2014年, 第40卷, 第10期 刊出日期：2014-10-15
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计算机工程. 2014, 40(10): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.001
针对移动手语视频通信中存在的功率和码率约束问题,提出一种能量感知的视频编码能量率失真(P-RD)模型。在H． 264 视频编码软件平台JM8． 6 上进行模型参数选择,确定以量化步长作为模型参数。根据移动设备的电池剩余能量划分3 个能量状态,在不同状态下分别建立相应的功耗、码率及失真模型。实验结果表明,对于典型的手语视频,P-R-D 模型能够准确反映视频编码功耗、码率和质量之间的关系,其中功耗模型和码率模型精确度较高,最大预测误差仅为-1． 179 5% 和-7． 926 8% 。
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计算机工程. 2014, 40(10): 6-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.002
为提供较大的隐写容量和保持良好的载密图像质量,提出一种基于视觉感知和菱形编码的图像隐写算法。根据人类视觉系统,针对人眼对图像的高中低灰度区、纹理区及平滑区的敏感度的不同,在不同区域选择嵌入不同数量的秘密信息;同时为了尽可能减少对图像像素值的改变,采用改进的菱形编码来嵌入秘密信息。实验结果表明,与HVS-OPAP 算法相比,该算法图像的嵌入容量提高了4. 09% ,获取的隐写图像具有更好的不可感知性,同时峰值信噪比平均提高了1. 5 dB,而且该算法具有抗RS 隐写分析能力,安全性更高。
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计算机工程. 2014, 40(10): 11-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.003
容错机制中基于任务数量的平均调度策略在处理跨度和服务质量方面存在不足,为此,提出一种基于优先级的网格调度算法,进而给出层次式集群系统的设计方案。在任务调度过程中引入任务剩余执行时间、任务价值密度、费用预算以及处理跨度的概念,以缩短任务处理跨度,提高服务质量。实验结果表明,与原机制调度策略和Max-Min 算法相比,该算法在任务完成率、价值实现率和处理速率方面具有优势。利用该算法对原机制进行改进,能够有效提高系统的任务执行效率。
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计算机工程. 2014, 40(10): 17-19,24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.004
HEVC 作为新一代的视频编码标准,比现有H． 264 标准的压缩效率提高近一倍,但其存在复杂度较高的问 题。为此,针对HEVC 中帧内预测最耗时的模块,即编码单元块划分模块和帧内预测模式选择模块,提出一种适合HEVC 帧内预测的快速算法。该算法将率失真(RD)代价作为阈值参数,利用候选模式集中预测模式被选中概率 快速递减的规律,基于RD 代价进行帧内预测块划分和帧内预测模式选择。实验结果表明,该算法在相同编码质量 条件下可减少59% 的HM10． 0 帧内预测模块复杂度,相应比特率的增加幅度小于1． 34% 。
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计算机工程. 2014, 40(10): 20-24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.005
属性撤销是属性基加密方案在实际应用中亟须解决的问题,已有支持间接撤销模式的可撤销属性基加密 方案存在撤销延时或需要更新密钥及密文等问题。为此,提出一种间接模式下基于代理的支持属性即时撤销的密 钥策略属性基加密方案,该方案不需要用户更新密钥及重加密密文,通过在解密过程中引入代理实现撤销管理,减 轻了授权机构的工作量,其要求代理为半可信,不支持为撤销用户提供访问权限及解密密文。分析结果表明,该方 案支持细粒度访问控制策略,并且可以实现系统属性的撤销、用户的撤销及用户的部分属性撤销。
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计算机工程. 2014, 40(10): 25-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.006目前可扩展标示语言(XML)关键字查询大多是基于最小公共祖先(LCA)语义子树产生查询结果,而未能加入除LCA 语义子树之外与用户查询意图相关的结果。为解决该问题,提出一种基于扩展查询表达式的XML 关键字查询方法。将用户查询日志作为查询扩展统计模型,对其进行统计分析,并结合最佳检索概念判断是否需要扩展查询表达式。使用XML TF-IDF 方法计算候选属性的权重,根据初检结果的上下文信息,利用聚类方法获得 与查询意图最相关的扩展查询关键字,从而扩展查询表达式。实验结果表明,与XSeek 和基于语义词典的查询扩展方法相比,该方法的平均F 度量值分别提高了7% 和17% ,具有较高的查询质量。
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计算机工程. 2014, 40(10): 32-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.007为有效地配置数据库连接池中的系统参数,根据数据库连接池管理过程的工作原理,引入离散时间排队论 的思想,建立多服务台损失制的Geom / Geom / c / c 离散时间排队模型。采用嵌入马尔科夫链方法,分析系统稳态队 长的转移概率矩阵及其满足的递推关系式。应用模型的理论分析结果,导出请求阻塞概率、系统平均连接数、系统 利用率、系统吞吐量等系统性能指标的数学表达式。通过实验证明了数据库连接池性能指标与系统配置参数之间 的依赖关系。
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计算机工程. 2014, 40(10): 37-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.008通过分析基于新闻要素的在线新事件检测算法的时间消耗,提出一种面向大规模数据环境的在线新事件 检测算法。该算法利用基于倒排索引的高效相似报道搜索机制,有效减少单路径聚类算法中的相似度比较次数。通过对报道预处理、报道与事件比较以及索引搜索这3 个过程的并行化,提高算法在多机环境下的运行效率和可 伸缩性。实验结果表明,该算法在不影响漏检率和误检率的基础上,提高了新事件检测的速度,并且在千万到亿级 别的报道规模下,其吞吐量达到150 条/ s ~200 条/ s。
