2014年, 第40卷, 第11期 刊出日期：2014-11-15
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计算机工程. 2014, 40(11): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.001
设计一个基于TILE-Gx 多核处理器的高清医用电子内窥镜视频处理系统。该系统支持2 路1080p60 高清视频输入输出,以及1 路YCbCr422 格式高清视频的实时H. 264 编解码,利用现场可编程门阵列为高清视频数据提供输入输出接口,采用4 片TILE-Gx 多核处理器进行H. 264 编码解码运算,并使用1 片TILE-Gx 多核处理器完成系统控制、视频拼接和数据存储转发功能。实验结果表明,该系统的编解码性能满足医用内窥镜的高分辨率和实时性需求,图像质量达到了H. 264 的High Profile 级别。
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计算机工程. 2014, 40(11): 6-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.002
传统的遥感监测分析系统集成了大量专业的图像处理算法,但没有针对特定领域监测分析业务进行梳理和建模,算法、模型和功能复用性、扩展性较差,系统在应用推广中困难较大。为此,提出基于管理扩展框架技术的卫星遥感监测产品集成框架,对于特定领域范围内的监测分析算法、模型、业务应用等动态、灵活地按需集成到应用框架上。通过建立该应用框架,实现业务连贯性处理的同时缩短影像处理周期,并提高代码的复用率和系统的灵活性及可扩展性。由于该应用框架按需动态扩展的特性,可将其向其他各相关领域进行推广。
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计算机工程. 2014, 40(11): 14-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.003
利用单一特征在复杂环境下进行目标跟踪容易导致跟踪失败。针对该问题,提出基于多特征融合与均 值偏移的粒子滤波跟踪算法。在粒子滤波的总体框架下,通过嵌入均值漂移聚类算法产生更逼近真实后验分布的粒子,同时采用颜色和结构特征作为观测模型来表示目标,利用融合后的信息计算粒子的权值,并在跟踪过程中不断更新,以减小跟踪偏差。实验结果表明,与基于颜色与结构的跟踪算法相比,该算法在使用相同粒子数目时鲁棒性更高,而且粒子的平均权重得到了提高,重采样次数明显减少,即使在粒子数目较少的情况下也能实现稳定跟踪。
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计算机工程. 2014, 40(11): 18-25,30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.004
为使图像加密系统具备优化功能,并解决当前遗传算法无法实现全局最优、收敛速率慢等问题,提出奇偶 树型交互学习机耦合全局离散遗传算法的密文优化系统。定义权值更新机制,耦合混沌映射,构造奇偶树型交互 学习机及其互扰模型。将切断型轮盘赌择取机制引入均匀交叉算子中,以图像分块的相邻像素相关系数和密文信 息熵为目标,根据权重理论设计加权适应度函数,提出一种全局离散遗传算法,最终形成“初始加密-密文优化”的 加密结构。实验结果表明,与超混沌算法、离散遗传算法、元胞自动机相比,该系统的加密质量较好,并且具备全局 优化功能,可优化所有迭代结果,使最终输出密文的信息熵最大,相关系数最小。
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计算机工程. 2014, 40(11): 26-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.005
针对多种传输速率的链路共存于同一信道时引发的性能瓶颈,以及单接口多信道网络中接收端忙的问题,在DCF 协议的框架内提出一种适用于WLAN Mesh 网络的分布式多信道速率自适应媒体控制接入(MAC)协议。该协议允许发送节点的邻居节点通过协作应答的方式告知相应接收节点所处信道,接收节点根据当前信道质量合理选择传输速率和传输信道反馈给发送节点。通过上述机制,将不同传输速率的链路分配在不同的信道上。仿真结果证明,该协议能避免不同传输速率链路之间的相互干扰,解决接收端忙问题。与现有典型多信道速率自适应MAC 协议相比,能有效提高网络的总吞吐量。
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计算机工程. 2014, 40(11): 31-35，41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.006
在同一物理主机甚至同一CPU / core 上,虚拟化技术使得多个虚拟机能够以公平共享物理资源的方式运行。然而,随着共享同一CPU / core 的虚拟机数量的增多,每个虚拟机所经历的物理CPU / core 访问延迟也在显著增加,造成异构型应用(运行过程中既有网络I / O 需求,也有计算需求)在性能方面的负面影响。为解决上述问题,引入一种应用类型感知的虚拟机管理器时间片动态调整机制。该机制可以根据虚拟机中应用的类型动态调整虚拟机的时间片长度。实验结果表明,与Xen Credit 调度机制相比,时间片动态调整机制可使异构型应用(Nginx Web 服务器)具有更好的响应能力和吞吐能力。
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计算机工程. 2014, 40(11): 36-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.007
针对社会群体中观点共享的现象,考虑节点间交互存在偏好选择(优先选择),以及节点对异己观点存在记忆效应,扩展Deffuant 模型,建立一种新的观点动力学模型。采用优先选择策略,使非均匀网络达成一致观点;在网络只选用优先选择策略而不考虑节点记忆效应时,网络一致性观点的形成仍依赖于置信值的取值。在网络考虑节点记忆效应后,不仅能够促进网络达成一致观点,而且在置信值很小的情况下,网络也能达成一致观点。研究结果表明,随着置信值的增加,网络达成一致观点所需的最小观点更新次数逐渐减少。
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计算机工程. 2014, 40(11): 42-45,55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.008
针对计算机视觉领域的目标跟踪问题,提出一种基于排序支持向量机的多特征融合目标跟踪算法。利用排序支持向量机学习得到排序函数,提取2 种不同的图像特征分别构造分类器,使2 个排序支持向量机并行预测,分别计算2 个分类器的错误率,从而得到分类器权重完成融合。实验结果表明,与目前主流的跟踪算法相比,该算法的跟踪结果更准确,在复杂视频环境下也能对目标进行稳定跟踪,具有较强的鲁棒性。
