当期目录

    2017年 第37卷 第2期 刊出日期:2017-02-10
    第33届中国数据库学术会议(NDBC 2016)
    轻量级大数据运算系统Helius
    丁梦苏, 陈世敏
    2017, 37(2):  305-310.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0305
    摘要 ( )   PDF (943KB) ( )  
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    针对Spark数据集不可变,以及Java虚拟机(JVM)依赖环境引起的代码执行、内存管理、数据序列化/反序列化等开销过多的不足,采用C/C++语言,设计并实现了一种轻量级的大数据运算系统——Helius。Helius支持Spark的基本操作,同时允许数据集整体修改;同时,Helius利用C/C++优化内存管理和网络传输,并采用stateless worker机制简化分布式计算平台的容错恢复过程。实验结果显示:5次迭代中,Helius运行PageRank算法的时间仅为Spark的25.12%~53.14%,运行TPCH Q6的时间仅为Spark的57.37%;在PageRank迭代1次的基础上,运行在Helius系统下时,master节点IP接收和发送数据量约为运行于Spark系统的40%和15%,而且200 s的运行过程中,Helius占用的总内存约为Spark的25%。实验结果与分析表明,与Spark相比,Helius具有节约内存、不需要序列化和反序列化、减少网络交互以及容错简单等优点。

    面向海量交通数据的HBase时空索引
    房俊, 李冬, 郭会云, 王嘉怡
    2017, 37(2):  311-315.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0311
    摘要 ( )   PDF (814KB) ( )  
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    针对HBase无法直接建立时空索引所带来的交通数据查询性能问题,基于HBase行键设计了面向海量交通数据的HBase时空索引。首先利用Geohash降维方法将二维空间位置数据转化为一维编码,再与时间维度进行组合;然后根据组合顺序的不同,提出了四种结构模型,分别讨论了模型的具体构成以及交通数据查询中的适应面;最后提出了相应的时空索引管理算法及基于Hbase时空索引的交通数据查询方法。通过实验验证了提出的HBase时空索引结构能有效提升海量交通数据的区域查询性能,并比较了四种时空索引结构在不同数据规模、不同查询半径以及不同时间范围的查询性能,量化验证了不同索引结构在交通数据查询中的适应场景。

    基于差分隐私的频繁序列模式挖掘算法
    李艳辉, 刘浩, 袁野, 王国仁
    2017, 37(2):  316-321.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0316
    摘要 ( )   PDF (1179KB) ( )  
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    针对当数据集含有敏感信息时,直接发布频繁序列模式本身及其支持度计数都有可能泄露用户隐私信息的问题,提出一种满足差分隐私(DP)的频繁序列模式挖掘(DP-FSM)算法。该算法利用向下封闭性质生成候选序列模式集,基于智能截断方法从候选模式中挑选出频繁的序列模式,最后采用几何机制对所选出模式的真实支持度添加噪声进行扰动。另外,为了提高挖掘结果的可用性,设计了一个阈值修正的策略来减小挖掘过程中的截断误差和传播误差。理论分析证明了该算法满足ε-差分隐私。实验结果表明了该算法在拒真率(FNR)和相对支持度误差(RSE)两个指标上明显低于对比算法PFS2,有效地提高了挖掘结果的准确度。

    领域驱动的高效用co-location模式挖掘方法
    江万国, 王丽珍, 方圆, 陈红梅
    2017, 37(2):  322-328.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0322
    摘要 ( )   PDF (1053KB) ( )  
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    空间并置(co-location)模式是指其实例在空间邻域内频繁共现的空间特征集的子集。现有的空间co-location模式挖掘的有趣性度量指标,没有充分地考虑特征之间以及同一特征的不同实例之间的差异;另外,传统的基于数据驱动的空间co-location模式挖掘方法的结果常常包含大量无用或是用户不感兴趣的知识。针对上述问题,提出一种更为一般的研究对象——带效用值的空间实例,并定义了新的效用参与度(UPI)作为高效用co-location模式的有趣性度量指标;将领域知识形式化为三种语义规则并应用于挖掘过程中,提出一种领域驱动的多次迭代挖掘框架;最后通过大量实验对比分析不同有趣性度量指标下的挖掘结果在效用占比和频繁性两方面的差异,以及引入基于领域知识的语义规则前后挖掘结果的变化情况。实验结果表明所提出的UPI度量是一种兼顾频繁和效用的更为合理的度量指标;同时,领域驱动的挖掘方法能有效地挖掘到用户真正感兴趣的模式。

    基于中医方剂数据库的Top-Rank-k频繁模式挖掘算法
    秦琦冰, 谭龙
    2017, 37(2):  329-334.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0329
    摘要 ( )   PDF (854KB) ( )  
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    为降低中医(TCM)方剂频繁模式挖掘过程中对经验参数的依赖,提高挖掘结果的准确性,针对中医方剂的数据特点,提出一种基于带权无向图的Top-Rank-k频繁模式挖掘算法。该算法可以直接挖掘出频繁k-itemset(k≥3)而无需产生1-itemset和2-itemset,并随之快速回溯到核心药物组合的频繁项集所对应的方剂信息;此外,采用一种动态位向量(DBV)的压缩机制对无向图中边的权重进行压缩存储,以有效地提高算法的空间存储效率。分别对中医方剂数据集、真实数据集(Chess、Pumsb和Retail)和合成数据集(T10I4D100K和Test2K50KD1)进行测试和比较,结果表明该算法与iNTK和BTK相比具有更高的时间和空间效率,而且也可以应用于其他类型的数据集。

    基于多样化top-k shapelets转换的时间序列分类方法
    孙其法, 闫秋艳, 闫欣鸣
    2017, 37(2):  335-340.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0335
    摘要 ( )   PDF (920KB) ( )  
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    针对基于shapelets转换的时间序列分类方法中候选shapelets存在较大相似性的问题,提出一种基于多样化top-k shapelets转换的分类方法DivTopKShapelet。该方法采用多样化top-k查询技术,去除相似shapelets,并筛选出最具代表性的k个shapelets集合,最后以最优shapelets集合为特征对数据集进行转换,达到提高分类准确率及时间效率的目的。实验结果表明,DivTopKShapelet分类方法不仅比传统分类方法具有更高的准确率,而且与使用聚类筛选的方法(ClusterShapelet)和shapelets覆盖的方法(ShapeletSelection)相比,分类准确率最多提高了48.43%和32.61%;同时在所有15个数据集上均有计算效率的提升,最少加速了1.09倍,最高可达到287.8倍。

