当期目录

    2015年 第35卷 第6期 刊出日期:2015-06-10
    网络与通信
    基于能效的异构无线网络联合切换调度和资源分配算法
    邱畅啸, 冷甦鹏, 叶宇
    2015, 35(6):  1505-1508.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1505
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    在宏蜂窝和微蜂窝并存的异构无线网络中,为了提高系统能效,提出了一种联合切换调度和资源分配(JSRA)算法。首先,利用基于微基站睡眠的集中式切换调度算法(CUSA)来确定用户的关联基站,CUSA将微基站用户全部切换到宏基站是否能减少功耗作为判断微基站睡眠的准则;然后,基站采用基于最优信道质量的子载波分配调整(BCSA)算法为用户分配子载波和传输功率,BCSA算法通过调整最大能效用户和最小能效用户之间的子载波分配,保证网络能效逼近最优解。理论分析和实验仿真表明,同单独考虑用户切换或资源分配的三种算法相比,JSRA算法复杂度偏高,但是在用户数为120时网络功耗最多降低44.4%,用户总速率只比一种对比算法略有下降,最多提升80%,网络能效最多提升200%。实验结果表明,JSRA算法能够有效提高异构无线网络的网络能效。

    基于网络编码的对等网流媒体网络中优化的带宽分配策略
    陈卓, 周江
    2015, 35(6):  1509-1513.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1509
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    针对采用了网络编码技术的对等网(P2P)流媒体系统应用,提出一种基于负载转移的节点带宽资源均衡策略,尽可能避免节点选择邻居节点并请求带宽资源的随意性形成的节点过载。在策略中,当某些节点过载后将选取部分带宽资源负载较轻的节点作为负载转移节点,同时将请求节点所需数据通过阶梯型带宽分配方式推送给这些选择出的负载转移节点。数值仿真表明,这种负载转移的策略能够有效降低过载节点的带宽资源占用,避免网络热区的出现。

    基于改进双系统协同进化算法的无线传感器网络节点定位
    尚俊娜, 刘春菊, 岳克强, 李林
    2015, 35(6):  1514-1518.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1514
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    为进一步提高无线传感器网络(WSN)中节点的定位精度,提出了一种双系统协同进化(BCO)算法。改进算法利用粒子群优化(PSO)算法快速收敛的特性和混合蛙跳算法(SFLA)较高的寻优精度的特性,在较少的迭代次数内快速收敛且实现深度搜索达到较高的精度。仿真实验结果表明:在应用双系统协同进化算法对测试目标函数进行求解时,能非常接近最优解;同时将该算法应用到基于接收信号强度值(RSSI)测距的节点定位中,预测位置与实际位置的绝对误差在0.05 m范围内;相比基于RSSI的分步粒子群算法(IPSO-RSSI),其定位精度至少提高了10倍。

    基于改进粒子群算法的无线传感器网络节点定位
    于泉, 孙顺远, 徐保国, 陈淑娟
    2015, 35(6):  1519-1522.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1519
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    针对传统距离矢量-跳数(DV-Hop)算法中最小二乘法的估计误差过大、粒子群(PSO)算法易陷入局部最优的问题,提出了一种改进粒子群算法与DV-Hop的融合算法。首先从粒子速度、惯性权重、学习策略、变异方面对粒子群算法进行改进,增强算法跳出局部最优的能力,提高迭代后期算法的搜索速度;然后在DV-Hop算法第三阶段采用改进粒子群算法优化节点的定位结果。仿真结果表明:相比传统DV-Hop算法、基于混沌粒子群算法的DV-Hop改进算法(MPSO1-DV-Hop)和基于改进型粒子群优化的DV-Hop算法(MPSO2-DV-Hop),该算法的定位精度高,稳定性好,适用于定位精度和稳定性要求较高的场景。

    车联网中基于功率控制的传输可靠性算法
    胡荣娜, 郭爱煌
    2015, 35(6):  1523-1526.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1523
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    针对车联网中车车通信间的传输可靠性差的问题,提出了一种最小最大功率控制传输可靠性评估(MMPETR)算法。首先,研究了移动车辆的发射功率控制技术对数据传输可靠性的影响,即增加发射端功率可提高消息传输成功率。其次,对现有的传输可靠性评估(ETR)算法进行改进,全面考虑了车车通信中发送端车辆成功分发告警消息所需的发射功率与该车辆本身的最小发射功率和最大发射功率之间的大小关系。最后,通过仿真给出发送端车辆的最小发射功率和最大发射功率的合理数值。仿真结果表明,MMPETR算法的传输成功概率比ETR算法增加了约4%,提高了传输可靠性。

    基于视频业务质量优化的认知无线电传输信道选择
    刘金霞, 陈莲娜, 刘延伟, 王遵义, 彭光超
    2015, 35(6):  1527-1530.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1527
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    认知无线电网络中,次级用户选择信道的传统技术基于信道特性对传输信道进行随机选择,忽略了应用层视频业务对信道质量的要求。针对该问题提出了一种基于视频业务质量优化的信道选择技术,优化视频业务端到端的传输质量。通过最小化端到端视频失真,跨层优化综合选择物理层传输信道、自适应调制与编码模式以及应用层的编码量化参数。该方法在多信道认知无线电网络下进行了大量的视频传输仿真模拟实验。实验结果表明该方法能够比不含信道选择的跨层优化方法提高认知无线电网络下次级用户的视频传输业务客观质量1.5 dB以上。

    分布式MIMO-OFDM信号多频偏多信道联合盲估计
    黄艳艳, 彭华
    2015, 35(6):  1531-1536.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1531
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    针对多径衰落信道下分布式多输入多输出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统中频偏信道联合盲估计难的问题,提出了一种有效的多频偏多信道联合盲估计方法。该算法利用盲解卷积分离算法接收信号的同时得到有频偏影响的多个信道,对分离后的多个信号进行逐个频偏估计,补偿整体信道并去除信道模糊度,得到有效的信道估计值。仿真结果表明,与基于导频的频偏信道估计方法相比,所提算法可在5 dB获得1e-6的频偏估计精度,在15 dB左右获得1e-2的信道估计精度,实现了分布式MIMO-OFDM信号的多频偏多信道联合盲估计。

    基于叠加编码及多用户调度的高斯传输信道优化算法
    宋海龙, 张书真
    2015, 35(6):  1537-1540.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1537
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    为了提高高斯传输信道的数据传输效率,提出了一种基于叠加编码及多用户调度的高斯传输信道优化算法(MGSC)。首先,该算法提出了高斯传输信道的系统模型,分析源-端的距离概率密度函数和累积分布函数以及用户的平均功率增益;接着,在高斯传输信道上采用最优的叠加编码与连续干扰消除的方法,并根据各个用户的效用函数来执行最佳的功率和速率分配,并通过概率优化方法来对信道用户进行选择,接入最佳的传输信道;最后,实验仿真结果表明,在信道接入用户变化的情况下,相比双向中继信道无线信号和功率传输优化算法(TWRC)以及基于矩阵与格球解码(LSD)技术的数据传输算法,MGSC的信道总数据传输速率分别提升10.2%和21.7%,并且信道增益的平均效果分别高出5.7%和6.4%。因此,MGSC在信道传输速率和信道增益上有较好的优化效果。

