的同时保证算法的效率。
    基于视觉显著熵与Object Bank特征的图像记忆性模型
    陈长远 韩军伟 胡新韬 程塨 郭雷
    2013, 33(11):  3176-3178. 
    摘要 ( )   PDF (674KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了提高图像的记忆性预测能力,提出了一种基于视觉显著熵与改进的Object Bank特征的图像记忆性自动预测方法。该方法改进了传统的Object Bank特征,提取图像的视觉显著熵特征,利用支持向量回归机(SVR)训练得到图像的记忆性预测模型。实验结果表明,在预测准确性方面,所提方法比现有的方法的相关系数高出3个百分点。所提出的模型可以应用于图像的记忆性预测、图像检索排序、广告评价分析等方向。
    结合尺度不变特征变换和Kalman滤波的Mean Shift视频运动目标跟踪
    朱志玲 阮秋琦
    2013, 33(11):  3179-3182. 
    摘要 ( )   PDF (825KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为解决目标跟踪中运动目标存在较大尺度变化、旋转、快速运动或遮挡时跟踪效果欠佳的问题,提出了一种将尺度不变特征变换(SIFT)特征匹配和Kalman滤波与Mean Shift结合的运动目标跟踪方法。首先,利用Kalman滤波估计目标运动状态,将其估计值作为Mean Shift跟踪的初始位置;然后,当候选目标模型和初始目标模型的相似性测度系数小于某一阈值时,启用SIFT特征匹配寻找目标可能位置,并在该位置处建立新的候选目标模型,同时进行相似性测度;最后,比较两者所得匹配系数,取其中较大者对应的位置作为目标的最终位置。实验结果表明,该算法的跟踪平均误差较单独将Kalman滤波或SIFT特征与Mean Shift结合的跟踪算法减小了约20%。
    基于立体视觉的新组合不变矩腹部体型重建
    刘欢 朱平 肖蓉 唐卫东
    2013, 33(11):  3183-3186. 
    摘要 ( )   PDF (642KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对采用立体视觉技术进行三维人体重建时,在实际拍摄采集图像过程中受光照变化和模糊因素干扰的现象,提出光照鲁棒的组合模糊仿射不变矩,克服以上两种因素的影响;同时为了改进单一依靠灰度相似性度量的匹配效果,引入了斜率和距离双重几何约束,由三者结合共同引导完成匹配,自动重建人体腹部体型。实验所获得的虚拟三维人体腹部尺寸值可以达到与三维扫描仪相同的精度,与实际测量值的误差小于0.5cm。实验结果表明:该系统硬件设备简单,成本低,能快速可靠地采集腹部信息,符合服装设计等领域的精度要求。
    基于改进朴素贝叶斯分类器的康复训练行为识别方法
    张毅 黄聪 罗元
    2013, 33(11):  3187-3189. 
    摘要 ( )   PDF (638KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为提高康复训练中行为的识别率,对康复训练行为识别进行研究。首先采用Kinect传感器提取人体骨骼坐标信息,定义运动特征分类集合,完成朴素贝叶斯分类器设计;然后改进康复训练动作识别阈值选择机制提升识别率。改进前后对比实验证明该方法快速简洁,取得了较理想的识别效果。
    遥感影像目标识别中的多尺度分析
    薄树奎 荆永菊
    2013, 33(11):  3190-3192. 
    摘要 ( )   PDF (566KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对遥感影像目标特性随分辨率变化的问题,提出了目标识别的多尺度分析方法。首先,基于混合像元分析了多尺度影像中地面目标形状结构产生变化的原因,这种变化主要是由混合像元在目标中所占的比例决定的;然后,根据多尺度影像中的目标提取实验,分析并验证了目标提取误差随着尺度变化的规律;最后,基于遥感影像目标的多尺度特性分析,进一步提出了优势类别的概念。从遥感目标的多尺度分析与实验结果来看,目标的形状结构特征随着尺度的变化而发生改变,而且尺度越大改变越大。通过研究遥感影像目标的多尺度特征,揭示了目标特征随尺度变化规律,对多尺度遥感影像自动目标识别具有指导意义。
    基于四元数双谱切片的彩色图像配准算法
    连玮 左军毅
    2013, 33(11):  3193-3196. 
