当期目录

    2014年 第34卷 第1期 刊出日期:2014-01-01
    网络与通信
    高效低时延的LR-WPAN Mesh地址分配算法
    任智 索建伟 刘砚 雷宏江
    2014, 34(1):  1-3.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0001
    摘要 ( )   PDF (552KB) ( )  
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    针对IEEE 802.15.5标准中低速率无线个域网(LR-WPAN) Mesh的地址分配算法在地址分配通信开销和时间方面存在冗余的问题,提出一种高效低时延的地址分配(HLAA)算法。该算法通过使用入网申请消息替代专门的地址申请消息和删除地址分配消息中的冗余字段,减少了通信开销并降低了组网时延。仿真结果表明:与现有的低速率无线个域网地址分配算法相比,HLAA算法的通信开销减小了22.15%,组网时延则降低了7.68%。
    机会网络中基于定向数据传输的地理路由算法
    任智 王路路 杨勇 雷宏江
    2014, 34(1):  4-7.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0004
    摘要 ( )   PDF (724KB) ( )  
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    机会网络基于方向的地理路由(DIG)算法存在数据分组传输时延偏大以及成功率偏低的问题,这是由于DIG算法使数据在缓存中的等待时间过长且不能有效保证携带数据的节点向目的节点方向移动,针对该问题,提出了基于定向数据传输的地理路由(GRDDT)算法。该算法采用了一种新的数据转发机制并且更加有效地利用邻居表信息,有效避免了以上情形的出现,从而达到降低数据分组传输时延并提高成功率的目的。OPNET仿真实验结表明,与DIG算法相比,GRDDT算法在传输时延和数据传输成功率等方面的性能均得到提高。
    基于无线传感器网络的分布式时分多址调度策略
    刘韬 陈毅红 谭颖 陈雅茜
    2014, 34(1):  8-12.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0008
    摘要 ( )   PDF (705KB) ( )  
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    针对周期汇报型无线传感器网络(WSN)中数据量大而导致的无线信号冲突概率高的问题,提出了一种分布式的时分多址调度策略(DTSS)。该策略采用了一种分布式的竞争算法来构建节点的时隙调度表,即每个节点根据自身搜集到的信息来决定下一跳目的节点,并和其他节点竞争传输时隙。所有节点完成时隙调度表的建立后,节点在每个数据采集周期根据自己的工作时隙调度表发送和接收数据。仿真结果表明,该策略避免了节点无线信号的冲突,降低了节点能耗,延长了网络生命周期。
    基于压缩感知的协同OFDM稀疏信道估计方法
    张爱华 李春雷 桂冠
    2014, 34(1):  13-17.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0013
    摘要 ( )   PDF (702KB) ( )  
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    针对频率选择性衰落信道下的放大转发协同正交频率复用(OFDM)通信系统,提出一种基于压缩感知理论的稀疏信道估计方法。首先,构造协同OFDM系统模型,利用循环矩阵理论,将该系统模型变换成类似于传统的点对点系统模型,该模型由一个协同卷积信道矢量和等效的观测矩阵组成;然后,通过压缩感知理论证明,该等效矩阵以很高的概率满足严格等距特性(RIP);最后,利用压缩感知算法重构卷积信道脉冲响应。与传统的线性信道估计方法相比较,所提方法能够利用较少的训练序列达到稳健的信道估计,有效地提高频谱资源利用率,且具备计算复杂度低的特点。仿真结果验证了该方法的有效性。
    和谐统一混合择优网络模型耦合映像格子的相继故障
    马秀娟 赵海兴
    2014, 34(1):  18-22.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0018
    摘要 ( )   PDF (817KB) ( )  
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    将耦合映像格子的相继故障模型作用于和谐统一的混合择优网络模型(HUHPM),通过仿真分析的方法研究了和谐统一混合择优网络的相继故障行为。仿真中采用了蓄意攻击和随机攻击两种策略。仿真结果表明,同规模的和谐统一混合择优网络抵抗随机攻击的能力比蓄意攻击要强;另外,网络的总混合比对这类网络相继故障行为的扩散有很强的影响,在蓄意攻击下,随着随机性连接的逐渐增加,网络的抵抗蓄意攻击的能力逐渐增强,而在随机攻击下则正好相反,即随着确定性连接的增加,网络抵抗随机攻击的能力越来越强。因此,在实际应用中可以通过调节混合比来增强这类网络的鲁棒性。
    面向CCSDS协议的未知协议逆向工程
    侯重远 焦皎 朱磊
    2014, 34(1):  23-26.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0023
    摘要 ( )   PDF (733KB) ( )  
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    空间数据系统咨询委员会(CCSDS)标准协议是国际主流的空间天地链路通信协议,面向CCSDS协议的未知协议逆向工程,可以对卫星天地链路中的未知通信流进行行为分析,也有助于发现和分析针对空间站等国际联网实体的攻击。设计了一种CCSDS协议框架下的未知协议逆向工程分析系统,主要包括系统的架构设计和流程设计。针对该流程中未知协议会话报文字段的迭代式进化树聚类所导致的算法开销过大问题,提出了一种基于反馈型动态豫迟因子的仿射传播聚类算法。仿真实验结果表明,该算法相比通常的非权算术平均聚类算法可以有效提高针对未知协议的逆向工程效率。
    先进计算
    细粒度云存储数据完整性检测方法
    余星 胡德敏 黄超
    2014, 34(1):  27-30.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0027
    摘要 ( )   PDF (612KB) ( )  
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    在云存储服务中,为了使用户能够方便快捷知道其所存在云端服务器上数据的完整性,提出了一种细粒度云存储数据完整性检测方法。将文件分割成文件子块继而分割成基本块,通过引入双线性对和用户随机选择待检测数据块能无限次检测数据的完整性,此外通过可信第三方的引入解决云用户和云供应商纠纷,实现云存储数据的公开验证性。然后给出了所提出方法的正确性和安全性分析,通过实验证明了该方法能较好地检测云存储数据的完整性。
    基于COG-OS框架利用SMART预测云计算平台的硬盘故障
    宋云华 柏文阳 周琦
    2014, 34(1):  31-35.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0031
    摘要 ( )   PDF (802KB) ( )  
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    针对云计算平台的硬盘不可靠问题,提出基于带过采样的COG(COG-OS)框架,利用硬盘自我监测分析和报告技术(SMART)日志预测故障硬盘。首先采用DBScan或K-means聚类算法将无故障硬盘样本划分成多个不相交子集;再与故障硬盘样本结合,采用少量样本合成过采样技术(SMOTE)使整体样本集趋于平衡;最后采用LIBSVM分类算法预测故障硬盘。调整参数,将COG-OS与SMOTE+支持向量机(SVM)的预测性能相比较,实验结果表明该方法具有可行性。当采用K-means方法划分无故障盘样本,并采用径向基函数(RBF)内核的LIBSVM方法预测故障盘时,COG-OS改善了SMOTE+SVM对故障硬盘的预测查全率和整体性能。
    选择序列的并行折叠计数器
