2015年, 第41卷, 第5期 刊出日期：2015-05-15
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计算机工程. 2015, 41(5): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.001传统的文件系统管理工具通过实时遍历文件目录树获取文件元数据信息,以实现管理监视功能。但对于 大型文件系统,元数据信息的获取需要耗费大量时间,传统管理工具无法适应当前大数据背景下的管理需求。为 此,基于数据库技术设计一种新的文件系统管理工具。该工具集成Robinhood 策略引擎与TORQUE 作业管理系 统,通过分布式并行计算获取文件系统元数据信息,并将信息保存到MySQL 数据库,同时基于数据库中的元数据 信息,实现文件系统的监视、管理和备份功能。实验结果表明,采用分布式并行计算能够充分利用集群的计算资 源,提高文件系统的遍历速率,保证文件系统监视、管理和备份的顺利进行。
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计算机工程. 2015, 41(5): 6-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.002针对传统协同过滤模型中存在的数据稀疏性问题,提出一种基于信任模型填充的协同过滤推荐模型。对 信任属性进行研究,通过建立信任模型对评分矩阵进行预填充以提高数据存储密度,利用相似性模型分别从项目 和用户属性的角度度量项目相似性,通过自适应协调因子协调处理两方面的相似性度量结果,获得最终的项目预 测评分,基于不同的数据集进行实验验证,结果表明,在不同的数据集中,与传统的协同过滤模型相比,该模型能够 有效地处理评分矩阵的数据稀疏性问题,提高系统评分预测的准确度,平均改进程度为8% 。
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计算机工程. 2015, 41(5): 14-18,25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.003为提高动态组合服务的可靠性预测精度,提出一种适用于Web 动态服务的可靠性预测模型。将Web 服 务分解为执行路径、服务组合模块、原子服务等不同粒度的组合单位,构建各组合单位的绑定图,在绑定图的基础 上按照粒度大小逐层进行可靠度预测,并将组合单位的可靠度集成为组合服务的可靠度。实例分析结果表明,与 现有可靠性预测模型相比,当组合服务中服务组件的可靠度发生变化时,该模型只需计算受该服务影响的执行路 径上的可靠度增量,降低了计算复杂度,并且能更高效地进行灵敏度分析以识别组合服务中的关键服务。
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计算机工程. 2015, 41(5): 19-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.004传统大数据填充算法是根据整个数据集对缺失数据进行填充,使得填充值容易受到不同类别数据的干扰, 导致填充结果不精确。针对该问题,给出不完整数据的相似度度量方法,使用近邻传播(AP)算法对不完整数据进 行聚类。采用云计算技术优化AP 聚类算法,实现一种基于MapReduce 的分布式聚类算法,根据算法聚类结果将同 一类数据对象划分到相同簇中,并利用同一类对象的属性值对缺失值进行填充。实验结果表明,该算法能实现不 完整大数据的聚类,同时加快聚类速度,提高缺失数据的填充精度。
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计算机工程. 2015, 41(5): 26-32,37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.005为解决高能物理海量存储系统由于存储规模不断扩大所面临的问题,设计一种分布式元数据管理系统,包括 元数据管理、元数据服务、缓存服务以及监控信息采集4 个部分,在此基础上提出自适应目录子树划分算法,以目录为 粒度进行元数据划分,根据集群负载情况调整目录子树,实现元数据信息在元数据集群中的合理存储和分布。实验 结果证明,该算法能提高元数据的访问和检索性能,提供可扩展及动态负载均衡的元数据服务,以保证该元数据管理 系统的可用性、扩展性及I / O 性能不会因存储规模扩大而受到影响,满足高能物理实验日益增长的存储需求。
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计算机工程. 2015, 41(5): 33-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.006相异性或相似性度量是数据挖掘领域中的2 个基本问题。针对时间序列的相异性度量问题,给出时间序 列的区域半径、区域极值点、区域等定义,提出一种区域极值点提取策略。通过提取有代表性的极值点以起到对时 间序列数据约简和压缩的作用,进一步定义时间序列的动态时间弯曲距离度量其相异性。以此为基础提出一种新 的时间序列层次聚类算法。仿真实验结果表明,与时间序列趋势特征提取等算法相比,该算法在数据的压缩效果 和聚类准确率方面均有明显提高。
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计算机工程. 2015, 41(5): 38-44,55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.007航路规划是提高无人机生存能力的有效途径,可使其安全、快速到达目的地。为在云计算环境中分布式并 行地求解航路规划问题,应用云计算技术提出基于MapReduce 和多目标蚁群算法的航路规划算法(RPMA)。设计 多目标蚁群算法,并采用多种优化策略对传统算法进行改进。RPMA 能预先规划出多条航迹,可根据不同的飞行 任务选择不同的航路,并在飞行过程中根据不同需要临时确定合适的飞行航路。仿真实验结果表明,RPMA 求解 航路问题是可行、有效的,具有较好的收敛性和扩展性,以及对大规模数据的处理能力。