    IRA码预检测折线修正译码算法设计
    包志祥, 吕娜, 陈柯帆
    2015, 35(6):  1541-1545.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1541
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    不规则重复累积码(IRA)的译码通常采用置信传播(BP)译码算法,然而BP译码算法需进行双曲正切函数计算,复杂度高,不利于硬件实现。为此,提出一种基于分段函数修正和预检测机制结合的译码算法,通过对折线近似译码算法进行非均匀误差补偿,使其性能接近BP算法;同时引入预检测机制对校验节点信息传递进行预检测,判断出对后续迭代影响微小的对数似然信息,并将其移出迭代循环,从而减少计算量。仿真结果表明,该算法通过分段函数修正近似双曲正切函数、引入预检测机制能大大降低运算复杂度,并且具有接近BP算法的译码性能。

    多源多宿组播网络编码的可达信息率区域
    蒲保兴, 朱鸿鹏, 赵乘麟
    2015, 35(6):  1546-1551.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1546
    摘要 ( )   PDF (915KB) ( )  
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    为了解决多源多宿组播网络编码问题,提出了计算可达信息率区域的算法和构造线性网络编码的方法。在已有研究的基础上,把多源多宿组播网络编码问题转化为一个含有约束的单源组播网络编码问题,通过理论分析与推导,找出了各源点组播率之间的相互约束关系,进而构造了一个多目标优化模型来表征可达信息率区域的边界,提出了两种求解该多目标优化问题的方法:枚举法和基于遗传算法的多目标优化算法。从求出的Pareto边界可以导出可达信息率区域。选定了各源点的组播率后,通过求解含有约束的单源组播网络编码问题便可以构造出线性网络编码方案。仿真测试结果表明提出的方法可以求出可达信息率区域的整数点边界,并能构造线性网络编码方案。

    基于信号自适应传递的社团发现算法
    谭春妮, 张玉梅, 张嘉桐, 吴晓军
    2015, 35(6):  1552-1554.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1552
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    为了准确地检测出复杂网络的社团结构,提出一种基于信号自适应传递的社团发现方法。首先使信号在复杂网络上自适应地传递,从而获取网络中各节点对整个网络的影响向量,然后把网络中节点的拓扑结构转化成代数向量空间上的几何关系,最后结合聚类特性发现网络中的社团结构。为获取更加合理的空间向量,提出最佳传递次数,缩小搜索空间,增强算法寻优能力。该算法在计算机生成网络、Zachary网络和美国大学生足球赛网络上进行实验测试, 并与GN算法、谱聚类算法、极值优化算法和信号传递算法进行实验对比,社团划分的准确性和精确性均有所提高,证明该算法具有有效性和可行性。

    先进计算
    基于轻量操作系统的虚拟机内省与内存安全监测
    马乐乐, 岳晓萌, 王玉庆, 杨秋松
    2015, 35(6):  1555-1559.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1555
    摘要 ( )   PDF (814KB) ( )  
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    针对在传统特权虚拟机中利用虚拟机内省实时监测其他虚拟机内存安全的方法不利于安全模块与系统其他部分的隔离,且会拖慢虚拟平台的整体性能的问题,提出基于轻量操作系统实现虚拟机内省的安全架构,并提出基于内存完整性度量的内存安全监测方案。通过在轻量客户机中实现内存实时检测与度量,减小了安全模块的可攻击面,降低了对虚拟平台整体性能的影响。通过无干涉的内存度量和自定义的虚拟平台授权策略增强了安全模块的隔离性。基于Xen中的小型操作系统Mini-OS实现了虚拟机内省与内存检测系统原型,评估表明该方案比在特权虚拟机中实现的同等功能减少了92%以上的性能损耗,有效提高了虚拟机内省与实时度量的效率。

    复杂网络零模型的量化评估
    李欢, 卢罡, 郭俊霞
    2015, 35(6):  1560-1563.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1560
    摘要 ( )   PDF (731KB) ( )  
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    针对随机置乱算法生成复杂网络的零模型时,因不同阶次零模型成功置乱概率的差异导致难以准确判断零模型何时能够趋于稳定的问题,定义了"成功置乱次数"的概念,并提出使用"成功置乱次数"替代传统的"尝试置乱次数"进行算法设定。提出的成功置乱次数指标仅在随机选择的边满足相应阶次零模型的置乱条件从而被成功置乱后进行累加。各阶次零模型生成实验表明,使用该算法设定方式后各网络拓扑指标均能在较小的成功置乱次数范围内趋于稳定。进一步的量化分析表明,按阶次分别设定成功置乱次数为网络边数的2倍、1倍、1倍即可得到质量较好的0阶、1阶、2阶零模型。

    基于图形处理器的球面Voronoi图生成算法优化
    王磊, 王鹏飞, 赵学胜, 卢立托
    2015, 35(6):  1564-1566.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1564
    摘要 ( )   PDF (612KB) ( )  
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    基于四元三角格网(QTM)之间距离计算与比较的球面Voronoi图生成算法相对于扩张算法具有较高的精度,但由于需要计算并比较每个格网到所有种子点的距离,致使算法效率较低。针对这一问题,利用图形处理器(GPU)并行计算对算法进行实现,然后从GPU共享内存、常量内存、寄存器等三种内存的访问方面进行优化,最后用C++语言和统一计算设备架构(CUDA)开发了实验系统,对优化前后算法的效率进行对比。实验结果表明,不同内存的合理使用能在很大程度上提高算法的效率,且数据规模越大,所获得的加速比越高。

    云环境下基于服务等级协议的信任评估模型
    马满福, 王梅
    2015, 35(6):  1567-1572.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1567
    摘要 ( )   PDF (970KB) ( )  
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    针对用户在交互过程中对云服务商缺乏信任的问题,提出了一个基于服务等级协议(SLA)的云计算信任模型。在该模型中,云服务商在向服务中心——可信的第三方平台注册时,首先提交自身的实力评估报告,说明其实力、运营、技术及提供的服务属性等,服务中心根据相关的评价标准对该云服务商进行评估,得到系统信任;其次把系统信任引入到传统的声誉机制中,把系统信任、直接信任和间接信任作为评估一个云服务提供商的三个重要因素,并计算出云服务商的综合信任度;最后用户根据云服务商提供的服务和综合信任度与其进行SLA协商,确定最终交互对象,屏蔽掉不诚实或信誉较低的云服务商。实验结果表明,在基于服务等级协议的信任模型中,由于引入了系统信任,云服务商综合信誉的获得更全面准确、有效地防止了云服务商的不诚信行为,提高了交互的成功率。

    基于密文策略属性加密体制的匿名云存储隐私保护方案
    徐潜, 谭成翔
    2015, 35(6):  1573-1579.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1573
    摘要 ( )   PDF (1054KB) ( )  
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    针对云存储中数据机密性问题,为解决密钥泄漏与属性撤销问题,从数据的机密性存储以及访问的不可区分性两个方面设计了基于密文策略属性加密体制(CP_ABE)的匿名云存储隐私保护方案。提出了关于密钥泄漏的前向安全的不可逆密钥更新算法;在层次化用户组以及改进的Subset-Difference算法基础上,利用云端数据重加密算法实现属性的细粒度撤销;基于同态加密算法实现k匿名l多样性数据请求,隐藏用户潜在兴趣,并在数据应答中插入数据的二次加密,满足关于密钥泄漏的后向安全。在标准安全模型下,基于l阶双线性Diffie-Hellman(判定性l-BDHE)假设给出所提出方案的选择性安全证明,并分别从计算开销、密钥长度以及安全性等方面验证了方案的性能优势。