    李扬 梁华国 蒋翠云 常郝 易茂祥 方祥圣 杨彬
    2014, 34(1):  36-40.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0036
    摘要 ( )   PDF (833KB) ( )  
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    为了减少测试应用时间并保证高测试数据压缩率,提出一种选择序列的并行折叠计数器。在分析并行折叠计算理论的基础上,通过记录表示折叠索引的组序号和组内序号生成选择状态的测试序列,避免了无用和冗余的测试序列的生成。ISCAS标准电路的实验结果表明,该方案的平均测试数据压缩率为94.48%,平均测试应用时间为类似方案的15.31%。
    利用冗余核的MPSoC故障检测方法
    唐柳 黄樟钦 侯义斌 方凤才 张会兵
    2014, 34(1):  41-45.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0041
    摘要 ( )   PDF (737KB) ( )  
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    在处理器可靠性研究中,为在容错机制部署与容错开销之间达到较好的平衡,提出一个利用冗余核进行检测代码计算任务的多处理器片上系统(MPSoC)故障检测方法。该方法利用多核系统天然的冗余特性,将用于进行故障检测的冗余代码中的大部分计算任务转移到冗余核中进行,检测软件控制流的正确性和数据的一致性,实现MPSoC的故障检测。所提方法无需添加额外硬件,通过指令级的冗余进行故障检测,可满足系统可靠性需求,同时又能减少面积开销,在性能方面和花销上做到有效的权衡。在一个MPSoC上对所提方法进行验证实验,通过故障注入,运行多个基准程序进行有效性验证,并将所提方法与几种具有代表性的软件检测硬件故障方法故障检测能力、面积、内存以及性能花销等方面进行比较,实验结果证明所提方法有效且能够在性能和花销之间取得较好的权衡。
    能耗感知的绿色数据库研究综述
    金培权 邢宝平 金勇 岳丽华
    2014, 34(1):  46-53.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0046
    摘要 ( )   PDF (1418KB) ( )  
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    随着全球的低碳化趋势以及以数据为中心的计算趋势,研究节能的绿色数据库系统已成为政府、企业和学术界共同关注的问题。然而,已有的数据库系统与算法大都针对性能目标而设计,缺乏对能耗的感知与处理,包括能耗有效性以及能耗同比性等问题的考虑。围绕绿色数据库系统的发展需求,对绿色数据库技术中的关键问题进行了讨论,重点阐述了数据库系统能耗有效性,以及面向数据库节点集群的能耗同比性等问题。在此基础上,给出了能耗感知的绿色数据库技术的未来发展方向,为该方向的进一步深入研究提供新的参考。
    基于TRAP-4的连续数据保护系统
    吴浩 刘晓洁 罗鹏
    2014, 34(1):  54-57.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0054
    摘要 ( )   PDF (726KB) ( )  
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    针对目前常用的连续数据保护系统仅直接备份变化数据,从而需消耗大量存储空间的问题,设计并实现了一种基于TRAP-4的连续数据保护(CDP)系统。该系统通过卷过滤驱动捕获用户对数据卷的修改,并使用TRAP-4的方式对变化数据进行计算压缩,最终将压缩后的数据备份至备份中心;恢复时只需对压缩后的数据进行逆向解压重组便能将数据卷恢复至任意时间点。实验结果表明,在卷分块大小固定的情况下相对目前常用的CDP系统实现方法,该系统可有效的节省存储空间;并且,随着分块大小的增大以及修改文件的减小,该系统将进一步减少存储空间使用量。
    支持位置追溯的射频识别移动对象索引机制
    廖国琼 叶小玉 蒋剑 狄国强 刘德喜
    2014, 34(1):  58-63.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0058
    摘要 ( )   PDF (867KB) ( )  
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    随着射频通信技术的不断成熟及硬件制造成本的不断降低,射频识别(RFID)技术已开始应用于物品实时监控、跟踪与追溯领域。在供应链应用中,RFID对象数量繁多而且位置经常发生变化,如何从海量数据中查询标签对象的位置及其变化历史已成为供应链追溯亟须解决的问题。针对RFID移动对象特征及追溯查询需求,提出了一种有效的时空索引机制CR-L,并详细讨论了CR-L的结构及维护算法,包括插入、删除、二分裂及惰性分裂算法等。针对对象查询,CR-L利用读写器、时间及对象等三维信息设计了新的最小外界矩形(MBR)值计算原则,将相同读写器在相近时间内探测到的轨迹尽可能聚集于相同或相邻节点。对于轨迹查询,采用单链表将相同对象的轨迹链接起来。实验结果表明,所提索引机制具有较好的查询效率和较低的空间占用率。
    基于弱监督的属性关系抽取方法
    杨宇飞 戴齐 贾真 尹红风
    2014, 34(1):  64-68.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0064
    摘要 ( )   PDF (776KB) ( )  
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    针对从中文百科中抽取属性关系时所面临的训练语料匮乏问题,提出一种利用极少人工参与的弱监督自动抽取方法。首先,利用中文百科条目信息模板中的半结构化属性关系回标条目文本自动获取训练语料;然后,根据朴素贝叶斯分类原理优化训练语料;最后,基于条件随机场(CRF)建立属性关系抽取模型。在互动百科中采集的数据集上进行实验,综合评价F值达到了80.9%。结果表明该方法能够获得质量较高的训练语料,并取得良好的抽取性能。
    计算机安全
    ARIRANG-256的Biclique攻击
    卫宏儒 郑雅菲 王新宁
    2014, 34(1):  69-72.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0069
    摘要 ( )   PDF (623KB) ( )  
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    对SHA-3计划候选算法ARIRANG采用的分组密码ARIRANG-256进行了安全性分析。利用ARIRANG-256的密钥扩展与算法本身的加密结构,建立9轮32维的Bicliques,并利用建立的Bicliques给出完整40轮ARIRANG-256的Biclique攻击结果,数据复杂度为232,计算复杂度为2510.8。攻击对数据量的要求非常小且计算复杂度优于穷举搜索攻击,是Biclique攻击在分组密码全轮安全性分析中的又一次成功应用。
    Zodiac算法的碰撞攻击
    刘青 卫宏儒 潘伟
    2014, 34(1):  73-77.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0073
    摘要 ( )   PDF (711KB) ( )  
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    为了研究Zodiac算法抵抗碰撞攻击的能力,根据算法的一个等价结构,分别给出了Zodiac算法的两个8轮和9轮区分器。通过在此区分器前后加适当的轮数,首先,利用9轮区分器对12轮到16轮的算法进行了碰撞攻击,其攻击的数据复杂度分别为215,231.2,231.5,231.7,263.9,时间复杂度分别为233.8,249.9,275.1,2108,2140.1;其次,利用8轮区分器对全轮算法进行了攻击,其攻击的数据复杂度和时间复杂度分别为260.6和2173.9。结果表明:全轮的Zodiac-192/256算法均不能抵抗碰撞攻击。
    基于小整数解问题上的格签名方案及其应用
    曹杰 杨亚涛 李子臣
