当期目录

    2014年 第34卷 第3期 刊出日期:2014-03-01
    网络与通信
    基于多分支优先级树的IP路由查找算法
    黄胜 张卫 吴川川 陈胜蓝
    2014, 34(3):  615-618.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0615
    摘要 ( )   PDF (671KB) ( )  
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    针对现有路由表查找方法效率低的问题,提出了一种基于多分支优先级树的数据查找算法。该算法将优先级较高的前缀依次存储在原多分支树的虚节点上,将需要进行扩展的前缀存储在辅助存储结构中,从而在路由查找时,该方法可在内部节点找到最长前缀匹配而无需查找到叶子节点,同时避免了在路由表更新时对路由表的重建。仿真结果表明,提出的查找算法能够有效减少在对路由表查找、插入和删除操作所需的内存访问次数,并大幅度地提高路由查找及其更新速率。

    基于M/G/1/K排队理论的IEEE 802.15.4网络吞吐量分析
    郭宁 毛剑琳 王瑞 乔冠华 胡宇杰 张传龙
    2014, 34(3):  619-622.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0619
    摘要 ( )   PDF (598KB) ( )  
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    针对IEEE 802.15.4时隙载波侦听多址接入与碰撞避免(CSMA/CA)算法,利用二维Markov链分析方法提出了一个网络分析模型。该模型特别考虑了IEEE 802.15.4协议的休眠模式以及退避窗口先于退避阶数(NB)达到最大值的情况。在此基础上,结合M/G/1/K排队理论推导得到了吞吐量的表达式,进而分析了网络在非饱和状态下数据包到达率对吞吐量的影响,利用模拟平台NS2进行了仿真。实验结果显示理论分析结果与仿真结果可以较好地拟合,并能准确描述网络吞吐量的变化,验证了分析模型的有效性。

    基于分量解耦融合的无线传感网时钟同步算法
    史昕 赵祥模 惠飞 杨澜
    2014, 34(3):  623-627.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0623
    摘要 ( )   PDF (752KB) ( )  
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    无线传感器网络(WSN)时间同步精度的提高通常以增加额外同步能耗为代价,针对时间同步的高精度与低能耗的权衡问题,提出一种基于分量解耦融合的时钟同步算法。该算法结合双向广播同步机制和节点间时钟的相关性,利用分量解耦融合思想计算被同步节点与基准节点间的时钟偏差,同时根据线性无偏最小方差准则估计各个分量加权参数的取值。仿真结果表明,该算法能够在不增加额外同步能耗的条件下,相比PBS、TPSN和RBS算法,20轮同步后同步精度分别提高4.52μs、13.8μs以及25.48μs。

    基于云免疫算法的认知无线网络参数优化
    张华伟 魏萌
    2014, 34(3):  628-631. 
    摘要 ( )   PDF (565KB) ( )  
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    为了提高认知无线网络的参数优化效果,提出了一种基于免疫优化的认知引擎参数调整算法。免疫克隆优化是一种有效的智能优化算法,适合求解认知无线网络的引擎参数调整问题。免疫优化中,变异概率影响着算法的搜索能力;利用正态云模型云滴的随机性和稳定倾向性特点,提出了一种基于云模型的自适应变异概率调整方法,并用于认知无线网络的参数优化。在多载波环境下对算法进行了仿真实验。结果表明,所提算法收敛速度较快,参数调整结果与对目标函数的偏好一致,能够实现认知引擎参数优化。
    控制时延的主动队列管理算法
    吴东
    2014, 34(3):  632-634.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0632
    摘要 ( )   PDF (565KB) ( )  
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    针对现有的主动队列管理(AQM)算法造成的队列时延无法满足VoIP、音视频等流媒体传输需求的问题,提出一种直接控制队列时延的主动队列管理算法——DCQA。该算法使用PID控制器计算路由器缓存的数据包丢弃概率,用其对即将进入缓存排队的数据包做丢包判断并采取相应动作,以控制队列时延在期望值以下。实验仿真了3种网络环境下DCQA的性能,链路利用率分别是99.93%、99.88%和99.95%。并且,队列时延分别有50.45%、51.59%、52.4%被控制在期望值以下,比CoDel算法分别提高了3.6%、40.53%、50.69%。实验结果表明,DCQA在不同的网络环境中都可以获得较高的链路利用率,而且控制队列时延的能力优于CoDel算法,适用于流媒体的传输。

    基于CAPWAP协议的WLAN集中管理系统的研究与实现
    刘倩倩 胡志坤 廖北平 廖远勤 郭海良
    2014, 34(3):  635-639.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0635
    摘要 ( )   PDF (751KB) ( )  
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    针对大规模部署无线局域网(WLAN)存在的维护困难,成本高等问题,就应用于接入控制器(AC)和无线终端(WTP)间通信交互的CAPWAP协议进行了研究与实现。在Linux系统下实现了CAPWAP协议主要功能,如状态机管理、WTP集中配置等;搭建了本地转发架构下的WLAN集中管理系统的实现平台,并采用了Wireshark抓包工具,Chariot和Iperf软件进行测试。抓包结果验证了该架构的可行性,吞吐量和用户数据协议(UDP)测试结果表明网络性能高效稳定。

    多指数连续相位调制信号非数据辅助的前馈符号定时恢复算法
    钟声 谢顺钦 张健 杨春
    2014, 34(3):  640-643.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0640
    摘要 ( )   PDF (747KB) ( )  
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    针对多指数连续相位调制(Multi-h CPM)信号的符号定时恢复困难且算法复杂的问题,提出了一种多指数(Multi-h) CPM信号的非数据辅助的前馈符号定时恢复算法。该算法基于Multi-h CPM信号的调制指数同步偏差和符号定时偏差的联合似然函数,通过平均可能的调制指数同步偏差所对应的期望函数将其联合似然简化,得到符号定时偏差似然函数以及符号定时偏差估计值,并给出了其定时偏差估计算法的修正的Cramer-Rao限(MCRB)以及其符号定时恢复的实现方案。仿真结果表明,该算法适用于全响应和部分响应的Multi-h CPM信号,符号定时恢复性能良好且对残留载波频偏和调制指数同步偏差不敏感。

    基于历史相遇概率的容迟容断网络主动拥塞控制算法
    申健 夏靖波 付凯 孙昱
    2014, 34(3):  644-648.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0644
    摘要 ( )   PDF (739KB) ( )  
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    为了解决容迟容断网络(DTN)由于节点拥塞造成网络阻塞的问题,提出了一种基于历史相遇概率的主动拥塞控制算法。该算法提出了参考概率这一概念,可以通过节点的拥塞程度动态调整参考概率的大小,进而控制消息的转发条件,以达到对节点拥塞的避免与控制作用,并且在网络资源出现空闲时,可以提升空闲资源的利用率,提高整个网络的传输效率。仿真结果表明,该算法提高了整个网络的递交率,降低了负载比率及消息丢失率,在实现主动拥塞控制的同时也提升了网络的传输性能。