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计算机工程. 2014, 40(10): 43-46,51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.009为实现数据仓库中数据的高效集成,针对数据偏斜分布现象,提出一种改进的数据流更新算法EH-JOIN。该算法对传统散列连接方法进行改进,利用索引将部分频繁使用的主数据存储在内存中,解决了高速数据流下的磁盘频繁访问问题。实验结果表明,与MESHJOIN 算法和R-MESHJOIN 算法相比,EH-JOIN 算法的服务速率在磁盘存储关系集保持适当大小时分别提高了96% 和81% ,在内存大小不同时提高了57% 和48% 。
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计算机工程. 2014, 40(10): 47-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.010针对模糊C 均值算法需要不断迭代来计算样本数据的隶属度值以及聚类中心的特点,利用MapReduce 模型解决海量数据下的模糊C 均值问题,进而提出高效的模糊C 均值算法。在Map 阶段和Reduce 阶段分别完成隶属度和聚类中心的计算,每次迭代都需要启动一次完整的MapReduce 执行过程。通过多次迭代计算出隶属度值以及聚类中心,并更新聚类中心文件,供下一轮作业使用,重复执行这一过程直至得到最终聚类结果。实验结果表明,该算法能够有效减少MapReduce 计算过程中的迭代次数,从而提高整体执行效率。
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计算机工程. 2014, 40(10): 52-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.011综合模块化航电(IMA)系统中的分区系统提高了其可靠性和安全性,但在系统设计和实现过程中,应采用各种分析和验证方法确保系统的时间需求得到满足。为此,针对符合ARINC653 规范的IMA 系统,根据分区系统层级调度的特性,提出一种基于仿真的分区任务集可调度性判定方法。借助Cheddar 工具及其自定义调度策略功能,使架构分析和设计语言(AADL)具有对分区系统进行建模的能力,并利用该工具对AADL 模型进行仿真以 判定系统的可调度性。实例分析结果表明,该方法能自动、准确、快速地进行可调度性判定,并以甘特图的方式绘制任务调度过程,得到直观、详细的结果。
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计算机工程. 2014, 40(10): 61-65,70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.012Dalvik 虚拟机作为Android 系统上运行所有应用程序的基础,其性能瓶颈一直制约着Android 系统的用户体验。通过研究Android 系统中的Dalvik 架构,分析其解释器和JIT 模块的工作原理,发现热Trace 选择过程中短Trace编译损耗大以及即时编译过程中寄存器分配不合理的情况。结合Java 虚拟机技术和编译器技术,在现有热Trace 选择和寄存器分配机制的基础上,提出基于Trace 合并和寄存器分配的优化算法,在国产高性能嵌入式CPU CSKY 体系下移植Dalvik 虚拟机并实现了上述优化算法。通过实验证明优化后Dalvik 执行Java 程序的性能提高了近10% 。
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计算机工程. 2014, 40(10): 66-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.013针对现有基于静态分析的JavaScript 代码推荐技术准确度低且响应速度较慢的问题,提出一种基于动态分析的JavaScript 代码提示方法,并设计基于Eclipse 插件的代码推荐工具。采用事先建模的方法保存模拟运行环境,并且对上下文对象建立特征索引。同时在用户代码抽象语法树的基础上进行代码分块,按程序分块顺序对用户代码进行模拟执行,利用对象之间的相似度在用户运行时修正运行变量,并对模拟执行时产生的异常进行处理,实现针对用户代码的动态分析JavaScript 代码提示。实验结果表明,与现有使用静态分析方法的JavaScript 代码推荐技 术相比,该方法具有更高的可推荐性和更快的响应速度。
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计算机工程. 2014, 40(10): 71-75. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.014弹性缓冲器是PCIE,USB 等高速串行总线物理层接收器的重要组成部分,用于物理层接收器中恢复时钟 与本地时钟的频率补偿和相位同步,对信号的传输质量起着重要作用。基于PCIE2． 0 协议,采用存储器常半满的 实现方式,设计一款深度、宽度均为10 的弹性缓冲器。该弹性缓冲器应用于PCIE2． 0 的物理层设计中,并采用SMIC 55 nm CMOS 工艺实现。芯片测试结果表明,该弹性缓冲器满足PCIE2． 0 协议的要求,可正常工作于500 MHz的时钟频率下,实现恢复时钟与本地时钟的频率和相位补偿,保证了接收器正常接收数据。
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计算机工程. 2014, 40(10): 76-80,85. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.015针对现有高速缓存技术计算方法复杂、适用性差的问题,提出基于统计分析的指令高速缓存优化技术。采用GUN 覆盖率分析工具和性能分析工具对代码进行静态分析,降低优化过程中的计算复杂度。在软件代码方面,通过优化的缓存块着色算法、地址段静态锁定、代码段选择性不缓存等技术,提高指令高速缓存的读取效率。给出缓存锁定选择排序公式,用于判断代码段是否锁定或不缓存,有效增加指令高速缓存的利用效率。实验结果表明,该优化技术能使程序执行时间平均减少8% ,缓存命中率平均提高23% 。
