当期目录

    2017年 第37卷 第10期 刊出日期:2017-10-10
    网络与通信
    高速移动下U型槽的时变信道建模
    廖勇, 胡异
    2017, 37(10):  2735-2741.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2735
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    随着国内高速铁路建设的迅速发展,在高速铁路上要求移动办公、娱乐的客户需求与日俱增,而现有的蜂窝移动通信以及针对铁路的移动通信铁路全球系统(GSM-R)均不能很好地满足客户对宽带无线通信的服务质量(QoS)需求。高铁在实际的行驶过程中,会经历各种复杂的场景,U型槽是常见的场景,然而目前尚未有充分针对高速移动下U型槽的时变信道建模的研究。针对此问题,提出一种高速移动下U型槽的时变信道建模方法。首先,采用几何随机分布理论,针对高铁典型场景U型槽建立几何分布模型,分析散射体簇的变化规律,推导视距(LOS)分布、时变角度扩展、时变多普勒扩展等参数的表达式,并给出了信道冲击响应的闭式解。其次,分析了信道的时变空时域互相关函数、时变自相关函数以及时变空域多普勒功率谱密度的表达式。最后,对所提模型进行了统计性能的仿真,验证了该模型具有时变性以及较高的相关性,体现了高铁信道的非平稳性,满足高速无线信道的特性。
    基于联盟区块链的智能电网数据安全存储与共享系统
    吴振铨, 梁宇辉, 康嘉文, 余荣, 何昭水
    2017, 37(10):  2742-2747.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2742
    摘要 ( )   PDF (1049KB) ( )  
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    智能电网为了实现电网可靠、安全、高效地运行,需要广泛部署无线传感网络(WSN)监控电网状态,并及时对电网异常情况进行处理。在现有的智能电网中,WSN的感知数据需要上传到可信的中心节点进行存储与共享,但是这种中心化的存储方式容易引起中心节点遭受恶意攻击而发生单点失效、数据被故意篡改等信息安全问题。针对这些信息安全问题,利用新兴的联盟区块链技术在智能电网中选定若干数据采集基站,组成智能电网数据存储联盟链(DSCB)系统。DSCB中节点间数据共享通过智能合约的方式来完成,数据拥有者设定数据共享的约束条件,使用计算机语言代替法律条款来规范数据访问者行为,从而实现以去中心化的方式集体维护一个安全可靠的数据存储数据库。安全分析表明所提数据存储联盟链系统能实现安全、有效的数据存储与共享。
    基于协作网络编码的高效媒体访问控制协议
    姚玉坤, 李小勇, 任智, 刘江兵
    2017, 37(10):  2748-2753.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2748
    摘要 ( )   PDF (992KB) ( )  
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    针对Ad Hoc网络中现有的编码感知的协作MAC协议(NCAC-MAC)在选择协作中继节点时未考虑节点的传输能耗以及候选协作中继节点发送的控制消息不能使其他不在彼此通信范围内的候选节点放弃竞争而产生碰撞的问题,提出一种基于协作网络编码的高效媒体访问控制协议(HECNC-MAC)。该协议主要提出以下三个优化思路:首先,候选协作中继节点对其目的节点能否解码进行解码预判,减少参与竞争节点的同时保证其目的节点能成功解码;其次,在选择协作中继节点时综合考虑节点所需的传输能耗;最后,取消ETH(Eager To Help)控制消息,且目的节点通过伪广播的方式通告确认消息。理论分析与仿真结果表明,与载波侦听多路访问(CSMA)、Phoenix和NCAC-MAC相比,HECNC-MAC能够有效减少节点的能耗,降低数据包端到端时延,提高网络吞吐量。
    先进计算
    虚拟云下满足多重约束的时限敏感任务调度算法
    张奕, 程小辉, 陈柳华
    2017, 37(10):  2754-2759.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2754
    摘要 ( )   PDF (967KB) ( )  
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    目前以虚拟云服务平台作为强大计算平台的虚拟云环境下,许多现存调度方法致力于合并虚拟机以减少物理机数目,从而达到减少能源消耗的目的,但会引入高额虚拟机迁移成本;此外,现存方法也没有考虑导致用户高额支付成本的成本因子影响。以减少云服务提供者能源消耗和云服务终端用户支付成本为目标,同时保障用户任务的时限要求,提出一种能源与时限可感知的非迁移调度(EDA-NMS)算法。EDA-NMS利用任务时限的松弛度,延迟宽松时限任务的执行从而无需唤醒新的物理机,更无需引入虚拟机动态迁移成本,以达到减少能源消耗的目的。多重扩展实验结果表明,EDA-NMS采用成本和能耗有效的虚拟机实例类型组合方案,与主动及响应式调度(PRS)算法相比,在减少静态能耗的同时,能更有效地满足用户关键任务的敏感时限并确保用户支付成本最低。
    基于负载感知的数据流动态负载均衡策略
    李梓杨, 于炯, 卞琛, 王跃飞, 鲁亮
    2017, 37(10):  2760-2766.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2760
    摘要 ( )   PDF (1299KB) ( )  
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    针对大数据流式计算平台中存在节点间负载不均衡、节点性能评估不全面的问题,提出基于负载感知算法的动态负载均衡策略,并将算法应用于Flink数据流计算平台中。首先通过有向无环图的深度优先搜索算法获取节点的计算延迟时间作为评估节点性能的依据,并制定负载均衡策略;然后基于数据分块管理策略实现流式数据的节点间负载迁移技术,通过反馈实现全局和局部的负载调优;最后通过实验评估时空代价论证算法的可行性,并讨论重要参数对算法执行效果的影响。经实验验证算法通过优化流式计算任务的负载分配提高了任务的执行效率,与采用Flink平台现有的负载均衡策略相比,任务执行时间平均缩短6.51%。
    基于汉明距离的改进粒子群算法求解旅行商问题
    乔屾, 吕志民, 张楠
    2017, 37(10):  2767-2772.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2767
    摘要 ( )   PDF (880KB) ( )  
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    针对传统粒子群算法不适合求解离散型问题,提出一种基于汉明距离的改进粒子群算法。该算法保留了粒子群算法的基本思想和流程,并基于汉明距离为粒子定义了一种新型的速度表示。同时,为了使算法寻优能力更高、避免迭代过程陷入局部最优无法跳出,设计了2-opt和3-opt算子,结合随机贪婪规则,使求解质量更高、收敛更快。在算法后期,为了提高粒子在整体解空间中的全局搜索能力,采用一部分粒子重新生成的方式去重新探索解空间。为了验证算法的有效性,采用了众多旅行商问题(TSP)标准算例进行测试。实验结果表明,对于小规模TSP,该算法可以找到历史最优解;对于大规模TSP,如城市数在100以上的问题,也可以找到满意解,与已知最优解之间偏差度较小,通常在5%以内。
    基于混合搜索的多种群人工蜂群算法
    陈皓, 张洁, 杨清萍, 董娅娅, 肖利雪, 冀敏杰
    2017, 37(10):  2773-2779.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2773