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计算机工程. 2014, 40(11): 46-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.009在嵌入式系统中,Flash 是经常使用的只读存储方式。针对目前Flash 在线编程接口形式较多、软件通用性不强的现状,利用嵌入式调试技术实现一种通用Flash 在线编程系统。通过定义特定Flash 在线编程驱动程序封装不同Flash 在线编程细节,并在基于Eclipse 的集成开发环境下封装整个系统。系统内部复用现有的嵌入式调试软件工具,与嵌入式目标端的Flash 驱动程序配合,可实现Flash 在线编程的功能。在使用方面,该系统呈现给用户一个操作简单、可视化强的软件操作界面;在功能方面,通过定制Flash 驱动程序,该系统对目前业内主流Flash 进 行在线编程,具有在线编程的通用性。
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计算机工程. 2014, 40(11): 50-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.010结合基于事件的时空数据模型和面向对象的思想,提出一种面向历史事件的时空数据模型。分析基于事件、变化与状态之间的关系,描述和再现重大历史事件中的时空信息及时空变化。给出一种结合事件链表与子事件树的历史事件时态树结构,有效地将时间、事件及相关时空对象组织起来,动态追溯、反演和检索历史事件的发展过程与状态。利用事件时态树结构实现历史事件时空过程可视化,并以Adobe Flex 为工具开发实现了历史事件时空过程可视化算法,取得良好效果。
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计算机工程. 2014, 40(11): 56-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.011针对可扩展标记语言(XML)数据的查询与更新问题,提出一种基于左儿子右兄弟节点链式关联的XML动态编码方案。通过左儿子右兄弟节点的链式相关信息,仅需在局部做简单的若干改动,就可实现XML 数据的更新,并能方便快速地实现祖先后裔关系、父子关系和兄弟关系等各种轴操作。研究结果表明,该编码方案不仅能高效地支持结构查询,而且编码时间与插入节点的时间也较少,可快速准确地判断XML 文档结构树中任意两节点之 间的关系,从而避免更新操作带来的编码大量调整问题,且支持XML 文档的查询与更新。
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计算机工程. 2014, 40(11): 60-64. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.012随着社交网络和语义Web 等数据应用的兴起,催生了许多图数据处理产品,包括Neo4j,HyperGraphDB等,然而这些产品在设计时并未充分考虑图应用对数据可用性和可扩展性的更高要求。为此,提出一种基于分布式内存云的图引擎底层建模和存储解决方案。在内存云上搭建分布式键值引擎,进而在键值存储的基础上对图的数据进行建模和读写。在大规模数据集上的实验结果表明,该方案具有较好的图随机访问性能,并能够高效地支持海量规模的图数据应用。
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计算机工程. 2014, 40(11): 65-70,76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.013针对现有访问控制策略难以保障面向Web 服务的复杂电子政务系统授权的灵活性问题,在研究基于组织的四层访问控制模型(OB4LAC)的基础上,提出一种基于组织的Web 服务访问控制模型。以组织为核心,从管理的视角研究访问控制与授权管理问题。通过引入岗位代理和授权单元,使授权随着环境上下文信息的变化而调整,从而实现动态授权,同时利用授权单元的状态迁移,对工作流模式提供支持。并且模型将权限分为服务权限和 服务属性权限2 级,实现细粒度的资源保护。应用实例结果表明,该模型能够契合电子政务系统中的复杂组织结构,在保护Web 服务资源的同时,使得授权更加高效和灵活。
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计算机工程. 2014, 40(11): 71-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.014为满足日益复杂的软件需求,开发人员需要通过代码提示工具来辅助完成开发任务,但现有代码提示工具在推荐包含静态方法的代码片段时存在空间爆炸问题。为此,提出一种基于程序环境信息的代码片段推荐方法。结合可达性分析进行推荐能够有效削减静态方法入口点,在避免空间爆炸的同时,还可以准确、有效地描述程序环境信息。基于该方法实现在Eclipse 中的代码推荐插件,并对Tomcat 源码进行实验验证。实验结果表明,该方法可实现静态方法的代码片段推荐,与Eclipse Code Recommenders 插件中的推荐方法相比,能获得更准确的推荐结果。
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计算机工程. 2014, 40(11): 77-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.015
针对Android 移动终端设备安全和敏感数据泄露的问题,设计并实现基于Android 的移动终端安全管理系统,允许用户远程对移动终端设备和其存储的数据进行安全管理。该系统采用C / S 架构,客户端允许用户将移动终端注册到服务端,并通过在移动终端嵌入可信平台模块实现基于口令、设备和SIM 卡三因素的本地用户身份识别。服务端允许用户通过Web 平台对已注册的移动终端进行定位、锁定、数据加解密、数据擦除等远程安全管理。为防止用户的远程操作指令受到假冒攻击,以椭圆曲线加密和零知识证明为基础,实现移动终端对服务端的远程身份认证。实验结果表明,该系统能保障移动终端设备通信安全,防止假冒攻击。
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计算机工程. 2014, 40(11): 83-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.016
为提高多用户MIMO 干扰信道的容量,提出一种干扰对齐方案。在假设已有天线配置情况不变的条件下,将发送端的原有天线划分为数目相当的2 个子组,分别设置不同的天线参数,以消除2 个子组天线之间的相关性,从而形成2 组独立的传输信道。在接收端将经由2 组子信道传输后的接收信号进行合并,间接扩展信号空间维数。基于合并处理后的等效信道传输矩阵,分别利用优化预编码向量夹角和正交投影的方法求解预编码矩阵与联合矩阵,以减少已有干扰对齐方案通过迭代求解所需的运算量。仿真结果表明,在总天线配置情况不变时,该方案可以提高多用户MIMO 信道的抗干扰能力。