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计算机工程. 2014, 40(10): 81-85. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.016当前虚拟化系统中的设备仿真过程与I / O 指令串行执行,无法发挥真实体系结构中直接存储器访问、异步I / O 等加速I / O 访问技术的性能优势,致使虚拟平台I / O 性能与真实I / O 性能存在一定差距。针对该问题,提出一种独立式I / O 虚拟化方法,通过将I / O 仿真活动(如磁盘读写)分离成一个独立的进程,虚拟机监控器(VMM)只保留相应的接口,达到将VMM 与I / O 设备分离实现仿真与指令并行化执行的目的,并基于QEMU 平台实现该方法。实验结果表明,采用该方法后的QEMU I / O 读写性能优于原有I / O 子系统。由于I / O 指令不必再等待I / O 仿真的结束,因此在提高CPU 指令执行速度的同时,能够有效提高4． 9% 的磁盘读取速度及9． 2% 的VGA 测试基准软件 Viewpref 得分。
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计算机工程. 2014, 40(10): 86-91,97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.017图形用户界面的质量直接影响整个软件系统的有效性和实用性,一般采用提取模型的方法对图形用户界面进行测试,目前常用的模型为事件流图和事件交互图,但是事件流图转换成事件交互图的算法较为复杂,为此,提出一种转换算法,对图形用户界面事件进行明确划分,利用模态窗口事件的特殊性优化原有算法。测试实例结果表明,该算法可用于图形用户界面,且与Memon 算法相比,能更高效地获得更准确的数据。
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计算机工程. 2014, 40(10): 92-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.018针对传统DV-Hop 定位算法严重依赖拓扑结构的问题,提出一种基于多移动信标和DV-Hop 的定位算法MMB-DV-Hop。利用多个移动信标遍历整个DV-Hop 定位网络,并且这些信标保持一定的相对位置关系,使用RSSI 技术测距并为未知节点提供距离信息以辅助定位,从而有效结合基于测距和基于非测距2 种算法的优势。仿真结果表明,与传统算法相比,该算法能减少约10% ~15% 的归一化平均定位误差,不仅降低对网络拓扑结构的依 赖,而且减少了距离估计误差对定位精度的影响,从而提高平均定位精度。
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计算机工程. 2014, 40(10): 98-103,108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.019目标跟踪是无线传感器网络中的一项基本应用,如何在保证高跟踪精度的前提下降低网络能耗、延长网络生命周期是目标跟踪的核心问题。为此,提出一种基于能量高效动态分簇的目标跟踪算法。从最大限度节省 量的角度出发,设计动态簇生成方法,利用无迹粒子滤波算法对目标进行跟踪,预测下一时刻目标的位置坐标,并根据预测结果给出簇头更换策略。仿真结果表明,与PPF 和DPF 算法相比,该算法不仅具有较高的目标跟踪精度,而且能有效降低网络能耗,延长网络寿命。
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计算机工程. 2014, 40(10): 104-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.020当TD-LTE 系统中用户使用ACK / NACK Multiplexing 模式进行HARQ 反馈时,在PUCCH 信道上承载反馈结果,反馈结果的取值存在二义性,使得演进型基站(eNB)无法获取确切的反馈结果。为此,提出一种基于终端(UE)空口质量的ACK / NACK Multiplexing 反馈结果判决算法。eNB 根据每个UE 上报的CQI / PMI / RI 等表征UE空口质量的参数,并结合eNB 监控的UE 数据发送和接收误块率,对上报的CQI 参数进行修正,将经过处理后的CQI 反馈参数输出至分组调度器。对存在二义性的反馈结果进行判决,以便获取较准确的反馈结果。相应的平台 仿真结果表明,该算法能够降低系统误块率,增加系统吞吐量。
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计算机工程. 2014, 40(10): 109-113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.021针对传统中继选择算法反馈开销大、信道条件利用不充分以及等功率分配算法资源利用率低等问题,在放大转发协作通信网络中,以最小化系统中断概率为目标,提出基于部分信道状态信息的中继选择与功率分配算法。指出源-中继-目的节点传输链路所能获得的信噪比受制于源-中继及中继-目的链路中接收信噪比较小者,各中继依据自身到源及目的节点链路的统计信道状态信息,采用不同的反馈策略向源节点进行信息反馈,由源节点完成中继选择,通过凸优化方法对所选择的源和中继节点进行功率分配。仿真结果表明,与基于第一跳信道信息的算法相比,该算法在仅增加少量反馈的条件下可明显降低系统的中断概率,且与同等反馈负荷下的其他算法相比,仍能获得较好的中断性能。
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计算机工程. 2014, 40(10): 114-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.022针对无线通信中低功耗维特比译码器设计结构复杂的问题,提出一种四级流水串并结合的(2,1,9)低功 耗维特比译码器。该译码器采用改进的加-比-选(ACS)单元,以降低硬件复杂度,在提高时钟运行速率的基础上减 少运行功耗。幸存路径存储单元采用改进的路径相消方法,减少译码器的输出延迟,提高译码效率。性能分析结 果表明,基于TSMC 0． 18 μm CMOS 逻辑工艺,在1． 62 V,125 ℃ 操作环境下,该译码器数据最大速度为50 MHz,自 动布局布线后的译码器芯片面积约为0． 212 mm2 ,功耗约为23． 9 mW。
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计算机工程. 2014, 40(10): 118-121. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.023目前数字预失真技术的研究多偏重在不同算法的仿真方面,对具体实现技术的研究较少。为此,设计一种基 于可编程片上系统(SOPC)的自适应数字预失真器。采用多项式查找表电路来实现预失真功能,用现场可编程门阵列(FPGA)内的EDK 工程完成系数计算,以避免全硬件实现带来的复杂性。以IP 核的形式下载到Xilinx FPGA 上,并在 测试平台对其进行验证,结果表明,该预失真器能改善功放的线性度,对于8 MHz 带宽的OFDM 信号和doherty 结构 的GaN 功放,ACPR 可改善8 dB,并且具备自适应功能,可较好地应用到实际工作环境中。
