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    2013年 第33卷 第12期 刊出日期:2013-12-01
    2013年全国开放式分布与并行计算学术年会(DPCS2013)论文
    利用并行GPU对分层分布式狄利克雷分布算法加速
    温腊 芮建武 何婷婷 郭亮
    2013, 33(12):  3313-3316. 
    摘要 ( )   PDF (802KB) ( )  
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    分层分布式狄利克雷分布(HD-LDA)算法是一个对潜在狄利克雷分布(LDA)进行改进的基于概率增长模型的文本分类算法,与只能在单机上运行的LDA算法相比,可以运行在分布式框架下,进行分布式并行处理。Mahout在Hadoop框架下实现了HD-LDA算法,但是因为单节点算法的计算量大,仍然存在对大数据分类运行时间太长的问题。而大规模文本集合分散到多个节点上迭代推导,单个节点上文档集合的推导仍是顺序进行的,所以处理大规模文本集合时仍然需要很长时间才能完成全部文本的分类。为此,提出将Hadoop与图形处理器(GPU)相结合,将单节点文本集合的推导过程转移到GPU上运行,实现单节点多个文档并行推导,利用多台并行的GPU对HD-LDA算法进行加速。应用结果表明,使用该方法能使分布式框架下的HD-LDA算法对大规模文本集合处理达到7倍的加速比。
    改进的硅各向异性腐蚀GPU并行模拟
    陈劲源 李建华 郭卫斌
    2013, 33(12):  3317-3320. 
    摘要 ( )   PDF (666KB) ( )  
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    硅各向异性腐蚀过程复杂,采用元胞自动机模拟硅各向异性腐蚀非常耗时。为了加速腐蚀模拟过程,研究了基于图形处理器(GPU)进行硅的各向异性腐蚀模拟。针对串行算法直接并行化方法存在加速效率低等问题,提出了一个改进的并行模拟方法。该方法增加了并行部分的负载,减少了内存管理的开销,从而提高了加速性能。实验证明该方法能够获得较理想的加速比。
    用于生物分子网络比对的自适应匈牙利贪心混合算法的并行化
    马进 谢江 戴东波 谭军 张武
    2013, 33(12):  3321-3325. 
    摘要 ( )   PDF (790KB) ( )  
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    生物分子网络比对是生物信息学中一个重要领域,是研究生物现象和生命机理的有效手段,而自适应匈牙利贪心混合算法(AHGA)是其中一个有效的生物分子网络比对算法。但是生物分子网络数据的规模都比较大,而且由于其拥有生物背景,生物分子网络数据具有一些特殊性。为了能够在可以接受的时间范围内获得大规模生物分子网络的比对结果,使用MPI和统一计算架构(CUDA)对自适应混合算法进行了并行化,在比对中充分考虑生物分子网络的生物学意义,对两种方式进行了对比分析,以寻找更合适生物分子网络的比对方法。
    云计算环境下软硬件节能和负载均衡策略
    钱育蓉 于炯 王卫源 孙华 廖彬 杨兴耀
    2013, 33(12):  3326-3330. 
    摘要 ( )   PDF (867KB) ( )  
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    针对云计算服务环境下软硬件节能和负载均衡优化问题,提出一种自适应的云计算环境下虚拟机(VM)动态迁移软节能策略。该策略采用常用的硬件能耗感知技术——动态电压频率调节(DVFS)来实现分段优化的系统部件静态节能,又通过VM在线迁移技术实现云平台的动态自适应软件节能。在CloudSim云仿真平台下对比实现DVFS静态节能和自适应负载均衡的软节能策略,经PlanetLab云平台监测数据验证,结果表明:软硬结合的自适应能耗感知策略能够高效节能96%; DVFS+MAD_MMT节能策略(采用平均绝对偏差算法判定主机是否超载,基于最短迁移时间(MMT)原则选择VM移出)
    基于虚拟机调度的数据中心节能优化
    向洁 丁恩杰
    2013, 33(12):  3331-3334. 
    摘要 ( )   PDF (774KB) ( )  
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    随着数据中心的快速发展,其能耗问题已经愈发突出,数据中心节能机制已成为研究热点;但大多节能机制并未充分考虑数据中心的异构性,如不同时间购置的服务器之间存在差异。为此引入代表服务器能耗效率的能效比(Performance/Power)作为参数,提出一种基于虚拟机调度的节能算法PVMAP,动态整合虚拟机时优先充分使用能效比高的服务器,从而尽量减少虚拟机迁移次数和同时运行的服务器数量。仿真实验结果表明,算法能够在节能的同时保证服务质量(QoS),比其他算法具有更好的稳定性和可扩展性。
    基于OpenStack的清华云平台构建与调度方案设计
    赵少卡 李立耀 凌晓 徐聪 杨家海
    2013, 33(12):  3335-3338. 
    摘要 ( )   PDF (809KB) ( )  
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    从一般云计算的体系结构与清华大学的实际需求出发,利用先进的OpenStack平台,采用分层设计的方法设计实现一个可对云资源进行综合管理的清华云平台。分析了该系统的优势和应具备的主要模块功能,重点研究系统中的资源调度关键技术,提出了一种基于任务调度和负载均衡的策略,并通过对调度方案的实验与分析,验证了该调度策略在保证服务性能和执行效率的基础上能够均衡服务器的资源负载,使云平台处于相对稳定的状态。
    基于Hadoop的大矩阵乘法处理方法
    孙远帅 陈垚 官新均 林琛
    2013, 33(12):  3339-3344. 
    摘要 ( )   PDF (1071KB) ( )  
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    目前的矩阵乘法算法无法处理大规模和超大规模的矩阵,而随着MapReduce编程框架的提出,并行处理矩阵乘法成为解决大矩阵运算的主要手段。总结了矩阵乘法在MapReduce编程模型上的并行实现方法,并提出了实现高性能大矩阵乘法的策略——折中单个工作节点的计算量和需要网络传输的数据量。实验证明,并行实现算法在大矩阵上明显优于传统的单机算法,而且随着集群中节点数目的增多,并行算法会表现出更好的性能。
    基于Hadoop的海量医学图像检索系统
    范敏 徐胜才
    2013, 33(12):  3345-3349. 
    摘要 ( )   PDF (776KB) ( )  
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    为了提高海量医学图像检索效率,针对单节点医学图像检索系统的缺陷,提出一种基于Hadoop的海量医学图像检索系统。首先采用Brushlet变换和局部二值模式算法提取医学示例图像特征,并将图像特征库存储于Hadoop分布式文件系统(HDFS);然后采用Map将示例图像特征与特征库的特征进行匹配,采用Reduce接收各Map任务的计算结果,并按相似度大小进行排序;最后根据排序结果找到医学图像的最优检索结果。实验结果表明,相对于其他医学图像检索系统,Hadoop的医学图像检索系统减少了图像存储和检索时间,提高了图像检索速度。
    基于云计算的电子邮件安全服务系统的设计与实现
    戴瑾 刘波 卞皓宇
    2013, 33(12):  3350-3353. 