    2014, 34(1):  78-81.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0078
    摘要 ( )   PDF (591KB) ( )  
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    在随机预言模型下,基于小整数解(SIS)困难问题,提出了一种格签名方案,说明了格签名方案的参数选取规则。文中选取不同参数生成的签名密钥长度进行对比;然后论证该签名的安全性和有效性;最后,为了解决认证方案中对多方认证的公平性、同时性和可靠性问题,将签名方案与保密通信中的密钥分发和托管结合起来,基于数学上矩阵分解理论的奇异值分解(SVD)算法,提出一种新的授权与认证方案。
    用于增强信任评估可靠性的时滞性弱化策略
    韩志耕 陈耿 蒋健 王良民
    2014, 34(1):  82-85.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0082
    摘要 ( )   PDF (608KB) ( )  
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    为降低信任评估固有时滞性对信度结果可靠性的负面影响,以二阶导数为数学工具,通过量化目标实体的信度变化态势并将其纳入到信任评估过程,提出了用于增强信任评估可靠性的时滞性弱化策略。为检验该策略的有效性,基于逆向工程的思想使用它扩展了由Srivatsa提出的著名的信任重估模型。实验结果显示,扩展后的新模型较原有模型在部分评估结果上更逼近于目标实体的真实行为,同时也更能抑制恶意实体的策略波动行为。这表明时滞性弱化策略能够用于增强信任评估的可靠性。
    基于人工免疫的分布式入侵检测模型
    程建 张明清 刘小虎 范涛
    2014, 34(1):  86-89.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0086
    摘要 ( )   PDF (727KB) ( )  
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    针对现有分布式入侵检测系统交互流量大、单点失效及检测效率偏低的问题,基于人工免疫理论建立了一种新的分布式入侵检测模型,并提出了一种中心检测器配置及使用方法,并将异常检测与误用检测相结合。基于OMNeT+〖KG-*3〗+网络仿真平台设计了仿真模型,进行了仿真实验。仿真实验结果表明,改进模型交互流量明显减小,检测效率明显提高并有效解决了单点失效问题。仿真结果证明了改进模型的正确性与有效性。
    基于区域的无线传感器网络混合密钥管理方案
    王斌斌 张妍琰 张学林
    2014, 34(1):  90-94.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0090
    摘要 ( )   PDF (768KB) ( )  
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    针对现有密钥管理方案连通性不高、计算开销和通信消耗较大等问题,提出一种基于区域的无线传感器网络(WSN)混合密钥管理方案。该方案将部署区域划分为多个正方形区域,区域由成员节点和头节点组成。同一区域中任意两个节点都能够根据预分配的密钥空间信息建立起会话密钥,而不同区域间只能通过头节点进行通信。计算多元非对称二次型多项式的特征值和特征向量,然后得到正交化信息,头节点通过交换该信息实现身份认证并生成与邻居节点之间的会话密钥。性能分析表明,与现有的密钥管理方案相比,该方案具有完全连通性,在通信开销、存储消耗、安全性等方面均有较大改进。
    对位置信息服务的连续查询攻击算法
    杨琼 俞立峰
    2014, 34(1):  95-98.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0095
    摘要 ( )   PDF (711KB) ( )  
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    为了解决连续查询攻击算法给位置信息服务(LBS)带来的安全隐患,基于已有的k-匿名化Cloaking算法提出了一种新的连续查询攻击算法——CQACA。该算法首先利用熵和查询匿名度量定义了查询识别率的目标函数,并结合元胞蚁群给出了目标函数的求解算法。最后,利用移动对象数据生成器进行实验,深入研究了影响CQACA的关键因素,同时对比分析了该算法与Cloaking算法的性能差异:CQACA与实际数据的误差为13.27%,而Cloaking算法则为17.35%。结果表明CQACA具有一定的有效性。
    内嵌安全机制的RFID防碰撞策略
    李佳 郑义平 刘春龙
    2014, 34(1):  99-103.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0099
    摘要 ( )   PDF (761KB) ( )  
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    当前的射频识别(RFID)系统只是简单地将防碰撞算法和安全机制粗糙地融合在一起。在分析经典自适应动态防碰撞算法的基础上,提出了一种内嵌安全机制的防碰撞策略。该策略将先序遍历机制、布尔运算双向认证协议内嵌入其中,解决了传统RFID系统标签识别效率较低、成本过高的问题,同时具有较高的安全性优势。与后退二叉树、动态自适应、二叉树搜索等算法进行比较,结果表明该策略能大大降低系统搜索的次数,提高标签的吞吐率。
    基于P-ECC和同余方程的分簇WSN节点身份认证机制
    周治平 庄学波
    2014, 34(1):  104-107.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0104
    摘要 ( )   PDF (675KB) ( )  
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    针对新节点加入的传感器网络中进行合法的身份认证带来的节点内存占有量大、计算量大、秘密值的信息安全度低等问题,提出一种适用于内存有限的传感网络,安全度高的节点身份认证机制。该方案采用增添节点自身密码,并采用单向哈希函数对密码和身份(ID)进行散列化,利用密码参与椭圆曲线的签名算法的生成,可信节点间采用同余方程的认证方案,且各认证阶段均采用互认证模式。该方案不仅能防范窃听、重放、注入等攻击,而且能抵御猜测攻击、中介攻击、匿名信息攻击和拒绝服务攻击。与现有算法相比,所提方案能减少节点最初内存占有量三个单位级别,减少密钥检测率。
    基于攻击图与报警相似性的混合报警关联模型
    朱梦影 徐蕾
    2014, 34(1):  108-112.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0108
    摘要 ( )   PDF (765KB) ( )  
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    为了揭示入侵检测系统所生成的报警数据之间的关联关系和重构入侵攻击场景,提出了一种基于攻击图与报警数据相似性分析的混合报警关联模型。该模型结合攻击图和报警数据分析的优点,首先根据入侵攻击的先验知识定义初始攻击图,描述报警数据间的因果关联关系,再利用报警数据的相似性分析修正初始攻击图的部分缺陷,进而实现报警关联。实验结果表明,混合关联模型能够较好地恢复攻击场景,并能够完全修复攻击图中单个攻击步骤的缺失。
    基于图像复杂度和分类器融合的通用盲检测
    万宝吉 张涛
    2014, 34(1):  113-118.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0113
    摘要 ( )   PDF (888KB) ( )  
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    现有通用盲检测方法大多没有考虑图像内容对隐写分析性能的影响,对此提出一种利用图像内容复杂度进行预分类和多分类器融合的隐写分析方法。在训练阶段,首先根据图像复杂度把图像分为若干类,然后针对每一类别训练分类器,并计算其模糊测度。在测试阶段,先判断待测图像的类别,然后将其送入到已训练好的各个分类器中,得到多个局部决策值,之后对其进行模糊积分融合得到最终的检测结果。实验结果表明,所提方法提升了通用盲检测算法在混合图像库中的检测性能。
