当期目录

    2015年 第35卷 第4期 刊出日期:2015-04-10
    网络与通信
    适用于大规模无线传感器网的流量优化系统设计
    陈旖, 许力, 张美平
    2015, 35(4):  905-909.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.0905
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    针对大规模无线传感器网络(WSN)流量随访问者数量增加而上升的问题,设计并实现了一种适用于构建大型WSN并降低系统流量的应用系统框架。系统采用IPv6和低功耗无线个域网的IPv6技术(6LoWPAN)搭建大规模WSN,使用消息队列遥测传输(MQTT)协议和针对WSN设计的消息队列遥测传输(MQTT-SN)协议在应用层搭建了连接WSN和传统互联网的发布/订阅结构。实验结果显示,当系统中存在5个传感器节点时,与受限应用协议(CoAP)构建的WSN应用系统相比,提出的系统框架的数据流量仅为前者的18%左右。这表明该系统框架可有效地控制访问者增加对WSN流量造成的影响。

    基于接收信号强度指示测距的蒙特卡罗盒移动节点定位算法
    武晓琳, 单志龙, 曹树林, 曹楚裙
    2015, 35(4):  916-920.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.0916
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    针对无线传感器网络(WSN)中以蒙特卡罗为基础的移动节点定位算法在采样效率和定位精度方面的不足,提出一种基于接收信号强度指示(RSSI)测距的蒙特卡罗盒定位(MCB)算法。通过对RSSI测距信息分区间管理来加强过滤条件,提高定位精度;同时采样阶段利用已满足过滤条件的样本点生成更有效的样本,从而提高采样效率;最后通过牛顿插值法预测节点运动轨迹,样本点与未知节点运动轨迹越接近则其权值越大,据此对样本点进行加权处理得到节点的最佳估计位置。仿真结果表明,改进方案在不同的锚节点密度、通信半径、运动速度等情况下均表现出良好性能,且定位精度与同等条件下的蒙特卡罗盒算法相比均有提高。

    基于信号功率随机衰落模型的无线传感器网络干扰感知路由
    张凯萍, 毛建景
    2015, 35(4):  921-924.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.0921
    摘要 ( )   PDF (736KB) ( )  
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    为了降低无线传感器网络信号功率的衰减以及节点干扰对数据传输效率所造成的影响,提出了一种基于信号功率随机衰落模型的无线传感器网络干扰感知路由。首先,根据概率论提出了干扰节点不同分布情况下成功传输数据的两种概率干扰模型,并将节点的干扰、路由收敛及节点剩余能量问题作为路由度量建立了干扰感知路由;然后,通过将干扰、路由收敛,以及节点剩余能量作为评估权值,来共同决定最佳的下一跳节点。通过NS2的仿真数据表明,与基于差异化服务的干扰感知路由算法和基于编码的干扰感知路由协议相比,所提出的算法在数据投递平均成功率、能量消耗及平均延迟时间上均有一定优势。

    基于优化LT码的深空数据传输策略
    赵辉, 方高峰, 王琴
    2015, 35(4):  925-928.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.0925
    摘要 ( )   PDF (765KB) ( )  
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    针对深空通信中时延长、误码率高、信道非对称及短码长LT码冗余度高、译码成功率低等问题,提出一种基于优化LT(OLT)码的深空数据传输策略。首先通过调整度分布函数、采用新颖的数据包选择策略以及联合译码算法,提出OLT码。然后,提出基于OLT码的深空数据传输策略:发送端对数据文件进行OLT码编码并发送;在接收端,使用联合译码算法对接收到的编码包进行译码得到原始数据。仿真结果表明,与LT码相比,OLT码能够提高译码成功率并降低冗余度;与CFDP相比,该策略可以有效降低时延,提高数据传输的有效性和可靠性;在高丢包率的情况下,该策略的优势更加明显。

    基于网络编码的组播率与编码节点数的平衡
    蒲保兴, 赵乘麟
    2015, 35(4):  929-933.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.0929
    摘要 ( )   PDF (800KB) ( )  
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    为探究单源组播网络编码的组播率与最少编码节点数之间的关系,利用线性网络编码的导出与扩展技术,对两者间的关系进行了理论分析和推导,得出了"最少编码节点数随组播率单调递增"的结论。构造了一个多目标优化模型用于精确地描述两者间的数量关系。为求解这个多目标优化模型,设计出能搜索所有可行编码方案的策略。运用该策略,并结合NSGA-II,提出了求解该模型的算法。在需要兼顾两者平衡的情况下,模型的解为确定编码方案提供了选择依据。所提算法不仅能搜索出整个Pareto集,而且能在指定可行组播率区域的前提下,以较小的运算代价得出相应的部分Pareto集。仿真结果验证了理论分析的结论,表明了所提算法的可行性和有效性。

    直接序列扩频的分层级联随机共振接收算法
    王爱珍, 侯成郭, 任国凤
    2015, 35(4):  934-937.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.0934
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    为提高现有直接序列扩频通信的接收信号的解调增益,提出分层级联随机共振接收算法。通过在接收信号的载波下变频和基带信号解扩过程中分别设计级联双稳态随机共振系统,一方面实现了正弦载波信号的宽带化解调接收,另一方面实现了信道噪声的能量向信号能量的逐步转化。理论分析和仿真实验结果表明,所提算法可以通过改变采样频率扩大接收机的频谱适用范围,同时通过增加两层级联随机共振系统的级联数量提高接收机性能。

    先进计算
    云计算环境下基于蜜蜂觅食行为的任务负载均衡算法
    杨石, 王艳玲, 王永利
    2015, 35(4):  938-943.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.0938
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    针对云计算环境下的任务调度程序通常需要较多响应时间和通信成本的问题,提出了一种基于蜜蜂行为的负载均衡(HBB-LB)算法。首先,利用虚拟机(VM)进行负载平衡来最大化吞吐量;然后,对机器上任务的优先级进行平衡;最后,将平衡重点放在减少VM等待序列中任务的等待时间上,从而提高处理过程的整体吞吐量和优先级。利用CloudSim工具模拟云计算环境进行仿真实验,结果表明,相比粒子群优化(PSO)、蚁群算法(ACO)、动态负载均衡(DLB)、先入先出(FIFO)和加权轮询(WRR)算法, HBB-LB算法的平均响应时间分别节省了5%、13%、17%、67%、37%,最大完成时间分别节省了20%、23%、18%、55%、46%,可以更好地平衡非抢占式独立任务,适用于异构云计算系统。

    多租户集群中基于服务水平目标的调度机制
    杜雄杰, 王旻, 汤学海, 张章
    2015, 35(4):  944-949.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.0944
    摘要 ( )   PDF (949KB) ( )  
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    针对多租户集群中无法保证作业服务水平目标(SLO)的问题,提出了一种多租户场景下基于SLO的调度机制,其中包括优先调度算法和资源抢占算法。优先调度算法区别考虑超额使用资源的租户和未超额使用资源的租户,赋予后者的作业更高的优先级,在此前提下选择紧急度最高的作业,优先为其分配资源;资源抢占算法在资源受限的情况下,选择紧急度超过阈值的作业实施资源抢占,并根据租户的资源使用情况,在相应的运行作业范围内选择紧急度最低的作业,抢占其资源。实验结果表明,与现有保证公平的多租户调度器Capacity Scheduler相比,该调度机制可以在兼顾作业执行效率和租户间公平的前提下,显著提高作业的截止时间保证率,从而保证业务的服务水平目标。