    摘要 ( )   PDF (687KB) ( )  
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    目前电子邮件安全扫描软件正在被广泛使用,随着用户数量和系统流量的激增,传统的紧耦合同步处理IMHS系统整体效能、健壮性、可维护性、可扩充性上都存在着难以克服的问题。针对海量用户压力之下存在的系统瓶颈,确立了以“松耦合、异步、无状态”为设计原则,通过融合云计算及面向服务体系结构(SOA)技术,设计并实现了一个基于P2P协同的对等化电子邮件安全云服务系统。该系统支持服务过程动态协同,有效提高了资源使用效率和系统可伸缩性。最后在实际系统中通过典型操作实例测试分析了系统性能,验证了系统架构的可行性和有效性。
    综合用户和项目预测的协同过滤模型
    杨兴耀 于炯 吐尔根·依布拉音 廖彬
    2013, 33(12):  3354-3358. 
    摘要 ( )   PDF (792KB) ( )  
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    针对基于用户和基于项目的协同过滤模型存在推荐质量不高等问题,提出一种综合用户和项目预测的协同过滤模型。该模型同时考虑用户和项目两方面,首先对性能优秀的相似性模型进行自适应的优化;然后根据相似性值分别选取相似用户和相似项目为目标对象构造近邻集合,并利用预测函数得到基于用户和基于项目的预测结果;最后通过自适应平衡因子的协调处理获得最终预测结果。比较实验在不同的评估标准下进行,结果表明,与目前典型的模型如RSCF、HCFR和UNCF相比,新提出的协同过滤模型不仅在项目预测准确性方面拥有出色的表现,而且在推荐准确性和全面性方面同样表现优秀。
    面向微博影响力的社交网络特征分析
    吕非非 徐雅斌 李卓 武装
    2013, 33(12):  3359-3362. 
    摘要 ( )   PDF (794KB) ( )  
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    社交网络的影响力与其自身的结构特征密切相关。基于新浪微博的数据,对用户的粉丝数、关注数的分布及这些特征之间的关系进行分析,发现用户的粉丝数、关注数、微博数都符合幂律分布;探讨了节点之间的距离特征,发现并证明了微博网络中存在着“小世界”现象;研究了节点之间的链接形成问题,发现链接的形成满足三元闭包原理。以上三方面研究结果,对于探索微博影响力同底层社交网络结构特征的关系、设计微博影响力控制机制具有重要的意义。
    基于谓词检测方法的上下文感知案例研究
    方超 杨怡玲 黄宇
    2013, 33(12):  3363-3367. 
    摘要 ( )   PDF (859KB) ( )  
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    当前,开发灵活的适应环境变化的上下文感知应用较为复杂。在上下文感知应用开发过程中,很多未知情况无法事先被充分考虑到,实际的开发又需要处理很多意外情形,因此有效地表示和处理上下文尤为重要。谓词检测作为实现上下文感知的重要方法之一,能够有效对上下文信息进行建模,但在实际应用中对于真实物理设备的支持如何在很大程度上仍然是未知的。为了应对以上问题,通过构建一个简单的物理场景,将谓词检测方法应用于真实的机器小车上,支持其在一个既定轨道上完成运行任务。在该场景下对原始的上下文环境进行建模,将环境特性逐步规约成特定的快照谓词和序列谓词,并在案例研究中,对规约化的谓词进行检测,将谓词检测应用于真实的机器小车实验上。实验分析的结果表明,谓词检测的方法能有效检测小车的上下文特性并成功支撑小车完成既定的行走目标。
    基于改进K最近邻分类算法的不良网页并行识别
    徐雅斌 李卓 陈俊伊
    2013, 33(12):  3368-3371. 
    摘要 ( )   PDF (828KB) ( )  
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    互联网中,黄色、暴力、赌博、反动等不良网页大量存在。如果不进行有效过滤,将给搜索服务带来不良的影响。采用改进的K最近邻分类算法来提高识别的准确率,并在虚拟化平台上通过开源的Hadoop软件所提供的MapReduce模型进行分布式并行处理。对比实验结果表明,所采用的识别方法的识别准确率和识别效率都有较大的提高。
    基于多样性反馈的自适应粒子群优化算法
    汤可宗 吴隽 赵嘉
    2013, 33(12):  3372-3374. 
    摘要 ( )   PDF (620KB) ( )  
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    为了进一步提高种群多样性在粒子群优化执行中的效率,提出一种基于多样性反馈的自适应粒子群优化算法(APSO)。APSO采用一种新的种群多样性评价策略,使惯性权值在搜索过程中随多样性自适应性地调整,从而均衡算法的勘探和开发过程。此外,最优粒子采用精英学习策略跳出局部最优区域,从而在保证算法收敛速度的同时能够自适应地调整搜索方向,提高解的精确度。通过一组典型测试函数的仿真结果,验证了APSO的有效性。
    基于动态多粒子群的多目标优化算法
    刘彬 张仁津
    2013, 33(12):  3375-3379. 
    摘要 ( )   PDF (753KB) ( )  
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    为了让多目标粒子群优化算法在运行过程中保持粒子的多样性,提出了一种初始化方法和动态多粒子群协作的多目标优化算法。根据粒子群在决策空间中的分布情况动态增加或者减少粒子群数量;为避免粒子收敛速度过快,改进了决定粒子飞行速度的因素,速度值依赖于粒子当前速度惯性、粒子最优值,群最优值和所有群最优值。用五个测试函数对算法进行了测试并与多目标粒子群优化进行了比较,测试结果表明提出的算法优于多目标粒子群优化算法。
    基于多核机群的人工鱼群并行算法
    李双 李文敬 孙环龙 林中明
    2013, 33(12):  3380-3384. 
    摘要 ( )   PDF (769KB) ( )  
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    针对人工鱼群算法在复杂多峰函数优化问题上寻优精度低、后期搜索能力减弱且运行时间长等问题,提出一种基于多核机群的人工鱼群并行算法(PDN-AFS)。首先对人工鱼群算法的优势与不足进行分析,采用动态权衡因子策略并适时引入小生境机制,提出一种新的人工鱼群(DN-AFS)算法;然后根据多核机群的并行编程模型(MPI+OpenMP),对DN-AFS算法进行并行设计与分析,提出基于多核机群的人工鱼群并行算法;最后在多核机群环境下进行仿真实验。实验结果表明:该算法有效地提高了复杂多峰函数优化问题的收敛速度和寻优性能,并获得了较高的加速比。
    基于广播机制的多方量子远程制备协议
    耿焕同 贾婷婷 刘文杰
    2013, 33(12):  3385-3388. 
    摘要 ( )   PDF (617KB) ( )  
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    量子态远程制备(RSP)是量子信息过程的一个重要分支。为了解决一个发送者向多个接收者同时制备相同量子态的问题,提出了基于广播机制的1对2三方量子态远程制备协议,并将其拓展到1对N多方量子态远程制备中。该协议使用GHZ态作为量子信道,通过构造两组特殊测量基,发送方进行两次多粒子投影测量,接收方根据测量结果进行幺正操作,最终实现1个发送者向多个接收者同时制备相同的粒子态。经分析,协议的这种广播制备模式可以适用于任意多个接收者的情形。
    应用层组播优化方法
    沈晔 冯径 印敏 马玮骏 蒋磊
    2013, 33(12):  3389-3393. 