    摘要 ( )   PDF (646KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对几何及颜色空间上均存在相似变换的两彩色图像的配准问题,提出一种四元数域双谱切片表达式。该表达式是对复数双谱切片对应的时域形式进行四元数傅里叶变换得到的结果,具有平移不变性,可用于两彩色图像旋转和尺度缩放的求解。仿真结果表明,与复数双谱切片法相比,四元数双谱切片法的抗干扰性更好,误差基本只有前者的一半。
    基于城区距离的自适应加权均值滤波算法
    曹萌 张有会 王志巍 董蕊 郑英娟
    2013, 33(11):  3197-3200. 
    摘要 ( )   PDF (700KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对传统滤波窗口不能自适应扩展以及标准均值滤波易造成图像边缘模糊的缺陷,提出一种基于城区距离的自适应加权均值滤波算法。首先,利用开关滤波思想检测出噪声点;其次,对于每一噪声点,依据城区距离扩展窗口,窗口的大小根据窗口内信号点的个数自适应地调节;最后,将窗口内足够数量信号点的灰度的加权平均值作为噪声点的灰度值,实现对噪声点的有效恢复。实验结果表明,该算法能够有效地滤除椒盐噪声,尤其对噪声密度较大的图像,去噪效果更加显著。
    基于Mallat-Zhong离散小波变换小波的超声图像各向异性扩散抑噪方法
    吴世彬 陈波 董万利 高小明
    2013, 33(11):  3201-3203. 
    摘要 ( )   PDF (545KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对传统各向异性扩散方法在超声图像散斑噪声抑制中存在的噪声抑制不充分与边缘特征保持不足的问题,提出一种基于Mallat-Zhong离散小波变换(MZ-DWT)小波的散斑噪声抑制方法。该方法将MZ-DWT小波分析与期望值最大化(EM)算法作为图像中均匀区域与边缘区域的鉴别因子,使扩散系数能够更准确地控制扩散强度与扩散速度,从而达到充分抑制噪声和保护边缘的目的。实验结果表明,所提方法在有效抑制散斑噪声的同时,更好地保持了图像细节信息,其性能优于传统各向异性扩散方法。
    基于视觉灵敏度及改进方向距离彩色图像迭代滤波算法
    李高西 曹军 张福元 李华
    2013, 33(11):  3204-3208. 
    摘要 ( )   PDF (840KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为消除人眼视觉差别对彩色图像滤波的影响,提出了RGB非均匀色彩空间中三基色(红、绿、蓝)的视觉灵敏度的计算方法。滤波算法先用粗糙集理论对噪声像素做初步判断,再结合视觉灵敏度修正判断结果,最后用改进的方向距离滤波器(DDF)滤除噪声像素。仿真实验表明,算法在颜色保持、边缘细节保护、噪声滤除率方面均优于现有滤波算法;且在各种密度噪声情况下,其归一化均方差最小,峰值信噪比最大。
    基于光栅投影序列图像融合的倾斜校正算法
    刘旭 巫玲 陈念年 范勇 段晶晶 任新宇 夏菁菁
    2013, 33(11):  3209-3212. 
    摘要 ( )   PDF (612KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对现有校正算法因抖动等因素存在的校正误差问题,提出了一种基于光栅投影的倾斜校正算法。通过分析连续频率变化的条纹图像序列,构建像素点位置与像素斜率的转换模型;然后利用光栅图像倾斜角度与像素斜率变化关系,使用三角法计算出倾斜角;最后实现倾斜校正。实验结果表明,该算法可有效检测出[-90°,90°]范围内的倾斜角度,准确率为99%。与现有的Hough变换等倾斜校正算法相比,所提算法检测精确度、准确率明显提高。
    基于纹理聚类的抠图算法
    阳伟 甘涛 兰刚
    2013, 33(11):  3213-3216. 
