2017年, 第43卷, 第12期 刊出日期：2017-12-15
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计算机工程. 2017, 43(12): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.001在传统基于公钥基础设施的数字签名技术中,签名文件的传输通常会受制于用户双方之间的环境、终端以及文件格式等因素,且不同签名系统之间所签名的文件不能兼容。为此,分析并研究云端数字签名技术及其所具备的优势、具体签名协议和签名流程。在此基础上,设计云端数字签名系统,将该系统应用架设在云端服务器上,用户只需与云端服务器进行简单的文本交互,即可实现签名文件的跨平台操作。应用结果表明,该云端数字签名系统的签名操作具备统一性、便捷性、广泛性等特点,同时能保证所签文件相互兼容,并且安全性高、设备维护成本低。
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计算机工程. 2017, 43(12): 6-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.002针对目前国内飞机维修资源利用率较低的问题,提出一种基于云计算的故障预测与健康管理(PHM)体系架构。通过为云计算的虚拟层PHM资源建立基于粒子群算法的分配模型,使得在服务质量最优情况下,用户与资源的效用函数尽量大于需求与资源的效用函数。运用CloudSim平台进行仿真实验,结果表明,该体系架构可提高PHM系统的通用性和知识利用率,有效解决飞机维修保障中的资源优化问题。
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计算机工程. 2017, 43(12): 11-16,24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.003
为实现云计算服务用户虚拟资源租赁利润最大化,提出一种新的云计算虚拟资源租赁算法。在由虚拟资源供应商、云服务提供商和最终用户组成的三功能模块云计算环境下,给出虚拟资源租赁利润计算目标。考虑价格的分布性和任务紧迫性,利用孤立点检测方法对弱平稳价格序列进行极端价格过滤,同时设计弱平衡算子,通过指数函数控制目标函数曲线的整体形状,采用非均匀变异算子进行局部算子微调,实现未来价格的有效预测以及处理任务虚拟机租金价格的最优化选取。实验结果表明,该算法可有效提高虚拟资源的利用效率和租赁利润,并降低其使用成本。
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计算机工程. 2017, 43(12): 17-24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.004为提高云计算系统资源调度的均衡性,同时最大化资源提供者的利益,构建基于排队理论的云计算资源分配模型。考虑等待队列长度并以此作为资源分配的前提,结合纳什均衡理论分析资源调度策略,提出改进的资源分配算法(MRA),并将其与分布式计算架构Hadoop中的资源分配算法进行比较。实验结果表明,与公平调度算法、先入先出调度算法以及经典随机调度算法相比,MRA算法不仅可以实现用户对资源的公平共享,而且也能满足资源提供者对提高系统响应时间的需求。
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计算机工程. 2017, 43(12): 25-29,37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.005
微云是一种自我维持的小型云,通过均衡用户的访问请求来提高移动服务的整体性能,但在实际应用中分散的用户需求会随时间动态变化,而服务资源需要根据请求预测情况进行提前部署。为优化微云服务模型的整体资源利用率,基于排队论构造符合生灭过程的微云有限资源服务模型,对比微云上单队列和多队列模型的性能指标,得出单队列多虚拟内核模型在相同服务强度的情况下优于多队列单虚拟内核模型的结论。实验结果表明,在适当增加虚拟内核的情况下,该微云服务模型可以优化系统整体性能。
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计算机工程. 2017, 43(12): 30-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.006为提高车载云计算资源调度的可靠性,减少数据处理时间,提出一种服务质量感知的并行MapReduce启发式车载云资源调度算法。在MapReduce并行计算模型的基础上,设计云计算环境中以车载单元为基础的车辆并行检测服务框架,利用相对优先级因子构建车载云计算调度模型,并通过启发式并行优化算法对模型进行优化,降低算法复杂度。在NS-3中的仿真结果表明,该算法可有效缩短作业执行时间,并具有较高的可靠性。
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计算机工程. 2017, 43(12): 38-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.007多核环境中并发、资源共享和任务迁移等特性,导致分区操作系统的安全关键任务调度存在较大的不确定性。为此,提出一种针对多核平台分区操作系统的安全关键任务调度方法。判断系统是否包含安全关键任务并将其分为关键分区和非关键分区。在系统层通过资源划分的方式确保关键分区的独立运行,根据分区利用率确定最小资源上限,在保证安全关键任务调度可靠性的同时,提高系统的资源利用率。在分区层设计基于动态优先级的双模容错任务调度算法和基于二分搜索的最小任务优先级搜索算法,以提升系统的容错能力。实验结果表明,该方法能够提高分区操作系统的资源利用率和任务调度可靠性。