    基于干扰噪声矩阵重构的自适应波束形成算法
    侯云山 张新成 金勇
    2014, 34(3):  649-652.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0649
    摘要 ( )   PDF (715KB) ( )  
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    针对在自适应波束形成中,当采样次数较少或期望信号导向矢量存在误差以及训练数据中含有期望信号成分时导致波束输出信干噪比(SINR)下降的问题,提出了一种重构干扰噪声协方差矩阵并且估计期望信号导向矢量的稳健自适应波束形成方法。在期望信号波达方向的角度范围已知的条件下,首先利用多重信号分类(MUSIC)空间谱在不含期望信号的区域重构出干扰噪声协方差矩阵;然后推导了避免期望信号的导向矢量的估计值收敛到任一干扰的导向矢量或它们的线性组合的约束条件;进而以此约束条件和阵列输出功率最大化条件建立了期望信号导向矢量估计的优化问题,并使用凸优化软件估计出最优的期望信号导向矢量。讨论了该方法的计算复杂度并通过仿真实验验证了其有效性和优越性。仿真结果表明,当期望信号和干扰源存在随机指向误差和局部散射的情况下,所提方法在很大的输入信噪比范围内的输出信干噪比仍接近理论值,优于其他自适应波束形成方法。

    1553B总线通信终端知识产权核的设计
    李延节 何劲松 李然
    2014, 34(3):  653-657.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0653
    摘要 ( )   PDF (657KB) ( )  
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    为满足航天飞行器地面仿真设备使用的需求,设计了一种基于可编程逻辑门阵列(FPGA)的1553B总线通信终端知识产权(IP)核。在保证总线系统可靠性的前提下,采用自顶向下的设计方法与“双进程”编码方式,利用超高速硬件描述语言(VHDL)生成目标代码,使用ModelSim软件进行仿真,最后在实际设备中验证并应用。该IP核可配置在总线控制器、远程终端或总线监控器3种不同的工作模式下运行,易于集成入片上系统(SoC),对进一步应用1553B总线提供了更多的选择。

    基于势函数与压缩感知的欠定盲源分离
    李丽娜 曾庆勋 甘晓晔 梁德骕
    2014, 34(3):  658-662.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0658
    摘要 ( )   PDF (843KB) ( )  
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    传统的基于K均值聚类算法及最小路径法的欠定盲源分离两步法存在K值难以确定,对初始值敏感,噪声和奇异点难以排除以及相对缺乏理论依据等诸多不足,针对以上问题,提出了基于势函数及压缩感知理论的新型两步算法。该算法首先利用多峰值粒子群寻优算法改进的势函数法来估计混合矩阵,然后利用估计矩阵来构建传感矩阵,并将基于正交匹配追踪的压缩感知算法引入欠定盲源分离过程中,最终实现源信号的重构。仿真实验结果表明,混合矩阵最高估计精度达到99.13%,重构信号干扰比均高于10dB,很好的满足了重构精度的要求,验证了本文算法的有效性。所提算法对一维混合信号的欠定盲源分离具有良好的普适性和较高的准确率。

    先进计算
    延迟可扩展性与并行执行时间的关系
    熊焕亮 曾国荪 吴沧海 匡桂娟 何火娇
    2014, 34(3):  663-667.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0663
    摘要 ( )   PDF (829KB) ( )  
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    针对以往关于可扩展性研究中未充分考虑并行执行时间因素,可扩展性与并行执行时间的关系仍未研究清楚的问题,深入和全面研究延迟可扩展性和并行执行时间的关系,得出并证明了不同算法〖CD*2〗机器组合体在相同初始状态下进行延迟扩展后,若执行更快的组合体具有更好的延迟扩展性,则该组合体在扩展后仍将保持更快等重要结论。这些结论丰富了可扩展性和并行执行时间关系的研究内容,为并行计算延迟扩展获得理想扩展性能提供了理论依据。最后,通过对不同算法〖CD*2〗机器组合体进行扩展实验,进一步验证了结论的有效性。

    优先级周期性互换的实时调度算法
    王彬 王聪 薛洁 刘辉 熊新
    2014, 34(3):  668-672.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0668
    摘要 ( )   PDF (782KB) ( )  
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    针对实时多任务调度时低优先级任务的延迟问题,提出了一种优先级周期性互换的静态优先级调度算法。该方法以固定的时间片为周期,对多任务系统中的某两个不同优先级的独立性任务,周期性地互换它们的优先级级别,在保证较高优先级任务的执行时间的前提下,使得较低优先级的任务有机会尽快执行,以缩短其执行过程中的延迟时间。所提方法能有效解决低优先级任务的实时性问题,从而提高实时多任务系统的整体控制性能。

    基于可靠性的云工作流调度策略
    闫歌 于炯 杨兴耀
    2014, 34(3):  673-677.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0673
    摘要 ( )   PDF (737KB) ( )  
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    经过对已有云工作流调度算法中可靠性问题进行分析研究,针对一些算法在任务调度过程中只考虑提高整个工作流的可靠性而牺牲了时间或增加花费的问题,结合云计算的特点,提出一种基于可靠性的工作流调度策略。该策略结合了工作流中任务的可靠性,充分考虑任务的优先顺序并结合复制的思想,在减少传输过程失败率的同时降低传输时间,使整个工作流在降低完成时间的同时,提高整体可靠性。通过实验和分析表明,通过该策略云工作流在不同任务数和通信运算比(CCR)的可靠性比异态最早结束时间算法(HEFT)算法及其改进算法——SHEFTEX都有所提升,完成时间比HEFT算法有所减少。

    基于加权多属性云的服务信任评估方法
    卫波 王晋东 张恒巍 余定坤
    2014, 34(3):  678-682.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0678
    摘要 ( )   PDF (839KB) ( )  
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    针对云计算环境中服务信任的随机性和模糊性以及现有基于云模型的信任评估方法对时效性和推荐信任考虑不足的问题,提出一种基于加权多属性云的服务信任评估方法。首先,引入时间衰减因子为每次服务评价赋权重,从服务的多个属性细化信任评估粒度,通过加权属性信任云逆向生成器得到直接信任云;然后,根据评价相似度确定推荐实体的推荐权重,并计算得到推荐信任云;最后综合直接信任云和推荐信任云生成综合信任云,通过云相似度计算确定服务的信任等级。仿真结果表明,所提方法明显提高了服务交互成功率并有效抑制恶意推荐,能够更加真实地反映云计算环境中服务信任情况。

    基于成本效益系数的Web服务组合可靠性优化方法
    田强 夏永滢 付晓东 李昌志 王威
    2014, 34(3):  683-689.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0683
    摘要 ( )   PDF (1073KB) ( )  
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    为了解决Web服务组合优化过程计算量大、非线性等问题,提出在给定成本约束下利用成本效益系数(CBC)对Web服务组合可靠性进行优化的方法。首先分析了Web服务组合结构模式及其对应的可靠性函数,进一步给出服务组合的可靠性计算方法,并建立非线性可靠性优化模型;然后,通过组件服务的成本及其可靠性关系计算成本效益系数,进一步确定Web服务组合的优化方案,再根据优化模型计算得到优化结果;最后,以组件服务可靠性数据为基础,通过与传统的优化方法比较,验证了基于成本效益系数的方法可以在给定成本约束时获得更高的可靠性。实验结果表明,所提方法对Web服务组合进行可靠性优化是有效、合理的。

    层次化批分解算法云框架
    袁欣辉 刘勇 漆锋滨
    2014, 34(3):  690-694.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0690
    摘要 ( )   PDF (1002KB) ( )  
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    Bernstein提出的批分解算法能够快速完成给定光滑界B的一批随机整数的光滑性判断。然而该方法内存需求过于庞大,使得该算法广泛应用在理论分析阶段,实际应用却很少。为解决该问题,提出一种素数分段的方法,并据此提出一种层次化批分解算法云框架。该框架通过层次化的设计使得开发过程清晰简洁,具有较强的可移植性;借鉴自MapReduce的改进的云计算框架利用云客户端的分布存储和共享存储、消息机制等并行支撑平台提供的服务完成素数分段批分解算法的映射,解决了大规模Bernstein批分解算法空间需求过大的问题。实验结果显示,该框架能够适应素因子乘积规模由1.5GB至192GB的批分解运算,扩展性良好,增强了批分解算法的实用性。