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计算机工程. 2014, 40(11): 87-91. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.017针对低功耗自适应集簇分层型(LEACH)协议中节点采集的数据存在大量冗余和能量消耗不均衡问题,提出一种能量高效路由协议MDG-LEACH。该协议基于虚拟网格和多尺寸网格选取活跃节点,采用综合考虑节点剩余能量和空间分布情况的簇头选择机制,簇头与基站之间根据动态规划方法建立最短传输路由树进行数据传输。仿真结果表明,与LEACH 协议以及单剑锋的LEACH 改进协议(计算机技术与发展,2013 年第2 期)相比,MDGLEACH协议在均衡节点能量消耗和延长无线传感器网络寿命方面有了较大提高。
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计算机工程. 2014, 40(11): 92-96. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.018针对无线传感器网络能量受约束的问题,为实现节点均衡能耗,平衡网络簇头分布,并最大限度地延长网络寿命,提出一种基于细胞膜优化算法的无线传感器网络能量均衡分簇协议。细胞膜优化算法具有良好的全局寻优和快速收敛能力,通过浓度与能量因素对节点进行划分,并结合距离因素完成全局均衡分簇,能够解决传感器网络中簇头分布不均匀、全局能耗不均衡等问题。实验结果表明,该协议具有对无线传感器网络进行快速全局均衡分簇的能力,且与LEACH 算法和LEAH-C 算法相比,在均衡节点能耗和延长网络生存周期等方面具有更好的性能。
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计算机工程. 2014, 40(11): 97-100,105. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.019针对传统LEACH 协议中簇头数量自由度高以及分布不均所导致能量消耗过多的缺陷,提出一种基于优 化分簇的、能耗均匀的改进LEACH 协议。改进簇头选择机制,在常规能量阈值选取簇头节点的过程中,引入最优 簇半径控制策略,改善簇头节点的物理分布位置,达到网络能量的均衡,同时引入网络覆盖率控制簇头数目,避免 产生多余的簇头节点。该算法还在传统LEACH 协议的基础上,使用CH-VCH 交替轮寻策略简化计算量。仿真结 果表明,该改进LEACH 协议能解决传统LEACH 协议存在的能量问题,使网络的能量消耗更加均匀,并在一定程 度上延长网络的生存期限。
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计算机工程. 2014, 40(11): 101-105. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.020广播调度是目前认知无线电网络中的研究热点之一,现有广播调度算法主要为近似算法,存在方案性能与最优解方案差距太大的问题。为此,提出一种基于单位圆盘图模型的广播调度算法BS-UDGM。构建一棵基于连通支配集的广播树,作为调度的基础结构,采用平面细分和着色技术对广播树进行优化,通过混合使用单播和广播通信模式,完成广播任务。仿真实验结果表明,相比其他调度算法,该算法在延时和冗余方面的性能明显提高。
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计算机工程. 2014, 40(11): 106-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.021针对利用先验知识不能检测新型或变异僵尸网络(Botnet)的现状,提出一种基于网络流量的Botnet 动态 检测模型。通过聚类分析通信流量并完成关联分析,以鉴定bot 之间的类似通信和恶意行为模式。该模型具有特 征库更新和检测模型生成的动态性,并且可以处理来自不同僵尸网络的数据,其检测体系结构与协议和Botnet 的 先验知识无关。实验结果验证了该模型的有效性和准确性。
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计算机工程. 2014, 40(11): 113-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.022基于离散对数的困难性假设,H?lbl 等人提出了2 个基于身份认证的密钥交换协议HW1 和HW2 (Computer Standards & Interfaces,2009,No. 6)。HW1 协议能够有效抵抗Tseng 等人提出的攻击( Journal of Computers,2002,No. 3),HW2 协议则具有较高的效率,但Shim 等人发现HW1 不能抵抗中间人攻击和伪装攻击, HW2 不能抵抗伪装攻击(IEEE Communications Letters,2012,No. 4)。通过分析Shim 等人提出的攻击方案,找出这2 个协议能够被篡改的原因,分别提出改进的HW1 和HW2 协议,利用Hash 函数对传输的信息做Hash 验证,以防 止信息被篡改。对改进协议进行可行性证明和安全性分析,结果表明,2 种协议能够有效抵抗中间人攻击和伪装攻 击,具有较高的安全性。
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计算机工程. 2014, 40(11): 118-120,125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.023公钥可搜索加密能实现基于密文的信息检索,适用于云计算环境。但现有公钥可搜索加密方案普遍依赖 于双线性对,并且无法对服务器返回的搜索结果进行验证,效率和安全性较低。为此,基于ElGamal 加密算法提出 一种可验证的公钥可搜索加密方案。该方案使用ElGamal 加密算法替代双线性对运算,与传统算法相比具有较低 的计算复杂度,并且易于实现。在密文关键词及加密文件生成算法中,采用ElGamal 签名算法对关键词的哈希值 进行数字签名。当收到服务器返回的搜索结果后,用户可以通过计算得到发送者的公钥,并对相应的签名值进行 验证,从而有效防止服务器返回错误结果。
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计算机工程. 2014, 40(11): 121-125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.024时延容忍网络是一种在大部分时间内源节点和目的节点之间不存在端到端路径,而依靠存储转发机制实 现异步通信的无线自组织网络。针对其黑洞攻击的问题,设计一种能够检测黑洞节点的安全路由协议。分析时延 容忍传感器网络模型和黑洞攻击模型,给出基于传递证据的恶意节点检测方案,并将其与路由协议相融合。仿真 结果表明,该协议可准确识别出恶意节点,并且在传感器网络环境中具有较好的路由性能。将安全路由协议应用 于水下环境监测或城市交通控制等领域,可以避免其网络环境遭受恶意节点的攻击,保证网络的可靠性与稳定性。