    摘要 ( )   PDF (1137KB) ( )  
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    针对经典人工蜂群(ABC)算法搜索策略存在搜索机制单一、群体全局搜索与局部搜索运算耦合性较高的问题,提出一种基于混合搜索的多种群人工蜂群(MPABC) 算法。首先,将种群按照适应度值进行排序,得到一个有序队列,进而将其划分为随机子群、核心子群和平衡子群三类有序子群;其次,针对不同子群结合相应的个体选择机制与搜索策略,构建出不同的差异向量;最后,在群体的搜索过程中,通过三类子群实现对具有不同适应度函数值个体的有效控制,来增强群体全局搜索和局部搜索的平衡能力。通过对16个标准测试函数进行仿真实验并与具有可变搜索策略的人工蜂群(ABCVSS)算法、基于选择概率的改进人工蜂群(MABC)算法、基于粒子群策略的多精英人工蜂群(PS-MEABC)算法、基于符号函数的多搜索策略人工蜂群(MSSABC)算法和优化高维复杂函数的改进人工蜂群(IABC)算法共五种典型的蜂群算法进行了对比,实验结果显示MPABC具有较好的优化效果;与ABC算法相比,MPABC在求解高维(100维)复杂问题上的收敛速度提高了约23%,且求解精度更优。
    网络空间安全
    基于滚动优化的密码云实时任务阈值调度方法
    王泽武, 孙磊, 郭松辉
    2017, 37(10):  2780-2786.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2780
    摘要 ( )   PDF (1108KB) ( )  
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    针对当前云任务调度算法在密码云环境中无法实现任务实时处理的问题,提出一种基于滚动优化窗口的实时阈值调度方法。首先,将密钥调用环节融入密码任务流程中,提出一种密码云服务架构;其次,为实现任务的实时调度,构建基于滚动窗口的密码任务调度器模型和吞吐量分析模型,用于获得实时的吞吐量数据;最后,为满足云租户对高速密码服务的客观需求,提出吞吐量阈值调度算法,从而根据实时吞吐量相对于吞吐量阈值的变化情况实时迁移虚拟密码机。仿真结果表明,该方法与未采用滚动优化窗口或虚拟机迁移技术的方法相比,具有任务完成时间短、CPU占用率低的特点,且实时吞吐量能够持续保持在网络带宽的70%~85%,从而验证了其在密码云环境中的有效性和实时性。
    基于区块链的个人隐私保护机制
    章宁, 钟珊
    2017, 37(10):  2787-2793.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2787
    摘要 ( )   PDF (1120KB) ( )  
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    针对互联网租车场景中个人隐私保护问题,提出一种基于区块链的个人隐私保护机制。首先,针对互联网租车中暴露的个人隐私问题提出一个基于区块链的个人隐私保护解决方案框架;然后,通过参与者简介、数据库设计以及性能分析给出模型的设计和定义,并从授予权限、写入数据、读取数据和撤销权限等方面阐述该模型的框架和实现;最后,通过基于区块链的系统开发表明了该机制的可实现性。
    面向社会安全事件的分布式神经网络攻击行为分类方法
    肖圣龙, 陈昕, 李卓
    2017, 37(10):  2794-2798.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2794
    摘要 ( )   PDF (937KB) ( )  
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    大数据时代下,社会安全事件呈现出数据多样化、数据量快速递增等特点,社会安全事件的事态与特性分析决策面临巨大的挑战。高效、准确识别社会安全事件中的攻击行为的类型,并为社会安全事件处置决策提供帮助,已经成为国家与网络空间安全领域的关键性问题。针对社会安全事件攻击行为分类,提出一种基于Spark平台的分布式神经网络分类算法(DNNC)。DNNC算法通过提取攻击行为类型的相关属性作为神经网络的输入数据,建立了各属性与攻击类型之间的函数关系并生成分布式神经网络分类模型。实验结果表明,所提出DNNC算法在全球恐怖主义数据库所提供的数据集上,虽然在部分攻击类型上准确率有所下降,但平均准确率比决策树算法提升15.90个百分点,比集成决策树算法提升8.60个百分点。
    基于突发话题和领域专家的微博谣言检测方法
    杨文太, 梁刚, 谢凯, 杨进, 许春
    2017, 37(10):  2799-2805.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2799
    摘要 ( )   PDF (1213KB) ( )  
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    针对现有谣言检测方法中存在的数据采集困难和谣言检测滞后的问题,提出一种基于动量模型的突发话题检测和领域专家发现的谣言检测方法。该方法借鉴物理学中的动力学理论对话题特征进行建模,使用特征的动力学物理量描述特征的突发特性和发展趋势,并在对突发特征进行特征聚合之后提取得到突发话题;然后,依据话题与用户个人信息的领域相关性在候选专家池中发现领域相关的微博用户来甄别话题信息的真实性。基于新浪微博数据的实验结果表明,相对于仅基于有监督机器学习的微博谣言识别方法,该方法谣言识别准确率提高了13个百分点;相对于主流人工识别方法,将最长谣言检测用时缩短至20h,能够较好地应用于实际的微博谣言检测环境。
    基于菱形编码的视频信息隐藏算法
    陈甬娜, 周宇, 王晓东, 郭磊
    2017, 37(10):  2806-2812.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2806
    摘要 ( )   PDF (1167KB) ( )  
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    针对基于视频帧内预测模式调制的信息隐藏算法嵌入容量较小、比特率上升较明显等问题,提出一种基于菱形编码的帧内视频信息隐藏算法。该算法基于高效视频编码(HEVC),将相邻两个4×4块预测模式组成模式对,采用改进的菱形编码算法指导模式调制和信息嵌入过程;并采取二次编码方式在保留原始平台最优编码划分下进行第二次隐秘信息嵌入编码,在保证嵌入量的同时抑制帧内失真漂移。实验结果表明:所提算法峰值信噪比(PSNR)值下降在0.03dB以内,码率增长低于0.53%,嵌入量有大幅提升,并能很好地保证视频主客观质量。
    人工智能
    基于分层编码的深度增强学习对话生成
    赵宇晴, 向阳
    2017, 37(10):  2813-2818.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2813
    摘要 ( )   PDF (1127KB) ( )  
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    面向对话生成问题,提出一种构建对话生成模型的方法--基于分层编码的深度增强学习对话模型(EHRED),用以解决当前标准序列到序列(seq2seq)结构采用最大似然函数作为目标函数所带来的易生成通用回答的问题。该方法结合了分层编码和增强学习技术,利用分层编码来对多轮对话进行建模,在标准seq2seq的基础上新增了中间层来加强对历史对话语句的记忆,而后采用了语言模型来构建奖励函数,进而用增强学习中的策略梯度方法代替原有的最大似然损失函数进行训练。实验结果表明EHRED能生成语义信息更丰富的回答,在标准的人工测评中,其效果优于当前广泛采用的标准seq2seq循环神经网络(RNN)模型5.7~11.1个百分点。