    基于Hadoop云计算平台的大规模图像检索方案
    朱为盛 王鹏
    2014, 34(3):  695-699.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0695
    摘要 ( )   PDF (801KB) ( )  
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    针对传统图像检索方法在处理海量图像数据时面临困扰的问题,提出了一种基于传统视觉词袋(BoVW)模型和MapReduce计算模型的大规模图像检索(MR-BoVW)方案。该方案充分利用了Hadoop云计算平台海量存储能力和强大的并行计算能力。为了更好地处理图像数据,首先引入一种改进的Hadoop图像数据处理方法,在此基础上分特征向量生成、特征聚类、图片的向量表示与倒排索引构建三个阶段MapReduce化。多组实验表明,MR-BoVW方案具有优良的加速比、扩展率以及数据伸缩率,效率均大于0.62,扩展率以及数据伸缩率曲线平缓,适于大规模图像检索。

    计算机安全
    基于模糊预测的无线传感器网络信任模型
    曹晓梅 沈何阳 朱海涛
    2014, 34(3):  700-703.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0700
    摘要 ( )   PDF (635KB) ( )  
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    针对无线传感器网络(WSN)中的信任值更新问题,提出了一种基于模糊预测(FP)的无线传感器网络信任值更新的方法——RMFP。算法采用模糊数学理论方法,利用模糊隶属函数来全面地刻画节点的表现行为,并将其转换成节点的模糊隶属度,最后将模糊隶属度进行整合以实现节点的信任值更新。仿真实验表明,所提算法在整合节点信任值精确度方面提高了10.8%,在判断可疑节点的速度方面提高了两倍。这说明基于模糊预测的节点信任值更新算法在发现并摒除恶意节点的准确率和速度上均有显著的效果,尤其是针对前期取得高信任的恶意节点的判断具有很强的优势。

    显式和隐式质量属性分离的可信服务质量评估模型
    周国强 丁成成 张卫丰 张迎周
    2014, 34(3):  704-709.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0704
    摘要 ( )   PDF (969KB) ( )  
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    针对目前服务质量(QoS)评估方法中忽视对服务隐式质量的评估而导致结果不准确的问题,提出了一种综合考虑显式和隐式质量属性的服务评价方法。首先,显式质量属性以向量形式表达,采用服务质量评估模型,经过量化、归一化,计算出评估值;然后,隐式质量属性以用户评价间接表达,根据评价相似用户的推荐而完成对隐式服务质量的评价,评估过程考虑推荐用户的可信性和新老用户的区别;最后综合显式和隐式质量评价作为服务质量评价结果。使用100万条Web服务的QoS数据与其他3类算法进行了对比实验。仿真实验证明了所提方法的可行性与准确性。

    基于邻居路由的Ad Hoc网络虫洞检测
    曹晓梅 吴雷 李佳耕
    2014, 34(3):  710-713.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0710
    摘要 ( )   PDF (719KB) ( )  
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    针对Ad Hoc网络中虫洞检测方法带来的高时延和能耗问题,提出一种低时延和能耗的轻量级虫洞检测方法。即在节点查询路由后,利用路由节点的邻居数目,找出可能受虫洞影响节点的集合,同时依据路由节点的某个邻居节点的路由信息,进一步确定路由节点是否受虫洞影响。仿真结果表明,该方法可有效减少虫洞检测中的路由查询次数,并且与DeWorm和E2SIW方法相比,可有效减少时间延迟和能量消耗。

    基于分布式认证的完整性保护数据融合方案
    杨文文 马春光 黄予洛
    2014, 34(3):  714-719.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0714
    摘要 ( )   PDF (1122KB) ( )  
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    针对无线传感器网络(WSN)数据融合中存在的数据完整性保护问题,在双簇头安全融合(DCSA)方案的基础上,提出一个安全高效的数据融合方案,通过在节点间加入对称密钥,采用分布式验证方法,使节点认证与融合同时进行,在向上融合的过程中立即证实子节点融合数据的完整性。同时,利用红黑簇头的监督特性,能够定位恶意节点,增强抗共谋攻击能力。实验结果表明,所提方案在保证与DCSA相同安全等级的前提下,能够及早检测并丢弃错误数据,提高了完整性检测机制的效率,且具有更低的网络能耗。

    主动攻击下的隐写系统博弈模型
    刘静 汤光明
    2014, 34(3):  720-723.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0720
    摘要 ( )   PDF (548KB) ( )  
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    针对隐写系统面临的主动攻击问题,对隐写方和主动攻击方之间的对抗关系进行建模,提出了以信息嵌入率和错误率两个目标为收益函数的隐写系统博弈模型。借助二人有限零和博弈基本理论,分析了隐写方和主动攻击方博弈均衡的存在性,并给出了均衡局势下对抗双方的策略求解方法。最后通过求解一个实例说明了模型的有效性。建立的模型可为隐写方和主动攻击方的最优策略选择提供理论依据,对抗主动攻击的隐写算法设计也具有一定的指导意义。

    基于代理重加密的云存储密文访问控制方案
    郎讯 魏立线 王绪安 吴旭光
    2014, 34(3):  724-727.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0724
    摘要 ( )   PDF (798KB) ( )  
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    针对在不可信的云存储中,数据的机密性得不到保证的情况,提出一种新的代理重加密(PRE)算法,并将其应用于云存储访问控制方案中,该方案将一部分密文存储云中共享,另一部分密文直接发送给用户。证明了该访问控制方案在第三方的不可信任的开放环境下云存储中敏感数据的机密性。通过分析对比,结果表明:发送方对密文的传递可控,该方案利用代理重加密的性质,在一对多的云存储访问控制方案中,密文运算量和存储不会随着用户的增长而呈线性增长,显著降低了通信过程中数据运算量和交互量,有效减少数据的存储空间。该方案实现了云存储中敏感数据的安全高效共享。

    实现欧洲/电气安装总线协议数据加密和设备认证的方法
    丁俊 张曦煌
    2014, 34(3):  728-732.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0728
    摘要 ( )   PDF (819KB) ( )  
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    为了实现家居和建筑自动化(HBA)的数据安全传输,在欧洲安装总线(KNX/EIB)标准协议引入加密和认证机制;使用迪菲赫尔曼(Diffie-Hellman)算法实现非对称密钥共享,高级加密标准(AES)实现数据加密,基于哈希算法的挑战握手认证协议实现设备认证,使用控制器协调密钥分享和设备认证过程。模拟实验表明,所提方法在空间和时间上都是可行的,比其他改进方法更容易实现,操作更简单,能够保证数据的安全。

