当期目录

    2014年 第34卷 第6期 刊出日期:2014-06-01
    网络与通信
    时变信道正交频分复用系统绿色资源分配算法
    龙恳 郭炳进
    2014, 34(6):  1533-1536.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1533
    摘要 ( )   PDF (619KB) ( )  
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    传统的基于终端节能的绿色资源分配算法大都忽略了无线信道的时间选择性对能耗与系统性能的影响,为此提出一种结合多用户分集的绿色资源分配算法。在保证用户公平性的基础上引入多用户分集,动态调整多用户分集子模块大小以满足信道时变特性要求;分集子模块内有多个频带可供使用,用户资源尽可能集中在比较少的时隙内传输以降低总的终端接收能耗,通过顶点搜索快速寻找最优解。仿真结果表明,系统吞吐量可以提高13%左右,其稳定性得到改善;同时算法具有计算复杂度低、收敛速度快等特点,保持了良好的终端节能增益。

    考虑节能的拓扑聚合虚拟网映射算法
    王博 陈庶樵 王志明 王文钊
    2014, 34(6):  1537-1540.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1537
    摘要 ( )   PDF (745KB) ( )  
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    网络虚拟化的关键问题是虚拟网映射,能耗开销的快速增长使得节能成为底层设施供应商关注的目标。针对虚拟网映射中的节能问题,提出一种集中使用网络拓扑的节能虚拟网映射算法。该算法引入接近度中心度概念和节点能力共同表征节点的重要程度,优先使用已工作节点进行资源整合使用,同时通过检验保证底层链路距离不会过长,有利于减少能耗和开销。实验仿真结果表明该算法在接受率达到70%、长期收益开销比达到75%的同时,使收益能耗比提高20%以上,与之前算法相比具有优势。

    基于分组特性的冗余流量消除算法
    郑鸿 邢玲 马强
    2014, 34(6):  1541-1545.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1541
    摘要 ( )   PDF (712KB) ( )  
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    针对大量数据片段冗余传输造成网络传输效率降低的问题,在协议无关冗余消除技术的基础上,提出了一种基于分组特性的冗余流量消除(PFRTE)算法。该算法以对数据包大小分组为基础,动态统计和分析网络流量的双峰特性和分组特性,以对冗余消除贡献大的数据包为阈值,利用滑动窗口计算数据块的边界点,对两个边界点间的数据块计算其指纹并进行指纹匹配。对重复传输的数据块进行简单编码,用编码数据替换重复传输的数据片段,再对消除冗余流量的数据包进行传输。与基于最大值选择和基于静态查找表选择等冗余流量消除算法相比,PFRTE算法动态统计网络流量分组特性,能够大大减少服务器端和客户端的CPU运行时间,同时冗余消除字节节省了8%~40%,证明了该算法的有效性。

    低复杂度的分布式粒子滤波盲均衡算法
    吴迪 曹海峰 葛临东 彭华
    2014, 34(6):  1546-1549.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1546
    摘要 ( )   PDF (610KB) ( )  
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    针对传统单接收节点盲均衡受信道影响大、误码率(BER)高的问题,提出了一种低复杂度的分布式粒子滤波盲均衡算法。该算法采用多个接收机组成无融合中心的分布式网络,使用分布式粒子滤波(DPF)合作估计共同的发送符号序列。为降低粒子采样复杂度,选用先验概率作为重要性函数;然后采用最小一致算法近似联合似然函数,从而使得每个接收节点的粒子权重达到一致。理论分析与仿真结果表明,该算法无需数据集中,具有更低的节点计算复杂度。全分布式的多接收机合作获得了空间分集增益,提高了系统误码性能。

    基于分步融合的双门限协作频谱感知改进算法
    吴若愚 惠晓威 南敬昌 徐光宪
    2014, 34(6):  1550-1553.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1550
    摘要 ( )   PDF (581KB) ( )  
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    针对在噪声不确定通信环境下,传统双门限协作频谱感知算法在同时提高频谱检测性能与降低数据传输量中的不足,提出一种基于分步融合的双门限协作频谱感知改进算法。该算法首先对所有认知用户进行过滤,剔除深度衰落用户对检测性能的不利影响;然后根据噪声不确定度自适应设置双门限值,增强感知系统对噪声不确定环境的适应性;最后在融合中心采取分步融合的策略,合理折中高检测性能与低数据传输量间的矛盾。理论分析与仿真结果表明,与传统双门限频谱感知算法相比,该算法可完全避免感知失败,在保证低数据传输量的同时可有效提升检测性能,当噪声不确定度较大时,提升效果更明显。

    应用于桥梁监控的无线传感器网络MAC协议
    任秀丽 郗远浩
    2014, 34(6):  1554-1557.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1554
    摘要 ( )   PDF (792KB) ( )  
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    为保证监控桥梁任务的实时性,提出了一种多优先级多信道的无线传感器网络MAC(MPMC-MAC)协议。MPMC-MAC协议结合节点接收的数据类型和节点发送信息频率为其分配优先级,再根据优先级及信道状况对节点进行信道分配,以确保优先级高的节点优先发送数据。当信道冲突或节点通信受到干扰导致信息需要重传时,采用信道再分配技术。该技术主要根据节点的优先级、节点的剩余能量及其重传次数重新对节点分配信道,保证了信道分配的公平性。另外,该协议通过动态调整节点的活跃周期和睡眠周期的时长以节省能量,并减少传播时延。仿真结果表明,MPMC-MAC协议在网络吞吐量、平均传播时延以及节点的能量消耗等性能方面均优于Hybrid MAC(HyMAC)、Zebra MAC(ZMAC)及IEEE802.15.4 MAC协议。

    无人机中继链路部署算法设计
    方斌 陈特放
    2014, 34(6):  1558-1562.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1558
    摘要 ( )   PDF (802KB) ( )  
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    在存在通信盲区以及无人机(UAV)使用数目受限等情况下,针对如何合理地部署UAV并构建通信中继链路,以及扩展UAV的数据传输距离的问题,提出改进Bellman-Ford(IBF)算法和改进Dijkstra算法(IDA)两个UAV中继链路部署算法。将通信中继链路中UAV部署问题形式化表示为全跳最优路径(AHOP)问题, 其中IBF算法用来迭代生成一组可达记录集,通过逆向访问记录集可生成一组部署方案;IDA则在每轮迭代过程中改变连接边的权值,并查找能有效减少中继链路跳数的有效方案,得到UAV中继部署问题的可行解。仿真结果表明IBF和IDA能够提供中继链路部署的有效方案,同时它们的时间性能优于Bellman-Ford算法。

    基于物理邻近点辅助的无线局域网指纹定位方法
    周牧 张巧 邱枫
    2014, 34(6):  1563-1566.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1563
    摘要 ( )   PDF (587KB) ( )  
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    针对传统位置指纹图中的邻近参考点(ARP)信息未能得到较好利用的问题,提出一种在离线训练阶段建立基于接收信号强度(RSS)的位置指纹库和参考点(RP)物理邻近信息库的方法。通过利用待定位点与其所对应的最近邻参考点及参考点之间的物理邻近关系,来提高指纹概率定位方法的定位精度,即:在在线定位阶段,首先根据基于信号强度概率分布的贝叶斯算法计算得到待定位点的最近邻点;然后在物理邻近信息库中搜索最近邻点的物理邻近点,并在该最近邻和物理邻近点集合中,选取特征点集合用于贝叶斯二次估计;最后将具有最大后验(MAP)概率的特征点组的均值位置作为待定位点的估计位置。实验结果表明,与传统的无物理邻近数据库的指纹概率定位方法相比,在3m内的定位精度提高了约10%,有效提高了定位的可靠性。