    摘要 ( )   PDF (660KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对当图像纹理比较丰富时抠图难的问题,基于K近邻(KNN)抠图算法提出了一种纹理聚类抠图(TCM)方法。该方法首先提取出纹理特征;然后用该纹理特征与颜色和位置特征一起构造新的特征空间;接下来在该特征空间上聚类近邻像素以构造Laplacian抠图矩阵;最后利用闭形解求解不透明度。在基准数据集上的实验结果表明,该方法的总排名有显著提升,对于纹理丰富的图像取得了比较好的抠图效果。
    宣纸上的墨水扩散模拟
    范东云 李海晟
    2013, 33(11):  3220-3223. 
    摘要 ( )   PDF (663KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    墨水扩散是一个复杂的物理现象,针对墨水在宣纸上的扩散模拟问题,提出了一个基于变系数扩散方程的模拟方法,其扩散系数由宣纸结构和随时间而减少的剩余墨水量决定。模拟分为两个阶段:宣纸结构的模拟和墨水扩散动态过程的模拟。为了模拟宣纸结构,使用一种由权重不同且方向随机的直线段均匀分布而成的加权纤维结构。墨水扩散的动态过程由变系数扩散方程来阐述,为了高效地生成扩散图像,使用Crank-Nicolson数值方法求解墨水扩散方程,并且预计算纤维结构和动态更新扩散图像。与以往类似的模拟方法相比,该方法能够生成更加自然的扩散边界,并有效地解决了边界过于平滑的问题。实验结果表明该方法能够真实地模拟不同宣纸上的墨水扩散效果。
    信息安全
    基于链路性能分析的网络安全态势评估研究
    黄正兴 苏旸
    2013, 33(11):  3224-3227. 
    摘要 ( )   PDF (650KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对网络安全态势评估的融合特性和现有层次化态势评估方法存在对未知攻击感知不足的问题,提出融合链路安全态势值来计算网络安全态势值的方法。借助网络性能分析的相关理论,提出了基于链路性能分析的网络安全态势评估模型。在态势值计算过程中,首先计算不同时段各链路的安全态势值,并把结果以矩阵形式表现出来;然后,将各链路安全态势值进行加权融合,得到不同时段的网络安全态势值,并以向量形式表示。实验结果证明,所提方法能够反映网络局部和整体的安全状况变化,并且对未知攻击具有良好的感知能力,给网络安全管理带来了方便。
    基于加权多属性云的主观信任度量方法
    范涛 张明清 刘小虎 程建
    2013, 33(11):  3228-3231. 
    摘要 ( )   PDF (737KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对现有基于云模型的信任度量方法缺乏对信任的多粒度及时效性考虑,提出一种基于加权多属性云的信任度量方法。首先,以多属性信任云对信任度量粒度进行细化,并在实体信任计算中引入时间衰减函数;其次,对信任云的多属性综合与多路径合并得到实体的最终信任云;最后,采用云的相似度比较算法与信任基准云进行比较,得到实体的信任等级。通过网格计算环境下的仿真实验表明,当节点交互100次时,采用加权多属性云的度量方法的交互成功率为80%,比传统方法提升了15%。仿真结果表明,采用加权多属性云的度量方法可以提高信任度量的准确度。
    基于CL多小波变换和组合位平面理论的秘密信息共享算法
    张弢 任帅 巨永锋 凌尧 杨照辉
    2013, 33(11):  3232-3234. 
