当期目录

    2016年 第36卷 第6期 刊出日期:2016-06-10
    网络与通信
    基于多级能量异构的无线传感器网络能量空洞避免策略
    谢琳, 彭舰, 刘唐, 刘华山
    2016, 36(6):  1475-1479.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1475
    摘要 ( )   PDF (868KB) ( )  
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    为了缓解无线传感器网络中出现的能量空洞问题,提出了多级能量异构算法(MEH)。该算法对网络的通信负载分布特性进行解析,并根据通信负载分布特性给网络部署初始能量异构的节点,即在通信负载较重的区域配置初始能量较高的节点,以平衡各区域的能量消耗速率,缓解能量空洞问题,延长网络生命周期。仿真结果显示,与已有的低功耗自适应分簇算法(LEACH)、分布式能量均衡的非均匀成簇路由算法(DEBUC)、非均匀部署算法(NDS)相比,MEH算法在网络能量利用率、网络生命周期及网络能耗周期比方面分别提升了近10个百分点,且具有良好的能耗均衡性。实验结果表明,MEH可有效延长网络生命周期、缓解能量空洞问题。
    非朗伯发射器对无线光局域网室内覆盖的影响
    徐春, 古力米热·阿吾旦, 阿布都热合曼·卡的尔
    2016, 36(6):  1480-1485.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1480
    摘要 ( )   PDF (974KB) ( )  
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    在工程实践中,由于制造工艺、光源设计、封装技术等因素的影响,大部分的商用发射器光源有各自独特的辐射特性,属于非朗伯发射器的范畴。但现有无线光局域网的物理信道表征都是基于发端光源为标准的朗伯发射器。针对该问题,将两种典型的非朗伯发射器的辐射特性引入无线光局域网的物理多径信道表征,并通过与传统朗伯发射器比较,重点分析其对室内无线光覆盖表现的影响。量化结果显示,非朗伯发射器,特别是呈现碗状辐射特性的发射器可以有效提高光路径损耗的空间一致性,提升幅度可达0.5 dB。然而,在覆盖区域的时延特性上,两种非朗伯发射器都不同程度地抬升了均方根时延扩展,抬升幅度分别达到了0.27 ns和0.38 ns。
    在ZigBee网络中建立虚拟链状网
    刘贤锴
    2016, 36(6):  1486-1491.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1486
    摘要 ( )   PDF (850KB) ( )  
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    由于ZigBee网络的6层深度限制,直接建立的链状网效用不大,即使通过改进协议栈的方法来建立链状网络,必会增大信息传输的时延,导致不可靠等问题。针对这种情况,使用ZigBee透传模块+Arduino控制器建立"改良节点",在不破坏ZigBee原有网络特点的基础上,提出并实现了可远程、在线建立并管理的虚拟链状网络。该网络能够充分利用ZigBee的自组网、路由转发、透传等网络优势,发挥较高的网络传输效率并降低时延,同时该链状网还可以根据需要进行加长和缩短,实现动态管理。所提建立ZigBee虚拟链状网的方法可广泛应用在智能交通、智能电网、智能照明等系统中。
    变换域通信系统自适应N-sigma幅度谱成型算法
    刘立, 张衡阳, 毛玉泉, 孙乐, 马丽华
    2016, 36(6):  1492-1495.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1492
    摘要 ( )   PDF (639KB) ( )  
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    针对变换域通信系统传统硬门限判决算法漏检和误检的问题,为提高系统的抗干扰性能,提出一种自适应N-sigma幅度谱成型算法。该算法通过频谱感知获得环境功率谱的幅值信息,计算环境功率谱的均值和标准差;根据正态分布相关理论,自适应设置门限。若电磁环境发生变化,均值和标准差会重新调整更新门限。仿真结果表明,相比传统的硬门限判决算法,自适应N-sigma幅度谱成型算法的门限设置更加灵活精确,降低了干扰的漏检概率和误检概率,提高了系统的抗干扰性能。
    基于相关函数的二进制偏移载波调制信号无模糊捕获模型
    欧正宝, 郭承军
    2016, 36(6):  1496-1501.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1496
    摘要 ( )   PDF (738KB) ( )  
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    针对二进制偏移载波(BOC)调制信号捕获模糊问题,提出了一种基于本地BOC信号分解-合成的算法。首先,将副载波按照本地BOC信号的阶数n进行分解;其次,把分解得到的函数分别与伪随机码相乘,得到2n个 BOC信号子函数,再分别与接收BOC信号作互相关得到2n个互相关函数;最后,将上一步得到的2n个互相关函数按照分解-合成算法进一步处理。理论分析和仿真结果表明,与OQCC算法相比,在捕获BOC(1,1)和BOC(2,1)信号时,该分解-合成算法的主副峰分离度(ASDMSP)有21.51 dB和3.4 dB的提高。实验结果表明,该分解-合成算法能够有效解决BOC信号捕获模糊问题。
    空间活跃度网络模型构建与特性研究
    陈超, 陈趣, 韩定定
    2016, 36(6):  1502-1505.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1502
    摘要 ( )   PDF (573KB) ( )  
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    基于现实网络拓扑的时变特征,利用Twitter数据集构建了在线社交网络,分析发现网络中用户的活跃度分布独立于时间尺度,并且网络的度分布与边长分布均具有异质性。结合该网络的特点,提出了一种空间活跃度网络模型。模型中网络的拓扑变化受节点活跃度和偏好连边概率影响,通过统计特性分析验证了机制的准确性。为了研究时变网络的动力学过程,在空间活跃度网络中进行了随机游走,得到节点活跃度越大、平均首达时间越短的结论。最后在基于最短路径的搜索策略下研究了偏好连边幂指数与平均搜索时间的关系,发现在空间活跃度网络中使搜索效率最高的幂指数在2左右。该活跃度网络模型可应用于时变网络。
    基于Dijkstra算法的社交网络抽样生成
    杜景林, 侯大俊
    2016, 36(6):  1506-1509.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1506
    摘要 ( )   PDF (698KB) ( )  
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    针对社交网络中随机抽样算法抽样结果不能很好地代表原始网络的问题,设计了一种基于Dijkstra最短路径的抽样算法。首先,利用Dijkstra算法多次抽取社交网络中节点之间的最短路径;然后,对抽取到的路径中边出现的频率进行排序,选择较高频率的边组成抽样的子图。该算法解决了随机抽样算法存在的一些问题,实现了较好的生成抽取社交网络的功能。仿真实验结果表明,与随机抽样方法相比,所提抽样算法能减少抽样误差,更好地反映原始网络。
    发布/订阅系统中的缓存副本一致性研究
    王峰, 李立新, 曹景源, 潘聪