    路网中位置不确定的二元反kNN查询
    徐伟, 李文根, 张毅超, 关佶红
    2017, 37(2):  341-346.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0341
    摘要 ( )   PDF (877KB) ( )  
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    针对路网限制和物体位置的不确定性,提出了路网中位置不确定的二元反kNN查询(PBRkNN),旨在查找一组位置不确定的点,使得每个不确定点的kNN包含给定查询点的概率大于一个阈值。为了解决该问题,首先提出一种基于Dijkstra进行剪枝处理的基本算法,即PE算法;接着在PE算法的基础上通过预处理计算出每个点的kNN从而加快查询速度,即PPE算法;而为了进一步减小PPE算法中范围查询的开销,提出PPEE算法,利用网格索引来索引范围查询中要查询的不确定空间点,从而提升算法的效率。最后,在北京和加州路网数据集上进行了大量实验,结果表明通过一些预处理的策略确实可以有效地处理路网中位置不确定的二元反kNN查询。

    基于查询概率的位置隐私保护方法
    赵大鹏, 宋光旋, 靳远远, 王晓玲
    2017, 37(2):  347-351.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0347
    摘要 ( )   PDF (1008KB) ( )  
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    现有的隐私保护技术较少考虑到查询概率、map数据、信息点(POI)语义等边信息,攻击者可以将边信息与位置数据相结合推断出用户的隐私信息,为此提出一种新的方法ARB来保护用户的位置隐私。该方法首先把空间划分为网格,根据历史查询数据计算出处于不同网格区域的用户提交查询的概率;然后结合相应单元格的查询概率来生成用户匿名区域,从而保护用户的位置隐私信息;最后采用位置信息熵作为隐私保护性能的度量指标。在真实数据集上与已有的两种方法进行对比来验证隐私保护方法的性能,结果显示该方法具体有较好的隐私保护效果和较低的时间复杂度。

    高效的多关键词匹配最优路径查询算法KSRG
    金鹏飞, 牛保宁, 张兴忠
    2017, 37(2):  352-359.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0352
    摘要 ( )   PDF (1293KB) ( )  
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    为改进基于关键词的最优路径查询算法,在大规模图以及多查询关键词下复杂度过高与可扩展性不足的缺陷,依据查询关键词序列构建候选路径的策略提出一种高效查询算法。该算法在路径构建过程中优先满足查询关键词的全包含条件,以关键词引导下的路径拓展替代盲目的邻边拓展,从而高效地构建候选路径;通过变量缩放与无效路径裁剪,将问题求解复杂度由阶乘级转化为多项式级,进一步降低算法复杂度,提升可扩展性。通过四组图数据集下的实验,验证了算法在查询效率与可扩展性上的提升。

    第33届中国数据库学术会议
    面向用户偏好发现的隐变量模型构建与推理
    高艳, 岳昆, 武浩, 付晓东, 刘惟一
    2017, 37(2):  360-366.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0360
    摘要 ( )   PDF (1019KB) ( )  
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    电子商务应用中产生了大量用户评分数据,而这些数据中富含了用户观点和偏好信息,为了能够从这些数据中准确地推断出用户偏好,提出一种面向评分数据中用户偏好发现的隐变量模型(即含隐变量的贝叶斯网)构建和推理的方法。首先,针对评分数据的稀疏性,使用带偏置的矩阵分解(BMF)模型对其进行填补;其次,用隐变量表示用户偏好,给出了基于互信息(MI)、最大半团和期望最大化(EM)算法的隐变量模型构建方法;最后,给出了基于Gibbs采样的隐变量模型概率推理和用户偏好发现方法。实验结果表明,与协同过滤的方法相比,该方法能有效地描述评分数据中相关属性之间的依赖关系及其不确定性,从而能够更准确地推断出用户偏好。
    成本控制下的快速影响最大化算法
    刘院英, 郭景峰, 魏立东, 胡心专
    2017, 37(2):  367-372.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0367
    摘要 ( )   PDF (878KB) ( )  
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    针对成本控制下影响最大化时间复杂度高的问题,提出一种快速的最大化算法BCIM。首先提出对初始节点进行多次传播的传播模型;其次选择高影响力节点作为备用种子,并基于近距离影响减少计算节点影响范围的工作量;最后利用动态规划方法在每组备用种子中最多选择一个种子。仿真实验表明,与随机算法Random、每轮取影响力增量最大的节点的贪心算法Greedy_MII、每轮取影响力增量与成本比值最大的节点的贪心算法Greedy_MICR相比,在影响范围上,BICM接近或优于Greedy_MICR及Greedy_MII,远次于Random;在种子集合的质量上,BCIM、Greedy_MICR、Greedy_MII三者差距较小,但都远远好于Random;在运行时间上,BCIM是Random的几倍,而两个贪心算法都是BCIM的几百倍。BCIM算法能在较短时间内找到更有效的种子集合。
    第十届中国可信计算与信息安全学术会议
    基于三维立体模型的安全云存储方法
    吕宏武, 蔡瑶琦, 王慧强, 郭方方
    2017, 37(2):  373-377.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0373
    摘要 ( )   PDF (725KB) ( )  
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    针对现有云存储中可能存在的多个节点数据丢失或不可用的情况,提出了基于三维立体模型(TD-model)的安全云存储方法。首先将拟存储的数据进行网络编码,并将编码后的数据块均匀存储到所选立体的两个对立面(作为基准面)上,形成基准节点;其次,采用数学运算的方式在每个面上形成非基准节点,使每个面的节点之间相互关联;最终,通过六个面的相关性实现数据的高可恢复性。实验结果表明,相比传统的副本存储方法,TD-model安全云存储方法可在多节点失效时对数据进行恢复,提高了数据恢复效率,保证了数据的完整性,克服了现有方法中只能对单节点失效进行恢复的弊端。
    基于无证书环签名的虚拟机可信证明方案
    荣星, 赵勇
    2017, 37(2):  378-382.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0378
    摘要 ( )   PDF (784KB) ( )  
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    由于虚拟环境的复杂性和动态性,使用传统方法证明其安全状态时会出现运算效率低下的情况;而环签名具有运算效率高、匿名性强的特点,利用无证书公钥系统可解决密钥管理问题。为此,提出一种采用无证书环签名机制的虚拟机可信证明方案。私钥生成中心(PKG)验证平台物理环境的状态可信后,由PKG和虚拟可信平台模块(vTPM)管理器利用无证书算法共同生成vTPM签名密钥,虚拟机对外证明时采用环签名机制,将证明者的信息隐藏在环成员列表中,从而实现虚拟机对外的匿名身份证明和状态证明。在完成证明准备工作后,虚拟机不需要在每次证明和迁移时重复生成虚拟身份证明密钥(vAIK)证书,因此大大提高了证明效率;另外方案具有很强的安全性和匿名性,适用于虚拟机数量巨大的云计算环境。