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计算机工程. 2014, 40(10): 122-126. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.024针对分簇Ad Hoc 网络中固定时隙分配算法信道资源浪费和竞争时隙分配算法传输延迟不固定的问题,提出一种基于时分多址接入的无冲突动态时隙分配算法。该算法根据网络负载动态调整帧长,即当网络负载增大时,增加帧长,提高信道利用率;当网络负载减小时,减少帧长,降低信道申请时延。仿真结果表明,与NEBS 算法和时隙ALOHA 算法相比,该算法可根据网络负载动态调整资源分配,从而提高系统的吞吐量。
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计算机工程. 2014, 40(10): 127-131. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.025在无线协同通信系统中,由于信道的时变特性,导致中继选择和数据发送时的信道状态信息不同。针对该问题,对基于过时反馈的选择协同策略进行研究。介绍系统模型及基于过时反馈的中继选择过程,推导系统的中断概率闭式结果和高信噪比下的近似逼近结果,通过分集复用折中性能分析得出,过时信道状态信息导致系统的最大分集阶数为2。数值仿真结果验证了理论分析的正确性,并且得到中继选择时的信道状态信息与数据发送的信道状态信息稍有不同,其中断性能就会大大降低的结论。
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计算机工程. 2014, 40(10): 132-136,142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.026在研究区分性关键词提取方法的基础上,对维吾尔语中的生气和高兴等常见情感类型进行基于文本句子的情感分类研究。结合维吾尔文本句子中的情感表达特点,以词频和文档频率作为基本统计量,通过计算同一词语在不同组合统计量下的类间差异得到区分性关键词,并基于这些关键词进行特征提取和区分性情感模型构建。从维吾尔语电影字幕、小说等文本库中提取生气和高兴2 种情感构造实验数据集,并验证所提出的情感分类方法。实验结果表明,基于区分性关键词的建模方法能有效地对维吾尔文本句子进行情感分类。
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计算机工程. 2014, 40(10): 137-142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.027针对协作学习中基于学习者特征的分组方式对学习过程的影响,设计一种基于改进细菌觅食的协作学习分组算法。在实现协作学习分组过程中,引入分组调节因子和特征权值,满足不同教学活动对学习者多个特征及分组的要求。为构成有效的分组空间,在细菌种群初始化中,细菌群体以实数编码,并加入随机扰动以增加细菌种群的多样性;在算法后期加入二次变异操作,以避免细菌觅食算法可能出现的早熟收敛现象。仿真实验结果表明,该算法在不同分组形式下,与传统算法相比,具有较优的分组性能和较高的准确率,并且对于不同数据集规模具有良好的稳定性。
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计算机工程. 2014, 40(10): 143-149,154. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.028针对扩展卡尔曼滤波(EKF)算法在移动机器人同时定位和环境建模(SLAM)中的缺点,即非线性系统简单线性化所导致的系统状态方程的不准确性、雅克比矩阵的计算所导致的计算复杂化以及噪声模型不确定性所导致的滤波稳定性降低等问题,提出一种对噪声自适应的UKF-SLAM 算法。该算法通过对噪声缩放进而改变噪声模型,利用观测残差序列准确估计观测噪声模型协方差,运用预测的新息协方差和IAE 开窗法求其系统状态噪声缩放因子,从而准确估计系统状态噪声模型协方差,实现对不确定的噪声模型能够自适应UKF-SLAM 算法。UKF的Sigma 点采样策略是比例对称采样。实验结果证明,该方法相对EKF 算法和UKF 算法具有较高的定位精度和自适应能力。
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计算机工程. 2014, 40(10): 150-154. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.029中文语义标注在自然语言处理领域有广泛的应用,其目的在于挖掘并标注出中文多语义名词的多个语义。提出一种新颖的语义标注算法,通过在线URL 分类目录,构建得到URL 分类器。借助于URL 分类器,对搜索引擎 返回的多语义名词的搜索结果(包括网页URL 及摘要)进行分类,得到多语义名词的初始语义分类结果。对初始 语义分类结果按其网页摘要聚类,提取聚类特征后得到多语义词的语义标注结果。该算法利用基于URL 的网页 分类方法,能在线对中文多语义名词进行语义标注。实验结果证明,该语义标注算法可以取得70% 的准确率及80% 的召回率,适用于网络热词语义标注。
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计算机工程. 2014, 40(10): 155-160,167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.030多数观点动力学研究采用基于Agent 的建模和仿真方法,与现实社会现象严重脱节。针对该问题,利用现实社会在线评分的统计数据验证和改进观点动力学模型的解释和预测能力。在评分过程中,个体的观点受到自 初始观点和群体观点的共同影响,产生的最终观点将决定个体是否加入评分群体,如果加入将产生评分行为,进而影响后续个体的观点及行为。据此过程建立一个连续观点动力学模型,对在线评分的人员数量进行预测。使用豆瓣网站的影片在线评分数据进行实验,分析各评分观点变化对在线评分数量的影响,结果表明,该模型能够有效预测在线评分人数;个体的最终观点主要受群体差-中-好评分观点的影响,而与自身初始观点基本无关;泊松参数值偏离最优值越远,预测准确率越低。