    分段约束的超字并行向量发掘路径优化算法
    徐金龙, 赵荣彩, 韩林
    2015, 35(4):  950-955.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.0950
    摘要 ( )   PDF (877KB) ( )  
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    超字并行(SLP)是一种针对基本块的向量并行发掘方法,结合循环展开可以发掘更多的并行性,但同时也会产生过多的发掘路径。针对上述问题,提出了一种分段约束的SLP发掘路径优化算法;采用分段的冗余删除方法,来保证冗余删除后段的同构性。采用段间的SLP发掘,来约束发掘路径;最后进行pack调整来处理访存重叠的情况。实验结果表明,该方法有效增强了SLP向量化功能,对于测试程序,向量化的平均加速比接近2。

    基于一致性Hash的分布式海量分子检索模型
    孙霞, 禹龙, 田生伟, 闫奕霖, 林江丽
    2015, 35(4):  956-959.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.0956
    摘要 ( )   PDF (581KB) ( )  
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    针对大数据环境下,传统通用图匹配检索低效、折射率数据无法快速定位的问题,建立了基于一致性Hash的分布式海量分子检索模型。模型结合分子特点,将连续的折射率通过等宽算法离散化建立高速Hash索引,实现分布式海量分子检索系统,有效减小了参与计算的分子数据规模,并根据分子访问频次处理冲突从而提高分子检索效率。实验结果表明,在包含20万个分子的数据中,该方法平均检索耗时约为通用图匹配平均检索耗时的5%,模型性能稳定,具有高可扩展性;对于海量数据环境下依据折射率检索高频次分子较为适用。

    统一设备计算架构下的栅格河网提取并行算法
    王玉着, 刘修国, 张唯
    2015, 35(4):  960-963.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.0960
    摘要 ( )   PDF (764KB) ( )  
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    针对大规模高分辨率数字地形数据提取栅格河网效率低下的问题,提出了基于统一设备计算架构(CUDA)利用淹没模型提取栅格河网的并行算法。使用图形处理器(GPU)将汇流累积量计算分解为独立的多任务并行处理,通过数据异步传输减少数据交换时间,进而加速河网提取的运算。实验结果表明,该算法运行效率明显优于串行河网提取算法,在NVIDIA Geforce GTX660上对数据量为600 MB(网格大小为9784×8507)数字高程模型(DEM)数据提取河网加速比达到62。

    信息安全
    支持动态授权和文件评价的访问控制机制
    张悦, 郑东, 张应辉
    2015, 35(4):  964-967.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.0964
    摘要 ( )   PDF (619KB) ( )  
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    针对传统的访问控制方法不支持动态授权和文件评价、且存在恶意再分享隐患,设计了一种支持动态授权和文件评价的访问控制机制(DAFE-AC)。DAFE-AC采用的动态授权机制能够对已授权用户进行实时监控,保证了用户之间的相互监督;采用的文件评价机制可以支持文件解锁阈值的动态更新。基于Hash/索引数据库,DAFE-AC确保了文件在系统中的唯一性。在DAFE-AC中,用户授权值会随着其他用户行为动态变化,且用户可以通过对文件进行评价以消除恶意再分享。

    基于博弈论的网络服务提供商出口检测策略分析
    卜俊蓉, 冯丽萍, 石琼, 宋礼鹏
    2015, 35(4):  968-971.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.0968
    摘要 ( )   PDF (499KB) ( )  
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    网络服务提供商(ISP)作为网络信息的汇聚者和分发者是最佳的网络病毒防御方。但ISP出于对成本和代价的考虑,通常只检测流入信息而忽略流出信息。为此,对ISP在整个网络中所采取的安全措施进行了分析,提出了出口检测策略,以期对ISP进行策略选择提供参考。该方法的主要思路为:首先,建立了ISP与攻击者之间的博弈模型和网络病毒传播模型;其次,在考虑网络病毒动态传播的情况下,分析了ISP的出口检测策略变化对病毒传播的影响。理论分析表明:当不采取出口检测时,ISP自身被入侵的风险会增大;当采取出口检测时,不仅ISP自身的收益会提高,而且有助于提高整个网络的安全性。通过Matlab仿真实验验证了理论分析的正确性。

    基于支持向量机的恶意软件行为评估系统
    欧阳博宇, 刘新, 徐婵, 吴建, 安晓
    2015, 35(4):  972-976.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.0972
    摘要 ( )   PDF (900KB) ( )  
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    为解决恶意软件行为分析系统中分类准确率较低的问题,提出了一种基于支持向量机(SVM)的恶意软件分类方法。首先人工建立了一个以软件行为结果作为特征的危险行为库;然后捕获软件所有行为,并与危险行为库进行匹配,通过样本转换算法将匹配结果变成适合SVM处理的数据,再利用SVM进行分类。在SVM模型、核函数以及参数对(C,g)的选择方面先进行理论分析确定大致范围,再使用网格搜索和遗传算法(GA)相结合的方式进行寻优。为验证所提恶意软件分类方法的有效性,设计了一个基于SVM模型的恶意软件行为评估系统。实验结果表明,该系统的误报率和漏报率分别为5.52%和3.04%,比K近邻(KNN)、朴素贝叶斯(NB)算法更好,与反向传播(BP)神经网络相当,但比BP神经网络的训练和分类效率更高。

    基于伪随机函数的移动射频识别认证协议
    张琪, 梁向前, 位书敏
    2015, 35(4):  977-980.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.0977
    摘要 ( )   PDF (562KB) ( )  
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    为解决移动射频识别(RFID)中阅读器和后端服务器之间因无线传输出现的安全问题,提出一种基于伪随机函数的移动RFID双向认证协议。该协议满足EPC Class-1 Generation-2行业标准,且实现了标签、阅读器和后端服务器之间的双向认证,并通过GNY逻辑证明了其安全性。该协议能有效抵抗追踪、重放、同步化等攻击,而且它将主要计算转移到后端服务器,因此能降低标签的运算量和标签成本。

    基于W态的高效量子信息拆分方案
    谢淑珍, 谭晓青
    2015, 35(4):  981-984.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.0981
    摘要 ( )   PDF (758KB) ( )  
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    为提高基于W态的量子通信方案的效率,提出了一种新的基于W态的量子信息拆分(QIS)方案。该方案中,秘密分发者通过局域操作将经典信息编码在量子比特上,并在分发的量子比特中随机插入非正交态粒子进行检测窃听,参与者只需进行3粒子投影测量即可恢复秘密。方案使参与者能够利用1个W态直接共享2比特经典信息,并能够抵御截获-测量、截获-重发和纠缠附加粒子攻击,安全性得以保证。该方案效率较高, 理论上其量子比特效率为67%。

