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2012年 第32卷 第11期 刊出日期：2012-11-01

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先进计算

字典序下BMS算法终止条件的设计

牟晨琪

2012, 32(11):  2977-2980.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.02977

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编码理论中的BMS算法具有良好的解码效率与纠错能力，目前的研究通常集中于分次项序下的情形。通过分析字典序与分次项序的本质特征，利用与BMS算法密切相关的Gr?bner基的消去性质，设计出字典序下BMS算法的终止条件，并给出了基于该条件的易于实现的具体算法描述。实验结果表明，该终止条件切实有效，与算法中的原始理论终止条件完全吻合。

基于差分进化的生物地理学优化算法

叶开文 刘三阳 高卫峰

2012, 32(11):  2981-2984.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.02981

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针对生物地理学优化算法在实数编码时搜索能力较弱的缺点，提出一种基于差分进化的混合优化算法(BBO/DEs)。通过将差分进化的搜索性与生物地理优化算法的利用性有机结合，以解决原算法在局部搜索时容易出现早熟的问题；并构造一种基于Levy分布的变异方式，确保种群在进化过程中保持多样性；最后通过实验比较，选取了合适的试验策略。利用高维标准测试函数对相关算法进行实验，结果表明该算法能够克服搜索能力不足的缺点，并继承了原算法的快速收敛性能，可以有效兼顾精度与速度的要求。

通过网格改进的基于指标的进化算法

肖宝秋 刘洋 戴光明

2012, 32(11):  2985-2988.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.02985

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设计一种高效的演化多目标优化算法，使其能获得一组同时具有优异的收敛性和多样性的解集是一项很困难的任务。为了能高效求解多目标优化问题，在基于指标的进化算法(IBEA)的基础上：1)引入基于目标空间网格的多样性保持策略，保证算法近似前沿具有优异的分布性；2)引入反向学习机制，同时评估当前解和当前解的反向解，期望能找到一组较优的解从而加快算法收敛。通过6个标准测试函数对改进算法进行测试，其结果表明改进算法可以有效逼近真实Pareto前沿并且分布均匀。

基于MapReduce的微博用户搜索排名算法

梁秋实 吴一雷 封磊

2012, 32(11):  2989-2993.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.02989

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在微博搜索领域，单纯依赖于粉丝数量的搜索排名使刷粉行为有了可乘之机，通过将用户看作网页，将用户间的“关注”关系看作网页间的链接关系，使PageRank关于网页等级的基本思想融入到微博用户搜索，并引入一个状态转移矩阵和一个自动迭代的MapReduce工作流将计算过程并行化，进而提出一种基于MapReduce的微博用户搜索排名算法。在Hadoop平台上对该算法进行了实验分析，结果表明，该算法避免了用户排名单纯与其粉丝数量相关，使那些更具“重要性”的用户在搜索结果中的排名获得提升，提高了搜索结果的相关性和质量。

区域分解算法在CoLM模式并行计算中的应用

石建辉 蒋宗礼 周文波

2012, 32(11):  2994-2997.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.02994

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结合通用陆面模式（CoLM）的特点，针对模式原始数据区域较大、计算精度要求较低的情况，提出基于加权平均的数据区域分解算法。算法根据网格的地表覆盖类型对网格进行分解，对各参数采用时间一维有限差分法进行离散，并对每个区域所含有的地块数进行加权累加，得到每个区域的最终输出结果。通过CoLM模式中的地表感热通量及蒸散模拟结果对区域分解算法进行验证，并进行并行算法性能分析。

多下层分式双层规划问题的改进遗传算法

都成娟 李和成

2012, 32(11):  2998-3001.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.02998

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针对一类具有多个线性下层问题的分式双层规划， 提出一种基于新编码方式的遗传算法。 首先，利用对偶理论，将问题化为单层非线性规划；接着，利用下层对偶问题的可行基编码，针对任意编码个体，解出对偶变量值，使得单层规划变为线性分式规划；最后，求解产生的线性分式规划，其目标值作为个体的适应度值。 这种编码方式及适应度的计算有效提高了遗传算法的效率。 通过对4个算例的计算，验证了算法的有效性。

人工智能

基于熵和相关系数的直觉模糊多属性决策方法

王翠翠 姚登宝 毛军军 孙丽

2012, 32(11):  3002-3017.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03002

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针对决策信息为直觉模糊信息且属性权重完全未知的多属性决策问题，提出了一种基于直觉模糊熵和得分函数的决策方法。为了准确度量直觉模糊集的直觉性和模糊性，首先提出了一种新的直觉模糊熵，并讨论其相关性质。其次为了减少不确定信息对决策的影响，结合直觉模糊熵建立规划模型，从而确定属性权重。 同时从隶属度，非隶属度和犹豫度三方面构建论域对象与理想对象之间相关系数，并在此基础上根据决策者的决策态度定义得分函数进而得到最优决策。 最后给出一种基于直觉模糊信息的多属性决策方法，并通过候选人评估实例验证了该方法的可行性和有效性。

基于全局性分裂算子的进化K-means算法

王留正 何振峰

2012, 32(11):  3005-3008.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03005

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进化算法可以有效地克服Kmeans对初始聚类中心敏感的缺陷，提高了聚类性能。在进化Kmeans聚类算法 (F-EAC)的基础上，针对其变异操作——簇分裂算子的随机性与局部性，提出了两个全局性分裂算子。结合最大最小距离的思想，利用待分裂簇的周边簇信息来指导簇分裂初始点的选择，使簇的分裂更有利于全局划分，以进一步提高进化聚类的有效性。实验结果表明，基于全局性分裂算子的算法在类数发现及聚类精度方面均优于FEAC。

领域知识语义距离及其在专家系统中的应用

李建勋 沈冰 解建仓 姜仁贵

2012, 32(11):  3009-3013.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03009

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面向专家系统中的可程序化知识间距离的测度，在构造领域知识本体及本体树的基础上，建立知识身份距离、知识概念距离、知识属性距离、知识描述距离四个测度，并在规范化后采用有序加权几何算子对其加以集结，形成一个更加全面且应用性强的领域知识语义距离模型，有效地解决了专家系统中领域知识的判别问题。实验表明：该模型可快速地判别专家系统中两领域知识的相似程度，并具有82%以上的评判正确率。

基于概率超图的视频事件语义检测

任梅 詹永照 潘道远 孙佳瑶

2012, 32(11):  3014-3017. 