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计算机工程. 2015, 41(5): 45-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.008近年来闪存发展非常迅速,已成为一种大容量、高性能、低功耗、非易失的新型存储产品,其可以有效弥补 内存和磁盘的性能差距完善存储系统。为此,设计一种基于闪存的混合存储仿真系统HybridArch,增加文件分布 层,支持文件的分割、分布和文件接口访问,并实现5 种混合存储体系结构,包括传统的内存-磁盘双层结构、纯闪存 结构、闪存作为部分磁盘结构、塔式结构和水平缓存结构。基于HybridArch 对上述混合存储体系结构进行仿真实 验,分析比较其在性能和闪存写入量等方面的优劣,结果表明,水平缓存体系结构在性能、性价比、闪存设备寿命等 方面综合表现较好。
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计算机工程. 2015, 41(5): 50-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.009
现有的行波列借拓扑重构算法是基于分级优化思想,把整体优化问题分解为以失效核为中心的局部优化问题,通过局部搜索失效核重构的最优解来求解整体优化问题的最优解。但其在局部邻域进行的是单向搜索,易导致搜索到的解并不是局部最优解,或者前一单元依次占用下一单元最优解而导致连锁列借操作。针对上述情况,构造一种局部邻域双向搜索的优化行波列借算法,可使局部解更优,并避免连锁操作。实验结果表明,该算法在失效核数目较多的情况下,与原有行波列借算法相比,众核处理器虚拟拓扑结构性能明显提高。
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计算机工程. 2015, 41(5): 56-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.010为解决企业服务总线(ESB)集成平台中的服务队列管理问题,在考虑队列优先级因素的基础上,提出一种 优先级消息服务队列缓存管理策略。将不同优先级的业务数据封装为消息服务放入不同队列中,按照消息优先级 顺序对其进行服务管理,在下一次业务消息到达前,使用灰色预测模型实时预测优先级队列的缓存分配情况,使得 队列缓存分配更合理。实验结果表明,该策略能保障ESB 集成平台中高优先级业务和低优先级业务的正常运行, 并降低高优先级业务的平均等待时间、平均停留时间及消息队列拥塞的风险。
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计算机工程. 2015, 41(5): 62-69,76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.011任务组占用空间资源项目调度问题需满足组内任务的序关系和人力、设备等常规资源约束,以及空间资源这 一特殊资源的约束,同时任务组之间也需满足上述约束,使得该调度问题异常复杂。以船舶建造分段制造问题为背 景,建立任务组占用空间资源受限的项目调度问题数学模型,基于并行调度生成方案提出基于优先规则的启发式调度 算法,实现对该调度问题的综合求解。实例测试结果表明了该算法的正解性和有效性。
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计算机工程. 2015, 41(5): 70-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.012在验证多线程并发程序时,将基于无状态或有状态搜索的软件模型检测与动态偏序归约方法相结合,能大 幅缩减待验证程序的状态空间,而动态偏序归约需不断利用当前候选回溯集更新相应回溯集,导致更新回溯集的 计算成本过高。为此,形式化定义收缩候选回溯集,消除原候选回溯集中满足同一回溯条件的冗余迁移。针对各 交织的回溯点,使用当前收缩候选回溯集更新相应回溯集,实现基于有状态动态偏序归约方法的并发多线程程序 验证。实验结果表明,与现有动态偏序归约方法相比,该方法能减少遍历迁移数,加速回溯集更新,提高动态软件 模型检测效率。
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计算机工程. 2015, 41(5): 77-82,88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.013为有效抑制复杂环境对无线传感器网络节点定位精度的影响,在三边定位的基础上,基于移动锚节点和节 点之间的模糊信息,提出一种三维空间中的节点定位算法(MANLFI)。该算法通过测量锚节点和未知节点的方向 角、俯仰角实现节点定位,每轮定位结束后更新锚节点的速度和方向,节点被定位后充当静态锚节点对其他节点定 位。仿真实验结果表明,与APIT-3D 和Bounding cube 算法相比,MANLFI 算法可提高节点定位精度和网络稳定 性,且时延短、能耗低。
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计算机工程. 2015, 41(5): 83-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.014针对多参量数据采集系统中单核处理器难以达到数据同步获取及实时处理的问题,提出一种基于NiosII 双核处理器的多参量数据并行采集及核间通信解决方案。在数据采集系统的FPGA 片内构建NiosII 双核处理器 系统,处理器1 对输入信号数据进行数模转换及预处理,处理器2 负责采集数据的显示及上位机的数据通信,利用 Scatter-Gather 直接存储器访问两级数据缓存的通信机制,建立核间的高速数据传输通道,实现双核处理器之间数 据的同步与交换。将该解决方案应用于空气质量在线监测系统中,结果表明,其核间传输速度高达496 MB / s,满 足多参量数据同步获取及并行协同处理的需求。
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计算机工程. 2015, 41(5): 89-92,. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.015通过改进以未知节点为中心的散射体圆盘模型,提出一种应用范围更广的以未知节点为中心的散射体圆 盘模型优化方法。利用各锚节点测量的到达时间信息和只有主锚节点测得的到达角度信息,对未知节点及其周围 的散射体进行初步估计,得出散射体坐标以及相关的距离值,利用未知节点至各锚节点和散射体的距离冗余约束 信息进行修正估计,获得1 倍数量的虚拟散射体信息,最终利用所有散射信息和测量信息联合定位求得未知节点 位置。仿真实验结果表明,与传统经典定位方法相比,该方法能有效地抑制非视距传播误差并进一步提高定位精 度,同时具有较好的鲁棒性。