    基于信任管理机制的无线传感器网络虚假数据过滤方案
    曹燕华 章志明 余敏
    2014, 34(6):  1567-1572.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1567
    摘要 ( )   PDF (892KB) ( )  
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    传统的无线传感器网络虚假数据过滤方案只对网络中的虚假数据报告进行过滤,网络中的妥协节点依然可以不断向网络中注入虚假数据,耗费网络资源。为了掐断虚假数据包产生的源头,提出了一种基于信任管理的虚假数据过滤方案。该方案通过分簇的方式,将多个被俘获的节点合谋伪造的虚假数据报告限定在一个簇内,同时引入信任管理机制来检测节点是否被妥协,从而隔离妥协节点。分析结果表明,该方案不仅能有效过滤虚假数据,还能隔离妥协节点,且具备很强的妥协容忍能力。

    新型的卫星导航信号体制设计
    薛睿 徐锡超 魏强
    2014, 34(6):  1573-1577.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1573
    摘要 ( )   PDF (756KB) ( )  
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    为进一步提高导航信号精度、频带效率及增强导航系统可靠性,提出一种基于低密度奇偶校验(LDPC)码的最小频移键控—二进制偏移载波(MSK-BOC)调制信号体制(LDPC-MSK-BOC)。以Compass和GPS信号典型参数为例,采用功率谱密度、码跟踪误差、多径误差包络、误比特率、解调抗窄带/匹配谱干扰品质因数、码跟踪抗窄带/匹配谱品质因数、谱分离系数等参数来评估二进制偏移载波(BOC)和MSK-BOC两种信号的导航性能。理论分析和仿真结果表明:在频带资源受限的条件下,与BOC信号体制相比,所提出的信号体制在码跟踪精度和抗多径方面有更好的性能;同时可进一步提高系统的可靠性,改善频带利用率。

    基于三边测量的分簇目标跟踪算法
    高雷
    2014, 34(6):  1578-1581.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1578
    摘要 ( )   PDF (586KB) ( )  
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    针对目标跟踪应用中目标移动的随机性和偶然性,以及跟踪节点的能量有限、通信半径小等问题,为了提高跟踪精度,并尽可能地减少节点能量消耗、延长网络寿命,提出了一种基于三边测量的分簇目标跟踪算法。所提方案采取三边测量技术进行移动目标的定位以提高定位精度,而且为了达到能效均衡,在建立唤醒簇阶段根据节点与目标之间距离、节点残余能量两个参数进行簇头及簇成员选举。仿真结果表明,所提方案与基于预测的能量节省(PES)方案、基于混合簇的目标跟踪(HCTT)协议相比,网络寿命更长,预测轨迹更精确,跟踪精度更高。

    先进计算
    基于OpenStack和Cloudify的自伸缩云平台体系
    裴超 吴颖川 刘志勤 王耀彬 杨雷
    2014, 34(6):  1582-1586.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1582
    摘要 ( )   PDF (833KB) ( )  
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    现有Web服务在面临高并发请求时,会出现响应时间增加,甚至服务器宕机的问题,为此提出一种基于云计算的自伸缩分布式Web系统架构。该架构构建在OpenStack基础设施即服务(IaaS)的平台之上,结合Cloudify平台即服务(PaaS)的平台,实现了自伸缩云应用平台(ECAP);并提出以虚拟机资源模板为标度值来构建模糊矩阵,实现模糊层次分析调度算法。最后在云平台上上传测试应用,并使用压力测试工具对平台进行了测试分析,结果表明所构建平台比普通应用服务器在应用的平均响应时间和负荷性能上表现更好。

    基于随机投影技术的矩阵填充算法的改进
    王萍 蔡思佳 刘宇
    2014, 34(6):  1587-1590.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1587
    摘要 ( )   PDF (565KB) ( )  
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    利用随机投影加速技术将高维矩阵的奇异值分解(SVD)投影到一个低维子空间上进行,可以减少SVD消耗的时间。定义了奇异值随机投影压缩算子,取代之前的奇异值压缩算子,并用这个算子改进了定点连续(FPC)算法得到FPCrp算法。对改进前后的算法进行了大量实验,结果表明:随机投影技术能够在保持算法鲁棒性和精度的同时,节省50%以上的时间。因此,基于随机投影技术的矩阵填充算法更适合求解大规模问题。

    基于物理的分布并行光线追踪算法
    张聪品 岳冬利
    2014, 34(6):  1591-1594.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1591
    摘要 ( )   PDF (621KB) ( )  
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    基于物理的光线追踪算法用于从三维场景模型生成逼真的二维图像,光线追踪渲染较为耗时,所以如何提高算法的效率成为研究热点。针对斯坦福大学经典的多线程光线追踪引擎——PBRT,考虑任务划分粒度和负载均衡等因素,基于两级任务划分体系,提出了动态自适应分布式并行光线追踪算法。实验中在保证高质量图像生成的前提下,使用80个CPU核时,改进算法比PBRT原算法获得了近乎线性的加速比。实验结果表明改进算法具有良好的效率和扩展性,能够有效地用于光线追踪成像,提高光线追踪成像效率。

    基于MapReduce的文本层次聚类并行化
    余晓山 吴扬扬
    2014, 34(6):  1595-1599.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1595
    摘要 ( )   PDF (930KB) ( )  
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    针对传统的层次聚类算法在处理大规模文本时可扩展性不足的问题,提出基于MapReduce编程模型的并行化文本层次聚类算法。将基于文本向量分量组特征统计的垂直数据划分算法应用于MapReduce的数据分发,将MapReduce的排序特性应用于合并点的选择,使得算法更加高效,同时有利于提高聚类精度。实验结果表明了利用该算法进行大规模文本聚类的有效性及良好的可扩展性。

    基于MapReduce的图像分类方法
    韩伟 张学庆 陈旸
    2014, 34(6):  1600-1603.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1600
    摘要 ( )   PDF (642KB) ( )  
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    针对现有的方法不能有效用于图像大数据分类的问题,提出了一种基于MapReduce编程模型的图像分类方法,在分类的全过程利用MapReduce机制加速分类过程。首先,利用MapReduce机制实现对图像尺度不变特征变换(SIFT)特征的分布式提取,并通过稀疏编码将其转换为稀疏向量,生成图像的稀疏特征;然后,利用MapReduce机制实现对随机森林的分布式训练;在此基础上,利用MapReduce机制对图像集实现基于随机森林方法的并行分类。通过在Hadoop平台的实验结果表明,该方法能够充分利用MapReduce框架的分布式特性,对大规模图像数据实现快速准确分类。

    一阶实值多项式相位信号快速稀疏分解算法
    欧国建 王伟强 蒋清平
    2014, 34(6):  1604-1607.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1604
    摘要 ( )   PDF (705KB) ( )  
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    针对稀疏分解运算量巨大的问题,提出了一种针对一阶实值多项式相位信号(PPS)运算量较小的稀疏分解算法,从而实现了稀疏分解的快速性。该算法采用如下策略:首先采用级联字典的方式,即字典D由Df和Dp级联而成,其中字典Df的原子主要考虑一阶实值多项式相位信号的频率成分,不考虑相位因素,而字典Dp的原子主要考虑一阶实值多项式相位信号的相位成分,不考虑频率因素;其次对字典Df的原子与信号进行匹配测试,测试采用群测试算法搜索匹配的原子,并采用二次测试的方法来达到测试的准确性;最后根据测得的匹配频率原子,构造字典Dp,并通过匹配追踪(MP)算法搜索到匹配的相位原子,从而完成了信号的稀疏分解。仿真结果表明该算法的效率约为匹配追踪算法的604倍和遗传算法的139倍,具有运算量小、稀疏分解快的特点,复杂度仅为O(N),而且不具有智能计算的随机性。