    基于Wasserstein距离概率分布模型的非线性降维
    曹小鹿, 辛云宏
    2017, 37(10):  2819-2822.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2819
    摘要 ( )   PDF (669KB) ( )  
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    降维是大数据分析和可视化领域中的核心问题,其中基于概率分布模型的降维算法通过最优化高维数据模型和低维数据模型之间的代价函数来实现降维。这种策略的核心在于构建最能体现数据特征的概率分布模型。基于此,将Wasserstein距离引入降维,提出一个基于Wasserstein距离概率分布模型的非线性降维算法W-map。W-map模型在高维数据空间和其相关对应的低维数据空间建立相似的Wasserstein流,将降维转化为最小运输问题。在解决Wasserstein距离最小化的问题同时,依据数据的Wasserstein流模型在高维空间与其在低维空间相同的原则,寻找最匹配的低维数据投射。三组针对不同数据集的实验结果表明W-map相对传统概率分布模型可以产生正确性高且鲁棒性好的高维数据降维可视化结果。
    基于线性权重最优支配的高维多目标优化算法
    朱占磊, 李征, 赵瑞莲
    2017, 37(10):  2823-2827.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2823
    摘要 ( )   PDF (923KB) ( )  
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    在高维多目标优化问题中,Pareto支配关系存在非支配解随优化目标数增加呈指数级增长和种群选择压力下降等问题。针对这些问题,基于线性权重聚合函数和支配关系两种比较多目标解方法的思想,提出一种线性权重最优支配关系(LWM-dominance),并理论证明了LWM非支配解集是Pareto非支配解集的子集,同时保留了种群中重要的角解。进一步地,基于LWM支配关系,实现了一个高维多目标进化优化算法,基于该算法的实验验证了LWM支配关系的性质。在随机解空间中的实验结果表明LWM支配关系适用于5~15个目标的高维多目标优化问题,通过DTLZ1~DTLZ7高维多目标优化问题进化过程中LWM非支配解集与Pareto非支配解集规模的对比实验,结果表明优化目标数为10和15时非支配解的比例平均下降了约17%。
    基于聚类层次模型的视频推荐算法
    金亮, 于炯, 杨兴耀, 鲁亮, 王跃飞, 国冰磊, 廖彬
    2017, 37(10):  2828-2833.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2828
    摘要 ( )   PDF (1025KB) ( )  
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    目前推荐系统存在评论数据稀疏、冷启动和用户体验度低等问题,为了提高推荐系统的性能和进一步改善用户体验,提出基于聚类层次模型的视频推荐算法。首先,从相关用户方面着手,通过近邻传播(AP)聚类分析得到相似用户,从而收集相似用户中的历史网络视频数据,进而形成视频推荐集合;其次,利用用户行为的历史数据计算出用户对视频的喜好值,再把视频的喜好值转换成视频的标签权重;最后,通过层次分析模型算出视频推荐集合中用户喜好视频的排序,产生推荐列表。基于MovieLens Latest Dataset和YouTube视频评论文本数据集,实验结果表明所提算法在均方根误差和决策精度方面均表现出良好的性能。
    基于特征融合的多约束非负矩阵分解算法
    孙静, 蔡希彪, 孙福明
    2017, 37(10):  2834-2840.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2834
    摘要 ( )   PDF (1142KB) ( )  
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    针对非负矩阵分解后数据的稀疏性降低、单一图像特征不能够很好地描述图像内容的问题,提出一种基于特征融合的多约束非负矩阵分解算法。该算法不仅考虑了少量已知样本的标签信息和稀疏约束,还对其进行了图正则化处理,而且将分解后的具有不同稀疏度的图像特征进行了融合,从而增强了算法的聚类性能和有效性。在Yale-32和COIL20数据集上进行的对比实验进一步验证了该算法具有更好的聚类精度和稀疏性。
    基于完全联系的条件随机场的图像标注
    刘彤, 黄修添, 马建设, 苏萍
    2017, 37(10):  2841-2846.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2841
    摘要 ( )   PDF (939KB) ( )  
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    传统的图像标注模型通常存在两个问题:只能够对短距离的像素上下文信息进行建模和复杂的模型推理过程。为了提高图像标注的精度、简化图像标注的模型推理过程,采用完全联系的条件随机场模型进行图像标注,提出利用基于高斯kd树的平均场估计方法实现该模型的高效推理。为了更好地验证算法的有效性,实验的图片数据库不仅包含标准的图片库--剑桥大学微软研究图片库(MSRC-9),还包含作者制作的机械零件图片库(MyDataset_1)和办公桌图片库(MyDataset_2)。新算法在三个图片库上的平均标注精度分别可以达到77.96%、97.15%和95.35%,每幅图的平均运行时间为2s。实验结果表明,基于完全联系的条件随机场的图像标注能够更充分地考虑不同的像素上下文信息来提高标注精度,而基于高斯kd树的模型推理能够提高模型推理的效率。
    云计算安全评估的区间犹豫模糊灰色妥协关联分析方法
    高志方, 赖雨晴, 彭定洪
    2017, 37(10):  2847-2853.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2847
    摘要 ( )   PDF (1031KB) ( )  
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    针对云计算安全评估动态性强的问题,提出一种可对云计算安全进行评估的区间犹豫模糊灰色妥协关联分析决策方法。首先,为了准确衡量两个区间犹豫模糊集之间的距离,定义了新的区间犹豫模糊距离公式。其次,为消除区间犹豫模糊集形式指标之间量纲差异,构造了新的区间犹豫模糊标准化公式。同时,为了综合考虑所有专家意见,解决指标冲突的情况,结合妥协思想,提出灰色妥协关联度的概念。在此基础上发展了一种可用于云计算安全评估的区间犹豫模糊灰色妥协关联决策方法并进行实例分析,分析结果表明所提方法是可行的,而且与现有区间犹豫模糊多属性决策相关文献的对比分析表明该决策方法更科学有效。
    基于灰狼群智能最优化的神经网络PM2.5浓度预测
    石峰, 楼文高, 张博
    2017, 37(10):  2854-2860.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2854
    摘要 ( )   PDF (1140KB) ( )  
