2015年, 第41卷, 第6期 刊出日期：2015-06-15
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计算机工程. 2015, 41(6): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.001
在车载网络中,由于无线信道的脆弱性与车辆的高移动性,广播信息往往不能正确到达和接收。为解决该问题,提出一种基于索引编码的消息广播方案。该方案将索引编码应用于车载网络的信息广播中,可实现更高效的信息分发。给出一种基于分布式反馈机制以收集边信息,使用改进的图着色算法在边信息中寻找最大团,并运用最大团进行索引编码。仿真实验结果表明,该方案可以有效地减少最少传输次数,从而节约无线信道带宽,提高广播效率。
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计算机工程. 2015, 41(6): 6-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.002
针对目前国内城市轨道交通自动售检票系统国产化程度不高的问题,设计一种面向轨道交通自动售检票应用的纸币接收机系统。该系统整体采用高可靠性结构设计方案提高安全性,减少卡币率。硬件上运用模块化设计,各模块独立的ARM 高性能处理器、高速直流无刷电机和阵列式传感器可保证处理速度,便于产品维护和升级。软件上利用PCA 算法降维,并用欧式距离法建立模板鉴别纸币。测试结果表明,该系统能够快速、准确地鉴别纸币,真币接收率和卡币率指标达到工程化要求,且接收时间提高1 s 以上,解决了轨道交通领域服务密度大、故障率高的问题。
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计算机工程. 2015, 41(6): 12-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.003
针对道床环境较恶劣时,在空间域难以区分轨道电路工作状态的问题,提出基于有限差分法的轨道电路时域解求解方法。利用偏微分方程数值解理论对轨道电路偏微分方程组进行离散,建立轨道电路的差分格式,并根据电压、电流在始端、终端的边界条件对调整态受电端时域电压响应进行分析,得到轨道电路的时域解。在不同初始电气参数下,通过算例仿真分析调整态受电端电压的变化情况,结果表明,所得时域解符合轨道电路的传输特性,可为轨道电路暂态分析提供理论依据。
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计算机工程. 2015, 41(6): 18-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.004
在NaSch 模型的基础上,分析车辆移动距离与车辆速度的关系,考虑驾驶的安全性,定义减速过程和位置更新规则,提出一种新的元胞自动机模型。该模型通过车辆前一步时的速度和当前速度计算车辆的移动距离。对该模型进行模拟仿真,得到车速、流量和密度数据及其相互关系,最大流量接近实测数据,显示了亚稳态、滞后效应、相分离以及同步流等更复杂的实际交通现象。仿真结果表明,车辆在行驶过程中能够相对均匀地分布在道路上,保持自由流状态,道路资源的利用率高,交通流量大,具有一定的合理性和实效性。
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计算机工程. 2015, 41(6): 24-27,32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.005
针对当前列车节能优化仅考虑个别区间或者各列车之间的协调关系,导致优化结果可应用性和指导性较差的现状,以城市轨道交通整体线路节能优化为研究对象,建立区间列车节能优化模型,运用遗传退火算法进行模型求解,通过设定时间步长实现区间运行列车从省时模式向节能模式的转变。将单条线路列车节能优化问题转化为带时间价值约束的背包问题,并采用改进的贪婪算法分配线路预留时间进行列车节能优化。以不考虑坡度变化的简单线路为例对列车节能优化方法进行实验验证,结果表明,在考虑旅客时间价值的情况下,列车运行能耗相对于省时模式节省了41. 54% ,具有较好的节能效果。
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计算机工程. 2015, 41(6): 28-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.006
信息物理融合系统(CPS)是计算、通信与控制技术的融合,汽车自适应巡航控制系统是一种典型的CPS, 具有广泛的应用前景。通过建立汽车纵向行驶的数学模型,并基于CPS 给出自适应巡航控制系统的结构,设计系统的状态机模型。基于Ptolemy 分别设计前车、测量距离和本车的计算模型,构建系统的层次模型,在子模型中采用模态模式对基于时间的模型与状态机模型相结合的混合系统行为进行建模。仿真结果表明,该方法能满足自适应巡航控制系统的要求,保证系统的安全性。
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计算机工程. 2015, 41(6): 33-37,42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.007
从海量候选服务组合计划中选择具有最优/ 满意服务质量(QoS)的计划,即基于QoS 的Web 服务组合,是面向服务计算的难题之一。为此,将该问题建模为多属性决策问题,同时针对传统多属性决策方法难以处理海量搜索空间的问题,提出一种结合折中比例法和遗传算法的新型智能进化算法(GACRM)。GACRM 结合了折中比例法的方案排序优势和遗传算法高效的全局搜索能力,能够从海量搜索空间中快速找到全局近似最优解。实验结果表明,该算法不仅能够高效地产生与折中比例法接近的最优方案排序,且在解决大规模Web 服务组合问题上具有良好的可伸缩性。