    云环境下基于聚簇的科学工作流执行优化策略
    段菊, 陈旺虎, 王润平, 俞茂义, 王世凯
    2015, 35(6):  1580-1584.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1580
    摘要 ( )   PDF (783KB) ( )  
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    基于云环境下的科学工作流,以提高处理机利用率、降低费用为目标,提出了一种基于聚簇的执行优化策略。该策略首先基于合理的任务复制和分簇,以实现关键任务的尽早调度;在此基础上,对任务簇再次进行聚集,以充分利用任务簇中任务间可能的空闲时间。实验表明,该策略能够提高任务的并行度,提前工作流的最早完成时间,并且在提高处理机的利用率和降低科学工作流的执行费用方面有显著效果。

    服务水平协议感知的云中心利润最大化资源配置
    何怀文, 傅瑜, 杨亮
    2015, 35(6):  1585-1589.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1585
    摘要 ( )   PDF (693KB) ( )  
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    针对云计算中心优化资源配置以实现利润最大化的问题,提出基于服务水平协议(SLA)感知的云中心服务器数量和运行速率优化的分析模型,同时考虑了云中心能耗成本、服务器租用成本、用户等待时间、SLA违规惩罚等重要因素。通过数值仿真分析了服务器数量、运行速率变化对云中心利润的影响。数值仿真结果表明:在请求速率固定时,通过优化服务器数量、运行速率可使云中心获得最大利润;而随着请求速率的增加,优化服务器数量和运行速率将会使云中心利润呈线性增长。分析结果可为云服务提供商获得更好的收益提供参考方法。

    多处理器系统可靠性约束下的节能调度算法
    张彬连, 徐洪智
    2015, 35(6):  1590-1594.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1590
    摘要 ( )   PDF (751KB) ( )  
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    针对多处理器系统中随机到达的任务,设计了可靠性约束下的节能调度算法(ESACR)。该算法在满足任务截止期限的前提下选择一个预计产生能耗最小的处理器以节能,在单个处理器上运用最早截止期限优先策略进行调度并尽量使各个任务的执行电压/频率均衡,当新到任务在处理器上不能满足截止期限要求时则逐个调高前面未执行任务的电压/频率。同时,为保证系统的可靠性,ESACR给正在执行的任务预留错误恢复时间以保证当发生瞬时错误时该任务能被恢复。实验结果表明,与最高电压节能调度(HVEA)、最小能耗最小完成时间调度(ME-MC)、最早完成时间优先调度(EFF)相比,ESACR在保证系统可靠性的前提下节能效果最好。

    分布式在线交替方向乘子法
    许浩锋, 凌青
    2015, 35(6):  1595-1599.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1595
    摘要 ( )   PDF (826KB) ( )  
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    针对如何对分布式网络采集的数据进行在线学习的问题,提出了一种基于交替方向乘子法(ADMM)的分布式在线学习优化算法——分布式在线交替方向乘子法(DOM)。首先,针对分布式在线学习需要各节点根据新采集的数据来更新本地估计,同时保持网络中所有节点的估计趋于一致这一问题,建立了数学模型并设计DOM算法对其进行求解。其次,针对分布式在线学习问题定义了Regret 界,用以表征在线估计的性能;证明了当本地即时损失函数是凸函数时,DOM算法是收敛的,并给出了其收敛速度。最后,通过数值仿真实验结果表明,相比现有的分布式在线梯度下降法(DOGD)和分布式在线自主学习算法(DAOL),所提出的DOM算法具有更快的收敛性能。

    多尺度量子谐振子算法性能分析
    袁亚男, 王鹏, 刘峰
    2015, 35(6):  1600-1604.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1600
    摘要 ( )   PDF (714KB) ( )  
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    多尺度量子谐振子算法(MQHOA)具有良好的全局收敛性以及自适应性。为分析研究MQHOA求解精度与速度具体性能,通过求解整数非线性规划问题,将MQHOA和采用量子行为模型且已被广泛使用的量子粒子群优化(QPSO)算法以及改进的随机平均最好位置量子粒子群(QPSO-RM)算法进行理论模型和实验对比,仿真实验中,MQHOA对7组无约束整数规划问题的求解均取得100%成功率且求解速度整体上略快于QPSO和QPSO-RM;对2组有约束整数规划问题的求解速度比QPSO、QPSO-RM稍慢,但MQHOA的求解成功率均为100%,高于后两者;通过和QPSO、QPSO-RM的收敛过程进行对比,MQHOA更快更早于对比算法收敛到全局最优解。实验结果表明:MQHOA能有效地适应整数规划求解问题,能够避免陷入局部最优解的情况从而获得全局最优解,并在求解精度和收敛速度上均优于对比算法。
    人工智能
    基于不均衡样本重构的加权在线贯序极限学习机
    王金婉, 毛文涛, 何玲, 王礼云
    2015, 35(6):  1605-1610.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1605
    摘要 ( )   PDF (842KB) ( )  
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    针对现有学习算法难以有效提高不均衡在线贯序数据中少类样本分类精度的问题,提出一种基于不均衡样本重构的加权在线贯序极限学习机。该算法从提取在线贯序数据的分布特性入手,主要包括离线和在线两个阶段:离线阶段主要采用主曲线构建少类样本的可信区域,并通过对该区域内样本进行过采样,来构建符合样本分布趋势的均衡样本集,进而建立初始模型;而在线阶段则对贯序到达的数据根据训练误差赋予各样本相应权重,同时动态更新网络权值。采用UCI标准数据集和澳门实测气象数据进行实验对比,结果表明,与现有在线贯序极限学习机(OS-ELM)、极限学习机(ELM)和元认知在线贯序极限学习机(MCOS-ELM)相比,所提算法对少类样本的识别能力更高,且所提算法的模型训练时间与其他三种算法相差不大。结果表明在不影响算法复杂度的情况下,所提算法能有效提高少类样本的分类精度。

    基于多图的交替优化图直推方法
    修宇, 王骏, 王忠群, 刘三民
    2015, 35(6):  1611-1616.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1611
    摘要 ( )   PDF (929KB) ( )  
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    针对基于单图的半监督学习(GSSL)算法的性能受单个图质量的影响,且在单视图数据下,大多数基于多图的GSSL算法难以使用的问题,提出了一种基于多图的交替优化图直推方法(MG-GTAM)。首先,使用不同的图构建参数来构建单视图数据下的多个图,利用多个图来表达数据间关系;然后,借助交替迭代方式综合多个图的信息,选择置信度高的未标记样本进行伪标记并通过权重权衡各图的重要程度,以优化多图上的预测函数的一致性和平滑性;最后通过组合每个图的预测函数完成对所有未标记样本的标记。仿真实验表明,与经典的局部和全局一致(LGC)、高斯随机场和调和函数(GFHF)、交替优化直推(GTAM)、组合图拉普拉斯(CGL)算法相比,在COIL20目标物体数据集和NEC Animal数据集上,MG-GTAM的分类错误率比这些经典算法均有下降,表明了该方法具有良好的性能。实验结果表明, MG-GTAM能有效地利用多个图来表达数据之间的关系,获得更低的分类错误率。