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计算机工程. 2014, 40(11): 126-129,134. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.025递归扩散层是一种新型的密码函数线性扩散层,具有良好的结构特征,能达到最优扩散层的效果,但其构 造函数中的参数比较复杂,搜索空间也较大。为此,对递归扩散层的结构特点进行分析,从低阶扩散层的结构出 发,结合最优扩散层的相关理论基础,得到递归扩散层的一般性结论,在此基础上设计权值系数计算方法,并通过 仿真实现得到部分低阶递归扩散层的构造函数。分析结果表明,该方法构造的扩散层只需要少数的XOR 运算、旋 转运算和简单的求反运算,满足最优扩散层的性质,具有较好的安全特性。
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计算机工程. 2014, 40(11): 130-134. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.026已有的代理重签名方案大多是存在性不可伪造的,攻击者能对已经签名过的消息重新伪造一个有效的签 名,但强不可伪造性能阻止攻击者对已经签名过的消息签名对进行重新伪造。为此,利用目标抗碰撞(TCR)杂凑 函数,提出一种双向代理重签名方案。基于TCR 杂凑函数的抗碰撞性和计算性Diffie-Hellman 假设,证明方案在适 应性选择消息攻击下是强不可伪造的。分析结果表明,该方案在计算效率上优于现有的强不可伪造代理重签名方 案,系统公开参数长度、签名长度和重签名长度更短,且满足更多的安全属性。
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计算机工程. 2014, 40(11): 135-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.027针对传统智能监控中行人车辆检测与分类算法存在目标分割不完整、分类准确率低等问题,提出一种基于 视频的行人车辆检测与分类算法。利用领域信息动态调整置信区间构造混合高斯模型,采用卡尔曼滤波预测目标 下一帧的位置。通过自适应EM 聚类方法提取目标长宽比和面积作为特征,将目标分为行人和车辆。在模型估计 过程中假设相邻帧目标做匀速直线运动,推导出目标面积变化满足线性关系,并对目标跟踪和分类进行修正,进一 步提高检测准确性。实验结果表明,该算法的人车检测准确率达到90% 以上,分类准确率达到80% 以上。
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计算机工程. 2014, 40(11): 139-142,148. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.028针对高铁故障数据的特点,以高速列车走行部(主要指转向架)常见故障的实测数据为研究对象,提出一种动态特征选取方法。通过结合Fisher 比率和模糊熵方法对其特征空间进行评估,有效去除冗余特征,利用加权平均方法选取优化的特征子集,从而实现故障分类。实验结果表明,与Fisher 比率方法、模糊熵方法相比,该方法能提高不同列车速度下高铁故障的分类准确度及低速时的分类稳定性;与原特征空间方法相比,使用该方法提取最优特征空间后各列车速度下的分类准确率平均提高了5. 2% 。
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计算机工程. 2014, 40(11): 143-148. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.029在协同航迹规划过程中,针对传统蚁群算法存在的收敛速度慢、航迹易冲突等问题,结合由航迹片段构成 的网络图特点,提出一种基于多蚁群的飞行器协同航迹规划算法。将蚁群算法中的人工蚁群划分为与飞行器数量 相对应的蚂蚁子群,通过引入异质信息素实现子群之间的竞争,采取基准长度协同进化的方法引导子群规划出满 足时间协同要求的航迹,利用迷失蚂蚁信息素更新策略加快算法收敛速度。实验结果表明,针对不同规划任务,在 多种复杂规划环境中,该算法都能生成满足时间和空间约束的协同飞行航迹。与传统蚁群算法相比,该算法能够 将规划速度提高2 倍~3 倍,所规划出的航迹具有更好的时空协同性能。
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计算机工程. 2014, 40(11): 149-154. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.030神经网络的隐层数和隐层节点数决定了网络规模,并对网络性能造成较大影响。在满足网络所需最少隐层节点数的前提下,利用剪枝算法删除某些冗余节点,减少隐层节点数,得到更加精简的网络结构。基于惩罚函数的剪枝算法是在目标函数后加入一个惩罚函数项,该惩罚函数项是一个变量为网络权值的函数。由于惩罚函数中的网络权值变量可以附加一个可调参数,将单一惩罚函数项泛化为一类随参数规律变化的新的惩罚函数,初始惩罚函数可看作泛化后惩罚函数的参数取定值的特殊情况。实验利用基于标准BP 神经网络的XOR 数据进行测试,得到隐层节点剪枝效果和网络权值随惩罚函数的泛化而发生变化,并从数据分析中得出具有更好剪枝效果及更优网络结构的惩罚函数泛化参数。
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计算机工程. 2014, 40(11): 155-159,166. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.031反向微分进化(ODE)算法基于反向优化对种群进行初始化更新以保持种群多样性。但该算法中反向个体容易偏离全局最优个体,不能很快达到全局最优,在函数优化过程中收敛速度慢且容易陷入局部最优。为此,提出一种基于M-H 采样的快速反向微分进化算法。M-H 采样用于ODE 算法的变异操作,满足马尔可夫链可逆条件。马尔可夫链的一步转移概率根据个体等级分配的选择概率进行计算,既能选择最优个体,又能寻找优化方向 并保持种群多样性。仿真结果表明,M-H 采样得到的个体具有马尔可夫链平稳分布特性,该算法在单峰函数和多峰函数优化中都能快速收敛,全局和局部搜索性能达到平衡,具有较高的搜索精度及较好的鲁棒性。
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计算机工程. 2014, 40(11): 160-166. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.032改进的局部切空间排列(ILTSA)算法解决了当样本稀疏、分布不均匀或数据流密度曲率变化较大时,局部 切空间排列算法不能揭示流形结构的问题,用于人脸识别能提取更好的低维特征,但不能有效处理不断增加的数 据集的问题。为此,提出一种可泛化的ILTSA(GILTSA)算法。结合类别信息定义样本间的距离实现各样本的近 邻集选择,基于ILTSA 算法求解训练样本集的低维流形,对每个新样本寻找其在训练样本集中的最近邻,然后根据ILTSA 算法原理求得其近似低维流形。在ORL、Yale 和埃塞克斯大学人脸库上的实验结果表明,与主成分分析算法和线性局部切空间排列算法等相比,GILTSA 算法具有更好的识别率。