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计算机工程. 2017, 43(12): 45-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.008基于曙光5000A高性能并行集群架构和软硬件环境,采用计算流体力学方法,针对旋转物体特有的马格努斯力作用,应用Realizable k-ε湍流模型,研究网球在不同球速和转速条件下周围流场压力分布及网球表面压力分布特性,并提出一种旋转网球空气动力学模拟方法。通过增加网球旋转加大上下表面压力差,增强马格努斯效应使网球急坠,球速增加造成周围气体流态紊乱,使得网球可控性变差,阻力和升力系数分别随网球球速和旋转速度增加而增加。实验结果表明,多核并行计算可有效提高计算精度和运算效率。
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计算机工程. 2017, 43(12): 51-54,59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.009为提高结合共享存储器和片上网络进行核间通信的多核处理器的通信带宽使用效率,基于异构通信机制,提出一种改进的任务映射算法。使用分支定界算法缩小搜索空间,通过迭代交换任务的位置提高映射质量。实验结果表明,与NMAP算法相比,该算法对于随机任务图的通信代价平均降低18.3%,对于并行排序应用最高降低30.6%。
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计算机工程. 2017, 43(12): 55-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.010基于覆盖的错误定位(CBFL)方法通过获取成功和失败测试用例的覆盖信息和执行结果对程序中的错误进行定位,但该方法未考虑偶然性成功测试用例的影响,降低了错误定位的准确率。为此,提出一种新的软件错误定位方法,通过分析程序变异减少偶然性成功测试用例的影响,改进怀疑度计算公式,并加入对变异影响的计算。实验结果表明,与传统CBFL方法相比,该方法能够有效提高错误定位的准确率。
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计算机工程. 2017, 43(12): 60-64. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.011为降低多个中断源被分配为快速中断请求(FIQ)时的时间开销,设计一种用于FIQ中断源识别和优先级仲裁的向量中断控制器。采用Verilog语言完成硬件描述,通过Modelsim仿真和FPGA验证,实现基于SMIC 0.13 μm CMOS工艺的综合布局布线工作。仿真和验证结果表明,该向量中断控制器的面积为0.107 mm2,平均功耗为3.56 mW,工作频率为80 MHz,可满足移动通信宽带射频片上系统芯片的实时性需求。
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计算机工程. 2017, 43(12): 65-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.012
基于截止期分析和响应时间分析可以对全局固定优先级实时调度算法进行可调度性判定。而传统方法在实时任务中带入作业,处理器无法满足实时任务的计算需求。为此,提出一种可调度性判定方法。通过区分实时任务在具有和没有带入作业时产生的干涉,考虑带入作业的个数与实时系统中处理器的个数相关。实验结果表明,该方法能够减少计算的干涉量,得到一个更紧密的可调度性判定条件,提高多处理器实时系统中通过可调度性判定的任务数量。
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计算机工程. 2017, 43(12): 69-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.013目前的各类软件可靠性模型的评估效果依赖于对失效行为的假设,导致模型适用性较差。为此,借助层次分析法选择合适的软件可靠性模型,依据AdaBoosting算法,对合适的可靠性模型进行组合建模。在失效数据集上对多个参与组合的模型进行学习训练,从而建立AMCM模型。在AMCM模型与4个经典软件可靠性模型上的应用结果表明,该组合建模方法是有效的,可明显提升模型的评估性能。
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计算机工程. 2017, 43(12): 73-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.014
将移动运营商核心网络中的故障点定位到设备和端口需要分析大量数据样本,耗时较长。针对该问题,提出一种以历史数据为参照的异常流量检测方法。构建历史流量数据库,在此基础上利用短时的面积特征与梯度特征刻画网络的流量行为,及时发现异常流量,并设计分级多粒度方法定位造成异常流量的故障点。实验结果表明,与自适应阈值法、K-means聚类法和多维熵法相比,该方法能取得较好的在线异常流量检测效果,准确定位出现故障及异常流量的设备及端口。
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计算机工程. 2017, 43(12): 78-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.015在蜂窝网络中引入设备与设备(D2D)通信可解决频谱资源匮乏的问题,但移动多媒体业务的多样化使用户带宽需求日益增长。为此,在比例公平调度算法的基础上设计启发式D2D资源分配方案。根据D2D对优先级从高到低的顺序逐一调度,同时禁止已满足数据速率需求的D2D对与其他D2D对竞争资源块,保证信道状态较差的D2D对获得被调度机会。当所有D2D对的数据速率需求都被满足时,调整用户优先级,在最大化系统吞吐量与保证用户被调度的公平性之间进行折中。仿真结果表明,该方案可以保证D2D通信对数据速率的需求,提升系统吞吐量,同时兼顾用户被调度的公平性。