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视频事件类别的归属具有模糊性和不确定性，将超图的点边射入矩阵拓展成概率形式的软超图进行关联关系分析和语义分析，将会更有利于提高多事件检索检测的精准率和召回率。提出基于概率超图模型的视频事件语义检测算法（PHVESD）。 该方法首先将颜色、灰度共生矩阵、Tchebichef矩、局部二值模式（LBP）等四种底层视觉特征进行融合； 然后定义视频段的亲密度函数并利用亲密度的信息构建概率超图模型，其中每条超边对应一种事件语义；采用随机游走过程来预测视频段属于每条超边的概率；最后结合阈值采用条件概率模型对视频段进行事件语义分类。将该方法用于交通突发事件多语义检测中并与其他的识别算法相比较，实验结果表明，与基于超图模型的多标签随机游走算法（MLRW）相比，PHVESD的算法使多语义事件检测的准确率提高了10%，召回率提高了8%。

基于混合概率潜在语义分析模型的Web聚类

王治和 王凌云 党辉 潘丽娜

2012, 32(11):  3018-3022. 

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在电子商务应用中，为了更好地了解用户的内在特征，制定有效的营销策略，提出一种基于混合概率潜在语义分析（HPLSA）模型的Web聚类算法。利用概率潜在语义分析（PLSA）技术分别对用户浏览数据、页面内容信息及内容增强型用户事务数据建立PLSA模型， 通过对数—似然函数对三个PLSA模型进行合并得到用户聚类的HPLSA模型和页面聚类的HPLSA模型。聚类分析中以潜在主题与用户、页面以及站点之间的条件概率作为相似度计算依据，聚类算法采用基于距离的kmedoids 算法。设计并构建了HPLSA模型，在该模型上对Web聚类算法进行验证，表明该算法是可行的。

中文网络评论观点词汇语义褒贬倾向性判断

李华 储荷兰 高旻

2012, 32(11):  3023-3033.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03023

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由于网络评论信息的庞大，因此通过计算机自动识别出用户评论观点的褒贬倾向性具有重要意义。以基于HowNet的词汇语义相似度方法的词汇语义倾向性分析为基础，根据观点词的褒贬特性改进词汇语义相似度计算方法以适用于评论词汇的倾向性判断，并且考虑词汇与多个基准词相似度较小时弱化个别有价值的较大相似度，从而提高倾向性判断的准确率。实验结果表明，改进后的方法在计算观点词词汇语义相似度时更为合理，并且判断倾向性时准确率有一定的提高。

基于维基百科的军事舆情论坛话题追踪方法

刘晓亮

2012, 32(11):  3026-3029.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03026

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针对互联网论坛话题追踪，提出一种基于维基百科知识的军事话题追踪方法。该方法首先以基于维基百科的词语语义相关度与共现统计方式，同时结合军事主题与帖子的结构特征建立文本图中节点间的关系边及其权重；接着以改进的基于图的链接挖掘方法选取帖子关键词；最后通过计算话题与文本关键词列表间的语义相关度实现话题追踪。实验表明，该方法无需大规模样本训练与语义知识的手工构建，能够有效解决语义稀疏对追踪所带来的负面影响，较好地追踪到军事话题帖。

基于兴趣本体的文档敏感信息检测方法

陈华城 杜学绘 陈性元 夏春涛

2012, 32(11):  3030-3033.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03030

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随着计算机技术及互联网的高速发展，越来越多的办公主机接入互联网，敏感信息的泄露隐患增多，文档的敏感信息检测显得尤为必要。为了解决传统的查询扩展检测方法查准率和查全率低的问题，构建了监测者关于敏感信息的兴趣本体，提出基于兴趣本体的概念相似度查询扩展算法，并验证了算法的可行性。实验证明该算法有效提高了文档敏感信息检测的查全率和查准率。

基于Hubness的类别均衡的时间序列实例选择算法

翟婷婷 何振峰

2012, 32(11):  3034-3037.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03034

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针对实例选择算法INSIGHT存在选出的实例类别分布不均衡和得分相等的实例的重要性无法区分两个问题，分别提出了改进算法。改进算法BINSIGHT1基于分治思想，通过筛选出训练集各类中最具有代表性的实例，来确保选出的实例类别分布尽可能均衡。改进算法BINSIGHT2将改进算法BINSIGHT1的单重排序改进成了双重排序，以便更有效地衡量实例的重要性。实验结果表明，在时间复杂度基本不变的前提下，所提算法在分类准确率上均优于INSIGHT算法。

主动学习在通信网络推荐系统中的应用

陈可佳 韩京宇 郑正中 张海进

2012, 32(11):  3038-3041.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03038

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稀疏网络中大量潜在链接的存在对于链接预测问题是一个很大的挑战。在链接预测任务中引入主动学习，挖掘网络中大量未连接节点对中的潜在信息，从未标记样本中挑选出系统最不确定的样本交由用户判别。获得标记后的样本将给系统较高的信息增益。在通信网络数据集Nodobo中的实验结果表明，使用主动学习之后，该方法为通信用户预测潜在联系人的准确率得到显著的提高。

求解带硬时间窗车辆路径问题的时差插入启发式算法

潘立军 符卓

2012, 32(11):  3042-3070.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03042

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针对已有求解带硬时间窗车辆路径问题时插入启发式算法结构复杂、参数多、求解效率不高的缺点，提出了求解该问题的时差插入启发式算法。该算法引入时差的概念，将时差作为启发规则的评价指标。相比已有求解该问题的经典启发式算法，该算法有参数个数少、算法结构简单等特点。应用标准测试算例测试表明，所提算法的求解质量优于Solomon的插入启发式算法和Potvin的平行插入启发式算法。

基于预测状态表示的多变量概率系统预测

汪庆淼 鞠时光

2012, 32(11):  3044-3046.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03044

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针对由于多变量概率系统预测高复杂度而导致的建模困难问题，提出了一种基于预测状态表示（PSR）的系统建模新方法，首先介绍一种通用多变量过程概念，并进一步用此概念描述多变量系统。在此基础上，引入了针对多变量系统的预测模型MVPSR，模型基于可观测信息，可在有限维实现对多变量的预测。实验结果表明，该近似模型有效降低了系统预测的复杂度。

基于多指标正交实验的并联混合动力汽车控制策略参数分析

杨观赐 李少波 唐向红 璩晶磊 钟勇

2012, 32(11):  3047-3053.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03047

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针对并联式混合动力汽车电辅助控制策略的参数优化问题，基于多指标正交优化设计理论，以混合动力汽车的燃油消耗、CO排放量、HC和NOx的总排放量为实验指标，设计了正交优化实验表。运用直观分析法分析了18组实验结果，量化研究了控制策略参数对并联式混合动力汽车整车性能的影响，找出了各个指标的显著性影响因素。

基于均匀设计抽样的改进遗传算法在回归模型中的应用

施明华 周本达 陈明华

2012, 32(11):  3050-3053.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03050