    摘要 ( )   PDF (490KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对信息隐藏算法容量和不可见性与鲁棒性矛盾的特点,提出了一种新的基于Chui-Lian(CL)多小波变换和组合位平面(CBP)理论的数字图像载体预处理算法,并将该算法用于以数字图像为载体的信息隐藏,以实现秘密通信和图像共享。其中,CL多小波变换能够将载体图像划分为4个能量等级不同的最低分辨率子图像,组合位平面理论可将子图像解析为不同的位平面层次,在隐藏秘密信息时,可根据最低分辨率子图和组合位平面的能量等级由高到低分别嵌入鲁棒信息、秘密信息和脆弱信息。实验结果表明,在25%的嵌入率时,与基于离散余弦变换和最低有效位方法的信息隐藏算法(DCT-LSB)、基于离散小波变换和最低有效位方法的信息隐藏算法(DWT-LSB)相比,所提算法针对若干常见攻击的鲁棒性有一定程度提升,峰值信噪比(PSNR)分别提高了37.16%和20.00%。
    基于身份的受控文档透明加解密方案
    金彪 熊金波 姚志强 刘西蒙
    2013, 33(11):  3235-3238. 
    摘要 ( )   PDF (658KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对日益严峻的文档安全形势,为了更好地保护受控文档,将基于身份的加密机制与透明加密(OTFE)技术相结合,提出基于身份的受控文档透明加解密方案。采用文件系统过滤驱动技术监控程序对受控文档的操作,并使用基于身份的加密机制执行加解密操作。特别地,提出将原始密文耦合后分块存储的新算法,使得敌手不可能获取完整密文进而恢复出原始明文。从系统层面和算法层面对方案进行了详细描述,安全分析表明该方案能有效地保护受控文档。
    识别恶意软件中的加密函数
    蔡建章 魏强 祝跃飞
    2013, 33(11):  3239-3243. 
    摘要 ( )   PDF (773KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对恶意软件通过加密函数规避安全检测和流量分析这一问题,提出了一种识别恶意软件中加密函数的方法。通过识别恶意软件动态执行路径中的循环、循环的输入和输出参数,构建恶意软件的动态循环数据流图,通过循环数据流图提取循环的输入和输出参数集合,设计已知加密函数的参考实现对循环输入集合中的元素进行运算,判断输出是否能够匹配输出集合中的元素从而识别恶意软件中的加密函数。实验证明此分析方法能够分析严重混淆的恶意软件其传输载荷所采用的加密函数。
    关于RSA算法中代数结构的进一步研究
    裴东林 李旭
    2013, 33(11):  3244-3246. 
    摘要 ( )   PDF (602KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对RSA算法中Z*φ(n)的代数结构问题,提出了一种在强素数条件下应用二次剩余理论进行研究的方法。给出了Z*φ(n)中元素阶的计算公式和元素的最大阶表达式,计算了Z*φ(n)中二次剩余的个数和二次非剩余的个数,同时估计出Z*φ(n)中元素的最大阶上限为φ(φ(n))/4并得到了Z*φ(n)中元素的最大阶达到φ(φ(n))/4的一个充要条件。另外还给出了全部二次剩余构成的子群A1成为循环子群的充分条件及Z*φ(n)的一种分解方法。最后证明了Z*φ(n)可由7个二次非剩余元素生成,商群Z*φ(n)/A1是一个Klein八元群。
    关于秘密共享方案在应用Pi演算中的实现
    徐军
    2013, 33(11):  3247-3251. 
    摘要 ( )   PDF (796KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对秘密共享方案的自动化验证问题,提出一种基于等值理论的秘密共享方案自动化验证方法。首先通过等值理论在应用Pi演算中对可验证的多秘密共享方案的密码学语义进行了形式化定义。在此基础上,进一步提出了一种用于将所提出等值理论转化为自动化协议验证器ProVerif中重写机制的编码方法,在ProVerif中实现了关于可验证的多秘密共享方案的自动化验证。通过证明给出了关于可验证的多秘密共享方案形式化分析结果的健壮性结论:如果自动化协议验证器ProVerif中可验证的多秘密共享方案的形式化分析结果满足特定安全属性,则其能够归约证明应用Pi演算模型中针对可验证的多秘密共享方案所建立的现实敌手可以“模拟”ProVerif验证器中的理想敌手,其意味着现实敌手与理想敌手是不可区分的。
    计算机软件技术
    Web服务组合评分分配方法
    王威 付晓东 夏永滢 田强 李昌志
    2013, 33(11):  3252-3256. 