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计算机工程. 2017, 43(12): 83-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.016针对机载战术网络中节点的高速运动、大尺度稀疏分布、数据业务多样等特点,以及在时敏信息传输时高可靠、低时延的服务质量需求,提出一种基于RS-Polar编码技术的随机接入多信道媒质接入控制协议。采用RS-Polar级联的纠错编码技术、多包接收技术,使其在不采用信道预约和时隙分配的机制下仍然能够确保分组传输的实时性和可靠性,并有效提高网络吞吐量。通过建立突发包传播阶段的信道碰撞模型和接收阶段多包接收模型,理论推导了分组成功传输概率、分组端到端时延和网络吞吐量的数学表达式。仿真结果表明,该协议的分组端到端时延小于2 ms,当负载小于1 000 packet/s时,分组成功传输概率高于99%,能够有效满足机载战术网络性能需求。
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计算机工程. 2017, 43(12): 88-92,97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.017在实际的无线传感器网络中,由于路由空洞而采用的边缘转发方式容易引起空洞边缘节点能量消耗过快从而导致空洞不断扩大,形成能量空洞。为延长网络生命周期,避免能量空洞的出现,对网络中的盲区、盲点进行定义,设计一种盲区查找规则,并提出一种基于盲点查找的路由算法。利用网络中的盲点和盲区信息进行路由,避开空洞边缘的盲点,从而减少了边缘转发次数。仿真结果表明,与GPSR和GEAR算法相比,该算法能有效延长网络生命周期,数据包到达率较高,传输效率有所提升。
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计算机工程. 2017, 43(12): 93-97. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.018
为提高飞行器编队的低截获性能,提出一种新的低截获概率编队通信方法。将飞行器编队通信视为自适应优化问题,以飞行器节点的辐射功率和拓扑链路作为优化对象,利用混合混沌粒子群算法进行迭代计算,以实现飞行器编队的最优低截获通信。仿真结果表明,混沌粒子群方法在满足可靠通信的前提下,可有效降低编队辐射功率,提高通信拓扑不确定性,改善飞行器编队的低截获能力。
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计算机工程. 2017, 43(12): 98-102. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.019在基于节点社交信息移动机会网络路由算法的设计中,存在不能有效平衡数据的传输成功率与平均传输时延的问题。为此,提出一种基于社交关系的路由算法。利用改进的桥接中心度重新评价节点的异质中心性,通过引入社区内的转发判别因子加快社区内消息的转发,结合带有老化机制的Simple社区识别算法选择转发节点。仿真结果表明,与经典算法Bubble Rap及其改进算法BiBubble、BridgingCom相比,该算法能够有效提高消息投递成功率并减小消息平均传输时延。
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计算机工程. 2017, 43(12): 103-107,114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.020针对下行多用户多输入多输出中继系统,提出一种考虑信道估计误差和天线相关的线性预编码算法。在发射端和中继端功率约束条件下,根据最小均方误差准则设计代价函数,通过理论推导求得中继端和发射端的预编码矩阵。接收端的各个用户之间相互独立时,接收端的处理矩阵为对角矩阵,通过直接求导法得到接收端预处理矩阵的闭式解,并设计迭代法联合优化预编码矩阵和接收端的处理矩阵。数值仿真结果表明,与未综合考虑各端口的预编码算法相比,该算法能降低系统的误码率。
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计算机工程. 2017, 43(12): 108-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.021针对跨周期的线性调频干扰信号的检测和参数估计问题,提出一种分数阶频谱分析与参数估计方法。以采样数据横跨2个周期为例,分析采样的周期线性调频干扰信号在分数阶傅里叶变换域的频谱分布特征,2个周期内的频谱重叠宽度与分数阶旋转角α和各周期内数据长度的关系,以及频谱尖峰发生偏移的条件。推导在离散分数阶傅里叶变换中各参数间的相互关系,得出采用快速解线性调频技术预估调频率的原因。实验结果表明,在2种仿真情况下,该方法都具有较高的参数估计精度。
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计算机工程. 2017, 43(12): 115-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.022现有拥塞控制算法在复杂网络环境下存在丢包率过大的问题。为此,通过研究网络拥塞的控制问题,提出一种具有预测与自我调节能力的拥塞控制算法。采用模糊神经网络的控制器预测网络拥塞,根据缓冲器中的队列长度进行实时预测,在发生拥塞前,通过抑制控制输入端的发送速率,并结合递增参数和递减参数等变量动态调节发送速率。实验结果表明,该算法在不同信噪比下能够保持较好的收敛效果,而且网络丢包率不受网络交换速率的影响,具有较好的稳定性与保真性。