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计算机工程. 2014, 40(11): 167-171. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.033半监督文本分类中已标记数据与未标记数据分布不一致,可能导致分类器性能较低。为此,提出一种利用蚁群聚集信息素浓度的半监督文本分类算法。将聚集信息素与传统的文本相似度计算相融合,利用Top-k 策略选取出未标记蚂蚁可能归属的种群,依据判断规则判定未标记蚂蚁的置信度,采用随机选择策略,把置信度高的未标记蚂蚁加入到对其最有吸引力的训练种群中。在标准数据集上与朴素贝叶斯算法和EM 算法进行对比实验,结果表明,该算法在精确率、召回率以及F1 度量方面都取得了更好的效果。
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计算机工程. 2014, 40(11): 172-177. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.034针对k-means 算法的聚类结果高度依赖初始聚类中心选取的问题,提出一种基于改进粒子群优化的文本 聚类算法。分析粒子群算法和k-means 算法的特点,针对粒子群算法搜索精度不高、易陷入局部最优且早熟收敛的 缺点,设计自调节惯性权重机制及云变异算子以改进粒子群算法。自调节惯性权重机制根据种群进化程度,动态 地调节惯性权重,云变异算子基于云模型的随机性和稳定性,采用全局最优值实现粒子的变异。该算法结合了粒 子群算法较强的全局搜索能力与k-means 算法较强的局部搜索能力。每个粒子是一组聚类中心,类内离散度之和 的倒数是适应度函数。实验结果表明,该算法是一种精确而又稳定的文本聚类算法。
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计算机工程. 2014, 40(11): 178-182. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.035人体运动捕获技术的发展使得运动捕获数据不断积累,人体运动的检索技术成为运动数据管理和重用过程中的关键环节。由于逻辑相似的运动在数值上并不一定相似,使用欧式距离度量2 个运动间的逻辑相似性难以取得理想的结果。为此,提出一种半监督的距离度量学习算法,利用带标记的运动和未标记运动进行训练以得到运动间的马氏距离度量,从而判断2 个运动之间的逻辑相似性,实现运动检索。实验结果表明,与现有的大部分检索算法相比,该算法能够得到更高的查询精度,且没有任何人工干预,可应用于自动检索领域。
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计算机工程. 2014, 40(11): 183-188. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.036针对某些特殊物资的物流网络设计问题,以系统总成本最小与系统实时性程度最高为目标,建立一个考虑 随机需求、设施容量约束、客户时限约束、带提前期的选址-库存问题(LIP)模型。该模型被描述为一个双目标的非 线性离散混合整数规划模型。针对该模型,基于小生境技术设计一种改进的非支配排序多目标遗传算法Π(NSGAΠ),以丰富非支配解的数量。算例与对照实验结果表明,NAGAΠ 可得模型的Pateto 前沿解集,与标准 NSGAII 相比具有明显的优势,该模型及算法可应用于血站或者某些应急药品仓库的选址布局与库存决策。决策者可根据实际需要及偏好在一簇Pateto 解中选择合适的优化决策方案。
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计算机工程. 2014, 40(11): 189-193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.037人工蜂群算法在多峰高维函数优化问题的求解上取得了较好的结果,但随着函数的复杂度及维数增高,仍存在收敛速度慢、易陷入局部最优等问题。为此,提出一种新的人工蜂群算法。将人工蜂群对食物源的单维贪婪搜索改进为多维贪婪搜索以增强蜂群的搜索能力,避免在个别维度上出现较优解的食物源由于达到更新阈值却被废弃而造成迂回搜索的现象,引入扰动搜索机制避免迭代后期食物源位置在个别维度收敛导致算法陷入局部最优。仿真实验结果表明,该算法能保持深度挖掘和广度搜索上的平衡,在高维函数优化问题求解的收敛速度和计算精度方面表现出较好的性能。
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计算机工程. 2014, 40(11): 194-199. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.038现有的3D 摄像机在立体拍摄过程中参数调整困难,难以保证左右2 台摄像机动作的协调性和一致性。针对该问题,提出一种基于立体视觉的立体拍摄参数自动获取方法。由4 台全方位视觉传感器构成的全景3D 摄像机获取全景立体图像,通过立体图像处理技术自动获取立体拍摄所需要的汇聚点位置、拍摄距离、焦距以及光圈系数等参数。实验结果表明,该方法能有效保证焦距、拍摄方向、拍摄角度和3D 深度等3D 拍摄参数的一致性,解决3D 拍摄过程中2 台摄像机在拍摄动作以及立体景深参数调整等协调难的问题,在拍摄3D 全景视频图像的同时进行3D 特写视频图像的拍摄,实现在显示器上全景点控的自动3D 特写视频图像拍摄。
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计算机工程. 2014, 40(11): 200-204. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.039粒子群优化算法在求解动态优化问题时存在多样性缺失和寻优效率低的问题,为此,提出一种运用对称位移映射的双子群算法。该算法通过2 组相互协同的主、辅子群并行地搜索变化的最优值。辅子群采取差异进化机制不断探索新环境,在感知环境变化时引入一种对称位移映射策略,使粒子对称分布在最优解的周围,以提高算法收敛到最优解的概率。使用MPB 和DF1 两种经典的Benchmark 测试函数生成复杂的动态环境,对该算法进行实验仿真,结果表明,该算法能提高跟踪动态变化极值的准确性。