    2016, 36(6):  1510-1514.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1510
    摘要 ( )   PDF (804KB) ( )  
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    针对发布/订阅系统中缓存副本一致性维护问题,首先,对原有基于谣言的一致性维护算法进行改进,提出一种基于轨迹标签的谣言一致性维护算法。该算法通过在更新消息报文中添加节点轨迹信息,避免向已更新节点发送冗余更新消息。其次,为提高系统消息传播的可靠性,设计一种基于轨迹标签的层次化反馈恢复机制,结合发布/订阅系统推拉传输模式,减少反馈消息数目,避免反馈爆炸。模拟实验结果证明,改进的一致性维护算法降低了一致性维护消息开销和时间开销,提高了系统的可靠性和可扩展性。
    先进计算
    云存储内容分发网络中的能耗优化方法
    邓志刚, 曾国荪, 谭云兰, 熊焕亮
    2016, 36(6):  1515-1519.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1515
    摘要 ( )   PDF (929KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对云存储内容分发网络(CCDN)中的高能耗问题,研究CCDN的能耗优化管理方法。首先,分析CCDN运行原理,给出每台云服务器和每条网络链路的能耗计算公式,利用加权图刻画整个网络系统;然后,基于加权图,给出满足CCDN系统服务质量(QoS)和网络系统数据分发的能耗优化图(MEG)算法。通过模拟实验将该算法与贪心站点(GS)算法和优化静态放置和路由(OSPR)算法进行比较,结果显示:在系统可扩展实验中,MEG 能耗比GS和OSPR能耗分别少6.6%和30%;在保证用户QoS的实验中,MEG能耗比GS和OSPR能耗分别少28.9%和60.2%;在网络拓扑密度实验中,MEG的能耗比GS和OSPR能耗分别少32.2%和89.3%。实验结果表明,所提算法能够大幅度降低CCDN的能耗开销。
    基于软件定义网络的反饱和分组云负载均衡
    何倩, 胡启伟, 王勇, 阳鑫磊, 刘曙铭
    2016, 36(6):  1520-1525.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1520
    摘要 ( )   PDF (945KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    云计算中统计复用是其显著特点,通过使用虚拟化技术可以提高物理资源利用率。针对云虚拟机集群需要考虑资源利用的负载均衡问题,面向OpenStack云平台,提出基于软件定义网络(SDN)的反饱和分组负载均衡(ASGS)方法。云主机按权值分配到不同的分组,SDN控制器利用探针根据不同分组周期性获取云主机负载。当请求到来时,均衡器以每组云主机平均权值为概率,随机选择一组,并在组内通过轮询选择一台合适的后端。为避免某台后端出现突发请求利用资源过多造成的云主机宕机现象,对较高权值的云主机预先加上一个参数,增高权值,使其处于高负载状态,让其接收更少的请求。实验结果表明,所提算法使各云主机不管请求量如何变化,随着时间的变化集群中云主机的资源利用率的标准方差比随机和轮询波动更小,更趋近于0,使得云主机集群的负载更均衡。
    基于内存云的大块数据对象并行存取策略
    褚征, 于炯, 鲁亮, 英昌甜, 卞琛, 王跃飞
    2016, 36(6):  1526-1532.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1526
    摘要 ( )   PDF (1195KB) ( )  
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    由于内存云(RAMCloud)只支持最大1 MB的小块数据对象存储,因此当大于1 MB的对象需要存储在内存云集群中就会受到对象大小的限制,无法在集群中进行存储。为了解决内存云存储限制的问题,提出了基于内存云的大块数据对象并行存取策略。该存储策略首先将大块数据对象分割成若干个1 MB的小块数据对象,然后在客户端生成数据摘要,最后使用并行存储算法将客户端分割成的小块数据对象存储在内存云集群中。读取时首先读取数据摘要,然后根据数据摘要从内存云集群中并行读取小块数据对象,并将小块数据对象合并生成大块数据对象。实验结果表明:大块数据对象的并行存取策略在不破坏内存云集群体系结构的前提下存储时间为16~18 μs,读取时间为6~7 μs。在InfiniBand网络架构下,所提并行算法的加速比呈现类似线性的增长,它使大块数据对象也能够像小块数据对象一样在微秒级别下快速、高效地进行存取。
    网络空间安全
    基于可拓云的网络信任评估
    马满福, 张正锋
    2016, 36(6):  1533-1537.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1533
    摘要 ( )   PDF (878KB) ( )  
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    针对网络信任评估中存在不确定因素的问题,以复杂开放网络中的安全交易为研究背景,引入可拓云理论,利用可拓学中的物元理论和云模型的不确定性兼二者定性与定量相结合的优点,提出了基于可拓云的网络信任评估模型,实现了信任值定性与定量之间的转换。在此模型基础上提出基于可拓云的网络信任评估方法,对网络安全交易能够有效地进行信任评估,为最终信任决策提供有利依据。仿真实验结果表明:信任决策调度算法提高了信任评估的准确性和交易的成功率,有效缓解了网络交易实体的欺骗行为,评估方法具有可行性和有效性。
    基于攻击规划图的实时报警关联方法
    张靖, 李小鹏, 王衡军, 李俊全, 郁滨
    2016, 36(6):  1538-1543.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1538
    摘要 ( )   PDF (840KB) ( )  
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    针对报警因果关联分析方法存在无法及时处理大规模报警且攻击场景图分裂的不足,提出一种基于攻击规划图(APG)的实时报警关联方法。该方法首先给出APG和攻击规划树(APT)的定义;其次,根据先验知识构建APG模型,并提出基于APG的实时报警关联方法,重建攻击场景;最后,结合报警推断完善攻击场景和预测攻击。实验结果表明,该方法能够有效地处理大规模报警和重建攻击场景,具有较好的实时性,可应用于分析入侵攻击意图和指导入侵响应。
    基于轨迹形状多样性的隐私保护算法
    孙丹丹, 罗永龙, 范国婷, 郭良敏, 郑孝遥
    2016, 36(6):  1544-1551.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1544
    摘要 ( )   PDF (1156KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对匿名集内轨迹间的高度相似性而导致的轨迹隐私泄露问题,提出基于轨迹形状多样性的隐私保护算法。该算法通过轨迹同步化处理的方式改进轨迹数据的预处理过程,以减少信息损失;并借鉴l-多样性思想,在贪婪聚类时选择l条具有形状多样性的轨迹作为匿名集成员,以防止集合内成员轨迹的形状相似性过高而导致轨迹形状相似性攻击。理论分析及实验结果均表明,该算法能够在保证轨迹k-匿名的同时满足l-多样性,算法运行时间较小,且减少了轨迹信息损失,增强了轨迹数据的可用性,更好地实现了轨迹隐私保护,可有效应用到隐私保护轨迹数据发布中。
    基于用户社会关系的移动终端认证方案
    胡振宇, 李志华, 陈超群