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计算机工程. 2015, 41(6): 38-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.008
大数据分析方法能发现数据中存在的关系和规则,预测事物未来的发展趋势,从而提高决策的科学性。针对传统预测方法精度低、泛化性差的问题,提出基于智能支持向量机的大数据分析与预测方法。设计一种新的支持向量机模型参数选择准则,即模型残差概率密度函数逼近给定的高斯分布,并按照该准则采用混沌收缩粒子群优化算法确定模型参数,从而提高数据分类或回归处理的精度与泛化性。采用选矿生产过程现场数据进行实验, 结果验证了该方法的有效性,并表明其精度比LSSVM 方法更高。
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计算机工程. 2015, 41(6): 43-48,55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.009
随着网络上发布的Web API 服务越来越多,如何推荐给开发者用户感兴趣、信誉度高的Web API 服务,以构建高质量高可信的软件服务系统,成为一个具有挑战性的研究问题。为此,提出一种基于用户使用历史与信誉评价的Web API 服务推荐方法。计算用户使用历史记录与Web API 之间的相似度,获得Web API 的用户兴趣值。综合用户的Web API 评分,调用Web API 的Mashup 服务的评价贡献和Alexa 统计的Web API 访问流量,获得Web API 的信誉评价值。根据Web API 的用户兴趣值以及信誉评价值,实现Web API 的排名与推荐。实验结果表明, 该方法推荐的Web API 用户兴趣度DCG 值高于SR-Based 方法,服务信誉度DCG 值高于UI-Based 方法。
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计算机工程. 2015, 41(6): 49-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.010
高能物理对撞机产生数百亿计的物理事例,而物理分析则是从中选取几千个有意义的事例,该分析过程是一个典型的大数据处理及数据挖掘应用。由此,设计高效的数据结构、存储及访问机制,快速挑选出有意义的物理事例十分重要。介绍事例的数据结构、存储和处理技术,分析高能物理数据的特点,提出一种以HBase,ROOT,BEAN 及 MapReduce 为基础的新型高能物理数据存储及处理技术系统。利用HBase 存储数据、MapReduce 实现并行处理,选择 ROOT 和BEAN 作为高能物理分析框架,并给出具体设计与实现方案。测试结果表明,与传统高能物理数据存储系统相比,该系统具有更快的数据处理速度,当预筛选服务生效时能够更加有效地利用I / O 和CPU 资源。
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计算机工程. 2015, 41(6): 56-60,65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.011
通过扫描数据库日志文件可以捕获变化数据,但已有研究仅适应某种特定类型的数据库管理系统并且缺乏对冗余信息的消除。针对上述不足,提出一个基于日志分析的增量数据检测及其净效应处理通用模型,描述增量检测过程中的通用处理步骤,即日志抽取、日志分析和净效应处理3 个模块。通过实验对净效应处理速度、冗余数据压缩率、网络传输速度等因素进行分析,结果表明,净效应处理可以有效地减少数据的网络传输时间和更新时间,提高运行效率。
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计算机工程. 2015, 41(6): 61-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.012
为提高双选择性衰落环境下的宽带频谱感知性能,提出一种快速低复杂度线性Bregman 算法。利用该算法可实现基于循环谱估计的宽带压缩频谱检测。针对一般线性Bregman 算法存在冗余迭代计算的缺陷,通过增加辅助变量,估计线性Bregman 算法中余量保持不变过程的迭代次数,更新辅助变量值,跳出冗余迭代的过程,从而加速算法的收敛速度,同时降低算法复杂度。实验结果表明,与一般线性Bregman 算法相比,该算法在双选衰落环境下的压缩采样重构效果、检测概率和收敛速度性能均有所提高。
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计算机工程. 2015, 41(6): 66-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.013
无线传感器网络(WSN)节点由于自身体积及监测环境等因素的影响,其可携带的能量有限。因此,延长网络的生存周期、均衡WSN 各节点的剩余能量即成为该领域的研究热点。针对星型可分负载WSN 的剩余能量模型进行优化,以经典最短时间可分负载调度为基础,提出2 种优化调度算法:剩余能量排序负载调度算法(RESS) 和虚拟能力排序负载调度算法(VASS)。仿真实验结果验证了RESS 算法与VASS 算法在延长网络生存周期方面的有效性,并表明VASS 算法比RESS 算法更稳定。