    IaaS环境下多租户安全资源分配算法和安全服务调度框架
    苑中梁, 陈兴蜀, 王毅桐
    2017, 37(2):  383-387.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0383
    摘要 ( )   PDF (923KB) ( )  
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    针对基础设施即服务(IaaS)环境下多租户使用安全服务时由于安全资源有限和安全资源分配不均导致的效率低下问题,提出了一个租户安全资源调度框架。首先以最小最大公平算法为基础,结合Fair Scheduler的调度思想为租户设定了最小共享量和资源需求量属性;然后通过安全服务资源分配算法在保证租户最小共享量满足的前提下,尽可能公平地满足租户的资源需求;最后结合租户内任务调度和租户间资源抢占算法,实现了租户安全服务调度框架。实验结果表明,在随机资源分配条件下,安全服务资源分配算法与传统资源分配算法相比在资源利用率和作业效率上均有明显提高,安全服务调度框架可以有效解决多租户安全资源的分配和强占问题。
    基于硬件虚拟化的虚拟机文件完整性监控
    赵成, 陈兴蜀, 金鑫
    2017, 37(2):  388-391.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0388
    摘要 ( )   PDF (807KB) ( )  
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    为保护虚拟机敏感文件的完整性,针对外部监控中基于指令监控方式性能消耗大、兼容性低和灵活性差等缺点,提出一种基于硬件虚拟化的文件完整性监控(OFM)系统。该系统以基于内核的虚拟机(KVM)作为虚拟机监视器,可动态实时地配置敏感文件访问监控策略;OFM可修改虚拟机系统调用表项以透明拦截文件操作相关系统调用,以监控策略为依据判定虚拟机进程操作文件的合法性,并对非法进程进行处理。在虚拟机中采用性能测试软件Unixbench进行仿真,其中OFM在文件监控方面优于基于指令的监控方式,且不影响虚拟机其他类型系统调用。实验结果表明,OFM可以有效地监控虚拟机文件的完整性,具有更好的兼容性、灵活性和更低的性能损耗。
    基于SQLite内容雕刻的恢复技术
    马庆杰, 李炳龙, 位丽娜
    2017, 37(2):  392-396.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0392
    摘要 ( )   PDF (739KB) ( )  
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    SQLite数据库被众多即时通信软件用于存储历史数据。在即时通信取证过程中,犯罪分子为阻碍司法部门的调查,往往隐藏、删除或覆盖重要的通信数据。目前的数据恢复方法效率较低,无法恢复被覆盖的数据。针对上述问题,提出了一种基于SQLite的内容雕刻算法,分析SQLite数据库文件的存储特性和数据删除机制,以空闲域为单位形成空闲域链表,以页结构为单位进行细粒度的内容雕刻,并根据数据被覆盖的位置对零散数据块进行有效拼接。实验结果表明,SQLite内容雕刻算法可有效在本地和移动终端恢复即时通信的历史数据,当数据库未受损时,恢复率可达到100%;而当删除域受到不同程度的覆盖时,恢复率仍然可达到50%左右,并具有较高的效率。
    基于预定义类的紧凑型正则表达式匹配算法
    麦涛涛, 潘晓中, 王亚奇, 苏阳
    2017, 37(2):  397-401.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0397
    摘要 ( )   PDF (937KB) ( )  
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    针对目前硬件正则表达式匹配算法在存储空间以及吞吐量等方面面临的挑战,结合扩展有限自动机(XFA)正则表达式匹配算法,提出了一种预定义类的压缩自动机匹配算法(Pre-Class CFA)。通过预定义类,算法既可以实现正则表达式中类字符匹配,又能够通过优先级的设定匹配特殊字符集,并在XFA消除确定性有限状态机(DFA)状态爆炸问题的基础上进一步压缩了迁移边数目;同时算法根据现场可编程门阵列(FPGA)和迁移边的特征,设计了一种基于并联只读存储器(ROM)结构的迁移边存取方法,可以实现同一状态多条迁移边的并行读取和匹配。在中低性能FPGA平台ALTERA DE2-70上对算法进行测试,实验中系统吞吐量为1.3 Gb/s,可实现千兆网络下的入侵检测和垃圾过滤。
    移动智能终端安全即时通信方法
    张帆, 张聪, 赵泽茂, 徐明迪
    2017, 37(2):  402-407.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0402
    摘要 ( )   PDF (1072KB) ( )  
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    针对移动智能终端即时通信安全问题,提出了一种不可信互联网条件下移动智能终端安全通信方法。该方法设计并实现了一种在服务器和通信信道均不可信情况下的可信密钥协商协议。理论分析表明,所提出的密钥协商协议可以确保通信双方所协商会话密钥的真实性、新鲜性和机密性等诸多安全特性。密钥协商完成之后,基于透明加解密技术即可以确保即时通信双方语音/视频通信信息的机密性和完整性。真实移动互联网环境下的测试也表明该方法是高效和安全的,密钥协商可以在1~2 s完成,攻击者无法获取即时通信的明文信息。
    引用图片激活扩散的信息加密方法
    付熙徐, 龚希章
    2017, 37(2):  408-411.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0408
    摘要 ( )   PDF (569KB) ( )  
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    对于加密编码算法而言,复杂性、非线性和正确性是重要的特性。而人类对知识的处理正好具备这些特性,激活扩散理论则描述了人类对知识的处理方法。受到激活扩散理论的启发,提出一种全新的基于引用图片的信息编码方法。该方法中,每个字符都用一个RGB分量的相对位置和偏移量表示,编码数据则通过激活扩散的方法生成。同一个字符可以用不同的编码表示,而相同的编码也可以表示不同的字符。通过引入激活扩散模型,该方法创建了巨大的搜索空间,从而保证了解码的复杂性;另一方面,该方法也减少了密文和明文间的相关性。
    本地无数据的iSCSI磁盘数据保护机制
    张晋卿, 姚淑珍, 谭火彬
    2017, 37(2):  412-416.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0412
