当期目录

    2016年 第36卷 第10期 刊出日期:2016-10-10
    网络与通信
    基于数据预处理的无线气象传感网数据重构模型
    王军, 杨羊, 程勇
    2016, 36(10):  2647-2652.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2647
    摘要 ( )   PDF (1082KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对无线气象传感网内由于节点数量大、感知数据冗余度高而导致节点通信耗能过高的问题,提出了数据联合稀疏预处理模型,利用监测区域气象要素预报值和各簇头要素值计算出一个全网公共分量并对网内数据进行预处理。将分布式压缩感知应用于簇型传感网中,对各节点感知数据进行压缩观测,在汇聚节点进行数据重构,从根本上降低节点通信量,均衡负载;同时设计了一个基于公共分量异常数据稀疏方法。仿真实验中,相对于单独使用压缩感知,数据联合稀疏预处理模型能够有效利用数据时空相关性提高数据稀疏度,压缩性能提高了25%,重构性能提高46%;同时,异常数据处理方案能够以96%的高概率恢复异常数据。因此,该数据预处理模型能够提高数据重构效率,有效降低网内数据通信量,延长网络寿命。
    交通监控中基于模糊聚类的无线传感网MAC协议
    任秀丽, 彦琨
    2016, 36(10):  2653-2658.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2653
    摘要 ( )   PDF (969KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对交通监控中突发数据实时性问题,提出一种基于模糊聚类的媒体访问控制(FC-MAC)协议。该协议采用时分多址(TDMA)和改进的载波监听多路访问冲突避免(CSMA/CA)交替工作的方式,既保证了普通周期数据的传递,又增强了突发数据的实时性。在CSMA/CA阶段,提出模糊聚类分析的方法,根据因素向量聚类簇内节点,使节点突发数据具有不同的优先级,优先级高的突发数据更早接入信道完成传输;同时,根据该协议的时隙分配策略,提出一种基于分层随机延迟的方法,减少同一时段内竞争接入Sink节点的簇头数量,降低簇头节点之间因退避而产生的数据延迟。仿真结果表明:FC-MAC在能量消耗上介于混合型Z-MAC协议与调度型S-LMAC协议之间;在突发数据平均时延减少的情况下,网络吞吐量比Z-MAC提高了11.2%,比S-LMAC提高了21.3%,并且对网络业务流量具有更好的适应性。
    基于改进的洪泛广播和粒子滤波的无线传感器网络节点定位
    赵海军, 崔梦天, 李明东, 李佳
    2016, 36(10):  2659-2663.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2659
    摘要 ( )   PDF (899KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对目前移动无线传感器网络定位问题存在的不足,提出了一种基于改进的洪泛广播机制和粒子滤波的节点定位算法。对于一个给定的未知节点,首先采用改进的洪泛广播机制,从离它最近的锚节点得到的有效平均跳距来计算出它到它的所有邻居节点的距离。然后采用一种差分误差校正算法,以减小平均跳距中由于多跳累积造成的测量误差;其次,采用粒子滤波和虚拟锚节点来减小预测区域,得到更有效的粒子预测区域,从而进一步减小对未知节点位置的估计误差。仿真结果表明,所提算法与定位算法DV-Hop、蒙特卡罗Baggio(MCB)和基于测试的蒙特卡罗定位(MCL)相比,能够有效地抑制冗余广播和减小与节点定位相关的消息开销,以较低的通信成本实现较高精度的定位性能。
    移动自组网多速率MAC协议吞吐量分析及优化
    朱清超, 陈靖, 龚水清
    2016, 36(10):  2664-2669.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2664
    摘要 ( )   PDF (818KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对移动自组网(MANET)多速率媒体接入控制(MAC)协议吞吐量和公平性偏低问题,推导不同发送速率节点吞吐量表达式,定量分析限制协议性能的关键在于低速率节点和高速率节点信道占用时间的不公平性。基于时间公平性最大化考量,在不影响低速率节点性能的前提下,提出低速率节点竞争窗口和分组长度最优化两种机制,最大化高速率节点吞吐量,使网络饱和吞吐量最优。实验结果表明,发送速率为1 Mb/s和11 Mb/s且Jain公平索引值最大时,低速竞争窗口仿真和理论最优值为320和340,分组长度为64 B和60 B,且低速节点吞吐量基本不变,但饱和吞吐量理论值比仿真时高0.2~0.5 Mb/s,公平性和吞吐量均得到改善。
    传感器网络分簇时间跨度优化聚类算法
    梁娟, 赵开新, 吴媛
    2016, 36(10):  2670-2674.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2670
    摘要 ( )   PDF (791KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对无线传感器网络(WSN)簇头节点能效低、网络能量负载不均衡问题,提出一种传感器网络分簇时间跨度优化(CTSO)聚类算法。该算法首先在簇头选举方式上关注了簇内成员数量和簇头间距的约束问题,尽可能地避免各个簇之间发生覆盖重叠,优化簇内节点能量;接着对簇头的选举周期进行优化,以任务执行周期大小作为一个时间跨度并分为多个轮,通过最小化簇头选举的轮数来减少用于选择簇头而花费在广播消息上的能量,提升簇头节点的能量利用率。实验仿真结果表明,对比基于多Agent的同质态数据汇聚路由方案以及自适应数据汇聚路由策略,CTSO算法的平均能量效率分别提高了62.0%和138.4%,节点寿命则分别提高了17%和9%。CTSO算法在提升无线传感器网络簇头能效及均衡节点能量上具有较好的效果。
    无线光接入网中光源阵列简化的适用性分析
    徐春, 郭文强, 古力米热·阿吾旦
    2016, 36(10):  2675-2679.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2675
    摘要 ( )   PDF (708KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对光源阵列简化处理在无线光接入网信道建模中的适用程度进行了量化评估,具体讨论了发端阵列简化操作在不同光源阵列配置、接收端视场角、光源辐射特性下的适用表现。量化结果显示,简化处理的适用表现对视场角有很强的依赖性,仅当视场角不低于60°时,简化对关键指标路径损耗和时延扩展特性的偏差分别被限制在1.53 dBo和0.77 ns以内。
    车载自组网城市环境信道传播模型设计与仿真
    李桂森, 陈仁, 朱顺痣
    2016, 36(10):  2680-2685.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2680
    摘要 ( )   PDF (887KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对车载自组网(VANET)在城市环境中信道传播模型不真实的问题,提出了一个考虑障碍物影响的信道传播模型。首先,通过地图位置处理把信号的传播分为直接的视距传输、经过1次转向的非视距传输和禁止传输三类;其次,给出了视距与非视距传输下接收端的接收功率表达式;最后,推导了Nakagami分布下的分组传递率。理论分析和洪泛广播协议仿真实验结果表明,该模型有效反映了信号传播受路旁障碍物影响的真实情况,在轻负载的稀疏场景降低了31.4个百分点的覆盖率,而在重负载的稠密场景则提升了13.32个百分点的覆盖率。所提模型模拟了5.9 GHz高频信号的直线传输效应,为通信协议的设计策略以及真实的VANET仿真提供了依据。
    先进计算
    云环境下公平性优化的资源分配方法
    薛胜军, 胡敏达, 许小龙