    摘要 ( )   PDF (793KB) ( )  
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    应用层组播在不同业务领域的性能要求不完全相同,而应用层组播的网络环境也更加复杂,如:组播节点多元化、通信信道复杂化、节点规模庞大化、数据通信量扩大化等,因此需要结合已有应用层组播技术,针对特定业务的优化目标,对组播方案进行优化改进。通过分析应用层组播评价指标,将应用层组播优化方法分为编码特性优化、分层分簇优化、节点性能优化、选择最优父节点优化、路由信息维护优化,比较了不同类型优化方法的性能指标,给出了各自的适用环境,最后讨论了进一步的研究方向。
    基于低占空比的机会汇聚树路由协议
    徐丹 陈晓江 黄骏杰 尹小燕 房鼎益
    2013, 33(12):  3394-3397. 
    摘要 ( )   PDF (652KB) ( )  
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    针对无线传感器网络(WSN)中存在节点剩余能量不足而导致的路由失效问题,提出一种基于低占空比的汇聚树机会路由算法CTOR。在CTOR中,首先根据网络的传输质量需求确定路由候选节点集;然后,节点以广播方式向所有候选节点传输数据包,收到数据包的候选节点再以一定概率转发该数据包,转发成功的候选节点即为选定的路由节点。概率的引进保证了高数据传输质量与轻网络负载;同时,网关节点发送时间同步控制信息以达到全网时间同步的目的;节点根据固定占空比进行休眠切换,以减少节点的能量消耗,延长网络的生存周期。仿真实验表明,基于低占空比的协议可有效地避免网络空洞问题,延长网络的生存周期;同时,机会性的转发可以有效地提高数据包的成功接收率,降低网络的丢包率。
    基于CSMA/CA的无线多跳网中干扰特征仿真
    谭国平 唐璐瑶 花再军 刘修泉
    2013, 33(12):  3398-3401. 
    摘要 ( )   PDF (606KB) ( )  
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    近年来,无线多跳网络快速发展,冲突干扰作为影响无线多跳网络性能的关键因素,越来越受到研究者的重视。针对网络中干扰节点的不同分布情况,采用随机点过程的模拟方式,重点研究了在载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)协议下,节点基于不同随机点过程分布的累积干扰特征;并搭建基于NS2的干扰仿真平台,模拟实际网络干扰分布特征。最后,将两者进行对比,发现基于随机点过程的干扰分布特征与实际网络干扰分布特征存在一定差异,并指出了存在差异的原因。
    基于双线性对的轻量级Ad Hoc网络匿名路由协议
    梁钰敏 曹天杰
    2013, 33(12):  3402-3405. 
    摘要 ( )   PDF (767KB) ( )  
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    为实现Ad Hoc网络节点的匿名性,一些匿名Ad Hoc网络协议被提出,但是这些协议中使用了大量的公钥计算,而公钥计算消耗了大量的时间和能量,这对于能量和计算能力均有限,同时移动速度很高的Ad Hoc网络节点很不适用。因此,提出一种新的轻量级的Ad Hoc网络匿名路由协议,在保证节点的一些安全特性以及匿名性的同时,更重要地是使用双线性对的算法进行密钥协商,很大程度地降低了计算时间,并减少了公钥的使用,从而提高了路由建立的效率。分析表明,与其他协议相比,所提协议更加高效。
    无线传感器/执行器网络中的定向简单竞拍聚合协议
    郑若钦 杜景林 谢立
    2013, 33(12):  3406-3409. 
    摘要 ( )   PDF (570KB) ( )  
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    在无线传感器/执行器网络(WSAN)中,移动执行器(actor)节点之间需要通过协商进行任务分配来响应产生的服务请求,其目标是尽可能减少协商时的通信开销和对事件的响应时间。现有的解决方案中,基于市场竞拍的分布式简单竞拍聚合协议(SAAP)比较适合资源受限的WSAN网络。在SAAP的基础上提出了一种定向的竞拍聚合协议DSAAP,该协议根据方向信息对下一跳子节点进行筛选,同时限制回传的信息,以减少竞拍过程中的消息转发。通过实验与现有的SAAP进行比较,发现该协议在最优节点发现率和选出节点与最优节点距离比这两个参数性能不降低的前提下降低了通信开销。
    基于蚁群的无线传感器网络能量均衡非均匀分簇路由算法
    缪聪聪 陈庆奎 曹剑炜 章刚
    2013, 33(12):  3410-3414. 
    摘要 ( )   PDF (807KB) ( )  
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    无线传感器网络(WSN)路由中,节点未充分考虑路径剩余能量及链路状况进行的路由会造成网络中部分节点网络寿命减少,严重影响网络的生存时间。为此,将蚁群优化算法与非均匀分簇路由算法相结合,提出一种基于蚁群优化算法的无线传感器非均匀分簇路由算法。该算法首先利用考虑节点能量的优化非均匀分簇方法对节点进行分簇,然后以需要传输数据的节点为源节点,汇聚节点为目标节点,利用蚁群优化算法进行多路径搜索,搜索过程充分考虑了路径传输能耗、路径最小剩余能量、传输距离和跳数、所选链路的时延和带宽等因素,最后选出满足条件的多条最优路径,完成源目的节点间的信息传输。实验表明,该算法充分考虑路径传输能耗和路径最小剩余能量、传输跳数及传输距离,能有效延长无线传感器网络的生存期。
    非均匀分布的无线传感器网络分簇路由算法
    钱开国 戴祖诚 申时凯
    2013, 33(12):  3415-3418. 
    摘要 ( )   PDF (626KB) ( )  
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    针对无线传感器网络(WSN)现有分簇路由协议中选举的簇头节点在监测区域内分布不均的问题,提出一种基于局部区域传感器网络节点分布数量控制簇头节点选举概率的算法HNDCRA。该算法通过对传感器网络检测区域的网格划分,计算出网格局部区域的传感器节点分布,并以此为依据确定传感器节点当选簇头的概率,来保证选举后每个网格都有簇头节点,且节点数量多的区域节点当选簇头概率较大,使得簇头随节点分布密度“均匀”,达到能耗均衡的目的。性能分析和仿真实验表明,与经典的LEACH协议相比,HNDCRA能够更好地将簇头“均匀”分布到网络区域,均衡全网能耗分布,提高能量利用率,从而延长网络生存时间。
    基于梯形逻辑的联锁系统形式化验证方法
    于丽贞 徐中伟 陈祖希 张舒青
    2013, 33(12):  3419-3422. 
    摘要 ( )   PDF (748KB) ( )  
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    铁路联锁系统设计通常采用梯形逻辑进行建模。为了实现对铁路联锁系统进行形式化验证的目的,根据梯形逻辑的状态变迁语义,将梯形逻辑表示的联锁系统模型转换成模型检测工具NuSMV的语言,并将铁路联锁系统的安全需求表示为计算树逻辑(CTL),最后实现基于NuSMV的铁路联锁系统设计模型的形式化验证。
    基于Agent的分布式模型形式化语义描述
    侯金奎 王磊
    2013, 33(12):  3423-3427. 
    摘要 ( )   PDF (985KB) ( )  
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    为解决分布式系统构建过程中系统组合和语义验证等方面的问题,基于范畴理论和进程代数,为基于Agent的分布式系统模型提出了一种形式化的语义描述框架。范畴图表用于描述整个系统的结构模型,态射用来表示系统各组成部分之间的交互和协作机制。在此基础上,对Agent规范的描述、组合、精化以及迁移过程中的语义保持问题进行了探讨。应用研究表明,该框架适用于分布式系统模型的描述和构建,有助于分析系统分解和组合的正确性。
    基于结构分析的高级语言控制结构恢复方法
    霍元宏 刘毅 计卫星
    2013, 33(12):  3428-3431. 