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通过对佳点集遗传算法优缺点进行分析，利用均匀设计抽样（UDS）的理论和方法，对遗传算法中的交叉操作进行重新设计，提出一种改进的遗传算法。新算法将变量选择和变换选择并行实施，并结合统计信息准则处理回归模型选择问题。仿真实验表明新算法在求解精度、解的稳定性等方面有较大的提高。

采用粒子群算法的空时二维参数估计

邱新建 山拜?达拉拜 薛凤凤

2012, 32(11):  3054-3056.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03054

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针对传统的空时二维参数估计计算复杂、鲁棒性及通用性差、收敛速度慢等缺点，根据空时具有等效性，以空域和时域处理算法可以相互转化为基础，推导出合适的适应度函数，运用改进的粒子群算法同时搜索信号的到达角和频率，用Kmeans聚类算法对搜索结果进行分类,利用粒子群算法计算简单、全局收敛、可并行性等特点提高算法的搜索能力。计算机仿真表明，与传统的方法相比该算法具有较好的统计和收敛性能。

质点法机器证明视角下的近世几何研究

李涛 邹宇

2012, 32(11):  3057-3061.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03057

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优化并发展了质点法机器证明算法的核心程序，用Mathematica创建了新的几何定理证明器。拓展了机器证明的研究范畴，首次实现了近世几何的机器证明，且可读性令人满意。在该证明器的帮助下，发现了一些新的近世几何性质，深化了近世几何的研究成果，并对已有的近世几何研究成果提出一些意见。

计算机软件

基于衍型的模式标注方法

刘伟 胡志刚

2012, 32(11):  3062-3066.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03062

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设计模式在面向对象软件设计、开发和维护中发挥着非常重要的作用。为了克服现有设计模式标注方法的缺陷与不足，提出一种基于衍型的模式标注方法SBPN。基于UML衍型机制，SBPN不仅提供了一套规则用于精确标注结构图中类、方法或属性等模型元素的模式角色相关信息，还可以标注交互图中的模式信息。此外，SBPN为源代码中模式信息的标注也提供了相应的解决方案。给出了使用SBPN方法标注类图、交互图和源代码中的模式信息的实例，最后还将SBPN应用于一个较为复杂的排序系统。

网构软件的随机性资源自适应性的形式化分析与验证

夏琦 王忠群

2012, 32(11):  3067-3070.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03067

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因特网上的资源具有不确定性、随机性，需要考虑如何保证网构软件系统在运行中满足资源需求。使用随机性资源接口自动机对软件构件的行为进行形式化建模，并使用随机性资源接口自动机网络描述构件组装系统的组合行为；在资源不确定的情况下，检验组合系统是否满足资源约束，并提出基于可达图的相应算法。给出了一个实例网上书店系统，并用模型检测工具Spin验证了模型的正确性。

带抑制弧Petri网的保性变换

莫礼平 乐晓波 周恺卿 张兆海

2012, 32(11):  3071-3074.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03071

摘要 ( )   PDF (596KB) ( )  

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Petri 网的保性化简是Petri网分析的一种重要途径。带抑制弧的增广Petri网在计算能力上与图灵机等价。针对带抑制的增广Petri网中串联变迁和串联库所两类情况进行了较深入的分析,在给出了相关化简方法的基础上，证明了通过这些化简规则所得到的网系统与原网在活性、有界性、弱公平性等动态性质上仍保持一致。

基于变迁的完全路径覆盖测试

刘继华 陈策

2012, 32(11):  3075-3081.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03075

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为解决基于状态节点搜索的完全路径覆盖所产生的测试用例数过多和难以实现连续测试的问题，提出了一种基于变迁的完全路径覆盖测试准则，并设计和实现了一种深度优先搜索与宽度优先搜索相结合的基于变迁完全路径覆盖测试用例自动生成算法。实验结果表明，基于变迁的完全路径覆盖准则比基于状态的完全路径覆盖准则更为严格，相应的算法可以产生更优的测试用例集，能更方便地完成软件的连续动态测试。

基于四叉树结构的加权Voronoi图生成算法

李锐 李佳田 王华 蒲海霞 何育枫

2012, 32(11):  3078-3081.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03078

摘要 ( )   PDF (642KB) ( )  

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针对普通Voronoi图研究的局限性和加权Voronoi算法的低效率问题，提出基于四叉树结构的加权Voronoi图生成方法。核心思想是利用四叉树结构的层次性，获取未膨胀节点的搜索区域和相关生长源，以时间消耗值替代加权距离，并以节点的最短时间消耗值为依据查找归属生长源。推理了基于四叉树结构计算模型的几个基本性质。实验结果表明，本方法能实现生长源的快速膨胀，有效降低时间复杂度，其时间复杂度小于均匀格网结构，可操作性强，具有较好的实用价值。

Sunday算法效率分析

潘冠桦 张兴忠

2012, 32(11):  3082-3088.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03082

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针对Sunday算法的过程比较复杂，难以构建马尔可夫链的问题,提出一种新的根据算法的匹配次数差求平均效率的方法。首先选定初等算法作为效率分析的基准算法，使用马尔可夫链得出初等算法比较精确的平均效率估计公式；然后根据相应的概率公式计算出初等算法和Sunday算法匹配过程的差值；将两者结合，得出Sunday算法平均效率估计公式。实验结果表明，由此公式计算的估计值可以代表实际匹配次数的平均值。

嵌入式控制系统图形化元模型构建方法

陈德胜 王彬 薛洁 余礼

2012, 32(11):  3085-3088.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03085

摘要 ( )   PDF (638KB) ( )  

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研究了基于模型驱动的嵌入式控制系统开发方法，分析并归纳了嵌入式控制系统中的基本特征和体系结构，完成了该特定领域的关键元素辨识和提取，在此基础上采用可视化元建模技术构建了该领域内直观的图形化元模型体系，最后应用这种模型驱动的设计方法和技术实现了一个嵌入式语音控制系统的模型设计，得到了该系统的可视源模型。

网络与通信

改进的基于堆栈存储的二进制搜索算法

袁正午 段莉丹

2012, 32(11):  3089-3091.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03089

摘要 ( )   PDF (510KB) ( )  

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针对无线射频识别(RFID）系统中的标签防碰撞问题，详细分析典型的二进制算法、动态二进制算法及后退式二进制算法的原理，同时考虑识别次数和传输位数这两方面的性能，提出了一种快速高效的防碰撞算法。通过对标签进行预处理以及在阅读器中设置堆栈，有效地减少碰撞算法中的识别次数和传输冗余信息。仿真结果表明该算法在次数效率和位数效率性能上有较大的提高。

基于多帧统计谱的高速铁路GSM-R干扰信号分离算法

严天峰 赵杰 冯超 孟令为

2012, 32(11):  3092-3095.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03092