    2016, 36(10):  2686-2691.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2686
    摘要 ( )   PDF (878KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对云数据中心资源分配不均、效率不高、资源错位等问题,为了满足不同用户的需求,达到多种资源分配的公平性,实现资源的高效利用,提出了全局优势资源公平(GDRF)分配算法。GDRF算法采用多轮分配方式,即先通过用户已分配资源量确定分配资格,每轮再通过全局优势资源共享比和全局优势资源权重来确定具体的分配用户,分配过程充分考虑了资源的匹配情况,采用了max-min fairness思想的渐进填充方式,并且将多资源分配公平性统一度量模型运用到了算法中。实验基于一个Google集群数据模型与基于占优资源的多资源联合公平分配算法作了比较。实验结果表明,GDRF算法分配的虚拟机总量提高了12%,资源总利用率提高了0.5个百分点,公平评估值提高了约15%,并且该算法的资源组合分配的适应度较高,使得用户需求和供给更匹配。
    云环境下能耗感知的公平性提升资源调度策略
    薛胜军, 邱爽, 许小龙
    2016, 36(10):  2692-2697.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2692
    摘要 ( )   PDF (905KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对云计算环境下大量的能源消耗和一些用户非法占有计算资源的问题,为了节约资源,同时提高系统的公平性,使所有用户能合理地使用数据中心的所有资源,提出一种基于能耗感知的节能公平的资源调度算法(FGRSA)。该算法能高效调度各种类型的资源使所有资源使用量达到一个相对的公平。通过CloudSim仿真平台,对提出的调度策略进行仿真实验。实验结果表明,与Greedy算法和Round Robin算法相比,FGRSA能够在大幅度降低系统能耗的同时,保证各类型资源的公平使用。
    基于自适应过载阈值选择的虚拟机动态整合方法
    闫成雨, 李志华, 喻新荣
    2016, 36(10):  2698-2703.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2698
    摘要 ( )   PDF (1169KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对云环境下动态工作负载的不确定性,提出了基于自适应过载阈值选择的虚拟机动态整合方法。为了权衡数据中心能源有效性与服务质量间的关系,将自适应过载阈值的选择问题建模为马尔可夫决策过程,计算过载阈值的最优选择策略,并根据系统能效和服务质量调整阈值。通过过载阈值检测过载物理主机,然后根据最小迁移时间原则以及最小能耗增加放置原则确定虚拟机的迁移策略,最后切换轻负载物理主机至休眠状态完成虚拟机整合。仿真实验结果表明,所提出的方法在减少虚拟机迁移次数方面效果显著,在节约数据中心能源开销与保证服务质量方面表现良好,在能源的有效性与云服务质量二者之间取得了比较理想的平衡。
    基于包簇映射的云计算资源分配框架
    卢浩洋, 陈世平
    2016, 36(10):  2704-2709.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2704
    摘要 ( )   PDF (914KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在云计算资源调度中存在着结构复杂、数据量庞大的可扩展问题,针对该问题提出了一种基于包簇映射的资源管理框架。该框架下包内允许资源共享,当指定资源共享使用模式后,资源调配更具灵活性。将改进的基于包的遗传算法运用到该框架中,采用染色体组方式和资源方式进行编码,根据染色体长度变化设计交叉算子和变异算子,将簇的个数与包的资源相互整合,并且通过抽象模型来降解问题规模。实验结果表明,在基于包簇映射框架下的遗传算法与传统的以虚拟机为中心框架下的遗传算法和基于包簇框架的首次适应算法相比,在CPU利用率方面分别平均提高9%和5%,在内存利用率方面分别平均提高14%和7%。实验结果表明,所提出的包簇框架下的遗传算法能有效减少簇节点的使用数量,提高资源利用率。
    基于GraphX的分布式幂迭代聚类
    赵军, 徐晓燕
    2016, 36(10):  2710-2714.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2710
    摘要 ( )   PDF (706KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为解决幂迭代聚类算法并行实现中存在的编程繁琐、效率低下等问题,基于Spark大规模数据通用计算引擎及其GraphX组件,提出了一种在分布式环境下实现幂迭代聚类的方法。首先,利用某种相似性度量方法,将原始数据转换成一个可以视为图的亲和矩阵;然后,通过顶点切割,把行归一化后的亲和矩阵切分成若干个小图,分别存储在不同的机器上;最后,利用Spark基于内存计算的特点,对存储在集群中的图进行多次迭代计算,得到这个图的一个切割,图的每一个划分子图对应一个类簇。在不同规模的数据集和不同executor个数下进行的实验结果表明,基于GraphX的分布式幂迭代聚类算法具有良好的可扩展性,算法运行时间与executor个数呈负相关的线性关系,在6个executor下,与单个executor相比,算法的加速比达到了2.09到3.77。同时,通过与基于Hadoop的幂迭代聚类进行对比,在新闻数量为40000篇时,运行时间降低了61%。
    网络空间安全
    面向云数据安全自毁的分布式哈希表网络节点信任评估机制
    王栋, 熊金波, 张晓颖
    2016, 36(10):  2715-2722.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2715
    摘要 ( )   PDF (1230KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在云环境下的数据自毁机制中,针对分布式哈希表(DHT)网络的恶意节点和不诚信节点容易造成密钥分量丢失或泄露等问题,提出面向云数据安全自毁的DHT网络节点信任评估机制。该机制首先为节点建立二维信任评估模型,对节点可信程度进行定性和定量的考察;接着改进节点直接信任值和推荐信任值的计算方法,充分考虑节点内外因素,从节点运行环境和交互经验两个维度出发并细化到不同层级计算节点信任值,得到信任评价子云;然后将各个信任评价子云加权合成得到综合信任云,采用云发生器描绘出综合信任云一维高斯云图形;最后结合信任决策算法选出最优可信节点。实验结果表明该机制能够帮助原有的数据自毁机制找到更适合存储密钥分量的DHT网络节点,提高了系统的容灾能力并降低了系统计算负载。
    基于混淆布鲁姆过滤器的云外包隐私集合比较协议
    张恩, 刘亚鹏
    2016, 36(10):  2723-2727.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2723
    摘要 ( )   PDF (978KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对基于混淆布鲁姆过滤器的隐私集合比较(PSI)协议中存在参与方信息获取不对等及协议不能有效应用于云环境等问题,将混淆布鲁姆过滤器算法与代理不经意传输协议相结合,提出了一种基于混淆布鲁姆过滤器和代理不经意传输的云外包隐私集合比较协议。首先,该算法通过引入混淆布鲁姆过滤器的概念,解决了传统标准布鲁姆过滤器产生误判的问题,进而达到高效存储和传输大数据的目的;其次,采用代理不经意传输协议,能够将复杂耗时的计算外包给云代理服务器,使得云租户不需实时在线、仅需进行少量计算;最后,在云外包隐私集合比较过程中,云租户间无需交互,能够公平地得到集合比较结果。理论分析和性能对比表明,该算法的通信复杂度和计算复杂度是线性的,并且协议是安全和有效的。
    基于无干扰理论的云服务行为可信模型