    基于蚁群算法的加强型可抵御攻击信任管理模型
    汪灏, 张玉清
    2015, 35(4):  985-990.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.0985
    摘要 ( )   PDF (1189KB) ( )  
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    通过将网络节点推荐行为分析和网络恶意节点密度的自适应机制纳入信誉度评价过程,提出了基于蚁群算法的加强型可抵御攻击信任管理模型——EAraTRM,以解决传统信任模型因较少考虑节点的推荐欺骗行为而导致容易在恶意节点的合谋攻击影响下失准的问题。在对比研究中发现,EAraTRM可以在网络中恶意节点密度达到90%,其他传统信任模型已经失效的情况下,仍保持较高的正确性。实验结果表明,EAraTRM能提高节点评价其他节点信誉度时的精度,并降低整个网络中恶意节点间进行合谋攻击的成功率。

    基于NetMagic平台的MD5算法硬件加速模型
    孟祥扬, 林琦
    2015, 35(4):  991-995.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.0991
    摘要 ( )   PDF (719KB) ( )  
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    针对MD5软件实现方法存在占用资源大、安全性差等缺点,提出了基于NetMagic平台的MD5硬件加速模型设计方案,并基于ModelSim和NetMagic平台对提出的非流水线与流水线硬件加速模型进行验证、分析。相比非流水线硬件加速模型,流水线硬件加速模型能提高MD5运算效率5倍,可用于网络处理器等硬件加密引擎,有效提高网络处理器等硬件设备的安全性和处理效率。

    人工智能
    互信息改进方法在术语抽取中的应用
    杜丽萍, 李晓戈, 周元哲, 邵春昌
    2015, 35(4):  996-1000.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.0996
    摘要 ( )   PDF (783KB) ( )  
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    为了确定改进互信息(PMIk)方法的参数k取何值时能够克服互信息(PMI)方法过高估计两个低频且总是一起出现的字串间结合强度的缺点,解决术语抽取系统采用经过分词的语料库时由于分词错误导致的某些术语无法抽取的问题,以及改善术语抽取系统的可移植性,提出了一种结合PMIk和两个基本过滤规则从未经过分词的语料库中进行术语抽取的算法。首先,利用PMIk方法计算两个字之间的结合强度,确定2元待扩展种子;其次,利用PMIk方法计算2元待扩展种子分别和其左边、右边的字的结合强度,确定2元是否能扩展为3元,如此迭代扩展出多元的候选术语;最后,利用两个基本过滤规则过滤候选术语中的垃圾串,得到最终结果。理论分析表明,当k≥3(k∈N+)时,PMIk方法能克服PMI方法的缺点。在1 GB的新浪财经博客语料库和300 MB百度贴吧语料库上的实验验证了理论分析的正确性,且PMIk方法获得了比PMI方法更高的精度,算法有良好的可移植性。

    作者标签主题模型在科技文献中的应用
    陈永恒, 左万利, 林耀进
    2015, 35(4):  1001-1005.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1001
    摘要 ( )   PDF (712KB) ( )  
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    作者主题模型被广泛应用于科技文献中作者的兴趣发现。针对作者主题模型不能利用文献的类别标签属性与主题之间的相关性进行主题发现的问题,在对作者主题模型分析的基础上,将科技文献之间固有的类别标签信息引入到作者主题模型中,提出了作者标签主题(LAT)模型。LAT模型通过实现文献的标签信息与主题之间的映射关系,实现文本的多标签判定,提升文档的聚类效果。与传统的潜在狄利克雷分配(LDA)和作者主题(AT)模型的对比实验结果表明,LAT模型能够显著提高模型的泛化能力,提升模型的运行性能。

    基于上下文语境的词义消歧方法
    杨陟卓
    2015, 35(4):  1006-1008.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1006
    摘要 ( )   PDF (608KB) ( )  
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    针对传统词义消歧方法面临的数据稀疏问题,提出一种基于上下文语境的词义消歧方法。该方法假设同一篇文章中的句子之间共享一些相同的话题,首先,抽取在同一篇文章中包含相同歧义词的句子,这些句子可以作为歧义句的上下文语境,为其中的一个歧义句子提供消歧知识;其次,通过一种无监督的词义消歧方法进行词义消歧。在真实的语料上实验结果表明,使用2个上下文语境句子,窗口大小为1时,该方法的消歧准确率比基线方法(OrigDisam)提高了3.26%。

    交互式机器翻译中译文查询行为的预测技术
    季铎, 马斌, 叶娜
    2015, 35(4):  1009-1012.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1009
    摘要 ( )   PDF (606KB) ( )  
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    以交互式机器翻译(IMT)为研究背景,针对用户在翻译过程中调用双语查词而导致的鼠标-键盘频繁切换的问题,提出了一种面向翻译查词行为的预测模型。该模型将查词行为转化为当前翻译条件下的译文选择问题,利用对齐模型、翻译模型和语言模型实现了高准确率的查词行为预测。在人工双语对齐语料的测试中,该方法预测准确率约为64.99%,特别对占有比例较高的名词预测正确率可达71.43%,能有效减少人工翻译中的重复性和机械性操作,改善了用户使用交互翻译系统的翻译体验,从而提高翻译效率。

    基于自监督学习的维基百科家庭关系抽取
    朱苏阳, 惠浩添, 钱龙华, 张民
    2015, 35(4):  1013-1016.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1013
    摘要 ( )   PDF (773KB) ( )  
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    传统有监督的关系抽取方法需要大量人工标注的训练语料,而半监督方法则召回率较低,对此提出了一种基于自监督学习来抽取人物家庭关系的方法。该方法首先将中文维基百科的半结构化信息——家庭关系三元组映射到自由文本中,从而自动生成已标注的训练语料;然后,使用基于特征的关系抽取方法从中文维基百科的文本中获取人物间的家庭关系。在一个人工标注的家庭关系网络测试集上的实验结果表明,该方法优于自举方法,其F1指数达到77%,说明自监督学习可以较为有效地抽取人物家庭关系。

    基于HRank的微博用户影响力评价
    贾冲冲, 王名扬, 车鑫
    2015, 35(4):  1017-1020.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1017
    摘要 ( )   PDF (645KB) ( )  
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    针对微博社交网络平台中的用户影响力评价问题,提出了一种基于HRank的评价算法。该算法将评价科学家科研绩效影响力的判定参数H指数引入进来,构造出能反映用户影响覆盖度的粉丝H指数和用户微博受追捧程度的微博被转发H指数,以分别表征用户的静态特征和在微博平台上的动态行为特征。在此基础上,结合粉丝H指数和微博被转发H指数构建出对用户影响力进行综合评价的HRank模型。粉丝数与用户影响力的相关性不是很强,同样数据集下相对PageRank,HRank用户影响力模型与新浪用户影响力官方排名更为接近,可有效实现对微博用户影响力的客观评判。