摘要 ( )   PDF (558KB) ( )  

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高速铁路铁路专用移动通信网 (GSMR)通信系统易受到其他类型无线信号干扰。对常见的几种GSMR干扰信号进行了分析和研究，提出了一种基于多帧统计谱的信号分离算法，将被干扰信号谱分成多帧并进行累加统计，当统计帧数足够多时，其频谱参数趋于恒定。实验结果证明，该算法在已知原始信号频谱的情况下可以快速分离原始信号和干扰信号，效果良好且具有通用性，算法复杂度低于传统方法。

基于指数信任度函数的频谱感知改进算法

李世银 肖淑艳 孙茜 王苗苗

2012, 32(11):  3096-3099.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03096

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从多个用户合作感知的角度出发，针对目前的融合规则没有考虑感知结果的信任度，对现有的分布式感知算法进行改进,提出基于指数信任度的频谱感知算法；在认知无线电网络安全方面，将异常点感知引入到感知融合规则中，在指数信任度算法的基础上提出一种基于异常点的频谱感知算法，能抵御认知无线网络中出现故障的或者恶意认知用户；在提高感知速度和可靠性方面，结合指数信任度算法和异常点感知算法，将对感知信息的审核引入到频谱感知算法中，提出一种基于审核的频谱感知算法，该算法在提高感知速度的基础上能获得更好的感知性能。

快速检测低密度奇偶校验码围长的新算法

李炯城 李桂愉 肖恒辉 黄海艺

2012, 32(11):  3100-3106.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03100

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针对低密度奇偶校验码(LDPC)的围长计算复杂度较高的问题，结合Dijkstra算法及Tanner图的结构特点提出一种快速检测围长的新算法，该算法的时间复杂度较低。与目前的算法相比，该算法不仅计算速度快，且能一次性给出围长的大小及所经过的边，避免冗余计算。最后，通过实例仿真验证了该算法的可行性和高效性。

无线传感器网络中基于网络编码的可靠数据传输策略

陈卓 陈洋 冯大权

2012, 32(11):  3102-3106.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03102

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结合网络编码理论，提出了一种适应于无线传感器网络环境的可靠数据传输策略——MGrowth Codes，通过基于梯度的有向路由，保证所有数据都朝着汇聚节点的方向汇聚。另外该数据传输策略还可以实现利用编码包实现对其他编码包的解码操作，进一步增强了数据的可恢复性。经过网络仿真验证表明MGrowth Codes策略能有效提高无线传感器网络的吞吐量并改善数据传输的可靠性。

一种能耗均衡的无线传感器网络分簇算法

吕涛 朱清新 朱玉玉

2012, 32(11):  3107-3111.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03107

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以无线传感器网络中的LEACH和HEED分簇算法为背景，提出一种基于能耗均衡的自适应网络分簇算法EBACA。算法的主要特点是传感器节点根据自身状态信息自主竞争簇头，簇头选择标准考虑了随机概率与节点剩余能量结合，并引入了节点能量预测和能量阈值；为均衡各个节点的能耗，通过重新规划时间片来调节节点的工作频率；为减少簇头的能量开销,簇头之间通过多跳方式将各个簇内收集到的数据发送给特定簇首节点,并由此簇首节点将整个网络收集的数据发送给基站。设计的目标是均衡网络能耗，进而最大化网络寿命。分析和仿真结果表明，相对于几种重要的分簇算法，如LEACH和HEED，EBACA在平衡节点能量消耗和延长网络寿命方面具有更优越的性能。

基于卡尔曼滤波和数据关联的无线网络状态融合方法

段谟意

2012, 32(11):  3112-3124.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03112

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为了解决无线网络传输过程中受到干扰信号影响所产生的性能问题，提出一种新的信号状态融合方法(SFWD）。该方法首先基于小波变换降低信号的长相关特性，并且利用卡尔曼滤波和数据关联建立融合算法。通过仿真实验对比研究了信号状态与干扰因素之间的关系，结果表明该方法具有一定的适应性，其融合结果与原始信号之间的标准差为7.13。

信息安全

物理不可克隆函数综述

张紫楠 刘威 郭渊博

2012, 32(11):  3115-3120.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03115

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尽管物理不可克隆函数（PUF）是近年来刚刚提出的概念，但由于它在系统认证和密钥生成等安全方面的潜在应用前景，已成为硬件安全领域研究的一个热门话题。为了系统得到PUF的全貌，以便在以后的研究和开发中更好地理解和应用PUF。首先，根据迄今为止研究人员提出的PUF的各种不同实现方法，分类概括出其详细的设计，并总结出当前仍然面临的一些问题；然后，综合这些不同的设计和实现方法的定义，归纳出覆盖PUF共同特性的属性集并讨论了其各自的内涵；最后，从密码学应用的角度，讨论了PUF的应用方向，并展望了关于PUF未来的几个有意义的研究方向。

整数的带符号二进制表示数的快速计算

李忠 彭代渊

2012, 32(11):  3121-3124.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03121

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整数的带符号数字表示广泛应用于计算机算术、密码学、数字信号处理等领域。一个长度为n比特的整数有多种带符号二进制表示。对整数的带符号二进制表示数的性质进行研究，给出了两个改进的非递归算法，所得算法能快速计算给定整数的给定长度的带符号二进制表示数，且降低了空间消耗。

基于预测误差和直方图对的无损数据隐藏方法

张晓杰 童学锋 宣国荣 杨志强 施云庆

2012, 32(11):  3125-3128.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03125

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针对目前存在的大部分图像数据隐藏方法的嵌入量不大和视觉效果一般的问题，提出一种基于预测误差和直方图对的无损数据隐藏方法。在多灰度图像中，用某一像素点周围的八个像素点来预测中心像素点的灰度值，同时得到预测误差。再利用直方图对的方法，把数据嵌入到预测误差中。在嵌入过程中，以嵌入阈值和起伏阈值作为指导进行嵌入,通过调整这两个阈值，得到最佳的嵌入效果。实验表明，该方法在视觉效果和嵌入容量方面都取得很好的效果。

基于数独的大容量可篡改定位动态多重水印算法

张力 黎洪宋 晏细兰 廉德亮

2012, 32(11):  3129-3146.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03129

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提出一种基于数独的大容量动态水印算法，每像素的嵌入容量为2比特。先将原始图像分成大小为M×N像素不重叠区域，把大小为2M×N像素的若干个不同的水印嵌入到每个区域中。若加入水印后图像被篡改，则会造成篡改区域的水印不能正确提取。在任意时刻都可在感兴趣的区域中嵌入任意水印，即嵌入水印的位置和时间是按一定的协议动态确定的。实验结果表明该算法具有较大的水印嵌入容量和较高的篡改定位精确度。