    人工智能
    基于快速构建模板的购物信息抽取方法
    李萍 朱建波 周立新 廖彬
    2014, 34(3):  733-737.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0733
    摘要 ( )   PDF (888KB) ( )  
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    针对由模板生成的购物信息网页,且根据其网页信息量大,网页结构复杂的特点,提出了一种不使用复杂的学习规则,而将购物信息从模板网页中抽取出来的方法。研究内容包括定义网页模板和网页的信息抽取模板,设计用于快速构建模板的模板语言,并提出一种基于模板语言抽取内容的模型。实验结果表明,在标准的450个网页的测试集下,所提方法的召回率相比抽取问题算法(EXALG)提高了12%;在250个网页的测试集下,召回率相比基于视觉信息和标签结构的包装器生成器(ViNTs)方法和增加自动信息抽取和视觉感知(ViPER)方法分别提升了7.4%,0.2%;准确率相比ViNTs方法和ViPER方法分别提升了5.2%,0.2%。基于快速构建模板的信息抽取方法的召回率和准确率都有很大提升,使得购物信息检索和购物比价系统中的网页分析的准确性和信息召回率得到很大的改进。

    基于势函数的标签传播社区发现算法
    石立新 张俊星
    2014, 34(3):  738-741.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0738
    摘要 ( )   PDF (643KB) ( )  
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    针对标签传播算法(LPA)存在大量随机性、算法稳定性差的问题,提出了基于数据场势函数的标签传播算法(LPAP)。该算法计算所有节点的势值,搜索势值极值点。初始化时仅赋予势值极值点以标签,迭代过程中根据邻接节点中相同标签节点势值之和更新标签,所有节点标签不再改变时迭代结束。实验结果表明:该算法得到的社区划分方式平均是LPA的4.0%,是平衡传播算法(BPA)的12.9%;信息变化参数平均是LPA的45.1%,是BPA的73.3%。具有更好的稳定性,适用于大型网络的社区发现。

    基于神经网络的电影票房预测建模
    郑坚 周尚波
    2014, 34(3):  742-748.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0742
    摘要 ( )   PDF (1041KB) ( )  
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    针对电影票房预测与分类的研究中存在预测精度不高、缺乏实际应用价值等缺陷,通过对中国电影票房市场的研究,提出一种基于反馈神经网络的电影票房预测模型。首先,确定电影票房的影响因素以及输出结果格式;其次,对这些影响因子进行定量分析和归一量化处理;再次,根据确定的输入和输出变量确定各个网络层次神经元数量,建立神经网络结构,改进神经网络预测的算法和流程,建立票房预测模型;最后,用经过去噪处理的电影历史票房数据对神经网络进行训练。针对神经网络波动性的特点,对预测模型的输出结果进行改进之后,输出结果既能更可靠地反映电影在上映期间的票房收入,又能指出电影票房的波动范围。仿真结果表明,对于实验中的192部电影,基于神经网络算法的预测模型有较好的预测和分类性能(前5周票房的平均相对误差为43.2%,平均分类正确率可达93.69%),能够为电影在上映前的投资、宣传以及风险评估提供较全面、可靠的参考方案,在预测分类领域具有较好的应用价值和研究前景。

    基于前景理论的居民出行方式选择
    张薇 何瑞春
    2014, 34(3):  749-753.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0749
    摘要 ( )   PDF (753KB) ( )  
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    对于实际出行中居民心理因素对出行方式选择的影响问题,构建基于前景理论的居民出行方式选择模型,提出了一种更加符合人类思维习惯的出行方式选择方法。综合考虑居民对行程时间及出行费用两种指标的心理参照点,得出相对最能使居民满意的出行方式选择结果;通过不同参照点下出行方式的综合前景值的变化分析了参照点对出行方式的选择的影响;最后通过实例说明了此方法在出行方式选择中的应用。实验结果表明:行程时间参照点要求较低的小范围内居民倾向于公交出行,尽管出租车与私家车出行方式综合前景值趋势变化一致,但更大范围内的居民倾向于私家车出行,这与实际相符。所提方法为预测居民出行方式提供了一种新的途径。

    基于高斯扰动的粒子群优化算法
    朱德刚 孙辉 赵嘉 余庆
    2014, 34(3):  754-759.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0754
    摘要 ( )   PDF (836KB) ( )  
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    针对标准粒子群优化(PSO)算法易陷入局部最优、进化后期收敛速度慢和收敛精度低的缺点,提出一种基于高斯扰动的粒子群优化算法。该算法采用对粒子个体最优位置加入高斯扰动策略,有效地防止算法陷入局部最优,加快收敛并提高收敛精度。在固定评估次数的情况下,对8个常用的经典基准测试函数在30维上进行了仿真。实验结果表明,所提算法在收敛速度和寻优精度上优于一些知名的粒子群优化算法。

    全局加权稀疏局部保留投影
    林克正 程卫月
    2014, 34(3):  760-762.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0760
    摘要 ( )   PDF (556KB) ( )  
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    针对稀疏保留投影(SPP)算法运行时间较长并且忽略了样本的类间差异信息的问题,在稀疏保留投影算法的基础上,提出了全局加权稀疏局部保留投影(GWSLPP)算法。该算法在保持样本的稀疏重构关系的同时,使样本具有很好的鉴别能力,算法通过对样本进行稀疏重构处理;然后对样本进行投影并且最大化样本的类间散度;最后利用得到的投影将样本分类。该算法分别在FERET人脸库和YALE人脸库上进行实验。实验结果表明,全局加权稀疏保留算法在执行时间和识别率综合性能上,优于局部保留投影(LPP)、SPP和FisherFace算法,执行时间只有25s,识别率能达到95%以上,实验数据验证了算法的有效性。

    多决策树的模糊积分融合在银行信贷管理系统中的应用
    傅玥 潘世英 王建岭
    2014, 34(3):  763-766.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0763
    摘要 ( )   PDF (687KB) ( )  
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    为了提高基于数据挖掘的商业银行信贷管理系统的信贷风险评估水平,将多决策树的Choquet模糊积分融合(MTCFF)模型应用到银行信贷管理系统中。基本思想是采用决策树在已知类型的客户数据上进行挖掘,按照决策树剪枝程度不同形成不同的决策树并产生规则,利用所生成的不同决策树的规则,对未知类型的客户数据进行分类,然后让Choquet模糊积分对多棵决策树的分类结果进行融合,形成最优判断。采用UCI数据库中German客户信用卡数据集进行验证,实验证明Choquet模糊积分的非线性融合效果优于单棵决策树的分类效果,也优于其他线性融合方法,并且Choquet模糊积分要优于Sugeno模糊积分。

    自动导引车系统资源分配问题的建模及求解
    王文蕊 吴耀华
    2014, 34(3):  767-770.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0767
    摘要 ( )   PDF (768KB) ( )  
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    针对自动导引车系统中由任务分派及路径规划共同构成的资源分配问题,基于自动化出入库系统建立模型,提出了一种以粒子群优化(PSO)迭代为框架,并加入无冲突路径规划的优化算法,弥补了以往只按顺序分配任务造成的不足。首先通过粒子群的迭代原理寻找最优任务分派方案;然后通过无冲突的路径规划得到资源分配的结果,同时在解的评价机制中加入了时间窗、工作量均衡及路径无冲突等约束条件,保证方案的可行性。通过模拟自动入库系统,与传统的自动导引车系统调度算法进行了对比,实验结果表明,所提算法在总行驶里程上平均节约了10%左右,且任务分配的均衡性更好,系统的整体效率得到了有效的提升。

    模拟阅读脑-机接口异步化研究
    曹巧玲 官金安
    2014, 34(3):  771-774.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0771
    摘要 ( )   PDF (573KB) ( )  
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    “模拟阅读”脑机接口(BCI)工作在同步模式,而实际中使用者希望能在“工作/非工作”状态间自由切换,即异步化,针对该问题提出了利用闭眼固定时间的脑电信号作为两种状态间转换开关的方法。首先设计了实验方案;然后对采集的脑电图(EEG)信号分别在时域和频域进行特征提取,对时域特征利用支持向量机(SVM)和K-means分类器进行分类,对频域特征用SVM分类。时域最高识别率分别为91.25%和89.17%,平均分类所需时间分别为1.89s和0.11s,频域最高识别率和平均识别率分别为86.25%和81.875%。实验结果表明该实验模式能实现两种状态自由切换的目的。