    基于维基百科的领域历史沿革信息抽取
    赵佳鹏, 林民
    2015, 35(4):  1021-1025.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1021
    摘要 ( )   PDF (911KB) ( )  
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    针对在软件工程的教学过程中,由于领域概念种类多、演变快,导致学生理解记忆困难的问题,提出了通过抽取软件工程领域历史沿革主题信息构建知识库的方法。该方法首先结合自然语言处理技术与Web信息抽取技术从维基百科的自由文本中抽取实体与实体关系构建候选集;再利用关键词抽取方法TextRank从候选集中抽取与历史沿革关系最密切的实体关系;最后以关键实体关系为核心,抽取邻近的时间实体与概念实体组成五元组构建了知识库。在抽取信息的过程中,结合文本的语义信息对TextRank算法进行了改进,提高了抽取的准确率。实验结果表明,该知识库能够将软件工程领域的概念按时序特征组织在一起,验证了所提方法的有效性。

    局部分块的一类支持向量数据描述
    杨小明, 胡文军, 楼俊钢, 蒋云良
    2015, 35(4):  1026-1029.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1026
    摘要 ( )   PDF (736KB) ( )  
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    针对支持向量数据描述(SVDD)不能鉴别数据局部几何结构信息问题,提出了一种新颖的异常数据检测方法,称为局部分块的一类支持向量数据描述(OCSVDDLP)。首先对数据进行局部分块,然后利用局部分块进行样本重构,最后采用SVDD对重构样本进行学习进而获得决策模型。人造数据集实验结果表明OCSVDDLP能够捕捉数据的全局几何结构,也具备揭示数据局部几何结构信息的能力;真实数据集实验结果表明OCSVDDLP在异常检测中具有较好的性能优势。

    信息系统的属性信息粒计算方法
    郝彦彬, 郭晓, 杨乃定
    2015, 35(4):  1030-1034.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1030
    摘要 ( )   PDF (761KB) ( )  
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    根据属性上的函数依赖关系,提出了信息系统属性信息粒的概念,并给出了可分离信息系统的粒结构计算方法。首先,定义了信息系统可分离性,证明了如果一个信息系统是可分离的,则该系统的粒结构可分解为该系统的子系统粒结构的笛卡儿乘积;其次,给出了信息系统可分离性的判别方法及信息系统分解算法;最后,分析了该计算方法的复杂度。分析结果表明,与直接计算信息系统的粒结构相比,该计算方法可将计算复杂度从O(2n)降低到O(2n1+2n2+…+2nk),n=n1+n2+…+nk。理论分析和实例计算表明,该计算方法是可行的。

    物联网网关中轻量化规则引擎的设计与实现
    田瑞琴, 吴尽昭, 唐鼎
    2015, 35(4):  1035-1039.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1035
    摘要 ( )   PDF (770KB) ( )  
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    针对物联网网关不适用于多个应用场景的问题,提出了在网关上实现规则引擎的方法。该方法通过"关联事实"属性和 "议程推理"机制,解决了传统规则引擎如JRules等无法应用于轻量级网关设备并且运行时间和响应时间较长的问题。添加"关联事实"属性能减小匹配规则集的大小,"议程推理"机制能避免匹配过程中不必要的等待时间。基于上述方法,在物联网网关上设计并实现了一种快速轻量化规则引擎(FLRE),并用规模不等的数据集测试。实验结果表明,添加"关联事实"属性能将规则引擎的运行速度提高8%~30%,"议程推理"机制能将规则引擎的响应速度提高7%~35%,使规则引擎能够高效地应用于物联网网关上。

    自适应任务分配的粒子群优化算法
    林国汉, 章兢, 刘朝华
    2015, 35(4):  1040-1044.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1040
    摘要 ( )   PDF (695KB) ( )  
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    针对基本粒子群优化(PSO)算法早熟收敛、易陷入局部极值的缺陷,提出自适应任务分配的粒子群优化算法。该算法根据粒子的多样性动态分配粒子任务,把种群粒子分为开发和探索两种类型,分别采用全局模型和动态邻域局部模型执行开发和探索任务以平衡算法的全局和局部搜索能力,维持种群多样性。动态邻域模型扩大了解的搜索空间,能有效抑制早熟停滞现象,采用高斯扰动对处于停滞状态的精英粒子进行学习,协助精英粒子跳出局部最优,进入解空间的其他区域继续进行搜索。针对6个标准复合测试函数进行实验,结果表明所提算法具有更强的全局搜索能力,求解精度更高。

    灰色关联分析和粒子群优化算法相融合的合作伙伴选择
    黄会群
    2015, 35(4):  1045-1048.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1045
    摘要 ( )   PDF (492KB) ( )  
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    针对目前解决云服务商合作伙伴选择问题方法均存在如搜索速度变慢、实用性差、难以获得完全合理的选择方案等不足,提出了一种灰色关联分析和粒子群优化(PSO)算法相融合的合作伙伴选择方法。首先采用灰色关联法对云服务商的评价指标进行筛选,并计算每一种指标的权重值;然后建立云环境下服务商合作伙伴选择问题的数学模型,并采用粒子群算法对其进行求解,找到云服务商合作伙伴选择的最佳方案。具体应用实例性能测试结果验证了方法的有效性和合理性,它可以选择出最佳的合作伙伴。

    基于圆形信赖域的改进和声搜索算法
    刘乐
    2015, 35(4):  1049-1056.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1049
    摘要 ( )   PDF (1149KB) ( )  
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    针对标准和声搜索(HS)算法易陷入局部最优、收敛精度不高的不足,提出了一种基于圆形信赖域(CTR)的新型和声搜索算法——CTRHS。该算法运用逐双音调一次性产生方式,在记忆思考环节交互式地采取面向圆形信赖域的集约化思考操作,在双音调微调环节利用当前和声记忆库中的最好或最差和声来确定微调带宽,并且以新生成和声直接替换当前和声记忆库中最差和声来实现和声记忆库的更新。通过在9种标准测试函数上对CTRHS算法进行实验验证和算法性能对比,结果表明CTRHS算法在解质量、收敛性能上优于文献中已报道的7种HS改进算法,且当和声记忆库规模(HMS)、和声记忆库思考率(HMCR)分别取5和0.99时,它能表现出更佳的全局优化性能。

    分阶段搜索的改进人工蜂群算法
    李国亮, 魏振华, 徐蕾
    2015, 35(4):  1057-1061.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1057
    摘要 ( )   PDF (707KB) ( )  
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    针对人工蜂群(ABC)及其改进算法在求解高维复杂函数优化问题时,存在求解精度低、收敛速度慢、易陷入局部寻优且改进算法控制参数多的不足,提出一种分阶段搜索的改进人工蜂群算法。该算法设计了分阶段雇佣蜂搜索策略,使雇佣蜂在不同阶段具备不同的搜索特点,降低了算法陷入局部极值的概率;定义逃逸半径,使其能够更好地指导早熟个体跳出局部极值,避免了逃逸行为的盲目性;同时,采用均匀分布结合反向学习的初始化策略,促使初始解分布均匀且质量较优。通过对优化问题中8个典型高维复杂函数的仿真实验结果表明,该改进算法求解精度更高,收敛速度更快,更加适合高维复杂函数求解。