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计算机工程. 2015, 41(5): 93-96,101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.016将中继协作与认知无线电技术相结合是提高频谱资源利用效率和减小系统功率消耗的有效方法。为此, 在认知用户端之间不存在直接链路、中继用户工作在放大转发方式以及认知用户和中继发送功率都受限的场景 下,对认知无线电中继协作系统中的功率分配问题进行探讨。利用KKT 条件和次梯度法求解优化问题,提出一种 最优化功率分配算法。该算法既能保证授权用户平均通信质量和最差通信质量不受影响,又能使认知用户的通信 容量达到最大。在瑞利衰落信道下对该算法进行数值仿真,结果验证了其正确性。
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计算机工程. 2015, 41(5): 97-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.017在车辆自组织网络中,车辆的快速移动会使网络拓扑呈现高动态性,造成链路频繁断裂、路径不稳定。针 对该问题,提出一种控制链路持续时间的路由协议。采用相同行驶方向且链路持续时间最长的节点组建路径,在 路由维护阶段,设置定时器提前触发路由寻路,找到可替代的有效链路组建新路径。如果未能找到有效链路,则在 链路两端节点增大发射功率,延长链路持续时间,扩大寻路搜索范围,最大限度减小链路断裂的概率。仿真实验结 果表明,与AODV 及LED-AODV 协议相比,该路由协议在路径持续时间、传输延迟和吞吐率方面性能较好,具有更 稳定的链路。
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计算机工程. 2015, 41(5): 102-105. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.018针对MDS-MAP 算法中多维定标矩阵过于庞大而造成计算繁琐的问题,提出一种快速改进型MDS-MAP 算法。将MDS-MAP 算法与质心算法进行结合,得到改进的迭代定位算法。构造无线传感器节点间距的矩阵,根 据锚节点间的跳数与具体距离对无线传感器网络节点间平均每跳的距离进行估算,按每个节点相互间的跳数矩阵 对每个节点相互间距进行求解,从而获得其相对和绝对坐标。仿真实验结果表明,该算法在设定的误差下具有较 高的精度,并且在一定程度上降低了运行时间。
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计算机工程. 2015, 41(5): 106-110. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.019为提高频谱资源的利用率,针对实际无线通信信道,搭建基于Matlab 和通用软件无线电外设的无线通信 系统平台,应用能量检测法对主用户信号进行频谱感知和可用频谱带宽估计,实现频谱检测并为次用户的频谱接 入提供判断依据。实验结果表明,该方法能快速准确地实现无线电系统通信,并且在高信噪比和采样个数较多的 情况下,能较好地检测频谱占用情况,满足认知无线电频谱感知的要求。
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计算机工程. 2015, 41(5): 111-117,124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.020在OQPSK 调制的数字无线通信系统中,利用时域自相关算法进行频偏估计时需要进行大量自相关运算, 导致运算复杂度较高。针对该问题,对基于相邻接收信号自相关函数相位差的频偏估计算法进行优化,提出一种 适合现场可编程门阵列(FPGA)实现的硬件方案。通过对三口RAM 读地址的控制进行数据连接实现串行运算, 节省了大量硬件资源。使用加减运算对滑动自相关运算进行改进,降低了运算复杂度。对整个系统进行时序仿真 验证,结果表明,FPGA 实现的频偏估计结果接近于真实值,证明了方案的可行性及算法的正确性。
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计算机工程. 2015, 41(5): 118-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.021节点能量直接影响无线传感器网络的寿命。为此,从保存节点能量角度入手,结合最大容量路径路由 协议,提出基于能量感知的Sink 节点移动方案EASM-INL,以最大化提高网络寿命。在EASM-INL 方案中,传 感节点依据电量水平调整传输范围,当电量下降时缩短传输范围,从而保存电量。Sink 节点收集传感节点的电 量数据,计算最大容量路径。只要有一条路径容量值小于门限值,Sink 节点就计算正东、南、北、西4 个方向上 的最大容量值,并沿最小值所在方向移动。仿真结果表明,与同类节点移动方案相比,EASM-INL 方案可有效延 长网络寿命。
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计算机工程. 2015, 41(5): 125-129,138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.022考虑军事通信网中节点的不同功能属性、节点之间的关联协作和信息流动的方向性,结合网络流理论,构 建一种符合军事通信网特征的网络流路径模型。在此基础上定义基于时延的通信可靠性和通信节点重要度,用以 表征网络实际运行的可靠性。分析军事通信网在一般情况和突发性情况下的通信可靠性,结果显示通信可靠性均 存在峰值,反映出军事通信网的可靠通信能力,进而计算通信节点的重要度,找出网络的瓶颈节点。通过分析通信 节点负载情况,验证了该模型的有效性。
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计算机工程. 2015, 41(5): 130-132. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.023密码函数的相关系数在密码函数研究中具有重要作用,为此,利用Fourier 系数和相关系数的定义及已有 结论,给出2 个q-进制密码函数互相关系数与其各自Fourier 系数间的关系,并基于该关系式,分别得到1 个密码函 数的Fourier 系数与其自相关系数间的关系,以及2 个密码函数的互相关系数与其自相关系数间的关系。同时利用 正则Bent 函数的定义和已有结论,对正则Bent 函数进行研究,讨论正则Bent 函数的对偶性,得到2 个正则Bent 函 数的导数与其对偶函数导数Fourier 系数间的关系。