    2016, 36(6):  1552-1557.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1552
    摘要 ( )   PDF (907KB) ( )  
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    针对现有用户间社会关系身份认证方案存在用户信任度计算不合理、身份票据缺少认证权重、认证阈值无法随着用户间熟悉程度改变而改变的问题,提出了一种云计算环境下基于用户社会关系的移动终端认证方案。该方案从通信产生的信任度与属性产生的信任度两个方面综合计算用户间的信任度,并根据用户间的熟悉程度为身份票据设置动态权重和动态认证阈值,最后改进了身份票据的生成、认证过程。实验结果表明,所提方案改进了已有的用户间社会关系身份认证方案存在的不足,对于移动终端的资源消耗仅为已有方法的三分之一,更加适合在移动云计算环境中使用。
    基于双线性对的无证书聚合签密方案
    刘建华, 毛可飞, 胡俊伟
    2016, 36(6):  1558-1562.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1558
    摘要 ( )   PDF (763KB) ( )  
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    签密是一种能在一个逻辑步骤内同时提供消息的机密性和消息源认证性的密码原语。针对目前基于双线性对的无证书聚合签密(CLASC)方案效率较低的问题,提出了一种新的基于双线性对的无证书聚合签密方案。在该方案中,任何用户均可作为聚合者发起签密协议。用户生成签密密文后,密文被发送给聚合者进行聚合。安全性分析证明了该方案在随机预言模型下满足不可伪造性和保密性。对比结果表明所提方案仅要求每位签密者进行一次对运算,能够提高计算效率,有利于对实时性要求较高的应用。
    基于plateaued函数的平衡布尔函数构造
    张轶毅, 孟凡荣, 张凤荣, 石记红
    2016, 36(6):  1563-1566.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1563
    摘要 ( )   PDF (554KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    布尔函数在对称密码的设计和分析中起着重要的作用。通过对谱不相交函数集中子函数平衡性的问题的研究给出了包含4个plateaued函数的函数集中有3个为平衡函数的充分条件。在此基础上,基于3个平衡的谱不相交plateaued函数,一类特殊的布尔置换以及一个高非线性度平衡函数,提出了一个构造高非线性度平衡布尔函数的方法。通过分析可知,利用该方法可以构造代数次数达到最优、非线性度不小于22k-1-2k-1-2k/2-2⌈(k-1)/2⌉的2k元平衡函数。
    基于域敏感指针分析的细粒度数据随机化技术
    蔄羽佳, 尹青, 朱晓东
    2016, 36(6):  1567-1572.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1567
    摘要 ( )   PDF (842KB) ( )  
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    针对传统的数据随机化技术静态分析精度不高的问题,提出一种基于域敏感指针分析算法的细粒度数据随机化技术。在静态分析过程中,首先对中间表示进行语法抽象,得到形式化的语言表示;然后建立非标准类型系统,描述变量之间的指向关系;最后按照类型规则进行类型推断并求解,得到域敏感的指向关系。根据指向关系对数据进行随机化加密,得到经过随机化的可执行程序。实验数据表明,基于域敏感指针分析的数据随机化技术与传统的数据随机化技术相比,分析精度显著提高;处理时间开销平均增加了2%,但运行时间开销平均减少了3%。所提技术利用域敏感的指针分析,给程序带来更少的执行开销,并能够更好地提高程序的防御能力。
    人工智能
    基于标签影响力的半同步社区发现算法
    汪焱, 黄发良, 元昌安
    2016, 36(6):  1573-1578.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1573
    摘要 ( )   PDF (1134KB) ( )  
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    微博网络与社交网络等的交互式社会信息网络规模的快速增长对社区发现提出巨大挑战。标签传播算法(LPA)虽然在时间复杂度上具有很大的优势,但是其内在的多种随机策略使得算法稳定性不高。针对LPA的随机问题,提出了一种基于影响力的半同步标签传播算法(ISLPA),能有效地避免振荡问题,巧妙地实现了相邻节点之间的同步更新,并结合影响力从初始标签、选择邻居节点和更新顺序三方面进行了改进,摒弃了原有的随机策略。真实网络和人工网络的实验结果表明,ISLPA具有较高的稳定性与有效性,与其他LPA相关算法相比存在明显的优势。
    面向用户群体的Web服务推荐
    谢琪, 崔梦天
    2016, 36(6):  1579-1582.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1579
    摘要 ( )   PDF (734KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对Web服务推荐中服务用户调用Web服务的服务质量数据稀疏性导致的低推荐质量问题,提出了一种面向用户群体并基于协同过滤的Web服务推荐算法(WRUG)。首先,为每个服务用户根据用户相似性矩阵构建其个性化的相似用户群体;其次,以相似用户群体中心点代替群体从而计算用户群体相似性矩阵;最后,构造面向群体的Web服务推荐公式并为目标用户预测缺失的Web服务质量。通过对197万条真实Web服务质量调用记录的数据集进行对比实验,与传统基于协同过滤的推荐算法(TCF)和基于用户群体影响的协同过滤推荐算法(CFBUGI)相比,WRUG的平均绝对误差下降幅度分别为28.9%和4.57%;并且WRUG的覆盖率上升幅度分别为110%和22.5%。实验结果表明,在相同实验条件下WRUG不仅能提高Web服务推荐系统的预测准确性,而且能显著地提高其有效预测服务质量的百分比。
    正态变异优胜劣汰的混合蛙跳算法
    张明明, 戴月明, 吴定会
    2016, 36(6):  1583-1587.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1583
    摘要 ( )   PDF (729KB) ( )  
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    针对基本混合蛙跳算法收敛速度慢、求解精度不高且易陷入局部最优的缺陷,提出了一种新的正态变异优胜劣汰的混合蛙跳算法。该算法在局部搜索策略中,对子群内最差个体的更新融入了服从正态分布的变异扰动,可有效避免青蛙个体向局部最优聚集,扩大搜索空间,增加种群的多样性;同时对子群内少量的较差青蛙进行变异选择,摒弃不利的变异,继承有用的变异,优胜劣汰,整体提高种群的质量,减少算法寻优过程的盲目性,提高算法的寻优速度。对每个子群内的最优个体引入精英变异机制以获得更优秀的个体,进一步提升算法的全局寻优能力,避免陷入局部最优,引领种群向更好的方向进化。实验独立运行30次,所提算法在Sphere、Rastrigrin、Griewank、Ackley和Quadric函数中均能收敛到最优解0,优于其他对比算法。实验结果表明,所提算法可有效避免算法陷入早熟收敛,提高了算法的收敛速度和精度。
    基于改进自组织临界优化的元启发式灰狼优化算法
    徐达宇, LIU Renping