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    针对目前PM2.5浓度测量成本高和测量过程繁杂等问题,建立了基于灰狼群智能最优化算法的神经网络预测模型。从非机理模型的角度,结合气象因素和空气污染物对上海市的PM2.5浓度进行预测,并使用平均影响值分析了影响PM2.5浓度的重要因素。使用灰狼群智能算法优化神经网络的过程中,引入了检验样本实时监控训练过程以避免发生"过训练"现象,确保建立的神经网络模型具有较好的泛化能力。实验结果表明:PM10对PM2.5的影响最为显著,其次是CO和前一天PM2.5。选取2016年11月1日-12日的数据进行验证,其平均相对误差为13.46%,平均绝对误差为8μg/m3,与粒子群算法优化的神经网络、BP神经网络模型及支持向量回归(SVR)模型的误差相比,平均相对误差分别下降了约3个百分点、5个百分点和1个百分点。因此,使用灰狼算法优化的神经网络更适合上海市PM2.5浓度的预测和空气质量的预报。
    基于深度学习的问答匹配方法
    荣光辉, 黄震华
    2017, 37(10):  2861-2865.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2861
    摘要 ( )   PDF (784KB) ( )  
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    面向中文问答匹配任务,提出基于深度学习的问答匹配方法,以解决机器学习模型因人工构造特征而导致的特征不足和准确率偏低的问题。在该方法中,主要有三种不同的模型。首先应用组合式的循环神经网络(RNN)与卷积神经网络(CNN)模型去学习句子中的深层语义特征,并计算特征向量的相似度距离。在此模型的基础上,加入两种不同的注意力机制,根据问题构造答案的特征表示去学习问答对中细致的语义匹配关系。实验结果表明,基于组合式的深度神经网络模型的实验效果要明显优于基于特征构造的机器学习方法,而基于注意力机制的混合模型可以进一步提高匹配准确率,其结果最高在平均倒数排序(MRR)和Top-1 accuray评测指标上分别可以达到80.05%和68.73%。
    基于用户实时反馈的点击率预估算法
    杨诚
    2017, 37(10):  2866-2870.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2866
    摘要 ( )   PDF (780KB) ( )  
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    当前主流的在线广告点击率(CTR)预估算法主要通过机器学习方法从大规模日志数据中挖掘用户与广告间的相关性从而提升点击率预估精度,其不足之处在于没有充分考虑用户实时行为对CTR的影响。对大规模真实在线广告日志进行分析后发现,在会话中,用户CTR的动态变化和用户先前的反馈行为高度相关,不同的用户行为对用户实时CTR的影响不尽相同。基于上述分析结果,提出一种基于用户实时反馈的点击率预估算法。首先,从大规模真实在线广告日志数据中定量分析用户反馈和点击率预估精度的相关关系;然后,根据分析结果将用户的反馈行为特征化;最后,使用机器学习方法对用户的行为进行建模,并根据用户的反馈实时动态调整广告投放,从而提升在线广告系统的点击率预估精度。实验结果表明,用户实时反馈特征和用户点击率高度相关;相比于传统没有用户实时反馈信息的预测模型,该算法在测试集上对AUC(Area Under the Curve)和RIG(Relative Information Gain)指标提升分别为0.83%和6.68%。实验结果表明,用户实时反馈特征显著提高点击率预估的精度。
    计算机视觉与虚拟现实
    子像素形态学反走样算法的改进
    刘镜荣, 杜慧敏, 杜琴琴
    2017, 37(10):  2871-2874.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2871
    摘要 ( )   PDF (815KB) ( )  
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    针对子像素形态学反走样(SMAA)算法提取图像轮廓信息少和存储空间较大的问题,提出一种改进的形态学反走样算法。该算法用一个像素的亮度与调整因子的乘积作为动态阈值,来判定该像素是否为轮廓条件。与SMAA利用固定阈值判定轮廓相比,动态阈值严格限制了轮廓的判断条件,因此改进算法可以提取出更多的轮廓信息。同时,在分析SMAA存储形态模式的基础上,合并了不同模式但是面积计算和混合方式相同的存储,能有效地减少面积纹理的存储面积。在Windows 7操作系统下,用Microsoft DirectX SDK和HLSL着色语言实现了所改进的算法。实验结果表明:相对于SMAA算法,改进后算法可以提取更多更清晰的轮廓线,存储减少了51.93%。
    散乱点云去噪与简化的统一算法
    赵京东, 杨凤华, 郭英新
    2017, 37(10):  2879-2883.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2879
    摘要 ( )   PDF (864KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对三维点云去噪和简化很难用同一参数的问题,提出一种基于扩展的曲面变化度局部离群系数(ESVLOF)的散乱点云去噪与简化的统一算法。通过对ESVLOF定义的分析,给出了其性质。利用ESVLOF去噪过程中计算的曲面变化度和预设的相似度系数,构造出随曲面变化度增大而减小的参数γ,并将其作为点云简化的局部阈值,在点云去噪的同时进行点云简化。仿真结果显示,该方法能够保留原始数据的几何特征,与传统的三维点云预处理相比,效率提高近一倍。
    基于VSLAM的自主移动机器人三维同时定位与地图构建
    林辉灿, 吕强, 王国胜, 张洋, 梁冰
    2017, 37(10):  2884-2887.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2884
    摘要 ( )   PDF (829KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    移动机器人在探索未知环境且没有外部参考系统的情况下,面临着同时定位和地图构建(SLAM)问题。针对基于特征的视觉SLAM(VSLAM)算法构建的稀疏地图不利于机器人应用的问题,提出一种基于八叉树结构的高效、紧凑的地图构建算法。首先,根据关键帧的位姿和深度数据,构建图像对应场景的点云地图;然后利用八叉树地图技术进行处理,构建出了适合于机器人应用的地图。将所提算法同RGB-D SLAM(RGB-Depth SLAM)算法、ElasticFusion算法和ORB-SLAM(Oriented FAST and Rotated BRIEF SLAM)算法通过权威数据集进行了对比实验,实验结果表明,所提算法具有较高的有效性、精度和鲁棒性。最后,搭建了自主移动机器人,将改进的VSLAM系统应用到移动机器人中,能够实时地完成自主避障和三维地图构建,解决稀疏地图无法用于避障和导航的问题。
    自由双目立体视觉摄像机动态外参数的获取
    李肖, 葛宝臻, 罗其俊, 李云鹏, 田庆国
    2017, 37(10):  2888-2894.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2888
    摘要 ( )   PDF (989KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对自由双目立体视觉中由于摄像机旋转导致的摄像机外参数变化的问题,提出一种基于旋转轴标定的动态外参数获取方法。在多个不同位置,立体标定得到多组旋转平移矩阵,利用最小二乘法求解旋转轴参数;结合初始位置左右摄像机的内、外参数及旋转角度,实时获取左右摄像机的外参数。利用所提方法获取动态外参数,并对棋盘角点进行三维重建,平均误差为0.241mm,标准差为0.156mm;与基于多平面标靶的标定方法相比,精度高且操作简单。所提方法无需实时标定,可完成摄像机旋转情况下动态外参数的获取。