    摘要 ( )   PDF (578KB) ( )  
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    为正确获得嵌入式可执行程序和汇编代码的高级语言控制结构,弥补现有高级程序控制结构恢复算法在处理非结构化区域的不足,将编译领域经典的控制流分析方法——结构分析算法引入到嵌入式汇编代码高级程序控制结构恢复研究中;针对嵌入式可执行程序的特点,对结构分析算法加以改进;利用结构分析算法的结果构造程序的控制树,生成高级语言代码。与开源反编译器DCC的对比实验结果表明,改进的结构分析算法在高级程序结构恢复问题上是可行有效的。
    基于一致性树分布的数据分布式存储方法
    郭栋 王伟 曾国荪
    2013, 33(12):  3432-3436. 
    摘要 ( )   PDF (828KB) ( )  
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    随着云计算和大数据技术的发展,传统的单一存储介质的数据存储方式已经不能满足大数据处理的需求,在这样的背景下,分布式数据存储得到了广泛的应用。然而,目前存在的几种分布式存储方式并不能够完美地满足分布系统的需求。为了更有效地实现数据的分布式存储和冗余备份,采用一种新的基于一致性树分布(CTD)的分布式存储方法,并提出基于该方法的备份策略,实现数据索引与存储位置的映射。该方案具有负载平衡、无单点故障问题、扩展性高且易于实现的优点。同时提出了基于一致性二叉树分布(CBTD)的应用方案。通过对应用系统实例的分析,验证该方法能够很好地满足分布式系统的数据平衡、负载均衡和扩展性需求。
    隐私保护的一站多表跨多表频繁项集挖掘
    林瑞 钟诚 华蓓
    2013, 33(12):  3437-3440. 
    摘要 ( )   PDF (666KB) ( )  
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    从多方合作挖掘分布存储在不同计算站点上多个数据库表而不泄露各方原始数据信息的目的出发,对于每个站点拥有多个数据表的分布式计算环境,基于三方安全协议,运用生成随机数扰乱方法,采取各站点并行挖掘频繁项集,将站点间各表数据公共连接属性作等值连接,以安全协议计算全局站间跨表频繁项集支持数的策略,提出了一站多表的3站点跨多表频繁项集挖掘隐私保护算法。实验结果表明,该算法在高效地联合挖掘出跨多表频繁项集的同时保护了各站点的敏感信息。
    基于主动学习的高光谱图像分类方法
    郝泽东 余淞淞 关佶红
    2013, 33(12):  3441-3443. 
    摘要 ( )   PDF (675KB) ( )  
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    高光谱图像监督分类中,为了避免休斯效应需要大量的训练样本,但在实际应用中对样本进行标注成本非常高,因此,得到高质量的训练样本显得十分重要。提出一种基于主动学习的高光谱图像分类方法,通过对区域关注度的统计,有效地结合图像光谱和空间特性,基于主动学习方法获取信息量较大的训练样本,从而较大幅度提高了分类的精确度。实验结果表明,所提算法比传统的随机取样监督分类法和主动学习方法在分类精确度上有较大的优势。
    基于无迹卡尔曼滤波传感器信息融合的车辆导航算法
    梁丁文 袁磊 蔡之华 谷琼
    2013, 33(12):  3444-3448. 
    摘要 ( )   PDF (709KB) ( )  
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    针对复杂道路条件下车辆的导航问题,将全球定位系统(GPS)与车载终端传感器系统相结合,提出了基于多传感器系统的车辆精确定位模型,并针对扩展类卡尔曼滤波易产生突发性误差而导致的安全问题,采用基于Sigma点的无迹卡尔曼滤波器(UKF)传感器信息融合算法。根据实时的道路状况和车辆自身的运动状态给出符合要求的状态估值,实验与基于多项式扩展卡尔曼滤波车辆传感器信息融合算法在精度和效率方面进行了比较,结果表明,基于UKF传感器信息融合的算法在复杂路况下的估计精度和运行效率都有显著提高,能够根据当前的路线情况和车载传感器的反馈信息快速地估计出车辆的运动状态,实时计算出动态的车辆控制输入。
    网络与通信
    基于蚁群算法的树环结构应用层组播树构建算法
    许建真 何婷婷 何丹 周曈
    2013, 33(12):  3449-3452. 
    摘要 ( )   PDF (798KB) ( )  
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    作为对IP组播技术的改进,应用层组播(ALM)技术具有不受网络架构限制、资源丰富、数据传输速率高等优势。综合考虑节点性能和端到端延迟,提出一种快速且高效的建立应用层组播树的方法:基于蚁群算法的树环结构ALM模型(ACOTRM)。目前对ALM结构的研究大部分都是仅仅粗略地给出拓扑结构,而对整个构建过程却缺乏完整且清晰的描述。鉴于此,完整地给出了一种树环结构ALM树的具体构建过程,主要包括网络节点分簇、簇内成环连接、数据转发数的建立等关键步骤。另外,为每个节点设定特有的优先级,使得整个ALM树达到最优化状态。仿真结果表明,该模型得到了较低的平均时延以及较高的平均数据传输率,在增加系统稳定性的同时也提高了其转发效率。
    基于时间相关性的无线传感器网络数据压缩与优化算法
    王玲 石为人 石欣 宋宁博 冉启可
    2013, 33(12):  3453-3456. 
    摘要 ( )   PDF (751KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对无线传感器网络(WSN)数据采集存在数据冗余度大、累积误差大和数据精度低等问题,根据采集数据之间的时间相关性,提出一种无线传感器网络数据压缩与优化算法。该算法通过分析时间序列中采集数据的线性关系,建立分段一元线性回归模型;根据采集数据与回归模型预测值之间的误差,自适应地调整下一个采集时间,并动态地优化回归模型。仿真结果表明该算法在不同的数据变化情况下,均能降低数据冗余度和网络通信量,提高采集数据的重构精度。最后在真实的无线传感器网络应用环境中验证了算法的可行性。
    无线传感器网络中缺失数据估计算法
    邱保志 甄倩倩 唐耀华
    2013, 33(12):  3457-3459. 
    摘要 ( )   PDF (637KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了提高无线传感器网络(WSN)中缺失数据估计值的精度,提出了一种自决策插值算法。该算法能够根据数据集的空间相关性以及缺失数据的连续性选择不同的缺失数据估计策略,并将自回归滑动平均(ARMA)模型引入到对缺失数据插值的研究中。与传统缺失值估计算法相比,该算法不仅考虑到无线传感器网络的特性,而且考虑到数据集本身的特性。在真实数据集上测试结果表明,该算法提高了对缺失值估计的精度。
    基于锚节点的车载网地理路由算法
    郑征 李云飞 严建峰 赵永杰
    2013, 33(12):  3460-3464. 