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计算机工程. 2014, 40(11): 205-210. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.040现有自底向上的角色工程方法挖掘规模庞大,挖掘结果存在冗余,且不能反映系统功能的安全需求。为优 化角色结果,针对角色优化中的互斥约束问题,结合枚举角色挖掘,提出一种基于互斥权限约束的角色挖掘优化方 法。利用用户聚类元组及互斥约束优化角色挖掘过程,通过角色职责分离对安全约束的合理性进行分析,采用矩 阵分析法调整已挖掘权限的矩阵单元值,挖掘优化角色以覆盖所有权限。实验结果表明,通过权限覆盖分析法辅 助挖掘的优化角色结果能够保证挖掘过程的完整性;与枚举挖掘法相比,该方法能够保证信息系统的安全性,降低角色结果的冗余度。
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计算机工程. 2014, 40(11): 211-214. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.041情感词库在文本情感分析中发挥重要作用,但在分析细粒度情感如人类情绪状态时却无法正确区分。针对 该问题,提出一种基于义原相似度计算的细粒度情感词库构建方法。对词语之间的义原相似度进行计算分析,构建7 类细粒度情感词库,并在此基础上给出细粒度情感词在词库中的权重计算方法,最终得到7 类具有权重值的细粒度 情感词库。实验结果表明,应用引入权重的细粒度情感词库后,文本情感倾向判别的准确率可提升5% 左右。
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计算机工程. 2014, 40(11): 215-219. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.042Zernike 矩作为形状描述子,其信息冗余度低且对噪声不敏感,在图像特征提取和模式识别中得到了广泛 应用。为提高Zernike 矩对含有模糊和仿射图像的形状描述能力,提出一种基于Zernike 矩的形状描述子,该描述 子使用规范化方法构造Zernike 矩的仿射不变量,结合Zernike 矩的模糊不变量得到Zernike 矩的模糊和仿射混合 不变量。将该矩混合不变量作为形状描述子描述图像的形状特征,并与几何矩模糊和仿射混合不变量进行对比实 验,结果表明,Zernike 矩的模糊和仿射混合不变量在混合形变下形状描述能力较强,具有不变性,并且对噪声的鲁棒性较好。
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计算机工程. 2014, 40(11): 220-224. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.043基于偏微分方程的图像处理技术由于能够获得连续单像素的边缘而受到重视,其中梯度向量场与气球力混合作用的改进GAC 模型———GAC_GVF&B 克服了传统GAC 模型的缺点,能准确地收敛到多目标图像和形状复杂图像的目标边界。但该算法的运行时间较长,影响算法的实际应用。为此,利用半隐式方案的加性算子分裂(AOS)算法,适当增大时间步长,降低迭代次数,对GAC_GVF&B 模型的计算进行加速,在保证算法分割准确性的同时提高算法的收敛速度。实验结果表明,采用半隐式方案的AOS 算法具有较好的图像分割效果,可有效减少所需的迭代次数,降低迭代时间和CPU 运行时间,提高运行速率。
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计算机工程. 2014, 40(11): 225-228,249. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.044三角网格表面的测地线计算问题可转化为三角网格表面两点间的最短路径计算问题,为了快速地计算三角网格表面测地线,提出一种基于缩小最短路径搜索区域的三角网格表面近似测地线算法。将三角网格沿坐标系三坐标轴方向进行空间单元划分,使用A?算法求出两点间的最短路径盒子序列,进而得到新的搜索区域,计算三角网格上两点间的最短路径,迭代细分最短路径邻域内的边以构造新的网格求解测地线。实验结果表明,该算法 能够快速准确地计算出三角网格表面任意两点间的近似测地线,有效解决大型三角网格上最短路径计算速度慢的问题,计算速度较改进前的算法提高了10 倍~59 倍。将该算法应用到虚拟肝脏手术系统的区域标定中,可满足虚拟场景中对计算实时性和效果真实性的要求。
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计算机工程. 2014, 40(11): 229-232,254. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.045针对基于内容的图像检索所面临的图像低级视觉特征和高级语义之间的语义鸿沟问题,提出一种基于区域的图像检索算法。在LUV 颜色空间中使用K 均值聚类算法进行图像分割,提取分割后各区域的颜色、形状和区域自相关特征构成区域的综合特征,采用二次型距离相似性度量方法完成图像之间相似性的计算。实验结果表明,该算法具有较好的图像检索性能,与MIRROR 中各算法相比,使用平均归一化修正检索等级得到的检索性能提高了12% ~47. 8% 。
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计算机工程. 2014, 40(11): 233-236,259. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.046在数字矿山系统中,为使错综复杂的地下巷道重建效果能达到矿山的验收标准,根据实测巷道交岔口轮廓线,采用分区(分块)建模思想,提出一种基于实测轮廓线的岔道口三维实体建模方法。将实测的岔道口轮廓数据按其特点分为顶底板和侧面轮廓线点集,采用凸包算法构造顶底板的简单多边形,并对其进行三角化。根据顶底板多边形顶点的先后顺序关系,建立侧面轮廓线的相邻关系,并采用连线框算法对相邻轮廓线进行三角化。实验 结果表明,该方法简单有效,可解决任意断面形状、多个岔道口的建模问题,并且已经应用于DIMINE 软件的测量插件中,效果良好。
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计算机工程. 2014, 40(11): 237-240,265. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.047边界判别噪声检测(BDND)算法对不平衡椒盐噪声和随机值噪声检测效果不佳。针对该问题,提出一种基于改进BDND 的脉冲噪声滤波方法。修改BDND 分群不等式,将边界值b2 置于高灰度群中,利用BDND 第一阶段检测图像的所有像素点,生成噪声的直方图向量,通过比较相邻噪声数值的比值与给定阈值的关系,重新定义上下边界值,对中心像素做进一步检测。实验结果表明,该方法的检测性能明显优于BDND,漏检率和误检率大幅 降低,并且能够在消除噪声的同时更好地保护图像的细节信息。