    基于模拟退火的花朵授粉优化算法
    肖辉辉, 万常选, 段艳明, 钟青
    2015, 35(4):  1062-1066.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1062
    摘要 ( )   PDF (799KB) ( )  
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    针对花朵授粉算法寻优精度低、收敛速度慢、易陷入局部极小的不足,提出一种把模拟退火(SA)融入到花朵授粉算法中的混合算法。该算法通过SA的概率突跳策略使其避免陷入局部最优,并利用SA的全域搜索的性能增强算法的全局寻优能力。通过6个标准测试函数进行测试,仿真结果表明,改进算法在4个测试函数中能够找到理论最优值,其收敛精度、收敛速度、鲁棒性均比基本的花朵授粉算法(FPA)、蝙蝠算法(BA)、粒子群优化(PSO)算法及改进的粒子群算法有较大的提高;同时,对非线性方程组问题进行求解的算例应用也验证了改进算法的有效性。

    混沌拟态物理优化的认知频谱差异分配
    贾遂民, 魏萌, 胡明生
    2015, 35(4):  1067-1070.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1067
    摘要 ( )   PDF (549KB) ( )  
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    针对认知无线电网络的频谱分配问题,提出了一种考虑频谱可用率的分配模型,并在约束处理时,将可用率更高的频谱分配给认知用户;基于频谱分配问题的NP(非确定性多项式)特性,进而提出了一种基于混沌拟态物理优化的智能算法。使用混沌的遍历性初始化种群,改进了微粒的作用力方程,避免算法陷入局部最优。仿真实验结果表明:该算法能获得更高的网络收益,提高了频谱使用效率。

    基于模拟退火粒子群算法的不可靠测试点优化
    羌晓清, 景博, 邓森, 焦晓璇, 苏月
    2015, 35(4):  1071-1074.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1071
    摘要 ( )   PDF (693KB) ( )  
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    针对实际复杂系统测试与诊断时存在虚警和漏检的情况问题,提出在不可靠测试条件下,基于模拟退火粒子群(SA-PSO)算法的测试点优化方法。首先综合考虑不可靠测试条件下测试点的故障检测能力、故障隔离能力及结果信任度设计了评价测试点性能的启发函数;然后,将该启发函数与测试费用最小原则相结合,并根据测试性指标的要求,构建确保测试点最优的适应度函数;最后,设计基于模拟退火粒子群算法的不可靠测试点优化步骤,并用阿波罗发射系统实例验证了该算法的优越性。结果表明SA-PSO算法能够在满足测试性指标的要求下获得最小测试费用的测试点集,其故障检测率、隔离率都优于贪婪算法及遗传算法。

    虚拟现实与数字媒体
    基于带间预测的非负支撑域受限递归逆滤波盲复原算法
    黄德天, 郑力新, 柳培忠, 顾培婷
    2015, 35(4):  1075-1078.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1075
    摘要 ( )   PDF (792KB) ( )  
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    针对非负支撑域受限递归逆滤波(NAS-RIF)算法对噪声敏感和耗时长等缺点,提出了一种改进的NAS-RIF盲复原算法。首先,为了改进原始NAS-RIF算法的抗噪性能和复原效果,引入了一种新的NAS-RIF算法代价函数;其次,为了提高算法的运算效率,结合Haar小波变换,仅对低频子频带的图像进行NAS-RIF算法复原,而高频子频带的信息,则通过带间预测分别从低频子频带的复原图像中预测得到;最后,为了保证高频信息的准确性,提出了一种基于最小均方误差(MMSE)的带间预测。分别对模拟退化图像和真实图像进行了仿真实验,采用该算法得到的信噪比增益分别为5.2216 dB和8.1039 dB。实验结果表明:该算法在保持图像边缘细节的前提下,能够较好地抑制噪声;此外,该算法的运算效率也得到了较大的提高。

    基于梯度角度的直方图局部特征描述子的图像匹配算法
    方智文, 曹治国, 朱磊
    2015, 35(4):  1079-1083.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1079
    摘要 ( )   PDF (858KB) ( )  
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    针对传统的局部特征描述子在图像匹配效果和效率上很难兼顾的问题,提出了一种基于梯度角度的直方图(HGA)的图像匹配算法。该算法先通过加速片段测试特征(FAST)获取的图像关键点,然后采用块梯度计算和飞镖靶型结构对局部区域的结构特征进行描述。HGA有效地实现了在旋转、模糊、亮度等多种变换下的良好匹配性能,并在一定程度上具备抗仿射变换的能力。在各种复杂场景下,与高速鲁棒描述子(SURF)、尺度不变特征转换(SIFT)和FAST定向的抗旋转二进制鲁棒独立基元特征(BRIEF)描述子(ORB)进行的实验对比表明基于梯度角度的直方图局部特征描述子达到了匹配效果和效率的均衡,算法时间约为SIFT的1/3,点对匹配准确率均在94.5%以上。

    各向异性四阶偏微分方程耦合二阶偏微分方程的图像放大
    海涛, 席志红
    2015, 35(4):  1084-1088.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1084
    摘要 ( )   PDF (903KB) ( )  
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    针对增强图像中的弱边缘、细节纹理和消除二阶偏微分方程在图像平滑部分的阶梯效应问题,提出一种各向异性四阶偏微分方程耦合二阶偏微分方程的图像放大算法。算法通过像素的局部方差自适应约束阈值,实现图像中不同结构的各向异性四阶扩散,增强弱边缘和细节纹理,去除平滑部分阶梯效应,同时耦合改进的总变差方法和受梯度约束的冲激滤波器对边缘进行增强,放大算法采用双正交映射实现图像退化模型的约束。仿真实验证明该算法能够很好地增强边缘、细节和纹理,去除阶梯效应。与其他二阶偏微分方程放大算法比较,算法具有较好的主观视觉效果,算法放大图像的峰值信噪比(PSNR)和平均结构相似性测度(MSSIM)也高于其他二阶偏微分方程算法,其中平滑部分较多图像的PSNR比基于改进的总变差放大算法提高1 dB左右,细节纹理较多的图像提高0.5 dB以上。该算法的放大图像更加自然,弱边缘和细节能够得到分辨率增强。

    散乱点云近离群点识别算法
    赵京东, 杨凤华, 刘爱晶
    2015, 35(4):  1089-1092.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1089
    摘要 ( )   PDF (747KB) ( )  
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    针对原始曲面变化度的局部离群系数(SVLOF)无法有效滤除三维实体的棱边或棱角处的离群点问题,提出了一种散乱点云近离群点的滤除算法。该算法首先将SVLOF定义在类k邻域上,并将SVLOF的定义内容进行了扩展,使其既能滤除平滑曲面上的离群点,又能滤除三维实体的棱边或棱角点处的离群点,同时仍然保留SVLOF原有的足够宽泛的阈值选取空间。仿真数据和实际数据的实验结果均表明,在效率基本保持不变的情况下,所提算法能比原始SVLOF算法更有效地检测出距离主体点云近的离群点。