    人工智能
    基于稀疏重构的判别分析
    齐鸣鸣 向阳
    2014, 34(6):  1608-1612.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1608
    摘要 ( )   PDF (643KB) ( )  
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    为了解决现有判别分析算法对残缺和遮挡等外部干扰比较敏感的问题,从局部稀疏表示的角度,提出一种基于稀疏重构的判别分析(SDA)降维算法。该算法首先利用稀疏表示完成各个类内局部稀疏重构,然后通过非所在类内的样本均值完成各样本的类间局部稀疏重构,最后在降维过程中保持类间和类内的稀疏重构信息之比。在AR和UMIST人脸库人脸数据集上的实验结果表明,与基于图优化的Fisher分析(GbFA)算法和基于重构判别分析(RDA)算法相比,该算法提高了基于近邻分类的最高识别准确率2%~10%。

    基于随机森林的高维数据可视化
    吕兵 王华珍
    2014, 34(6):  1613-1617.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1613
    摘要 ( )   PDF (940KB) ( )  
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    目前对高维数据进行挖掘的方法大多是基于数学理论而非可视化的直觉。为便于直观分析和评价高维数据,提出引入随机森林(RF)方法对高维数据进行数据可视化。首先,采用RF进行有监督学习得到样本间的相似度度量,并采用主坐标分析法对其进行降维,将高维数据的关系信息变换到低维空间;然后,在低维空间中采用散点图进行可视化。在高维基因数据集上实验结果表明,基于RF有监督降维的可视化能够较好地展现高维数据的类分布规律,且优于传统的无监督降维后的可视化效果。

    用于处理不平衡样本的改进近似支持向量机新算法
    刘艳 钟萍 陈静 宋晓华 何云
    2014, 34(6):  1618-1621.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1618
    摘要 ( )   PDF (545KB) ( )  
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    近似支持向量机(PSVM)在处理不平衡样本时,会过拟合样本点数较多的一类,低估样本点数较少的类的错分误差,从而导致整体样本的分类准确率下降。针对该问题,提出一种用于处理不平衡样本的改进的PSVM新算法。新算法不仅给正、负类样本赋予不同的惩罚因子,而且在约束条件中新增参数,使得分类面更具灵活性。该算法先对训练集训练获得最优参数,然后再对测试集进行训练获得分类超平面,最后输出分类结果。UCI数据库中9组数据集的实验结果表明:新算法提高了样本的分类准确率,在线性的情况下平均提高了2.19个百分点,在非线性的情况下平均提高了3.14个百分点,有效地提高了模型的泛化能力。

    基于NSGA-Ⅱ的大规模本体映射方法
    薛醒思
    2014, 34(6):  1622-1625.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1622
    摘要 ( )   PDF (754KB) ( )  
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    现有的基于进化算法的本体映射技术在面对大规模本体映射问题时,由于搜索空间太大导致算法效率低下,从而使其无法有效地在实际中得到应用。针对这一问题,提出了基于快速非支配排序的多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)的大规模本体映射方法。该方法通过三个步骤来映射本体:1)通过基于邻居相似度的划分算法来将源本体划分为不相交的概念块;2)通过相关概念过滤方法来确定目标本体中同源本体概念块相关的概念块;3)使用NSGA-Ⅱ方法来完成概念块之间的映射并通过贪心算法集成最终的结果。使用OAEI 2012的小规模的书目本体测试数据集和大规模的生物医学本体测试数据集对所提出的方法进行测试。同OAEI 2012的参与者的比较结果表明,所基于NSGA-Ⅱ的大规模本体映射方法能够在较短的时间内获取较好的本体映射结果,因此该方法是有效的。

    基于低秩分解的精细文本挖掘方法
    黄晓海 郭智 黄宇
    2014, 34(6):  1626-1630.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1626
    摘要 ( )   PDF (770KB) ( )  
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    全文检索等应用要求对文本进行精细表示。针对传统主题模型只能挖掘文本的主题背景,无法对文本的侧重点进行精细描述的问题,提出一种低秩稀疏文本表示模型,将文本表示分为低秩和稀疏两部分,低秩部分代表主题背景,稀疏部分则是对主题中不同方面的关键词描述。为了实现文本低秩部分和稀疏部分的分解,定义了主题矩阵,并引入鲁棒性主成分分析(PCA)方法进行矩阵分解。在新闻语料数据集上的实验结果表明,模型复杂度比隐含狄利克雷分配(LDA)模型降低了25%。在实际应用中,将模型所得的低秩部分应用于文本分类,分类所需的特征减少了28.7%,能用于特征集的降维;将稀疏部分应用于全文检索,检索结果精确度比LDA模型提高了10.8%,有助于检索结果命中率的优化。

    基于差分进化的布谷鸟搜索算法
    肖辉辉 段艳明
    2014, 34(6):  1631-1635.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1631
    摘要 ( )   PDF (825KB) ( )  
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    针对基本布谷鸟搜索算法局部搜索能力弱、寻优精度低等不足,提出了一种具有差分进化策略的改进布谷鸟搜索算法。该算法是在种群进入下一次迭代之前在其个体上增加两个带权的差来实现个体变异,再对其进行交叉、选择操作得到最优个体,使缺乏变异机制的布谷鸟搜索算法具有变异能力,从而提高布谷鸟搜索算法的多样性,避免种群个体陷入局部最优,增强算法全局寻优能力。对几种经典测试函数和1个典型应用实例进行测试,仿真实验结果表明,新算法具有更好的全局搜索能力,在收敛精度、收敛速度以及寻优成功率等性能上显著优于基本布谷鸟搜索算法。

    基于潜在狄利克雷分布模型的多文档情感摘要
    荀静 刘培玉 杨玉珍 张艳辉
    2014, 34(6):  1636-1640.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1636
    摘要 ( )   PDF (706KB) ( )  
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    针对当前方法难以获取评论文本全局情感倾向性的问题,提出一种基于潜在狄利克雷分布(LDA)模型的多文档情感摘要方法。该方法首先对给定的句子进行情感分析,抽取带有主观性评价的句子;然后,应用LDA模型表示已抽取的句子,并通过词汇的重要度和句子的特征计算句子的权重;最终提取情感文摘。实验结果表明,该方法能够有效地识别情感关键句,在准确率、召回率和F值上均有不错的效果。

    免疫进化混合猴王遗传算法
    李祚泳 张小丽 汪嘉杨 张正健
    2014, 34(6):  1641-1644.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1641
    摘要 ( )   PDF (564KB) ( )  
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    针对简单猴王遗传算法(MKGA)存在易陷入局部极值和稳定性较差的缺陷,提出了免疫进化混合猴王遗传算法(MKGAIEH)。MKGAIEH将总群体划分为若干个子群体,为了充分利用总群体中最优个体(总猴王)信息,引入免疫进化算法(IEA)对其进行免疫进化迭代计算;此外,对子群体内的其他个体,同时考虑子群体的子猴王与群体的总猴王对其进行交叉和变异遗传操作。当所有子群体的局部搜索完成后,再将各子群体的解重新混合。这种全局信息交换与子群内局部搜索相结合的策略不仅避免了早熟收敛,而且随着迭代的进行,还能以更高的精度逼近全局最优解。将MKGAIEH、MKGA、改进后的猴王遗传算法(IMKGA)、蜜蜂遗传算法(BEGA)、免疫进化粒子群蛙跳算法(IEPSOSFLA)和普通爬山算子遗传算法(COGA)对6个典型测试函数的计算结果进行了比较,其结果为:MKGAIEH对6个测试函数都能获得全局最优解,有5个测试函数获得的平均值和标准差比其他5种优化算法获得的平均值和标准差精度提高了几个数量级,达到了最小。这表明MKGAIEH具有更佳的寻优能力和更好的稳定性。