    基于可逆可见水印的医学图像隐私保护算法
    高海波 邓小鸿 陈志刚
    2014, 34(1):  119-123.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0119
    摘要 ( )   PDF (959KB) ( )  
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    针对医学图像感兴趣区域隐私泄露问题,提出了一种新的基于可逆可见水印的隐私保护算法。算法将二值水印图像嵌入在医学图像感兴趣区域实施隐私保护,利用人类视觉系统(HSV)的掩蔽特性和自适应的像素映射机制,对水印可见性和透明性进行动态调整;采用收缩投影技术,有效解决了嵌入过程中可能出现的溢出问题;最后,随机数密钥的引入增强了可见水印的鲁棒性。实验结果表明,算法嵌入的水印具有较好的可见性和透明性,产生的水印附加信息数量仅为65608位;另外,在不知道密钥情况下,水印移去困难,恢复后图像与嵌入水印后图像质量相差不到1dB。
    虚拟现实与数字媒体
    任意衣物和人体的3D试穿实时仿真
    陈燕 薛原 杨若瑜
    2014, 34(1):  124-128.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0124
    摘要 ( )   PDF (768KB) ( )  
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    近年来服饰试穿模拟的研究日趋盛行,但始终较难兼顾灵活性、真实感、实时性与完整性。因此以任意人体和任意衣物的匹配试穿为目标,设计了一种新的试穿仿真流程。首先,采用非均匀有理B样条(NURBS)曲面自动完成可形变人体建模;然后对3DMAX模型进行质点重构并添加多类型弹簧,完成任意衣物建模;最后,采用Verlet积分完成试穿仿真,并实现了新的模型简化和三角形内点判断算法。实验结果表明,人体和衣物建模方法保证了试穿效果的多样性,而衣服模型简化和内点判断算法可将仿真性能提高约30%,保证了实时性。
    基于改进型遗传算法的虚拟人上肢运动链逆运动学求解方法
    邓刚锋 黄先祥 高钦和 张志利 李敏
    2014, 34(1):  129-134.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0129
    摘要 ( )   PDF (1016KB) ( )  
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    由于人体上肢运动链的高自由度,用传统的几何法、解析法、迭代法等求其逆解较为困难。遗传算法具有很好的寻优特性,但标准遗传算法在求解时容易陷入早熟收敛和后期搜索迟钝。为此,提出了一种改进型遗传算法(IGA)求解的方法。先构建人体上肢运动链的各关节单元,并用D-H方法建立其数学模型;然后仿人类种群现象实现遗传算法的种群多样化和种群初始化,设计具有自适应性能的交叉概率和变异概率算子,从而完成了对标准遗传算法的改进。通过对比仿真计算结果可得,改进后的遗传算法能以更大概率避免陷入早熟收敛和后期搜索迟钝,并以较少的遗传代数寻得高精度逆解。
    基于图形处理器加速光线投射算法的多功能体绘制技术
    吕晓琪 张传亭 侯贺 张宝华
    2014, 34(1):  135-138.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0135
    摘要 ( )   PDF (733KB) ( )  
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    为克服传统算法中体绘制交互速度不流畅、重建耗时长、绘制效果单一的不足,实现了基于图形处理器(GPU)的光线投射算法用于医学层析图像实时体绘制,并能快速切换不同组织器官的绘制效果。首先,读入医学层析图像到计算机内存,构造体素;然后,设置相应体素属性(如插值方式、着色处理、光照参数)等,设计显示不同组织器官的颜色及不透明度传输函数;最后,GPU加载体素据并进行光线投射算法的计算。实验结果表明,在绘制速度上,GPU加速光线投射算法实现的多功能体绘制技术的绘制速度能达到每秒40帧以上,完全满足临床应用需求。在绘制质量上,用户交互中由于重采样而产生的锯齿现象明显低于CPU端实现的光线投射算法,GPU端与CPU端绘制时间的加速比在9倍左右。
    机器视觉电子白板的校准实现技术
    徐霄 王润 彭国杰 杨琦 王忆文 李辉
    2014, 34(1):  139-141.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0139
    摘要 ( )   PDF (564KB) ( )  
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    针对基于机器视觉的电子白板屏幕较大、目标识别误差分布不均的特点,选用了一种分块校准方法进行系统校准。在完成了人机交互设备(HID)实现的基础上,进行了上位机软件的开发。建立了上位机与电子白板间的通信,完成了校准点设置、坐标接收和校准系数的计算,实现了电子白板的校准。测试结果表明:经过校准后,在140cm×105cm的大面积白板上,目标识别平均精度可达1.2mm。经过校准后的电子白板样机能精准地完成基本的触控操作。
    基于径向基函数的多帧图像超分辨重建算法
    杨学峰 王高 程耀瑜
    2014, 34(1):  142-144.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0142
    摘要 ( )   PDF (652KB) ( )  
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    神经网络具有强大的非线性学习能力,基于神经网络的多帧超分辨重建方法获得了初步研究,但这些方法一般只能应用于帧间具有标准位移的控制成像情形,难以推广应用到其他实际情况。为了将神经网络强大的学习能力应用到非控制成像多帧超分辨重建中,以获得更好的超分辨效果,提出了一种利用径向基函数(RBF)神经网络进行解模糊的算法,并将其与多帧非均匀插值结合起来,形成了一种新的两步超分辨算法。仿真实验结果表明,该算法的结构相似度为0.55~0.7。该算法不但扩展了RBF神经网络的应用范围,还获得了更好的超分辨性能。
    中值滤波与各向异性扩散相结合的医学图像滤波方法
    付丽娟 姚宇 付忠良
    2014, 34(1):  145-148.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0145
    摘要 ( )   PDF (698KB) ( )  
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    医学图像的滤波处理,须保留具有重要诊断意义的边缘细节信息。针对Perona-Malik(PM)各向异性扩散模型遇到强噪声则失效和扩散门限参数K依靠经验选取的不足,提出了一种改进的各向异性扩散算法。将PM算法与中值滤波结合,用经过中值滤波平滑后的梯度模代替原始图像的梯度模,以控制扩散的过程。应用自适应扩散门限(当前邻域内梯度的绝对偏差中值(MAD))和迭代终止准则,提高算法鲁棒性和效率。实验分别对超声心动图、CT图像和Lena图像进行去噪处理,用峰值信噪比(PSNR)和边缘保持能力EPI作为评价标准。实验结果表明,改进算法优于PM算法和Catte-PM方法,在提高信噪比的同时保留了图像的细节信息,可以更好地满足医学图像的使用要求。
    基于局部显著边缘特征的快速图像配准算法
    杨健 李若楠 黄晨阳 王刚 丁闯
    2014, 34(1):  149-153.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0149
    摘要 ( )   PDF (889KB) ( )  