    基于帧间灰度变化分析的在线光源位置计算
    申屠理锋, 奚嘉奇
    2017, 37(10):  2895-2898.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2895
    摘要 ( )   PDF (620KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对机器视觉系统在实际生产中光源位置无法事先确定的问题,提出一种基于帧间特征区域灰度形态分析的在线光源位置计算方法。首先基于灰度分布来确定一特征区域作为参考点,然后运用块匹配算法确定相邻两帧中特征区域的位置变化,之后结合光照模型建立灰度和几何位置之间的关系,运用线性回归对联立方程组进行求解,最后得到光源位置。实验结果表明:光源位置的计算结果与实际所测的距离相比,误差在5%之内。所提算法已被应用于实际生产,具有较好的计算精度和实时性。
    数字视频转码失真分析
    苏建军, 慕世友, 杨波, 孙晓斌, 赵海武, 顾晓
    2017, 37(10):  2899-2902.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2899
    摘要 ( )   PDF (709KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在互联网视频应用领域中,视频在经过多次转码后相对于原始节目的失真难以控制,为此,提出一种对视频多次转码后的总失真进行估计的方法。首先,研究多次有损转码失真的叠加过程,找到了多次失真叠加后总体失真的下限;然后,用概率论的方法给出了总体失真的一个估计;最后,根据估计误差,采用最小二乘拟合对该估计进行修正。实验结果表明,经过修正后,Y、U和V三分量最终失真的平均估计误差仅为0.02dB,0.05dB和0.06dB,这说明该方法能够有效且准确地估计出视频转码的总体失真值。
    基于颜色分量间相关性的图像拼接篡改检测方法
    郑继明, 苏慧嘉
    2017, 37(10):  2903-2906.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2903
    摘要 ( )   PDF (806KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    由于目前数码相机在获取自然图像时,都存在着某种颜色滤波阵列(CFA)插值效应,使得图像颜色分量间具有很大的相关性。针对此问题提出基于CFA插值产生插值特性的图像拼接篡改检测方法。首先对图像颜色分量进行CFA插值预测,得到预测误差;然后计算图像块预测误差的局部加权方差得到图像块的CFA特征;最后根据高斯混合参数模型,对提取特征进行分类得到篡改区域。在标准拼接篡改图像数据集中的实验结果显示,此方法能够有效地检测出图像篡改区域的精确位置。
    基于DASH的混合控制码率算法
    靳雁霞, 马光远, 雷海卫
    2017, 37(10):  2907-2911.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2907
    摘要 ( )   PDF (801KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对平滑流(SF)算法在带宽预测时存在的"毛刺"现象以及仅依靠带宽预测而没有缓存区控制所导致的频繁播放停滞的问题,提出一种动态自适应混合控制码率算法。首先,通过使用标准差来代替原SF算法中波动参数的计算,消除了预测带宽存在的"毛刺"现象;其次,针对原SF算法存在没有考虑缓存区状态所带来的频繁播放停滞问题以及传统缓存区控制算法存在分级困难的问题,引入一种基于缓存区容量的新型缓存区控制策略;最后,将改进SF算法与新型缓存区控制策略相结合形成混合算法来选择视频码率。实验结果表明,混合算法不但消除了原SF算法在带宽预测中存在的毛刺现象,而且弥补了仅依靠单一算法选择码率的不足,使得所选码率视频既降低了播放停滞频率(恶劣网络环境下效果明显,降低43%左右)又符合实际网络情况,提高了用户的观看体验。
    基于快速低秩编码与局部约束的图像分类算法
    甘玲, 左永强
    2017, 37(10):  2912-2915.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2912
    摘要 ( )   PDF (681KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对快速低秩编码算法存在特征重建误差较大,以及特征间局部约束条件丢失的问题,提出一种强化局部约束的快速低秩编码算法。首先,使用聚类算法对图像中特征进行聚类,得到局部相似特征集合及其对应的聚类中心;其次,在视觉词典中采取K最近邻(KNN)策略查找聚类中心对应的K个视觉单词,并将其组成对应的视觉词典;最后,使用快速低秩编码算法获得局部相似特征集合对应的特征编码。改进算法在Scene-15和Caltech-101图像库上的分类准确率比快速低秩编码算法提高4%到8%,编码效率比稀疏编码算法提高5~6倍。实验结果表明,改进算法使得局部相似特征具有相似编码,从而更加准确地表达图像内容,能有效提高分类准确率及编码效率。
    基于天空分割的单幅图像去雾算法
    毛祥宇, 李为相, 丁雪梅
    2017, 37(10):  2916-2920.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2916
    摘要 ( )   PDF (829KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对暗通道先验算法在天空区域失效和复原图像色彩变暗的问题,提出一种基于天空分割的图像去雾算法。首先,采用基于边缘检测的分割算法将原始图像区分为天空区域和非天空区域;其次,在暗通道先验算法的基础上,改进对大气光和透射率的估计方法,进而对非天空区域采用改进的暗通道先验算法去雾;最后,利用基于成本函数的对比度增强去雾算法处理天空区域。实验结果表明,去雾后图像在方差、平均梯度、信息熵等指标上相对于暗通道先验算法均有较大提升,所提算法在保持较高运行效率的同时,能有效避免天空区域的Halo效应,还原真实的景物色彩。
    滤除椒盐噪声的开关核回归拟合算法
    余应淮, 谢仕义
    2017, 37(10):  2921-2925.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2921
    摘要 ( )   PDF (1066KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对椒盐噪声的去噪和细节保护问题,提出一种基于核回归拟合的开关去噪算法。首先,通过高效脉冲检测器对图像中的椒盐噪声像素点进行精确检测;其次,将所检测到的噪声像素点当作缺失数据,应用核回归方法对以噪声像素点为中心的邻域内的非噪声像素点进行拟合,得到符合图像局部结构特征的核回归拟合曲面;最后,以噪声像素点的空间坐标对核回归拟合曲面进行重采样,获得噪声像素点恢复后的灰度值,从而实现椒盐噪声的滤除。与经典的中值滤波器(SMF)、自适应中值滤波器(AMF)、改进型的方向加权中值滤波器(MDWMF)、快速开关中均值滤波器(FSMMF)、图像修补(Ⅱ)等算法进行不同噪声密度的实验对比,所提算法的去噪结果图像的主观视觉质量均为最优;在低密度、中等密度以及高密度噪声场景下,所提算法对不同测试图像去噪结果的峰值信噪比(PSNR)分别平均提高了6.02dB、6.33dB和5.58dB,且平均绝对误差(MAE)分别平均降低了0.90、5.84和25.29。实验结果表明,所提算法不仅能够有效去除各种密度的椒盐噪声,同时具备良好的图像细节保护性能。
    基于视觉相似性的去色图像质量评估
    王蔓, 颜佳, 吴敏渊