    用于多峰值函数优化的对数自适应排挤遗传算法
    刘文涛 胡家宝
    2014, 34(6):  1645-1648.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1645
    摘要 ( )   PDF (717KB) ( )  
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    排挤遗传算法能够比较稳定地获取多个峰值,但其求解效率不高,在有限的遗传代数下无法获得较高的求解精度,需要较多的迭代次数。为了快速求出多峰函数的所有最优解,提出了一种基于对数自适应的排挤遗传算法。该算法结合小生境排挤遗传和爬山算子,根据遗传代数对爬山算子的距离值进行对数自适应计算,使种群在遗传过程中保持多样性。通过对多个一维和二维多峰函数的实验和比较分析,测试结果表明,该算法在有限的遗传代数下既能保证求解精度又能提高收敛速度,能够比较稳定地求得所有最优解,是求解多峰函数问题的有效算法。

    基于模拟退火离散粒子群算法的测试点优化
    焦晓璇 景博 黄以锋 邓森 窦雯
    2014, 34(6):  1649-1652.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1649
    摘要 ( )   PDF (557KB) ( )  
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    针对复杂系统的测试点优化问题,提出一种基于模拟退火离散粒子群(SA-BPSO)算法的测试点优化算法。该算法利用模拟退火算法的概率突跳能力,克服了基本粒子群算法易陷入局部最优解的缺陷。阐述了该算法在系统测试点优化应用中的流程及关键步骤,并且理论分析了该算法的复杂度。仿真结果表明,该算法在计算时间和测试费用方面都优于遗传算法,能够应用于复杂系统的测试点优化。

    切换通信拓扑下线性多智能体系统的鲁棒协同输出跟踪控制
    孙玮
    2014, 34(6):  1653-1656.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1653
    摘要 ( )   PDF (630KB) ( )  
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    针对存在外界扰动一类线性多智能体系统,设计了一种鲁棒的分布式输出跟踪控制器。该算法适用于智能体之间的通信拓扑有向且可能时变(切换)的情况。控制器结构包括两部分:第一部分可以保证跟踪误差在理想情况下(不存在外界干扰的情况)一致指数收敛;另一部分用来抵消或减弱实际存在的外界干扰效应。数学上证明了该控制器可以完全抑制常值干扰的影响,即在存在常值干扰的情况下,跟踪误差依然渐近收敛到零;而对于其他类型的导数有界干扰,通过选择设计参数可以保证跟踪误差的最终界可以任意小。最后,通过一个数值仿真实例,验证了这两方面的结论。

    基于三质心模型的类人机器人射门算法
    李春光 刘国栋
    2014, 34(6):  1657-1660.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1657
    摘要 ( )   PDF (746KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    为了实现快速稳定的射门动作,提出了一种基于三质心模型的类人机器人射门轨迹规划方法。首先,根据三质心模型,得到包含游动腿轨迹和躯干轨迹的零力矩点(ZMP)方程, 采用三次贝塞尔曲线规划游动腿轨迹和ZMP轨迹,根据ZMP方程求解出类人机器人的躯干轨迹;其次,在双腿支撑相根据线性摆模型计算类人机器人的质心轨迹,实现射门姿态的快速调整;最后,在RoboCup 3D仿真平台中应用此算法实现了类人机器人的快速射门动作,并与其他球队的射门动作进行了对比。实验结果表明:应用该算法仅需手工调试即可快速实现稳定的射门动作,射门动作时间有很大减少,可增强机器人足球队的竞争力。

    计算机安全
    OSN中基于分类器和改进n-gram模型的跨站脚本检测方法
    李沁蕾 王蕊 贾晓启
    2014, 34(6):  1661-1665.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1661
    摘要 ( )   PDF (807KB) ( )  
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    针对在线社交网络中跨站脚本(XSS)攻击的安全问题,提出了一种在线社交网络恶意网页的检测方法。该方法依据在线社交网络中跨站脚本恶意代码的传播特性,提取一组基于相似性和差异性的特征,构造分类器和改进n-gram模型,再利用两种模型的组合,检测在线社交网络网页是否恶意。实验结果表明,与传统的分类器检测方法相比,结合了改进n-gram模型的检测方法保证了检测结果的可靠性,误报率约为5%。

    基于社团划分的复杂网络级联抗毁攻击策略
    丁超 姚宏 杜军 彭兴钊 李浩敏
    2014, 34(6):  1666-1670. 
    摘要 ( )   PDF (814KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    为研究在社团划分基础上复杂网络的级联抗毁攻击策略,采用节点及其邻居节点介数定义初始负荷,这种定义方式综合考虑了节点的信息,采用局部择优分配策略处理故障节点负荷,研究了网络耦合强度,WS(Watts-Strogatz)小世界网络、BA(Barabási-Albert)无标度网络、ER(Erds-Rényi)随机网络、局域世界(WL)网络在社团划分攻击策略下抗毁性,以及不同攻击策略下具有重叠和非重叠社团结构网络的抗毁性。仿真结果表明,网络的耦合强度与抗毁性成负相关;不同类型网络在快速分裂算法识别社团前提下,攻击介数最大节点时网络抗毁性最弱;具有重叠社团结构的网络在集团渗流算法(CPM)识别后,采用攻击重叠部分介数最大节点的策略时网络抗毁性最弱。结论表明采用社团划分的攻击策略可以最大规模破坏网络。

    适用于移动通信视频点播的感知加密算法
    郭雨 柏森 郭辉 唐鉴波
    2014, 34(6):  1671-1675.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1671
    摘要 ( )   PDF (819KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    在视频点播(VOD)应用中,为刺激用户购买高质量的视频版本,往往希望播放的加密视频仍可部分感知,这就是所谓的“感知加密”,因此,需要研究特别的加密算法对视频进行加密。针对目前适用于移动通信视频点播的H.264视频感知加密算法较为缺乏的问题,提出了一种基于祖冲之(ZUC)算法和压缩感知(CS)的视频加密算法。首先利用ZUC构建随机测量矩阵,之后利用测量矩阵对量化后的离散余弦变换(DCT)系数进行测量,并将测量值作为新的量化后的DCT系数进行编码,使新的系数与原始系数不同,从而实现加密。最后定义了良好的感知加密算法应具备的特征。实验结果表明,该算法对视频的压缩码率影响较小,具有较低的时间复杂度,并且算法对密钥变化敏感,有较好的感知安全性。

    标准模型下基于身份的可公开验证签密方案
    白寅城 韩益亮 杨晓元 卢万宜
    2014, 34(6):  1676-1680.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1676
    摘要 ( )   PDF (698KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    现有基于身份的签密方案大多基于随机预言机模型。为解决因此带来的安全问题,在标准模型下提出了一个新的基于身份的高效签密方案。该方案基于离散对数、因式分解等困难问题,进一步提高了方案的安全性。并在判定性双线性Diffie-Hellman(DBDH)问题假设下证明了方案的机密性,在计算性Diffie-Hellman(CDH)问题假设下证明了方案的不可伪造性,此外方案还具有可公开验证功能。经比较与分析,和同类方案相比效率更高,安全性更强,适用范围更广。