    虚拟现实与数字媒体
    基于改进的粒子群算法优化反向传播神经网络的热舒适度预测模型
    张玲 王玲 吴桐
    2014, 34(3):  775-779.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0775
    摘要 ( )   PDF (734KB) ( )  
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    针对热舒适度预测是一个复杂的非线性过程,不便于空调的实时控制应用的问题,提出一种基于改进的粒子群优化(PSO)算法优化反向传播(BP)神经网络的热舒适度预测模型。这一预测模型通过采用PSO算法优化BP神经网络的初始权值和阈值,改善了传统BP算法收敛速度慢及对网络初始值敏感的问题。同时,针对标准PSO算法易出现早熟收敛、局部寻优能力弱等缺点,提出了相应改进策略,进一步提高了PSO优化BP神经网络的能力。实验结果表明:与传统BP模型和标准PSO-BP模型相比,基于改进的PSO-BP算法的热舒适度预测模型具有更高的预测精度和更快的收敛速度。

    基于笛卡尔切割单元法的复杂河道地理信息系统环评可视化
    吴培宁
    2014, 34(3):  780-784.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0780
    摘要 ( )   PDF (915KB) ( )  
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    复杂河道中污染物扩散计算及其在地理信息系统(GIS)上的可视化,对于地表水环境影响评价(EIA)具有非常重要的意义,但在网格生成、污染物计算模型及计算结果可视化方面存在着诸多困难。针对点源岸边排放河流污染物计算及基于GIS可视化中的难点问题,提出了基于切割单元法的地面水环境影响评价可视化方法。将切割单元法应用于网格剖分,通过切割单元交点追踪算法及河道轮廓线内背景网格筛取算法,生成了复杂河道笛卡尔网格。提出了基于污染物二维稳态衰减模式的网格自适应加密与稀疏算法,在非结构化笛卡尔网格基础上采用了基于河流几何信息判断的点源岸边排放河流污染预测算法与区域填充算法,实现了环境影响评价计算结果的可视化显示。通过一个河流污染环境影响评价可视化的实例,验证了所提方法的可行性与有效性。

    基于多尺度分解的色调映射算法
    胡庆新 陈云 方静
    2014, 34(3):  785-789.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0785
    摘要 ( )   PDF (1008KB) ( )  
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    针对高动态范围(HDR)图像显示于普通显示设备的问题,提出一种新的基于多尺度分解的色调映射(TM)算法。首先利用局部边缘保留(LEP)滤波器对HDR图像进行多尺度分解,有效平滑了图像的细节同时保留了突出的边缘;根据分解后各层的特点和压缩的要求,提出一个带参数的动态范围压缩函数,通过变化参数以便压缩图像的粗尺度层并增强细尺度层,从而压缩图像的动态范围并增强细节;最后重组各层并恢复颜色,所得到的映射后图像具有良好的视觉效果。实验结果证明,该方法在自然度、结构保真度和整体的质量评价上都要优于Gu等(GU B, LI W J, ZHU M Y, et al. Local edge-preserving multiscale decomposition for high dynamic range image tone mapping [J]. IEEE Transactions on Image Processing, 2013, 22(1): 70-79)和Yeganeh等(YEGANEH H, WANG Z. Objective quality assessment of tone-mapped images [J]. IEEE Transactions on Image Processing, 2013, 22(2): 657-667)提出的方法,同时也避免了局部色调映射算法所普遍存在的光晕效应。该算法可以用于HDR图像的色调映射。

    基于局部谱能量自相似矩阵的纹理描述
    杨鸿波 侯霞
    2014, 34(3):  790-796.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0790
    摘要 ( )   PDF (1166KB) ( )  
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    对于纹理检测和分类中的纹理描述问题,提出一种新的基于Gabor滤波器组局部谱能量的自相似矩阵来描述纹理的方法。首先采用多尺度、方向的极坐标对数Gabor滤波器组对纹理模板进行滤波,获得频域上局部频段和方向上的纹理信息;然后计算频域上各尺度、方向上局部谱能量的自相似度量,将这些度量值以自相似矩阵的形式进行存储,并作为纹理特征的描述子;最后将这种描述方法应用到纹理检测和分类中。由于该描述子主要体现的是纹理模板在不同频段和方向局部谱能量的自相似程度,所以它对滤波器参数的依赖度较低。实验中利用纹理特征描述子可以实现比较准确的纹理检测,多类纹理合成图像分类实验的准确率达到了91%以上。实验结果说明,纹理局部谱能量的自相似矩阵是一种十分有效的纹理描述方法,其检测和分类的结果对后期的纹理分割、纹理识别等研究领域具有广泛的应用前景。

    无参考模糊图像质量评价改进算法
    李鸿林 张琦 杨大伟
    2014, 34(3):  797-800.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0797
    摘要 ( )   PDF (629KB) ( )  
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    针对传统无参考模糊图像质量评价算法存在高计算复杂度的问题,通过改进经典的二次模糊处理算法,提出一种快速有效的无参考模糊图像质量评价方法。该算法基于人眼视觉系统(HVS)特性,利用局部方差选取人眼感兴趣图像块代替整体图像,并将感兴趣图像块通过低通滤波处理,构造模糊图像块,通过计算滤波前后图像块相邻像素差值变化大小获取原始整体图像的客观质量评价参数。仿真测试结果表明,该算法与传统整体图像二次模糊算法相比,皮尔逊相关系数提高0.01,与主观评价结果更为一致;运算速度提高一倍,降低了运算复杂度。

    基于有理数阶微分的图像去噪新方法
    蒋伟 李小龙 杨永琴 张恒
    2014, 34(3):  801-805.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0801
    摘要 ( )   PDF (792KB) ( )  
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    针对现有的全变分(TV)去噪方法效果不太理想,在去噪的同时不能较好地保持图像的边缘和纹理细节,提出了一种基于有理数阶微分的图像去噪新方法。首先详细地讨论了现有的全变分去噪方法和分数阶微分去噪方法各自的优缺点;然后将全变分去噪模型与分数阶微分理论相结合,获得有理数阶微分图像去噪新模型,并推导了相应的有理数阶微分模板。实验结果表明:与改进前的方法相比,信噪比(SNR)提高了接近2个百分点,较好地传承了全变分去噪方法对图像高频部分大幅改善及分数阶微分去噪方法能够很好地保留图像纹理细节的优点,是一种有效的图像去噪方法。

    基于均值漂移的图像复制粘贴伪造盲检测
    焦丽鑫 杜振龙
    2014, 34(3):  806-809.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0806
    摘要 ( )   PDF (684KB) ( )  
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    摘要:随着数字多媒体技术及计算机网络技术的发展,数字图像在信息技术时代扮演着越来越重要的角色,图像的真实性成为现代人们广泛关注的热点之一,为此提出了一种基于均值漂移的图像复制粘贴伪造盲检测算法。提取图像的SURF(Speed up robust feature)特征点,通过最近邻匹配方法进行特征匹配,滤除冗余点,初步定位复制粘贴伪造区域。均值漂移(Mean Shift)将具有相同或相似属性的图像像素分割为同一区域,利用匹配后的SURF特征点与其所在均值漂移分割区域的位置依赖关系确定伪造区域,并采用边缘直方图和HSV颜色直方图衡量特征点所在分割区域与相邻分割区域间的相似度,进一步细化伪造检测结果,最终实现图像的复制粘贴伪造盲检测。实验结果表明,该算法能够鲁棒地、高效地检测出图像的复制粘贴伪造区域。