    基于形式概念分析的图像场景语义标注模型
    张素兰, 张继福, 胡立华, 褚萌
    2015, 35(4):  1093-1096.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1093
    摘要 ( )   PDF (590KB) ( )  
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    为生成有效表示图像场景语义的视觉词典,提高场景语义标注性能,提出一种基于形式概念分析(FCA)的图像场景语义标注模型。该方法首先将训练图像集与其初始的视觉词典抽象为形式背景,采用信息熵标识了各视觉单词的权重,并分别构造了各场景类别概念格结构;然后再利用各视觉单词权重的均值刻画概念格内涵上各组合视觉单词标注图像的贡献,按照类别视觉词典生成阈值,从格结构上有效提取了标注各类场景图像语义的视觉词典;最后,利用K最近邻标注测试图像的场景语义。在Fei-Fei Scene 13类自然场景图像数据集上进行实验,并与Fei-Fei方法和Bai方法相比,结果表明该方法在β=0.05和γ=15时,标注分类精度更优。

    基于全局特征和尺度不变特征转换特征融合的医学图像检索
    周东尧, 伍岳庆, 姚宇
    2015, 35(4):  1097-1100.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1097
    摘要 ( )   PDF (820KB) ( )  
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    特征提取是图像检索或图像配准的关键步骤,针对单一特征不能很好地表述图像的问题, 根据医学图像的特点,提出了一种融合全局特征和局部特征的医学图像检索算法。首先在研究单一特征医学图像检索算法的基础上, 提出了融合全局特征和相关反馈的检索算法;其次对尺度不变特征转换(SIFT)特征进行了优化,提出了改进的SIFT 特征提取算法和匹配算法;最后,为了保证结果的准确性并改进检索效果,采用了融合局部特征的方法逐步求精。通过对标准临床数字式X射线成像(DR)图像数据库的实验研究表明,该算法应用在医学图像的检索中有较好的结果。

    基于最大内切圆的椭圆孔组检测
    宦海, 黄凌霄, 张雨, 卢松
    2015, 35(4):  1101-1105.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1101
    摘要 ( )   PDF (742KB) ( )  
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    针对当前一些椭圆孔组工件检测成本高、时效低等问题,提出了一种基于最大内切圆的椭圆孔组检测方法。首先对椭圆孔组图像进行去噪、二值化和边缘检测等预处理;再根据椭圆的几何性质,结合椭圆中心估计方法和最值距离选取方法,求出椭圆最大内切圆,从而确定椭圆的中心坐标、长短轴长和倾斜角。实验数据表明,该方法能对椭圆孔组进行快速精确检测,在估计出椭圆中心的基础上能快速截取有效椭圆弧,大幅减少无效采样;与基于中心估计Hough椭圆检测算法和基于最小二乘改进椭圆检测算法相比,具有耗时短、精度高等优点,可有效应用于椭圆孔组工件的自动化检测。

    不完全量测下的水下纯方位系统目标跟踪算法
    丁薇, 李银伢
    2015, 35(4):  1106-1109.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1106
    摘要 ( )   PDF (545KB) ( )  
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    针对观测器探测概率小于1的不完全量测情况下的水下纯方位系统的目标跟踪问题,提出了不完全量测下的基于扩展卡尔曼滤波的目标跟踪算法。首先,建立不完全量测情况下的水下纯方位目标跟踪数学模型;其次,在数据出现不完全量测时,采用前一次的更新值对缺失数据进行弥补并完成滤波;最后,采用最优理论性能下界(CRLB)和均方根误差(RMSE)这两种评价准则对此算法进行评估。仿真实验结果表明:在不完全量测下的水下纯方位系统的目标跟踪问题中,所提出的基于扩展卡尔曼滤波的目标跟踪算法在保证预期跟踪精度的前提下,具有较高的实时性。

    基于生长动力学的芦苇属植株虚拟生长模型
    唐卫东, 李萍萍, 李金忠
    2015, 35(4):  1110-1115.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1110
    摘要 ( )   PDF (927KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对植株形态建模过程中由于缺乏生理生态特性而导致模型无法真实再现植株生长发育规律的问题,提出了一种基于生长动力学的植株形态变化模型构建方法。以芦苇属植株为例,首先研究了植株生长动力学特性,并以有效积温、生长速率变化等为驱动力构造了植株形态建成模型;其次,应用开放式L系统(Open-L)方法描述了植株冠层拓扑演变过程;最后,通过耦合植株拓扑与器官形体的几何模型及显示模型,给出了植株虚拟生长模型构建算法。实验结果表明,该方法实现了植株形态的可视化,并反映了植物生长机理,有利于动态掌握和预测植物生长发育状况。

    基于仿真的无人机遥感图像拼接误差分析
    李鹏俊, 李建增, 宋瑶, 张岩, 杜玉龙
    2015, 35(4):  1116-1119.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1116
    摘要 ( )   PDF (702KB) ( )  
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    针对多幅无人机遥感图像连续拼接时,累积误差逐渐增大导致拼接的图像严重扭曲变形的问题,提出了一种基于前方交会的投影误差修正算法。该算法根据前方交会原理,解算出同名点对所对应3D点的空间坐标;然后,将所有3D点正射投影到同一物平面上,并将正射点重投影到像平面上,获取校正后的同名点对;最后,利用M估计抽样一致性(MSAC)算法估计单应性矩阵,并进行图像拼接演示。仿真实验结果表明,所提算法能有效地消除投影误差,进而达到抑制无人机遥感图像拼接误差的目的。

    基于弹性配准的肺4D-CT中间相位图像重建
    耿丹丹, 王婷婷, 曹蕾, 张煜
    2015, 35(4):  1120-1123.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1120
    摘要 ( )   PDF (609KB) ( )  
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    针对肺四维计算机断层摄影(4D-CT)数据获取时辐射剂量高的缺点,提出了一种基于弹性配准的肺4D-CT中间相位图像重建方法,利用已知的两个特殊呼吸相位图像,重建出其他中间呼吸相位图像。其具体过程是:选择呼吸周期内的两个相位图像分别作为参考图像和浮动图像,首先用Active Demons配准方法估计出两个相位图像间的运动位移场;然后根据呼吸运动过程的线性假设,相应地求出浮动图像到中间相位图像的运动位移,继而重建出中间相位图像。实验结果表明,重建出的中间相位图像不仅在视觉上与真实图像非常接近,而且用标记点方法量化评价的平均误差也在3 mm内。所提基于弹性配准的重建方法能较准确地重建出肺4D-CT中间相位图像。

    基于加速健壮特征拟合算法和Chan-Vese模型的超声图像腔室分割方法
    陈小龙, 王晓东, 李昕, 叶剑宇, 姚宇
    2015, 35(4):  1124-1128.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1124
    摘要 ( )   PDF (757KB) ( )  
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    针对超声心动周期序列图的腔室自动分割过程中,弱边缘轮廓难以有效提取的问题,提出一种基于加速健壮特征(SURF)拟合算法和Chan-Vese模型的超声图像腔室分割方法。首先对序列中第一帧图像进行人工标记弱边缘轮廓;然后,提取弱边缘轮廓周围的SURF点,建立Delaunay三角网;接着,通过相邻两帧之间的特征点匹配,预测后续帧的弱边缘轮廓;之后,用Chan-Vese模型提取粗糙轮廓;最后采用区域生长算法得到精确的目标轮廓。实验结果表明,该算法能较好地完整提取超声序列图像中含弱边缘的腔室轮廓,并且与专家手动分割结果相近。