基于并行Bloom过滤器组的深度数据包检测算法

胡国良 林亚平 王刚

2012, 32(11):  3132-3135.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03132

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针对基于软件、硬件的深度数据包检测存在处理速度慢或规则集更新困难等方面的局限性，提出一种在多核平台上基于并行Bloom过滤器组的深度数据包检测算法。算法中首先将规则集按规则的长度分组，构造一个并行Bloom过滤器组，组中每个计数式 Bloom过滤器表示特定规则长度的规则集。为了减少执行过程中的冲突概率和计算量，构造了高性能的哈希函数，然后基于多核平台的并行处理能力使用并行编程实现了该算法。理论分析和实验结果表明该算法是一种时空高效的算法。

基于灰色语言变量的移动银行网络安全风险评估方法

沈利香 曹国 朱宇光

2012, 32(11):  3136-3139.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03136

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针对移动银行网络安全风险评估问题，提出一种灰色加性语言有序加权平均算子的网络安全多人评估模型。首先在灰色模糊数中将语言变量融入其模部形成灰色语言变量，在此基础上界定了灰色加性语言变量间的运算法则、可能度以及几种灰色加性语言信息集成算子，最后构建了移动银行网络安全多人评估模型。仿真示例验证了模型的可行性。

新的无证书的门限代理盲签名方案

王珍 刘培玉 李凤银

2012, 32(11):  3140-3142.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03140

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代理盲签名兼具代理签名和盲签名的优点，同时其具备可扩展性，得到了广泛的关注和研究。针对普通代理盲签名方案中存在代理者权限过大的问题，新方案引入了基于秘密分享思想的门限签名技术，构造了一种新的无证书的门限代理盲签名方案。详细分析了方案的实现过程，分析表明，该方案易于实现，并且能在随机预言下证明其安全性。新方案能够很好的应用在电子投票、电子政务等要求代理签名且需要保护隐私的场合。

基于中国剩余定理的可验证理性秘密共享方案

张利远 张恩

2012, 32(11):  3143-3146.  DOI: 3724/SP.J.1087.2012.03143

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针对目前理性秘密共享方案不能动态添加和删除参与者的问题，结合博弈论和密码学理论，提出一种动态理性秘密共享方案。方案基于中国剩余定理，在秘密重构过程，可以动态添加和删除参与者，另外方案采用可验证的随机函数，能检验参与者的欺骗行为。参与者不知当前轮是否是测试轮，偏离协议没有遵守协议的收益大，理性的参与者有动机遵守协议，最终每位参与者公平地得到秘密。方案不需要可信者参与，满足弹性均衡，能防止成员间的合谋攻击。

改进的双方密钥协商协议

张龙翔

2012, 32(11):  3147-3152.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03147

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双方认证密钥协商是生成会话密钥的重要手段。分析了赵建杰等于2011年提出的一个可证明安全的双方认证密钥协商协议，指出如果敌手持有原协议的长期私钥，协议是不安全的。提出一种改进的协议，新协议将影响安全性的公开参数保护起来，避免了长期私钥的泄露，并对新协议的安全性和计算量进行了讨论。分析结果表明，新协议在减少计算量的前提下实现了协议双方的安全密钥协商。

图形图像处理

基于单投影仪与柱面反射镜的沉浸感显示系统

尹晓晴 李靖 熊志辉 王炜 张茂军

2012, 32(11):  3149-3152.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03149

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在分析传统沉浸感显示系统优缺点的基础上，设计并实现了一种新型的沉浸感显示系统。该系统使用柱面反射镜对单投影仪投射光线进行反射，并在弧形背投幕上成像，能够获得无缝画面，实现了广角度虚拟场景的连贯显示。通过合理设计柱面反射镜形状，实现了投影画面在水平方向上的均匀放大。通过对图像进行预变形可以基本消除因投影幕曲率而产生的投影画面形变，同时采用背投技术使参与者在虚拟场景中活动更加自如。该系统克服了传统的多投影仪或多显示器沉浸感显示系统中存在的图像拼接问题，且易于构建，经实验验证能够获得良好的沉浸感显示效果。

基于改进交叉视觉皮质模型的彩色图像增强

蒲恬 李英花 程建 郑虎

2012, 32(11):  3153-3156.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03153

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为了获得更加符合人眼生理视觉感知的图像，提出了一种在HIS空间上的基于改进的交叉视觉皮质模型(ICM)的彩色图像增强算法。在分析传统ICM工作机制的基础上，保留原模型的基本特性，对模型中的内部活动项和动态阈值部分进行改进，将线性衰减变为非线性，满足了人眼对亮度感知的非线性；同时将衰减因子变为步长的减法，降低了算法复杂度并增强了算法的自适应性。结合图像增强的原理，对亮度分量采用符合视觉属性的阈值强度函数，同时对饱和度分量进行非线性处理。实验表明用该算法能获得更加清晰、鲜艳生动的处理结果。

图像匹配中去除误配的对抗性优化方法的改进

薛振华 王萍 张楚涵 蔡思佳

2012, 32(11):  3157-3160.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03157

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将对抗性优化方法用于图像匹配中的去除误配，容易将正确匹配对也移除，尤其是在迭代次数较多的时候。针对该缺陷，限制对抗性优化方法的迭代次数，并增加后续处理过程，以类似随机抽样一致性（RANSAC）的方法来重新估计单应性矩阵。实验结果表明，改进的方法能保留几乎所有正确匹配，并且具有更小的均方根误差。尤其是在计算速度方面，改进的方法比原方法的计算时间缩短了一半以上。

基于向量长度的Hausdorff距离图像匹配方法

章薇 陈和平 杨玲贤

2012, 32(11):  3161-3167.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03161

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针对采用Hausdorff距离描述两组点集之间相似程度时对孤立点噪声敏感的问题，提出一种基于向量长度的Hausdorff距离图像匹配方法。考虑图像中像素点之间的相互关系，连接图像中一个像素点和其他点构成一个向量长度集合，每个像素点对应一个向量长度集合，进行图像匹配时，计算模板图像中每个像素点的向量长度集合与待匹配图像中像素点向量长度集合的改进Hausdorff距离，从而得到匹配的量化结果。实验表明,新方法处理噪声图像具有较好的鲁棒性。

用最小回路求两个简单多边形的交、并、差集

赵军 刘荣珍

2012, 32(11):  3164-3167.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03164