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    针对尺度不变的特征变换(SIFT)算法提取的特征点数目多、匹配耗时长、匹配精度不高等问题,提出了一种基于局部显著边缘特征的快速图像配准算法。该算法利用SIFT算法提取待选特征点,同时用小波边缘检测提取图像边缘,建立特征点周围邻域的边缘特征,筛选出具有显著边缘特征的特征点,结合Shape-context算子和边缘特征形成特征描述向量,采用欧氏距离作为匹配度量函数对筛选出的特征点进行初步匹配,然后用随机一致性检验(RANSAC)算法消除误匹配点对。实验结果表明,该算法有效控制了特征点的数量,提高了特征点的质量,缩小了特征搜索空间,提高了特征匹配的效率。
    基于高斯混合模型的有约束彩色医学图像群配准技术
    王玉文 胡顺波
    2014, 34(1):  154-157.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0154
    摘要 ( )   PDF (542KB) ( )  
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    为利用多幅彩色图像中的丰富信息,提高配准精度和效果,把基于高斯混合模型的灰度图像群配准技术推广为彩色图像群配准技术。为了减少同一彩色图像不同彩色分量之间的形变偏差,定义了彩色分量形变约束项。总彩色图像配准测度是两个函数的代数和构造:彩色分量形变约束项和基于概率分布的对数似然函数。通过对人体胃部彩色图像和数据可视人彩色切片图像的群配准实验,证实了有约束彩色图像群配准技术具有很好的配准结果。
    基于非下采样contourlet梯度方向直方图的人脸识别
    奉俊鹏 杨恢先 蔡勇勇 翟云龙 李球球
    2014, 34(1):  158-161.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0158
    摘要 ( )   PDF (748KB) ( )  
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    针对人脸识别系统准确度不高的问题,提出一种基于非下采样Contourlet梯度方向直方图(HNOG)的人脸识别算法。先对人脸图像进行非下采样Contourlet变换(NSCT),并将变换后的各系数矩阵进行分块,再计算各分块的梯度方向直方图(HOG),将所有分块的直方图串接得到人脸图像HNOG特征,最后用多通道最近邻分类器进行分类。在YALE人脸库、ORL人脸库上和CAS-PEAL-R1人脸库上的实验结果表明,人脸的HNOG特征有很强的辨别能力,特征维数较小,且对光照、表情、姿态的变化具有较好的鲁棒性。
    基于自适应遗传算法的SVC非均等错误保护算法
    田波 杨宜民 蔡述庭
    2014, 34(1):  162-166.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0162
    摘要 ( )   PDF (697KB) ( )  
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    为提高可伸缩视频编码(SVC)在丢包的网络传输环境下的抗误码性能,提出了一种基于自适应遗传算法的SVC非均等错误保护算法。首先针对可伸缩视频编码的网络抽象层单元数据包头的特点,设计了一种新的网络抽象层单元的封装方案。然后将前向纠错编码的校验位在各层的分配转化为多约束条件下的优化问题,再引入惩罚函数将多约束优化问题转化为无约束优化问题,进而采用自适应遗传算法进行求解。仿真实验结果表明,与目前典型的非均等错误保护算法相比,该算法使重建的可伸缩视频编码的峰值信噪比的平均值提高了0.8dB~1.95dB,并有效提高了可伸缩视频编码在接收端的解码速度和重建质量。
    多视点视频编码快速帧间模式选择算法
    王凤随 沈庆宏 都思丹
    2014, 34(1):  167-170.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0167
    摘要 ( )   PDF (585KB) ( )  
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    为解决多视点视频编码(MVC)可变尺寸块的模式选择计算复杂度过大的问题,提出了基于模式复杂度的多视点视频编码快速模式选择算法。该算法首先分析了多视点视频编码参考模型(JMVC)中各尺寸块的分布特点。然后,提出模式复杂度的概念以确定当前宏块的模式特征。最后,将宏块分成3个不同的模式类型:如果当前宏块属于简单模式,那么仅16×16分块被检查,其他分块均跳过;若当前宏块属于中等模式,则8×8块被跳过;若当前宏块属于复杂模式,所有模式分块都要检查。这样算法对那些不必要的模式选择过程就可以提前终止,从而使得计算量大大减少。实验结果表明:所提算法能保持同JMVC中全搜索算法几乎相同的编码效率,同时使计算复杂度减少62.75%。
    基于视频隐写的H.264文件鉴权播放方法
    蔡洋琰 张宇
    2014, 34(1):  171-174.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0171
    摘要 ( )   PDF (646KB) ( )  
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    针对多媒体内容分发与播放系统,在不降低用户体验的前提下限制播放内容。该方法首先自适应地选择待嵌入的二值图像,通过修改特定位置AC系数的符号在视频帧内预测中嵌入。然后在解码播放时自适应地选择待匹配的二值图像,与提取的水印进行匹配,匹配通过,才继续解码并播放视频;否则直接停止解码播放。实验结果表明,嵌入水印的算法具有较高的鲁棒性,嵌入水印前后视频峰值信噪比(PSNR)、码率基本不变。算法复杂度低,实用性强,实现了对非法视频的有效过滤。
    人工智能
    组合结式理论的初步应用
    袁勋
    2014, 34(1):  175-178.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0175
    摘要 ( )   PDF (469KB) ( )  
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    利用组合结式方法的灵活性、快速消元和组合结式导出多项式的多样性等特点,提出了构造Bezout矩阵的改进算法,并把组合结式方法应用在求解非线性方程组、推导未知关系、参数曲线与曲面的隐式化、构造三角列等方面。通过实例验证,组合结式方法比原方法简单。
    解决高维优化问题的差分进化算法
    王旭 赵曙光
    2014, 34(1):  179-181.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0179
    摘要 ( )   PDF (467KB) ( )  
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    针对高维优化问题难以解决并且优化耗费时间长的问题,提出了一种解决高维优化问题的差分进化算法。将协同进化思想引入到差分进化领域,采用一种由状态观测器和随机分组策略组成的协同进化方案。其中,状态观测器根据搜索状态反馈信息适时地调用随机分组策略重新分组;随机分组策略将高维优化问题分解为若干较低维的子问题,而后分别进化。该方案有效地增强了算法解决高维优化问题的搜索速度和搜索能力。经典型的实例测试,并与其他一流差分进化算法比较,实验结果表明:所提算法能有效地求解不同类型的高维优化问题,在搜索速度方面有明显提升,尤其对可分解的高维优化问题极具竞争力。
    求解半定规划的新算法
    于冬梅 高雷阜
    2014, 34(1):  182-184.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0182
    摘要 ( )   PDF (404KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了提高求解半定规划问题的运算效率,提出了一种新的求解半定规划的非单调信赖域算法。将半定规划的最优性条件转化为无约束优化问题,并构造无约束优化问题的信赖域子问题,修正信赖域半径的校正条件,当初始搜索点处于峡谷附近时仍能搜索到全局最优解。实验结果表明,对于小规模和中等规模的半定规划问题,该算法的迭代次数都比经典的内点算法少,运行速度快。
    一类区间系数线性双层规划问题的遗传算法
    樊扬扬 李和成
    2014, 34(1):  185-188.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0185