    摘要 ( )   PDF (858KB) ( )  
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    为了根据组件服务的实际和历史表现公平地将用户对组合服务的评分分配到各组件服务,首先利用层次分析法(AHP)来计算各个组件服务的分配权重,其中给出Web服务流程转换为结构树流程的方法,并利用权重矩阵计算树状结构中各层节点的权重。通过考虑组件服务服务质量实际观察值和公告的有效区间之间的关系,并以偏差函数计算了组件服务的实际服务质量(QoS)效用值与全部组件服务的实际QoS平均效用值的偏差比重,同时考虑了各组件服务的历史表现对评分分配的影响。实验结果表明,组件服务的实际观察值以及历史表现对分配到的评分有一定的影响,从而验证了评分分配方法的合理性和公平性。
    基于区间集的Cppcheck数组边界缺陷检测
    张仕金 尚赵伟
    2013, 33(11):  3257-3261. 
    摘要 ( )   PDF (685KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对开源软件Cppcheck误报率和漏报率过高,且不能检测出运行时程序缺陷等问题,基于Cppcheck程序,提出了抽象区间集算法,并将其应用于数组边界缺陷检测。在Cppcheck框架内,通过引入区间集概念,建立每个程序点变量和表达式的整型区间集和数组区间集,并由此定位出程序中的矛盾点,最终检测出程序缺陷。与Cppcheck相比较,所提算法的查准率提高18.5%,漏报率降低22.5%,误报率提高3.5%。实验结果表明,该方法能有效地检测出运行程序缺陷,并提高Cppcheck缺陷检测性能。
    基本路径测试用例设计算法
    王敏 陈少敏 陈亚光
    2013, 33(11):  3262-3266. 
    摘要 ( )   PDF (736KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    McCabe提出的基本路径测试法(McCABE T J. A complexity measure. IEEE Transactions on Software Engineering, 1976, SE-2(4): 308-320)是动态白盒测试技术中严谨而有效的方法,但存在测试用例设计效率较低的问题,影响了该方法在工程项目中的广泛应用。为了解决这一问题,从被测程序的基本结构出发,提出一种基于组合的基本路径测试用例设计方法。创建一种基于Z路径覆盖的基本单元图,构建由基本单元图组合形成控制流图的组合规则,以此为基础提出了基本路径组合算法,该算法只需一次扫描程序得到程序基本结构的路径集,将这些路径进行组合即可生成被测程序的基本路径集。该方法比McCabe所提出的方法构造过程简洁,能有效提高基本路径测试用例设计的效率。
    移动数据库缓存模型研究
    翁唱玲 杨清
    2013, 33(11):  3267-3270. 
    摘要 ( )   PDF (667KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对移动数据库系统性能有待提高的问题,提出了一种移动数据库缓存模型。采用基于消息摘要的同步算法,通过比较移动客户端与服务器消息摘要表中的消息摘要值,完成缓存同步,维护移动客户端缓存与服务器数据的一致性;该模型还考虑了数据的时效性与事务的优先级,设计了一种基于价值函数的缓存替换算法。实验结果表明,随着缓存数据个数的增加,所提算法的缓存命中率高于最近最少使用(LRU)和LA2U算法,同时随着访问频率的增加,事务的重启率低于LRU和LA2U,有效提高了移动数据库缓存的性能。
    典型应用
    基于预测承诺契约的物流服务供应链协调
    何婵 刘伟
    2013, 33(11):  3271-3275. 
    摘要 ( )   PDF (810KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对由一个功能单一的物流服务分包商和一个物流服务集成商构成的物流服务供应链的协调问题,提出一种承诺契约协调模型。在此承诺契约中,集成商提供一个需求预测,并承诺至少购买一定比例的预测需求量;物流服务分包商基于集成商的预测进行物流能力投资决策,然后得到物流服务分包商的最优物流能力投资量和集成商预测值的取值集合,并将结果扩展到考虑引入回购因子的情况。研究表明在选取合理参数的条件下,提出的预测承诺契约能够鼓励分包商多备货投资,进而能够使物流服务供应链实现系统收益帕累托改进,提高供应链系统和集成商的期望利润,从而实现系统协调。回购因子的引入可以提高相同预测值下的投资水平。最后通过数值实验验证了结果的可靠性。
    舰载机航空保障资源优化配置的循环网络模型
    朱齐丹 吕开东 李新飞
    2013, 33(11):  3276-3279. 