    教与同伴学习粒子群算法求解多目标柔性作业车间调度问题
    吴定会, 孔飞, 田娜, 纪志成
    2015, 35(6):  1617-1622.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1617
    摘要 ( )   PDF (1018KB) ( )  
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    针对多目标柔性作业车间调度问题,提出了带Pareto非支配解集的教与同伴学习粒子群算法。首先,以工件的最大完工时间、最大机器负荷和所有机器总负荷为优化目标建立了多目标柔性作业车间调度模型。然后,该算法结合多目标Pareto方法和教与同伴学习粒子群算法,采用快速非支配排序算法产生初始Pareto非支配解集,用提取Pareto支配层程序更新Pareto非支配解集,同时采用混合分派规则产生初始种群,采用开口向上抛物线递减的惯性权重选择策略提高算法的收敛速度。最后,对3个Benchmark算例进行仿真实验。理论分析和仿真表明,与带向导性局部搜索的多目标进化算法(MOEA-GLS)和带局部搜索的控制遗传算法(AL-CGA)相比,对于相同的测试实例,该算法能产生更多更好的Pareto非支配解;在计算时间方面,该算法要小于带向导性局部搜索的多目标进化算法。实验结果表明该算法可以有效解决多目标柔性作业车间调度问题。

    基于Power图求解容量限制P-中值问题
    郑利平, 江婷, 周乘龙, 程亚军
    2015, 35(6):  1623-1627.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1623
    摘要 ( )   PDF (739KB) ( )  
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    针对稠密需求下连续域上的容量P-中值问题,提出基于质心的容量限制Power图(CCCPD)理论,对连续P-中值问题进行近似建模,并加快计算过程。扩展Balzer试位法构造Power图,施加质心限制满足P-中值要求,施加容量限制满足需求密度下的容量要求。实验结果表明所提算法可快速得到近似可行解,同Alper Murata方法相比,计算效率高;同质心容量限制Voronoi图(CCCVT)相比,具有容量限制精确度高等优点,并能适应各种复杂需求密度函数。

    基于感知效用的多阶段多属性匹配决策途径
    林杨, 王应明
    2015, 35(6):  1628-1632.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1628
    摘要 ( )   PDF (794KB) ( )  
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    针对当前双边匹配研究仅限于单阶段情形,提出一种多阶段多属性情形下的匹配决策方法。 首先,根据主体给出的各阶段orness测度,建立以各阶段orness测度与所求的累积权重orness测度间的偏差和,以及各累积权重之间的最大离差,两者之和最小为准则计算得到匹配对象各属性的累积权重。然后,与专家给出的属性值加权集结得到其累积评价值,进而依据逼近理想解法的思想测算匹配对象的累积评价值与主体期望的正负理想值之间的吻合度,得到主体的感知效用并作为匹配依据。通过建立一种基于感知效用的双目标优化模型,使用极大极小法求解该模型获得匹配结果。最后,通过一个算例比较极大极小法与线性加权法,前者得到的双方损益效用差值(0.33)小于后者(0.36);另外,所提方法使较劣一方的损益效用达到最大。

    基于改进搜索策略的狼群算法
    李国亮, 魏振华, 徐蕾
    2015, 35(6):  1633-1636.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1633
    摘要 ( )   PDF (724KB) ( )  
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    针对狼群算法(WPA)存在的收敛速度慢、易陷入局部最优、人工狼交互性不理想等不足,提出一种基于改进搜索策略的狼群(MWPA)算法。对游走行为以及召唤行为引入交互策略,促使人工狼之间进行信息交流,提升狼群对全局信息的掌握,增强狼群的探索能力;对围攻行为提出自适应围攻策略,使算法具有调节作用,随着算法的不断进化,狼群围攻范围不断减小,算法开采能力不断增强,从而提高算法收敛速度。通过优化问题中6个典型复杂函数的仿真实验表明,与基于领导者策略的狼群搜索(LWCA)算法相比,改进搜索策略的狼群算法求解精度更高、收敛速度更快,更加适合函数优化问题的求解。

    基于双重索引矩阵的蛋白质功能预测
    孟军, 张信
    2015, 35(6):  1637-1642.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1637
    摘要 ( )   PDF (880KB) ( )  
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    针对单一数据源预测蛋白质功能效果不佳以及蛋白质相互作用网络信息不完全等问题,提出一种多数据源融合和基于双重索引矩阵的随机游走的蛋白质功能预测(MSI-RWDIM)算法。该算法使用了蛋白质序列、基因表达和蛋白质相互作用数据预测蛋白质功能,并根据这些数据源特性构建相应的相互作用加权网络;然后融合各数据源加权网络并结合功能相关性网络构建双重索引矩阵,使用随机游走算法计算得分进而预测蛋白质功能。在酵母数据集的五折交叉验证中,MSI-RWDIM算法具有较高的准确率和较低的覆盖率,还可降低功能标签损失率。研究结果表明,MSI-RWDIM算法的总体性能优于常用的k-近邻、直推式多标签集成分类和快速同步加权方法。

    基于分布和逆文本类别指数的特征迁移加权算法
    邱云飞, 刘世兴, 林明明, 邵良杉
    2015, 35(6):  1643-1648.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1643
    摘要 ( )   PDF (908KB) ( )  
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    传统机器学习面临一个难题,即当训练数据与测试数据不再服从相同分布时,由训练集得到的分类器无法对测试集文本准确分类。针对该问题,根据迁移学习原理,在源领域和目标领域的交集特征中,依据改进的特征分布相似度进行特征加权;在非交集特征中,引入语义近似度和新提出的逆文本类别指数(TF-ICF),对特征在源领域内进行加权计算,充分利用大量已标记的源领域数据和少量已标记的目标领域数据获得所需特征,以便快速构建分类器。在文本数据集20Newsgroups和非文本数据集UCI中的实验结果表明,基于分布和逆文本类别指数的特征迁移加权算法能够在保证精度的前提下对特征快速迁移并加权。

    基于词共现矩阵的项目关键词词库和关键词语义网络
    王庆, 陈泽亚, 郭静, 陈晰, 王晶华
    2015, 35(6):  1649-1653.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1649
    摘要 ( )   PDF (877KB) ( )  
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    针对专业领域中科技项目的关键词提取和项目词库建立的问题,提出了一种基于语义关系、利用共现矩阵建立项目关键词词库的方法。该方法在传统的基于共现矩阵提取关键词研究的基础上,综合考虑了关键词在文章中的位置、词性以及逆向文件频率(IDF)等因素,对传统算法进行改进。另外,给出一种利用共现矩阵建立关键词关联网络,并通过计算与语义基向量相似度识别热点关键词的方法。使用882篇电力项目数据进行仿真实验,实验结果表明改进后的方法能够有效对科技项目进行关键词提取,建立关键词关联网络,并在准确率、召回率以及平衡F分数(F1-score)等指标上明显优于基于多特征融合的中文文本关键词提取方法。