    摘要 ( )   PDF (836KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在信息窃取者合法登录系统的情况下,现有的Internet小型计算机系统接口(iSCSI)磁盘数据保护措施并不能保证数据不被窃取。通过结合磁盘读写重定向算法、磁盘透明加解密机制,提出一种本地无数据的iSCSI磁盘数据保护机制iSCSI_SEC。本地无数据指的是iSCSI磁盘中的重要数据只会存在于iSCSI磁盘服务器中而不会因为用户操作或者程序拷贝等原因在本地存储介质上存在,从而能够保证磁盘中重要数据的机密性。通过在系统内核层加载磁盘过滤驱动程序的方式来实现数据保护机制,并与TrueCrypt进行磁盘读写性能对比,实验结果显示iSCSI_SEC使磁盘读、写性能下降幅度小于TrueCrypt。结果表明,iSCSI_SEC不仅能够保证iSCSI磁盘数据的机密性,并且在iSCSI磁盘环境下比TrueCrypt有更好的性能表现。
    基于固件的终端位置管理系统研究与应用
    孙亮, 陈小春, 郑树剑, 刘赢
    2017, 37(2):  417-421.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0417
    摘要 ( )   PDF (848KB) ( )  
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    现有的终端位置管控方法大多是在计算机外壳粘贴射频识别(RFID)标签进行实时定位。但是,一旦计算机被带离RFID信号覆盖区域,外贴的RFID标签缺乏对计算机的直接管控能力。因此,基于固件技术和RFID技术,提出和设计了基于固件的终端位置管理系统。首先,该系统通过RFID信号划定授权区域,在上电开机阶段,通过固件层实现与RFID标签的交互,仅允许终端在接收到RFID授权信号后才能开机使用;其次,在操作系统运行阶段,计算机需要得到RFID授权信号才能正常使用;再次,通过固件对操作系统中的位置管控软件进行保护,防止管控软件被篡改和删除。在计算机脱离RFID信号覆盖范围,终端中的软件代理将立即捕捉到这种情况,根据安全策略锁定终端或对数据进行销毁。目前已经研制原型系统,对办公区域内30台计算机终端进行位置管理,实现了终端仅在授权区域可正常开机使用,脱离授权区域将立即锁定。
    网络与通信
    认知无线电网络组播路由算法和协议综述
    周坤晓, 赵慧, 袁华强
    2017, 37(2):  422-426.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0422
    摘要 ( )   PDF (1068KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    认知无线电网络(CRN)在实现更好的无线带宽利用率和提高无线应用质量方面发挥着至关重要的作用。由于认知用户可用频谱机会的动态特性,认知无线电网络中的组播是一个具有挑战性的问题。研究者们已经提出了多种在认知无线电网络中进行有效组播的方案,包括基于优化理论、网络编码、机器学习、博弈论的方案等。总结了解决组播问题有效的算法和技术,并对已有的无线电网络中的组播协议进行了全面的综述,最后给出了未来的研究方向。
    基于聚集共线度和节点连通度的无线传感器网络定位算法
    黄亮
    2017, 37(2):  427-431.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0427
    摘要 ( )   PDF (844KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为进一步提高无线传感器网络(WSN)的定位精度,对锚节点分布与网络定位精度之间的关系进行研究,提出一种新的基于“聚集-共线度”(DAC)和“节点度”(ND)的锚节点选择算法——DAC-ND。首先,通过实验分析得出锚节点在共线分布和集中分布时对定位精度影响较大;然后,经过对基于共线度的锚节点选择算法进行分析和比较,发现现有的基于最小角和最小高的两类锚节点共线度算法(DC-A和DC-H)均存在不足;最后,综合这两类算法的优势提出一种新的基于“聚集-共线度”的概念,并结合“节点度”提出DAC-ND锚节点选择算法。通过Matlab仿真实验得出,与锚节点随机选择算法相比,DAC-ND算法可大幅降低平均定位误差(54%~73%);与基于最小角和最小高的共线度选择算法等相比,采用DAC-ND算法平均定位误差可分别降低15%~23%和12%~23%。实验结果表明,DAC-ND算法相比DC-A和DC-H能够获得更高的定位精度,从而验证了DAC-ND算法的有效性。
    基于前导码挖掘的未知协议帧切分算法
    雷东, 王韬, 王晓晗, 马云飞
    2017, 37(2):  440-444.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0440
    摘要 ( )   PDF (1054KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对未知协议帧切分技术存在的效率较低的问题,提出基于前导码挖掘的未知协议帧切分技术。首先介绍前导码作为标识链路帧起始位置的原理,分析候选序列选取问题是现有频繁序列挖掘方法无法对长度较长的前导码进行挖掘的原因,并针对该原因以及前导码挖掘的特点提出从目标比特流中发现候选序列、基于候选序列集合大小变化特征的候选序列选取等改进方法;然后提出未知前导码长度的判定与挖掘方法,从挖掘的众多频繁序列中找出前导码序列,进而对帧进行切分;最后通过采集的真实数据对所提方法的有效性进行了验证。实验结果表明,所提方法能够快速准确地挖掘未知协议比特流中的前导码序列,相比现有方法降低了空间与时间复杂度。
    车载自组织网络动态中心性分析
    冯慧芳, 王俊霞
    2017, 37(2):  445-449.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0445
    摘要 ( )   PDF (830KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对车载自组织网络(VANET)拓扑结构的动态性特征,基于车辆换道功能的智能驾驶移动模型,应用VanetMobiSim仿真软件详细研究车载自组织网络拓扑结构的动态中心性。构建VANET时序网络模型,建立基于衰落因子和信息存储转发指数的动态中心性评价方法,该方法不仅能够描述当前网络拓扑与历史网络拓扑之间的联系,而且能够刻画VANET中信息的存储转发机制;最后,通过仿真实验分析了VANET动态中心性。结果表明虽然VANET拓扑结构的动态中心性随着衰落因子和信息存储转发指数的变化而变化,但重要节点整体的排名基本保持相对稳定的状态。该结论有助于更好地确定信息传播的中继节点,实现信息的成功投递,而且为VANET拓扑结构的抗毁性提供指导。
    先进计算
    新型超字级并行改进算法
    张素平, 韩林, 丁丽丽, 王鹏翔
    2017, 37(2):  450-456.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0450
    摘要 ( )   PDF (1269KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    对于超字级并行(SLP)算法不能有效地处理大型程序中并行代码率较小,且可向量化的代码中可能存在对向量化不利的代码的问题,提出了一种新型的SLP改进算法NSLPO。首先,将程序中不能向量化的非同构语句进行同构化处理,定位SLP丢失的向量化机会;然后,通过冗余节点添加构建最大通用子图,通过冗余删除等优化过程得到同构化之后的补充SLP图,提高程序中代码的并行性;最后,运用节流法将对向量化有害的代码摒除在向量化之外,仅对它们进行标量处理,通过只向量化处理那些向量化有收益的代码以尽可能地提升程序效率。在一组广泛使用的内核测试集中进行实验,结果显示,与SLP算法相比,NSLPO算法性能更优,其执行时间比SLP平均减少9.1%。
    多目标优化的图的邻点可区别均匀V-全染色算法
    曹道通, 李敬文, 江红豆, 文飞
    2017, 37(2):  457-462.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0457