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计算机工程. 2014, 40(10): 161-167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.031对运动想象脑电信号进行分类识别,是脑机接口研究中的重要问题。为此,提出一种基于极大重叠小波变 换和AR 模型的脑电信号分类方法。将脑电信号波形进行极大重叠小波分解,抽取变换系数的统计特征,利用Burg 算法提取其3 层光滑的8 阶AR 模型系数以及3 层光滑部分的能量曲线特征,将这3 类特征进行组合后,使用 神经网络、支持向量机及线性判别进行分类和比较。与BCI2003 竞赛数据分类精度结果相比,该方法的识别率更 高。将模型移植入自行研制的嵌入式脑电信号控制电机转向系统中,该模式识别方法的平均准确度达到了91． 3% ,可用于嵌入式脑机接口的系统设计。
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计算机工程. 2014, 40(10): 168-174,180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.032为改善蝙蝠算法求解高维函数优化问题的全局搜索能力,提高其搜索精度,将交叉熵方法和蝙蝠算法相结 合,提出一种交叉熵蝙蝠算法。该算法将基于重要度抽样和Kullback-Leibler 距离的交叉熵全局随机优化算法应用 于蝙蝠算法中,采用自适应平滑技术提高算法的收敛速度,利用交叉熵方法的遍历性、自适应和鲁棒性,有效抑 制蝙蝠算法的早熟收敛现象。对经典测试函数和CEC2005 测试函数的仿真结果表明,该算法具有全局搜索能力强、求解精度高和鲁棒性等特性。
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计算机工程. 2014, 40(10): 175-180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.033矩方法采用二维理想边缘模型描述亚像素边缘,实际图像在边缘处存在一个渐变的过渡阶段,而二维理想 边缘模型不能精确描述边缘,导致原理误差的产生。为此,提出一种采用误差校正表的算法,用于降低二维理想边 缘模型引入的原理误差,提高亚像素边缘检测精度。通过方形采样定理模拟生成已知边缘的理想图像,用矩方法 检测理想图像的亚像素边缘,构造二维误差校正表。使用查询误差校正表并结合双线性插值求出误差后进行误差 校正。以灰度矩和Zernike 矩为例进行对比实验,结果表明,该算法亚像素检测精度比校正前提高了一个数量级。校正算法主要计算量是双线性插值,能保持亚像素边缘检测的实时性。
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计算机工程. 2014, 40(10): 181-185. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.034当前将本体引入到语义虚拟环境的研究,只是将领域本体的可视化信息用本体表示,并未发挥本体本身具 有的优势。为此,提出一种基于本体的语义虚拟环境查询与推理模型。利用OWL 语言统一描述虚拟场景图形内 容与语义信息,并分别对两者进行查询,在图形内容查询过程中引入本体的推理方法推理出隐含的图形内容信息, 然后查询需要的信息。在语义信息查询时引入语义搜索方法,利用基于语义距离计算本体概念相似度的方法计算 语义虚拟环境本体中类之间的相似度,搜索与被查询实例语义相似度最大的实例,并借助推理找出其间的关系。 对语义虚拟家具商店进行本体的查询与推理,结果证明了该模型的可行性。
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计算机工程. 2014, 40(10): 186-191. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.035针对自动色彩均衡(ACE)算法不能很好地保持图像原始色彩信息,并且算法复杂度高较难满足实时性应 用的缺点,提出双选像素点的局部自适应ACE 算法。将获得的图像变换到YCbCr 色彩空间中,有利于保持图像的 原始色彩信息,利用亮度图像的梯度信息与图像局部的均值方差信息进行双层像素点选择,降低算法的运算复杂 度,采用局部自适应滤波调整ACE 算法中的亮度控制函数,增强图像的局部对比度。实验结果表明,与传统的ACE 算法相比,色彩恢复多尺度Retinex算法MSRCR 的视觉效果更好,运行速度提高约150 倍,计算复杂度得到了明显改进。
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计算机工程. 2014, 40(10): 192-197. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.036高维多目标优化问题的高维解集由于目标和解的个数众多,对其可视化较为困难。针对上述问题,结合降维和非降维数据分析技术,提出一种高维多目标优化的可视化方法。该方法对高维多目标算法运行后的一组解集进行预处理,运用主成分分析方法分析数据特征,获取转换后的数据及其对应的贡献率。按照贡献率由大到小的顺序调整转换后的数据列顺序;利用主成分贡献率求解转换后数据的行间距离,运行分级聚类算法并对转换后的数据按行排序,重新组织数据,将最终的结果用热图显示。实验结果表明,该方法既能使用户明确转换后每个目标所占的贡献率,又能取得较满意的视觉效果,便于用户理解数据的整体分布并做出决策。
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计算机工程. 2014, 40(10): 198-203. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.037对0/ 1 背包问题进行研究,提出一种自适应元胞粒子群算法。在算法设计过程中,重新定义粒子位置和速度的更新方程,引入自适应因子,为有效粒子的主动进化和无效粒子的主动退化提供依据,新的编码方式使得新产生的粒子能够以更大的概率和更快的速度成为有效粒子,将元胞及其邻居引入到算法中保持种群的多样性,利用元胞的演化规则进行局部优化,避免算法陷入局部极值。对多组不同规模的背包问题进行仿真实验,结果表明,该算法不仅可以有效求解0/ 1 背包问题,而且能够以较快的速度搜索到精度较高的次优解甚至全局最优解,具有较好的稳定性。