    摘要 ( )   PDF (775KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    车载网络存在节点移动速度快、拓扑结构变化迅速等特点,直接利用全球定位系统(GPS)进行定位存在误差大和路由连通率低等问题。因此现有的基于地理位置的路由算法包递率不高,无法提供可靠路由。提出一种基于锚节点的车载网地理路由算法(GRAN),利用城市路灯作为锚节点,车辆通过锚节点定位自身位置,结合道路网关及中心数据,建立分层次的路由结构。通过这种方式,GRAN去除了路由发现过程及全网广播,达到降低路由开销、提高路由效率和包递率的目的。利用NS-2软件,选取接近现实的城市场景仿真。实验结果证明,与典型的基于地理位置的路由协议如贪婪转发与周边转发相结合的无状态路由(GPSR)和图形源路由(GSR)协议相比,GRAN能以较低的负荷提供较低的平均时延、较高的包递率和吞吐量。
    基于改进离散傅里叶变换调制滤波器组的多载频系统设计
    计翔 庄陵 邵凯 王光宇
    2013, 33(12):  3465-3468. 
    摘要 ( )   PDF (634KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为改善传统正交频分复用(OFDM)多载频系统频率选择性差和频谱泄露等缺陷,研究了基于改进离散傅里叶变换(DFT)调制滤波器组的多载频调制系统设计。将其设计问题归结为一个无约束的最小化调制滤波器组完全重建误差的目标函数优化问题,采用一种改进的窗函数法设计调制滤波器组的原型滤波器和线性优化方法优化目标函数。与传统的窗函数法相比,该改进窗函数法在理想滤波器的过渡带内插了一种样条函数以消除吉布斯效应。仿真结果表明,该方法设计的原型滤波器与传统的平方根升余弦方法设计的原型滤波器和一般矩形窗原型滤波器相比有更高的阻带衰减,对应的改进DFT滤波器组有更小的重建误差。基于该方法设计的改进DFT滤波器组多载频系统在正交相移键控(QPSK)调制和3GPP TS 25.104车载多径信道以及单抽头频域均衡下有更好的误符号率(SER)性能。
    基于对称谱的宽带相干信号快速DOA估计
    曾耀平 杨益新 卢光跃
    2013, 33(12):  3469-3472. 
    摘要 ( )   PDF (756KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对聚焦类宽带信号方位估计算法运算量较大的问题,提出了一种快速算法。首先利用矩阵的Toeplitz化重构,不用对阵列进行子阵分割,就可实现宽带信号的解相干;然后根据接收数据协方差矩阵的厄尔米特特性,利用酉变换将复数矩阵映射为实数矩阵,通过在实数域特征分解,降低了特征分解的计算复杂度;最后通过投影子空间正交技术,利用噪声子空间和共轭噪声子空间重新构造空间谱,根据谱对称性,在半谱内搜索即可得到信号的角度,同时使谱峰搜索的运算量降低了一半。理论分析及仿真结果表明,新算法无需聚焦运算,精度较高,运算量小,对宽带相干信号有效。
    微弱GPS信号的翻转位预测捕获算法
    李卫斌 张迎新 郭新明 张伟
    2013, 33(12):  3473-3476. 
    摘要 ( )   PDF (652KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    微弱全球定位系统(GPS)卫星信号的捕获需要较长的积分时间,但受导航数据位翻转的影响,一般采用10ms的相干积分。为进一步提高捕获灵敏度,提出了一种数据位翻转预估算法,该算法通过对多组信号积分结果的对比估算出翻转位的位置,舍弃存在位翻转的5ms数据从而消除其影响,并对其余数据进行15ms的分块相干积分。同时,为降低分块相干积分中非相干积分的平方损耗,采用差分相干积分对其进行改进,并在运算过程中采用“先累加后相关”的方式,在进一步提高捕获灵敏度的同时降低运算复杂度。仿真结果表明,该算法能高效地捕获到信噪比低至-50dB的信号,可有效地提高GPS接收机的捕获灵敏度和捕获效率。
    小卫星模拟系统中多路串行通信系统设计
    张文凯 关桂霞 赵海盟 王明志 吴太夏 晏磊
    2013, 33(12):  3477-3481. 
    摘要 ( )   PDF (737KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对小卫星模拟系统中星载计算机与相机载荷通信及控制问题,研发多路串行通信控制系统。系统设计采用Host-Target模式,在星载计算机(Host)端软件实现多路通信管理子系统,设计基于现场可编程门阵列(FPGA)的相机载荷分控单元(Target);同时,在RS-232通信协议基础上提出一种多路串行通信协议,完成星载计算机与相机载荷分控单元的通信控制。用SignalTapⅡ逻辑分析工具捕捉FPGA内部实时信号对系统性能进行验证,结果表明该系统可对单一或者多路相机载荷进行灵活控制与管理。
    基于多符号检测和Turbo乘积码的PCM/FM遥测系统性能
    王莉 袁福 向良军 郑林华
    2013, 33(12):  3482-3485. 
    摘要 ( )   PDF (631KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    多符号检测(MSD)和Turbo乘积码(TPC)技术联合应用可以大幅提高脉冲编码调制/调频(PCM/FM)遥测系统性能。针对MSD算法计算复杂度高的问题提出了一种改进的MSD算法,可以有效降低计算复杂度;在TPC的传统Chase译码算法中通过简化软输入信息计算可以降低系统存储量。仿真结果表明,改进方法和传统的两种技术联合使用相比,虽然损失了约1.7dB解调增益,但仍提高PCM/FM信号解调性能约8dB,且算法复杂度低,存储量小,更适合硬件实现。
    信息安全
    基于状态标注的协议状态机逆向方法
    黄笑言 陈性元 祝宁 唐慧林
    2013, 33(12):  3486-3489. 
    摘要 ( )   PDF (813KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    协议状态机可以描述一个协议的行为,帮助理解协议的行为逻辑。面向文本类协议,首先利用统计学方法提取表示报文类型的语义关键字;然后利用邻接矩阵描述报文类型之间的时序关系,基于时序关系进行协议状态标注,构建出协议的状态转换图。实验表明,该方法可以正确地描述出报文类型的时序关系,抽象出准确的状态机模型。
    基于推荐的抗攻击电子商务信任模型
    邓攀 钟将
    2013, 33(12):  3490-3493. 
    摘要 ( )   PDF (742KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对目前在线信誉系统面临的自我提升攻击、恶意诋毁攻击和漂白攻击三类常见的攻击,提出了一种基于推荐的集中式信任模型。该模型综合了用户间购买行为的相似度以及评价的时效性确定对某件商品的推荐信任值,同时结合基于自身交易经验的直接信任值,来获取对该商品的综合信任度。通过在真实交易数据中注入三类攻击进行仿真,实验结果证明,相对于现有的信誉管理模型,该模型能更好地抵御攻击,为消费者提供更准确的卖家和商品信誉值。
    基于改进蚁群算法的多态蠕虫特征提取
    黄辉 郭帆 徐淑芳
    2013, 33(12):  3494-3498. 
    摘要 ( )   PDF (786KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    多态蠕虫特征提取是基于特征的入侵检测的难点,快速提取出精确程度更高的多态蠕虫特征对于有效防范蠕虫的快速传播有着重要的作用。针对层次式的多序列匹配(HMSA)算法进行多序列比对的时间效率较低和由迭代方法提取出的特征不够精确等问题,提出了基于改进蚁群算法的多态蠕虫特征提取方法antMSA。该方法首先对蚁群的搜索策略进行了相应的改进,并将改进后的蚁群算法引入到奖励相邻匹配的全局联配(CMENW)算法中,利用蚁群算法快速收敛能力,在全局范围内快速生成较好解,提取出多态蠕虫的特征片段;然后将其转化为标准入侵检测系统(IDS)规则,用于后期防御。实验表明,改进后的蚁群算法能够较好地克服基本蚁群算法的停滞现象,扩大搜索空间,能够有效提高特征提取的效率和质量,降低误报率。
    基于时空混沌的伪随机数发生器设计
    涂光友 何波
    2013, 33(12):  3499-3502. 