    摘要 ( )   PDF (601KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了对舰载机航空保障过程中所涉及的牵引设备、保障装置、弹药配备和人员配置等资源进行优化控制,研究了舰载机航空保障过程具有循环运行的特点,分析了舰载机调运和保障过程中各种工序及其之间的逻辑关系和进行每道工序所需要的资源等。然后引入循环网络模拟技术,获得了一种舰载机航空保障资源配置的优化控制方法,该方法能提高设备的利用率,而且还能确保航空人员始终保持劳逸结合的工作状态。实验结果表明,提出的基于循环网络的舰载机航空保障资源配置方法是有效的。
    基于耳蜗核模型改进双耳时间差的声源定位
    张毅 邢武超 罗元 何春江
    2013, 33(11):  3280-3283. 
    摘要 ( )   PDF (621KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    人耳听觉系统在噪声环境中能够准确定位感兴趣的声源,实现其定位的主要因素是双耳时间差,但是在噪声环境下利用双耳时间差方法进行定位的效果比较差。针对这一问题,提出一个基于耳蜗核模型的声源定位系统。利用耳蜗核模型模拟耳蜗核对听觉信息的处理机制,提取听觉神经纤维中对语声刺激同步的信息和发放率信息,从而实现对噪声的抑制,完成噪声环境下的声源定位。该系统在噪声环境下定位的误差为1.297°。实验结果证明改进之后的声源定位系统能在噪声环境下进行声源定位。
    基于改进主元分析方法的隧道应变实时监测预警系统
    杨彤瑶 王彬 李川 何弼 熊新
    2013, 33(11):  3284-3287. 
    摘要 ( )   PDF (823KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对同步多维数据流异常分析技术提出了一种改进的主元分析(PCA)方法。将原始数据流空间的变化趋势映射到特征向量空间内,求解稳态特征向量,以瞬时特征向量与稳态特征向量之间的关系作为判据来对同步多维数据流进行异常变化诊断。将该方法应用于某隧道应变监测数据的异常诊断中,并利用VC++实现了隧道应变实时监测预警系统。实验结果表明,使用该方法能够实时反映非周期性监控变量的变化情况,较好地实现同步多维数据流的异常诊断。
    机场跑道异物监测雷达的杂波图恒虚警率检测
    吴静 王洪 汪学刚
    2013, 33(11):  3288-3290. 
    摘要 ( )   PDF (592KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    随天线扫描平稳变化的强地杂波是实现机场跑道异物(FOD)检测的主要干扰,传统的空域恒虚警率(CFAR)处理不能有效地检测到目标,针对上述问题,提出了一种单元平均杂波图恒虚警率检测算法。首先基于系统特性和跑道环境建立了回波信号模型;然后通过杂波图划分、单元平均、递归滤波等处理技术,实现了距离—方位二维恒虚警率检测;最后进一步分析影响检测性能的主要参数。仿真结果表明,所提算法在低信杂比背景下能有效检测到弱目标,并获得较高的检测概率。
    基于Gauss伪谱法的飞机最优目标瞄准控制
    程建锋 董新民 薛建平 谭雪芹
    2013, 33(11):  3291-3295. 
    摘要 ( )   PDF (692KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为实现战对抗时对逃逸目标的最优瞄准,提出了一种基于高斯伪谱法(GPM)的控制方法。建立了考虑敏捷性、多约束的飞机动态方程,推导了两阶段目标瞄准条件表达式,并设计优化指标,在此基础上将飞机最优瞄准概括为带约束终端时间未知的多阶最优控制问题。利用高斯伪谱法将此连续的边值最优控制问题离散并转化为等价的非线性规划(NLP)问题,通过遗传算法(GA)解算其初值,并应用序列二次规划(SQP)算法求解。仿真结果表明:所设计的控制方法能有效实现对目标的瞄准,满足武器发射条件。
    引力搜索算法在青霉素发酵模型参数估计中的应用
    王蕾 陈进东 潘丰
    2013, 33(11):  3296-3299. 