    摘要 ( )   PDF (833KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    图的邻点可区别均匀V-全染色(AVDEVTC)是指在满足邻点可区别V-全染色的基础上,还要保证每种颜色的使用次数相差不超过1,把完成AVDEVTC所用的最少颜色称为图的邻点可区别均匀V-全色数(AVDEVTCN)。针对图的AVDEVTC问题,提出了一种基于多目标优化的染色算法。设计了一个总目标函数和四个子目标函数,在染色矩阵上通过每个点的颜色集合的迭代交换操作,使得每个子目标函数都达到最优,进而满足总目标函数的要求,完成染色。经过理论分析和实验对比表明,8个顶点以内的所有简单连通图都存在AVDEVTC,且图的AVDEVTCN介于最大度加1与最大度加2之间。实验结果表明,该染色算法能够在较短的时间内正确地计算出1000个顶点以内的图的AVDEVTCN。
    基于二元决策图的集群计算系统性能分析
    许美玲, 乔莹, 莫毓昌, 钟发荣
    2017, 37(2):  463-467.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0463
    摘要 ( )   PDF (869KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对节点计算能力相同但故障分布不同的集群系统的性能分析问题,基于k-to-l-out-of-n结构对集群系统的性能进行建模,并提出了一种基于二元决策图(BDD)的分析方法。针对k-to-l-out-of-n结构的BDD模型生成问题,分析了BDD的结构特征并设计自顶向下生成算法,克服了传统的自底向上生成算法必须生成大量中间冗余节点的缺陷;然后利用生成的BDD模型高效地计算出系统处于一个特定性能级别的概率;最后通过实例说明了BDD方法能够有效分析节点具有不同故障分布的集群系统性能。
    基于社交网络和关联数据的服务网络构建方法
    李志明, 唐永中
    2017, 37(2):  468-472.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0468
    摘要 ( )   PDF (904KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    网络中可用服务的急剧增加对面向服务计算技术的发展起到了极大的推动作用。针对服务的规模和利用率远没有达到预期,以及服务之间交互关系的复杂性问题,提出基于社交网络和关联数据的服务网络构建方法。首先,结合社交网络和关联数据方法提出服务网络(SN)的概念,以提高服务的规模及利用率;其次,为了提升服务发现的可行性及有效性,构建服务网络中的服务社区;然后,形式化地表述服务网络中服务之间的关联关系和属性,以解决服务之间互操作问题;最后,结合旅游服务网络案例研究分析所提出的方法。研究结果表明,基于社交网络和关联数据的方法可有效解决网络服务利用率低以及服务关系复杂性的问题。
    网络空间安全
    基于匿名广播加密的云存储访问控制方法
    许盛伟, 林慕清
    2017, 37(2):  473-482.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0473
    摘要 ( )   PDF (1569KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对现有的匿名广播加密方法在加解密性能和安全性方面的不足,提出一种基于拉格朗日插值多项式的匿名广播加密方法。首先定义了可以抵御自适应敌手攻击的匿名广播加密安全模型;然后在合数阶双线性群环境下采用拉格朗日插值多项式对方案进行了构建,在保证用户身份匿名性的同时,实现了高效的加解密;最后基于子群判定假设和合数阶判定双线性Diffie-Hellman假设,在标准模型下证明了方法针对自适应敌手具有密文的机密性和接收者匿名性。实验与性能分析表明,方法具有较低的通信和计算开销,可以有效地解决云存储中密文数据的匿名访问控制问题。
    白盒攻击环境下的任务规划系统安全传输方法
    崔西宁, 董星廷, 牟明, 吴姣
    2017, 37(2):  483-487.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0483
    摘要 ( )   PDF (923KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对任务规划系统中的安全传输在白盒攻击环境(WABC)下通信密钥容易被窃取的问题,提出基于修改之后的白盒高级加密标准(白盒AES)的任务规划系统中的安全传输方法。首先,将高级加密标准(AES)拆分成许多查找表,并将密钥嵌入到查找表当中,然后再将查找表按照AES的执行顺序进行合并;其次,在地面按照给出的白盒AES生成算法利用不同的密钥生成不同的白盒AES程序;最后,将这些白盒AES程序嵌入到任务规划系统的安全传输当中,当需要更换密钥时,再在地面将原先的白盒AES程序擦除,生成新的白盒AES。理论分析表明,与传统的任务规划系统中的安全传输相比,修改后的任务规划系统中的安全传输方法可使攻击复杂度提高到291,达到足够的安全强度,可以保护通信密钥。
    基于非敏感信息分析的轨迹数据隐私保护发布
    邓劲松, 罗永龙, 俞庆英, 陈付龙
    2017, 37(2):  488-493.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0488
    摘要 ( )   PDF (1003KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对轨迹数据发布时轨迹和非敏感信息引起的隐私泄露问题,提出一种基于非敏感信息分析的轨迹数据隐私保护发布算法。首先,分析轨迹和非敏感信息的关联性构建轨迹隐私泄露判定模型,得到最小违反序列元组(MVS),然后借鉴公共子序列的思想,在消除MVS带来的隐私泄露风险时,选择MVS中对轨迹数据损失最小的时序序列作为抑制对象,从而生成具有隐私能力和低数据损失率的匿名轨迹数据集。仿真实验结果表明,与LKC-Local算法和Trad-Local算法相比,在序列长度为3的情况下,该算法平均实例损失率分别降低了6%和30%,平均最大频繁序列(MFS)损失率分别降低了7%和60%,因此所提算法能够有效用于提高推荐服务质量。
    基于点函数秘密共享的私有信息检索协议
    袁大曾, 何明星, 李虓, 曾晟珂
    2017, 37(2):  494-498.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0494
    摘要 ( )   PDF (755KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对私有信息检索(PIR)中的隐私安全问题,提出了一个基于点函数秘密共享的私有信息检索协议。该协议将检索的索引看成一个特殊的0-1点函数,利用点函数秘密共享技术生成这个点函数的密钥组,分别发送给p个服务器,根据p个服务器返回的响应作异或运算得到检索结果。对协议进行了正确性、安全性和效率分析,验证了这个协议是安全且高效的,并给出了一个具体实例来说明该协议的有效性。最后介绍了将该协议推广到多项私有信息检索和基于关键字的私有信息检索中的应用情况。
    联合空域和小波域的图像加密
    曹光辉, 李春强
    2017, 37(2):  499-504.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0499