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计算机工程. 2017, 43(12): 120-123,129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.023为提升Spinal码的译码效率,将束搜索与循环冗余校验(CRC)译码视为整体进行联合译码,提出一种CRC辅助的多元回溯译码算法。该算法利用CRC校验从多个幸存路径中检选正确译码路径,将正确译码时间显著提前,从而提高系统的吞吐量。仿真结果表明,相比从单一节点进行固定回溯的方法,对于给定的编码和信道参数,CRC辅助的多元回溯译码在低信噪比下能够将系统吞吐率提升8%~20%,在高信噪比下能够提升58%,译码性能改善量随回溯因子的增大而增大。
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计算机工程. 2017, 43(12): 124-129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.024为延长无线传感器网络生命周期,将节点能量补充与节能路由相结合,在分簇网络的基础上提出一种能量感知路由协议MAPA-MIPC。利用太阳能作为能量补充方式,根据链路上每个节点的能量剩余、消耗以及预测的下一时刻太阳能的收集情况,计算出该节点数据的最佳上传路径。同时在簇首和中转节点选举时检查能量阈值,对于未达到阈值的节点不能成为簇首或转发节点,以确保簇首和能量低的节点具有更长的生命周期。仿真结果表明,与MRRCE和EHA-LEACH协议相比,MAPA-MIPC能够更好地延长网络生命周期。
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计算机工程. 2017, 43(12): 130-135,146. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.025针对无线传感器/执行器网络中多用户设定值对动态物理过程状态实时控制的问题,提出一种解决多设定值调度的算法。设计调度模型和动态物理过程的状态空间模型,在卡尔曼滤波最优估计前提下,运用模拟退火算法逐步计算最优控制,以得到全局最优控制。仿真结果表明,与基于二次规划的多设定值调度算法和跨层优化调度算法相比,该算法具有更快的收敛速度、更好的系统稳定性、更强的实时处理能力。
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计算机工程. 2017, 43(12): 136-140,154. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.026在高速移动环境下,由于较少考虑单路由器与相邻路由器的连接速率,容易导致拥塞检测准确性差以及数据流整体传输误差率较高的问题。为解决多节点网络拥塞问题,结合网络大数据动态性、快速性和时效性强的特性,提出一种基于路由器群的感知网络控制算法。通过采集参数和数据感知获得更为精准的信息作为判断拥塞情况的依据,并将相互连接的多路由器分层划分,邻近两层的路由器设置成一个虚拟节点。针对虚拟节点内部拥塞发生的3种拥塞情况,由控制器对虚拟节点中的边缘路由器参数进行控制和调整。实验仿真结果验证了该算法的可靠性及其稳定性。
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计算机工程. 2017, 43(12): 141-146. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.027传统的特征提取方法大多注重类别对特征词的作用,不能很好地表达样本对类别的影响。为此,对样本的类别贡献问题进行研究。针对Sprinkling特征提取方法中未考虑样本对类别的贡献度问题,提出一种基于K-Sprinkling的特征提取方法。综合考虑样本紧密度和样本隶属度信息,利用Sprinkling方法的特点,将样本权值映射到语义空间中,实现对文本的分类。实验结果表明,K-Sprinkling方法比传统的Sprinkling方法在平衡样本分类上F1值提高了1.89%,在不平衡样本分类上F1值提高了3.30%,取得了较好的分类效果。
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计算机工程. 2017, 43(12): 147-154. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.028
传统演化算法通常以宏观层面的种群之间或个体之间的相互作用来进行协同演化,较少考虑个体基因编码在微观层面进行局部优化时的相互作用。针对该情况,提出基于种群基因分布结构的动态矩阵演化算法。利用二进制基因矩阵的方式构建种群个体,结合基因编码差异及适应度评价种群个体,通过对比种群基因列决定个体基因结构调整的位置,并根据优势种群的基因结构产生下一代个体,通过微观层面上基因位之间的协同作用引导种群的演化。实验结果表明,该算法对于中、高维函数均表现出良好的优化性能,同时能较好地平衡宏观全局优化和微观局部优化之间的关系。
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计算机工程. 2017, 43(12): 155-159. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.029PageRank算法在计算用户影响力方面只考虑用户间的跟随关系,导致计算结果准确性低下。为此,提出一种将用户行为因素与PageRank算法相结合的URank算法。利用网络中用户发布信息的转发率、评论率以及是否认证等行为因素,综合用户自身质量与追随者质量,得到用户影响力。基于SIR传播模型的实验结果表明,URank算法在计算准确性方面优于PageRank算法。