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计算机工程. 2014, 40(11): 241-244. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.048在传统轻负载优先调度负载均衡算法中,存在用户点播响应时延长且负载均衡度不高的问题。为解决上速问题,提出一种静态负载调度和动态负载迁移相结合的负载均衡算法。静态调度算法采用基于视频点播(VOD)相似度的轻负载优先算法,将相似的点播请求调度至相同的视频点播上,提高VOD 的缓存命中率,以缩短点播响应时延。动态负载迁移算法采用基于缓存考虑的REM 负载迁移算法,将负载由高载VOD 迁移到低载VOD 上,以 提高负载均衡程度。实验结果表明,在典型城域视频监控系统500 路点播规模下,提出的负载均衡算法与传统轻负载优先算法相比,能够缩短17. 5% 的点播延迟时间,降低53. 4% 的集群负载方差,提高了系统的负载均衡度。
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计算机工程. 2014, 40(11): 245-249. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.049当前Android 的板级支持包(BSP)移植开发人员不仅需要熟悉具体型号芯片的开发手册,还需要调整部分驱动封装代码,工作效率较低。为此,通过对Android Linux 内核源代码进行重构,设计并实现一种基于源代码分类管理的Andriod BSP 移植管理框架。形式化定义Android Linux 内核源码重构规则,基于该规则对Android Linux内核源码按照原生Linux 内核代码、Google Android 驱动程序、厂商板硬件相关BSP 代码3 类进行管理,设计Android BSP 移植自动适配工具,实现面向特定开发板和特定Linux 内核版本的Android Linux 内核源代码自动生 成。测试结果表明,该管理框架能够提高BSP 移植开发人员移植和升级开发板Android Linux 内核的工作效率。
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计算机工程. 2014, 40(11): 250-254. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.050提出基于CK810 处理器的16/ 32 位混编指令集汇编链接时优化技术。利用汇编输出二进制文件,根据CK810 处理器的16/ 32 位混编指令集中指令及操作数的特征,动态选择指令的编码方式,实现对指令relax,最大程度地提高了程序的代码密度。对于在汇编时不能确定编码方式的指令,通过留出重定位的方式,由链接时完成优化。在链接时,利用信息的确定性,实现对整个程序的压缩和指令的替换,使得程序执行效率更高,代码占用空间更小。汇编链接时优化技术克服了传统编译器只限于一个模块优化的缺点,把优化范围扩展到整个程序,实现了跨模块的优化,使得基于CK810 处理器的程序代码密度平均提高7. 52% ,性能平均提升7. 91% 。
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计算机工程. 2014, 40(11): 255-259. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.051论述纠错码中的二元自对偶码,把码字看成二元域GF(2n )上的多项式,并分解因式。根据码长较短的二 元自对偶码,构造出长度较长的二元自对偶码,并给出生成矩阵。运用2 个码等价的类型,得到在等价下可能的码 的分类情况,运行Matlab 程序,证明具有13-(4,2)型自同构的二元自对偶码[54,27,10]只有8 个等价的自对偶 码。应用该方法,得到二元自对偶码[56,28,10] 的生成矩阵。运行程序证明在等价情况下,存在16 个有 13-(4,4)型的自对偶码,而有13-(4,6)型的二元自对偶码[58,29,10]在等价下只有10 种码。
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计算机工程. 2014, 40(11): 260-265. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.052当前大规模储能电池管理系统内部通信总线普遍采用CAN 总线,使用FlexRay 总线作为其内部总线替代传统的CAN 总线,能较好地满足大规模电池储能系统(BESS)内部通信的要求。分析CAN 总线用于大规模储能电池管理系统存在的不足以及FlexRay 总线的优势。在BESS 通信架构的基础上,介绍储能电池管理系统的通信架构,讨论FlexRay 总线在大规模储能电池管理系统中的应用及主要方案。运用Network Designer 与CANoe． FlexRay 仿真验证FlexRay 通信系统在大规模储能电池管理系统中应用的可行性,结果表明,与CAN 总线相比,FlexRay 总线用于储能电池管理系统中可以取得更好的效果。
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计算机工程. 2014, 40(11): 266-272. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.053JPEG 压缩标准由于其压缩比高和实用性强已被广泛应用于静态图像编解码中。为满足更高的实时性与高速率需求,根据JPEG 算法抽象出的基本运算,提出一种灵活可配置的JPEG 编解码加速器结构,实现向量加法、向量乘法、向量点乘和移位饱和等基本运算操作,并驱动此加速器完成JPEG 解码的反向离散余弦变换、反量化和色度空间转换过程,配合软件代码处理解码的其他部分,实现JPEG 解码的软硬件协同工作。实验结 果表明,在增加0. 229 mm2 面积的前提下,硬件实现的部分耗时只为优化前的35% 左右,JPEG 解码过程总耗时为优化前的60% 左右。该方法提高了JPEG 编解码速度,并且加速器的软件和硬件灵活可配性决定了其适用范围的广泛性。
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计算机工程. 2014, 40(11): 273-277. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.054随着云会计的发展,其服务的可信性受到更多的关注。针对现有评估方法难以合理有效地对其进行评估的问题,提出云会计环境下基于网络层次分析法(ANP)的会计信息系统(AIS)可信性评估方法。在综合考虑用户行业类别、评估指标之间存在依赖和反馈关系、可信性需求演化等因素对可信性评估的影响后,建立包含服务、维护、声誉3 个维度的可信评估指标体系,给出可信性评估模型,在此基础上通过基于ANP 的可信性评估算法得出考虑指标之间相互影响的可信评估结果。仿真结果表明,该方法能够对总体水平相近的服务得到差异性评估结论,为用户选择AIS 服务提供支撑。