    内投式球幕投影系统的实现算法
    陈珂 吴建平
    2014, 34(3):  810-814.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0810
    摘要 ( )   PDF (1019KB) ( )  
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    针对内投式球幕投影中涉及的计算机处理过程,提出了基于虚拟球面变换和虚拟鱼眼透镜投射的内投式球幕投影算法,并针对不规则鱼眼透镜导致的球幕映像扭曲,提出了基于等立体角投影函数的六阶函数校正算法,该六阶函数的系数可通过简单求解六元一次方程获得。实验结果表明,该方法能完全消除不规则鱼眼透镜导致的球幕投影扭曲。针对球幕投影导致的图像亮度分布变异提出了基于投射角余弦修正的球幕光强校正算法。实验结果表明,该算法成功地把与输入二维图像亮度分布差异明显的球幕投影图像校正至与原始图像亮度分布高度一致的状态。该方法对球幕投影系统的设计和软件开发具有重要的理论指导意义和实践应用价值。

    基于再采样的图像重采样伪作检测
    刘一 刘本永
    2014, 34(3):  815-819.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0815
    摘要 ( )   PDF (771KB) ( )  
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    重采样是图像篡改中的一种典型操作,针对现有重采样伪作检测算法对于JPEG压缩格式的图像检测效果不理想,也无法准确估计其中的缩放因子的问题,提出了基于再采样的图像重采样检测算法。该算法先将待检验的JPEG图像以缩放因子小于1进行再次重采样,以削弱JPEG压缩对算法的影响,再利用重采样信号二阶导数具有的周期性来进行重采样操作检测。实验结果表明,该算法具有很强的抗JPEG压缩能力,同时能够准确估计真实的缩放因子。另外,该算法对于经过不同缩放因子而得到的图像进行合成时的重采样操作,也有明显的检测效果。

    基于曝光融合的单幅图像去雾算法
    唐鉴波 朱桂斌 王田 郭雨 江铁
    2014, 34(3):  820-823.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0820
    摘要 ( )   PDF (746KB) ( )  
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    针对雾霾等恶劣天气导致户外图像降质的问题,设计了一种简单、高效的图像去雾算法。首先通过空域高通滤波对降质图像进行处理,达到压制低频分量、增强图像边缘细节的目的;然后,对滤波后的图像进行空间线性对比度拉伸,增强图像的对比度;最后通过拉普拉斯金字塔的多曝光图像融合方法,将滤波结果与对比度拉伸结果进行融合,得到最终的去雾图像。实验结果表明,所提算法实时性较高,对雾霾、沙尘、水下等降质图像均有较好的增强效果。

    基于差值绝对值之和和置信传播的快速收敛立体匹配算法
    张丽红 何树成
    2014, 34(3):  824-827.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0824
    摘要 ( )   PDF (741KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标

    针对传统置信传播(BP)立体匹配算法运算次数较多、效率低下的问题,提出了一种基于像素灰度绝对误差和(SAD)和BP的快速收敛立体匹配算法。首先使用SAD作为代价函数来计算初始视差值,并将可靠视差值作为约束项加入全局算法BP的能量函数中,进行全局的能量函数的优化;然后在优化过程中更新计算每个像素点的置信度时,考虑当前像素点自适应大小邻域内像素点对它的信息传递,而忽略距离较远的像素点的影响,从而减少了置信传播节点数并提高了置信度收敛的速度。实验结果表明,提出的算法在保持相近匹配精度的前提下,运行时间减少了50%~60%,提高了立体匹配效率,为实时应用打下了基础。

    融合KL散度和移地距离的高斯混合模型相似性度量方法
    余艳
    2014, 34(3):  828-832.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0828
    摘要 ( )   PDF (842KB) ( )  
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    为提高高斯混合模型(GMM)间相似性度量方法的计算效率和准确性,通过对称化KL散度(KLD)并结合移地距离(EMD)提出一种新的相似性度量方法。首先计算待比较的两个高斯混合模型内各高斯成分间的KL散度,对称化处理后用于构造地面距离矩阵;然后用线性规划方法求解两个高斯混合模型间的移地距离作为高斯混合模型间的相似性度量。实验结果表明,将该相似性度量方法应用于彩色图像检索,相对于传统方法能够提高检索的时间效率和准确性。

    基于视觉的手势识别方法及其在数字信号处理器上的实现
    张毅 刘钰然 罗元
    2014, 34(3):  833-836.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0833
    摘要 ( )   PDF (762KB) ( )  
    相关文章 | 计量指标

    针对手势识别算法复杂度高、在嵌入式系统上运行效率低的问题,提出一种以定点运算为主的基于形状特征的手势识别方法。采用内部最大圆法和圆截法提取特征点,在手掌内部寻找一个最大圆来获取掌心坐标;同时根据指尖的几何特征,在手形边缘以画圆的方式获取指尖,从而得到手势的手指数、方向和掌心位置等特征信息;再对这些特征信息进行分类并识别。通过对算法进行改进,完成了在数字信号处理器(DSP)上的移植。实验证明该方法对于不同人的手具有适应性,适合在DSP上处理,与其他基于形状特征的手势识别算法相比,平均识别率提高了1.6%~8.6%,计算机对算法的处理速度提高了2%,因此所提算法有利于嵌入式手势识别系统的实现,为嵌入式手势识别系统打下基础。

    结合形状约束的Graph Cut行人分割
    胡江华 王文中 罗斌 汤进
    2014, 34(3):  837-840.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0837
    摘要 ( )   PDF (640KB) ( )  
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    传统的Graph Cut算法没有对目标的形状予以限制,很难得到语义化的分割结果,即无法保证分割出来的是“行人”。针对该问题提出一种结合形状和底层特征的Graph Cut算法。对于行人分割,用大量真实行人轮廓来表达“行人”的先验形状,对Graph Cut分割算法予以约束,同时构建一个行人模板的层次树以减少匹配时间;并且提出一种区分性的外观模型来替换原来的外观模型。实验结果证明,该算法的分割结果明显优于传统Graph Cut算法的分割结果,所得到的轮廓与真实的行人轮廓比较吻合。

    基于改进多尺度乘积LoG算子的仿射不变形状匹配算法
    杜海静 肖阳辉 朱丹 佟新鑫
    2014, 34(3):  841-845.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0841
    摘要 ( )   PDF (830KB) ( )  
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    目标在成像过程中发生的几何变形多数情况下可用仿射变换来描述。据此,提出一种利用角点进行仿射不变形状匹配的算法。首先引入多尺度乘积LoG(MPLoG)算子检测轮廓角点,并根据角点间距自适应地提取轮廓特征点,从而获取形状关键特征;为解决目标的仿射变形问题,采用Grassmann流形Gr(2,n)来表征和度量两形状之间的相似度;最后通过迭代式序列移位匹配算法来克服Grassmann流形对起始点的依赖并完成形状的匹配。对形状数据进行仿真实验的结果表明,所提算法能够有效地实现形状检索和识别,并对噪声有较强的鲁棒性。