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计算机工程. 2017, 43(12): 160-164,172. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.030为提高微博情感分类识别的正确率,以网络微博数据作为研究对象,提出一种基于图的情感基准词选择方法。结合知网相似度知识,构建图模型,以图中节点中介性的值为依据,选择出高质量和高覆盖率的情感基准词。根据得到的基准词构建情感分析中所需的情感词典,并给出情感词极性。同时将情感词应用于挖掘短句情感特征,加入到传统支持向量机(SVM)模型中,对微博句子挖掘更多的语义信息从而获取更合理的语义合成函数,捕捉句子情感变化以更好地把握微博整句情感。采用具有特征约束特性的条件随机场(CRF)模型对短句进行分类。实验结果验证了CRF模型短句分类的有效性,与多种特征的SVM分类方法相比,在不同数据集上具有更好的分类效果。
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计算机工程. 2017, 43(12): 165-172. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.031针对机器无法理解Web表格语义信息的问题,传统的实体列发现方法通常依靠表头信息和知识库发现实体列,不适用于没有表头的Web表格。为此,提出一种基于列值间近似依赖关系和规范化的Web表格实体列发现算法,对无表头或者无法恢复出完整表头的表格甚至多实体列表格进行实体列标注。由Web表格中的属性值探测出Web表格属性间内在的近似函数依赖关系,根据Web表格的特点对噪声函数依赖进行删减,通过函数依赖集进行规范化,得到Web表格的实体列。与利用知识库进行实体列探测的算法相比,该算法不依赖表头信息,召回率和精确度均提高了3%~5%,适用性更强。
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计算机工程. 2017, 43(12): 173-178. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.032基于降噪自编码器的推荐方法缺乏对项目共现关系的分析能力,且模型存在参数冷启动问题。为此,基于降噪自编码器网络与词向量,提出一种信息推荐方法。将用户看作文档,将用户评价过的项目看作词语,以此构建训练语料。利用词向量模型对语料进行训练,得到隐含上下文信息的项目向量。将所有项目向量作为初始权重构建降噪自编码器神经网络,训练得到模型参数。通过模型预测用户评分完成top-N推荐。在标准数据集上的实验结果表明,该方法能提高推荐准确率,训练速度优于降噪自编码、奇异值矩阵分解和协同过滤推荐方法。
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计算机工程. 2017, 43(12): 179-183. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.033为有效利用领域知识提高汉越冶金领域的机器翻译效果,利用术语与主题的分布关系约束术语的选择,提出融合主题的统计机器翻译方法。建立术语翻译模型,抽取短语概率表时将术语对源语言文档的主题信息融入到翻译概率表中,利用主题分布描述术语与主题之间的关系,同时使用冶金领域语料训练翻译模型,将2个模型融合到基于短语的汉越翻译系统解码过程中,指导选择出最符合领域特性的术语及译文。融合模型前后的对比实验结果表明,与基于短语的机器翻译方法相比,该方法可有效提高汉越冶金领域的翻译性能。
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计算机工程. 2017, 43(12): 184-191. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.034词嵌入技术能从大语料库中捕获词语的语义信息,将其与概率主题模型结合可解决标准主题模型缺乏语义信息的问题。为此,同时对词嵌入和主题模型进行改进,构建词-主题混合模型。在主题词嵌入(TWE)模型中引入外部语料库获得初始主题和单词表示,通过定义主题向量和词嵌入的条件概率分布,将词嵌入特征表示和主题向量集成到主题模型中,同时最小化新词-主题分布函数和原始词-主题分布函数的KL散度。实验结果表明,与Word2vec、TWE、LDA和LFLDA模型相比,该模型在词表示和主题检测方面性能更好。
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计算机工程. 2017, 43(12): 192-196,202. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.035针对文本情感分析中基于卡方统计量的特征提取方法容易忽略单个文本词频,导致文本分类准确率较低的问题,提出一种基于混合卡方统计量的特征提取方法。通过增加特征频率、逆文档频率和负相关性指标,选出集中在某个特定类别中的特征词,从而减少特征负相关性的干扰。采用基于随机梯度下降的逻辑回归方法进行文本情感分类,并利用模拟退火原理自适应选择步长,解决随机梯度下降算法中步长难以确定的问题。实验结果表明,与基于卡方统计量的特征提取方法相比,该方法具有更高的文本情感分类质量。
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计算机工程. 2017, 43(12): 197-202. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.036脉冲神经网络使用时间编码的方式进行数据处理,是进行复杂时空信息处理的有效工具。为此,将多脉冲序列合成核引入脉冲序列处理过程,提出一种在线监督学习算法,采用累加和累积合成核机制进行实验学习,并与基于单一核函数的在线PSD算法进行比较。实验结果表明,该算法具有较好的学习性能,特别在数据样本较大时优势更为突出。同时结果也表明,通过多个核函数的组合可以获得更稳定高效的脉冲序列合成核表示。