    2017, 37(10):  2926-2931.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2926
    摘要 ( )   PDF (1158KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对基于结构相似性的去色图像质量评估算法没有充分利用图像的梯度特征且采用的对比度相似度特征会忽略图像连续颜色块的一致性导致算法与人类视觉主观判定有较大出入的问题,提出一种基于图像视觉相似性的去色图像质量评估算法--C2G-VSIM。该算法以彩色图像为参考图像,由不同去色算法产生的与之相关的去色灰度图像作为测试图像,对参考图像以及测试图像进行颜色空间转换,并且进行高斯滤波,充分考虑了图像亮度相似度和结构相似度特征,并在此基础上首先引入一种新的颜色一致性对比特征以促使C2G-VSIM对全局颜色对比度特征进行捕捉,其次引入梯度幅值特征至C2G-VSIM中以提高算法对图像梯度特征的敏感度,最后联合得到图像质量评估因子C2G-VSIM。在Cadík的数据集上的实验结果表明,C2G-VSIM与人类视觉主观评定的等级相关性在准确度和主观评判喜爱度上分别达到了0.8155和0.7634,相对于基于彩色图和灰度图的结构相似性(C2G-SSIM)评估算法在未增加较大耗时的情况下,准确度有明显提高。所提算法与人类视觉主观判定具有较高的一致性,且计算简单,在实际工程中能大规模且有效地对去色图像进行自动化评分。
    数据科学与技术
    基于局部密度的快速离群点检测算法
    邹云峰, 张昕, 宋世渊, 倪巍伟
    2017, 37(10):  2932-2937.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2932
    摘要 ( )   PDF (914KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    已有的密度离群点检测算法LOF不能适应数据分布异常情况离群点检测,INFLO算法虽引入反向k近邻点集有效地解决了数据分布异常情况的离群点检测问题,但存在需要对所有数据点不加区分地分析其k近邻和反向k近邻点集导致的效率降低问题。针对该问题,提出局部密度离群点检测算法--LDBO,引入强k近邻点和弱k近邻点概念,通过分析邻近数据点的离群相关性,对数据点区别对待;并提出数据点离群性预判断策略,尽可能避免不必要的反向k近邻分析,有效提高数据分布异常情况离群点检测算法的效率。理论分析和实验结果表明,LDBO算法效率优于INFLO,算法是有效可行的。
    基于差分隐私的轨迹模式挖掘算法
    金凯忠, 彭慧丽, 张啸剑
    2017, 37(10):  2938-2945.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2938
    摘要 ( )   PDF (1476KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对现有基于差分隐私的频繁轨迹模式挖掘算法全局敏感度过高、挖掘结果可用性较低的问题,提出一种基于前缀序列格和轨迹截断的差分隐私下频繁轨迹模式挖掘算法--LTPM。该算法首先利用自适应的方法获得最优截断长度,然后采用一种动态规划的策略对原始数据库进行截断处理,在此基础上,利用等价关系构建前缀序列格,并挖掘频繁轨迹模式。理论分析表明LTPM算法满足ε-差分隐私;实验结果表明,LTPM算法的准确率(TPR)和平均相对误差(ARE)明显优于N-gram和Prefix算法,能有效提高挖掘结果的可用性。
    基于密度的K-means算法在轨迹数据聚类中的优化
    郝美薇, 戴华林, 郝琨
    2017, 37(10):  2946-2951.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2946
    摘要 ( )   PDF (1029KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对传统的K-means算法无法预先明确聚类数目,对初始聚类中心选取敏感且易受离群孤点影响导致聚类结果稳定性和准确性欠佳的问题,提出一种改进的基于密度的K-means算法。该算法首先基于轨迹数据分布密度和增加轨迹数据关键点密度权值的方式选取高密度的轨迹数据点作为初始聚类中心进行K-means聚类,然后结合聚类有效函数类内类外划分指标对聚类结果进行评价,最后根据评价确定最佳聚类数目和最优聚类划分。理论研究与实验结果表明,该算法能够更好地提取轨迹关键点,保留关键路径信息,且与传统的K-means算法相比,聚类准确性提高了28个百分点,与具有噪声的基于密度的聚类算法相比,聚类准确性提高了17个百分点。所提算法在轨迹数据聚类中具有更好的稳定性和准确性。
    不平衡数据的软子空间聚类算法
    程铃钫, 杨天鹏, 陈黎飞
    2017, 37(10):  2952-2957.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2952
    摘要 ( )   PDF (935KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对受均匀效应的影响,当前K-means型软子空间算法不能有效聚类不平衡数据的问题,提出一种基于划分的不平衡数据软子空间聚类新算法。首先,提出一种双加权方法,在赋予每个属性一个特征权重的同时,赋予每个簇反映其重要性的一个簇类权重;其次,提出一种混合型数据的新距离度量,以平衡不同类型属性及具有不同符号数目的类属型属性间的差异;第三,定义了基于双加权方法的不平衡数据子空间聚类目标优化函数,给出了优化簇类权重和特征权重的表达式。在实际应用数据集上进行了系列实验,结果表明,新算法使用的双权重方法能够为不平衡数据中的簇类学习更准确的软子空间;与现有的K-means型软子空间算法相比,所提算法提高了不平衡数据的聚类精度,在其中的生物信息学数据上可以取得近50%的提升幅度。
    计算机软件技术
    基于语法和语义结合的源代码精确搜索方法
    顾逸圣, 曾国荪
    2017, 37(10):  2958-2963.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2958
    摘要 ( )   PDF (985KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对在编写软件、复用源代码的过程中仅依靠关键词无法精准搜索到适用源代码的问题,提出一种将语法和语义结合的源代码精准搜索方法。首先依据源代码语法语义的客观和唯一性,增加语法结构和"输入/输出"语义作为用户录入请求的一部分,并规范了具体的请求格式;然后在此基础上分别设计源代码语法匹配算法、"输入/输出"语义匹配算法、关键词兼容匹配,以及源代码搜索结果可信度计算算法;最后综合上述算法实现对源代码的精准搜索。测试结果表明:与单纯的关键词搜索相比,提出的方法对搜索的平均排序倒数(MRR)有超过62%的提升,有助于实现源代码的精准搜索。
    基于密文策略属性基加密系统访问机制的缓存替换策略
    陈建, 沈潇军, 姚一杨, 邢雅菲, 琚小明
    2017, 37(10):  2964-2967.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2964
    摘要 ( )   PDF (637KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为提高基于密文策略属性基加密(CP-ABE)系统的数据缓存性能,针对CP-ABE加密的数据,提出一种有效的缓存替换算法--最小属性价值(MAV)算法。该算法结合CP-ABE加密文件的访问策略并统计高频属性值的个数,利用余弦相似度方法和高频属性值统计表来计算属性相似度;同时结合属性相似度和文件大小计算缓存文件的属性值价值,并替换属性值价值最小的文件。在与最近最少使用(LRU)、最不经常使用(LFU)、Size缓存替换算法的对比实验中,针对CP-ABE加密后的数据,MAV算法在提高加密文件请求命中率和字节命中率方面具有更好的性能。