    2016, 36(6):  1588-1593.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1588
    摘要 ( )   PDF (778KB) ( )  
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    针对新型元启发式算法灰狼优化(GWO)算法在寻优过程中易陷入局部最优这一问题,提升该算法获取全局最优解的能力。介绍了该算法的基本原理和建模过程,并在此基础上,结合自组织临界性理论的优点,提出了改进的极值优化(IEO)算法,将IEO融入到GWO模型中,构建基于自组织临界(SOC)优化的改进GWO算法(IEO-GWO)。通过与传统优化算法对于23个基准测试函数在寻优性能上的综合比较,验证了IEO-GWO模型在获取全局最优解性能上的优越性。
    基于平行因子分解的协同聚类推荐算法
    丁小焕, 彭甫镕, 王琼, 陆建峰
    2016, 36(6):  1594-1598.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1594
    摘要 ( )   PDF (923KB) ( )  
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    针对三元组数据内在关联性复杂的特点,提出了基于平行因子分解(PARAFAC)的协同聚类推荐算法。该算法利用PARAFAC算法对张量进行分解,挖掘多维数据实体之间的相关联系和潜在主题。首先,利用PARAFAC分解算法对三元组张量数据进行聚类;然后,基于协同聚类算法提出了三种不同方案的推荐模型,并通过实验对三种方案进行了比较,得到了最优的推荐模型;最后,将提出的协同聚类模型与基于高阶奇异值分解(HOSVD)的推荐模型进行比较。在last.fm数据集上,PARAFAC协同聚类算法比HOSVD张量分解算法在召回率和精确度上平均提高了9.8个百分点和3.7个百分点,在delicious数据集上平均提高了11.6个百分点和3.9个百分点。实验结果表明所提算法能更有效地挖掘出张量中的潜在信息和内在联系,实现高准确率和高召回率的推荐。
    基于网络本体语言的三维计算机辅助设计主模型相似性计算方法
    钟艳如, 梁毅芳, 许本胜, 曾聪文, 卢宏成, 吴帆, 赵争君
    2016, 36(6):  1599-1604.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1599
    摘要 ( )   PDF (945KB) ( )  
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    为了提高三维计算机辅助设计(CAD)模型重用效率,针对当前三维模型检索系统中语义表达不足问题,提出了一种基于网络本体语言(OWL)表示模型语义的相似性计算方法。首先,将三维CAD产品主模型转化成以概念属性特征为基础语义对象的结构化表示模型;然后,从OWL表示模型中提取用于评价两个模型相似性的特征语义信息,构建可量化的相似元集,借助子图同构思想和Tversky算法给出了一种加权相似性计算方法;最后,通过实例验证了所提方法的有效性和可行性。实验的定量评价结果表明,该评价基准从对象本身转为两个对象特性的语义描述,能够客观反映两对比模型的相似程度。
    基于短文本的突发事件发展过程表示方法
    陈雪, 胡晓峰, 徐浩
    2016, 36(6):  1605-1612.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1605
    摘要 ( )   PDF (1215KB) ( )  
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    针对当前短文本的突发事件分析不能较为简易且准确地描述事件发展过程的问题,提出一种新的基于短文本的突发事件发展过程表示方法。首先,提出一种事件状态值,它被用于描述事件在各个时间点的状态,以便于用户分析事件的发展过程;其次,根据短文本的结构化信息,将事件状态值从文本信息和用户信息两个方面考虑;然后,考虑文本信息的影响因子,构造相关公式计算文本信息权重;再次,考虑用户信息的影响因子,提出一种改造的PageRank算法和用户分层思想,构造相关公式计算用户信息权重;最后,根据文本信息权重和用户信息权重计算事件状态值。实验结果表明依次考虑用户信息、采用改造的PageRank算法以及采用分层思想均能修正1~2个描述点,提高事件发展过程表示的准确度。
    基于朴素贝叶斯与潜在狄利克雷分布相结合的情感分析
    苏莹, 张勇, 胡珀, 涂新辉
    2016, 36(6):  1613-1618.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1613
    摘要 ( )   PDF (947KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对情感分析需要大量人工标注语料的难点,提出了一种面向无指导情感分析的层次性生成模型。该模型将朴素贝叶斯(NB)模型和潜在狄利克雷分布(LDA)相结合,仅仅需要合适的情感词典,不需要篇章级别和句子级别的标注信息即可同时对网络评论的篇章级别和句子级别的情感倾向进行分析。该模型假设每个句子而不是每个单词拥有一个潜在的情感变量;然后,该情感变量再以朴素贝叶斯的方式生成一系列独立的特征。在该模型中,朴素贝叶斯假设的引入使得该模型可以结合自然语言处理(NLP)相关的技术,例如依存分析、句法分析等,用以提高无指导情感分析的性能。在两个情感语料数据集上的实验结果显示,该模型能够自动推导出篇章级别和句子级别的情感极性,该模型的正确率显著优于其他无指导的方法,甚至接近部分半指导或有指导的研究方法。
    熵加权多视角核K-means算法
    邱保志, 贺艳芳, 申向东
    2016, 36(6):  1619-1623.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1619
    摘要 ( )   PDF (718KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在基于视角加权的多视角聚类中,每个视角的权重取值对聚类结果的精度都有着重要的影响。针对此问题,提出熵加权多视角核K-means(EWKKM) 算法,通过给每个视角分配一个合理的权值来降低噪声视角或无关视角对多视角聚类的影响,进而提高聚类的精度。EWKKM算法中,首先用核矩阵表示不同的视角,给每个视角分配一个权重;然后,利用信息熵计算出各个视角的熵权重;最后,按照定义的目标函数对各个视角的权重进行优化,使用核K-means进行多视角聚类。在UCI数据集及人工数据集进行实验,实验结果表明熵加权多视角核K-means算法能够为每个视角分配一个最优的权重值,聚类的精确度优于已有的聚类算法,具有更稳定的聚类结果。
    基于QR分解的正则化邻域保持嵌入算法
    翟冬灵, 王正群, 徐春林
    2016, 36(6):  1624-1629.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1624
    摘要 ( )   PDF (921KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对训练样本不足时,对数据的低维子空间估计可能会产生严重偏差的问题,提出了一种基于QR分解的正则化邻域保持嵌入算法。首先,该算法定义一个局部拉普拉斯矩阵保留原始数据的局部结构;其次,将类内散度矩阵的特征谱空间划分成三个子空间,通过倒数谱模型定义的权值函数获得新的特征向量空间,进而对高维数据进行预处理;最后,定义一个邻域保持邻接矩阵,利用QR分解获得的投影矩阵和最近邻分类器进行人脸分类。与正则化广义局部保持投影(RGDLPP)算法相比,所提算法在ORL、Yale、FERET和PIE库上识别率分别提高了2个百分点、1.5个百分点、1.5个百分点和2个百分点。实验结果表明,所提算法易于实现,在小样本(SSS)下有较高的识别率。