    摘要 ( )   PDF (613KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    时空混沌系统有很好的密码学特性,但目前基于该模型提出的伪随机数发生器存在效率不高的问题。为此,提出了一种高效的基于时空混沌的伪随机数设计方案。在产生伪随机数的过程中,将一些耗时操作尽可能地替换为一些快速操作,并尽可能地减少时空混沌模型自身的迭代次数,因此算法的效率得到有效提升。对算法所产生的伪随机序列的密码学属性进行了测试,结果表明该伪随机发生器方案不仅运算速度快,而且具有很好的密码学性能。
    基于毗连的几乎最优弹性布尔函数的构造
    袁宏博 杨晓元
    2013, 33(12):  3503-3505. 
    摘要 ( )   PDF (505KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    近年来,几乎最优弹性布尔函数的研究应用快速发展,提高几乎最优函数的非线性度有着重要的意义。针对一种性能较好的几乎最优函数进行分析和改进,结合毗连的构造方法,来构造偶数元几乎最优函数。在保持其弹性和代数次数的前提下,得到非线性度更高的几乎最优函数,使其性能得到一定提高,并给出了一种构造高非线性度弹性布尔函数的构造方法。分析表明,所提出的方案构造方法简单,容易实现,非线性度得到进一步提高,具有m阶弹性,且代数次数保持不变。
    多评估时间段的网络安全态势感知方法
    李淳 赵建保 申晓留
    2013, 33(12):  3506-3510. 
    摘要 ( )   PDF (819KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    分析比较了已有的安全态势评估方法,提出了一种基于时间维的网络安全态势评估方法,重点论述网络安全态势短期评估与长期评估使用不同方法的必要性。其中短期评估以防火墙、入侵检测等安全设备产生的告警信息作为数据基础,依据告警确定目的主机的状态得分进而得到整体短期安全态势;长期评估指标体系将短期评估结果纳入其中,综合静态指标数据,以熵值法确定指标权重。此评估方法将网络安全态势短中长期评估细分,弥补了态势评估在时间段划分方面的缺失。
    基于低密度奇偶校验码的数据协调技术
    张彦煌 郭大波 王云艳
    2013, 33(12):  3511-3513. 
    摘要 ( )   PDF (448KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    低密度奇偶校验码(LDPC)是一种(n,k)线性分组码。当分组码码长较短时,利用常规的编码方法可以完成编码工作。但随着分组码码长的增加,利用常规LDPC的编码方式编码,计算机的内存难以承担。为了解决以上问题,提出两种有效的编译码方案。首先,该数据协调方案不同于传统校验位译码,利用边信息和原始数据产生的校验子进行联合译码;其次,将校验矩阵以稀疏矩阵的形式存储,利用双向十字循环链表只记录1的位置的方式存储校验矩阵,这样可极大地节省内存空间;最后,通过C语言实现可提高编译码的有效性。实验中选取码长105的分组长度,译码器误码率(BER)收敛于1.0dB,每一分组译码时间仅需4s,译码收敛后速率达到24.85kb/s,时效性较强。
    可容忍信息泄露的指定验证者签名方案
    洪晓静 王斌
    2013, 33(12):  3514-3518. 
    摘要 ( )   PDF (764KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    指定验证者签名(DVS)克服了传统的数字签名中可公开验证的缺点,可防止验证者向第三方表明他获得了签名方发布的数字签名。但传统的密码方案的安全性依赖理想的假设,即攻击者不能获得保密的密钥的信息,而边信道攻击表明攻击者可以获得部分的秘密信息,因此有必要设计可以容忍信息泄露的指定验证者签名方案。基于“或”证明的技术,把Okamoto认证方案推广到指定验证者签名的情形,并在给定的泄露界下,证明了所提出的指定验证者签名方案在相对泄露模型下是安全的。
    盲化的基于无证书的可验证加密签名方案
    李艳红 高德智 冯文文
    2013, 33(12):  3519-3521. 
    摘要 ( )   PDF (660KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    可验证加密签名方案的公平性完全由仲裁者中立问题决定,这样就降低了交换签名的安全性。为了应对这种情况,利用双线性对的性质,结合无证书公钥密码体制与可验证加密数字签名,设计了一种盲化的基于无证书的可验证加密签名方案,方案中的仲裁者不能直接恢复原始签名,从而加强了交换签名的安全性。在假设离散对数问题(DLP)和计算Diffie-Hellman问题(CDHP)难解的前提下,该方案在随机预言模型中是可证安全的。
    自然语言水印隐蔽性自动评测方法
    武睿峰 何路 房鼎益
    2013, 33(12):  3522-3526. 
    摘要 ( )   PDF (908KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    对自然语言水印(NLW)隐蔽性评测的缺乏严重影响了该领域技术的发展,为此,结合NLW的特点和语言心理学,以人类对语言释义的速度及难易程度为依据,提出了NLW隐蔽性的感知模型和相应的评测方案:从语法错误、搭配错误和语义损失三个方面对隐蔽性进行评测。最后,针对四种不同水印技术(基于绝对同义词替换的T-Lex水印系统、相对同义词替换水印系统、基于句法树的水印系统和中文句法水印系统),一方面利用该方案进行自动评测,另一方面进行置信度为90%的人工评测。两种方法得到了相同的结论:基于词汇的NLW技术的隐蔽性优于基于句子的NLW技术,说明该自动评测方法是评测NLW隐蔽性的有效评测方法。
    集合成员判定问题的安全多方计算解决方案
    豆永丽 王海春 康剑
    2013, 33(12):  3527-3530. 
    摘要 ( )   PDF (629KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    对可交换密钥解决方案与同态加密解决方案进行了分析,并指出了二者在计算复杂度上的不足。在此基础上,提出了另外两种解决方案,一种是基于混沌加密解决方案,另一种是引入不可信第三方参与的非对称加密解决方案,并分析证明了这两种方案的正确性、安全性和复杂性。将提出的新方案与现有的方案进行实验对比,结果证实了新方案能降低算法的复杂度,极大地提高了算法的执行效率。
    面向网关版权保护的抗几何攻击视频水印方法
    刘洪滨 杜玲 姬红利
    2013, 33(12):  3531-3535. 
    摘要 ( )   PDF (799KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了解决网关视频的版权保护问题,提出了一种网关视频水印快速嵌入和提取方法。该方法在视频帧内,首先以近线性时间检测和挑选仿射协变区域,然后采用基于最小生成树的区域选择算法消除重叠区域,最后以线性时间在离散小波变换域内嵌入水印;在视频帧间,利用视频场景的连续性基于场景边界仿射协变区域预测场景内部仿射协变区域以达到整体加速的目的。攻击实验表明:对测试序列嵌入水印后,针对几何攻击和格式变换压缩攻击,水印检测准确率分别达到93%和83%以上。仿真实验表明:在400在线主机局域网内,该方法能在10帧以内成功阻断网关水印视频的传输。
    多媒体处理技术
    基于双十字曲率驱动扩散模型的图像修复算法
    翟东海 左文杰 段维夏 鱼江 李同亮
    2013, 33(12):  3536-3539. 