    固定密文长度的基于身份的单向多跳代理重加密方案
    孟艺超 张敏情 王绪安
    2014, 34(6):  1681-1685.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1681
    摘要 ( )   PDF (720KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对基于身份的单向多跳代理重加密方案中密文长度随跳数增加而增大导致效率降低的问题,基于一种新的代理重加密思想,通过改变重加密密钥的生成方,由发送者生成重加密密钥,设计了一种基于身份的单向多跳代理重加密方案,该方案中第一层密文与第二层密文形式相同,重加密后密文长度没有增加。效率分析表明,该方案减少了运算量较大的指数运算、数乘运算和双线性对运算的数量。在随机预言机模型下,基于判定性双线性Diffie-Hellman(DBDH)假设,证明了方案是选择密文攻击安全的。

    粒子群选择特征和信息增益确定特征权值的入侵检测
    黄会群 孙虹
    2014, 34(6):  1686-1688.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1686
    摘要 ( )   PDF (578KB) ( )  
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    为了提高网络入侵检测正确率,提出一种粒子群算法(PSO)选择特征和信息增益(IG)法确定特征权值的网络入侵检测模型(PSO-IG)。首先采用PSO选择网络入侵特征子集,消除冗余特征;然后采用IG法确定特征子集中的特征权重,并采用支持向量机(SVM)建立分类模型;最后采用KDD CUP 99 数据集对PSO-IG的性能进行测试。测试结果表明:PSO-IG消除了冗余特征,降低了输入维数,提高了网络入侵检测速度;通过合理确定特征权值,提高了入侵检测正确率。

    基于细胞自动机与奇异值分解的零水印算法
    吴伟民 丁冉 林志毅 邹勤辉
    2014, 34(6):  1689-1693.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1689
    摘要 ( )   PDF (738KB) ( )  
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    针对常规水印算法对JPEG压缩与几何攻击鲁棒性较差的问题,提出了一种基于细胞自动机(CA)变换与奇异值分解(SVD)的零水印算法。首先对图像进行二维细胞自动机变换,分离出低频近似图像并保存作为密钥的变换参数;然后对低频图像分块并在每个子块上进行奇异值分解,通过细胞自动机变换规则在每个子块的奇异值矩阵上构造零水印;最后,图像认证时根据两个图像的水印相似度是否大于阈值来判断图像是否遭遇篡改。通过实验证明,该水印算法具有良好的不可见性和安全性,并且对于JPEG压缩与几何攻击表现出较强的鲁棒性。

    虚拟现实与数字媒体
    发音错误检测中基于多数据流的Tandem特征方法
    袁桦 蔡猛 赵军红 张卫强 刘加
    2014, 34(6):  1694-1698.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1694
    摘要 ( )   PDF (760KB) ( )  
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    针对发音错误检测中标注的发音数据资源有限的情况,提出在Tandem系统框架下利用其他数据来提高特征的区分性。以中国人的英语发音为研究对象,选取了相对容易获取的无校正发音数据、母语普通话和母语英语作为辅助数据,实验结果表明,这几种数据都能够有效地提高系统性能,其中无校正数据表现出最好的性能。同时,比较了不同的扩展帧长,以多层神经感知(MLP)和深度神经网络(DNN)作为典型的浅层和深层神经网络,以及Tandem特征的不同结构对系统性能的影响。最后,多数据流融合的策略用于进一步提高系统性能,基于DNN的无校正发音数据流和母语英语数据流合并的Tandem特征取得了最好的性能,与基线系统相比,识别正确率提高了7.96%,错误类型诊断正确率提高了14.71%。

    H.264中UMHexagonS运动估计算法的改进
    肖冰君 杨静
    2014, 34(6):  1699-1705.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1699
    摘要 ( )   PDF (1082KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对H.264中UMHexagonS算法进行研究,提出了改进的快速运动估计算法。首先对UMHexagonS算法中的固定搜索窗口、非对称十字搜索、5×5的小矩形螺旋搜索、非均匀多层次六边形格点搜索和扩展的六边形搜索进行研究;然后提出了相应的减少搜索点数的优化算法,这些优化算法分别称作动态搜索窗口、自适应十字模型搜索、方向性的3×3小矩形搜索、基于预测方向的密集搜索和改进的扩展六边形搜索,这些优化算法形成了自适应模型方向搜索(APDS)算法。对各种类型的测试序列进行实验,与UMHexagonS算法相比,结果表明APDS算法在重建视频质量和码率基本相当的条件下,运动估计时间平均减少了29.64%,每形成一个运动矢量平均节省搜索了21.64个点数;

    基于直接解算与迭代优化的相对定向方法
    杨阿华 李学军 刘涛 李东岳
    2014, 34(6):  1706-1710.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1706
    摘要 ( )   PDF (723KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    为了提高相对定向的鲁棒性和精度,提出了一种直接解算与迭代优化相结合的相对定向方法。该方法首先由同名点估计本征矩阵;然后,通过分解本征矩阵得到两相机的初始相对位姿,详细介绍了确定唯一初始位姿参数的过程;最后,通过建立水平核线坐标系,基于共面约束由同名点构建约束方程组,对初始位姿参数进行迭代优化。通过在直接解算时采用随机采样一致性(RANSAC)策略及迭代优化中进行动态剔点,使算法对外点具有极高的抗性。仿真实验结果表明,在引入各种随机误差的条件下,所提方法的解算效率和精度均优于传统方法。实际数据实验证明所提算法可有效应用于三维重建中的相对位姿估计。

    扇束CT极坐标反投影重建算法的对称优化
    张晶 张权 刘祎 桂志国
    2014, 34(6):  1711-1714.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1711
    摘要 ( )   PDF (592KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    为了提高扇束滤波反投影(FBP)算法重建图像的速度,提出一种极坐标反投影算法的优化快速重建方法。算法利用三角函数对称性对多幅预处理后的投影数据同时进行极坐标反投影运算;在反投影数据坐标转换时运用像素位置参数的对称性,以减少双线性插值的计算量。实验结果表明,在不牺牲重建图像质量前提下,与传统卷积反投影重建算法相比,优化算法的重建速度提高8倍以上。该优化方法也适应于三维锥束重建,并可推广到多层螺旋三维重建。

    复杂场景中的全景密度估计方法
    贺昆 刘舟 戚鹿宁 杨恒 朱桐 刘燕伟 周计美
    2014, 34(6):  1715-1718.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1715
    摘要 ( )   PDF (828KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    贺昆(1969-),男,北京人,工程师,主要研究方向:安防监控、公安保卫;刘舟(1981-),男,湖南株洲人,博士研究生,主要研究方向:模式识别、计算机视觉、图像处理;戚鹿宁(1979-),男,北京人,助理工程师,主要研究方向:安防监控、公安保卫;杨恒(1983-),男,河南商丘人,硕士研究生,主要研究方向:模式识别、计算机视觉、图像处理;朱桐(1983-),男,北京人,助理工程师,硕士研究生,主要研究方向:安防监控、公安保卫;刘燕伟(1983-),男,山东青岛人,助理工程师,硕士研究生,主要研究方向:安防监控、公安保卫;周计美(1984-),女,河北邢台人,硕士研究生,主要研究方向:模式识别、计算机视觉、图像处理。