    基于稀疏编码的手背静脉识别算法
    贾旭, 王锦凯, 崔建江, 孙福明, 薛定宇
    2015, 35(4):  1129-1132.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1129
    摘要 ( )   PDF (726KB) ( )  
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    为提高静脉特征提取的有效性,提出了基于稀疏编码的手背静脉识别算法。首先,在图像采集过程中,依据实时的质量评价结果对采集系统参数进行自适应调整,获取高质量静脉图像;其次,针对主观选择的特征有效性主要依赖于经验的缺陷,提出了基于稀疏编码的特征学习机制,从而获得客观优质的静脉特征。实验结果表明,基于所提算法获得的静脉特征具有较好的类间区分性与类内紧凑性,令使用该算法的系统具有较高的识别率。

    基于显著图的输电线路杆塔图像拼接方法
    张旭, 高佼, 王万国, 刘俍, 张晶晶
    2015, 35(4):  1133-1136.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1133
    摘要 ( )   PDF (664KB) ( )  
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    无人机拍摄的输电线路杆塔图像分辨率高且背景复杂,基于传统特征点的拼接算法在背景中检测出大量的特征点增加了图像匹配的时间,影响了杆塔的匹配精度。针对该问题提出了一种既稳定又具有较小时间开销的输电线路杆塔图像自动拼接方法,利用改进的显著性检测算法得到杆塔图像的显著图,将图像的前景与背景分离,减少了背景对图像中杆塔拼接效果的影响;并采用基于定向的加速分割检测特征(FAST)和旋转不变性的二进制鲁棒独立元素特征(BRIEF)描述子(ORB)特征点的图像匹配算法,以提高特征点提取和匹配的速率;最后利用多尺度融合策略得到最终的拼接结果。实验结果表明,所提方法具有较好的拼接效果和拼接效率。

    数据技术
    大数据评测基准的研发现状与趋势
    周晓云, 覃雄派, 王秋月
    2015, 35(4):  1137-1142.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1137
    摘要 ( )   PDF (1039KB) ( )  
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    工业界、学术界,以及最终用户都急切需要一个大数据的评测基准, 用以评估现有的大数据系统,改进现有技术以及开发新的技术。回顾了近几年来大数据评测基准研发方面的主要工作。 对它们的特点和缺点进行了比较分析。在此基础上, 对研发新的大数据评测基准提出了一系列考虑因素:1)为了对整个大数据平台的不同子工具进行评测, 以及把大数据平台作为一个整体进行评测, 需要研发面向组件的评测基准和面向大数据平台整体的评测基准, 后者是前者的有机组合;2)工作负载除了SQL查询之外, 必须包含大数据分析任务所需要的各种复杂分析功能, 涵盖各类应用需求;3)在评测指标方面,除了性能指标(响应时间和吞吐量)之外, 还需要考虑其他指标的评测, 包括系统的可扩展性、容错性、节能性和安全性等。

    基于Hadoop的海量嘈杂数据决策树算法的实现
    刘亚秋, 李海涛, 景维鹏
    2015, 35(4):  1143-1147.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1143
    摘要 ( )   PDF (750KB) ( )  
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    针对当前决策树算法较少考虑训练集的嘈杂程度对模型的影响,以及传统驻留内存算法处理海量数据困难的问题,提出一种基于Hadoop平台的不确定概率C4.5算法——IP-C4.5算法。在训练模型时,IP-C4.5算法认为用于建树的训练集是不可靠的,通过用基于不确定概率的信息增益率作为分裂属性选择标准,减小了训练集的嘈杂性对模型的影响。在Hadoop平台下,通过将IP-C4.5算法以文件分裂的方式进行MapReduce化程序设计,增强了处理海量数据的能力。与C4.5和完全信条树(CCDT)算法的对比实验结果表明,在训练集数据是嘈杂的情况下,IP-C4.5算法的准确率相对更高,尤其当数据嘈杂度大于10%时,表现更加优秀;并且基于Hadoop的并行化的IP-C4.5算法具有处理海量数据的能力。

    基于位置簇的移动生活服务个性化推荐技术
    郑慧, 李冰, 陈冬林, 刘平峰
    2015, 35(4):  1148-1153.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1148
    摘要 ( )   PDF (842KB) ( )  
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    当前的移动推荐系统只将位置信息作为推荐属性处理,弱化了其在推荐中所起的作用,更重要的是忽略了移动生活服务位置相关性和用户空间运动有界性特征。针对该问题,设计了基于位置簇的用户偏好表示模型和移动生活服务个性化推荐算法。该算法通过模糊聚类得到位置簇,使用遗忘因子调节用户在该位置簇对服务资源属性值的偏好,并且采用概率分布和信息熵理论计算属性权重,按位置簇对用户偏好和服务资源进行匹配得到top-N推荐集。由于位置簇的定义,使得算法给出与用户偏好相似度较高的服务资源。案例分析结果符合这一结论,从而验证了算法的有效性和精确性。

    基于Skyline的搜索结果排序方法
    尹文科, 吴姗姗, 丁峰, 荀智德
    2015, 35(4):  1154-1158.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1154
    摘要 ( )   PDF (871KB) ( )  
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    针对现有垂直搜索引擎的排序结果存在多样性差和冗余度高的问题,提出了一种基于Skyline的搜索结果排序方法。该方法通过计算搜索结果的轮廓等级、支配度和覆盖度作为排序依据,并且为加快轮廓等级和支配度的计算,使用了一种基于Bitmap的轮廓等级和支配度计算算法。实验结果表明,该方法的排序结果具有低冗余度和高多样性的优点,并且具有更快的轮廓等级和支配度计算速度。

    计算机软件技术
    面向云测试的并行测试用例自动生成方法
    刘晓强, 解筱梦, 杜明, 常姗, 蔡立志, 刘振宇
    2015, 35(4):  1159-1163.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1159
    摘要 ( )   PDF (780KB) ( )  
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    为实现云计算环境下的高效软件测试,提出一种Web 应用系统功能测试的并行测试用例自动生成方法。该方法首先根据场景流图采用深度优先遍历算法生成并行测试路径,录制组合产生并行测试脚本,并进行参数化处理;然后,使用基于搜索的软件测试(SBST)方法自动生成可经过目标路径的有效测试数据集,脚本与数据耦合形成大量可并行部署的自动化测试用例。为验证方法的有效性设计了自动化云测试原型系统。实验结果表明,该并行测试用例自动生成方法可以高效地为云平台提供测试用例输入,提高测试效率。