    基于LabVIEW的五子棋博弈算法
    毛丽民, 朱培逸, 卢振利, 彭伟伟
    2016, 36(6):  1630-1633.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1630
    摘要 ( )   PDF (701KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对目前五子棋人机对弈多数基于电脑、手机,缺少真实环境的问题,提出一种基于LabVIEW的博弈算法,并运用于真实的五子棋人机对弈。首先通过图像采集系统获取当前状态下棋盘及人机双方棋子的位置信息;然后对棋局的局势进行分析;同时为了提高下棋的效率,对棋型进行了分类,并对原有的博弈算法进行改进,采用进攻和防守两个权值简化决策过程。通过真实的对弈测试表明,基于LabVIEW的五子棋博弈算法能快速、准确地实现五子棋的人机对弈。
    大数据
    基于层次划分的密度优化聚类算法
    逄琳, 刘方爱
    2016, 36(6):  1634-1638.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1634
    摘要 ( )   PDF (731KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对传统的聚类算法对数据集反复聚类,且在大型数据集上计算效率欠佳的问题,提出一种基于层次划分的最佳聚类数和初始聚类中心确定算法——基于层次划分密度的聚类优化(CODHD)。该算法基于层次划分,对计算过程进行研究,不需要对数据集进行反复聚类。首先,扫描数据集获得所有聚类特征的统计值;其次,自底向上地生成不同层次的数据划分,计算每个划分数据点的密度,将最大密度点定为中心点,计算中心点距离更高密度点的最小距离,以中心点密度与最小距离乘积之和的平均值为有效性指标,增量地构建一条关于不同层次划分的聚类质量曲线;最后,根据曲线的极值点对应的划分估计最佳聚类数和初始聚类中心。实验结果表明,所提CODHD算法与预处理阶段的聚类优化(COPS)算法相比,聚类准确度提高了30%,聚类算法效率至少提高14.24%。所提算法具有较强的可行性和实用性。
    弹性粗粒度动态弯曲时序相似性算法
    陈明威, 孙丽华, 徐健锋
    2016, 36(6):  1639-1644.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1639
    摘要 ( )   PDF (974KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对动态时间弯曲(DTW)算法在提高计算速度同时不能兼顾分类正确率的问题,提出了一种基于朴素粒计算思想的弹性粗粒度动态时间弯曲(CG-DTW)算法。首先,通过计算时序方差特征的方法来获取较优的时序粒度,用粒度特征代替原始序列;其次,再代入执行DTW算法,允许动态调整被比较时序粒间的弹性大小,从而获得相对最优的时序对应粒;最后,在对应最优粒的情况下计算DTW距离。同时引入下界函数的提前终止策略进一步提高CG-DTW算法效率。实验结果表明,所提算法要比经典算法运行速率提高21.4%左右,比降维策略算法正确率提高近32.3个百分点,尤其是长序列的分类,CG-DTW能够在保持正确率的情况下兼顾较高的运行效率。CG-DTW在实际应用中能适应不确定长序列分类。
    基于可延迟调度提升实时数据对象时序一致性服务质量算法
    于鸽, 冯山
    2016, 36(6):  1645-1649.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1645
    摘要 ( )   PDF (709KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对保证实时数据对象时序一致性调度算法在软实时数据库系统环境下的应用问题,提出了一种基于概率统计的可延迟优化(SDS-OPT)算法。首先,分析和比较了现有算法在可调度性、服务质量(QoS)以及工作负载方面的特征与不足,指出优化现有算法的必要性;然后,利用最速下降法提升作业的执行时间筛选基准值,进而增加实时更新事务可调度的作业数量,以确保实时数据对象的时序一致性服务质量(QoS)最大化;最后,从工作负载和服务质量两个方面对所提算法和现有算法的性能进行对比分析。仿真实验结果表明,相对于已有的针对固定优先级可延迟调度算法(DS-FP)和统计性的非确定性可延迟调度算法(DS-PS),所提算法能够保证实时数据对象的时序一致性,同时降低工作负载,服务质量提升明显。
    基于图的服务起源追踪机制
    罗波, 李涛, 王杰
    2016, 36(6):  1650-1653.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1650
    摘要 ( )   PDF (691KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对服务起源数据存储在关系型数据库和文档型数据库中无法提供高效的服务追踪以及采用图形数据库存储无法进行快速聚合运算等问题,提出了一种基于图的服务起源追踪机制。该机制以图形数据库存储服务起源数据为基础,重新定义服务起源在图形数据库中的存储结构,并提供基于此存储结构的聚合操作。然后提出了基于静态权值、基于混合操作与基于实时任务三种不同的服务起源追踪模型。实验结果表明该服务起源追踪机制能够满足聚合、追踪等不同类型的服务起源数据的查询需求,减少了服务追踪耗时,提高了服务起源数据的追踪效率。
    虚拟现实与数字媒体
    基于局部回归模型的图像超分辨率重建
    李欣, 崔子冠, 孙林慧, 朱秀昌
    2016, 36(6):  1654-1658.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1654
    摘要 ( )   PDF (798KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对基于稀疏重建的图像超分辨率(SR)算法一般需要外部训练样本,重建质量取决于待重建图像与训练样本的相似度的问题,提出一种基于局部回归模型的图像超分辨率重建算法。利用局部图像结构会在不同的图像尺度对应位置重复出现的事实,建立从低到高分辨率图像块的非线性映射函数一阶近似模型用于超分辨率重建。其中,非线性映射函数的先验模型是直接对输入图像及其低频带图像的对应位样本块对通过字典学习的方法得到。重建图像块时利用图像中的非局部自相似性,对多个非局部自相似块分别应用一阶回归模型,加权综合得到高分辨率图像块。实验结果表明,该算法重建的图像与同样利用图像具有自相似性的相关超分辨率算法相比,峰值信噪比(PSNR)平均提高0.3~1.1 dB,主观重建效果亦有明显提高。
    利用并查集的多视匹配点提取算法
    卢俊, 张保明, 郭海涛, 陈小卫
    2016, 36(6):  1659-1663.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1659
    摘要 ( )   PDF (888KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    多视匹配点的提取是多视影像场景三维重建的核心问题之一,提取结果将直接影响三维重建的精度。将多视匹配点的提取问题转化为动态连通性问题,设计了基于并查集算法的解决方案。采用高效的树结构来组织并查集中的节点,在树中采用parent-link连接方式,使得每次增加匹配点对的过程中只需修改单个节点的寻址参数,避免了遍历数组来比较寻址参数的计算过程,提高了查找和修改的效率。同时通过加权策略对算法进行优化,利用加权编码方式替代常用的硬编码,可以平衡树状图的结构,降低树中节点的平均深度。多组影像集的实验结果表明,基于并查集的算法可以提取更多的多视匹配点,并且计算效率要优于传统的广度优先搜索算法。