    基于随机映射的快速图像修复算法
    肖莽 李光耀 谭云兰 耿瑞全 吕扬建 谢力 彭磊
    2014, 34(6):  1719-1723.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1719
    摘要 ( )   PDF (793KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    传统基于样本块的图像修复方法是在图像全局区域内循环搜索最优相似块,且结构传播过程易受置信因子影响,使得算法运算量大、时间长、效率低。针对以上问题,提出基于随机映射的修复算法。该算法采用随机映射的方法搜索与待修复区域在结构和纹理相似的样本区域,去除冗余的样本搜索空间;其次优化了基于置信因子和边缘信息的优先级计算方法,改进了最优相似块的计算方法,增强了图像结构传播的正确性。实验结果表明,该方法的修复速度比传统方法提高了5~10倍,且增强了图像修复效果。

    基于参考纹理与自身色彩的图像修复
    杨苏 杨兆中
    2014, 34(6):  1724-1726.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1724
    摘要 ( )   PDF (620KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    传统的图像修复工作仅仅利用破损图像本身的信息完成,破损面积较大并且结构比较复杂时,破损图像不能提供足够的信息导致修复效果不理想。针对这个问题提出了基于参考图像纹理与破损图像自身颜色的修复算法。该算法在图像库中通过图像检索智能筛选相似参考图像,并选择最优区域填充破损图像区域,利用参考图像样块与自身未破损区域的纹理信息保证修复边界的平滑性,再结合颜色迁移与扩展算法使破损图像修复区域与完好区域的色彩协调一致。实验结果表明新提出的修复算法使得图像修复区域过渡更加自然,能在视觉上有较好的效果。

    基于鲁棒主成分分析的Canny边缘检测算法
    牛发发 陈莉 张永新 李青
    2014, 34(6):  1727-1730.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1727
    摘要 ( )   PDF (680KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    为提高图像边缘检测的准确性和鲁棒性,提出一种基于鲁棒主成分分析(RPCA)的Canny边缘检测算法。该算法对图像进行RPCA分解得到图像的主成分和稀疏成分,利用Canny算子对主成分进行边缘检测,从而实现对图像的边缘检测。该算法将图像的边缘检测问题转化为图像主成分的边缘检测问题,消除了图像信息中“污点”对检测结果的干扰,抑制了噪声。仿真实验结果表明,该算法在边缘检测的准确性和鲁棒性方面优于Log边缘检测算法、Canny边缘检测算法和Susan边缘检测算法方法。

    频域多尺度图像显著区域提取方法
    杨大伟 宋程程 李松江 李丹
    2014, 34(6):  1731-1734.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1731
    摘要 ( )   PDF (607KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对显著区域提取算法中不能保留图像边缘及内部细节不充实等问题,提出一种基于频域的多尺度提取方法。对图像在不同分辨率尺度下进行傅里叶变换并计算剩余频谱,以此去除冗余得到显著信息,经反变化归一化得到显著图像。仿真实验结果表明所提出方法可行有效,具有良好的视觉效果,在保留显著区域边缘的同时能均匀突出整个显著目标,在受试者工作特性曲线下面积(ROC)评价方法上也取得了较好的实验结果。

    基于张量的单幅图像超分辨算法
    王峰
    2014, 34(6):  1735-1737.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1735
    摘要 ( )   PDF (644KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    图像的边缘细节信息直接影响图像的视觉质量。为了尽可能地保持图像边缘结构信息,提高超分辨率图像的质量,提出了一种基于张量的单幅图像超分辨算法。该方法利用张量对图像局部几何特征进行描述,然后根据采样点的局部特征估计待插值点的局部特征,最后通过这一估计的特征计算待插值点的灰度值。实验结果表明基于张量的超分辨方法能够较好地保持图像中的边缘结构信息,峰值信噪比(PSNR)、结构相似性系数(SSIM)等客观评价指标和主观视觉效果都比较好。

    基于图像局部梯度L0范数正规化的图像分解算法
    潘康俊 谢德红
    2014, 34(6):  1738-1740.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1738
    摘要 ( )   PDF (659KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对基于梯度L0范数正规化的变分泛函最优化分解图像时误判噪声梯度为边缘梯度的问题,提出一种基于图像局部梯度的L0范数正规化的图像分解算法。该算法构造了一个由保真函数和正则项构成的适用于图像分解的变分泛函,其中正则项用图像的局部梯度的L0范数进行估计,进而通过求解泛函的最小值,以分解出图像的结构信息(即图像的边缘)。与直接基于图像一阶梯度的L0范数的分解算法相比,该算法可以去除噪声梯度的干扰,从而使分解出的图像边缘中不含有噪声。实验结果表明,该算法在分解图像结构和纹理时,既能很好地把边缘保留在图像结构层中,也可把噪声分解到图像结构层外。

    基于分层特征关联条件随机场的遥感图像分类
    杨耘 徐丽
    2014, 34(6):  1741-1745.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1741
    摘要 ( )   PDF (868KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对高分辨率遥感图像分类中空间上下文信息表达的难题,提出了一种新的多尺度条件随机场(CRF)模型。首先将图像内容表示成从细到粗三个超像素层:区域层、对象层、场景层,并将超像素特征逐层关联形成特征向量;再利用支持向量机(SVM)定义CRF关联势函数,利用相邻超像素特征对比度加权的Potts模型定义CRF交互势函数,最后形成一个分层特征关联的多尺度SVM-CRF模型。以Quickbird遥感图像中两个复杂场景为测试数据对该模型的分类有效性进行了验证,结果表明:该模型比基于上述三个超像素层的单尺度SVM-CRF模型分类精度分别平均提高了2.68%、1.66%、3.75%,而且分类时耗时较少。

    基于隐马尔可夫模型的多摄像头人体对象的目标识别
    高鹏 郭立君 朱一卫 张荣
    2014, 34(6):  1746-1752.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1746
    摘要 ( )   PDF (1042KB) ( )  
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    在非重叠多摄像机系统的人体对象目标识别中,针对基于单幅图片的识别算法不能较好处理对象表观和视角变化的问题,提出基于人体图像序列的算法。该算法用隐马尔可夫模型(HMM)融合多幅图片的特征,先考虑人体结构的约束,将人体图像在垂直方向上划分为多个相等的图像区域;然后采用多层阈值分割算法提取区域代表性颜色特征(SRC)和标准差特征(SSV);再用每个人体对象的多幅图片提取的特征数据集训练该对象的连续密度HMM;最后利用训练的模型实现人体对象的目标识别。该方法在两个公开数据集上进行的实验都获得了较高的识别率,提高了对摄像头视角变化、低分辨率的鲁棒性,且简单易实现。

    基于人眼视觉特性的快速单幅图像去雾算法
    张红英 张赛楠 吴亚东 吴斌
    2014, 34(6):  1753-1757.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1753
    摘要 ( )   PDF (953KB) ( )  
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    为从降质图像中去除天气的影响,提出一种快速的图像去雾算法。该算法基于二色大气散射模型,针对雾天图像的亮度分布特点以及人眼的视觉特性,首先采用亮度分量来估计粗略传输图,然后采用线性空域滤波对粗略传输图进行细化处理,并利用大气散射模型得到复原图像,最后采用基于人眼视觉特性的拟合函数对复原图像进行亮度调节,使恢复的图像更自然、清晰。大量实验结果表明,该算法恢复的图像在对比度、信息熵和运算时间等客观评价标准上都优于现存算法,具有良好的视觉效果。