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计算机工程. 2015, 41(5): 133-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.024针对典型数据加密标准(DES)掩码实现的安全性问题,提出一种对其进行密钥破解的相关性功耗分析方 法。结合DES 运算后两轮,选择密码运算过程中间值中的分散位作为目标函数,利用汉明重量模型猜测第16 轮运 算的轮密钥,并计算功耗和中间值数据的汉明重量之间的相关性,根据相关性大小进行排序,从而破解掩码DES 算 法的密钥。实验结果表明,该方法取得了较好的效果,可成功破解掩码型DES 算法的64 位密钥。
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计算机工程. 2015, 41(5): 139-143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.025传统的最佳中继选择方法仅依赖于合法用户的信道条件,在存在窃听用户的环境中无法保证信息传输的 安全性与私密性。针对该问题,以最小化系统安全中断概率为目标,综合考虑合法用户与窃听用户的信道状态信 息,提出一种新的机会中继选择方法。针对解码转发协作通信网络,给出系统总发射功率受限条件下的最佳功率 分配方案,并在此基础上设计最佳中继节点的选择方法,推导得到系统安全中断概率的闭式表达式。仿真结果验 证了该闭式表达式的正确性,并表明与传统中继选择方法相比,提出的中继选择方法可显著降低系统的安全中断 概率。
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计算机工程. 2015, 41(5): 144-148. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.026对传统Kerberos 协议的安全性进行分析,提出一种改进协议。利用公钥加密私钥解密体制,解决口令猜测 攻击以及对称密钥存储复杂的问题。为避免请求资源的消息被攻击者截获后进行重放,通过增加消息序列号和发 送随机数相结合的方法,使应用服务器能够识别出被攻击者重放攻击和客户端重发的消息。在客户端和应用服务 器端都采用非易失性存储器来存储密钥链和消息列表,客户端与资源服务器之间的交互数据都使用密钥链中的密 钥代替票据授权服务器颁发的会话密钥进行加密,动态密钥保证消息的完整性,使会话密钥不易被截获。分析结 果表明,改进协议能有效提高系统的安全性。
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计算机工程. 2015, 41(5): 149-152,158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.027现有匿名认证方案的匿名认证过程较复杂,匿名追踪要求的成员数量较少,导致匿名认证时间增加,隐私 安全性降低。为此,结合门限秘密共享思想,提出一种新的匿名认证方案。该方案借助线性方程组秘密共享理论, 获取成员的私钥和群公钥,基于1/ n 签名思想,使示证者从集合U 中主动选择匿名集,从而完成匿名认证,为提高 匿名的安全性,使用t 个成员联合实现门限追踪,且验证者可以验证追踪到公钥身份的真实性。分析结果表明,与 无可信中心的匿名认证方案相比,该方案不仅满足匿名认证的安全性需求,且运算耗费较小。
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计算机工程. 2015, 41(5): 153-158. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.028LBlock 是一种轻量级分组密码算法,其由于优秀的软硬件实现性能而备受关注。目前针对LBlock 的安 全性研究多侧重于抵御传统的数学攻击。缓存(Cache)攻击作为一种旁路攻击技术,已经被证实对密码算法的工 程实现具有实际威胁,其中踪迹驱动Cache 攻击分析所需样本少、分析效率高。为此,根据LBlock 的算法结构及密 钥输入特点,利用访问Cache 过程中密码泄露的旁路信息,给出针对LBlock 算法的踪迹驱动Cache 攻击。分析结 果表明,该攻击选择106 个明文,经过约27. 71次离线加密时间即可成功恢复LBlock 的全部密钥。与LBlock 侧信道立 方攻击和具有Feistel 结构的DES 算法踪迹驱动Cache 攻击相比,其攻击效果更明显。
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计算机工程. 2015, 41(5): 159-162,168. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.029针对移动社交网络中的缺席隐私保护问题,建立用户自定义隐私保护参数模型。设计用户个性化设置隐 私参数的方法,给出运动情况下缺席隐私保护的必要条件,并采用泛化方法实现缺席隐私保护及资源的实时发布。 在人造数据集上与WYSE算法进行对比,实验结果表明,在计算时间相当的情况下,该算法的发布延时较少。
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计算机工程. 2015, 41(5): 163-168. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.030为提高信度评估的可靠性,从改善信度评估时效性角度出发,提出一种改进的通用信度重估模型GMRR。该模型借助原始信度、历史信度、信度波动率和信度波动趋势4 种基础数据,实现了信度评估时效性机制与现有信度重估机制的有效集成,从多个维度对原始信度展开重估。给出信度评估时效性机制采用的时滞弱化策略、GMRR 模型描述及分量计算算法,对模型的信度重估效果进行实验评估,结果表明,与现有信度重估模型相比,该 模型获得的重估信度接近于目标实体的真实行为,同时能抑制恶意实体的策略波动行为。