    基于平移域估计的点云全局配准算法
    杨滨华, 赵高鹏, 刘鲁江, 薄煜明
    2016, 36(6):  1664-1667.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1664
    摘要 ( )   PDF (593KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对迭代最近点(ICP)算法需要两幅点云具有良好的初始位置,否则易陷入局部最优的问题,提出了一种基于平移域估计的点云全局配准算法。首先分别计算数据点云和模型点云的去模糊主方向点云,利用两者平行于坐标轴的包围盒估计平移域范围;其次利用改进的全局ICP算法在估计出的平移域和[-π,π]3的旋转域中进行全局搜索配准。该算法可以根据待配准点云自适应地估计平移域的大小,进行全局自动配准,配准过程中不需要计算点云的特征信息,所需设置的参数少,对点云的初始位置没有要求。实验结果表明,所提算法能够获取全局优化的精确的配准结果,同时提高了全局配准的效率。
    基于加权颜色分层和纹理单元的图像检索算法
    翟铭晗, 高玲
    2016, 36(6):  1668-1672.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1668
    摘要 ( )   PDF (699KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对仅使用单一颜色或纹理特征并不能达到较好的图像检索效果的问题,提出了一种结合颜色和纹理特征的图像检索算法。首先,颜色微观部分利用颜色直方图,刻画每种颜色的像素占整个图像的比例;然后,宏观部分应用颜色熵和位平面熵分别对图像处理,其中位平面熵取特征较明显的前4层,并对每层的位平面熵加权;最后,根据定义的五种基本纹理结构基元中各像素点的颜色值和角度值,结合颜色特征,实现图像检索。实验结果表明,加权位平面熵和不加权位平面熵比较,在Corel-1000数据集上平均查准率和平均查全率分别提高10.01个百分点和1.2个百分点。结合颜色和纹理特征的图像检索算法与仅表现纹理特征的结构元素描述(SED)方法相比,在Corel-10000数据集上平均查准率和平均查全率分别提高4.3个百分点和2.1个百分点,有效地提高了图像检索效果。
    色彩复原图像的质量评价方法
    李娜, 周蓬勃, 耿国华, 贾晖
    2016, 36(6):  1673-1676.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1673
    摘要 ( )   PDF (645KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对褪色文物数字化保护中色彩复原图像的质量评价问题,研究客观质量评价方法。结合峰值信噪比(PSNR)的计算优势与人眼视觉特征信息熵的结构特性,提出一种基于视觉特征信息熵的彩色图像质量评价方法。该方法建立带权值的质量评价函数和对应评价算法流程,利用归一化方法确定权值。通过评价算法流程计算复原的彩色图像与参考彩色图像的函数值,比较两者的相似程度。值越小,代表相似度越高,对应的复原彩色图像质量越好,以此客观判断色彩复原方法的优劣。实验通过四种性能差异复原方法的质量评价参数比较,表明评价结果与人眼视觉主观感受相一致,验证了所提方法的有效性。
    基于视皮层V1模型的随机点视频序列运动特征提取
    邹洪中, 许悦雷, 马时平, 李帅, 张文达
    2016, 36(6):  1677-1681.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1677
    摘要 ( )   PDF (897KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对复杂场景中视频序列目标运动特征提取困难的问题,借鉴生物视觉系统对视频动态目标的运动感知机制,改进初级视皮层(V1)细胞模型,提出一种基于生物视皮层机制的视频运动特征提取方法。采用时空滤波器与半平方加归一化分别模拟神经元感受野的线性与非线性特性,再通过在输出权值中加入方向选择性调节参数得到普适性的V1细胞模型,从而解决传统模型方向选择性单一、多方向选择能力偏弱的问题。仿真结果表明所提模型模拟输出与生物实验数据较为吻合,能够模拟不同方向选择性的V1细胞,对复杂运动形态的随机点视频序列具有良好的运动特征提取能力。依靠该方法可以为处理特征光流信息提供新的思路,进而实现对视频序列目标的运动特征提取和有效跟踪。
    基于最小重构误差的优化局部聚合描述符向量图像检索算法
    黄秀杰, 陈靖, 张运超
    2016, 36(6):  1682-1687.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1682
    摘要 ( )   PDF (855KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对局部聚合描述符向量(VLAD)模型中对特征软量化时权重系数的取值不确定性和特征量化误差较大问题,提出一种具有最小重构误差的权重系数分配算法。该算法以最小化重构误差为标准,将具有最小化重构误差的稀疏编码的编码系数作为软量化VLAD的权重系数。数据库的图像检索测试结果表明,该算法相比主流的VLAD特征编码算法所得图像检索精度可提高10%左右,且有更小的特征重构误差。
    尺度不变特征转换算法在图像特征提取中的应用
    林陶, 黄国荣, 郝顺义, 沈飞
    2016, 36(6):  1688-1691.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1688
    摘要 ( )   PDF (732KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对尺度不变特征转换(SIFT)算法复杂度高、计算时间长,难以满足立体匹配的实时性要求以及当图像中存在多个相似区域时误匹配率较高的问题,提出了一种改进的立体匹配算法。该算法从两个方面对SIFT算法进行了改进:首先,由于圆形具有天然的旋转不变性,该算法以特征点为中心,采用近似大小的两个同心圆区域代替原算法的矩形区域,在内圆和外圆环区域内分别统计12个方向的梯度累加值,把局部特征描述符的维数从128维降低到24维,降低了算法复杂度;其次加入了12维的全局向量,使生成的特征描述符包含了基于局部信息的SIFT向量和基于全局信息的全局向量,提高了算法对图像中相似区域的分辨能力。仿真结果表明,改进后的算法实时性比原算法提高了59.5%,当图像存在多个相似区域时,误匹配率下降了9个百分点。所提算法在图像处理的实时性要求较高的场合下适用性较好。
    基于运动显著性的移动镜头下的运动目标检测
    高智勇, 唐文峰, 贺良杰
    2016, 36(6):  1692-1698.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1692
    摘要 ( )   PDF (1226KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对移动镜头下的运动目标检测中的背景建模复杂、计算量大等问题,提出一种基于运动显著性的移动镜头下的运动目标检测方法,在避免复杂的背景建模的同时实现准确的运动目标检测。该方法通过模拟人类视觉系统的注意机制,分析相机平动时场景中背景和前景的运动特点,计算视频场景的显著性,实现动态场景中运动目标检测。首先,采用光流法提取目标的运动特征,用二维高斯卷积方法抑制背景的运动纹理;然后采用直方图统计衡量运动特征的全局显著性,根据得到的运动显著图提取前景与背景的颜色信息;最后,结合贝叶斯方法对运动显著图进行处理,得到显著运动目标。通用数据库视频上的实验结果表明,所提方法能够在抑制背景运动噪声的同时,突出并准确地检测出场景中的运动目标。