    基于指数变量的复小波域自适应扩散图像滤波算法
    刘金华
    2014, 34(6):  1758-1761.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1758
    摘要 ( )   PDF (587KB) ( )  
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    为了克服传统各项异性扩散模型在图像滤波时出现的阶梯效应和边缘模糊问题,利用复小波变换较好的完美重构性和方向选择性等特点,结合图像的梯度和复小波变换模特征,设计了一种复小波域自适应图像扩散滤波模型,提出了一种基于指数变量的自适应扩散图像滤波算法。通过计算机仿真验证了所提算法的滤波性能,结果表明该算法在低信噪比条件下可有效地滤除图像噪声,并且能较好地保持图像的边缘、纹理等细节信息。

    基于三目视觉系统的车辆导引方法
    王军 柳红岩
    2014, 34(6):  1762-1764.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1762
    摘要 ( )   PDF (607KB) ( )  
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    为使车辆在非结构化地形环境中实现自动导引,提出一种基于三目立体视觉系统的自适应地形分类方法。该地形分类方法利用三目视觉系统采集地形的几何信息与颜色信息, 方法中的几何分类器通过分析采集的数据对地形进行初步分类,而颜色分类器则在几何分类器的基础上对不同地形进行颜色标注。分类过程中,为使车辆能够有效地适应变化的地形环境,需根据分类所得新数据实时更新原有分类数据。该地形分类方法最终把可行驶的地面和不可行驶的任何地形作出分类并用不同颜色标注。从实验结果可看出,该方法可对实验中三目立体视觉系统所拍摄的地形作出准确分类。

    利用云模型的血细胞图像阈值化方法
    吴涛
    2014, 34(6):  1765-1769.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1765
    摘要 ( )   PDF (905KB) ( )  
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    经典统计阈值方法直接利用类方差构造最优阈值准则,具有一定的通用性,但在某些情况下缺乏实际应用的针对性。为了解决血细胞图像阈值化及白细胞核提取问题,提出了一种利用云模型的简单快速方法。该方法分别生成白细胞核和血细胞背景对应的云模型,利用各类云模型的超熵定义了新的阈值化准则,然后通过最大化该准则自动获取最优灰度阈值,最终完成血细胞图像二值化及白细胞核提取。实验结果表明,与Otsu法、最大熵法、最小误差法、最小类内方差和法以及最小极大类内方差法等方法相比,新方法更适合于血细胞图像分割,二值化效果好,白细胞核提取质量高,具有合理性和有效性。

    计算机软件技术
    面向服务的信息物理融合系统建模与验证
    刘明星 马武彬 邓苏 黄宏斌
    2014, 34(6):  1770-1773.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1770
    摘要 ( )   PDF (614KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对信息物理融合系统(CPS)中建模与验证面临的问题与挑战,基于服务组合的思想,提出一种CPS建模与验证方法。首先,综合分析已有研究成果,提出一种CPS的组成结构,包含物理世界、感知系统、信息处理系统、控制系统及时间约束。基于该结构提出CPS资源的服务分类及组成框架,并利用时间自动机理论,提出CPS物理环境建模方法、CPS原子服务建模方法及服务组合方法。最后,通过案例设计和模型检测工具Uppaal,分别对系统安全性、可达性、活性及时间约束四种类型的性质进行了相关验证。结果表明,系统通过了这些性质的验证,这也证明了面向服务的CPS建模方法的正确性。

    基于接口自动机的混合Web服务组合方法
    马昌威 马洪江
    2014, 34(6):  1774-1778.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1774
    摘要 ( )   PDF (731KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    在Web服务描述语言(WSDL)与网络服务的本体语言(OWL-S)共存的环境中难以实现Web服务混合组合,为此提出一种以接口自动机为基础的混合Web服务组合方法。分析和描述WSDL与OWL-S间的关系后,在服务组合过程中用接口自动机实现WSDL与OWL-S自动识别和组合;并将服务组合结果与预先设定好的服务质量进行优化对比,选择服务质量最优的来实现不同的业务逻辑。最后通过一组旅游消费服务实验分析验证表明,该方法可行、有效,服务组合效率提高了5%~10%。

    基于状态迁移的Web应用功能测试用例生成方法
    张绍康 王曙燕 孙家泽
    2014, 34(6):  1779-1782.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1779
    摘要 ( )   PDF (683KB) ( )  
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    针对Web应用测试方法错误覆盖率低的问题,提出了一种基于状态迁移的Web应用功能测试用例生成方法。该方法通过构造页面状态迁移图、事件迁移表和导航迁移表对Web应用的链接关系进行表示。基于页面状态迁移图生成的页面状态迁移树生成测试路径,根据等价类划分原则,提出了一种测试用例覆盖准则,结合事件迁移表和导航迁移表中的信息记录构造测试用例。典型案例实验结果表明,该方法有效地表示了Web应用中页面间的链接关系,提高了测试用例的错误检测率。

    面向服务簇的服务流程构建
    胡强
    2014, 34(6):  1783-1787.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1783
    摘要 ( )   PDF (715KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    为了减少服务流程的构建时间,优化流程的服务质量,增强流程响应自适应性,提出一种面向服务簇的流程构建方法。采用服务簇作为组成服务流程的基本单位,将服务流程的构建划分为面向簇的流程服务推荐和最优服务流程质量计算两个阶段,并给出具体实现方案。仿真实验以10000个Web服务和不同的流程模式作为测试源,与面向原子服务组建的服务流程相比,面向簇构建服务流程及服务失效时的流程重构时间均至少降低50%,而构建的服务流程质量至少提高10%。仿真结果表明该方法可以有效缩减流程组建时间,提高构建流程的服务质量,增强流程响应自适应性。

    基于潜在狄利克雷分配模型预测克隆代码不一致变化的可能
    尹丽丽 张丽萍 王春辉 涂颖 刘东升
    2014, 34(6):  1788-1791.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1788
    摘要 ( )   PDF (748KB) ( )  
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    程序员对源代码的拷贝、粘贴及修改活动会导致软件中出现大量的克隆代码,而在版本的进化过程中,克隆代码的不一致变化是引起程序错误的主要原因,同时会增加维护成本。为了解决该问题,提出一种新的研究方法:首先构建版本间克隆群的映射关系,其次借助潜在狄利克雷分配(LDA)模型提取直系克隆群集主题,最后预测克隆代码不一致变化的可能性。对一款软件的8个版本进行了实验,实验结果的区分度明显,可以有效地预测不一致变化的可能性,评估软件质量和可信性。

    工作流赋权性能有色Petri网建模方法
    杜轶波
    2014, 34(6):  1792-1797.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1792
    摘要 ( )   PDF (677KB) ( )  
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    针对经典Petri网存在工作流无严格限制和定义,不同方式下变迁的托肯(Token)(包括了种类、数量、流向)绑定、后续库所到达以及对多性能描述与分析无法有效处理的问题,通过明确定义Petri网工作流结构、颜色集和加入多性能的衡量分析,提出工作流赋权性能有色Petri网。介绍了该方法的基本概念、权值向量和基本结构,并以危化品物流流程为实例,从时间和安全两个维度给出了危化品物流流程建模及性能测算方法;然后对危化品物流流程进行了建模、性能测算和分析,经测算其总体性能为3.8094;最后利用筛选模型中各路径的时间性能和危险度的差路,找出制约危化品物流流程的瓶颈,从而证明该方法是工作流多性能分析的有效方法。