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计算机工程. 2014, 40(10): 204-209. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.038在分析基因调控网络现状及优缺点的基础上,提出利用人工鱼群算法对阈值布尔网络模型构建下的基因 调控网络进行研究。将阈值布尔网络模型应用于花发育形态模型,构建基于预定义吸引子和极限环的综合网络。比较人工鱼群算法与模拟退火算法在基因调控网络中的应用情况,分析网络节点更新机制变化时布尔网络保留吸 引子的能力,发现在极限环长度为2 和特定网络拓扑下网络才具有鲁棒性。实验结果表明,与模拟退火算法相比,人工鱼群算法在网络发现、鲁棒性方面具有更好的性能,因此利用人工鱼群算法学习布尔网络结构是有效可行的。
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计算机工程. 2014, 40(10): 210-213. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.039随着决策系统的不断扩大以及复杂化,评价指标以实数值描述稍显欠妥。研究属性权重为实数值、区间数信息下的多属性群决策问题,建立集结区间数信息的非线性规划模型,采用模拟植物生长算法集结各方案中多位专家给出的区间数偏好,并利用得到的偏好区间数构成群决策偏好矩阵。结合已知权重,引入投影理论得到各方案的综合评价值,从而选出最优决策方案。算例结果表明,模拟植物生长算法不仅计算简便、灵活,并且尊重每个专家的意见,较好地保留了信息的完整性,显示出人工智能算法在信息集结方面的有效性。
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计算机工程. 2014, 40(10): 214-218. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.040针对实际业务流预测精度偏低的问题,结合线性分形稳定运动(LFSM)模型和小波变换提出一种新的业 务流预测算法(SPWL)。定义线性分形稳定噪声(LFSN)分布特征,利用离散傅里叶变换产生满足LFSN 过程的数 列,并给出实际业务流数据拟合方法。通过小波变换降低实际业务流的突发特性,同时融合LFSM 模型的预测结 果提高实际业务流的预测精度。基于NS2 和Matlab 进行仿真实验,结果表明,与FARIMA 算法相比,SPWL 算法 预测精度较高,其预测误差仅为12． 83% 。
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计算机工程. 2014, 40(10): 219-223. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.041本体在知识表达、共享、重用以及语义查询中具有重要作用,但在本体融合过程中存在概念层融合难的问 题。为此,提出一种挖掘本体概念语义的方法。该方法从实例数据出发,以实例相似度矩阵为基础,在实例层和概 念层交替进行概念语义挖掘,将挖掘结果通过属性语义反馈到实例层,并对其进行修正和补充。利用OAEI2012 提 供的测试本体进行实验,结果显示查全率与查准率均得到提高,证明了该方法的可行性和有效性。
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计算机工程. 2014, 40(10): 224-227. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.042针对非线性、多变量、强耦合系统的控制问题,提出一种基于双曲函数的非线性PID 自学习控制方法。在PID 控制过程中,用双曲函数构造比例、积分、微分3 个增益参数分别随误差变化的规律曲线,将传统线性PID 控制律转化为非线性PID 控制律的控制思想,并使用自学习算法实时调整3 个非线性增益函数的增益系数,实现基于双曲函数的非线性PID 自学习控制。仿真实验结果表明,与其他控制方法相比,该方法具有更强的鲁棒稳定性和抗扰动能力,是一有效的控制方法,在非线性控制领域具有重要的应用价值。
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计算机工程. 2014, 40(10): 228-231,238. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.043在工程实践中,由于环境影响、量测设备不稳定等因素,非线性滤波系统中的量测方程可能会出现较大的系统误差,而标准的非线性滤波算法不能消除这类系统误差。针对该问题,假定过程噪声和量测噪声服从高斯分布,利用相邻量测时刻的量测值之差建立增量量测方程,采用3 阶球面径向规则获得容积点及其权值。使用容积点对贝叶斯滤波过程中的积分进行数值近似,从而提出增量容积卡尔曼滤波算法。仿真实验结果表明,增量容积卡尔曼滤波算法滤波精度优于标准容积卡尔曼滤波算法与增量卡尔曼滤波算法,能够成功消除量测方程中的系统误差。
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计算机工程. 2014, 40(10): 232-238. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.044相机响应函数(CRF)存在于照片的形成过程中,是辐照度到图像强度的映射。由于CRF 是非线性的,在模糊图像去模糊的过程中有一定的影响,但目前的运动模糊去除算法并未考虑它的影响。为此,研究基于单幅运动模糊图像的CRF 估计算法,给出运动模糊模型与CRF 相结合的模糊模型,该模型能准确描述实际运动模糊图的形成过程,并在该模型的基础上提出一种灵活选取边界求解CRF 的方法。实验结果证明,与传统方法相比,该方法在求解CRF 方法上具有较高的准确性。
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计算机工程. 2014, 40(10): 239-244. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.045为复原残缺三角网格模型的原始形状,针对丢失尖锐特征的模型,提出一种基于区域生长的孔洞修补方法。在根据模型的拓扑连接关系提取孔洞边界信息后,利用广度优先算法以孔洞边界为起点对孔洞周边网格进行区域划分,由对应孔洞特征区域的几何性质计算新补丁面片的法矢,并据此逐层迭代地向孔洞内部进行异步生长,同时为每个孔洞边界网格设置一个控制信号控制区域生长的异步性,对不同区域的新面片求交恢复以确定尖锐特征线和特征角。实验结果表明,对于尖锐特征丢失的残缺模型,该方法在修补孔洞的同时能够完整地恢复模型的原始形状。