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计算机工程. 2015, 41(5): 169-174. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.031在视频水印的评价标准中,鲁棒性和透明性是一对非常重要的性能指标,同时也是一对相互制约的指标。 已有的视频水印算法对上述2 个指标都采用折衷的方法,为保证透明性通常不能兼顾水印的鲁棒性。为解决上述 问题,提出一种可移除数字视频水印算法。在嵌入水印时,不限制水印嵌入的强度,以保证水印信息的鲁棒性,而 嵌入后的视频在播放时,需要经过一个水印移除的过程,移除水印后的视频在视觉效果上与原视频接近或完全一 致,以满足水印的透明性。同时,用户需提供合法的密钥,以保证水印移除的正确性,并提高水印算法的安全性。 测试结果表明,该算法对分辨率放缩、视频重编码及码率压缩的操作具有较强的鲁棒性。
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计算机工程. 2015, 41(5): 175-179. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.032基于向量空间模型、潜在语义分析等传统文本意见分类模型将文本映射到词汇或语义空间中,侧重于词汇 的辨别能力,无法对映像空间给出明确的语义说明,导致其扩展性、准确率等方面的性能受到限制。为此,在人类 情感分类理论的基础上,假设文本中的意见表达与人们的情感存在较强的关联,结合词汇语义扩展、特征选择等方 法构造3 种情感表示模型,把表达人类情感倾向的文本转换到情感空间中,利用情感模型对国外股票论坛信息提 取情感特征,构建情感模型,并设计文本意见分类方法。针对实际股票论坛的数据进行实验,结果表明,该分类方 法能获得较高的分类准确率。
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计算机工程. 2015, 41(5): 180-184. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.033分析识别文本蕴涵的主流方法,并基于文本T 和假设H 可以从潜在混合主题中生成的猜想,提出一个 混合主题模型来识别文本蕴涵,描述一个在混合主题模型上生成文本的概率模型。该模型把文本T 和假设H 看成是同一语义的不同表达,表示为多模式的数据,若文本T 和假设H 有蕴涵关系,则它们有相似的主题分布, 共享混合词汇表和主题。设计mixLDA 和LDA 模型的对比实验,并对RTE-8 任务进行测试,通过支持向量机对 得到的句子相似度和其他词法句法特征进行分类。实验结果表明,基于混合主题模型的文本蕴涵识别具有较 高的准确率。
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计算机工程. 2015, 41(5): 185-190,196. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.034为确保织造过程坯布的质量稳定性和产量数据采集的准确性,对已有织造数据拟合方法进行应用对比分 析,针对其在非线性织机声信号处理方面的不足,从不确定因素形成机理的角度对影响坯布质量波动的原因进行 理论分析。利用经验模态分解算法在非线性信号处理方面的优势,构建一种改进的在线织造数据拟合方法,并将 其应用于织机声信号特征的实时提取。实验结果表明,与现有数据拟合方法相比,该方法拟合处理后的坯布质量 明显提高,有效确保织造过程坯布质量的稳定性和产量数据采集的准确性。
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计算机工程. 2015, 41(5): 191-196. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.035采用查询建议技术表现用户查询意图的多样化,并自动向用户提供多种选择,是当前搜索引擎普遍的做 法。但当前的查询建议研究鲜有考虑时间因素对生成查询建议的影响,而实际上在很多情况下,用户的查询意图 会随着时间的推移发生改变。为此,根据时间点击图挖掘原理提出一种查询建议方法。对原始的查询日志文件进 行预处理,生成时间点击图。对时间点击图进行非连通子图检测和图的合并操作,以降低或消除图的非连通性。 采用基于随机游走模型的图挖掘算法,生成给定查询的查询建议集。在真实的Web 环境下进行实验,结果表明,利 用该方法能够提高查询建议的精度和差异度,从而生成更加可靠的查询建议。
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计算机工程. 2015, 41(5): 197-201. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.036针对带随机需求的限量弧路径规划(CARPSD)问题,建立基于期望与方差的数学模型,设计一种概率型邻 域搜索算法。采用随机路径扫描产生初始种群,构建最优解集。根据影响解的质量的4 个关键指标,构建4 种领 域结构。应用算法的概率机制,计算邻域搜索的强度,进行大小邻域结构的转化,指导邻域搜索。通过Restart 策 略,扩大解空间的范围。实验结果表明,该算法可有效解决CARPSD 问题,比自适应较大的邻域算法具有更强的寻 优能力。
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计算机工程. 2015, 41(5): 202-206,212. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.037针对微博文本内容短、稀疏、高维等特点,提出一种改进的半监督微博聚类算法。该算法利用词项间的关 系丰富文本特征,通过定义词项文档间关联关系和词项文档内关联关系揭示词项间语义的关联程度,并由此自动 生成有标记的数据来指导聚类过程。对词项先验信息进行成对约束编码,构建基于词项间成对约束的三重非负矩 阵分解模型来实现微博的半监督聚类。实验结果表明,该算法可以减少繁琐的人工标记过程,并能高效地进行微 博聚类。
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计算机工程. 2015, 41(5): 207-212. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.038对于生物证据句子抽取问题,传统特征和贝叶斯分类模型构建的抽取系统效率不高,导致抽取结果的召回 率较低。为此,针对单句抽取问题和多句混合抽取问题,分别构建2 套系统。利用最小二乘支持向量机模型结合 新的特征组合和句子过滤模块构建系统1,解决传统特征涵盖不全面的问题,并在系统1 中融入条件随机场模型, 融合候选句判别规则建立系统2,解决连续多句合并的问题。实验结果表明,在单句抽取问题上,相比贝叶斯模型 的基准系统,系统1 召回率和F 值分别提高39. 7% 和12. 9% ,在多句混合抽取问题上,相比基于正例和无标记样本 学习系统,系统2 的召回率提高了37. 1% 。