    基于位置序列的广义后缀树用户相似性计算方法
    肖艳丽, 张振宇, 袁江涛
    2015, 35(6):  1654-1658.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1654
    摘要 ( )   PDF (807KB) ( )  
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    为了解决移动数据形成的轨迹间用户相似性问题,提出了一种基于位置序列的广义后缀树(LSGST)用户相似性计算方法。该算法首先从移动数据中抽取位置序列,同时将位置序列映射为字符串,完成了对位置序列的处理到对字符串处理的转化工作;然后,构建不同用户间的位置序列广义后缀树;最后,分别从经过的相似地方个数、最长公共子序列、频繁公共位置序列三方面对相似性进行具体计算。理论分析和仿真表明,该算法提出的三个计算指标在计算相似性方面具有理想的效果;除此之外,与构造后缀树的普通方法相比,时间复杂度较低;与动态规划和朴素字符串匹配方法相比,该算法在寻找最长公共子串、频繁公共位置序列时,效率更高。实验结果表明LSGST能够有效测量相似性,同时减少了寻找测量指标时需要处理的轨迹数据量,并在时间复杂度方面明显优于对比算法。

    基于时空上下文协同过滤的出租车载客点推荐算法
    钱文逸, 蒋新华, 廖律超, 邹复民
    2015, 35(6):  1659-1662.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1659
    摘要 ( )   PDF (772KB) ( )  
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    针对现有出租车载客点推荐算法忽略出租车所处上下文的情况,提出了一种基于时空上下文协同过滤的出租车载客点推荐算法。该算法将载客点信息映射到空间网格,通过在出租车司机驾驶行为相似度的计算中引入时间衰减因子,得到与目标出租车司机驾驶行为最相似的邻居集合,基于地点上下文过滤从相似邻居集合中选取感兴趣程度高的载客点推荐给目标出租车。在基于福州市出租车轨迹数据的实验中,时间衰减因子为0.7时,整体推荐效果最佳,同时该算法在邻居集合的不同大小时推荐准确率均优于传统协同过滤推荐算法。结果表明该算法与传统的协同过滤算法相比有更高的推荐准确度。

    基于用户标注行为的潜在好友推荐
    吴不晓, 肖菁
    2015, 35(6):  1663-1667.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1663
    摘要 ( )   PDF (727KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    目前多数社交网络主要根据已有好友关系推荐潜在好友,用户的兴趣爱好不作为主要考虑因素;此外,如何从大量数据中精确地提取用户的兴趣爱好是一项十分艰巨的任务。为此,提出一种在大量标注行为数据中精确挖掘出用户的兴趣爱好,并据此推荐具有相同兴趣爱好的潜在好友的算法——基于标注的好友推荐(FRBT)算法。首先使用词频-逆向文件频率(TF-IDF)对标签进行聚类,将语义相似的标签聚成话题;然后在话题的基础上提出一种新的相似度公式来计算用户相似度;再融合基于话题与基于物品的用户相似度,将相似度较高的用户作为潜在好友进行推荐。在Delicious数据集上以准确率和召回率为指标与item、tag和tri-graph三种算法进行比较,实验验证了该算法能够更准确地为用户推荐兴趣相似的好友。

    信息安全
    基于中国剩余定理的公钥加密方案同态性
    王会勇, 孙爽, 冯勇
    2015, 35(6):  1668-1672.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1668
    摘要 ( )   PDF (688KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对现有(全)同态加密方案的整体性能不能达到实用要求的问题,为获得新的性能更好的同态加密思路,对基于中国剩余定理(CRT)的快速公钥加密方案的同态性进行了研究。考察了基于原方案构造加法和乘法同态操作的可能性,指出基于原方案不适于构造加法同态操作和乘法同态操作,并分析了原方案在安全性和效率方面存在的几个问题。提出了一个改进方案,分析了算法的安全性,尤其是对抗格基规约攻击的性能。研究了基于改进方案构造同态操作的可行性,并对原方案和改进方案的主要性能作了对比。最后对同态性构建过程中的经验进行了总结,提出了构建理想(全)同态加密方案的思路。

    基于k-ary消减的快速最大公约数算法
    王广赛, 曾光, 韩文报, 李永光
    2015, 35(6):  1673-1677.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1673
    摘要 ( )   PDF (874KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    最大公约数(GCD)算法中,对于输入BC,利用Sorenson的右移k-ary消减思想提出一个算法用于寻找整数xy,使得xy满足Bx-Cy在二进制表示下低比特位部分为0,即Bx-Cy=0(mod 2e),其中e是常数正整数。利用该算法能够右移较多比特并大规模降低循环次数。再结合模算法,提出了快速GCD算法,其输入规模为n比特时最差复杂度仍然是O(n2),但最好的情况下复杂度能达到O(nlog2n log logn)。实验数据表明,对于20万以上比特规模的输入,快速GCD算法比Binary GCD算法速度快;对100万比特规模的输入,快速GCD算法速度是Binary GCD算法的两倍。

    无双线性对的基于身份代理重签名方案
    黄萍, 杨小东, 李燕, 王彩芬
    2015, 35(6):  1678-1682.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1678
    摘要 ( )   PDF (761KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对基于身份双向代理重签名方案需要复杂双线性对运算的问题, 利用哈希函数提出了一种无双线性对的基于身份代理重签名方案。在离散对数困难问题的假设下,证明了该方案在自适应性选择消息攻击下是不可伪造的。该方案具有双向性、多用性、透明性和密钥最优性,避免了双线性对运算。与基于身份的双向代理重签名方案——Shao方案相比,所提方案能够有效降低重签名算法的计算复杂度,提高签名验证算法的计算效率。作为该方案的一个延伸,在其基础上构造了一个聚合代理重签名方案,能将同一时间段内的重签名进行聚合,大大降低了通信带宽。

    基于DTMP和快速学习规则的神经密码算法
    张力生, 刘凤钗, 董滔, 张化川, 胡文婕
    2015, 35(6):  1683-1687.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1683
    摘要 ( )   PDF (737KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对神经密码中如何以较短的同步时间获得较高的安全性这一密钥交换问题,提出了一种基于"不要相信我的伙伴"(DTMP)和快速学习规则的联合算法。该算法可以通过在公共信道上以一定的概率发送错误比特来干扰攻击者对交互信息的窃听,以达到降低被动攻击成功率的目的,同时通过估计通信双方神经网络输出不相等的概率来判断通信双方的同步程度;然后根据通信双方的同步程度来确定权值的修改幅度,从而加快同步进程。仿真实验表明,联合算法所需同步时间比原DTMP算法少,且当通信双方不同时发送错误信息时,联合算法的安全性略高于DTMP原算法;而与反馈算法相比,联合算法在同步时间和安全性方面优势明显。实验结果表明联合算法能以较短的同步时间获得较高的安全性。

    内容中心网络中基于多样化存储的缓存污染防御机制
    郑林浩, 汤红波, 葛国栋
    2015, 35(6):  1688-1692.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1688
    摘要 ( )   PDF (775KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对内容中心网络(CCN)中的缓存污染攻击问题,提出一种基于多样化存储的缓存污染防御机制。对不同业务内容采取差异化缓存从而减小网络受攻击面,将业务划分为三类并采用不同缓存策略:对隐私及实时性业务不予缓存;对流媒体业务以概率推送至网络边缘缓存;对其他文件类内容业务由上游到边缘逐步推送缓存。在不同节点分别配置不同的缓存污染攻击防御手段:对于边缘节点通过内容请求到达概率的变化对攻击进行检测;对于上游节点通过设置过滤规则将请求概率较低的内容排除出缓存空间。仿真结果表明,相比CNN传统缓存策略下的防御效果,该机制使网络平均缓存命中率提高了17.3%,该机制能够有效提升网络对于缓存污染攻击的防御能力。