    摘要 ( )   PDF (1000KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对基于混沌理论的混合域图像加密算法存在加密强度较弱的问题,提出一种新的联合空域和小波域的图像加密算法。首先对原始图像进行一级二维离散小波分解,提取低频小波系数;接着使用二维Sine Logistic映射生成混沌序列,利用该混沌序列使用混沌魔方变换置乱低频子带,然后完成图像逆小波变换。对置乱后的图像,首先使用互绕Logistic映射生成混沌序列用于空域加密密钥,然后联合基于伽罗瓦域上元素乘法和异或的变换技术对像素进行加密;同时,引入混沌扰动和加密反馈技术以实现生成一次性运行密钥。理论分析和实验结果表明,新算法具有密钥空间大、抗重构攻击、抗差分攻击、加密效率可行、安全性强等特点。
    人工智能
    基于优化正交匹配追踪和深度置信网的声音识别
    陈秋菊, 李应
    2017, 37(2):  505-511.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0505
    摘要 ( )   PDF (1251KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对各种环境声音对声音事件识别的影响,提出一种基于优化的正交匹配追踪(OOMP)和深度置信网(DBN)的声音事件识别方法。首先,利用粒子群优化(PSO)算法优化OMP稀疏分解,在实现正交匹配追踪(OMP)的快速稀疏分解的同时,保留声音信号的主体部分,抑制噪声对声音信号的影响;接着,对重构声音信号提取Mel频率倒谱系数(MFCC)、OMP时-频特征和基音频率(Pitch)特征,组成OOMP的复合特征;最后,使用DBN对提取的OOMP特征进行特征学习,并对40种声音事件在不同环境不同信噪比下进行识别。实验结果表明,OOMP特征结合DBN的方法适用于各种环境声下的声音事件识别,而且能有效地识别各种环境下的声音事件,即使在信噪比(SNR)为0 dB的情况下,仍然能保持平均60%的识别率。
    无监督局部特征学习的鲁棒性人脸识别
    冯姝
    2017, 37(2):  512-516.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0512
    摘要 ( )   PDF (843KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    特征表示是人脸识别的关键问题,由于人脸图像在拍摄过程中受光照、遮挡、姿势等因素的影响,如何提取鲁棒的图像特征成了研究的重点。受卷积网络框架的启发,结合K-means算法在卷积滤波器学习中所具有的效果稳定、收敛速度快等优点,提出了一种简单有效的人脸识别方法,主要包含三个部分:卷积滤波器学习、非线性处理和空间平均值池化。具体而言,首先在训练图像中提取局部图像块,预处理后,使用K-means算法快速学习滤波器,每个滤波器与图像进行卷积运算;然后通过双曲正切函数对卷积图像进行非线性变换;最后利用空间平均值池化对图像特征进行去噪和降维。分类阶段仅采用简单的线性回归分类器。在AR和ExtendedYaleB数据集上的评估实验结果表明所提方法虽然简单却非常有效,而且对光照和遮挡表现出了强鲁棒性。
    求解作业车间调度问题的混合帝国主义竞争算法
    杨小东, 康雁, 柳青, 孙金文
    2017, 37(2):  517-522.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0517
    摘要 ( )   PDF (1017KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对最小化最大完工时间的作业车间调度问题(JSP),提出一种结合帝国主义竞争算法(ICA)和禁忌搜索(TS)算法的混合算法。混合算法以帝国主义竞争算法为基础,在同化操作中融入遗传算法中的杂交算子和变异算子,使算法全局搜索能力更强。为了克服帝国主义竞争算法局部搜索能力弱的缺点,引入禁忌搜索算法进一步优化同化操作后的后代。禁忌搜索算法采用混合邻域结构和新型选择策略,使得算法能够更有效地搜索邻域解。混合算法兼具全局搜索能力和局部搜索能力,通过对13个经典的Benchmark调度问题进行仿真测试,并与近年4种新型混合算法进行对比分析,实验结果表明了所提算法求解Job Shop调度问题的有效性和稳定性。
    基于人工蜂群算法的柔性工艺与车间调度集成优化
    宋栓军, 杨佩莉, 石雯丽
    2017, 37(2):  523-529.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0523
    摘要 ( )   PDF (1123KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为实现柔性工艺与车间调度集成优化,在考虑工件特征的加工工艺、次序及加工机器的柔性基础上,以最小化最大完工时间为优化目标,提出一种基于交叉变异的人工蜂群算法。该算法针对柔性工艺与车间调度集成问题的离散性特征,对工艺路线进行序列编码,工件调度采用基于工序的编码方式。通过工艺种群与调度种群的交叉变异操作,分别使采蜜蜂及观察蜂进行局部寻优,侦查蜂进行全局寻优,以此提高算法性能。在此基础上用两部分测试实例分别验证了集成研究的必要性及改进算法的有效性。
    基于优化卷积神经网络结构的交通标志识别
    王晓斌, 黄金杰, 刘文举
    2017, 37(2):  530-534.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0530
    摘要 ( )   PDF (868KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    现有算法对交通标志进行识别时,存在训练时间短但识别率低,或识别率高但训练时间长的问题。为此,综合批量归一化(BN)方法、逐层贪婪预训练(GLP)方法,以及把分类器换成支持向量机(SVM)这三种方法对卷积神经网络(CNN)结构进行优化,提出基于优化CNN结构的交通标志识别算法。其中:BN方法可以用来改变中间层的数据分布情况,把卷积层输出数据归一化为均值为0、方差为1,从而提高训练收敛速度,减少训练时间;GLP方法则是先训练第一层卷积网络,训练完把参数保留,继续训练第二层,保留参数,直到把所有卷积层训练完毕,这样可以有效提高卷积网络识别率;SVM分类器只专注于那些分类错误的样本,对已经分类正确的样本不再处理,从而提高了训练速度。使用德国交通标志识别数据库进行训练和识别,新算法的训练时间相对于传统CNN训练时间减少了20.67%,其识别率达到了98.24%。所提算法通过对传统CNN结构进行优化,极大地缩短了训练时间,并具有较高的识别率。
    三种用于垃圾网页检测的随机欠采样集成分类器
    陈木生, 卢晓勇
    2017, 37(2):  535-539.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0535
    摘要 ( )   PDF (1006KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对垃圾网页检测过程中轻微的不平衡分类问题,提出三种随机欠采样集成分类器算法,分别为一次不放回随机欠采样(RUS-once)、多次不放回随机欠采样(RUS-multiple)和有放回随机欠采样(RUS-replacement)算法。首先使用其中一种随机欠采样技术将训练样本集转换成平衡样本集,然后对每个平衡样本集使用分类回归树(CART)分类器算法进行分类,最后采用简单投票法构建集成分类器对测试样本进行分类。实验表明,三种随机欠采样集成分类器均取得了良好的分类效果,其中RUS-multiple和RUS-replacement比RUS-once的分类效果更好。与CART及其Bagging和Adaboost集成分类器相比,在WEBSPAM UK-2006数据集上,RUS-multiple和RUS-replacement方法的AUC指标值提高了10%左右,在WEBSPAM UK-2007数据集上,提高了25%左右;与其他最优研究结果相比,RUS-multiple和RUS-replacement方法在AUC指标上能达到最优分类结果。