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计算机工程. 2015, 41(6): 71-75. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.014
为改进传统传输控制协议(TCP)在无线网络中的性能,运用Matlab 对TCP Reno,TCP Vegas 和基于网络编码的TCP / NC 吞吐率分析模型进行数值求解,分析3 个模型在不同网络环境下应达到的理论值,验证TCP / NC 模型在理论上能否提高其吞吐率。基于NS-2 对3 种吞吐率模型进行仿真,结果表明,TCP / NC 及其分析模型可有效改进TCP 协议。
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计算机工程. 2015, 41(6): 76-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.015
基于WiFi 指纹的无线定位根据目标接收到的无线信号强度来反推其所处位置的定位模型,在室内定位研究中被广泛应用。当前对指纹定位算法的研究主要集中在单点定位,但在实际的应用中经常需要追踪目标在空间上的运动轨迹。为此,在单点定位模型的基础上,提出一种基于核函数的隐马尔科夫链模型,通过高斯核函数计算指纹的似然概率,定义位置点之间的转移概率,同时通过限制转移位置点的搜索范围提高算法效率,并应用隐马尔科夫链模型对移动轨迹进行定位。实验结果表明,该算法在定位准确率和定位误差方面性能均优于对比算法。
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计算机工程. 2015, 41(6): 83-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.016
带有大量内置传感器的手机使各种领域下的传感应用成为可能,但同时会消耗大量能耗。为此,通过云协作方式来降低手机传感应用的能耗。定义最小能耗传感调度问题,设计多项式算法以获得最优解,证明手机协作式传感不但可以节约能耗,还可以作为性能评估的基准。基于现实假设给出2 种启发式算法,以确定高能效传感调度策略。利用真实的能耗假设和位置数据进行仿真,结果表明,与不支持协作的传统算法相比,协作式传感可以显著降低能耗,并且在总体能耗和公平性方面性能较优。
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计算机工程. 2015, 41(6): 90-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.017
针对现有ALOHA 防碰撞算法存在系统吞吐量低下的问题,利用射频识别阅读器和标签之间的信号能量传输特点,对帧时隙ALOHA 算法(FSA)进行改进,提出一种分组帧时隙ALOHA 防碰撞算法。根据接收信号能量的强度将标签均匀分布到帧时隙中进行分组应答,从而降低标签碰撞概率。仿真实验结果表明,在标签数与帧时隙数之比小于1. 8 的情况下,该算法最大系统吞吐量可达50% ,优于FSA 算法及碰撞分组算法。
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计算机工程. 2015, 41(6): 96-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.018
针对PRP-MAC 协议中分组冲突导致网络吞吐量减小的问题,提出一种带有冲突避免机制的流控多址接入协议SCMA-CA。该协议可用于MIMO Ad Hoc 网络,其在PRP-MAC 定义的控制分组基础上,新增CTS 分组类型,并利用MIMO 技术的流控能力实现冲突避免和最大化数据流数目。仿真结果表明,SCMA-CA 协议不仅可避免发送节点数增加时控制分组和数据分组的冲突,提高网络吞吐量,同时又适用于天线多样化的环境,能有效增强网络性能。
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计算机工程. 2015, 41(6): 102-109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.019
为解决无线传感器网络(WSN)的“热点”问题,避免因网络局部突发事件造成网络过早失效,提出一种带移动节点的WSN 节能路由算法。该算法基于网格思想,根据节点的剩余能量以及节点到簇重心坐标距离的加权和来选举簇头,通过可控移动策略调度sink 节点接收簇头所收集的数据,节省网络能耗。同时引入能量不受限的中继节点,调度该节点服务于信息传输大的区域,延长网络生存时间。通过仿真实验分析sink 节点的移动速度以及加权系数对算法性能的影响,结果表明,该算法在网络的生存时间、总能耗和sink 节点接收数据量3 个方面均优于TTDD 和MSEERP 算法。当sink 节点的移动速度为5 m / s、加权系数为0. 6 时,算法性能最佳。
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计算机工程. 2015, 41(6): 110-115. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.020
随着抗合谋参数值增大,CFF 码的编码效率呈下降趋势。为解决该难题,提出一种新的抗合谋数字指纹编码方案,并设计相应的编码生成算法和检测算法。生成算法以小参数构建的CFF 码为内码、I 码为外码生成级联编码,编码效率等同于嵌入CFF 码的编码效率,降低了编码难度。检测算法在确定编码所在的CFF 子块位置后,对指纹特征码字位置进行跟踪从而发现叛逆者。在基于非对称数字指纹的音频盗版追踪系统上进行测试,结果表明,该方案保持了CFF 码抗多种类型合谋攻击的特性,叛逆者追踪成功率超过80% ,且未发生误判现象,能为依法制裁叛逆者提供法律证据。