    基于机器视觉的羊体体尺测量
    江杰 周丽娜 李刚
    2014, 34(3):  846-850.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0846
    摘要 ( )   PDF (964KB) ( )  
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    体尺参数是评价羊生长状况的重要指标,如何实现其无应激测量是羊养殖过程中亟需解决的重要问题。引入机器视觉相关方法,运用基于灰度的背景差分法,结合色度不变性原理,从复杂环境中检测羊体,并借助栅格法,提取羊体上轮廓包络线;采用D-P算法和海伦〖CD*2〗秦九绍公式对轮廓序列进行分析,获取包络线最大曲率点,并以此作为羊体臀部测点;在此基础上,采用四点法求取羊体的其他3个测点,结合空间分辨率,得出羊体的体尺参数,实现无接触测量。实验结果表明,所提方法可以有效从复杂环境中提取出羊体;羊体臀部测点可以有效稳定地确定,羊体身高可稳定获取;由于环境光线的复杂性,肩胛点的确定仍存在一些问题。

    计算机软件技术
    列车安全距离控制形式化建模与验证
    胡晓辉 肖知屹 陈永 李欣
    2014, 34(3):  851-856.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0851
    摘要 ( )   PDF (769KB) ( )  
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    随着我国铁路的迅速发展,对列车运行安全性的要求越来越高。采用Event-B形式化建模方法研究了高速列车安全距离控制形式化验证问题,以Event-B形式化仿真工具Rodin为基础,通过结合多智能体理论,引入感知决策法则,实现了无线闭塞中心(RBC)与列车的车地通信,建立了多列车运行的安全距离控制模型。仿真研究了高速列车最小间隔追踪控制运行,对列车安全距离控车行为进行了形式化建模并进行了POs证明义务验证。仿真结果表明,对于CTCS列车控制系统的复杂逻辑关联行为,采用提出的Event-B和多智能体系统(MAS)结合的形式化验证方法,可进行系统规范的模型验证,对于复杂系统的逻辑验证有较强的实际意义。

    基于变量跟踪的运行时错误现场分析工具
    张天炯 王铮
    2014, 34(3):  857-860.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0857
    摘要 ( )   PDF (574KB) ( )  
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    运行时错误是程序动态运行时产生的错误,错误发生后,需要借助传统的调试手段分析错误原因。对于某些异常行为和多线程程序不能再现真实的执行环境,传统的调试分析手段的作用不明显。如果能够捕获程序执行时的变量信息,那么运行时错误现场也会被捕获,进而以此为依据分析错误原因。对此提出基于变量跟踪的运行时错误现场捕获技术,它可以根据用户需求捕获特定变量信息,从而有效提高了变量信息获取的灵活性。以该技术为基础实现了运行时错误现场分析工具(RFST),该工具能够为程序运行时错误分析提供错误现场和辅助分析手段。

    方块苗文动态构造方法的形式化描述
    莫礼平 周恺卿
    2014, 34(3):  861-864.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0861
    摘要 ( )   PDF (746KB) ( )  
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    针对如何在计算机中生成和显示方块苗文的问题,提出了一种方块苗文动态构造方法,给出了该方法的基本原理,定义了实现方块苗文动态构造所需要的操作符,并以谓词规则的形式对方块苗文动态构造变换操作进行了描述。该方法仅需存储方块苗文构件及独体字的显现字符,通过对显现字符进行上下组合、左右组合、侧围组合来实现方块苗文的动态构造,为方块苗文字库中字形构件提取及合体字自动生成技术提供了重要支持。

    Boyer-Moore串匹配算法的改进
    韩光辉 曾诚
    2014, 34(3):  865-868.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0865
    摘要 ( )   PDF (489KB) ( )  
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    在分析Boyer-Moore (BM)算法的基础上,提出了BM算法的一个新的变形。其基本思想是在算法的预处理阶段,对扩展模式串Pa建立好后缀规则,其中:P是模式串,a是字母表中的任一字符,既加大了已匹配后缀的长度,同时隐含了Sunday算法的坏字符规则,从而获得更大的窗口跳跃距离。理论分析证明,该算法具有线性最差时间复杂度和亚线性平均时间复杂度,空间复杂度为O(m(σ+1))。实验结果表明,该算法的实际性能与BM算法相比有明显改善,尤其适合小字母表的情形。

    行业与领域应用
    基于有限信息融合的中央银行大额支付系统反洗钱管理模型
    王征 彭嘉陵 傅立立 张佳琳
    2014, 34(3):  869-872.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0869
    摘要 ( )   PDF (774KB) ( )  
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    针对跨行洗钱犯罪的复杂性和协作性,在中央银行大额支付系统(HVPS)框架内,综合有限信息管理新方法,构建了新型的反洗钱管理模型。该模型采用分布式检测点采集排队队列中的洗钱信息,从而对大额支付系统中的协作洗钱犯罪进行整合的动态跟踪。它采用了基于事件的描述方法记录洗钱犯罪过程,应用灰色关联度算法实现大额支付系统中的多检测点信息融合,通过有限信息发掘出大额支付系统中的异常操作行为,最终应用功率谱估计算法实现洗钱犯罪的快速分析与识别。仿真测试结果证明,该模型与传统的反洗钱管理模型相比,洗钱客户覆盖率和发现精确度超过12%以上,而洗钱事件召回率提高了5%以上。从总体来看,该模型具有较高的信息处理效率和处理精度。

    平滑削边绝对偏离惩罚截断Hinge损失支持向量机的财务危机预报
    刘遵雄 黄志强 刘江伟 陈英
    2014, 34(3):  873-878.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0873
    摘要 ( )   PDF (878KB) ( )  
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    针对传统支持向量机(SVM)分类存在对离群点敏感、支持向量(SV)个数多和分类面参数非稀疏的问题,提出了平滑削边绝对偏离(SCAD)惩罚截断Hinge损失SVM(SCAD-TSVM)算法,并将其用于构建财务预警模型,同时就该模型的求解设计了一个迭代更新算法。结合沪深股市A股制造业上市公司的财务数据进行实证分析,同时对比L1范数惩罚SVM、SCAD惩罚SVM和截断Hinge损失SVM(TSVM)构建的T-2和T-3模型,结果发现SCAD-TSVM构建的T-2和T-3模型都具有最好的稀疏性和最高的预报精度,而且其在不同训练样本数上的平均预测准确率都要比L1范数SVM(L1-SVM)、SCAD-SVM和TSVM算法的高。

    城市轨道交通系统运行仿真平台的设计与实现
    李少伟 陈永生
    2014, 34(3):  879-883.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0879
    摘要 ( )   PDF (704KB) ( )  
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    为研究不同客流状况下轨道交通的运行效率和应急方案效率评估,以及突发事件下应急策略的仿真和定量分析,提出了一种城市轨道交通运行仿真平台。该系统从列车运动模型、自动列车控制(ATC)系统结构模型、轨旁设备对象功能模型和移动闭塞系统模型等4个方面对城市轨道交通运行仿真系统进行建模。在此基础上,以VC++作为开发平台,结合计算机网络以及数据库技术,设计并实现了完整的地铁运行仿真平台。在时刻表的驱动下,仿真平台可以实现列车的自动运行。该系统以轨道交通8号线数据进行验证,仿真结果与真实时刻表达一致。