    谢洪安, 刘大福, 苏旸, 张英男
    2016, 36(10):  2728-2732.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2728
    摘要 ( )   PDF (729KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为解决云服务环境下存在的资源共享及特权安全威胁,将传统的无干扰理论引入云服务环境中,提出一种基于无干扰理论的云服务可信模型(NICTM)。该模型将云服务中域、动作、状态、输出等进行抽象,形式化地定义了云服务环境中域的可信;然后证明了用户域行为可信定理,符合定理的用户域可以被证明是可信的;最后在Xen虚拟化平台上实现了基于模型的原型系统,并通过实验验证了模型的可行性。
    理想格上可撤销的模糊身份加密方案
    项文, 杨晓元, 吴立强
    2016, 36(10):  2733-2737.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2733
    摘要 ( )   PDF (737KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对目前基于身份加密(IBE)方案不能同时满足用户撤销和模糊身份提取功能,基于理想格上的差错学习问题(LWE),借助二叉树结构和门限秘密共享算法,提出了一个可撤销的模糊身份加密方案(RFIBE)。该方案首先利用理想格上的陷门生成函数和门限秘密共享算法生成用户的私钥,其次利用二叉树结构完成方案的撤销功能。最后,在标准模型下证明所提方案的安全性达到了选择身份和选择明文攻击下的不可区分性(IND-sID-CPA)安全。与基于标准格的IBE方案相比,所提方案同时具备可撤销功能和高效模糊身份提取功能,实用性更强。
    可证明安全的基于身份的不可否认签名方案
    汪雄, 邓伦治
    2016, 36(10):  2738-2741.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2738
    摘要 ( )   PDF (749KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对基于身份的不可否认签名方案计算效率低的问题,提出了一个新的基于身份的不可否认签名方案。基于计算双线性Diffie-Hellman(CBDH)问题和判断双线性Diffie-Hellman(DBDH)问题的困难性假设,该方案在随机预言模型下被证明是不可伪造和不可见的,并且该方案减少了双线对的运算次数。分析表明,该方案比Libert、Duan、Behnia等提出的不可否认签名方案具有更高的计算效率,更适用于计算受限的场合。
    基于超混沌Lorenz系统的自适应异步抗噪声保密通信方案
    阿布都热合曼·卡的尔, 米热古丽·艾力, 木塔力甫·沙塔尔
    2016, 36(10):  2742-2746.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2742
    摘要 ( )   PDF (670KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对非实时通信对安全性要求高且信道中存在噪声的问题,提出了基于超混沌掩盖调制的自适应异步抗噪声保密通信方案。通信原理是由超混沌Lorenz系统生成四个状态变量的伪随机向量,并通过信号增益将它们调整到同一区间;再由分段线性混沌映射(PWLCM)生成两个向量,用于在四个状态变量之间随机切换选取和确定动态时滞步长,以生成载体信号;然后将预编码后的二进制信息成对掩盖到载体信号中,添加高斯噪声后发送出去。实验结果分析发现最小信号增益和噪声系数的比值稳定在一个小区间[0.08,0.11]内,如果把该比值设置成某个大于该区间上限的值,则比特误码率可达到零,因此接收端可在噪声信道中接收并完美恢复出被掩盖信号。该方案利用超混沌系统的非线性动力学特性,能够在噪声信道中自适应实现异步保密通信,数值仿真验证了其有效性。
    支持通用电路的多线性映射外包属性加密方案
    陈飞, 韩益亮, 李晓策, 孙家浩, 杨晓元
    2016, 36(10):  2747-2752.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2747
    摘要 ( )   PDF (1053KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对基于多线性映射的属性加密方案存在密文扩展率大、解密效率低、密钥托管的问题,将外包技术和用户秘密值法运用于方案中,设计了一个密钥策略的多线性映射属性加密方案。方案以通用多项式电路作为访问结构,支持任意扇出,其用户的私钥由密钥生成中心和用户共同产生。密文长度固定为|G|+|Z|,按照椭圆曲线标准设置合理参数后,与已知密文量最小的方案对比,存储代价减少25%。用户解密时仅对转换密文作运算,且外包正确性可验证,解密所需多线性运算次数仅为3次,大大降低了用户的计算代价。在标准模型下利用多线性判断Diffie-Hellman困难问题证明了方案的安全性。该方案也能适用于运算能力有限的小型移动设备。
    基于差分隐私的数据匿名化隐私保护方法
    宋健, 许国艳, 夭荣朋
    2016, 36(10):  2753-2757.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2753
    摘要 ( )   PDF (791KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在保护数据隐私的匿名技术中,为解决匿名安全性不足的问题,即匿名过程中因计算等价类质心遭受同质性和背景知识攻击造成的隐私泄漏,提出了一种基于差分隐私的数据匿名化隐私保护方法,构建了基于差分隐私的数据匿名化隐私保护模型;在利用微聚集MDAV算法划分相似等价类并在匿名属性过程中引入SuLQ框架设计得到ε-MDAV算法,同时选用Laplace实现机制合理控制隐私保护预算。通过对比不同隐私保护预算下可用性和安全性的变化,验证了该方法可以在保证数据高可用性的前提下有效地提升数据的安全性能。
    改进的基于证书的聚合代理签名方案
    左黎明, 郭红丽, 张婷婷, 陈祚松
    2016, 36(10):  2758-2761.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2758
    摘要 ( )   PDF (708KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对喻琇瑛等(喻琇瑛,何大可.基于双线性对的聚合代理签名.中南大学学报(自然科学版),2015,46(12):4535-4541.)提出的聚合代理签名方案进行分析,指出该方案存在已知一个有效签名的情况下可伪造任意消息的有效签名漏洞,在此基础上提出了一个改进的基于证书的聚合代理签名方案,给出了一种新的攻击模型,并在随机预言机模型下证明了新方案针对新的攻击者是存在性不可伪造的。改进后的新方案能够抵抗合谋攻击和伪造签名攻击,适用于计算受限以及实时要求高的应用场合。
    标准模型下高效的基于身份匿名广播加密方案
    明洋, 原红平, 孙变, 乔正阳
    2016, 36(10):  2762-2766.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2762
    摘要 ( )   PDF (698KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对现实中广播加密的安全问题,提出一种标准模型下高效的基于身份匿名广播加密方案。匿名广播加密中广播者加密数据通过广播信道发送给用户,其中只有授权用户能够解密获得数据,同时任何人不能分辨出加密数据是发送给哪个用户的,从而保护了接收者用户的隐私。所提方案利用双系统加密技术,基于合数阶双线性群提出。同时,该方案基于静态假设,在标准模型中证明方案是选择明文安全的,密文和密钥取得了固定长度。和对比方案相比,所提方案密钥长度仅需2个群元素,同时方案满足匿名性。
    人工智能
    基于用户回复内容观点支持度的评论有用性计算