    基于后悔理论和证据理论的犹豫模糊决策方法
    朱轮
    2017, 37(2):  540-545.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0540
    摘要 ( )   PDF (1148KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对属性值为犹豫模糊信息、属性权重和自然状态发生概率完全未知的多属性群决策问题,考虑决策者心理行为,提出一种基于后悔理论和证据理论的多属性群决策方法。首先,运用证据理论计算各自然状态发生的概率;然后,基于区间模糊矩阵、t-分布估计以及得分函数矩阵确定属性信息的效用值,进而依据后悔理论得到每个自然状态下的感知效用矩阵;通过加权算术平均得到综合感知效用矩阵,并依据方案综合感知效用的大小确定方案优劣排序;最后,将所提方法运用于对投资公司的选择实例中。实验结果表明,虽然所提方法与现有方法得到的决策结果相同,但是所提方法在决策过程中只需考虑较少数量的参数。对比分析实验表明,所提方法得到的决策结果合理、可靠,且能反映实际决策情况。
    计算机视觉与虚拟现实
    分数阶偏微分方程在图像处理中的应用
    周尚波, 王李平, 尹学辉
    2017, 37(2):  546-552.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0546
    摘要 ( )   PDF (1147KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    分数阶偏微分方程在图像处理中的应用已受到了广泛的关注,尤其在图像去噪和图像超分辨率(SR)重建方面,目前的研究成果已显示了分数阶应用的优势与效果。对分数阶微积分在图像处理中的作用进行了分析;介绍并讨论了分数阶偏微分方程在图像去噪和图像超分辨率重建中的相关理论与模型;通过仿真实验表明,基于分数阶偏微分方程的方法在去噪和减少阶梯效应等方面比整数阶偏微分方程更具有优势;最后指出了未来的相关研究问题。
    基于非降采样轮廓波变换的图像修复算法
    邹玮刚, 周志辉, 王洋
    2017, 37(2):  553-558.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0553
    摘要 ( )   PDF (1059KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    多尺度分析技术已经广泛应用于数字图像处理领域,较大破损区域的图像修复成为图像修复的一个热点和难点。针对该问题,结合多分辨率分析原理与传统的样本块图像修复技术,提出了一种基于非降采样轮廓波变换的图像修复算法。该算法利用非降采样轮廓波变换把图像分解成低频部分和高频部分,并对图像分解后不同频率的部分分别予以修复。其中,图像的低频成分采用改进的纹理合成的方法进行修复。因为图像经过非降采样轮廓波变换后,低频分量与高频分量之间对应位置的信息之间具有一致性的特点,所以在修复低频成分的同时实现其他高频分量对应位置信息的修复。最后通过非降采样轮廓波重构过程完成纹理图像的修复。一般图像修复方法的参数选取以图像的修复效果最佳为宜,给出一个反例进行分析论证。实验发现,所提算法所修复图像的结构相似性测度与经典Criminisi算法和小波修复算法相差不大,但是峰值信噪比(PSNR)测度依据不同图像的纹理结构的特点与破损区域的不同位置特点而不同。仿真实验表明,所提方法很好地推广了非降采样轮廓波变换在图像修复中的应用,并且在修复大区域破损图像时能够获得较好的修复效果。
    通过直方图中轴化提高融合图像光谱保真度
    赵丽玲, 孙权森
    2017, 37(2):  559-563.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0559
    摘要 ( )   PDF (800KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对遥感图像融合过程中光谱失真问题,提出一种基于直方图中轴化策略的图像融合算法。首先,将多光谱图像进行IHS变换;然后,采用直方图中轴化策略调整多光谱图像强度分量图像和全色图像的像素直方图,使之趋于一致;最后,进行IHS反变换获得高质量的彩色图像。理论分析和实验结果表明,该算法不仅可以较好地抑制融合图像光谱失真,同时也能有效保留融合图像的空间分辨率,算法步骤简单、容易实现;与四种传统融合算法(IHS变换、主成分分析(PCA)法、小波变换(WT)法、Brovey)相比,该算法生成的融合图像具有良好的视觉效果,特别是在峰值信噪比(PSNR)、光谱扭曲度和信息熵等客观评价指标中明显优于对比算法。基于直方图中轴化策略融合的遥感图像光谱失真度小、空间信息保持度高。
    改进非线性亮度提升模型的逆光图像恢复
    满乐, 赵钰, 王好贤
    2017, 37(2):  564-568.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0564
    摘要 ( )   PDF (823KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对因为拍照时光线不足或拍摄角度不佳而拍出逆光图像影响肉眼观察或计算机识别的问题,提出一种改进的非线性亮度提升模型的逆光图像恢复手段。已有的非线性亮度提升方法虽然能够提高逆光区域的亮度,但往往由于过度提升导致高亮度区域失真。在已有的图像亮度处理算法基础上,提出基于非线性亮度提升模型的自适应逆光图像恢复方法,采用对数函数的转换关系对图像亮度进行分段处理,其分段阈值由Otsu阈值分割决定,其转换函数中逆光区域的调节系数由逆光区像素面积比计算得到。仿真结果显示,新方法提升了图像质量且确保了整幅图片自然不失真,与利用对数函数转换关系,并在HSI空间模型下对图像亮度进行调节的方法相比,提升了处理性能。
    基于像素聚类的超声图像分割
    黄志标, 姚宇
    2017, 37(2):  569-573.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0569
    摘要 ( )   PDF (898KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    B型心脏超声图像分割是计算心功能参数前重要的一步。针对超声图像的低分辨率影响分割精度及基于模型的分割算法需要大样本训练集的问题,结合B型心脏超声图像的先验知识,提出了一种基于像素聚类进行图像分割的算法。首先,通过各向异性扩散处理图像;然后,使用一维K-均值对像素进行聚类;最后,根据聚类结果和先验知识将像素值修改为最佳类中心像素值。理论分析表明该算法可以使图像的峰值信噪比(PSNR)达到最大值。实验结果表明:所提算法比大津算法等更准确,PSNR较大津算法提高11.5%;即使在单张图像上也可以进行分割,且适应于分割任意形状的超声图像,有利于更准确地计算各种心功能参数。
    计算机软件技术
    接口自动机的良构性检测算法及其实现
    李雪, 朱嘉钢
    2017, 37(2):  574-580.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0574