    空指针引用缺陷分类假阳性识别方法
    王曙燕, 权雅菲, 孙家泽
    2017, 37(10):  2968-2972.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2968
    摘要 ( )   PDF (908KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对静态测试中空指针引用缺陷假阳性问题,提出一种空指针引用缺陷分类假阳性识别方法。挖掘空指针引用缺陷知识,对空指针引用缺陷知识进行预处理,生成空指针引用缺陷数据集;通过基于粗糙集理论属性重要性的ID3算法分类空指针引用缺陷数据集,分类结果有假阳性空指针引用缺陷实例和真实空指针引用缺陷实例两种;根据分类结果对静态测试中的空指针引用缺陷进行假阳性识别,确认真实的空指针引用缺陷。该方法对十个基准程序和基于主流静态测试工具FindBugs的空指针引用缺陷检测方法相比,空指针引用缺陷假阳性降低率平均为25%,减少了24%的空指针引用缺陷确认。实验结果表明,该方法在静态测试方面能有效降低缺陷确认开销,提高空指针引用缺陷检测效率和稳定性。
    基于刻面分类标识和聚类树的构件检索方法
    钱晓捷, 杜胜浩
    2017, 37(10):  2973-2977.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2973
    摘要 ( )   PDF (817KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对如何从规模庞大的软件构件库中快速且高效地检索出目标构件的问题,提出一种基于刻面分类标识和聚类树的构件检索方法。使用构件标识集合对构件进行刻面分类标识描述,克服了单纯采用刻面分类法对构件进行分类描述和检索时带来的主观因素的影响;引入聚类树的思想,对构件进行基于语义相似度的聚类分析,建立构件聚类树,能有效地缩小检索范围,减少检索构件与构件库中构件比较的次数,提高检索效率。最后在实验中与一般检索方法对比,实验结果表明该方法的构件查准率为88.3%,查全率为93.1%;而且在大规模的构件库中使用时依然有良好的检索效果。
    应用前沿、交叉与综合
    基于二次聚类的大规模电动汽车有序充电调度策略优化
    张洁, 杨春玉, 鞠非, 徐小龙
    2017, 37(10):  2978-2982.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2978
    摘要 ( )   PDF (745KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对大量电动汽车无序充电造成的充电站利用率不均衡问题,提出一种大规模电动汽车有序充电调度策略。首先,以电动汽车充电需求的位置为聚类指标,借助归一化相似度进行层次聚类和基于K-means算法的二次划分,以实现属性相似的电动汽车的汇聚。进一步地,通过Dijkstra算法获取电动汽车到达各个充电站的最优路径,以充电站内电动汽车的均匀分配和电动汽车充电路程最短作为目标函数,构建了基于电动汽车聚类的充电调度模型,通过遗传算法求取最优解。与未进行电动汽车聚类的充电调度策略进行的仿真对比实验结果表明,在车辆较多时所提方法的计算时间可减少一半以上,具有较高的实用性。
    面向城市基础设施智慧管养的大数据智能融合方法
    刘佳俊, 喻钢, 胡珉
    2017, 37(10):  2983-2990.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2983
    摘要 ( )   PDF (1394KB) ( )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对运维大数据维度高、形式多样化和变化迅速等特性,为提高数据融合效率以及平台的数据统计和决策分析性能,降低抽取-转换-加载(ETL)执行时间开销和数据中心负担,面向智慧管养需求提出一种多层次任务调度(MTS)ETL框架(MTS-ETL)。首先,将数据仓库分为数据临时区、数据仓储区、数据分类区和数据分析区,并根据所分区域将完整的ETL过程划分为4个层次的ETL任务调度环节,同时设计了多频率ETL运行调度以及顺序和非顺序两种ETL工作模式;接着,基于MTS-ETL框架的非顺序工作模式进行数据融合的概念建模、逻辑建模和物理建模;最后,利用Pentaho Data Integration设计ETL转换模块和工作模块以实现数据融合方法。在交通流量数据融合实验中,该方法融合136754条数据的时间仅为28.4s;在千量级的数据融合实验中比传统ETL方法的总平均执行时间降低了6.51%;报表分析结果表明其在融合400万条数据时依然能保证ETL过程的可靠性。所提方法能够有效融合运维大数据,提高平台统计分析性能,并维持ETL执行时间开销在较低水平。
    基于Agent的混合流水车间动态调度系统
    王芊博, 张文新, 王柏琳, 吴子轩
    2017, 37(10):  2991-2998.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2991
    摘要 ( )   PDF (1172KB) ( )  
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    针对敏捷制造调度环境的不确定性、动态性以及混合流水车间(HFS)调度问题的特点,设计了一种基于多Agent的混合流水车间动态调度系统,系统由管理Agent、策略Agent、工件Agent和机器Agent构成。首先提出一种针对混合流水车间环境的插值排序(HIS)算法并集成于策略Agent中,该算法适用于静态调度和多种动态事件下的动态调度。然后,设计了各类Agent间的协调机制,在生产过程中所有Agent根据各自的行为逻辑独立工作并互相协调。在发生动态事件时,策略Agent调用HIS算法根据当前车间状态产生工件序列,随后各Agent根据生成的序列继续进行协调直到完成生产。最后进行了发生机器故障、订单插入情况下的重调度以及在线调度等动态调度的实例仿真,结果表明对于这些问题,HIS算法的求解效果均优于调度规则,特别是在故障重调度中,HIS算法重调度前后的Makespan一致度达97.6%,说明系统能够灵活和有效地处理混合流水车间动态调度问题。
    基于症状构成成分的上下位关系自动抽取方法
    王婷, 王祺, 黄越圻, 殷亦超, 高炬
    2017, 37(10):  2999-3005.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.2999
    摘要 ( )   PDF (1095KB) ( )  
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    针对症状间上下位关系具有较强结构特性的问题,提出一种基于症状构成成分的上下位关系自动抽取方法。首先,通过观察症状实体,发现症状可以切分为原子症状词、修饰词等八种成分,且成分的构成序列满足一定的规则。然后,利用词法分析系统和条件随机场模型对症状进行切分和成分标注。最后,把症状之间的关系抽取看作一个分类问题,选取症状成分的构成特征、词典特征以及通用特征作为分类算法的特征;基于多种分类算法训练模型,将症状间的关系分为上下位关系和非上下位关系。实验结果表明,当选用支持向量机算法,同时选用三类特征时,取得了最好的效果,准确率、召回率和F1值分别达到了82.68%、82.13%和82.40%。在此基础上,使用所提出的关系抽取算法,抽取了20619条上下位关系,构建了具有上下位关系的症状知识库。
    基于多模态信息融合的新闻图像人脸标注