    摘要 ( )   PDF (539KB) ( )  
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    针对一类上层目标函数带区间系数的线性双层规划问题,提出了一种基于双适应度函数评估的遗传算法(GA)。该算法的特点是在一次运算中同时获得最好最优解和最差最优解。首先,利用双层规划约束域的顶点进行个体编码,以上层目标函数中系数的上下端点构造两个适应度函数;其次,利用适应度函数排序种群中的个体,并按从好到差的次序验证个体的下层最优性,直到找到一个可行个体;最后,在算法运行中更新找到的可行个体。通过对4个算例的仿真实验,表明算法是可行且有效的。
    多资源均衡优化的布谷鸟算法
    宋玉坚 叶春明 黄佐钘
    2014, 34(1):  189-193.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0189
    摘要 ( )   PDF (819KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对标准多目标布谷鸟算法(CSA)后期收敛速度慢、收敛精度不高的缺陷,提出一种求解多资源均衡优化问题的改进多目标布谷鸟算法。首先,引入非均匀变异算子,以均衡算法的全局搜索能力和局部寻优能力;然后,引进差分进化算子,促进群体间的合作和信息交流,提高算法的收敛精度。通过算例测试表明,改进的多目标布谷鸟算法比标准多目标算法和VEPSO-BP算法具有更好的全局收敛性。
    改进和声搜索算法及其在连续函数优化中的应用
    路静 顾军华
    2014, 34(1):  194-198.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0194
    摘要 ( )   PDF (698KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对一般和声搜索(HS)算法在求解连续函数优化问题时存在的困难,提出一种改进的多样化和声搜索(IDHS)算法。该算法借鉴模拟退火算法的思想对参数的更新方式作出调整,并且限制保存在和声记忆矩阵中的一致和声的数量以增加解的多样性。数值仿真结果表明,与其他几种传统的和声搜索算法相比,该方法进一步提高了计算精度和收敛速度,以及全局寻优能力。
    求解二次指派问题的最优迭代最大最小蚂蚁算法
    牟廉明 戴锡笠 李坤 贺灵悦
    2014, 34(1):  199-203.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0199
    摘要 ( )   PDF (729KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为提高二次指派问题的求解质量,设计了一个有效的最大最小蚂蚁求解算法。首先,运用最优迭代思想,让每只蚂蚁从当前最优路径中随机地选择位置及其对应的任务作为下一轮迭代的初始值,增强每轮搜索的有效性;其次,采用加入新任务后目标值的增量作为启发式因子来引导状态转移,增加每步搜索的目的性;然后,应用多精英策略来进行信息素更新,增加解的多样性;并设计有效的双重变异技术来提高解的质量,提高算法的收敛速度;最后,应用QAPLIB数据集进行了大量实验,结果表明:该算法在二次指派问题的求解质量和稳定性上显著优于其他算法。
    基于K-means的改进人工蜂群聚类算法
    曹永春 蔡正琦 邵亚斌
    2014, 34(1):  204-207.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0204
    摘要 ( )   PDF (814KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对K-means聚类算法对初始聚类中心敏感和易陷入局部最优解的缺点,提出一种基于K-means的人工蜂群(ABC)聚类算法。将改进的人工蜂群算法和K-means迭代相结合,使算法对初始聚类中心的依赖性和陷入局部最优解的可能性降低,提高了算法的稳定性。通过基于反向学习的初始化策略,增强了初始群体的多样性。利用非线性选择策略,改善了过早收敛问题,提高了搜索效率。通过对邻域搜索范围的动态调整,提高了算法收敛速度,增强了局部寻优能力。实验结果表明,该算法不仅克服了K-means算法稳定性差的缺点,而且具有良好的性能和聚类效果。
    基于Sunday算法的改良单模式匹配算法
    朱永强 秦志光 江雪
    2014, 34(1):  208-212.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0208
    摘要 ( )   PDF (696KB) ( )  
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    Unicode编码的中文环境下应用Sunday算法时,如直接使用中文字符生成失效跳转表,将造成空间膨胀,而将中文字符拆分为两个字节进行处理,虽可以降低空间消耗,但匹配的执行速度又会受影响。针对Sunday算法应用于Unicode编码的字符拆分环境时所产生的时间性能降低问题,结合Unicode中文单元的内部关联性,优化了原Sunday算法的辅助跳转表与匹配规则,从而在解决Unicode下算法空间膨胀问题的同时,提升了Sunday算法在此环境下的时间性能,并利用模拟实验对改良算法的时间与空间性能进行了实验证明。
    基于协同过滤的可信Web服务推荐方法
    张璇 刘聪 王黎霞 赵倩 杨帅
    2014, 34(1):  213-217.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0213
    摘要 ( )   PDF (792KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    为了实现对可信Web服务的推荐,在分析了Web服务推荐技术与电子商务推荐技术的不同的基础上,提出了一种基于协同过滤的可信Web服务推荐方法。首先,根据已有成果对待组装应用的可信需求进行评估,根据此需求对相似用户进行首次筛选;然后在首次筛选的用户中,根据用户使用服务后的评分数据和用户信息来对相似用户进行二次筛选,经过两次筛选得到最终推荐用户。在根据用户对服务的评分数据计算用户之间的相似性时,考虑了不同服务对于用户间相似性的贡献值;在根据用户信息计算用户之间的相似性时,考虑到用户信息之间非线性的特点,引入了欧几里得距离公式来计算其相似值;在产生推荐的过程中还考虑了不诚实用户和用户数不足的问题。模拟实验结果表明该方法能够有效地对可信Web服务进行推荐。
    融合推荐潜力的个性化趋势预测的混合推荐模型
    陈洪涛 肖如良 倪友聪 杜欣 龚平 蔡声镇
    2014, 34(1):  218-221.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0218
    摘要 ( )   PDF (641KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    预测用户对物品的行为中,准确的物品推荐是推荐系统的困难问题。为了提高推荐系统的推荐精度,引入物品的推荐潜力,提出一种新颖的融合物品推荐潜力的个性化混合推荐模型。首先根据最近短时间段和最近长时间段的物品访问率计算趋势动量,然后利用趋势动量计算出当前物品的推荐潜力值,最后将物品推荐潜力值融入到个性化推荐模型中得到混合推荐模型。实验证明,融合了物品推荐潜力值的个性化趋势预测,能较大地提高推荐系统的推荐精度。
    结合信任的推荐系统的性质
    龙宇 童向荣
    2014, 34(1):  222-226.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0222
    摘要 ( )   PDF (852KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    结合信任的推荐系统可以有效地缓解传统协同过滤算法中存在的数据稀疏问题,并能给每个用户提供可信且准确的推荐。然而系统中的每个用户都是不同的,因此考虑针对不同用户应采用不同推荐模式来查找推荐群体,以做出更具个性化的推荐。研究了微观层次上的节点特性,引入了兴趣的概念,证明了被推荐者的多种节点特性对于推荐结果的影响效果。最后通过多组实验验证了推荐系统在具有不同特性的节点上的推荐效果差异。