    行业与领域应用
    协同震荡搜索混沌粒子群求解资源受限项目调度问题
    戴月明 汤继涛 纪志成
    2014, 34(6):  1798-1802.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1798
    摘要 ( )   PDF (759KB) ( )  
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    针对求解资源受限项目调度问题(RCPSP),提出了协同震荡搜索混沌粒子群(CSCPSO)算法。算法围绕种群粒子吸引子建立双向协同震荡搜索机制,该机制一方面使粒子向吸引子收敛,另一方面使粒子震荡调整自身与吸引子相邻维度大小关系不一致的维度,提升算法的搜索精度和种群的多样性。项目调度采用基于粒子的拓扑排序和串行项目进度生成机制,保证项目调度解决方案满足资源约束和紧前约束。采用具体算例对算法进行检验,结果表明该算法在求解RCPSP的精度和稳定性方面表现更优。

    面向注塑车间的高效作业调度方法
    李启锐 彭志平 陈晓龙
    2014, 34(6):  1803-1806.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1803
    摘要 ( )   PDF (551KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对注塑生产车间作业调度效率较低的问题,在“归模”的基础上提出一种改进的作业调度方法。该方法通过合并具有相同模具清单作业减少生产所需时间,再通过小机型注塑机优先排产降低车间能耗。理论分析和实验评测结果表明,该方法可以提高生产能力,降低耗电量超过50%,使注塑车间作业调度效率更高。

    双聚类算法在电信高价值客户细分的应用
    林勤 薛云
    2014, 34(6):  1807-1811.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1807
    摘要 ( )   PDF (773KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对传统客户价值细分方法在高价值客户细分时不够精细化的问题,引入了大均值子矩阵(LAS)双聚类算法。该方法在客户样本和消费属性两个维度上对消费记录进行双向聚类,可以挖掘出高消费、高价值的客户群体。以某电信公司的高价值客户细分为实例,通过定义一个价值尺度和构建一个PA指标,将所提算法与K均值(K-means)算法进行性能比较,实验结果表明,所提算法能挖掘出更多的高价值客户群体,且能够对客户属性进行更加精细的划分,因此它更适合应用于高价值客户市场的识别和细分。

    基于改进卡尔曼滤波的四维飞行航迹预测模型
    王涛波 黄宝军
    2014, 34(6):  1812-1815.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1812
    摘要 ( )   PDF (563KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    为解决空气动力学模型在四维飞行航迹预测中存在的参数过多、预测精度偏低等问题,提出了一种对预测模型中的系统噪声进行实时估计的改进卡尔曼滤波(IKF)算法。首先,对雷达数据进行处理,根据航空器飞行中航向、航速进行速度转换;然后,采用传统卡尔曼滤波(KF)算法和IKF算法分别建立航迹预测模型;最后通过同一实例计算,比较两种算法在X、Y、Z方向上的预测偏差,取偏差小者为优。实验结果表明:IKF算法在X、Y方向上的预测偏差比KF算法分别降低了17.65%和98.03%,而Z方向上采用KF算法有较小的预测偏差。此外,针对IKF算法进行不同时间间隔的预测分析,在进场飞行程序的保护区宽度(9.46km)范围内,预测间隔可以增大至20s。

    面向地理标记语言空间数据的地理信息聚合
    苗立志 焦东来 杨立君
    2014, 34(6):  1816-1818.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1816
    摘要 ( )   PDF (631KB) ( )  
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    针对地理标记语言(GML)空间数据的开放、可自我描述以及离散分布等特性,为了从海量GML空间数据中获取有针对性的整合应用,实现对GML空间数据的动态聚合,基于地理简易信息聚合(GeoRSS)标准,提出了面向GML空间数据的聚合映射模型,并设计了四层的集成框架体系结构及其工作流程。依据此体系结构,开发了GML空间数据地理信息聚合原型系统,并进行了相关实验,实现了对GML空间数据的有效聚合,验证了面向GML空间数据的地理信息聚合方法的可行性和聚合模型的可用性。该聚合方法使用户能够快速地从海量GML空间信息数据中获取更有目标性的数据,实现对已有数据的挑选、分析、归类,以及快速更新与整合集成等具体应用。

    基于形式概念分析和层次分析法的应急管理能力模糊综合评价法
    邱奇志 张金保 周洁
    2014, 34(6):  1819-1824.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1819
    摘要 ( )   PDF (851KB) ( )  
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    现代应急管理能力评价相关研究多围绕评价方法、模型等展开,且存在着忽略事件类型对评价指标的影响、缺乏动态性、学者和公众参与度低等问题。为了解决这些问题,提出了一种动态的、主客观相结合的新型应急管理评估方法。利用形式概念分析(FCA)动态地为一级评价指标赋权值,采用层次分析法(AHP)融合主观因素,最终使用模糊综合评价(FCE)方法得出评价结果。该方法将传统方法中的“常权”修正为“变权”,确保了评价指标和结果的动态性,实验表明此方法是可行有效的。

    基于全方位视觉的自动门安全和节能检测技术
    林璐璐 姜荣剑 徐海涛 汤一平
    2014, 34(6):  1825-1829.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1825
    摘要 ( )   PDF (857KB) ( )  
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    针对自动门运行过程中的效率及安全问题,提出了一种基于全方位视觉传感器(ODVS)的自动门安全和节能智能检测技术。首先,采用ODVS采集自动门周边的360°全景图,并对全景图像按检测要求进行预处理;接着,采用一种运动历史/能量图像(MHoEI)算法来检测和跟踪运动目标前景对象;然后,根据前景对象的运动方向和空间位置等信息来分析行人的行为;最后,根据行人的行为和状态来控制自动门的开启和关闭,以达到自动门安全性、节能性和舒适性的控制目标。实验结果表明,该检测方法能有效地识别自动门周围的行人行为,有助于避免各种自动门安全隐患发生,同时能高精度统计出进出自动门的人流量。

    双四步路径相移均值法
    陈立伟 刘涌 毕国堂 蒋勇
    2014, 34(6):  1830-1833.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1830
    摘要 ( )   PDF (724KB) ( )  
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    在光栅投影三维表面测量系统中,光学仪器的伽玛非线性和随机噪声是影响相位展开精度的两个主要因素。双三步相移法具有同时降低这两类误差的独特优势,但仍然存在非线性误差较大且相位测量精度较低两个方面的问题。针对以上问题,提出了双四步路径相移法,首先将双三步相移法中对齐平均的思想应用于四步相移法,以降低非线性误差对测量精度的影响;进而提出了相位域空间变换多频外差方法,以利用所有测量相位进行相位平均,进一步降低随机误差的影响,提高测量精度。实验结果表明,该算法能够有效地提高相位展开的精度,具有更强的适应性。

    复杂体制雷达辐射源信号特征的SPA-FAHP评估
    朱斌 金炜东 余志斌 朱建渠
    2014, 34(6):  1834-1838.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.06.1834
    摘要 ( )   PDF (715KB) ( )  
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    针对复杂体制雷达辐射源信号(ARES)特征评估缺乏有效手段和层次分析决策(AHP)过多依赖专家经验的问题,提出了复杂体制雷达辐射源信号特征的集对模糊层次评价模型(SPA-FAHP)。通过引入三角模糊数对传统层次分析法进行改进,并对复杂体制雷达辐射源信号特征评价指标体系的指标权重作模糊层次分析,以解决对雷达信号大容量数据进行评估时评判者存在不确定或者模糊判断的问题;再引入集对分析(SPA)理论对传统层次分析的专家决策矩阵进行改进,并对特征评估决策矩阵作同一度分析,以解决传统层次分析决策时过多依赖专家经验的问题。最后联合指标权重矩阵和决策同一度矩阵实现对复杂体制雷达辐射源信号特征的综合评估。计算结果表明该模型有效可行,能够更客观地实现对复杂体制雷达辐射源信号特征的分析和评估。

2024年 44卷 3期
刊出日期: 2024-03-10
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