    李学明, 张朝阳, 佘维军
    2016, 36(10):  2767-2771.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2767
    摘要 ( )   PDF (941KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对有监督评论有用性预测方法中的训练数据集难以构造,以及无监督方法缺乏对情感信息支撑的问题,提出基于语义和情感信息构建一种无监督模型,用于对评论有用性进行预测,同时考虑了评论和评论下回复内容对观点的支持度用来计算观点的有用性得分,进而得到评论的有用性。同时,提出结合句法分析和改进潜在狄利克雷分配(LDA)模型的评论摘要方法用于评论有用性预测模型中的观点提取,基于句法分析结果构建must-link和cannot-link两种约束条件指导主题模型学习,在保证召回率的同时提高模型准确率。该方法在实验数据集上能取得70%左右的F1值和90%左右的排序准确率,且实例应用也表明该方法对结果具有较好的解释性。
    基于改进互信息和邻接熵的微博新词发现方法
    夭荣朋, 许国艳, 宋健
    2016, 36(10):  2772-2776.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2772
    摘要 ( )   PDF (729KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对目前微博新词发现算法中的数据稀疏、可移植性较差以及缺乏对多字词(大于三字)识别的问题,提出了基于改进互信息(MI)和邻接熵(BE)的微博新词发现算法——MBN-Gram。首先,利用N元递增算法(N-Gram)提取新词的候选项,对提取出来的候选新词使用频率和停用字等规则进行过滤;接着再利用改进MI和BE对候选项进行扩展及再过滤;最后,结合相应词典进行筛选,从而得到新词。通过理论及实验分析,MBN-Gram算法在准确率、召回率及F值上均有一定提高。实验结果表明,MBN-Gram算法是有效可行的。
    基于用户主题精确感知大数据群体计算任务分配算法
    王青, 谭良
    2016, 36(10):  2777-2783.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2777
    摘要 ( )   PDF (1131KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对大数据任务中海量数据分析需求、复杂认知推理挑战和传统计算中随机分配任务算法的低效性以及互联网用户的虚拟性、不确定性等问题,提出了一种基于用户主题精准感知的迭代式任务分配算法。首先,通过基于自适应模糊聚类与主题提取模型相结合的方法提取已发布群体任务的主题,然后构建特定任务模型和用户模型计算各关联度,再利用已提交高质量答案的历史任务迭代地检测新用户的真实主题并计算初始准确率;其次,通过逻辑回归(LR)方法预测用户能参与到某类任务的可能性并得到参与用户候选序列,在充分了解用户真实主题和对应主题上的准确率以及用户诚信度的情况下进行精准分配。通过与随机算法在模拟实验中对准确率进行比较,实验结果表明所提算法准确率比随机算法高20个百分点以上,并随着训练数据量的增加而提高,在相似任务上的准确率更是接近100%。实验验证所提算法更精准、尤其适用于大数据环境,并一定程度上节约了随机算法需多次重复分配确保准确率的花销。
    基于信任和项目偏好的协调过滤算法
    郑洁, 钱育蓉, 杨兴耀, 黄兰, 马婉贞
    2016, 36(10):  2784-2788.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2784
    摘要 ( )   PDF (865KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对传统协同过滤算法不能深度挖掘用户关系,以及无法对新项目进行用户推荐的问题,提出了基于信任和用户偏好的协同过滤(TIPCF)算法。首先,通过分析用户评分判断用户的可信度并量化用户间的信任程度,挖掘用户潜在的信任关系;其次,考虑到用户之间对于不同目标项目偏好程度的差异会对用户相似性产生影响,在传统用户相似性算法上添加用户偏好度改进相似性算法;然后,通过结合用户信任度和改进的相似度,使得最近邻的选取更加准确;最后,根据用户对项目属性的偏好对新项目进行推荐。Movielens数据集实验结果表明,与传统的协同过滤算法相比,TIPCF算法的平均绝对误差减少了6.7%;在推荐新项目时,TIPCF算法的平均绝对误差减少了10.7%。TIPCF算法不仅提高了推荐的准确度,而且增加了新项目的推荐概率。
    融合标签与人工蜂群的微博推荐算法
    王宁宁, 鲁燃, 王智昊
    2016, 36(10):  2789-2793.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2789
    摘要 ( )   PDF (781KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对基于标签的推荐算法中存在的冷启动问题,提出了一种融合标签与人工蜂群的微博推荐算法——TABC-R。首先,对用户的标签信息进行定义,并使用标签集表示用户兴趣;其次,根据标签权重、标签属性权重和标签与微博中词语的相似度三种变量来构造人工蜂群算法中的适应度函数;最后,利用人工蜂群算法的搜索策略,搜索出具有最优适应度值的微博向用户进行推荐。与基于标签的推荐(T-R)算法和基于人工蜂群的推荐算法(ABC-R)相比,TABC-R算法的准确率和召回率均有小幅提升,表明了TABC-R算法的有效性。
    基于表示学习的中文分词
    刘春丽, 李晓戈, 刘睿, 范贤, 杜丽萍
    2016, 36(10):  2794-2798.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2794
    摘要 ( )   PDF (754KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为提高中文分词的准确率和未登录词(OOV)识别率,提出了一种基于字表示学习方法的中文分词系统。首先使用Skip-gram模型将文本中的词映射为高维向量空间中的向量;其次用K-means聚类算法将词向量聚类,并将聚类结果作为条件随机场(CRF)模型的特征进行训练;最后基于该语言模型进行分词和未登录词识别。对词向量的维数、聚类数及不同聚类算法对分词的影响进行了分析。基于第四届自然语言处理与中文计算会议(NLPCC2015)提供的微博评测语料进行测试,实验结果表明,在未利用外部知识的条件下,分词的F值和OOV识别率分别达到95.67%和94.78%,证明了将字的聚类特征加入到条件随机场模型中能有效提高中文短文本的分词性能。
    力矩受限的柔性空间机器人模糊神经网络自适应跟踪控制及振动抑制
    庞哲楠, 张国良, 羊帆, 贾枭, 林志林
    2016, 36(10):  2799-2805.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2799
    摘要 ( )   PDF (1101KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对力矩受限和存在参数不确定情况下,自由漂浮柔性空间机器人(FFFSR)关节轨迹跟踪控制与柔性振动抑制的问题,利用奇异摄动法将系统分解为关节轨迹跟踪的慢变子系统和描述柔性振动的快变子系统,进而提出含慢、快变控制项的组合控制器。对于慢变子系统,设计一种无需模型的模糊径向基函数(RBF)神经网络(FRBFNN)自适应跟踪控制方案,利用神经网络观测器估计关节角速度信息,并对系统的未知非线性函数进行逼近;对于快变子系统,采用扩张状态观测器(ESO)对不易测量的柔性模态坐标导数和不确定扰动进行估计,并结合线性二次调节器(LQR)方法抑制柔性振动。数值仿真结果表明,当控制力矩限制在±20 N·m和±10 N·m范围内时,该组合控制器能够在2.5 s实现稳定的关节轨迹跟踪,并将柔性振动幅值限制在±1×10-3 m内。
    计算机软件技术