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计算机工程. 2017, 43(12): 203-210. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.037针对烟花算法收敛速度慢和求解精度不高的问题,通过引入反向学习策略和动态记忆反馈的机制,提出一种优化算法。采用反向学习策略生成初始种群以保证群体的多样性,在原算法的结构中增加反馈层用于记忆上一代最优烟花的位置信息,并从反馈层记忆的信息中提取烟花位置信息变化趋势特征,从而动态更新下一次迭代的烟花种群。在10个典型基准测试函数中的仿真结果表明,与烟花算法、标准粒子群优化算法和增强烟花算法相比,该算法在收敛速度、计算精度以及稳定性方面性能更优。
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计算机工程. 2017, 43(12): 211-215. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.038传统双目三维重建对纹理信息不清晰的目标物体存在误匹配率高、重建点云稀疏等问题。为此,提出一种新的散斑三维重建方法。将数字散斑和基于贝叶斯(Bayes)理论的稠密匹配算法相结合,对纹理匮乏的物体实现高精度稠密重建。介绍基于Bayes立体匹配与数字散斑相结合进行三维重建的原理,证明两种方法结合使用的可行性,并对多对双目组成的多测量头系统进行标定,将多测量头获得的点云拼接,形成物体的完整轮廓。实验结果表明,在物体距离多测量头系统500 mm时,采用Bayes立体匹配算法的三维重建匹配精度可达到0.08 mm,在不损耗重建效率的情况下,点云数量和点云精度都有明显提升。
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计算机工程. 2017, 43(12): 216-221. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.039针对ZS细化算法存在二像素畸变、细化不彻底等问题,提出一种改进的细化算法。对二值图像采用ZS细化算法进行初步细化,将初步细化后的结果进行全细化识别,依据识别结果对未完全细化的图像采用4连通细化模板实现彻底细化。同时对细化过程可能出现的断点问题,采用构造保留模版的方法加以解决,进而实现目标图像的有效细化。以油量表为例,结合改进细化算法实现仪表读数识别。仿真结果表明,改进细化算法在保持原有ZS细化算法快速性的基础上可有效地解决二像素畸变、像素冗余的问题,并实现准确的指针读数识别。
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计算机工程. 2017, 43(12): 222-226. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.040针对手工剪纸作品制作周期长、难以修改的问题,提出一种模拟真实剪纸效果的京剧脸谱合成方法。在分析传统京剧脸谱剪纸结构的基础上,构造五官、装饰和轮廓纹样。在京剧脸谱剪纸的创作过程中用户从纹样库中选取所需纹样,经调节纹样尺寸和分布后,将设计的脸谱形象与运用Ashikhmin自然纹理合成算法生成的剪纸纹理相融合。实验结果表明,该方法能够较好地模拟手工京剧脸谱剪纸的镂空效果,提升工作效率,便于设计人员在创作过程中更换纹样和修改作品,适用于室内装饰、广告设计和剪纸作品展示领域。
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计算机工程. 2017, 43(12): 227-230,236. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.041在传统相机参考模式噪声提取算法中,采用多张图片传感器模式噪声的平均值作为相机的参考模式噪声,但其未滤除插值颜色产生的噪声且未考虑不同类型的图片在计算相机参考模式噪声时所占比重,导致提取的相机参考模式噪声效果较差。为此,根据彩色滤波矩阵噪声方差的特点以及图片纹理和亮度的差异,提出一种改进的相机参考模式噪声提取算法。通过滤除插值颜色产生的噪声获取所有图片的真实传感器模式噪声,按照图片纹理和亮度乘积得到每张图片传感器模式噪声在相机参考模式噪声中所占比重,从而计算出相机的参考模式噪声。实验结果表明,与传统相机参考模式噪声提取算法相比,该算法具有更高的图片来源检测准确率。
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计算机工程. 2017, 43(12): 231-236. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.042针对视频监控中步态识别算法准确度较低的问题,提出一种双边傅里叶校正点估计类Haar特征模板匹配的多镜头步态识别算法。根据视频监控的特点,使用图像点估计重构算法,设计一种无标记类Haar特征模板匹配的步态特征提取算法,进行步态的自动识别与提取。对不同镜头视角下特征运动角度提取差异,基于双边傅里叶级数实现观测角度校正,并依据高维特征空间设计自适应顺序前进浮动选择的搜索算法。在Southampton测试库上的仿真结果表明,该算法步态正确分类率达到96.3%,能有效提高分类识别精度。
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计算机工程. 2017, 43(12): 237-241. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.043为提高弯曲道路的消失点检测效果,提出一种新的非结构化道路消失点检测方法。利用垂直投影校正方法校正投票点的Gabor纹理主方向,采用纹理主方向和边缘信息对投票点上方的一系列投票点权值进行加权,并通过投票点权值完成主方向加权投票,从投票点中选择接收的投票值之和最多的候选点为消失点,从而实现消失点检测。实验结果表明,与现有非结构化道路消失点检测方法相比,该方法对于弯曲道路具有更低的运行时间及更高的检测准确率。