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计算机工程. 2014, 40(10): 245-251. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.046针对视频监控图像相邻帧之间场景变化小的特点,提出一种适用于视频图像的邻域统计直方图均衡化算法来提升图像的对比度。根据相邻视频帧的场景相关性,对图像当前帧进行邻域信息统计,利用Laplace 算子得到前一帧图像中的背景和细节信息,从而选择合适的增强参数,生成视频图像的优化直方图。使用优化后直方图的均值点将其分割成2 个部分得到各自的变换函数,对视频图像进行直方图均衡化操作。实验结果表 明,该算法能够提升视频图像的对比度,保持图像的平均亮度,减弱过增强现象,保留视频中兴趣区域的细节信息。可以获得的最小绝对平均亮度误差值为1． 474 1,最大熵值为7． 099 3,最大峰值信噪比值为20． 671 0。
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计算机工程. 2014, 40(10): 252-257. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.047张量积小波强调的是图像中水平和垂直方向的高频信息,而不可分小波具有各向同性,可以提取图像中各个方向的边缘,能获得比较完整的图像轮廓,将这种特点应用于图像配准时,能准确定位图像仿射不变点的位置。为此,提出一种通过求取不可分小波分解后的高频子图像配准参数来配准原图像的方法,把图像的配准问题转化为其不可分小波分解后的高频子图像配准问题。从不可分小波分解的快速算法理论出发,证明该配准方法的正确性。构造一组四通道不可分小波滤波器组,在此基础上给出配准的方法和步骤。实验结果表明,该方法具有较好的配准效果,其求取图像配准参数的运算量比直接求取原图像配准参数运算量的1/ 4 还少,与基于张量积小波分解的图像配准方法相比,具有较高的配准精度。
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计算机工程. 2014, 40(10): 258-263,269. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.048针对采用单一方法提取图像特征时检索率不高的问题,结合非下采样剪切波变换(NSST)统计特征和旋转不变的局部相位量化(RI-LPQ)原理,提出一种纹理图像检索方法。非下采样剪切波不仅具有方向选择性及平移不变性,而且可以对图像进行有效的稀疏表示,与传统小波相比,可有效捕捉图像的边缘轮廓等纹理信息,与非下采样轮廓波相比,具有更高的计算效率。利用广义高斯分布函数对图像NSST 高频子带系数的统计特征进行分 析,RI-LPQ 描述算子直接提取图像特征,采用具有权重系数的相似性测度公式对Brodatz 图像库进行纹理图像检索。实验结果表明,与传统小波和轮廓波的方法相比,NSST 统计特征方法的平均检索率分别提高4． 77% 和1． 44% ,纹理图像检索方法的平均检索率分别提高7． 36% 和1． 98% 。
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计算机工程. 2014, 40(10): 264-269. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.049利用空间球搜索大规模点云数据k 邻域存在速率慢和稳定性差的问题,为此,提出一种新的k 邻域快速搜索算法。利用与k 无关的分块策略对点云进行分块,使用候选点所在子块内采样点的近似密度自适应确定候选点的初始动态球半径,应用动态球的外切立方体搜索k 邻域候选点。当候选点数目不满足要求或搜索不成功时,采用候选点动态球外切立方体的外接球扩大搜索范围。实验结果表明,与已有算法相比,该算法的k 邻域搜索效率明显提高,而且当子块内预设点数变化、采样密度提高时具有较强稳定性,自动化程度较高。
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计算机工程. 2014, 40(10): 270-274,280. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.050针对固定参数PID 方法在无人水面艇直线路径跟踪控制中出现的大迴转问题,提出一种基于模糊PID 的 直线路径跟踪方法。在系统中增加模糊推理模块,利用航向与跟踪直线之间的偏差角以及无人艇位置与跟踪直线 之间的距离误差,根据模糊推理的方法动态地调整PID 参数。通过PID 控制器实时调整左右两侧推进电机的输入 电压,实现对给定直线路径的自主跟踪。仿真结果表明,在初始航向偏差角较大时,该方法克服了采用固定参数 PID 控制方法时出现的大迴转现象;在初始航向偏差角较小时,该方法在超调量以及调节时间方面的直线跟踪性能优于固定参数PID 控制方法
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计算机工程. 2014, 40(10): 275-280. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.051随着移动通信技术的发展和应用的推广,手机犯罪成为新的犯罪趋势,手机取证是打击该类犯罪的一个有效手段。直接调用API 方法不能恢复Android 手机数据,现有方法存在无法恢复删除数据部分被覆盖的问题。为此,通过分析Android 系统SQLite 数据库的文件结构和数据记录的寻址方式,提出一种Android 系统删除数据恢复方法,即探测估算预提取数据所在表的每个Type 字段,提取恢复删除数据,结合尽最大努力恢复方法,针对删除数据部分被覆盖的情况,讨论其恢复的可能性并进行获取。在Android 手机模拟器上进行验证,结果表明,该方法能成功恢复删除数据,与传统方法相比,在不影响信息提取精确度的前提下,提高了删除数据的恢复率。
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计算机工程. 2014, 40(10): 281-286,291. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.052视觉假体中无线能量传输效率和无线数据传输速率随着信号载频频率增大而减小。为此,提出将16DAPSK 高阶调制解调技术应用于视觉假体中。分析16DAPSK 在视觉假体中的应用优势,给出16DAPSK 超大规模集成电路(VLSI)算法和硬件结构。结合滤波器系数对称、简化的RAG 算法图等实现电路的VLSI 优化设计。基于DE4 平台完成系统硬件验证、数据传输速率、能量传输效率分析与实验。结果表明,系统工作正确,采用 16DAPSK 技术可简化电路解调硬件结构,解决信道延迟的不定性问题,提高视觉假体应用的可靠性。VLSI 优化后的硬件资源减少57% ,体积减小,提高了视觉假体临床应用的可行性。较传统低阶调制技术,16DAPSK 高阶调制在较高的数据传输速率下,载波频率的降低提高了能量传输效率,解决了能量与数据传输效率矛盾的问题。