    摘要 ( )   PDF (672KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    当前各种基于曲率驱动扩散(CDD)模型的图像修复算法在修复待修复点时均只利用了其邻域中的4个点的参考信息,使修复后的图像边缘过渡不自然且修复精度不够高。针对以上问题,提出了基于双十字CDD的图像修复算法。该算法在充分利用原始CDD算法中4个邻域点的参考信息得到待修复点的修复像素值的基础上,再利用新引入的4个点的参考信息得到一个新的修复像素值,并将这两个修复像素值进行加权平均得到最终的修复像素值。最后,将提出的算法和原始的CDD算法以及改进的CDD算法用于实例验证,其结果表明,新提出的算法在不增加算法时间复杂度的条件下,使得图像边缘过渡更加自然,修复精度得到了有效提高。
    基于GPU加速的实时视频超分辨率重建
    陈湘骥 韩国强 张芝源
    2013, 33(12):  3540-3543. 
    摘要 ( )   PDF (650KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    基于稀疏表示的超分辨率算法的图像重建质量好,但算法复杂,现有的CPU串行执行算法无法满足视频实时处理的需要。为此提出了基于GPU加速的稀疏表示的实时视频超分辨率算法。该算法着重于优化数据并行处理流程,提高GPU资源利用率,通过设置视频帧队列、提高显存访问并发率、采用主成分分析(PCA)降维、优化字典查找等手段,使算法执行速度比现有CPU串行算法提高了2个数量级,在显示分辨率为669×546的视频回放测试中达到每秒33帧。
    多区域图像重建算法
    万金梁 叶龙
    2013, 33(12):  3544-3547. 
    摘要 ( )   PDF (851KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为在多区域轮廓曲线中实现中等水平视觉的区域纹理替换,提出了一种多区域图像重建算法。该算法首先提取原始图像的分割区域及其索引号列表;其次根据分段迭代曲线拟合方法获得代表区域结构特征的多项式系数,并选取最小的区域纹理样本;最后利用重建的区域轮廓与合成的区域纹理实现区域恢复。该算法能成功实现包含大量纹理的自然场景图像重建,实验结果表明降低了图像重建所需数据量,适用于图像与视频的静止背景重建。
    多通道奇Gabor梯度相关矩阵的角点检测算法
    邓超 李火星 王志衡
    2013, 33(12):  3548-3551. 
    摘要 ( )   PDF (782KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了抑制边缘轮廓平滑导致角点定位精度的下降,提出多通道奇Gabor梯度相关矩阵的角点检测算法。该算法是在Gabor滤波器的基础上,利用8个通道的奇Gabor滤波器对输入图像进行变换;然后利用每个像素与其相邻像素的Gabor梯度相关性构造自相关矩阵,若像素点的自相关矩阵对应的归一化特征值的和是局部极大值,则标记为角点。实验显示,与Harris算法、曲率尺度空间(CSS)算法等经典算法相比,该算法的平均正确检测率提高了约17.74%,平均定位误差降低了约18.15%。结果表明,所提出的算法具有更好的检测性能,并获得了较高的角点检测率及较好的定位精度。
    基于Fisher分类和空间映射的分形图像编码方法
    刘树群 潘章容
    2013, 33(12):  3552-3554. 
    摘要 ( )   PDF (604KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对Fisher分类分形图像压缩算法中二维灰度变换匹配性能较差的问题,提出了改进的空间映射灰度变换方法。该方法将位置与亮度同时纳入到灰度变换中,形成三维空间上曲面模式之间的线性映射,并预先量化空间映射压缩因子,再计算和量化空间映射灰度变换的其他系数,提高range块和domain块成功匹配的可能性。实验证明,该方法在不降低重构图像质量的前提下,减少了编码块数,提高了图像的压缩比,大幅缩短了编码时间。
    基于共线点的镜头畸变校正方法
    刘超 李醒飞 郭敬滨 谭文斌
    2013, 33(12):  3555-3558. 
    摘要 ( )   PDF (620KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为实现未知摄像机参数的镜头畸变校正,提出了一种先标定畸变中心、再标定畸变系数的方法。先在镜头的不同焦距处对靶标成两次像,利用相同靶标点在两幅图像中的相对位置关系求解畸变中心;再根据直线的透视投影不变性,通过变步长的最优化方法搜索畸变系数。模拟实验表明,在靶标点数为25,噪声水平为0.2像素时,畸变中心的平均误差为(0.2243,0.1636)像素,畸变系数误差为0.28%。真实图像实验表明,用该方法得到的畸变中心和畸变系数能够很好地校正图像。该方法不需要标定摄像机的内外部参数,也无需知道直线网格的世界坐标,简便易行。
    人工智能
    云计算环境下基于代表点增量层次密度聚类的微博事件检测及跟踪
    冯永 韩楠 贾东风
    2013, 33(12):  3559-3562. 
    摘要 ( )   PDF (785KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为从微博服务平台产生的大量实时信息中抽取新闻事件,提出了一套完整的云计算环境下的微博事件检测跟踪算法。首先采用新的基于微博转发数和评论数的权值计算方法,将微博文本表示成向量空间模型;再利用基于代表点的增量层次密度聚类(RIHDBSCAN)算法抽取关键词,最终实现新闻事件的检测和跟踪。针对单一节点无法快速高效地处理海量微博数据的问题,将算法部署在云计算平台Hadoop上。通过在新浪微博平台上获取的真实数据进行实验,结果表明,所提出的权值计算方法比
    基于AdaBoost的微博垃圾评论识别方法
    黄铃 李学明
    2013, 33(12):  3563-3566. 
    摘要 ( )   PDF (623KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对微博上存在的大量垃圾评论,提出一种基于AdaBoost的微博垃圾评论识别方法。该方法首先提取表示微博评论的特征值向量,由8个特征值组成,然后通过AdaBoost算法在这些特征上训练出若干个比随机预测好的弱分类器,最后将得到的弱分类器加权集合成高精度的强分类器。从实际的热门新浪微博中提取评论数据集进行实验,结果表明所选取的8个特征是有效的,该方法对于微博垃圾评论的识别拥有较高的识别率。
    基于人工免疫系统的蛋白质相互作用网络聚类算法
    王冲 雷秀娟
    2013, 33(12):  3567-3570. 
    摘要 ( )   PDF (647KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    提出了一种基于人工免疫特性的蛋白质相互作用(PPI)网络聚类模型与算法以期提高其辨识准确率。在该算法中将聚类中心作为抗原,将邻接的节点作为抗体,通过计算抗体与抗原之间的亲和度,将其作为记忆细胞把节点划分到聚类中;然后选择优秀抗体作为疫苗,尝试将疫苗注入聚类模块并进行更新,通过与注射前的模块适应度进行比较,不断更新记忆细胞。对PPI数据集上的数据进行了仿真,实验结果表明,与功能流算法(FLOW)相比,所提方法的正确率和查全率的几何平均值均得到了提高。
    受粒子群和差分进化启发的人工蜂群算法
    林金辉 曹钟 徐大林
    2013, 33(12):  3571-3575. 