    基于灰色理论的无线传感器网络信任模型
    陈迪, 周鸣争
    2015, 35(6):  1693-1697.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1693
    摘要 ( )   PDF (761KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对无线传感器网络(WSN)中通信节点精确评估的问题,提出了一种基于灰色理论的信任模型(GTTM)。该模型充分监测节点行为,构造样本矩阵,以灰色关联思想计算推荐节点的权重,以灰色聚类思想计算节点的信任值。仿真实验表明,与经典的基于信誉的信任管理框架(RFSN)模型比较,GTTM网络中通信节点的信任值收敛更加平缓,能够抵御恶意推荐,及时降低不可信节点的信任值,在网络遭受攻击时仍能获得较高的交易成功率;与基于Bayes估计的信任计算模(TCM-BE)比较,即使在推荐样本较少的情况下,GTTM仍能保持较低的恶意节点误报率。实验结果表明,所提模型能够准确评估节点的可信度,保证网络的可靠运行。

    基于短地址混淆和谷歌云推送的移动僵尸网络的构建
    李娜, 杜彦辉, 陈默
    2015, 35(6):  1698-1704.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1698
    摘要 ( )   PDF (1055KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    为了提升对移动僵尸网络的预测能力和防御能力,提出了一种基于短地址混淆(USSes-Flux)和谷歌云(GCM)推送的移动僵尸网络的构建机制。设计了基于中心结构和对等网络(P2P)混合的拓扑结构的移动僵尸网络模型,给出了USSes-Flux算法,从而增强了命令与控制信道的隐秘性和强壮性。给出了该移动僵尸网络的控制模型,分析了不同僵尸节点的状态改变、命令设计和传播算法。实验环境中,研究了短地址的失效率与申请数量之间的关系,并对该移动僵尸网络与不同命令和控制信道的样本进行静态分析、动态分析和电量测试。结果表明:该移动僵尸网络具有较强的隐秘性、强壮性和低消耗。

    基于自治系统与动态概率包标记的DDoS攻击溯源优化方法
    沈学利, 申杰
    2015, 35(6):  1705-1709.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1705
    摘要 ( )   PDF (752KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对分布式拒绝服务(DDoS)攻击对于网络的严重威胁问题,提出基于自治系统(AS)与动态概率包标记(DPPM)的DDoS攻击溯源优化方法。在该方法中,设计了一种新的包标记方案,该方案设置两套标记,分别作为域标记和路由标记,用作域间溯源和域内溯源。域标记和路由标记过程同时进行,标记过程采用动态包标记的方法。最后,通过域间和域内的路径重构实现对攻击节点的快速溯源。实验结果表明该算法是高效、可行的,能为DDoS攻击的防范提供重要依据。

    虚拟现实与数字媒体
    基于压缩感知的期望最大化贝努利非对称高斯近似信息传递算法
    张峥, 谢正光, 杨三加, 姜欣玲
    2015, 35(6):  1710-1715.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1710
    摘要 ( )   PDF (932KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    期望最大化贝努利高斯(BG)近似信息传递(EM-BG-AMP)算法中的BG模型因为具有对称性,在逼近实际信号先验分布时会受到限制;而期望最大化高斯混合近似信息传递(EM-GM-AMP)算法中的GM模型是BG模型的高阶形式,复杂度较高。为了解决以上问题,提出贝努利不对称高斯模型(BAG),进而推导得到期望最大化贝努利不对称高斯近似信息传递(EM-BAG-AMP)算法。该算法的主要思路是假设输入信号服从BAG模型,然后使用广义近似信息传递(GAMP)重构信号并在算法迭代中同时更新模型参数。实验证明,在处理不同图像数据时,EM-BAG-AMP和EM-BG-AMP相比,时间增加了1.2%,峰值信噪比(PSNR)值提升了0.1~0.5 dB,尤其在处理纹理较少以及色差变化明显的图像时峰值信噪比(PSNR)值提升了0.4~0.5 dB。EM-BAG-AMP是对EM-BG-AMP算法的扩展和延伸,更适合实际信号的处理。

    基于硬件细分的层次细节地形渲染算法
    王文博, 殷宏, 解文彬, 王家腾
    2015, 35(6):  1716-1719.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1716
    摘要 ( )   PDF (849KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对顶点着色器细分地形网格需要额外生成模板、计算细分层次复杂的不足,提出了一种利用细分着色器进行地形网格细分的层次细节(LOD)地形渲染算法。利用分块四叉树组织建立地形粗糙网格的分层结构,以LOD判别函数对活动地形块进行筛选;提出了在细分控制着色器中基于视点三维连续距离的细分因子计算方法,并针对外部细分因子进行处理消除了裂缝;实现在细分计算着色器上的置换贴图,对精细网格的高度分量进行位移。而且将四叉树结构存储至顶点缓冲区,减少中央处理器(CPU)与图形处理器(GPU)的资源交换;引入细分队列加速细分过程。实验证明,该算法具有平滑的细节层次过渡和良好的细分效果,能够有效提高GPU利用率和地形渲染效率。

    基于同形变换的航空倾斜影像自动匹配方法
    赵霞, 朱庆, 肖雄武, 李德仁, 郭丙轩, 张鹏, 胡翰, 丁雨淋
    2015, 35(6):  1720-1725.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1720
    摘要 ( )   PDF (1010KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标

    针对仿射尺度不变变换提取(ASIFT)算法计算效率低的问题,提出了一种大倾角航空倾斜影像自动匹配方法H-SIFT。该方法利用影像粗略外方位元素计算两幅待匹配影像之间的单应变换矩阵,对左影像进行二维射影变换得到其纠正影像以消除两幅影像之间的几何变形、尺度和旋转问题,再对左影像的纠正影像和右影像进行尺度不变特征变换(SIFT)。匹配时,为了适当提高正确匹配点对的数量,利用不严格的比值提纯法和左右一致性检验得到粗匹配点对,并利用随机一致性检验剔除误匹配。最后将左影像其纠正影像上的匹配点反算到左影像上。通过对国产五倾斜相机平台(SWDC-5)获取的三组典型城区航空倾斜影像数据进行实验,对于三组数据,该算法获得的正确匹配点对数量分别为ASIFT算法的2.18、1.31、1.70倍,该算法匹配耗时分别为ASIFT算法的0.93%、0.88%、0.97%。实验结果表明,与ASIFT算法相比,该算法获得的匹配点对在计算效率、数量和分布情况上都得到了显著提高。

    检测井壁图像上平面地质特征的改进霍夫变换
    彭诚, 邹长春
    2015, 35(6):  1726-1729.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1726
    摘要 ( )   PDF (621KB) ( )  
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    为实现井壁图像上平面地质特征的自动提取,研究了图像中单周期正弦曲线的检测方法。提出一种改进的霍夫变换,该方法基于正弦曲线上的三个相关联点在二维累加器中进行投票,从而确定相位与基线深度;然后在一维累加器中投票,确定振幅。对模拟图像及井壁图像进行了处理,并与传统霍夫变换、快速霍夫变换进行了对比。结果表明,该方法不仅提高了检测速度,而且具有较高的准确率。