    基于键鼠事件的疲劳感知
    王天本 王海鹏 周兴社 倪红波 林强
    2014, 34(1):  227-231.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0227
    摘要 ( )   PDF (747KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    长时间持续使用电脑会对人体造成健康危害,针对目前尚无非入侵式电脑使用疲劳度检测的有效方法的现状,提出了一种基于键盘和鼠标事件实时监测的非干扰式手部肌肉疲劳度评估方法。该方法经过按键动作匹配、数据去噪、特征向量提取、分类等处理,分析一段时间内两类按键的时延特性,实现对手部肌肉疲劳程度的评估和监测。利用社交网络,将检测的疲劳状态与好友进行分享,以好友劝导、健康激励的方式促使用户逐渐改变不健康的电脑使用习惯。该方法在15位用户中进行了为期2周的实验,结果验证了所提方法对疲劳度评估的有效性,以及在社交网络平台分享相关健康信息的可行性,并发现按键延迟与手部肌肉疲劳程度成负相关关系。
    基于函数滑模控制器的机械手轨迹跟踪控制
    蔡壮 张国良 田琦
    2014, 34(1):  232-235.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0232
    摘要 ( )   PDF (539KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    提出一种基于函数滑模控制器(FSMC)的控制策略,用于不确定机械手的轨迹跟踪控制。首先,由动力学模型和滑模函数得到系统的不确定项;然后,利用RBF神经网络逼近系统不确定项,由于神经网络逼近存在误差,而且在初始阶段误差较大,设计函数滑模控制器和鲁棒补偿项对神经网络逼近误差进行补偿,以克服普通滑模控制器容易引起的抖振问题,同时提高系统的跟踪控制性能。基于李亚普诺夫理论证明了闭环系统的全局稳定性,仿真实验也验证了方法的有效性。
    基于辅助模型和数据滤波的伪线性回归系统参数估计方法
    丁盛
    2014, 34(1):  236-238.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0236
    摘要 ( )   PDF (514KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对伪线性输出误差回归系统的辨识模型新息信息向量存在不可测变量的问题,首先通过构造一个辅助模型,用辅助模型的输出代替未知中间变量,推导得到的基于辅助模型的递推最小二乘参数估计算法计算量较大,但算法的辨识效果不佳。进一步采用估计的噪声模型对系统观测数据进行滤波,使用滤波后的数据进行参数估计,从而推导提出了基于数据滤波的递推最小二乘参数估计算法。仿真结果表明,所提算法能够有效估计伪线性回归线性输出误差系统的参数。
    基于奇异值分解和判别局部保持投影的多变量时间序列分类
    董红玉 陈晓云
    2014, 34(1):  239-243.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0239
    摘要 ( )   PDF (704KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对现有多变量时间序列分类算法存在的要求序列等长和忽视类别信息两个不足,提出基于奇异值分解(SVD)和判别局部保持投影的分类算法。该算法基于降维思想,先通过SVD将样本的第一右奇异向量作为特征向量,以此将不等长序列转化为规模大小相同的序列;接着采用基于最大间距准则的判别局部保持投影对特征向量投影,充分利用类别信息以确保投影后同类样本尽量接近,异类样本尽量分散;最后在低维子空间采用1最近邻(1NN)、Parzen窗、支持向量机(SVM)和朴素Bayes分类器进行分类。在Australian Sign Language(ASL)、Japanese Vowels(JV)和Wafer三个公开的多变量时间序列数据集上进行的实验结果表明:在时间开销基本不变的前提下,所提方法取得了较低的分类错误率。
    基于三支决策理论的客户细分方法
    黄顺亮 王琦
    2014, 34(1):  244-248.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0244
    摘要 ( )   PDF (752KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标
    针对客户细分问题中存在的不确定性,提出了一种基于三支决策理论的细分方法。该方法综合考虑了客户细分的风险代价和收益,基于三支决策理论,建立了客户细分模型,给出了计算三支决策阈值的方法,同时还给出了应用实施的步骤。最后,通过实例分析说明了客户细分方法的应用过程和优势所在。三支决策不是仅仅作为二支决策的过程,而是在最终结果中保留三支结果,以采取三种不同的策略,这赋予了三支决策三个域以新的解释。三支决策理论的引入,为客户细分提供了新的思路和方法,可以最小化决策风险代价。
    基于LDA的改进K-means算法在文本聚类中的应用
    王春龙 张敬旭
    2014, 34(1):  249-254.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0249
    摘要 ( )   PDF (932KB) ( )  
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    针对传统K-means算法初始聚类中心选择的随机性可能导致迭代次数增加、陷入局部最优和聚类结果不稳定现象的缺陷,提出一种基于隐含狄利克雷分布(LDA)主题概率模型的初始聚类中心选择算法。该算法选择蕴含在文本集中影响程度最大的前m个主题,并在这m个主题所在的维度上对文本集进行初步聚类,从而找到聚类中心,然后以这些聚类中心为初始聚类中心对文本集进行所有维度上的聚类,理论上保证了选择的初始聚类中心是基于概率可确定的。实验结果表明改进后算法聚类迭代次数明显减少,聚类结果更准确。
    基于局部聚类的自适应线性近邻传递分类算法
    盛洪波 汪西莉
    2014, 34(1):  255-259.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0255
    摘要 ( )   PDF (772KB) ( )  
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    针对线性近邻传递(LNP)分类算法中,由于图像过大时计算复杂度高,以及近邻数目选择不当导致图像分类结果不精确的问题,提出了基于局部聚类的自适应LNP分类算法。该方法对LNP分类算法的改进主要体现在两方面,首先运用quick shift进行局部聚类,得到点簇集,以此点簇集作为建图节点,达到缩小矩阵规模的目的;其次,采用测地距离和欧氏距离之间的关系来动态确定每个点的近邻数。实验结果表明,所提方法在得到较好的分类结果的同时,也极大地缩短了运行时间,提高了效率。
    FCM预选取样本的半监督SVM图像分类方法
    陈永健 汪西莉
    2014, 34(1):  260-264.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0260
    摘要 ( )   PDF (691KB) ( )  
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    针对基于拉普拉斯支持向量机(LapSVM)的半监督分类方法需要将全部无标记样本加入训练样本集中训练得到分类器,算法需要的时间和空间复杂度高,不能有效处理大规模图像分类的问题,提出了模糊C-均值聚类(FCM)预选取样本的LapSVM图像分类方法。该方法利用FCM算法对无标记样本聚类,根据聚类结果选择可能在最优分类超平面附近的无标记样本点加入训练样本集,这些样本可能是支持向量,携带对分类有用的信息,其数量只是无标记样本的一少部分,因此使训练样本集减小。计算机仿真结果表明该方法充分利用了无标记样本所蕴含的判别信息,有效地提高了分类器的分类精度,降低了算法的时间和空间复杂度。
    鉴别性最大后验概率声学模型自适应
    齐耀辉 潘复平 葛凤培 颜永红
    2014, 34(1):  265-269.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0265