    摘要 ( )   PDF (724KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对基本人工蜂群算法搜索策略探索能力强而开发能力弱的特点,受粒子群和差分进化思想的启发,提出了两种新的搜索策略:PSO-DE-PABC和PSO-DE-GABC。前者在随机个体附近产生新的候选位置以提高算法的多样性;后者在最优解附近产生新的候选位置以提高算法的收敛速度,并加入差分进化中的差异向量来增加种群的多样性。在此基础上,引入维度因子来控制算法的收敛速度,并且使用一种利用当前种群信息的侦查策略来增强算法的局部搜索能力。通过对10组标准测试函数的实验仿真并与基本ABC、GABC和ABC/best算法相比,结果表明PSO-DE-GABC和PSO-DE-PABC对数值优化具有更高的收敛速度和收敛精度。
    求解置换流水车间调度问题的改进遗传算法
    李小缤 白焰 耿林霄
    2013, 33(12):  3576-3579. 
    摘要 ( )   PDF (600KB) ( )  
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    目前求解置换流水车间调度问题的遗传算法中,加工顺序编码方法导致交叉、变异算子复杂,且子代与父代不相似,算法易陷入局部最优。为解决以上问题,提出了一种基于优先权值编码并含有限优算子的改进遗传算法。利用各工件的优先权值进行编码,避免遗传算子中不合法编码的出现;加入限优算子限制种群中最优个体的繁殖数量,防止种群陷入局部最优点,改善寻优质量。实验结果表明,该算法中的编码方法可行且易于应用于求解紧急工件优先加工的实际问题;同时用基准算例验证了具有限优算子的改进算法求解结果相对误差小且求解稳定性高。
    先进计算
    基于高性能计算的开源云平台性能评估
    李春艳 张学杰
    2013, 33(12):  3580-3585. 
    摘要 ( )   PDF (940KB) ( )  
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    云计算是一种提供各种IT服务的互联网资源利用的新模式,已经广泛地应用在包括高性能计算的各种领域。然而,虚拟化带来了一些性能开销;同时,不同的云平台实施虚拟化技术的不同,使得在这些云平台上应用高性能计算服务的性能也千差万别。通过HPC Challenge (HPCC) Benchmark和NAS Parallel Benchmark(NPB)分别对CPU、内存、网络、扩展性和高性能计算真实负载进行评估,比较并分析了诸如Nimbus、OpenNebula和OpenStack实施高性能计算的性能,实验显示OpenStack对计算密集型的高性能应用负载表现出较好的性能,因此,OpenStack是实施高性能计算的开源云平台的一个好的选择。
    虚拟化云计算数据中心能量感知资源分配机制
    李小六 张曦煌
    2013, 33(12):  3586-3590. 
    摘要 ( )   PDF (758KB) ( )  
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    针对云计算的资源管理问题,提出了云计算数据中心的能量模型以及四个虚拟机放置算法。首先计算每个机架上主机的负载并根据设定的阈值进行归类,然后采用最少迁移策略从主机上选择合适迁移的虚拟机并且接受新的虚拟机分配请求,对每个虚拟机与主机集合进行匹配,选择最优化的主机进行放置。实验结果表明,与现有的能量感知资源分配方法相比,该方法在主机、网络设备以及冷却系统方面能量利用率分别提高了2.4%,18.5%和28.1%,总的能量利用率平均提高了14.5%。
    适于进化算法的迭代式MapReduce框架
    金伟健 王春枝
    2013, 33(12):  3591-3595. 
    摘要 ( )   PDF (806KB) ( )  
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    MapReduce模块化的编程大大降低了分布式算法的实现难度,但同时也限制了它的应用范围。介绍了MapReduce的基本结构及其实现迭代算法的缺陷,并针对基于MapReduce进化算法效率低下的问题,在对MapReduce的计算框架进行研究的基础上提出了一种适用于进化算法的迭代式MapReduce计算框架。描述了迭代式MapReduce计算框架的实现需求及其具体实现,提出并证明了异常机制的可行性,且在公有的Hadoop云计算平台上对提出的框架进行了验证。实验结果表明,基于迭代式MapReduce计算框架的并行遗传算法在算法的加速比上与基于MapReduce的并行遗传算法相比有较大的提高。
    典型应用
    基于改进人工蜂群算法的多无人作战飞机协同航迹规划
    曹璐 贾银平 张安
    2013, 33(12):  3596-3599. 
    摘要 ( )   PDF (775KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对多无人作战飞机(UCAV)航迹规划约束条件复杂、不确定因素多、实时性要求高的特点,提出一种基于改进的人工蜂群算法求解多UCAV协同航迹规划模型。首先构建战场空间的改进Voronoi图生成航迹优化可飞区域;然后采用混沌搜索算法来初始化航迹集合作为算法的蜜源,使其初始航迹集合能以有限的数据充分表示航迹优化可飞区域;最后对多UCAV在多种威胁环境下的航迹空间寻优进行仿真验证。仿真结果证明改进的人工蜂群算法提高了蜜源多样性和算法的收敛速度,增强了UCAV的动态战场适应能力和突发威胁应对能力。
    基于预测控制的列车精确停车算法
    吴鹏 王青元 梁志成 吴杰
    2013, 33(12):  3600-3603. 
    摘要 ( )   PDF (545KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    精确停车是评价列车自动驾驶性能的关键指标之一。在分析列车停车阶段运行情况的基础上,考虑制动模型的延迟特性和列车运行特性的约束条件,运用广义预测控制理论,将列车运行的参考速度和参考距离作为控制目标,结合控制量所需满足的约束条件,设计了一种带约束的多目标预测控制器,以提高停车精度和列车运行的舒适性。通过仿真实例表明,该控制器不仅可以使列车精确跟踪停车目标曲线,达到高精度的停车要求,而且使列车运行具有更高的舒适性。
    RTEX网络型嵌入式运动控制器设计
    林世瑶 吴重阳 李瑞峰
    2013, 33(12):  3604-3607. 
    摘要 ( )   PDF (661KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对松下A5N驱动器,采用嵌入式构架以及网络通信模式,提出了基于模块化控制核心(ARM+FPGA)适应新型实时性网络通信RTEX的多轴嵌入式运动控制器硬件平台的设计方案,并移入实时多任务操作系统μC/OS-Ⅱ。详述了控制器的功能设计、硬件设计和软件设计流程。截至目前,运动控制器硬件平台搭建均已完成,并进行了通信实验和基于SCARA机器人平台的速度、位置控制实验。结果表明,控制器通信良好,性能稳定,能够较好完成伺服控制功能。
    基于滑动窗口的几何移动平均鞅算法在震前异常分析中的应用
    陈丽萍 孔祥增 郑之 林新棋 詹晓珊
    2013, 33(12):  3608-3610. 
    摘要 ( )   PDF (506KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在地震发生前往往存在各种异常现象,而如何有效地提取震前异常信息是非常重要的研究课题。采用一种基于滑动窗口的几何移动平均鞅算法来进行震前异常特征提取。该算法将地震数据进行几何移动平均鞅处理和滑动窗口特征抽取后,能够有效地提取地震震前异常数据的特征。利用该算法对汶川地震和庐山地震震前的美国国家海洋和大气管理局(NOAA)卫星长波辐射信息进行了分析。实验结果表明该算法能够发现震中区域比周边区域存在更明显的异常,这些异常信号可以辅助研究人员在震前确定地震区域。
2022年 42卷 3期
刊出日期: 2022-03-10
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