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针对求两个简单多边形交、并、差集问题，提出一种基于最小回路的新算法。首先，将初始多边形P和Q初始化为逆时针方向，并将两个多边形交点处的关联边排序。然后，从各个交点出发利用最小转角法搜索最小回路，并根据这些最小回路中包含P和Q边的方向性对它们进行分类。最终，不同类别的最小回路将对应P和Q的交、并、差集。算法的时间复杂度为O((n+m+k)logd)，其中n、m 分别是P和Q的顶点数，k是两多边形的交点数，d为将多边形分割的单调链数。算法几何意义明显，对于多边形布尔运算中的重合顶点、重合边等奇异情形，具有较好的适应性。

基于灰度均值改正比的拼接缝消除方法

郑悦 程红 孙文邦

2012, 32(11):  3168-3170.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03168

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目前，普遍采用的拼接缝消除方法主要有基于重叠影像的消除方法、小波变换法和强制改正法。提出一种新的基于拼接缝两侧图像灰度均值改正比的拼接缝消除方法，计算缝两侧图像均值的平均值与原图像均值之比，进而将该比值由缝向两侧逐渐过渡，最终实现拼接缝的消除。实验表明，该算法可行、有效，拼接缝消除后具有较好的视觉效果，尤其在灰度差值较大时，该算法比强制改正法具有明显的优势。

基于Lambert-Phong模型的图像盲取证方法

杜宏业 姚望舒

2012, 32(11):  3171-3173.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03171

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由于现有的图像盲取证方法中所使用的光照模型不能有效地表征物体表面的实际光照效果，提出Lambert-Phong光照模型。该模型同时考虑光照的漫反射和镜面反射，利用该光照模型对无限光源模式下的图像进行蓄意修改检测。实验结果表明，Lambert-Phong光照模型能较准确地计算出图像中不同目标的光照方向，有效地判别出图像是否经过蓄意修改。

基于卡尔曼滤波的多区域关联运动目标跟踪

王炜 郭毓 俞信

2012, 32(11):  3174-3177.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03174

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针对视频目标跟踪中的遮挡及跟踪漂移问题，提出一种基于卡尔曼滤波的多区域关联运动目标跟踪算法。该算法将目标划分为多个区域并构建无向图，通过卡尔曼滤波预测出各区域中心，再结合灰度直方图匹配及相邻区域的位置关系，计算出各区域观测中心，最后应用卡尔曼滤波修正观测中心实现跟踪。对两区域人体目标跟踪的实验结果表明,与各区域单独采用Mean Shift跟踪算法相比，所提算法在目标遮挡、目标与背景特征相似的情况下，依然具有较好的鲁棒性和实时性。

基于在线多示例提升随机蕨丛的目标跟踪

黄叶珏 郑河荣

2012, 32(11):  3178-3184.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03178

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为了实现在光线变化、目标形变及背景复杂环境下健壮有效的目标跟踪，提出一种基于在线多示例提升随机蕨丛的目标跟踪方法，通过无限冲激响应（IIR）滤波器实现随机蕨丛分类器的在线增量学习，构建在线随机蕨分类器池，并在在线多示例提升框架下对在线随机蕨进行更新和选取，生成在线多示例提升随机蕨丛分类器，利用该分类器对目标候选区域的采样进行分类以确定目标位置，同时构造正例和负例训练集进行在线增量更新。实验结果表明，复杂环境下，算法具有良好的目标跟踪稳定性。

新的保持边缘的图像放大算法

袁野 田中旭

2012, 32(11):  3182-3184.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03182

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为了适应视频后处理芯片低成本的需求，提出一种仅需用两行缓存的新的保持边缘的图像放大算法。该方法寻找代表点代替插值点来确定相关方向。找到相关方向后，对应方向上寻找四个邻域点及其对应位置，进行插值。实验结果表明该算法能实现图像的放大，并能消除图像边缘模糊和锯齿效应，可应用于低成本的数字视频后处理芯片中。

海量监控视频快速回放与检索技术

周渝斌

2012, 32(11):  3185-3197.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03185

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为解决海量监控视频的快速浏览和检索，介绍了一种基于目标索引的视频摘要和检索方法。该方法在光流分析的基础上，在画面的静止区域更新背景，运动的区域利用差分法分割出运动目标图像。经过优化的快速特征匹配和建立运动跟踪模型后，根据目标运动轨迹，按照时空距离进行聚类。在目标图像数据和运动参数进行XML结构化存储为索引的基础上，最后在检索时将符合条件的所有目标图像，按照其原有时间顺序逐帧贴到同一个背景图像中，形成动态的摘要视频。由于该方法剔除了背景中大量的时空冗余信息，可在较短回放时间内浏览全部有用目标，显著提高海量监控视频的查阅效率。

基于特征分块的三维人脸重建和识别

鹿乐 周大可 胡阳明

2012, 32(11):  3189-3192.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03189

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针对传统三维人脸重建算法效率低且难以满足实际应用的缺陷，提出一种基于特征分块的三维人脸重建算法，并将此算法应用到三维人脸识别中，实现了基于特征分块的加权三维人脸识别。首先，利用基于平面模板的非均匀重采样法对原始数据进行归一化；其次，采用主动形状模型(ASM)算法对三维人脸和二维人脸图像进行特征定位和特征分块；然后，利用基于分块主元分析(PCA)的稀疏形变模型算法实现每个人脸分块的三维重建；最后，实现了此算法在三维人脸识别中的应用。实验表明，此重建算法具有较高的精度和重建效率，还可以达到全局最优，并且可以提高三维人脸的识别率。

对抗图像旋转的手指静脉身份识别新算法的设计

汤露 彭双平

2012, 32(11):  3193-3197.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03193

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为了克服图像旋转对手指静脉身份识别系统正确率的影响，在图像预处理部分提出一种基于手指指尖点的旋转定位方法，改进了基于方向模板和局部动态阈值分割提取静脉特征的方法并用改进Hausdorff距离（MHD）距离进行匹配验证。实验结果表明，同一根手指的图片在平面偏移角度小于20°时，可以达到0.75%的等误率，正确识别率达97.25%，而且整个处理过程在VC++6.0上面执行耗时仅为161.6949ms，系统具有很好的实时性能，对实际手指静脉身份识别产品的开发具有一定的现实意义。

复杂背景下的票据字符分割方法

叶龙欢 王俊峰 高琳 袁军

2012, 32(11):  3198-3205.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03198

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针对票据字符识别中图像存在的底纹、印章和图案等复杂背景干扰问题，提出一种有效的字符分割方法。通过快速提升小波变换提取出图像中具有显著性的字符纹理特征。采用一种由粗到精的搜索策略，在图像区域和像素两个层次上逐步区分出文字和背景。首先根据区域纹理特征，利用支持向量机对区域进行分类，定位出包含文字的图像区域;然后采用K-means算法对文字区域内的像素进行聚类划分，从而实现文字分割。实验结果表明，方法具有较高的准确性，并且在背景纹理和印章干扰的情况下具有较好的鲁棒性。