    基于ZigBee与地磁传感技术的停车诱导系统
    岳学军 刘永鑫 王叶夫 陈树荣 林达 全东平 燕英伟
    2014, 34(3):  884-887.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0884
    摘要 ( )   PDF (601KB) ( )  
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    针对汽车拥有量爆发式不断增长,停车位日益紧缺,而停车场管理落后导致其利用率低下的问题,设计出了一种基于ZigBee与地磁传感技术相结合的智能停车诱导系统。该系统采用地磁传感器技术检测停车场周围车辆分布,实时监测停车场周边交通信息;再结合ZigBee物联网技术,选用CC2530为主控芯片组网实现车位数据信息传输;在液晶显示屏(LCD)上实时发布停车场空闲车位数量与位置;再经四级诱导方式对车辆进行停车场外与场内引导,实现城市按需智能化停车。实验结果表明,系统可检车距精确度达到0.4m,在150m范围内采用增加路由器节点法实现0%掉包率的无线传输。该停车系统可提高车位利用率,减少车辆选择与停车时间,缓解城市车位紧缺,减少交通拥堵。

    自动站气温数据异常的补偿方法
    张颖超 郭栋 熊雄 贺磊
    2014, 34(3):  888-891.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0888
    摘要 ( )   PDF (656KB) ( )  
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    为了保证气象资料的完整性与准确性,针对含有间断噪声的自动站日平均气温数据提出了3种隶属度函数,设计了基于平方平均隶属度函数的模糊支持向量机(FSVM)补偿算法,建立了补偿模型,并与传统支持向量机(SVM)方法进行了对比。实验结果表明:基于平方平均隶属度函数的FSVM方法对噪声点有较强的识别能力,插补后的数据精度达到了1.4℃,优于传统SVM方法的1.6℃;整体预测精度达到了1.13℃,同样优于传统SVM方法的1.42℃。

    融合空域与频域特征的能见度监督学习
    许茜 李岩 郝红卫
    2014, 34(3):  892-897.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0892
    摘要 ( )   PDF (958KB) ( )  
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    大气能见度不仅影响海路空交通运输和居民出行,而且是空气质量检测的主要指标。现有基于图像处理的能见度评测方法存在采用固定公式计算、稳定性差、对适用环境要求苛刻等问题。能见度监督学习测量方法直接从观测场景图像中提取空域边缘相关特征与频域能量分布特征构成高维特征向量,无需人工设立目标物或对观测场景建模。它通过k最近邻(kNN)选取与待测图像相似样本进行支持向量回归机(SVR)的训练,动态构建图像特征与能见度之间的学习模型,将各种能见度影响因子隐藏于模型内。对自然场景的测量实验结果表明,该方法的测量正确率最高可达96.29%,且具有良好的稳定性和实时性,操作简单,便于大规模推广。

    基于小波矩的改进遗传算法风切变识别
    蒋立辉 陈红 庄子波 熊兴隆 于岚
    2014, 34(3):  898-901.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0898
    摘要 ( )   PDF (785KB) ( )  
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    针对采用三次B样条小波矩提取的低空风切变图像的形状特征,提出了一种改进的遗传算法(GA)用于微下击暴流、低空急流、侧风以及顺逆风4种风切变的类型识别中。该算法中自适应交叉概率仅考虑了进化代数的影响,而变异概率强调个体与群体适应度的作用,使得在均匀把握群体演变方向时,极大程度地丰富种群的多样性。对由此改进算法选取的最优特征子集,采用三阶近邻分类器进行分类识别。实验结果表明,该自适应遗传算法操作方向性强,能快速收敛到全局最优解,稳定地提取出最优特征子集,最终使低空风切变的平均识别率达到97%以上,获取了较好的识别效果。

    羽毛球动态稳定性研究
    张晶华 汪仁煌 岳洪伟
    2014, 34(3):  902-906.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0902
    摘要 ( )   PDF (754KB) ( )  
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    为了解决羽毛球动态稳定平衡调节问题,提出了羽毛片质点影响系数调节法。该方法结合羽毛球质量模型以及羽毛片质量、弯拱度和攻角等相关要素,通过调节质心高度得到对应的质点影响系数,求取倾斜摆动平方最小值得到满足羽毛球动态稳定性要求的羽毛片的质心调节高度。与传统的羽毛球动态稳定调节须依赖经验积累相比,所提出的羽毛片质点影响系数法形成了一个理论系统,并且具有耗时少、效率高等特点。通过数值实验进一步地验证了所提方法的正确性和有效性。

    基于遗传算法和极限学习机的Fugl-Meyer量表自动评估
    王景丽 李亮 郁磊 王计平 方强
    2014, 34(3):  907-910.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0907
    摘要 ( )   PDF (775KB) ( )  
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    为实现脑卒中上肢居家康复评定的自动化和定量化,针对临床上最常用的Fugl-Meyer运动功能评定(FMA)量表,利用极限学习机(ELM)建立了FMA量表得分自动预测模型。选取FMA肩肘部分中的4个动作,采用固定于偏瘫侧前臂和上臂的两个加速度传感器采集24名患者的运动数据,经预处理和特征提取,基于遗传算法(GA)和ELM进行特征选择,分别建立单个动作ELM预测模型和综合预测模型。结果显示,该模型可对FMA肩肘部分得分进行精确的自动预测,预测均方根误差为2.1849分。该方法突破了传统评定中主观性、耗时性的限制及对康复医师或治疗师的依赖性,可方便用于居家康复的评定。速度传感器采集24名患者的运动数据,经预处理和特征提取,基于遗传算法(Genetic Algorithm, GA)和ELM进行特征选择,分别建立单个动作ELM预测模型和综合预测模型。结果显示,该模型可对FMA肩肘部分得分进行精确的自动预测,预测均方根误差为2.1849分。该方法突破了传统评定中主观性、耗时性的限制及对康复医师或治疗师的依赖性,可方便用于居家康复的评定。

    基于差分进化的感应测井反演算法
    熊杰 邹长春
    2014, 34(3):  911-914.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0911
    摘要 ( )   PDF (567KB) ( )  
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    针对传统感应测井线性迭代反演受初始模型影响的问题,提出一种全局寻优的差分进化感应测井非线性反演算法。利用该反演算法对不同厚度二维轴对称地层模型进行反演研究,在无噪声情况下,反演结果和模型基本一致;在叠加5%,10%和15%随机噪声后,对厚储层反演结果良好,对薄储层反演结果稍差。数值实验结果表明,该反演算法具有很好的全局寻优和抗噪声能力,能有效解决感应测井传统迭代反演对初始模型依赖的问题。

    自适应Kalman滤波修复六维力传感器下E膜模型误差
    朱文超 许德章
    2014, 34(3):  915-920.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.03.0915
    摘要 ( )   PDF (847KB) ( )  
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    为减小动载环境下,噪声信号对六维力传感器测量精度的影响,同时解决因传感器的简化模型误差较大,导致标准Kalman滤波无法获取最优估计的问题,提出一种双因子自适应Kalman滤波算法。算法根据正弦激励力响应和应变之间的关系,建立了下E型膜有色噪声增广状态模型。在标准Kalman滤波的基础上,分析了两种模型误差对滤波效果的影响,采用实时调整状态预测在滤波估计中权重的策略,给出了自适应Kalman滤波准则及递推公式。基于正交性原理和最小二乘法准则,利用三段函数模型构造了双重自适应因子。仿真实例表明,与标准Kalman滤波与强跟踪滤波相比,所提算法具有更好的估计精度和稳定性,能够有效地控制模型误差的影响,从而提高六维力传感器的测量精度。

2022年 42卷 9期
刊出日期: 2022-09-10
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