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计算机工程. 2017, 43(12): 242-247. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.044针对鞋楦图像在三维重建中的匹配问题,提出一种改进的鞋楦数字化方法。对鞋楦表面做纹理网格化处理,利用Harris与Laplace算子相结合的方法提取特征点,采用改进的去除误匹配方法进行精匹配,通过双目视觉三角测量法求出匹配点的三维坐标。使用迭代近邻点算法实现不同方向点集的坐标融合和三维拼接,对全部三维点云数据进行三角网格化和曲面拟合,完成鞋楦三维重建。实验结果表明,该方法能便捷、高效地实现鞋楦数字化重建,可满足个性化制鞋需求。
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计算机工程. 2017, 43(12): 248-254. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.045针对传统主成分分析(PCA)算法提取人脸特征时效率低下的问题,对其求解样本协方差矩阵的特征值和特征向量的过程进行改进,提出一种基于快速PCA降维算法的人脸识别方法。使用交叉验证方法,将支持向量机(SVM)模型训练时的识别准确率作为粒子群的适应度值,利用粒子群优化算法对SVM惩罚参数和核函数参数进行全局寻优,得到参数的全局最优解,用于训练最终的分类器模型进行人脸识别。通过对ORL和Yale数据库中的人脸图像进行实验,结果表明,与传统PCA算法结合SVM模型的识别方法相比,该方法对于人脸图像具有更高的特征提取效率及识别准确率。
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计算机工程. 2017, 43(12): 255-260,266. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.046为避免网络阻塞问题,降低网络的数据流量,基于双线性映射提出只有一个群元素的短代理签名方案,包括签名的定义、新方案的构造和安全性分析。采用随机预言机模型,基于离散对数、计算Diffie-Hellman和逆计算Diffie-Hellman困难假设,证明方案的安全性。通过与其他现有代理签名方案的比较,分析该方案在性能上的优势。分析结果表明,该方案在签名产生阶段不需要任何双线性对运算,在签名验证阶段也仅需要2个双线性对运算,具有签名短、高效、安全等优点。
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计算机工程. 2017, 43(12): 261-266. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.047无人驾驶汽车根据自身获取信息进行决策,与人类驾驶缺乏有效的交互机制,在复杂交通环境下难以发挥优势,甚至会引起事故。为此,引入智能网联汽车的设计思想,针对车辆在行驶过程中的换道行为,基于博弈论构建一种包含车辆协同机制的换道模型。考虑驾驶员实施换道的行为特征,车辆在做出换道决策后观察分析其他车辆的驾驶风格,其结果会影响最终决策。根据安全前提下可能获得的加速空间决定支付函数,同时加入表征驾驶风格的参数,并量化得到驾驶风格分数。在SUMO仿真软件上的测试结果显示,使用博弈换道模型的车辆在不同车流密度环境下平均通行数量提高5.60%,平均通行时间减少8.44%,测试中未发生事故,表明模型具有感知、判断人类驾驶风格的能力,可在保证安全的前提下提高通行效率。
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计算机工程. 2017, 43(12): 267-273,277. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.048
现有的链路预测方法无法保证预测的可靠性,应用局限性较大。为此,针对源节点相似节点和目标节点相似节点之间的当前链路信息,提出同质连接原理,设计不同类型节点的相关性指标,用于描述不同类型节点间的链路存在概率,并将其与传统的邻近性指标相结合,用于异构链路预测。融合异构信息网络中的被标记数据和无标记数据,给出一种异构链路协同预测算法,通过获得不同类型链路间的各种复杂关系,结合互补性预测信息,实现多种链路类型的协同预测。实验结果表明,该链路协同预测算法可有效提升异构信息网络的链路预测性能。
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计算机工程. 2017, 43(12): 274-277. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.049在均匀嵌入改进算法中,失真函数仅考虑非零系数的个数而未考虑统计分布对嵌入位置的影响。为此,结合块熵的概念,完善失真函数定义,设计一种新型的JPEG均匀嵌入隐写算法,将秘密信息更好地嵌入图像边缘、纹理等复杂区域。实验结果表明,相比BCH、EBS、UERD和SI-UNI算法,该算法的嵌入容量及抗隐写分析能力得到较大的提高。
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计算机工程. 2017, 43(12): 278-282,291. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.050情感语音合成可以增强语音的表现力,为使合成的情感语音更自然,提出一种结合时域基音同步叠加(PSOLA)和离散余弦变换(DCT)的情感语音合成方法。根据情感语音数据库中的高兴、悲伤、中性语音进行韵律参数分析归纳情感规则,调整中性语音各音节的基音频率、能量和时长。使用DCT方法对基音标记过的语音段进行基音频率的调整,并利用PSOLA算法修改基音频率使其逼近目标情感语音的基频。实验结果表明,该方法比单独使用PSOLA算法合成的情感语音更具情感色彩,其主观情感的识别率更高,合成的情感语音质量更好。