    改进的自适应广义整体变分图像降噪模型
    高雷阜, 李超
    2016, 36(6):  1699-1703.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1699
    摘要 ( )   PDF (1004KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对自适应广义整体变分(AGTV)图像降噪模型对图像边缘信息定位精度不高及提取不足的问题,为提高图像降噪效果和峰值信噪比,提出了改进的AGTV(IAGTV)图像降噪模型。一方面,该算法换用精度更高的梯度计算方法,相对于AGTV更精确地定位图像边缘;另一方面,为优化图像预处理的滤波过程,用高斯-拉普拉斯联合变换替代高斯平滑滤波,更有利于检测图像边缘信息,在实现降噪的同时防止边缘信息弱化。数值仿真实验得出,IAGTV模型的复原图像峰值信噪比相对于固定p值的GTV模型提高了大约1.0 dB,比AGTV模型提高了至少0.2 dB。实验结果表明IAGTV具有良好的图像降噪能力。
    保持细节特性的局部误差渐进网格简化算法
    黄佳, 温佩芝, 李丽芳, 朱立坤
    2016, 36(6):  1704-1708.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1704
    摘要 ( )   PDF (870KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对三维模型简化过程中生成渐进网格时存在局部区域精度与效率平衡优化的问题,提出一种基于局部区域环间法矢夹角变化的半边折叠渐进网格简化算法。首先,获取三维数据点的一环邻近点构成的邻域局部区域受重心度量距离约束的法矢,再获取与一环邻域三角形集合点有交集的三角形集合作为二环邻域区域;然后,以这两个局部区域法矢点乘的值为边折叠的折叠代价,该值越小表示该区域越趋向于平面,应优先简化,否则予以保留;最后,采用三角形内角判断方法来保证简化后网格中三角形的正则度,以减小变形引起的误差。实验结果表明,所提算法在三维模型渐进网格简化中局部细节特性保持和效率上得到较好的平衡,能够满足实际应用的需要。
    自适应正则化活动轮廓模型
    张少华
    2016, 36(6):  1709-1713.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1709
    摘要 ( )   PDF (763KB) ( )  
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    针对Chan-Vese模型含有许多参数,分割时需要人为调整参数,耗费大量的人力和时间的问题,提出了一个自适应正则化活动轮廓模型。首先,对Chan-Vese模型的数据项进行简化;其次,使用改进的边界加权H1正则化代替长度项;最后,形成了一个新的不含任何参数的活动轮廓模型。在分割实验中,该模型对初始轮廓的大小、位置不敏感,具有较强的抗噪性,分割6幅图像的平均时间和迭代次数分别为1.5834 s、19次。实验结果表明,所提模型无需人工调整参数,能够分割强噪声图像和灰度不均图像,并且具有较快的分割速度。
    基于强监督部件模型的遥感图像目标检测
    周福送, 霍宏, 万卫兵, 方涛
    2016, 36(6):  1714-1718.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1714
    摘要 ( )   PDF (973KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对遥感图像中由于背景复杂、目标外观多样和方向任意而导致的检测精度不高的问题,提出一种基于强监督的部件模型方法。该方法针对目标的每个方向范围训练子模型,同时训练集除了标注出目标的外接矩形,还标注出每个部件的位置及其语义。模型训练时,首先,通过对训练集图像建立多尺度方向梯度直方图(HOG)特征金字塔,且根据目标部件标注信息采用最小生成树(MST)算法初始化模型结构;其次通过隐支持向量机(LSVM)方法训练出多个对应不同方向区域的子模型,每个子模型由一个目标滤波器和多个两倍分辨率的部件滤波器,以及位置关系模型组成,多个子模型最终合并成用来检测的混合模型。目标检测时,类似地建立多尺度特征金字塔,然后利用训练滤波器模型在特征金字塔上以滑动窗口的方式计算匹配响应得分,对响应得分设置阈值且采用非极大值抑制(NMS)算法来获得优化后的检测结果。该方法在自建的遥感数据集上目标检测精度达到了89.4%,对比弱监督部件模型(DPM)、分类器模板集成(Exemplar-SVMs)和方向梯度直方图-支持向量机(HOG-SVM)方法中的最高精度,所提方法提升了4个百分点。实验结果表明,所提算法能够在解决方向和背景复杂问题上有一定的提升,而且可以应用于机场军事飞机目标检测。
    适用于密集人群的异常事件实时检测方法
    潘磊, 周欢, 王明辉
    2016, 36(6):  1719-1723.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1719
    摘要 ( )   PDF (735KB) ( )  
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    在密集人群场景下,针对现有异常检测算法在实时性和适用性方面的不足,提出了一种基于光流特征和卡尔曼滤波的实时检测方法。该方法首先提取图像的全局光流强度作为运动特征;然后对全局光流值进行卡尔曼滤波,并对残差进行分析;假设残差在正常状态下服从高斯分布,利用假设检验加以验证;运用最大似然(ML)估计得到残差的概率分布;在一定置信度下,确定正常状态的可信区间和异常状态的判定公式,并以此判断异常事件是否发生。实验结果表明,该方法对尺寸为320×240的视频,平均检测时间低至0.023 s/frame,且准确率可达95%以上。因而,该方法在保证较高检测率的同时,还具有良好的实时性。
    基于智能监控的中小人群异常行为检测
    何传阳, 王平, 张晓华, 宋丹妮
    2016, 36(6):  1724-1729.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1724
    摘要 ( )   PDF (905KB) ( )  
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    针对人群异常行为检测实时性较差、分类算法识别率不高、特征量较少的问题,提出一种基于智能监控的中小人群异常行为检测算法。首先,利用快速群体密度检测算法,提取人群数量变化信息;其次,利用改进的Lucas-Kanande光流法提取视频中人群的平均动能、人群方向熵、人群距离势能;最后,利用极限学习机(ELM)算法对人群行为进行分类。使用UMN公共数据集进行测试,ELM算法对中小人群异常行为分析比中高密度人群异常行为检测算法和基于KOD能量特征的群体异常行为检测算法识别率分别高出7.13个百分点和5.89个百分点,并且人数密度估计部分平均每帧图像处理耗时相比中高密度人群异常行为检测算法减少了106 ms(近1/3)。实验结果表明:基于智能监控的中小人群异常行为检测算法能有效提高异常帧识别率和实时性。
    多特征融合的车牌定位算法
    杨硕, 张波, 张志杰
    2016, 36(6):  1730-1734.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1730
    摘要 ( )   PDF (865KB) ( )  