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计算机工程. 2015, 41(5): 213-218. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.039对比散度作为训练受限波尔兹曼机模型的主流技术之一,在实验训练中具有较好的测试效果。通过结合 指数平均数指标算法和并行回火的思想,提出一种改进对比散度的训练算法,包括模型参数的更新和样本数据的 采样,并将改进后的训练算法应用于高斯伯努利受限玻尔兹曼机(GRBM)中训练语音识别模型参数。在TI-Digits 数字语音训练和数字测试数据库上的实验结果表明,采用改进的对比散度训练的GRBM 明显优于传统的模型训练 算法,语音识别率能够达到80% 左右,最高提升7% 左右,而且应用改进算法训练的其他GRBM 对比模型的语音识 别率也都有所提高,具有较好的识别性能。
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计算机工程. 2015, 41(5): 219-223. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.040针对复杂环境对运动目标检测与跟踪产生的不利影响,提出一种自适应运动能量阈值结合精简彩色SIFT 描述子的特定运动目标检测与跟踪方法。运用自适应运动能量阈值方法自动滤除复杂环境干扰以完成运动目标 检测,由此形成目标匹配搜索域,并给出经主成份分析及精简后的彩色SIFT 描述子(PCA-CSIFT)进行目标匹配, 从而实现特定运动目标的连续跟踪。实验结果表明,在复杂环境下,运动目标检测方法对目标总量变化不敏感,错 误率始终稳定在6. 5% ~34% 之间。PCA-CSIFT 算法在保持高可区分性的同时错误匹配率为25. 33% ~ 28% ,平 均每帧处理时间不超过0. 26 s,具有较好的鲁棒性与实时性。
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计算机工程. 2015, 41(5): 224-227. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.041为研究图像中物体的显著先验信息和外观信息对物体轮廓所造成的影响,提出一种图像前景分割方法。通过将 频谱余量获得的显著概率先验与基于码书模型的外观先验结合,在一个概率框架下学习得到统一的图像前景概率分布。 对于测试图像,通过基于频谱的显著性计算其不同位置处出现前景的概率,计算基于区域内外观模型为前景的概率,综合 得到目标区域为前景的概率,该值超过一定阈值即可认为是前景。该方法仅需要较少量的学习,就能够得到一个近似于 真值图像的分割结果。在图像分割标准库上进行测试,结果表明,该方法计算简单,速度快,图像分割效果较好。
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计算机工程. 2015, 41(5): 228-231. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.042颅脑核磁共振图像(MRI)的肿瘤图像由于自身对比度较低、肿瘤边缘模糊以及肿瘤形状复杂等因素,导致其 难以被准确提取。为此,提出将归一化割算法和基于符号压力(SPF)函数的活动轮廓模型相结合,对颅脑MRI 肿瘤进 行提取的算法。利用基于SPF 函数的活动轮廓模型,实现对归一化割算法提取肿瘤边缘的收敛,通过设置收敛的迭代 次数和光滑系数完成对颅脑MRI 肿瘤边缘的收敛速度和形状的控制,使最终曲线停止于真正的肿瘤边缘。仿真结果 表明,该算法克服了肿瘤形状变化及对比度等因素对肿瘤提取的不利影响,能稳定而准确地提取颅脑MRI 肿瘤。
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计算机工程. 2015, 41(5): 232-236,242. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.043基于局部区域的主动轮廓分割模型在针对灰度非均匀图像进行分割时,容易受到初始轮廓曲线位置的影 响,且基于水平集模型的数值实现速度较慢。为此,提出一种新的图像分割模型。该模型采用局部符号差能量项 作为曲线演化的驱动力,为减少模型对初始轮廓曲线位置的依赖,采用全局凸分割策略,得到一个离散化的凸分割 模型,该模型包含Mumford-Shah 分割模型中的二次光滑项,使分割后的区域更加平滑,使用split Bregman 迭代算 法进行数值实现。实验结果表明,与局部二值拟合模型、局部符号差能量模型相比,该模型能对灰度非均匀图像进 行较准确的分割,具有较快的运算速度和较好的鲁棒性。
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计算机工程. 2015, 41(5): 237-242. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.044为提高雾天海面图像的质量,提出面向单幅海面图像的去雾方法。将均值漂移方法与嵌入置信度的边缘 检测方法相结合进行图像分割,分割后的图像用形态学膨胀与腐蚀操作进行二值化,提取出天空区域和非天空区 域。对天空区域使用限制对比度直方图均衡算法去雾,非天空区域使用基于导向滤波的暗通道优先算法去雾。导 向滤波通过导向图像内容来计算滤波输出,在精细化透射图方面可以得到与软抠图方法类似的效果,计算开销较 小。实验结果表明,相对于暗通道优先方法,该方法在天空区域没有明显的过渡区域和偏色现象,可取得较好的去 雾效果。
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计算机工程. 2015, 41(5): 243-248,253. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.045二维卡通制作技术大致分为计算机辅助2D 卡通动画制作和利用3D 建模技术渲染生成动画。将两者结 合,提出一种2. 5D 卡通制作模型,通过几何结构的旋转进行纹理贴图,并构造卡通的旋转过程。在2D 动画中,一 个卡通形象本身隐含几何结构,将卡通形象定义为由只含一个典型几何结构卡通元素构成的卡通对象,利用典型 几何结构二维投影变化规律,构建相应结构卡通元素的变形算法,分析长方体和球体卡通元素在转动时投影的变 化规律,给出基于这些规律实现相应结构卡通元素伪3D 转动效果的算法。通过长方体、球体、圆柱体进行旋转的 实验结果证明了算法的有效性。