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计算机工程. 2017, 43(12): 283-291. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.051基于极大似然估计,提出一种将混合爱尔朗分布(HErD)用于电梯客流到达分布拟合的方法。基于回归方法分析HErD待定参数之间的规律,发现混合比例α和尺度参数λ均与变异系数的平方cx2相关,因此,将HErD的多个待定参数约简为一个尺度参数,并给出由一阶矩和cx2确定尺度参数的方法。将其与指数分布、正态分布等方法对成都CBD高层写字楼的工作日早高峰电梯客流到达时间间隔进行概率分布拟合,结果表明,约简前后的HErD拟合精度均优于其他分布,且稳定性较高。
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计算机工程. 2017, 43(12): 292-295,302. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.052当一个实时系统的运行模式发生改变时,常需要进行带宽转让,并造成截止期丢失。为此,基于最早截止期优先调度的实时任务集,研究因出现新任务插入、现行任务加速而引起的带宽转让问题,依据老模式、过渡过程和新模式这3个阶段,提出一种多任务带宽转让模型,通过压缩某些现有任务来释放带宽,并证明即使系统在满负荷运行的情况下,只要新模式下所有任务的使用率(带宽)之和不大于1,截止期丢失的现象不可能出现在过渡过程后,并据此定义过渡过程的起点和终点。仿真结果表明,该模型能较为全面地展示多任务的带宽转让过程。
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计算机工程. 2017, 43(12): 296-302. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.053
为提高社区发现算法的计算效率和发现性能,提出一种基于潜空间映射的半监督社区发现梯度下降算法。基于潜空间表示形式构建基于潜空间映射的半监督社区发现框架,并使用KL散度对潜空间顶点相似度进行评价,获得三元组表示形式,基于矩阵迹和Frobenius范数,构建半监督社区发现梯度下降算法的优化规则,以实现目标函数局部极小值点的快速获取,提高算法在大规模社区发现中的实用价值,给出算法计算复杂度理论分析。实验结果表明,与局部社区结构发现算法、格文-纽曼算法、标签传播算法等算法相比,该算法具有更好的社区发现性能。
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计算机工程. 2017, 43(12): 303-308,314. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.054为解决断路器触头弹簧的设计问题,提出一种云增强差异进化(ECDE)优化设计方法。以HSW6系列万能式断路器为例,分别对A、B、C 3种不同型号的触头弹簧进行设计分析,构造触头弹簧的数学模型,并采用云ECDE求解。实验结果表明,与采用差异进化算法设计相比,该方法能够快速、有效地求出触头弹簧模型的最优解。
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计算机工程. 2017, 43(12): 309-314. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.055为实现果园移动机器人导航信息的获取与实时显示,提出一种道路中心线类型的判别方法,并设计一种果园路径识别系统。通过对十六色相环在HSV颜色空间下H分量的分析,确定图像二值化阈值。针对处理完成的二值图,采用行扫描点检测算法获得道路中心离散点并用直线进行拟合,以直线和弯曲道路图为样本,分析离散点至拟合直线距离的均值方差分布,确定果园道路中心线类型判别条件,根据判别结果拟合果园道路中心线。为实现系统可视化,采用Matlab与VB混合编程技术将导航信息实时显示在VB设计的系统界面中。实验结果表明,与采用垂直投影法的Matlab-GUI视觉导航系统相比,该系统导航信息更新速度较快,道路识别成功率较高。
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计算机工程. 2017, 43(12): 315-320. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.12.056在已有带预失真的短波发信系统中,预失真处理通常与激励器基带信号处理部分高度融合,无法直接应用于已有的短波通信系统,或者需要对已有系统进行大幅修改。针对该问题,提出一种插入式预失真技术,并利用DSP+FPGA硬件平台,设计一种插入式短波预失真器。插入式短波预失真器级联在激励器与功放之间,DSP控制整个系统以及预失真算法部分。FPGA完成正常通信与测量2种模式下的数字混频数字滤波以及预失真补偿,利用ARM控制板集成的以太网功能实现PC与插入式短波预失真器的网口通信。实验结果表明,该插入式短波预失真器可有效改善功放互调失真指标,由仅1/3频点达标改善为全频段抑制至-36 dB以下,达到了预设指标要求。
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
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