    摘要 ( )   PDF (1185KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对构件式系统中任一构件的非良构性会导致系统不能正常运行的问题,提出一种基于接口自动机(IA)来分析和检测构件良构性(well-formedness)的算法,并据此实现了一个构件良构性检测原型系统。该算法首先构造与接口自动机同构的可达图;其次,基于可达图通过深度优先遍历生成一条覆盖所有迁移的有序集;最后,根据该有序集检测在外界环境满足其输入假设的情况下,每个属于方法的活动到其对应返回活动的路径的自治无异常可达性,从而实现接口自动机的良构性检测。根据所提算法在Eclipse平台设计并实现了构件良构性检测原型系统T-CWFC,该系统通过JFLAP建立构件的接口自动机模型并构造其可达图,进而对接口自动机作良构性检测并输出相关检测信息。最后通过对一组构件的良构性检测实验验证了算法的有效性。
    状态和数据双因素驱动的决策支持系统模型复合方法
    唐朝胜, 刘世洪, 程杰仁
    2017, 37(2):  581-586.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0581
    摘要 ( )   PDF (1012KB) ( )  
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    针对决策支持系统(DSS)模型复合工程中存在着单一因素驱动方法适用范围窄、效率低以及多因素驱动方法缺乏对算法或子模型层次的逻辑关系的描述、黑盒抽象程度低等不足,提出了状态和数据双因素共同驱动的模型复合方法。该方法首先定义工作流过程模型,将DSS子模型生成为一个可移植的、逻辑独立的工作流活动,该活动内部包含了模型的求解算法,对外提供了参数接口;其次根据活动执行的依赖关系,制定相应的事件-条件-动作(ECA)规则来动态地绑定它们之间的复合关系;最后将规则转换为网络活动图,并借助自定义工作流平台进行复合。实验过程表明,该方法能解决一般性模型复合问题,具备较好的通用性及可扩展性。
    基于稳态过程的多重分形Web日志仿真生成算法
    彭行雄, 肖如良
    2017, 37(2):  587-592.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0587
    摘要 ( )   PDF (939KB) ( )  
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    运行在服务器集群的软件系统需要Web日志的大规模数据集以满足性能测试的需求,但现有仿真生成算法因模型单一而无法满足要求。针对此问题,提出一种基于alpha稳态过程的多分形Web日志的仿真生成算法。首先,在长相关尺度(LRD)下采用alpha稳态过程来描述Web日志的自相似性;其次,在短相关尺度(RSD)下采用二项式b模型描述Web日志的多重分形性;最后,将长相关模型和短相关模型融合于改进的ON/OFF框架中。与单一的模型相比,新算法的参数物理意义明确,具有良好的自相似性和多分形性。实验结果表明,该算法能够较准确地模拟真实Web日志,可以有效地应用于Web日志大规模数据集的仿真生成。
    应用前沿、交叉与综合
    基于DSP的单车道车流量实时监测算法
    杨婷, 李博, 石雯婧, 张成飞
    2017, 37(2):  593-596.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0593
    摘要 ( )   PDF (621KB) ( )  
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    针对传统的车流量检测系统采用感应器设备硬件安装繁杂及通用车流量检测算法无法判别车辆行驶方向的问题,提出一种基于数字信号处理器(DSP)的单车道车流量实时监测算法,并应用于停车场。首先,在虚拟检测带上使用背景差分法完成车辆检测,并对均值法背景建模进行改进;其次,提出一种邻帧二值归类算法对车辆行驶方向进行判别;最后,在虚拟检测带上进行车流量计数并将车位情况实时显示于LED显示屏上。通过模拟实验验证了所提算法的可行性,并在实际测试实验中,得到邻帧二值归类算法方向判别的准确率为96.5%,车位监控算法准确率为92.2%。实验结果表明,该单车道车流量实时监测算法准确率较高,节省了检测系统设备,可以应用于单车道停车场进行车流量实时监测。
    永磁同步电动机的有限时间自适应混沌控制
    高俊山, 施兰兰, 邓立为
    2017, 37(2):  597-601.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0597
    摘要 ( )   PDF (776KB) ( )  
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    针对永磁同步电动机(PMSM)的混沌吸引子现象以及研究中只能实现平衡状态的周期点的混沌同步控制问题,提出了一种基于自动控制理论与有限时间控制原理的零误差系统算法。首先,通过已建立的PMSM的数学模型,经过数学公式转化得到PMSM各状态变量与其预期设定值之间形成的误差系统模型;然后,利用李雅谱诺夫稳定性理论,对所形成的误差系统模型进行同步控制器与校正率的设计,并证明误差系统在有限时间内快速地收敛至零点;最后,对误差系统施加干扰量,对算法进行鲁棒性分析。理论与仿真结果表明,所提出的算法能实现误差系统到达零点后仍一直维持在零点的平衡状态,有效地抑制PMSM系统中混沌吸引子现象的产生,灵活地调整PMSM的输入输出,在确保PMSM正常运转的基础上,PMSM系统对不定性参量与外部扰动量具有良好的鲁棒特性。
    基于偏好矩阵遗传算法求解长期车辆合乘问题
    郭羽含, 张美琪, 周楠
    2017, 37(2):  602-607.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0602
    摘要 ( )   PDF (918KB) ( )  
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    针对长期车辆合乘问题(LTCPP),提出带有偏好矩阵的遗传算法(PMGA),将拥有私家车且目的地相同的用户群体分配到产生总花费最少的合乘小组。首先,建立计算基于全体用户费用成本的目标函数,构建以用户时间窗和车容量为约束的长期车辆合乘模型;然后,结合模型特点,在传统遗传算法(GA)的基础上,通过在交叉算子与变异算子中添加偏好矩阵记录并更新用户间的偏好信息来提高可行解的数量和质量。实验结果表明,在相同计算环境下,当用户数量小于200时,通过PMGA所获得的20个解中的最优解的值与最优化算法相同;而处理大规模的实例时,PMGA可以获得更高质量的解。所提算法可以明显提高长期车辆合乘问题的求解质量,在降低汽车尾气污染和减少交通拥挤等方面具有重要作用。
    基于随机无穷自动机的多功能雷达辐射源识别方法
    曹帅, 王布宏, 李龙军, 刘帅琦
    2017, 37(2):  608-612.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.02.0608
    摘要 ( )   PDF (785KB) ( )  
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    针对基于随机上下文无关文法(SCFG)建模的多功能雷达(MFR)辐射源识别问题,提出了一种基于随机无穷自动机(SISA)的MFR辐射源识别方法。在文法建模的基础上,对“水星”MFR控制模块文法产生式和系统特征文法产生式进行重新构造生成SCFG,利用SCFG构造随机无穷自动机作为识别器,从而实现对测量辐射源的识别。通过理论分析和实验仿真得出:该方法能实现对MFR辐射源的识别;在一定范围内,通过增加文法产生式个数,可以提高平均识别率,且识别性能优于通过SCFG构造的随机下推自动机(SPDA)。实验结果表明了该方法的正确性和有效性。
2022年 42卷 6期
刊出日期: 2022-06-10
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