    基于可满足性模理论求解器的程序路径验证方法
    任胜兵, 吴斌, 张健威, 王志健
    2016, 36(10):  2806-2810.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2806
    摘要 ( )   PDF (797KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对程序中因存在路径条数过多或复杂循环路径而导致路径验证时的路径搜索空间过大,直接影响验证的效率和准确率的问题,提出一种基于可满足性模理论(SMT)求解器的程序路径验证方法。首先利用决策树的方法对复杂循环路径提取不变式,构造无循环控制流图(NLCFG);然后通过基本路径法对控制流图(CFG)进行遍历,提取基本路径信息;最后利用SMT求解器作为约束求解器,将路径验证问题转化为约束求解问题来进行处理。与同样基于SMT求解器的路径验证工具CBMC和FSoft-SMT相比,该方法在对测试集程序的验证时间上比CBMC降低了25%以上,比FSoft-SMT降低了15%以上;在验证精度上,该方法有明显的提升。实验结果表明,方法可以有效解决路径搜索空间过大的问题,同时提高路径验证的效率和准确率。
    基于静态分析的Android GUI遍历方法
    汤杨, 曾凡平, 王健康, 黄心依
    2016, 36(10):  2811-2815.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2811
    摘要 ( )   PDF (759KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对传统软件安全测试方法(例如:符号执行、模糊测试、污点分析等)无法获得较高的Android程序图形用户界面(GUI)覆盖率的问题,提出动态和静态相结合的Android程序测试方法。该方法在静态分析Android应用程序数据流的基础之上,构建程序活动转换图和函数调用图,解析程序GUI元素,进而编写测试脚本动态遍历应用程序GUI元素。将该方法应用于订票日历、WiFi万能钥匙和360天气应用的实际测试,结果表明:Activity的平均覆盖率达到76%,明显高于人工测试的平均值30.08%和基于控件树遍历的42.05%~61.29%,该方法能够有效遍历Android应用程序GUI元素。
    基于烟花爆炸优化算法的测试数据生成方法
    丁蕊, 董红斌, 冯宪彬, 赵佳华
    2016, 36(10):  2816-2821.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2816
    摘要 ( )   PDF (969KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对面向路径覆盖的测试数据生成问题,提出基于烟花爆炸优化算法的测试数据生成方法。首先使用关键点路径表示法表示路径,由理论路径、易覆盖路径和不可行路径得出难覆盖路径,并记录难覆盖路径邻近的易覆盖路径及其测试数据。这些测试数据将作为部分初始烟花以利用其提供的启发信息,其余初始烟花则随机生成。接着根据个体的适应度值设计自适应策略的爆炸半径以提高收敛速度,对爆炸产生的越界火花则使用边界值测试的思想进行修正。与加了启发信息的自适应爆炸半径的烟花算法(NFEO算法)、烟花爆炸优化(FEO)算法、F-method、NF-method等七种基于优化的测试数据生成算法进行了仿真对比实验,实验结果表明:所提算法在测试数据生成时间和迭代次数上都最优。
    虚拟现实与数字媒体
    基于深度特征分析的双线性图像相似度匹配算法
    李鸣, 张鸿
    2016, 36(10):  2822-2825.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2822
    摘要 ( )   PDF (770KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于内容的图像检索一直面临"语义鸿沟"的难题,特征选择对语义学习结果有着直接的影响;而传统距离度量方法往往从单一角度进行相似性计算,不能很好地表示出图像之间的相似度。为了解决以上问题,提出基于深度特征分析的双线性图像相似度匹配的方法。首先,将图像数据集在卷积神经网络模型上进行微调训练,然后利用训练好的卷积神经网络对图像进行特征提取,获得全连接层输出的特征之后,通过双线性相似性度量方法得到图像间相似度的大小,通过对相似度的大小排序,返回最相似的图像实例。在Caltech101和Caltech256数据集上的对比实验显示,所提算法的平均查准率、TopK查准率和查全率均优于对比算法,验证了所提算法的有效性。
    基于加权空间离群点度量的随机脉冲噪声降噪算法
    杨昊, 陈雷霆, 邱航
    2016, 36(10):  2826-2831.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2826
    摘要 ( )   PDF (895KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对排序统计类降噪算法在随机脉冲噪声(RVIN)图像降噪过程中,对图像边缘和细节部分噪声识别不够准确以及恢复比较模糊的问题,提出了基于加权空间离群点度量(SLOM)的脉冲噪声降噪算法WSLOM-EPR。该算法以优化的空间距离差为基础,引入图像邻域均值和标准差,建立反映局部边缘细节特征的噪声检测方法,提高边缘细节处噪声的识别精度;然后以精确检测结果为基础,优化保边正则(EPR)函数,提高算法的执行效率,并增强算法保留边缘细节的能力。仿真结果显示,WSLOM-EPR算法在40%到60%噪声密度下对噪声点的误检和漏检综合表现优于对比算法,且能在两者之间保持一个较好的平衡;降噪后的峰值信噪比(PSNR)好于对比算法中的大多数情况,且边缘细节在视觉上更加清晰连续。结果表明WSLOM-EPR算法提高了噪声检测精度,有效地保持了恢复图像的边缘细节信息。
    基于核自组织映射的有监督主动轮廓图像分割
    范海菊, 刘国奇
    2016, 36(10):  2832-2836.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2832
    摘要 ( )   PDF (887KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对灰度不均匀目标和多灰度强度目标利用主动轮廓难以精确分割的问题,提出了一种基于核自组织映射(KSOM)的有监督主动轮廓算法KSOAC。首先对背景区域和前景区域的先验样本分别利用KSOM进行训练,得到其各自的拓扑映射结构来表征其分布,从而获得突触权值向量;其次提出计算两个网络结构单位像素的平均训练误差,把该误差加入能量函数修正曲线进化过程,并利用前景和背景的面积比得出能量项的控制参数;最后推导出了利用神经元权值向量的有监督主动轮廓能量函数和迭代方程,并采用Matlab 7.11.0对多幅图像进行了仿真验证。仿真结果和数据表明,与自组织映射(SOM)主动轮廓(SOAC)相比,KSOM得到的映射更接近于先验样本的分布,误差更小;KSOAC的准确率、查全率和F参数均大于0.9,分割结果更接近目标本身;在时间消耗方面与SOAC相差不大。实验结果表明,KSOAC能够提高概率分布未知图像、非均匀图像和多灰度强度目标分割效果,减少目标泄露。
    基于超像素和局部颜色恒常性的自适应阴影去除
    兰丽, 何小海, 吴晓红, 滕奇志
    2016, 36(10):  2837-2841.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2837
    摘要 ( )   PDF (746KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为快速有效地去除监控视频中运动目标的投射阴影,提出了一种基于超像素和阴影区域的局部颜色恒常性的自适应阴影去除算法。首先采用改进的简单线性迭代聚类算法将视频图像中的运动前景分割为互不重叠的超像素;然后计算了RGB颜色空间中背景与运动前景的亮度比率,并分析了阴影区域的局部颜色恒常性;在此基础上,以超像素为基本处理单元,计算亮度比率的标准差,并利用阴影区域标准差的特征及其分布规律提出基于拐点的自适应阈值算法检测并去除阴影。实验结果表明,该算法可以适用于多种真实场景下的阴影检测,且阴影检测率与目标识别率均超过85%;基于超像素处理可以大幅度降低算法的计算复杂度,该算法每帧平均处理时间为20 ms。该算法可以同时满足阴影去除对准确度、实时性和鲁棒性的要求。