    面向上颌骨骨折复位手术的虚拟系统设计
    李丹妮, 刘奇, 田琪, 赵雷昱, 何凌, 黄韫栀, 张劲
    2015, 35(6):  1730-1733.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1730
    摘要 ( )   PDF (660KB) ( )  
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    基于3D计算机触觉视觉交互(CHAI3D)和开放图形库(Open GL)等开源软件,设计了针对上颌骨复位手术的仿真系统。使用真实病例的CT图像搭建虚拟场景,通过Geomagic力反馈设备对虚拟模型进行三维操作并输出触觉反馈。在原有单点碰撞算法的基础上,提出了使用多个中介代理的多点碰撞算法,避免了虚拟手术工具的手柄插入虚拟器官的不实仿真;通过力反馈设备对头颅骨模型进行选择、移动和旋转,模拟手术中对头颅骨的移动和放置。系统可用于训练医学院学生,也可用于复杂手术的术前规划。

    冠脉造影图像序列的时空滤波
    周镇镇, 孙丰荣, 宋尚玲, 王丽新, 栾玉环, 姚桂华
    2015, 35(6):  1734-1738.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1734
    摘要 ( )   PDF (784KB) ( )  
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    为了降低冠脉造影图像的噪声、提高冠心病临床诊断的准确率,达到低X-射线辐射剂量的前提下获得高质量图像的临床应用目的,提出一种冠脉造影图像序列的时空滤波方法。将小波降噪中的阈值降噪思想引入到快速离散正交S变换(FDOST)中,提出了基于FDOST的软阈值降噪算法对冠脉造影图像进行空域滤波;使用小波降噪对冠脉造影图像序列进行时域滤波,充分利用小波降噪的时间平滑性;加入预处理环节,使用海森矩阵增强冠脉造影图像中的线状结构。仿真及实验结果表明了降噪后的图像信噪比和对比度相比原图像大幅提高,说明了该方法适用于低剂量辐射下的冠脉造影图像序列降噪。

    基于ViBe的室外动态背景闪烁像素噪声消除方法
    周晓, 赵锋, 朱艳林
    2015, 35(6):  1739-1743.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1739
    摘要 ( )   PDF (950KB) ( )  
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    针对使用视觉背景提取(ViBe)模型在室外动态背景下进行移动目标检测时存在不规则闪烁像素点对前景检测结果造成干扰的问题,提出一种基于视觉背景提取算法的闪烁像素噪声消除方法。在背景模型建立阶段设定背景模型样本标准差阈值,约束背景模型的采样值范围以提高背景模型准确性。在前景检测阶段引入自适应检测阈值提高前景物体检测精度,在背景模型更新过程中对图像边缘背景像素点进行边缘抑制以阻止错误背景样本值更新到背景模型。在此基础上,结合形态学操作修复连通域,提高前景图像的完整性。最后选取多个视频序列将该方法与原始ViBe算法、形态学改进方法的检测结果进行对比。实验结果表明,该方法能有效消除闪烁像素噪声对前景检测造成的影响,获取更精确的前景图像。

    高效率视频编码中基于块整合的错误隐藏算法
    高文华, 张义云, 王海东
    2015, 35(6):  1744-1748.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1744
    摘要 ( )   PDF (762KB) ( )  
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    针对新一代视频编码标准高效率视频编码(HEVC)编码单元(CU)尺寸较大所导致的丢包后错误隐藏恢复效果不佳的问题,提出了对CU下的分割块进行块融合的错误隐藏方法。首先,分析了残差能量与块分割的相关性;然后,通过参考帧残差能量与所设阈值进行比较判决,对当前丢失CU分割块进行融合,得到丢失CU的块分割方式;其次,对矢量外推法进行权值优化,保证了算法在HEVC错误隐藏的适用性;最后,对融合块采用优化后的矢量外推法进行错误隐藏。实验结果表明,与经典错误隐藏方法如拷贝法、运动补偿法等相比,基于块融合的错误隐藏在保证解码视频结构相似性(SSIM)的同时提高了不同运动性的解码视频峰值信噪比(PSNR),验证了算法的可行性。

    基于预测稀疏编码的快速单幅图像超分辨率重建
    沈辉, 袁晓彤, 刘青山
    2015, 35(6):  1749-1752.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1749
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    针对经典的基于稀疏编码的图像超分辨率算法在重建过程中运算量大、计算效率低的缺点,提出一种基于预测稀疏编码的单幅图像超分辨率重建算法。训练阶段,该算法在传统的稀疏编码误差函数基础上叠加编码预测误差项构造目标函数,并采用交替优化过程最小化该目标函数;测试阶段,仅需将输入的低分辨图像块和预先训练得到的低分辨率字典相乘就能预测出重建系数,从而避免了求解稀疏回归问题。实验结果表明,与经典的基于稀疏编码的单幅图像超分辨率算法相比,该算法能够在显著减少重建阶段运算时间的同时几乎完全保留超分辨率视觉效果。

    基于多核学习支持向量机的音乐流派分类
    孙辉, 许洁萍, 刘彬彬
    2015, 35(6):  1753-1756.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1753
    摘要 ( )   PDF (601KB) ( )  
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    针对不同特征向量下选择最优核函数的学习方法问题,将多核学习支持向量机(MK-SVM)应用于音乐流派自动分类中,提出了将最优核函数进行加权组合构成合成核函数进行流派分类的方法。多核分类学习能够针对不同的声学特征采用不同的最优核函数,并通过学习得到各个核函数在分类中的权重,从而明确各声学特征在流派分类中的权重,为音乐流派分类中特征向量的分析和选择提供了一个清晰、明确的结果。在ISMIR 2011竞赛数据集上验证了提出的基于多核学习支持向量机(MKL-SVM)的分类方法,并与传统的基于单核支持向量机的方法进行了比较分析。实验结果表明基于MKL-SVM的音乐流派自动分类准确率比传统单核支持向量机的分类准确率提高了6.58%,且该方法与传统的特征选择结果比较,更清楚地解释了所选择的特征向量对流派分类的影响大小,通过选择影响较大的特征组合进行分类,分类结果也有了明显的提升。

    数据技术
    有效的不确定数据概率频繁项集挖掘算法
    刘浩然, 刘方爱, 李旭, 王记伟
    2015, 35(6):  1757-1761.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1757
    摘要 ( )   PDF (911KB) ( )  
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    针对已有概率频繁项集挖掘算法采用模式增长的方式构建树时产生大量树节点,导致内存空间占用较大以及发现概率频繁项集效率低等问题,提出了改进的不确定数据频繁模式增长(PUFP-Growth)算法。该算法通过逐条读取不确定事务数据库中数据,构造类似频繁模式树(FP-Tree)的紧凑树结构,同时更新项头表中保存所有尾节点相同项集的期望值的动态数组。当所有事务数据插入到改进的不确定数据频繁模式树(PUFP-Tree)中以后,通过遍历数组得到所有的概率频繁项集。最后通过实验结果和理论分析表明:PUFP-Growth算法可以有效地发现概率频繁项集;与不确定数据频繁模式增长(UF-Growth)算法和压缩的不确定频繁模式挖掘(CUFP-Mine)算法相比,提出的PUFP-Growth算法能够提高不确定数据概率频繁项集挖掘的效率,并且减少了内存空间的使用。