    摘要 ( )   PDF (737KB) ( )  
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    针对生物发酵过程难以精确估计模型参数的问题,提出一种利用引力搜索算法(GSA)对青霉素发酵非构造式动力学模型参数进行估计的方法。在分析发酵过程反应机理的基础上,选取合适的青霉素发酵非构造式动力学模型的状态方程式;然后利用GSA良好的全局搜索能力,对状态方程式的参数进行估计,从而得到精确的发酵模型。仿真结果表明:GSA实现了对青霉素发酵过程模型参数的准确估计,所得到的模型精度能够满足青霉素发酵过程的状态估计和控制需求。因此,GSA可有效地应用于模型参数估计。
    基于超球体多类支持向量数据描述的医学图像分类新方法
    谢国城 蒋芸 陈娜
    2013, 33(11):  3300-3304. 
    摘要 ( )   PDF (800KB) ( )  
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    针对乳腺X光医学图像多分类问题中训练速度比较慢的问题,提出超球体多分类支持向量数据描述(HSMC-SVDD)分类算法,即把超球体单分类支持向量数据描述直接扩展到超球体多分类支持向量数据描述。通过对乳腺X光图像提取灰度共生矩阵特征;然后用核主成分分析(KPCA)对数据进行降维;最后用超球体多分类支持向量数据描述分类器进行分类。由于每一类样本只参与构造一个超球体的训练,因此训练速度明显提高。实验结果表明,这种超球体多分类支持向量数据描述分类器的平均训练时间为21.369s,训练时间比Wei等(WEI L Y, YANG Y Y, NISHIKAWA R M,et al.A study on several machine-learning methods for classification of malignant and benign clustered micro-calcifications. IEEE Transactions on Medical Imaging, 2005, 24(3): 371-380)提出的组合分类器(平均训练时间40.2s)减少了10~20s,分类精度最高达76.6929%,适合解决类别数较多的分类问题。
    基于模糊与遗传逼近策略的轮胎预设定值充放气控制
    潘小波
    2013, 33(11):  3305-3308. 
    摘要 ( )   PDF (646KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    影响轮胎充放气的因素比较复杂,为了简便、准确地对轮胎进行预设定值充放气,提出一种基于模糊与遗传逼近策略的轮胎预设定值充放气控制方法。该方法把整个充放气过程分成两步:首先根据预设定值和当前胎压与预设定值的差,模糊推理出充放气的时间进行预充放;然后依次遗传前面的充放气速率逐步逼近至预设定值。实验结果表明,在不同的充放气条件下利用该方法均能简便、准确地充放气到预设定值,精度可达±0.04bar,适用于各种自动轮胎充放气设备,且简便、高效、实用。
    应召搜潜中典型情况下潜艇分布概率的计算
    单志超 鞠建波 曲晓慧 温玮
    2013, 33(11):  3309-3312. 
    摘要 ( )   PDF (521KB) ( )  
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    针对应召搜潜过程中潜艇分布概率的计算问题,推导了潜艇的初始位置服从正态分布、潜艇航向在二维平面内服从均匀分布、潜艇航速已知或服从已知分布的潜艇分布概率的计算方法,给出了潜艇航速服从均匀分布和瑞利分布等典型情况下,潜艇分布概率的计算公式,并通过蒙特卡罗方法验证了所推导公式的正确性,同时给出了部分时刻潜艇位置联合概率密度和边缘概率密度的计算结果。通过该计算结果可以清楚地看出应召搜潜中潜艇的分布概率随搜潜时间的变化情况,这对于在搜潜过程中制定正确的搜潜策略具有一定的指导意义。
2022年 42卷 8期
刊出日期: 2022-08-10
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