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    针对使用单一特征在复杂场景下车牌定位效果不佳的问题,提出了一种融合了边缘、颜色、纹理等多种特征的车牌定位算法。该算法将定位过程分为假设生成和假设检验两个阶段:在假设生成阶段,使用特征点检测、形态学作为主要技术手段,利用车牌的字符纹理和颜色特征生成候选车牌;在假设检验阶段,使用灰度投影作为技术手段,利用车牌结构的固有特征验证候选并实现定位。实验结果表明:在包含实际场景的车牌图像库中,定位成功率可以达到96.6%,精确度可以达到95.4%,验证了多特征融合算法的合理性和有效性。
    SMFCC:一种新的语音信号特征提取方法
    汪海彬, 余正涛, 毛存礼, 郭剑毅
    2016, 36(6):  1735-1740.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1735
    摘要 ( )   PDF (874KB) ( )  
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    针对说话人识别系统中存在的有效语音特征提取以及噪声影响的问题,提出了一种新的语音特征提取方法——基于S变换的美尔倒谱系数(SMFCC)。该方法是在传统美尔倒谱系数(MFCC)的基础上利用S变换的二维时频多分辨率特性,以及奇异值分解(SVD)方法的二维时频矩阵有效去噪性,并结合相关统计分析方法最终获得语音特征。采用TIMIT语音数据库,将所提的特征和现有特征进行对比实验。SMFCC特征的等错误率(EER)和最小检测代价(MinDCF)均小于线性预测倒谱系数(LPCC)、MFCC及其结合方法LMFCC,比MFCC的EER和MinDCF08分别下降了3.6%与17.9%。实验结果表明所提方法能够有效去除语音信号中的噪声,提升局部分辨率。
    基于非结构网格的飞行器多体分离数值模拟
    李绍磊, 郑建靖, 尚萌萌
    2016, 36(6):  1741-1744.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1741
    摘要 ( )   PDF (676KB) ( )  
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    针对基于非结构网格方法的飞行器多体分离数值模拟中的局部网格重构问题,提出了一种基于单元相邻关系的重构区域构造方法。首先,根据单元半径比检查网格质量并标记重构单元;其次,通过网格单元的相邻关系对重构区域进行扩展;最后,通过标记非二边流形边的周围单元保证重构区域边界定义满足二边流形准则。基于该方法的某分离物投放数值实验中,成功进行了16次网格局部重构操作,重构后总体网格单元半径比的平均值达到0.71以上。计算结果和风洞实验数据的比较分析表明,数值实验精确地计算出分离物的运动轨迹和运动姿态,验证了非结构动网格重构过程的有效性。
    行业与领域应用
    基于VISSIM微观交通仿真软件的导流岛机非冲突元胞自动机模型
    连培昆, 李振龙, 荣建, 陈宁
    2016, 36(6):  1745-1750.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1745
    摘要 ( )   PDF (939KB) ( )  
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    针对复杂的导流岛冲突区机非冲突行为,应用传统解析法得到的右转车道通行能力往往与实际运行状况偏差较大。为此,提出了基于VISSIM微观交通仿真软件的导流岛机非冲突元胞自动机模型。该模型利用VISSIM的组件对象模型编程,依据提出的元胞自动机规则集,通过设置一系列模拟元胞的检测器,来控制右转机动车的车速变化,从而模拟右转机动车面对非机动车或行人冲突时的截流效应,并同时利用VISSIM仿真软件的让行设置来控制非机动车或行人的过街行为。仿真结果表明,利用该模型得到的右转车道通行能力值与实际观测值的平均相对误差为5.45%,优于传统的解析法,能够较好地反映导流岛冲突区的实际运行状况,从而为混合交通条件下导流岛渠化形式的规划、设计、交通管理与组织提供理论依据。
    基于Wi-Fi设备的区域人员密度检测概率研究
    赵飞飞, 金彦亮, 熊勇
    2016, 36(6):  1751-1756.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1751
    摘要 ( )   PDF (900KB) ( )  
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    为了弥补某一区域人员密度传统检测方法的不足,同时更好地从该区域开启无线保真(Wi-Fi)的手机终端发送的嗅探(PR)帧中获取该区域的人员密度信息,提出一种基于Wi-Fi设备的区域人员密度检测概率模型。首先,通过实验获取常见手机品牌发送嗅探帧的平均时间间隔数据,为概率模型中参数的设置提供指导;其次,根据IEEE 802.11协议及Wi-Fi信道特点,建立Wi-Fi检测器的数学模型;最后,结合具体的环境,选取合理的参数,对检测器的检测概率进行仿真分析。理论分析和仿真结果表明,所建立的数学模型能较好地体现检测器对人员密度的检测情况。
    基于并行分类算法的电力客户欠费预警
    陈羽中, 郭松荣, 陈宏, 李婉华, 郭昆, 黄启成
    2016, 36(6):  1757-1761.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1757
    摘要 ( )   PDF (755KB) ( )  
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    针对供电企业"先消费后付款"的经营模式可能造成用电客户因失信引发的欠费风险,需要在用电客户欠费行为发生之前实时快速地分析海量的用电用户的数据,给出潜在的欠费客户名单的问题,提出一种基于并行分类算法的电力客户欠费预警方法。首先,该方法使用基于Spark的随机森林(RF)分类算法对欠费用户进行建模;其次,根据用户以往历史用电行为和缴费记录使用时间序列进行预测得到其未来用电和缴费行为特征;最后,使用之前得到的模型对用户进行分类得到未来潜在高危险欠费用户。将该方法与并行化后的支持向量机(SVM)算法和在线序列极限学习机(OSELM)算法进行对比分析,实验结果表明,所提方法相对于对比算法在准确率上有较大提高,便于电费回收管理人员进行提前催缴,确保电费回收的及时性,有利于电力企业进行客户欠费风险管理。
    基于用户兴趣和兴趣点流行度的个性化旅游路线推荐
    吴清霞, 周娅, 文缔尧, 贺正红
    2016, 36(6):  1762-1766.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.06.1762
    摘要 ( )   PDF (761KB) ( )  
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    针对传统的旅游路线推荐算法推荐准确率不高的缺陷,提出一种基于兴趣点(POI)流行度和用户兴趣偏好的个性化旅游路线推荐(PTIR)算法。首先通过分析得到用户真实的历史旅游足迹;然后根据用户在每个景点的逗留时间提出基于时间的用户兴趣偏好;最后在给定的旅行时间限制、起点和终点下,设计最优旅游路线计算方法。在Flickr社交网站的真实数据集上进行实验,结果显示,相比传统的只考虑POI流行度的算法,该个性化旅游路线推荐算法的准确率和召回率都有较大提升;相比只考虑用户兴趣偏好的算法,该个性化旅游路线推荐算法的准确率和召回率也有所提高。实验结果表明综合考虑POI流行度和用户兴趣偏好能使路线推荐得更准确。
2022年 42卷 11期
刊出日期: 2022-11-10
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荣誉主编:张景中
主  编:徐宗本
副主编
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