基于多类数据分类的改进克隆选择算法

郑仙花 骆炎民

2012, 32(11):  3201-3205.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03201

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针对传统的克隆选择算法(CSA)只依次单独针对某一类样本数据进行监督学习从而造成分类效率和精确度不高的问题，提出一种基于改进克隆选择算法的多类监督分类算法。算法通过进化学习可以同时获得多类样本数据的最佳聚类中心，进化过程中抗体适度值的计算综合考虑各类的类内相似性和类间差异性，从而保证得到的最佳聚类中心更具代表性。后续的分类实验中，分别利用常用的4组UCI数据和红树林多光谱TM遥感图像对算法进行验证，实验结果表明遥感图像的分类总精度达到92%,Kappa系数为0.91，UCI数据分类结果也较好，证明该算法是一种有效的多类数据分类算法。

基于链码跟踪的Data Matrix二维条码快速识别

徐义钊 白瑞林 余震虹 吉峰

2012, 32(11):  3206-3209.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03206

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为实现工业现场中Data Matrix二维条码的快速识别，提出一种基于链码跟踪、直线段提取的条码快速识别方法。首先采用Sobel算子提取图像边缘；然后基于链码跟踪方法，跟踪图像的边缘点，记录链码；接着根据快速直线段提取方法，将直线相似度低于阈值的线段剔除，结合线形连接方法合并断裂线段，并使用长度判别剔除不可靠的线段；最后结合Data Matrix二维条码的特征，定位Data Matrix二维条码。实际测试表明，该识别方法能够快速、准确地定位二维条码区域，识别正确率可达99.39%以上，具有实时性强、可靠性好等特点，满足工业现场要求。

标刻在金属零件上的二维条码识别

王翠艳 张建超

2012, 32(11):  3210-3213.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03210

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直接零件标识(DPM)技术是实现产品标识的重要手段，二维条码技术是其关键技术之一。DPM标识是以金属作为背景用激光在其上面打上二维条码，与印刷品上的二维条码识读相比，基于金属背景下的二维条码识读更为复杂。改进了传统的识别方法，综合运用最大连通域提取、改进的霍夫变换定位边界、基于最大匹配度的网格化分和基于灰度图像的无损信息提取等方法来实现条码图像的粗定位、精定位、校正、条码分割和数据提取。实验表明，本方案对于磨损、轻度污染、畸变及光照不均的金属上的二维条码图像的识读具有较强的抗干扰性，并取得可靠的识读结果。

基于Blob分析和贝叶斯决策的水下目标提取方法

施小成 郝丽超 张伟 吴迪

2012, 32(11):  3214-3217.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03214

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由于水下环境复杂多变，造成目标与伪目标的高混合度，某种单一的分割方法通常不能提取出理想的目标区域，因此提出一种基于Blob分析和贝叶斯决策的水下目标提取方法。首先，利用改进的二维OTSU算法计算出最佳阈值，并根据该阈值对图像进行阈值分割，经过连通性分析得到闭合的初始分割区域;然后，采用7种Blob算子对闭合区域进行7维向量描述，并基于贝叶斯决策准则剔除伪目标区域;最后，利用数学形态学算子去除目标区域边界的毛刺和干扰，得到理想的目标区域。通过对水池实验抓取的水下图像进行处理，结果表明该方法能够准确、有效地提取出真目标区域。

基于对数压缩的超声各向异性扩散去噪方法

杨金 刘志勤 王耀彬 高小明

2012, 32(11):  3218-3220.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03218

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对当前超声图像去噪算法很难同时做到降噪和边缘保持的情况，在进行各向异性扩散模型研究的基础上，提出基于对数压缩的改进各向异性扩散算法（LCAD）去除超声散斑噪声。算法将图像对数压缩后进行噪声分布模型估计，然后构造基于广义伽马分布的扩散系数，在扩散过程中达到降噪和边缘保持效果。

典型应用

高速列车自动驾驶优化算法

李跃宗 王鹏玲 林轩 王青元

2012, 32(11):  3221-3224.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03221

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参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为实现列车在自动驾驶下的高效率运行，在分析列车不同阶段运行情况的基础上，以停车阶段为重点，应用层次分析法，得出该阶段各性能指标之间重要性比较的定量描述以及停车控制综合性能指标的评价函数，设计出在线运行控制的模糊操纵规则。依据规则进行多次列车的离线模拟运行，对不同等分区域划分和起始制动点选取方案进行专家打分，得到性能指标最优的停车操纵方案。最后以VC++为平台设计仿真系统，验证控制算法下列车运行具有良好的停车精度、舒适性和节时性。

便携式列车广义舒适度检测系统设计

邓霏 陈建政 李文宝

2012, 32(11):  3225-3231.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03225

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以影响高速动车组广义舒适度的主要物理因素为研究对象，设计了一套便携式广义舒适度检测系统。该系统将所有的传感器、信号调理模块、嵌入式数据检测及计算系统集成于一个仿真人体模特内，在不影响列车载客运营和不需要车内布线的前提下，对列车的广义舒适度实现实时检测。分析了检测系统的特点与要求，介绍了其组成及工作原理，并进行了系统验证。结果表明，该检测系统准确度高，性能稳定。

基于FlightGear的A-SMGCS场面活动三维仿真

唐勇 胡明华 吴宏刚 黄忠涛 徐自励 何东林

2012, 32(11):  3228-3231.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03228

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针对A-SMGCS系统场面活动三维仿真问题，提出一种以开源模拟飞行器FlightGear为场景仿真平台，以实时ADS-B监视数据为驱动，以Linux为操作平台的机场场面活动三维仿真系统设计新方法。仿真系统按照实际机场模型进行机场布局设计，飞机、航站楼、塔台三维建模，地形数据生成，对真实机场环境进行了完整建模。由于ADS-B监视数据缺少飞机姿态信息，提出一种根据位置数据推算出姿态信息的新方法。首先把ADS-B监视数据进行航迹卡尔曼滤波，然后根据飞机前后两个位置的空间连线矢量计算飞行姿态。通过FlightGear多机网络数据接口导入飞机定位数据与姿态数据驱动飞机模型运动，实现了对飞机运动的六自由度仿真。仿真结果表明，该系统能逼真、准确再现真实机场飞机实时活动情况。由于完全基于开源软件设计，该系统低成本实现了对场面活动的实时三维仿真。

基于矩阵运算的虚拟装配体拆卸过程建模方法

高钦和 邓刚锋

2012, 32(11):  3232-3239.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03232