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计算机工程. 2015, 41(5): 249-253. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.046K-奇异值分解(K-SVD)算法在强噪声下的去噪性能较差。为此,提出一种新的图像去噪算法。使用相关 系数匹配准则和噪声原子裁剪方法改进传统K-SVD 算法,提高原算法的去噪性能,将非局部正则项融入图像去噪 模型,并采用非局部自相似性进一步改善图像的去噪效果。实验结果表明,与传统K-SVD 算法相比,该算法在提 高同质区域平滑性的同时,能保留更多的纹理、边缘等细节特征。
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计算机工程. 2015, 41(5): 254-258,263. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.047固定摄像机目标提取多以高斯混合模型为背景模型,在检测运动缓慢、间歇停滞的目标时会出现前景目标 空洞的问题。为此,提出一种能够适应目标间歇停滞的多模型协同目标提取方法。采用高斯混合模型进行背景学 习,通过光线检测模型和场景状态检测模型协同控制背景适时更新,利用阴影检测模型剔除阴影。实验结果表明, 与KaewTraKulPong P 方法相比,该方法能较完整地提取到目标轮廓,且单帧处理时间较少。
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计算机工程. 2015, 41(5): 259-263. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.048针对底层局部时空特征数量少以及中层特征表达能力弱的问题,结合时空深度特征,提出一种人体行为识 别算法。依据运动剧烈区域在行为识别中提供更多判别信息的思想,利用视频图像的深度信息确定人体运动显著 性区域,通过计算区域内光流特征作为度量区域活跃度的能量函数,依据能量函数对运动显著性区域进行高斯取 样,使样本点分布于运动剧烈区域。将采集到的样本点作为动作底层特征描述人体行为,结合词袋模型,采用支持 向量机分类器对行为进行识别。实验结果表明,在SwustDepth 数据集中,基于时空深度特征的人体行为识别算法 的平均行为识别准确率达到92% ,且具有较高的鲁棒性。
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计算机工程. 2015, 41(5): 264-269,273. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.049传统序列超分辨率方法对低分辨率视频序列的要求较高,一旦序列中没有包含足够的信息,会造成重建高 分辨率图像质量的下降。为此,提出一种结合稀疏编码模型的序列超分辨率算法。利用概率运动场从低分辨率序 列中重建一幅高分辨率图像,根据自适应阈值确定重建有效和无效区域,使用稀疏编码模型对无效区域进行补全 重建。实验结果表明,该算法可以采用序列自身的信息和稀疏字典中的信息来重建高分辨率图像,在序列信息有 破缺时,与仅利用序列自身信息或仅利用单幅图像的算法相比,具有更好的鲁棒性和广泛的适用性。
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计算机工程. 2015, 41(5): 270-273. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.050为提高由多幅二维图像解算出的空间坐标信息的精度,基于射影几何原理,提出一种像方空间与物方空间 的几何形状计算方法。分析电荷耦合器件(CCD)相机成像射影几何原理,根据透视变换和交比不变性质,利用直 线之间存在平行、垂直和相交等关系,建立基于直线特征的相机成像几何模型,已知相机参数,证明并推导像方空 间二维影像和物方空间形状与坐标信息的几何转换关系。分析结果表明,该方法结合了整幅图像的几何信息,能 提高空间点等几何特征的坐标信息计算精度,以及视觉测量和三维重建的精度。
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计算机工程. 2015, 41(5): 274-279. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.051针对单幅图像超分辨率重建问题,提出一种基于软判决自适应(SAI)-双三次(Bicubic)插值与平移不变剪 切波融合的超分辨率重建算法。对源图像分别进行SAI 插值和Bicubic 插值,采用平移不变剪切波变换对2 幅插 值图像进行多尺度、多方向分解,得到低频及高频子带,对于低频子带,根据区域系数方差确定模糊相似度,结合改 进的S 函数确定自适应加权融合规则,对于高频子带,采用新改进拉普拉斯能量和与加权平均相结合的融合规则 进行处理,将得到的融合系数进行剪切波逆变换,从而得到高分辨率重建图像。实验结果表明,与原有的SAI 插值 算法相比,该算法能提升重建图像的清晰度及峰值信噪比。
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计算机工程. 2015, 41(5): 280-284,289. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.052目前多数视频质量评价算法将视频所有帧的图像质量平均值作为整个视频的质量,但该方式只考虑空间 图像质量,忽略视频固有时域上的特性,因而无法准确地描述客观视频质量评价和主观评价的相关性。为此,结合 视频的时域特性,提出一种改进的视频质量评价算法。该算法将视频帧图像分为边缘区域与平滑区域,分别对2 个 区域进行小波变换,并利用小波系数求得各个区域视频帧的图像质量度量值,进行加权后得出视频单帧图像质量 的度量值,对连续单帧图像进行时域融合,从而求得整个视频的质量度量值。在LIVE 视频数据库上的实验结果表 明,该算法与人类主观评价结果具有较好的一致性,斯皮尔曼相关系数达到0. 788 5。