    半透明三维物体表面光泽真实感实时渲染方法
    温佩芝, 朱立坤, 黄佳
    2016, 36(10):  2842-2848.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2842
    摘要 ( )   PDF (1158KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对具有半透明特性玉石的真实感渲染问题,提出一种利用高光层、漫反射层、透射层三层光照模型叠加的解决方法。首先对散射层结合漫反射剖面来模拟半透明玉石的次表面散射效果,提出一种可改变漫反射剖面的散射方法,表达不同种类玉石漫反射剖面的特点;然后对透射层利用预计算的本地厚度贴图结合高斯线性和,实现基于表面厚度光的透射效果,再在能量守恒的基础上与基于微平面的高光反射项进行叠加,得到一个基于三层光照模型的真实感半透明材质表现。实验结果表明,所提出的方法能实现不同种类半透明玉石真实感渲染,且在片面数达160万时可保证30帧/秒的实时效率。
    基于圆形感兴趣区域多路视频实时拼接
    王寒光, 王旭光, 汪浩源
    2016, 36(10):  2849-2853.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2849
    摘要 ( )   PDF (909KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对视频拼接过程中面临的许多挑战,如实时性、有动态物体产生鬼影现象等,提出了一种基于圆形感兴趣区域(ROI)图像配准结合简化处理及图形处理器(GPU)加速的方法。首先,仅在ROI内提取特征点,提高了特征检测效率和匹配准确率。其次,为进一步降低时间开销,满足视频处理实时性需求,采用了两种策略:一方面,通过简化处理仅对首帧作图像配准,后续帧利用得到的单应性矩阵进行图像融合;另一方面,利用GPU多核实现并行化硬件加速。此外,当视场中有动态物体时,采用图形分割和多频带图像融合算法,有效地消除了鬼影。实验对两路640×480的视频进行拼接,该方法的处理速度可达27.8帧/秒。相对于基于加速鲁棒特征(SURF)算法的视频拼接方法,效率提高了26.27倍;相对于基于带方向的加速分段测试特征提取结合旋转的二进制鲁棒独立元素特征描述(ORB)算法的视频拼接方法,效率提高了11.57倍。实验结果表明,该方法可将多路视频实时地拼接为高质量的大场景视频。
    高效视频编码帧内快速深度决策算法
    刘颖, 高雪明, 林庆帆
    2016, 36(10):  2854-2858.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2854
    摘要 ( )   PDF (780KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对新一代高效视频编码(HEVC)帧内预测中编码单元(CU)的编码深度选择过程中计算复杂度较高的问题,提出了一种基于空域相关性的帧内快速深度决策算法。首先,利用相邻已编码树单元(CTU)的深度通过线性加权得到当前CTU深度估计值;然后,对当前CTU深度估计值设置较为合适的深度双阈值提前终止编码树单元的划分或跳过CTU的某些深度,来缩小当前CTU的深度范围,从而减少不必要的深度计算。实验结果表明:与HM12.0相比,所提算法对比较简单的视频序列编码时间的减少比较明显,在亮度峰值信噪比(Y-PSNR)几乎不变的情况下(平均降低0.02 dB),编码时间平均减少了34.6%。此外,所提算法容易与其他算法进行融合,能进一步降低HEVC的帧内计算复杂度,最终达到实时传送高清视频的目的。
    基于能量估计的局部运动模糊检测
    赵森祥, 李少波, 陈斌, 赵雪专
    2016, 36(10):  2859-2862.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2859
    摘要 ( )   PDF (797KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了解决日常拍摄的图像或视频中普遍存在局部运动模糊导致信息丢失的问题,提出一种基于能量估计的局部运动模糊检测算法。该算法首先计算图像的Harris特征点,根据每个区域内的特征点分布筛选出备选区域;然后根据近单色区域梯度分布平滑的特点,通过计算备选区域的梯度分布并参照平均幅值阈值过滤掉大部分容易被误判的部分;最后根据运动模糊对图像能量衰减的特征对备选区域进行模糊方向估计,并计算模糊方向和与其垂直方向的能量,根据两个方向上能量的比值进一步去掉单色区域和散焦模糊区域。在图像库上的实验结果表明,所提算法能较好从存在近单色区域和散焦区域干扰的图像中检测出运动模糊区域,有效提高局部运动模糊检测的鲁棒性以及适应性。
    激光散乱点云K最近邻搜索算法
    赵京东, 杨凤华
    2016, 36(10):  2863-2869.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2863
    摘要 ( )   PDF (1113KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对激光散乱点云的数据量大,且具有面型的特点,为降低存储器使用量,提高散乱点云的处理效率,提出了一种散乱点云K最近邻(KNN)搜索算法。首先,利用多级分块、动态链表的存储方式,只存储非空的子空间编号。对相邻子空间进行3进制编码,利用编码的对偶关系,建立相邻子空间之间的指针连接,构造出包含KNN搜索所需的各类信息的广义表,然后再搜索KNN。KNN搜索过程中,在计算被测点到候选点距离时,直接删除筛选立方体内切球之外的点,可将参入按距离排序的候选点数减少为现有算法的一半。依赖K值和不依赖K值的分块原则,均可计算不同的K邻域。实验结果表明,该算法不仅具有低的存储器使用量,而且具有较高的效率。
    基于异常区域感知的多时相高分辨率遥感图像配准
    吴伟, 丁香乾, 闫明
    2016, 36(10):  2870-2874.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2870
    摘要 ( )   PDF (943KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在对多时相高分辨遥感图像进行配准时,由于成像条件差异,图像间存在的地物变化与相对视差偏移两类典型异常区域会影响配准精度。针对上述配准中存在的问题,提出一种基于异常区域感知的多时相高分辨率遥感图像配准方法,包括粗匹配和精配准两个阶段。尺度不变特征变换(SIFT)算法考虑到尺度空间属性,不同尺度空间提取的特征点在图像中对应不同大小的斑块,高尺度空间提取的特征点对应图像中的大斑点,其对应地物相对稳定、不易发生变化。首先,利用SIFT算法提取高尺度空间特征点完成图像快速粗匹配;其次,利用灰度相关性度量对图像块进行相对偏移量统计分类以感知视差偏移区域,同时结合空间约束条件,确定低尺度空间特征点的有效提取区域以及匹配点搜索范围,完成图像精配准。实验结果表明,将该方法用于多时相高分辨遥感图像配准,可有效抑制异常区域对特征点提取的影响进而提高配准精度。
    基于改进时空兴趣点特征的双人交互行为识别
    王佩瑶, 曹江涛, 姬晓飞
    2016, 36(10):  2875-2879.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2875