    摘要 ( )   PDF (706KB) ( )  
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    为了更加准确地估计最小音素错误最大后验概率(MPE-MAP)自适应算法中的先验分布中心,使自适应后的声学模型参数更为准确,从而提高系统的识别性能,分别采用最大互信息最大后验概率(MMI-MAP)自适应和基于最大互信息准则与最大似然准则相结合的H-criterion最大后验概率(H-MAP)自适应估计先验分布中心,提出了基于最大互信息最大后验概率先验的最小音素错误最大后验概率(MPE-MMI-MAP)和基于H-criterion最大后验概率先验的最小音素错误最大后验概率(MPE-H-MAP)算法。任务自适应实验结果表明,MPE-MMI-MAP和MPE-H-MAP算法的自适应性能均优于MPE-MAP、MMI-MAP和最大后验概率(MAP)自适应方法,分别比MPE-MAP相对提高3.4%和2.7%。
    计算机软件技术
    基于UML交互概览图的测试线索的生成方法
    曾一 王翠钦 李函逾 洪豪
    2014, 34(1):  270-275.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0270
    摘要 ( )   PDF (814KB) ( )  
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    针对单一UML模型测试不充分的问题,结合UML2.0交互概览图的特点开展测试方法研究,提出一种测试线索自动生成的方法。首先,给出UML类图、顺序图、交互概览图(OID)的形式化定义;通过提取交互概览图的流程信息和对象交互信息分别构造节点控制流图(NCFG)和消息序列图(MSD);将从MSD提取的消息路径嵌入到NCFG中,构造可测试交互概览图模型;最后采用两两覆盖准则生成测试线索。实验验证了该方法自动生成的测试线索在保证测试充分性的前提下可避免组合爆炸。
    基于UML模型的系统级测试用例生成方法
    冯秋燕
    2014, 34(1):  276-280.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0276
    摘要 ( )   PDF (686KB) ( )  
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    采用基于UML模型的软件测试方法,主要整合用例图与顺序图进行系统级的软件测试。首先提出用例执行图(UEG)的生成算法、顺序执行图(SEG)的生成算法,及基于UEG和SEG,生成系统测试图(STG)的算法;其次,根据制定的三层次准则,遍历UEG、SEG、STG生成测试用例,主要解决交互错、场景错、用例执行错和用例依赖错等问题。最后,经实例分析和实验验证,该方法可以基于用例图和顺序图进行系统级的软件测试。
    行业与领域应用
    密集型多轮廓裁片的刀具空行程路径寻优
    李迅 陈明
    2014, 34(1):  281-285.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0281
    摘要 ( )   PDF (805KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    服装行业中缩短刀具裁剪空行程对于高效裁剪布料具有重要意义。结合服装裁片排列具有轮廓形状复杂、分布密集的特点,将问题转化成广义旅行商问题。 基于最大最小蚁群(MMAS)算法提出了一种新的用于裁片刀具空行程路径寻优的算法——密集多轮廓蚁群算法,该算法包括4步:1)用MMAS算法确定初步裁片顺序;2)由裁片顺序寻找各裁片入刀节点;3)将各裁片的入刀节点再次用MMAS进行顺序优化重组得到初步裁剪路径;4)反复迭代第2)步和第3)步以求得最优路径。实验验证了所提算法的有效性,对比现有的扫描算法以及双信息素蚁群(NACS)算法其结果分别提升了60.15%和22.44%,该算法在刀具空行程优化上具有明显优势。
    基于实时数据处理的钢铁加热炉在线质量监控方法
    李保连 张晓龙
    2014, 34(1):  286-291.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0286
    摘要 ( )   PDF (868KB) ( )  
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    针对钢铁企业加热炉生产过程中数据流不易于集中管理和分析,无法有效地进行生产监控及在线质量分析问题,提出了一种基于实时数据分析的生产监控与在线质量分析的方法。结合实时数据库和关系数据库,引入六西格玛管理手段和控制图技术,设计和实现了加热炉生产监控与在线质量分析系统。系统具有实时数据处理、生产监控与质量分析、产品在线质量监控等功能。应用结果表明,系统有效地集成了企业的生产数据和标准数据,实现了对加热炉生产的实时监控与质量判定。
    基于Matlab GUI串口通信的实时温度监控系统设计
    薛飞 杨友良 孟凡伟 董福涛
    2014, 34(1):  292-296.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0292
    摘要 ( )   PDF (731KB) ( )  
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    为提高温度监控系统中数据处理速度和软件开发效率,设计了基于Matlab图形用户界面(GUI)的温度实时监控系统。系统利用Matlab串口工具箱,以Modbus协议为通信协议,通过计算机控制岛电SRS13A型温控器,实现了在金属加热过程中对其表面温度值的实时监控。系统软件界面简洁,操作方便,内存占用小,通过参数配置可实现多种工作方式。实验测试结果表明,系统运行稳定,以1s的采样间隔和0.1℃的测量精度,快速准确地绘制了系统在不同参数配置下的温度响应曲线。
    OPTICS算法在雷电临近预报中的应用
    侯荣涛 路郁 王琴 袁程胜 王军
    2014, 34(1):  297-301.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0297
    摘要 ( )   PDF (850KB) ( )  
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    针对密度分布不均的雷电定位资料,提出了一种基于OPTICS聚类算法的雷电临近预警模型。该模型运用OPTICS算法对雷暴天气连续时段的雷电定位资料进行聚类分析,有效剔除了影响雷暴云分布的稀疏点。在聚类分析结果基础上,利用“膨胀〖CD*2〗侵蚀”算法还原雷暴云真实分布,根据雷暴云的移动趋势进行雷电落区预报。此外,针对传统预测算法运行时间长的缺陷,运用邻接表改进了OPTICS算法,且优化了可达队列更新策略。实验结果表明,基于改进的OPTICS算法所构建的雷电临近预报模型降低了算法运行时间,同时提高了雷电预报模型适应能力及预测的准确率。
    基于方差的最优组合赋权模型在网络信息资源评价中的应用
    江正华
    2014, 34(1):  302-308.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.01.0302
    摘要 ( )   PDF (1003KB) ( )  
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    针对网络信息资源自由开放、广泛存取、分布共享的特点,对网络空间中处于关键地位的信息节点——网站进行评价,不仅有助于改善网站自身的建设,而且更可促进整个网络信息资源的良性发展。依据最小方差原理,将运用熵权模糊综合评判法求得的客观权重与运用层次分析法求得的主观权重通过最优化组合计算出组合权重,对单一模型只确定出单纯的主观或客观权重进行了修正;再通过专家调查采集指标得分,进而构建出基于方差的最优组合赋权网站评价模型,使评判结果更具科学、合理。最后应用该模型对南京大学数学系网站进行实证评析,并获得日后网站重构或建设方面的一些启示。
2022年 42卷 8期
刊出日期: 2022-08-10
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