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计算机工程. 2014, 40(11): 278-281. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.055利用语音信号线性预测残差的稀疏性特点可对语音信号进行压缩感知,但需要信号的线性预测系数来构 造稀疏变换矩阵,从而增加预测系数传输的数据量。为此,提出将线性预测系数存入对角阵向量中构造循环矩阵,由此得到循环观测矩阵,再对语音信号进行观测。提取该循环矩阵中的线性预测系数构造残差域稀疏变换矩阵,利用正交匹配追踪算法对观测信号进行重构。仿真实验结果表明,与传统线性预测方法相比,该方法减少了3． 9%以上的数据量,且比将高斯随机矩阵作为观测矩阵的方法具有更高的帧平均重构信噪比。
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计算机工程. 2014, 40(11): 282-287. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.056经典推荐系统主要根据用户对项目的评价或者用户与项目之间的关键字相似度进行推荐,存在信息结构化程度低、语义缺乏、信息利用不充分等问题。为此,提出一种基于本体的推荐系统模型。将本体引入到推荐系统中,使用OWL 语言对用户和项目信息进行描述,使用户和项目具有语义信息的同时,提高信息的结构化描述水平。在推荐过程中,通过规则分析用户行为信息并综合考虑以提高模型的推荐质量。实验结果证明,与传统推荐模型相比,该模型在信息结构化水平、语义描述等方面具有优势。采用该模型为用户推荐项目能够有效提高推荐的召回率和准确率。
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计算机工程. 2014, 40(11): 288-291,296. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.057针对高清视频监控系统中精确运动检测的高实时性需求,提出一种基于计算统一设备架构(CUDA)的运动检测算法。采用一种改进帧差与背景差分相结合的方法,减少背景更新干扰,提升运动检测的精确性。在CUDA 内进行视频运动检测计算,避免传统图形处理器硬解码后视频数据在显示内存与CPU 之间传输的问题。运用块内多线程合并访问共享内存的方式,减少52． 9% 全局内存访问量,解决CUDA 大规模访问全局内存延迟较大的问题。实验结果表明,该算法在保证准确性的同时,针对高清视频每秒可传输52． 6 帧,能够满足实时性要求。
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计算机工程. 2014, 40(11): 292-296. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.058设计一种基于嵌入式Windows 系统的便携式变压器振动监测与故障诊断系统。介绍系统设计与实现的 关键技术,包括信号采集、信号调理、A / D 转换等硬件模块以及数据库、故障诊断算法、用户界面等软件模块的开发 过程。该系统通过采集变压器的振动、电流、电压等信号对变压器状态及其故障进行分析与诊断,使用多种分析诊 断算法,包括谱分析、幅值分析等常规方法,以及周期性诊断算法、模型诊断算法等新的分析诊断方法,用于及时地 发现变压器的异常并发出警报。应用结果表明,该系统能够方便、有效地实现变压器运行状态及其故障的带电 监测。
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计算机工程. 2014, 40(11): 297-302. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.059研究调制波周期归一化脉冲宽度调制(PWM),把数字系统中用于记录存储数据Ram 的地址Address 与PWM 脉冲宽度相互映射,给出一般性结论。基于这一模型结构,设计调制波周期归一化PWM 的现场可编程门阵列数字系统。针对设计该数字系统时出现的包括模拟量数字化、调制比M、载波比N 以及调制波周期归一化PWM各环节具体数字化实现等问题予以分析并解决。对周期脉冲值Pn 进行简单设置,便可快速实现调制波周期归一 化PWM 模型结构的波形输出。
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计算机工程. 2014, 40(11): 304-309. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.060为适应复杂环境和业务需求的变化,自适应软件开发要求为系统及其构成成分提供新的抽象和建模手段。自主构件能够感知并依据环境的变化自动地做出决策。采用自主构件开发复杂软件系统的主要目的是有效降低软件开发和维护的复杂性。在分析自适应软件实体功能和特征的基础上,提出一种基于智能体(Agent)的自主构件模型,该自主构件模型能动态感知环境的变化,合理封装自适应逻辑,依据策略规则进行决策,并根据目标导向,自动规划执行行为的序列。评估结果表明,该模型为建模与开发复杂自适应化软件提供了有效的底层支持。
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计算机工程. 2014, 40(11): 310-317. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.061为降低高效视频编码(HEVC)帧内预测过程的计算复杂度,提出一种利用灰度直方图结合自相关函数的快速深度选择算法。统计每个最大编码单元(CU)的灰度值分布,生成其灰度直方图,利用灰度直方图的自相关函数排除不必要的深度计算。同时针对帧内预测模式的优化,给出3 个减少帧内候选模式数量的有效策略。应用梯度边缘检测进一步减少8 ×8 CU 的候选模式数量,使用模式相关以及当前CU 的纹理特征,对满足一定条件的CU 只选取2 种预测模式进行率失真优化计算。实验结果表明,与原始HM10． 1 相比,该算法平均可以节省约48% 的编码时间,同时又能保持较高的视频质量。
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计算机工程. 2014, 40(11): 318-321. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.11.062目前许多基于社会化标签的推荐均忽视用户的兴趣变化及反复性,影响了推荐质量。针对该问题,提出一种将指数遗忘权重和时间窗口相结合的算法,既突出了近期兴趣的重要性,又强调了反复出现的早期数据。建立基准标签集,根据指数偏移后的标签向量选出目标用户的最近邻居,通过目标用户时间窗内标记的资源计算其所有资源的推荐权重向量,结合推荐权重和资源相似度给出最近邻居标记资源的推荐分数,取分数最高的前K 个资 源做出推荐。仿真实验结果表明,改进后的算法能动态地跟踪、学习用户的兴趣变化,提高推荐精度。
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
电话：021-67092217(费用/发票)
（稿件问题请直接联系栏目编辑） E-mail: ecice06@ecict.com.cn
国内刊号：CN 31-1289/TP
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