    无线广播环境下的空间范围查询处理
    马小琴, 彭秀芬, 杨利
    2015, 35(6):  1762-1765.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1762
    摘要 ( )   PDF (585KB) ( )  
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    为实现无线广播环境下快速且低能耗的空间范围查询,提出了一种基于网格空间索引的范围查询处理算法(RQGSI)。该算法在服务器端对空间数据对象建立网格空间索引以缩短调谐时间,并按Hilbert曲线填充顺序对划分后的网格进行调度以优化访问时间;在客户端设计了查询处理算法对数据对象进行过滤和剪枝;最后,通过模拟实验验证了RQGSI算法的性能。实验结果表明,RQGSI算法比基于R树的索引(RI)算法在调谐时间上降低约10%,在访问时间上降低约8%,RQGSI算法可以实现更快且更低能耗的范围查询。

    计算机软件技术
    开放式机器人智体——宿主“软件人”的构建
    武丹凤, 曾广平, 肖超恩, 张青川
    2015, 35(6):  1766-1772.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1766
    摘要 ( )   PDF (976KB) ( )  
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    针对机器人功能的更新、修改、升级、维护等工作,普遍只能采用离线、静态方式进行的问题,将"软件人"引入机器人平台中,搭建了以宿主"软件人"为管理中心的机器人系统架构,并重点对宿主"软件人"进行了研究。首先,构造了宿主"软件人"的体系结构;然后,提出了宿主"软件人"知识行为一体化描述模型,并对其知识模型进行了基于数据结构的构造和实现,对其主要服务类行为给出了相应的设计规范及算法的参考实现;最后,将引入宿主"软件人"的机器人系统与网络平台中的"软件人"系统进行合一,经测试,机器人功能的在线、动态更替取得成功,同时也验证了对宿主"软件人"设计、实现方法的正确性和可行性。

    支持Web服务组合与验证的形式化模型
    侯金奎, 王磊
    2015, 35(6):  1773-1779.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1773
    摘要 ( )   PDF (1219KB) ( )  
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    针对Web服务的组合与验证问题,在范畴理论描述框架的基础上,引入进程代数描述服务组件的外部行为,为Web服务系统的架构描述建立了一种形式化的语义模型。Web服务作为范畴理论中的对象节点,服务间的交互和组合关系作为态射,从而以范畴图表的形式来描述服务网络。在形式化定义服务接口、Web服务、服务组合等概念的基础上,进一步分析讨论了服务组合和交互过程中的语义特性,给出了Web服务可替代性和服务请求可满足性的形式化定义。实例研究表明,该框架增强了Web服务架构的语义描述能力。

    行业与领域应用
    基于手机触摸屏传感器多点触摸身份认证算法
    庞永春, 孙子文, 王尧
    2015, 35(6):  1780-1784.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1780
    摘要 ( )   PDF (675KB) ( )  
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    针对智能手机所面临的信息安全威胁问题,提出一种基于手机触摸屏传感器的多点触摸身份认证方法。首先由触摸屏传感器采集手指滑动原始数据序列,通过平滑去噪、位置及长度归一化预处理;然后提取手势运动一阶、二阶归一化导数序列及运动方向为身份验证特征序列;最后采用模板匹配方法,使用动态时间规整算法匹配比较注册模板特征序列与测试特征序列,判断用户身份真实性。仿真结果表明,所提算法对不同用户身份认证的平均错误拒绝率和错误接受率分别为3.83%和2.07%,与使用径向基函数为核函数的支持向量分布估计(SVDE)算法相比,平均错误拒绝率和错误接受率分别降低1.81%和2.35%。经性能分析,所提算法能明显提高身份认证的准确性。

    旋转角可变的人体检测算法
    董志聪, 黎福海, 刘少雄
    2015, 35(6):  1785-1790.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1785
    摘要 ( )   PDF (882KB) ( )  
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    常用的人体检测算法多应用于无旋转角的情况,而在旋转角可变的情况下检测性能有限,为此提出了一种适用于有旋转角的人体检测算法。首先,通过径向梯度转换(RGT)获得具有旋转不变性的梯度;其次,使用类似于梯度方向直方图(HOG)特征中相互重叠块的组合方式,获取多个带有旋转角信息的特征描述子,按旋转角大小将它们一维线性连接成具有旋转不变性的特征描述子组;最后,利用基于支持向量机(SVM)的二级级联分类器实现了带旋转角的人体检测。基于INRIA行人数据库的144个不同旋转角的人体测试集检测率都不低于86%,144个不同旋转角的非人体样本误检率均低于10%。实验证明了该算法可用于在任意旋转角图像上进行人体检测。

    基于深度图像的指尖和掌心特征提取方法
    范文婕, 王命延, 杨文姬
    2015, 35(6):  1791-1794.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1791
    摘要 ( )   PDF (750KB) ( )  
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    针对在其他肤色和重叠物干扰下手势分割出现偏差的问题,提出深度数据和骨骼追踪实现准确手势分割。结合凸缺陷的最小外接圆、平均值、最大内切圆三种不同的掌心提取方法来提高不同手势下掌心和掌心区域半径的精确度,通过提取出指尖弧并结合凸包来得到拟指尖集,再通过3步过滤来得到准确的指尖。实验中对6种手势进行了4种变换情况下的检验,其中翻转、平行、重叠的识别率都高于90%,倾斜和偏转分别超过70°、60°时准确度明显下降。实验结果表明了该方法在多种真实手势场景下具有较高的准确率。

    基于Kinect的指尖检测与手势识别方法
    谈家谱, 徐文胜
    2015, 35(6):  1795-1800.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1795
    摘要 ( )   PDF (982KB) ( )  
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    针对基于视频的弯曲指尖点识别难、识别率不高的问题,提出一种基于深度信息、骨骼信息和彩色信息的手势识别方法。该方法首先利用Kinect相机的深度信息和骨骼信息初步快速判定手势在彩色图像中所在的区域,在该区域运用YCrCb肤色模型分割出手势区域;然后计算手势轮廓点到掌心点的距离并生成距离曲线,设定曲线波峰与波谷的比值参数来判定指尖点;最后结合弯曲指尖点特征和最大内轮廓面积特征识别出常用的12个手势。实验结果验证阶段邀请了6位实验者在相对稳定的光照环境条件下来验证提出的方法,每个手势被实验120次,12种手势的平均识别率达到了97.92%。实验结果表明,该方法能快速定位手势并准确地识别出常用的12种手势,且识别率较高。

    基于Wi-Fi Direct的多屏融合系统的设计与实现
    刘崴, 张树本, 朱锐意, 杨坚
    2015, 35(6):  1801-1804.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2015.06.1801
    摘要 ( )   PDF (564KB) ( )  
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    针对目前多屏融合系统占用家庭无线带宽过大且终端设备与路由连接不稳定的问题,提出了基于Wi-Fi直连技术的多屏融合系统。该系统中,智能终端之间无需通过无线访问接入点直接进行对等网络连接,进而达到多屏互动内容流和显示流的无缝融合。介绍了系统的框架设计与实现,根据低时延、高兼容性的原则,完成了智能终端(如智能手机、电视等)上搭载的Android应用软件。实验测试结果表明:与依赖于无线局域网的传统多屏融合系统相比,该系统在运行时的播放时延和丢包率方面有明显改善,终端之间不仅连接稳定,而且连接距离提升约一倍,且系统无需占用无线局域网的带宽。

2022年 42卷 1期
刊出日期: 2022-01-10
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