    摘要 ( )   PDF (972KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对实际监控视频下双人交互行为的兴趣点特征选取不理想,且聚类词典中冗余单词导致识别率不高的问题,提出一种基于改进时空兴趣点(STIP)特征的交互行为识别方法。首先,引入基于信息熵的不可跟踪性检测方法,对序列图像进行跟踪得到交互动作的前景运动区域,仅在此区域内提取时空兴趣点以提高兴趣点检测的准确性。其次采用3维尺度不变特性转换(3D-SIFT)描述子对检测得到的兴趣点进行表述,利用改进的模糊C均值聚类方法得到视觉词典,以提升词典的分布特性;在此基础上建立词袋模型,即将训练集样本向词典进行投影得到每帧图像的直方图统计特征表示。最后,采用帧帧最近邻分类方法进行双人交互动作识别。在UT-interaction数据库上进行测试,该算法得到了91.7%的正确识别率。实验结果表明,通过不可跟踪性检测得到的时空兴趣点的改进词袋算法可以较大程度提高交互行为识别的准确率,并且适用于动态背景下的双人交互行为识别。
    基于非下采样剪切波变换与引导滤波结合的遥感图像增强
    吕笃良, 贾振红, 杨杰, Nikola KASABOV
    2016, 36(10):  2880-2884.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2880
    摘要 ( )   PDF (883KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对遥感图像中对比度低、细节信息缺失和边缘梯度保持能力较弱等问题,提出了一种基于非下采样剪切波变换(NSST)与引导滤波相结合的遥感图像增强算法。首先,原始图像通过NSST被分解成低频子带和高频子带两部分。然后,对低频子带进行线性增强,提高整体对比度;采用自适应阈值法抑制高频子带的噪声,再对去噪后的高频子带进行引导滤波增强,提高图像的细节信息和边缘梯度保持能力。最后,对两部分子带进行NSST反变换,得到增强后的图像。实验结果表明,与直方图均衡、基于Contourlet变换和模糊理论的图像增强算法、基于非下采样Contourlet变换与反锐化掩膜结合的遥感图像增强算法以及基于非下采样Shearlet变换与参数化对数图像处理相结合的遥感图像增强算法相比,该算法的图像信息熵、峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)都有一定的提升,能明显地改善图像视觉效果,使得图像纹理更加清晰。
    基于曲率局部二值模式的深度图像手势特征提取
    尚常军, 丁瑞
    2016, 36(10):  2885-2889.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2885
    摘要 ( )   PDF (956KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对复杂环境下的深度图像手势特征提取信息冗余量大、编码不稳定等问题,提出了一种改进的基于曲率局部二值模式(LBP)的深度图像手势特征提取算法。该算法首先通过坐标转换将分割出的手势深度数据转换为点云数据;其次利用移动最小二乘法对手势点云数据进行曲面拟合;然后计算出能够更加准确描述物体三维表面几何信息特征的高斯曲率;最后利用改进的LBP均匀模式对高斯曲率数据进行编码形成特征向量。在美国手语(ASL)手势数据库上该算法的平均识别率达到了92.1%,与3D局部二值模式(3DLBP)和梯度LBP相比分别提高了18.5个百分点和13.7个百分点。实验结果表明,该算法可以区分外部轮廓相似但内部结构不同的手势,有效提高了在描述手势深度图像内部细节方面的准确性。
    基于眼底图像不同彩色通道的出血特征提取
    倪森, 付冬梅, 丁邺
    2016, 36(10):  2890-2894.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2890
    摘要 ( )   PDF (742KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对眼底出血图像中出血形态各异、干扰目标多的特性,为提高出血检测精度,同时降低非出血目标引起的干扰,提出了一种基于眼底图像三个彩色通道的出血特征提取方法。该方法利用眼底出血图像在不同彩色通道的表现特性,统计和分析相关性状的像素值特性,并依据出血部分的统计特性设定提取阈值提取出血;使用多尺度顶帽变换和血管密度特征定位血管和黄斑;最后利用不用图像间的逻辑关系针对性去除血管、黄斑干扰,实现了出血区域的自动提取和干扰目标的排除。仿真结果表明,所提方法能够相对完整和准确地提取眼底图像出血目标,且时间效率高。
    基于字典学习的正则化鲁棒稀疏表示肿瘤细胞图像识别
    甘岚, 张永焕
    2016, 36(10):  2895-2899.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2895
    摘要 ( )   PDF (928KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对胃黏膜肿瘤细胞图像的高维性及复杂性的特点,为了提高稀疏表示图像识别的鲁棒性,提出了一种基于字典学习的正则化鲁棒稀疏表示(RRC)肿瘤细胞图像识别方法。该方法首先将所有的原始染色肿瘤细胞图像转化为灰度图像;然后利用具有Fisher判别约束的字典学习(FDDL)方法对肿瘤细胞图像训练样本的全局特征进行字典学习,得到具有类别标签的结构化字典;最后将具有判别性的新字典用于RRC模型进行分类识别。RRC模型是基于最大后验概率准则,将稀疏保真度表示为余项的最大后验概率函数,最终识别问题转化为求解正则化加权范数的优化逼近问题。将提出的识别方法应用于肿瘤细胞图像的最高识别率为92.4%,表明该方法能够有效地实现肿瘤细胞图像的分类。
    自然条件下猪只运动参量提取算法
    冯爱晶, 肖德琴
    2016, 36(10):  2900-2906.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2900
    摘要 ( )   PDF (1164KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    自然条件下猪只日常运动时间、距离、速度、加速度等构成的运动数据,可作为猪只健康状况分析和遗传性能评估的重要数据基础。针对传感器采集猪只运动数据会给动物带来不舒适的问题,结合视频监控技术和数字图像处理技术,提出了一套能够应用于自然条件下的猪只识别与跟踪方法;并立足猪只日常,设计了基于最短距离匹配法的状态参量和运动位移、运动速度、运动加速度和运动角速度4个运动参量的提取算法。对自然条件下猪场实时视频8次实验的识别结果进行分析,结果表明猪只识别与跟踪算法能够抵抗轻度粘连和光照变化带来的影响,对现实猪场情景具有较好的处理效果;运动参量提取算法提取出的运动位移累加量、运动速度、运动加速度和运动角速度各时刻的具体数值,总体趋势上能够反映猪只活动,可为未来猪只行为研究提供数据基础。
    基于局部特征过滤的快速火焰图像识别方法
    毛文涛, 王文朋, 蒋梦雪, 欧阳军
    2016, 36(10):  2907-2911.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2907
    摘要 ( )   PDF (819KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    传统的基于物理信号的火焰识别方法易被外部环境干扰,且现有火焰图像特征提取方法对于火焰和场景的区分度较低,从而导致火焰种类或场景改变时识别精度降低。针对这一问题,提出一种基于局部特征过滤和极限学习机的快速火焰识别方法,将颜色空间信息引入尺度不变特征变换(SIFT)算法。首先,将视频文件转化成帧图像,利用SIFT算法对所有图像提取特征描述符;其次,通过火焰在颜色空间上的信息特性进一步过滤局部噪声特征点,并借助关键点词袋(BOK)方法,将特征描述符转换成对应的特征向量;最后放入极限学习机进行训练,从而快速得到火焰识别模型。在火焰公开数据集及真实火灾场景图像进行的实验结果表明:所提方法对不同场景和火焰类型均具有较高的识别率和较快的检测速度,实验识别精度达97%以上;对于包含4301张图片数据的测试集,模型识别时间仅需2.19 s;与基于信息熵、纹理特征、火焰蔓延率的支持向量机模型,基于SIFT、火焰颜色空间特性的支持向量机模型,基于SIFT的极限学习机模型三种方法相比,所提方法在测试集精度、模型构建时间上均占有优势。