    基于时间自动机模型的无线传感器网络数据收集协议测试用例生成
    王非, 杨红丽, 秦胜潮, 胡世超, 刘渊
    2015, 35(4):  1164-1168.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1164
    摘要 ( )   PDF (739KB) ( )  
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    从协议测试的角度出发研究了基于时间自动机模型的无线传感器网络数据收集协议测试用例生成方法,提出利用UPPAAL工具对数据收集协议建立时间自动机模型,进而利用UPPAAL CoVer工具生成满足特定覆盖标准的测试路径集合的方法。为了便于生成实际测试用例,开发了辅助自动测试用例生成工具ATCGT。通过一个工业界的无线抄表数据收集协议的建模与测试用例生成实例,阐明了该方法的有效性。

    基于软件多版本演化提取克隆谱系
    涂颖, 张丽萍, 王春晖, 侯敏, 刘东升
    2015, 35(4):  1169-1173.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1169
    摘要 ( )   PDF (985KB) ( )  
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    针对单个版本克隆检测结果不足以体现克隆特征这一问题,从软件多版本中自动提取克隆谱系,获得克隆在软件演化过程中表现出的模式和特征。首先基于克隆代码Token表示及其所在文件名称、函数名称等位置属性,准确映射软件历时演化版本间的克隆代码,进而识别克隆演化模式;然后匹配克隆类ID号,合并所有相邻版本间的映射结果及演化模式信息,得到克隆谱系。同时开发了相应的克隆谱系自动提取工具FCG对6款开源软件进行了测试,发现当前版本中克隆代码平均生命周期占所研究版本总数的70%以上,且大部分没有发生变化,说明大部分克隆能被较好地维护,但也存在少量不稳定的克隆可能导致软件缺陷,需要修改或重构。实验结果表明FCG可高效提取克隆谱系,有助于更好地理解克隆及有针对性地管理克隆。

    行业与领域应用
    基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法
    沈锋, 李伟东
    2015, 35(4):  1174-1178.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1174
    摘要 ( )   PDF (707KB) ( )  
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    针对传统全球定位系统(GPS)接收机在高动态环境下跟踪性能不理想,提出一种基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法。利用锁频环(FLL)辅助锁相环(PLL)的方式代替传统单一跟踪环路,通过卡尔曼(Kalman)滤波器对接收机各跟踪通道中频信号进行综合处理。根据多条跟踪通道的伪距和伪距率残差对系统状态参量进行综合估计,并搭建Kalman滤波器的状态方程和量测方程,给出了跟踪环路反馈量,与传统标量跟踪模式下的跟踪性能进行了对比。仿真结果表明,基于载波频率辅助相位的GPS信号跟踪算法进入稳态时间减小了100 ms,位置误差精度提高了5 m,速度误差精度提高了近3 m/s,在接收机用户快速运动的环境下,能够很好地处理高动态信号。

    基于软件无线电的并行多输入多输出均衡技术
    张拥军, 陈艇
    2015, 35(4):  1179-1184.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1179
    摘要 ( )   PDF (866KB) ( )  
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    针对3GPP-LTE协议中多输入多输出(MIMO)均衡算法的高复杂度和高吞吐率问题,提出了一种面向软件无线电的并行MIMO均衡处理器,该处理器采用单指令流多数据流(SIMD)和超长指令字(VLIW)技术同时开发子载波间MIMO均衡和子载波内矩阵运算的并行性,并且每一个SIMD功能单元能够支持16 bit定点和20 bit伪浮点复数向量运算和矩阵运算,满足不同天线配置的MIMO均衡算法对处理精度、延迟和功耗的要求。实验结果表明,MIMO均衡处理器的4×4矩阵逆运算吞吐率达到了95 MInversion/s,满足3GPP-LTE协议的要求,并且其灵活可编程性和可配置性能够支持不同的均衡算法。

    基于Stackelberg博弈的多输入多输出雷达信号与目标干扰优化
    兰星, 王兴亮, 李伟, 吴昊天, 蒋孟燃
    2015, 35(4):  1185-1189.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1185
    摘要 ( )   PDF (677KB) ( )  
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    针对实际杂波环境中多输入多输出(MIMO)雷达与目标间检测与隐身的博弈问题,提出一种新的两步注水算法。首先建立时空编码模型;然后基于互信息量准则,用注水法分配目标干扰功率,用通用注水法分配雷达信号功率;最终得到强弱杂波环境Stackelberg博弈中目标占优和雷达占优的优化方案。仿真结果表明,雷达信号功率分配和通用注水水位变化规律均受杂波影响,两优化方案的互信息量在强杂波环境降低约50%,干扰影响系数分别降低0.2和0.25,互信息量受干扰影响程度降低,证明了所提算法的有效性。

    城市轨道交通列车快慢车模式运行图自动生成与CAD实现
    王先明, 陈荣武, 蔡哲扬, 王方超
    2015, 35(4):  1190-1195.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1190
    摘要 ( )   PDF (988KB) ( )  
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    根据人工手动绘制快慢车运行图的思路,提出将快车与慢车不同比例模块化的思路,保证不同时段行车对数满足要求的情况下,在不同模块之间添加过渡和调整以满足列车正常出入库,使自动生成的运行图最大限度地符合设计者的需求,能够在快慢车特定对数比例下完成不同线路的不同全日行车计划的绘制。而且能将运行图的数据用CAD脚本命令的格式导出,在CAD软件中实现运行图的自动铺画。最后以成都地铁18号线为例实现了快慢车模式下全日运行图的自动生成,验证了该方法的可行性。

    基于公共权重数据包络分析的军事训练绩效排序
    张有亮, 张宏军, 张睿, 杨波江, 曾子林, 郭利生
    2015, 35(4):  1196-1199.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1196
    摘要 ( )   PDF (521KB) ( )  
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    针对传统数据包络分析(DEA)公共权重生成方法不同时具备线性、规模无关优点的问题,根据军事训练绩效评估需求,提出了一种新的DEA公共权重生成方法。该方法以DEA有效单位为计算基础,首先对训练数据进行归一化,然后运用多目标规划模型求解,绩效排序结果更加公平合理,并且同时具有线性、规模无关的优点。最后,通过一个军事应用,证明了该方法科学、有效。

    基于图像视觉伺服的模糊比例积分微分控制系统
    王胜, 陈宁
    2015, 35(4):  1200-1204.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.04.1200
    摘要 ( )   PDF (743KB) ( )  
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    针对传统比例积分微分(PID)参数难整定、控制性能不理想等问题,将模糊控制理论与PID控制器相结合,构成模糊PID控制器。采用Eye-to-Hand视觉模型,引入图像视觉伺服机制,通过图像获取误差信号来实现对PID控制器三个参数Kp、TiTd的实时在线自适应调整。最后在以PC机、CompactRIO、NI-9401、互补金属氧化物半导体(CMOS)摄像头、电机驱动器及无刷直流(DC)电机组成的打孔机视觉伺服运动控制系统上完成了实验。结果表明,基于图像的视觉伺服模糊PID控制器相对于传统PID控制器响应速度提高了60%,超调量降低了80%,鲁棒性也更好;不仅能提高孔的定位精度,还能边加工边检测。

2022年 42卷 3期
刊出日期: 2022-03-10
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