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计算机工程. 2014, 40(10): 287-291. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.053针对血液分析仪对血细胞各个参数检测线性偏差较大的问题,提出一种血细胞特性曲线分段拟合算法。根据血液分析仪检测值与理论值的对应关系,针对不同段的数据,进行分段线性拟合,再根据2 条线性曲线段衔接处的3 个数据点,采用最小二乘法多项式拟合算法进行过度曲线拟合,实现不同线性段间的平滑过渡,从而避免不同曲线交叉点的跳跃现象。实验结果表明,该方法简单、实用,拟合后的血细胞线性偏差优于血液分析仪行业标准的要求,满足临床应用的需要。
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计算机工程. 2014, 40(10): 292-295,303. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.054当前固件刷新技术不灵活、不能单独更新功能模块,且各硬件平台、操作系统的更新数据传输接口不统一。为解决上述问题,基于统一可扩展固件接口(UEFI)规范的EDKⅡ,提出一种胶囊(Capsule)式固件更新方法,将更新数据封装为Capsule,在固件层对Capsule 进行识别、析取,把获取数据写入固件文件系统的更新目标地址,实现对固件系统内核函数、驱动模块、协议、应用程序等的更新、修复。该方法在操作系统加载前实现指定功能模块的定制更新和维护,不限制更新模块的容量,可解决传统固件更新方法过于依赖硬件、操作系统的问题,具有安全、高效、灵活、实用性强的特点。
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计算机工程. 2014, 40(10): 296-303. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.055交通诱导系统将经过处理的交通状态数据发布在公共平台上,供人们作为选择路径的参考。在一定时间内用户接收过多的信息,不仅影响到所需信息的辨别率,而且分散驾驶员的注意力,从而产生安全隐患。针对该问题,采用交通路网动态规划方法,提出一种基于位置服务的动态虚拟交通诱导系统,利用用户所处环境数据以及地图匹配算法提高用户定位精度;通过交通路网动态规划,过滤多余的道路交通状态信息,精简发布信息量;运用数据交换层技术以及坐标转换算法,扩大系统在移动设备上的适用范围,提高交通状态信息的发布效率。实验结果表明,该系统定位准确率达到95% 以上,平均减少了70% 的信息发布量。
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计算机工程. 2014, 40(10): 304-307,313. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.056准确的量化数据可作为评测及选择实时Linux 系统的参考依据。研究实时Linux 系统中实时抢占补丁的关键特性,提出一种代码插桩的实时性能评测方法。在增加实时抢占补丁的Linux 操作系统上加载运行测试程序,利用 测试程序关键位置的代码探测段来获取运行系统中的重要信息,以完成实时性能的评测。对基于数控平台上该实时 系统的中断响应时间和上下文切换时间等评测指标进行测试,结果表明,与标准Linux 系统的评测指标相比,该系统 的中断响应时间和上下文切换时间分别约减少10% 和99% ,达到了硬实时系统的要求,满足数控应用的实时需求。
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计算机工程. 2014, 40(10): 308-313. https://doi.org/10．3969/j．issn．1000-3428．2014．10．057提出一种虚拟场景中有宽度物体移动路径的优化方法,在地图掩码数据经过寻路算法搜索后,得到一组连 续路径节点组成的节点集,从起始节点出发,沿着路径节点找出离起始节点最远且没有障碍物遮挡的可见节点,作 为下一个起点,循环往复直至节点集的终止节点,并顺序连接这些可见节点,即可得到优化路径。通过合并节点集 中的多余节点,使路径更平滑,从而减少物体移动过程中改变方向的次数,解决有宽度物体无法通过狭窄通道后,须重新计算路径的问题,达到了更好的用户体验效果。
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计算机工程. 2014, 40(10): 314-317. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.058为更合理地对无人机虚拟维修训练进行综合评估,对传统层次分析法和模糊综合评估法进行改进。改进的 层次分析法在确定指标权重时,引入拟优传递矩阵,无需进行一致性检验,避免了人为调整判断矩阵的盲目性;改进的 模糊综合评估法利用加权平均型模型,对所有因素均衡兼顾,将评语集按等级进行区间化赋值,使计算得到的综合评 价结果更加可信。以某型无人机的虚拟维修训练为例进行评估,结果表明,改进方法简单易行,在Virtools 环境下进行 工程实现与验证,可有效地记录受训人员的操作信息,系统针对操作记录自行打分,取得了较好的评估效果。
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计算机工程. 2014, 40(10): 318-320. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.10.059二进制翻译系统是不同平台之间代码移植的桥梁,而系统性能是制约其应用的主要因素。在二进制翻译 中,翻译经过标志位分析处理后的非冗余标志位需要较多的指令,极大影响了系统的性能。针对该问题,提出一种 标志位的模式优化方法,在标志位分析处理基础上,将定值标志位和使用标志位的ARM 指令组成固定模式,根据 不同的模式用MIPS 指令组合翻译达到相同的语义。实验结果表明,利用标志位的模式优化方法可使翻译产生的 MIPS 代码量减少14% ,系统性能平均提高13． 7%。
2024
第50卷 第4期
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(1975年创刊 月刊)
主管：中国电子科技集团公司
主办：华东计算技术研究所
上海市计算机学会
主编：江波
执行主编：胡冰
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（稿件问题请直接联系栏目编辑） E-mail: ecice06@ecict.com.cn
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