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现有装配体建模方法在描述虚拟维修训练中装配体拆卸过程时，存在的信息冗余大、建模过程复杂等缺点，在研究现有装配体建模方法和分析装配过程与拆卸过程差异的基础上，提出了一种面向虚拟维修拆卸过程的建模方法。该方法以矩阵描述装配体模型，用矩阵运算描述零部件拆卸过程，简化了建模过程，减少了模型数据量，为虚拟维修训练系统的快速构建提供了一种思路和方法。

重装空投系统的动力学建模与控制律设计

贺磊 孙秀霞 董文瀚 李大东

2012, 32(11):  3235-3239.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03235

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针对当前重装空投数学模型与实际系统存在偏差等问题，改进传统的分离体建模方法。将货物视作刚体考虑分析，修正了货物约束力的作用点,引入了牵引伞力作用方向，综合考虑了货舱地板角、摩擦系数等影响因素，提出更加精确的干扰力矩计算方法，建立更加贴近实际的重装空投动力学模型。设计了俯仰高度保持和速度保持控制律，并利用遗传算法选取了合适的控制律参数。仿真结果表明，所给出的控制方案能够有效地保持飞行轨迹和稳定飞机姿态。

基于Perlin噪声函数和动力学的树木折枝模拟

孙金萍 唐翔

2012, 32(11):  3240-3242.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03240

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针对树木在风中摇曳的自然现象，提出风力过大引起的折枝现象的模拟。采用Perlin噪声函数模拟动态风场变化，应用动力学知识分析树枝的运动细节得出树枝变形的公式，加入到字符龟解释中，并使用多种规则表达式进行编程实现。实验结果表明树枝在风场作用下作为一个整体运动并最终随机断裂，符合物理上的连续性和一致性。该方法模拟的树木折枝逼真，可应用于游戏、娱乐等行业的形态模拟中。

基于Lyapunov方法和快速终端滑模的轨迹跟踪控制

张扬名 刘国荣 刘洞波 刘欢

2012, 32(11):  3243-3246.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03243

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针对移动机器人的运动学模型，提出一种具有全局渐近稳定性的跟踪控制器。该跟踪控制器的设计分为两部分：第一部分是采用全局快速终端滑动模态的思想设计了角速度的控制律，用来渐近镇定移动机器人跟踪的前向角误差；第二部分是采用Lyapunov方法设计了线速度的控制律，用来渐近镇定移动机器人跟踪的平面坐标误差。采用Lyapunov稳定性定理，证明了移动机器人在满足这些控制律条件下，实现了对参考轨迹的全局渐近跟踪。实验结果表明移动机器人能够有效地跟踪期望轨迹，有利于在实际应用中推广。

基于改进卡尔曼滤波的控制河段船舶航迹预测

赵帅兵 唐诚 梁山 王德军

2012, 32(11):  3247-3250.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03247

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由于船舶自动识别系统(AIS)设备存在信息缺失现象，导致基于AIS的智能辅助指挥系统无法准确判断船舶位置，难以准确揭示通行信号。同时，控制河段具有航道狭窄弯曲等特征，传统卡尔曼滤波算法无法准确预测运动船舶的航迹。针对以上问题，对卡尔曼滤波算法中的系统噪声进行实时估计，以提高船舶航迹的预测精度，并对传统卡尔曼滤波和改进卡尔曼滤波的跟踪效果进行了仿真分析。结果表明，所提算法可有效解决AIS设备信息缺失问题，准确预测船舶位置，保证控制河段智能辅助指挥系统信号揭示的准确性和可靠性。

林火巡护与扑救车载定位系统设计

范东溟 于建国

2012, 32(11):  3251-3261.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03251

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针对林火发生的特点，结合我国林区现状，研究并设计了用于林火地面巡护与早期扑救的车载卫星定位系统和远程管理软件系统，结合卫星定位系统和移动互联网技术，实时精确地采集和回传灾害现场的关键信息，生成地图地形标记，为防火指挥部门提供详细准确的火灾现场数据。实验表明，该系统可以实时可靠地回传现场坐标、海拔、温度等信息，地图位置标注准确。

NSGA-Ⅱ算法在空间服务应急任务中的应用

童敬华 戴光明 朱怀军 吴畏 王雷雷

2012, 32(11):  3254-3258.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03254

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给出了空间应急任务的解决方法，当发生需要空间服务的应急任务时，首先利用现有卫星组成的星座对目标地点进行覆盖计算，如果其覆盖性能不满足任务需求，就用NSGA-Ⅱ算法对卫星星座进行优化设计，这里优化星座中每颗卫星的平近点角;然后利用调相机动实现星座优化结果，将卫星机动到指定位置，并计算每颗卫星的机动时刻以及机动所需要的能量;最后给出了应急任务算例和它的具体解决过程，计算出了卫星机动变轨的时刻和所需能量。

基于FPGA的高速采样缓存系统的设计与实现

郑争兵

2012, 32(11):  3259-3261.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03259

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为了提高高速数据采集系统的实时性，提出一种基于FPGA+DSP的嵌入式通用硬件结构。在该结构中，利用FPGA设计一种新型的高速采样缓存器作为高速A/D和高性能DSP之间数据通道，实现高速数据流的分流和降速。高速采样缓存器采用QuartusⅡ9.0 软件提供的软核双时钟FIFO构成乒乓操作结构，在DSP的外部存储器接口(EMIFA)接口的控制下，完成高速A/D的数据流的写入和读出。测试结果表明：在读写时钟相差较大的情况下，高速采样缓存器可以节省读取A/D采样数据时间，为DSP提供充足的信号处理时间，提高了整个系统的实时性能。

新的全球定位系统弱信号高灵敏捕获算法

陈景霞 李建文

2012, 32(11):  3262-3267.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03262

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通过对弱信号条件下的全球定位系统(GPS)捕获算法的分析，建立了相干累加—非相干累加结合捕获算法的信号模型及检测概率模型。为了提高强弱信号并存时GPS卫星信号的捕获性能，提出一种采用序贯概率比检测方法的GPS捕获算法。对该方法和相干累加—非相干累加算法的检测概率、时间复杂度进行了分析比较，并进行了仿真验证。通过理论分析和计算机仿真，证明该方法在保证较高检测概率性能情况下，可以有效地缩短强弱信号并存时的检测时间，提高对GPS弱信号的捕获性能。

脑电注意水平的特征识别

徐鲁强 刘静霞 肖光灿 金炜东

2012, 32(11):  3268-3270.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2012.03268

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为了提高从单通道脑电信号中注意水平的识别精度，在近似熵基础上提出改进的模糊熵计算方法，用于计算脑电注意力水平值。以12例受试者脑电监测数据作为样本,提取脑电数据模糊熵特征值，采用支持向量机进行识别，并与其他方法进行比较，基于模糊熵的特征提取方法平均准确率达76.3%。实验结果表明，该模糊熵方法能有效地表征脑电注意力集中程度的复杂度。