    征察, 吉立新, 李邵梅, 高超
    2017, 37(10):  3006-3011.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.3006
    摘要 ( )   PDF (1141KB) ( )  
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    针对传统新闻图像中人脸标注方法主要依赖人脸相似度信息,分辨噪声和非噪声人脸能力以及非噪声人脸标注能力较差的问题,提出一种基于多模态信息融合的新闻图像人脸标注方法。首先根据人脸和姓名的共现关系,利用改进的K近邻算法,获得基于人脸相似度信息的人脸姓名匹配度;然后,分别从图像中提取人脸大小和位置的信息对人脸重要程度进行表征,从文本中提取姓名位置信息对姓名重要程度进行表征;最后,使用反向传播神经网络来融合上述信息完成人脸标签的推理,并提出一个标签修正策略来进一步改善标注结果。在Label Yahoo! News数据集上的测试效果表明,所提方法的标注准确率、精度和召回率分别达到了77.11%、73.58%和78.75%,与仅基于人脸相似度的算法相比,具有较好的分辨噪声和非噪声人脸能力以及非噪声人脸标注能力。
    结合纹理与轮廓特征的多通道行人检测算法
    韩建栋, 邓一凡
    2017, 37(10):  3012-3016.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.3012
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    针对在复杂场景下,聚合通道特征(ACF)的行人检测算法存在检测精度较低、误检率较高的问题,提出一种结合纹理和轮廓特征的多通道行人检测算法。算法由训练分类器和检测两部分组成。在训练阶段,首先提取ACF特征、局部二值模式(LBP)纹理特征和ST(Sketch Tokens)轮廓特征,然后对提取的三类特征均采用Real AdaBoost分类器进行训练;在检测阶段,应用了级联检测的思想,初期使用ACF分类器处理所有实例,保留下来的少数实例应用复杂的LBP及ST分类器进行逐次筛选。实验采用INRIA数据集对算法进行仿真,该算法的平均对数漏检率为13.32%,与ACF算法相比平均对数漏检率降低了3.73个百分点。实验结果表明LBP特征与ST特征能有对ACF特征进行信息互补,从而在复杂场景下去掉部分误判,提高了行人检测的精度,同时应用级联检测保证了多特征算法的计算效率。
    基于微波雷达回波信号的智能车道划分方法
    修超, 曹林, 王东峰, 张帆
    2017, 37(10):  3017-3023.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.3017
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    利用多目标交通测速雷达进行交通执法时,只有正确地判断出车辆所在的车道,抓拍照片才能作为交通执法的依据。传统的分车道方法主要通过人工测量的固定阈值以及坐标系旋转的方法来达到车道划分的目的,但这种方法误差较大并且不易于操作。基于统计和密度特征的核聚类算法(K-CSDF)分两步进行:首先对雷达获取的车辆数据进行特征提取,包括基于统计特征的阈值处理和基于密度特征的动态半径提取;然后引入基于核的相似性的动态聚类算法对筛选出的有效点进行聚类。通过和高斯混合模型(GMM)算法以及自组织映射神经网络(SOM)算法进行仿真对比表明:当只取100个有效点进行聚类时,K-CSDF和SOM算法能达到90%以上的分车道正确率,而GMM算法不能给出车道中心线;在算法用时上,当取1000个有效点时,K-CSDF和GMM算法用时均小于1s,可以保证实时性,而SOM算法则需要2.5s左右;在算法鲁棒性上,K-CSDF对不均匀样本的适应性优于这两种算法。当取不同数量的有效点进行聚类时,K-CSDF可以达到95%以上的平均分车道正确率。
    基于自适应变异混沌粒子群优化和SVM的导弹命中预测模型
    许凌凯, 杨任农, 张彬超, 左家亮
    2017, 37(10):  3024-3028.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.3024
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    针对国内外关于导弹命中预测方面存在的研究深度不足、算法寻优能力不强、模型预测精度不高等缺陷,提出一种基于自适应变异混沌粒子群算法(AMCPSO)和支持向量机(SVM)的导弹命中预测模型。首先,对空战数据进行特征提取,构建模型训练所需样本库;然后,采用改进的AMCPSO算法对SVM中的惩罚因子C和核函数参数g进行寻优,并用优化后的模型对样本进行预测;最后,与经典PSO算法、BP神经网络法、网格法构建的预测模型进行了对比实验。实验结果表明,所提算法的全局寻优能力与局部寻优能力均得到提高,模型预测精度较高,可为导弹命中预测研究提供一定的参考依据。
    流计算与内存计算架构下的运营状态监测分析
    赵永彬, 陈硕, 刘明, 王佳楠, 贲驰
    2017, 37(10):  3029-3033.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.3029
    摘要 ( )   PDF (798KB) ( )  
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    为满足对电网实时运营状态分析过程中对用户实时用电量数据等大规模实时数据进行实时分析处理的需求,实现对电网运营决策提供快速准确的数据分析支持,提出一种流计算与内存计算相结合的大规模数据分析处理的系统架构。将经过时间窗划分的用户实时用电量数据进行离散傅里叶变换(DFT),实现对异常用电行为评价指标的构建;将基于抽样统计分析构造出的用户用电行为特征,采用K-Means聚类算法实现对用户用电行为类别的划分。从实际业务系统中抽取实验数据,验证了提出的异常用电行为和用户用电分析评价指标的准确性。同时,在实验数据集上与传统的数据处理策略进行对比,实验结果表明流计算与内存计算相结合的系统架构在大规模数据分析处理方面更具优势。
    融合深度置信网络与与核极限学习机算法的核磁共振测井储层渗透率预测方法
    朱林奇, 张冲, 周雪晴, 魏旸, 黄雨阳, 高齐明
    2017, 37(10):  3034-3038.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2017.10.3034
    摘要 ( )   PDF (791KB) ( )  
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    由于低孔低渗储层孔隙结构较为复杂,现有核磁共振(NMR)测井渗透率模型对于低孔低渗储层预测精度不高。为此,提出一种融合深度置信网络(DBN)算法与核极限学习机(KELM)算法的渗透率预测方法。该方法首先对DBN模型进行预训练,然后将KELM模型作为预测器放置在训练好DBN模型后,利用训练数据进行有监督的训练,最终形成深度置信-核极限学习机(DBKELMN)模型。考虑到该模型需充分利用反映孔隙结构的横向弛豫时间谱信息,将离散化后的核磁共振测井横向弛豫时间谱作为输入,渗透率作为输出,确定NMR测井横向弛豫时间谱与渗透率的函数关系,并基于该函数关系对储层渗透率进行预测。实例应用表明,融合DBN算法与KELM算法的渗透率预测方法是有效的,预测样本的平均绝对误差(MAE)较斯伦贝谢道尔研究中心(SDR)模型降低了0.34。融合DBN算法与KELM算法的渗透率预测方法可提高低孔渗储层渗透率预测精度,可应用于油气田勘探开发。
2022年 42卷 8期
刊出日期: 2022-08-10
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