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计算机工程. 2015, 41(5): 285-289. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.053针对尺度不变特征变换(SIFT)匹配中存在的误匹配问题和立体图像特点,提出一种误匹配消除方法。对 体视显微图像进行SIFT 特征匹配初步得到匹配对,结合体视显微镜标定参数,计算三维点云坐标。将三维点云分 别投影到左、右图像中得到新的匹配对,新投影点的图像坐标分别与原来匹配点的图像坐标相减,生成投影向量 集。通过左、右2 个投影向量集幅值和方向的异常值剔除,实现误匹配消除。实验结果表明,实验图像的误匹配消 除率达到100% ,同时不消除正确匹配点,提高了匹配精度。
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计算机工程. 2015, 41(5): 290-294. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.054为准确选择脑电信号的频率与通道参数,提高样本的分类识别率,提出一种基于散度的脑电信号特征选择 方法。利用散度分析算法从样本数据的原始特征中选取散度值较大的k 个特征,并对其进行基于共空间模型的特 征提取与线性判别分类器的分类识别。使用2005 年BCI 竞赛提供的IVa 数据集5 位样本数据进行实验,结果表 明,采用散度分析算法得到的测试样本与训练样本平均识别率为95. 54% 和84. 57% ,均高于相关系数和互信息选 择算法。
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计算机工程. 2015, 41(5): 295-299. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.055针对非线性不等式状态约束滤波问题,提出一种基于序列二次规划的迭代不敏卡尔曼滤波算法。在迭代 不敏卡尔曼滤波的基础上,采用序列二次规划优化法求解非线性不等式约束条件下的最优解。通过对每一次迭代 求解二次规划子问题来确定下降方向,重复该步骤直到求得原问题的解,利用效益函数对目标函数最小化和不等 式约束条件进行权衡,以保证算法的收敛性,利用正定矩阵近似海森矩阵降低时间复杂度。对具有约束的航路跟 踪系统进行实验仿真,结果表明,该算法在处理非线性不等式状态约束滤波问题时,能够有效地提高状态估计精 度,获得较高的滤波精度,且时间复杂度较低。
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计算机工程. 2015, 41(5): 300-305. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.056基于运动数据的动作识别技术是当今计算机视觉和模式识别研究领域的热点问题,然而根据动作识别结 果进行人体情绪提取的研究却较少。为此,在现有人体行为学研究的基础上,结合计算机图形学、人工智能和机器 学习等技术,得出一套关于人体情绪的数据集合,包括开心、愤怒、悲伤、恐惧4 种基本情绪和惊喜、厌恶2 种衍生 情绪。从动作的角度分析这6 种情绪得到动作,即情绪关系,按照动作识别的划分基准,将Period 作为情绪提取的 最小单位,确定单个Period 的情绪列表,再结合动作和速率的参数,提取出在执行该动作时人体的情绪。实验结果 表明,该方法能够有效地从3D 运动数据中提取情绪信息。
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计算机工程. 2015, 41(5): 306-310,315. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.057为解决饮料生产线系统建模分析困难的问题,提出一种基于消息的Petri 网行为模型。将虚拟生产线行为 化分为系统行为与实体行为,用系统状态迁移和实体状态迁移进行描述。将消息定义为一个六元组,作为实体间 信息交流的载体。定义消息产生函数和消息消耗函数作为消息和行为的纽带,将消息纳入Petri 网内资源实现对系 统流程的控制。通过一段生产线组成的小系统实例描述行为模型的工作方式,在Virtools 虚拟现实开发平台构建 沉浸式灌装饮料生产线三维动态仿真系统。仿真结果表明,该行为模型能较好地对虚拟生产线系统进行搭建、控 制与分析。
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计算机工程. 2015, 41(5): 311-315. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.058在钢铁企业中,电力负荷消耗规模相对较小,未呈现明显的周期性变化特征,而工序变化会导致瞬间电力 负荷波动较大,传统负荷预测模型对工业用电预测效果不佳,无法有效预测出用户的突发性扰动。采用数据驱动 的子空间方法预测钢铁企业电力负荷,分别建立基于子空间算法的电力日负荷预测、超短期负荷预测2 个模型。 为提高预测模型准确率,引入反馈因子和遗忘因子来改善标准子空间算法的性能。以实际电力负荷数据的测试验 证该方法的实用性,预测结果能够为钢铁企业的电力负荷预测和二次能源智能管理提供有效的决策支持。
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计算机工程. 2015, 41(5): 316-321. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.05.059为提升古树名木监控管理的科学化水平,并予以更好的保护和管理,对基于物联网的古树名木监控管理进 行研究。通过在古树名木上部署433 MHz 有源无线射频识别和ZigBee 无线温湿度传感器,对古树名木温湿度值 进行实时监控。在Microsoft . NET 开发环境下,采用Visual C#语言和SQL Server 2008 数据库,开发基于物联网的 古树名木监控管理系统,实现古树名木信息的智能存储、生存环境温湿度的实时监控,以及古树名木被非法移植的 实时报警,该系统可用于珍稀林业资源的监控管理。
2024
第50卷 第4期
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(1975年创刊 月刊)
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主办：华东计算技术研究所
上海市计算机学会
主编：江波
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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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