    基于多聚焦图像融合的小孔内表面缺陷检测
    牛群遥, 叶明, 陆永华
    2016, 36(10):  2912-2915.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2912
    摘要 ( )   PDF (795KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对传统直径3 mm以下小孔内表面缺陷检测缺乏有效检测方法的问题,提出了一种新的基于显微光学与多聚焦图像融合的小孔内表面缺陷检测方法。首先在不同光照环境下,呈斜入射方式沿小孔轴线方向依次采集单侧孔壁的序列图像;然后通过前景光照下得到的掩膜模板提取孔壁图像的感兴趣区域(ROI),并运用快速鲁棒性特征(SURF)算法实现ROI配准;进而采用基于区域清晰度的小波图像融合方法实现ROI多聚焦图像融合;最后以直径2 mm喷丝板导孔为实验对象,采用阈值分割算法提取导孔内表面的溶蚀斑进行检测分析。实验结果表明,该方法具有一定的可行性,避免了传统人工检测方法效率低的问题,同时打破了传统直径3 mm以下的小孔内表面检测方法不再适用的局限性。
    自适应加权全变分的低剂量CT统计迭代算法
    何琳, 张权, 上官宏, 张文, 张鹏程, 刘祎, 桂志国
    2016, 36(10):  2916-2921.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2916
    摘要 ( )   PDF (888KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对低剂量计算机断层扫描(LDCT)重建图像时出现条形伪影和脉冲噪声的现象,提出一种自适应加权全变分的LDCT统计迭代重建算法。该算法克服了传统全变分(TV)算法在去除条形伪影的同时引入阶梯效应的缺点,把基于加权方差的加权因子与TV模型相结合提出自适应加权全变分模型,然后再把新模型应用到惩罚加权最小二乘(PWLS)重建算法中,这样就可以对图像的不同区域进行不同强度的去噪,从而取得噪声抑制和边缘保持的良好效果。采用Shepp-Logan模型和数字骨盆体模来验证算法的有效性,实验结果表明,所提算法的归一化均方距离和归一化平均绝对距离均比滤波反投影(FBP)、PWLS、惩罚加权最小二乘的中值先验(PWLS-MP)以及惩罚加权最小二乘的全变分(PWLS-TV)算法的值小,且可分别获得40.91 dB和42.25 dB的峰值信噪比。实验结果表明,该算法重建出的图像在有效去除条形伪影的同时对图像的边缘和细节起到很好的保护作用。
    基于主成分分析的珠宝自动定位及检测方法
    贾玉兰, 霍占强, 侯占伟, 王志衡
    2016, 36(10):  2922-2926.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2922
    摘要 ( )   PDF (739KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对不规则物体形状特征难以估计的问题,以实现对珠宝的自动测量技术为前提,通过引入主成分分析的概念,提出一种新的对不规则珠宝图像的自动检测方法。该算法首先利用主分量分析提取出目标珠宝图像的主轴,然后根据优化后的主轴方向计算珠宝外接矩形的四个顶点,最后定位出最优外接矩形的位姿从而完成对不规则珠宝轮廓的检测。将所提算法用于真实珠宝图像,结果表明,算法能够准确定位检测出图像中的目标。与利用重心原理结合最小二乘法的方法和以投影为基础计算能量最大值的算法相比,实验图像的主观效果和客观的误差分析都表明了该算法在准确性和鲁棒性的优势。
    行业与领域应用
    基于部分相关的LFM脉冲全参数估计
    王思秀, 徐舟, 汪晓洁, 汪江桦
    2016, 36(10):  2927-2932.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2927
    摘要 ( )   PDF (877KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对线性调频(LFM)脉冲信号的侦察问题,提出了调频率、中心频率、信号到达时间、脉宽全套参数集的估计方法。首先,使用分数阶傅里叶变换(FrFT)对信号的调频率与时频关系进行估计;紧接着选取部分相关脉冲对信号进行积累,利用自相关处理完成中心频率、信号到达时间、脉宽参数的估计;然后推导了估计参数的克拉美劳下界(CRLB),分析了信噪比对估计误差的影响;最后分析了部分积累脉宽对估计误差的影响,给出了积累脉宽的选择范围。仿真分析表明,调频率估计误差几乎达到CRLB,在信噪比0 dB、基带与调制参数均未知的条件下,中心频率估计均方根误差约为10-1MHz数量级,信号到达时间和脉宽估计均方根误差约在10-1 μs数量级。参数估计误差受到相关脉冲宽度的影响,随着相关脉冲宽度的增加,估计误差呈现先减小后增大的趋势。所提方法特别适用于脉压、合成孔径等新体制雷达的侦察。
    融合极点对称模态分解与时频分析的单通道振动信号盲分离方法
    叶卫东, 杨涛
    2016, 36(10):  2933-2939.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2933
    摘要 ( )   PDF (1014KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对单通道振动信号盲源分离的观察信号少于源信号,且传统的盲源分离方法往往忽视信号非平稳性的问题,提出一种基于极点对称模态分解和时频分析的盲分离算法(ESMD-TFA-BSS)。首先,采用极点对称模态分解方法将观察信号分解成不同的模态,采用贝叶斯信息准则(BIC)估计源信号个数并利用相关系数法选取最优观察信号,由原观察信号与最优观察信号组成新的观察信号;其次,根据新的观察信号计算白化矩阵并将其白化,利用平滑伪Wigner-Ville分布将白化后的信号拓展到时频域,采用矩阵联合对角化方法计算酉矩阵;最后,根据白化矩阵和酉矩阵估计源信号。在盲源分离仿真实验中,ESMD-TFA-BSS的估计源信号与仿真信号的相关系数分别为0.9771、0.9784、0.9660,基于经验模态分解和时频分析的盲分离算法(EMD-TFA-BSS)的相关系数分别为0.8697、0.9706、0.8548,ESMD-TFA-BSS比EMD-TFA-BSS的相关系数分别提高了12.35%、0.80%、13.00%。实验结果表明,ESMD-TFA-BSS在实际工程中能够有效地提高源信号分离精度。
    基于可变禁忌长度的优化停机位分配
    李亚玲, 李毅
    2016, 36(10):  2940-2944.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2940
    摘要 ( )   PDF (720KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对机场"最大化停机位利用率"以及"最小化旅客行走路程"问题,提出了一种动态、灵活分配停机位的禁忌搜索算法。首先介绍了基本禁忌搜索算法的相关设计,然后引出了改进后的动态禁忌搜索算法(DTS算法),最后利用实际数据对改进后的禁忌搜索算法进行演算。通过几组数据的对比可看出,突出可变禁忌长度能够缩短全局寻优的循环次数。而与相关文献的演算结果进行对比显示:在资源不受限情况下,旅客行走总时间减少了15.75%;在资源受限情况下,旅客行走总时间减少了22.84%。实验结果表明,采用动态禁忌搜索算法能够得到更小的旅客行走路程的分配方案。
2022年 42卷 3期
刊出日期: 2022-03-10
文章目录
过刊浏览
荣誉主编:张景中
主  编:徐宗本
副主编
:申恒涛 夏朝晖

国内邮发代号:62-110
国外发行代号:M4616
地址:四川成都双流区四川天府新区
   兴隆街道科智路1369号
   中科信息(科学城园区) B213
   (计算机应用编辑部)
电话:028-85224283-803
   028-85222239-803
网址:www.joca.cn
E-mail: bjb@joca.cn
期刊微信公众号
CCF扫码入会