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计算机工程. 2015, 41(6): 116-120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.021
Bootkit 通过将加载时间点提前到引导阶段,能够对其操作系统下的恶意行为进行隐藏以绕过多数安全软件。为此,对Bootkit 的动态行为隐藏机制进行形式化建模,扩展协同隐藏机制以揭示Bootkit 高隐蔽性,并且利用大部分Bootkit 在磁盘上隐藏恶意PE 文件的特点,设计并实现一种PE 文件匹配算法。实验结果表明,该算法在磁盘隐蔽扇区中匹配特定的模式串以寻找潜在的恶意PE 文件,在针对Bootkit 样本的检测中取得了较好效果。
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计算机工程. 2015, 41(6): 121-125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.022
针对高维大样本空间中支持向量机(SVM)存在计算复杂度高、分类精度低等问题,在随机子空间方法与主成分分析方法的基础上,提出一种特征加权支持向量机的高维隐写盲检测方法。通过随机子空间对原始高维样本的特征空间进行随机采样,产生多个低维的特征子集,在特征子集中采用主成分分析法进行特征提取,并利用卡方统计计算特征权重,运用特征加权核函数训练各基SVM 分类器,并用多数投票法融合各基分类器结果得到最终分类结果。对HUGO 隐写算法的实验结果表明,该方法能有效降低SVM 计算复杂度,与传统方法相比,具有较高的隐写检测率和更快的分类速度。
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计算机工程. 2015, 41(6): 126-129,135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.023
分析基于生物特征与二次剩余的远程用户认证方案,指出其存在不能抵抗冒充用户攻击、假冒服务器攻击、会话密钥泄露攻击和拒绝服务攻击等安全缺陷,基于此提出一个基于生物特征、口令与智能卡的匿名远程用户认证方案,主要包含注册、登录、认证和口令更新4 个阶段。分析结果表明,该方案不仅克服了远程用户认证方案的安全缺陷,而且还可以抵抗智能卡丢失攻击、重放攻击,并实现了用户匿名性。
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计算机工程. 2015, 41(6): 130-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.024
在现有基于LUC 密码体制的秘密共享方案基础上,提出一种新的动态多秘密共享方案。该方案无需在秘密分发者与成员之间建立安全信道,就能对成员和秘密进行动态添加或删除。在秘密重构过程中,合作成员只需向指定生成者提交影子份额,且验证者可对影子份额进行公开验证,从而使得系统无需更新成员的秘密份额即可实现一次性共享多个秘密和多组秘密。通过随机预言机模型对该方案进行验证,结果表明,在离散对数问题的假设下该方案是语义安全的,并且在计算量、安全性、总体性能方面均优于传统秘密共享方案。
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计算机工程. 2015, 41(6): 136-142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.025
为提高公交系统智能化管理水平,提出一种公交客流自动统计方法。采用直方图统计与多帧平均的方法提取视频背景,使用背景边缘去除算法得到乘客目标边缘轮廓信息。在此基础上,根据乘客头部轮廓的类圆特性, 利用基于梯度信息的Hough 变换圆检测算法完成乘客头部轮廓的识别,通过基于Kalman 滤波预测的CamShift 目标跟踪算法实现乘客的检测与计数。实验结果表明,该方法能有效消除背景图像中的噪声以及背景边缘,准确识别乘客目标并对其跟踪计数,从而提高城市公共交通运输效率。
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计算机工程. 2015, 41(6): 143-146. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.026
有向无环图支持向量机(DAG-SVM)对于N 类别分类问题,会构造N × (N - 1) / 2 个支持向量机分类器 (为每2 个类构造一个支持向量机),DAG-SVM 可能出现由于节点选择不佳而导致整个分类器分类结果较差的情况。为此,提出一种改进的DAG-SVM。通过为每一层建立备选节点集合进行节点选择,选取下层备选节点集合中训练分类精度最高的一个节点组合作为当前层节点的下层节点,从而优化DAG-SVM 的拓扑结构。实验结果表明,与已有的DAG-SVM,1-vs-1 SVM,1-vs-a SVM 方法相比,该方法的分类精度较高。
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计算机工程. 2015, 41(6): 147-151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.027
为克服人工蜂群算法在求解函数优化问题时存在收敛精度低、收敛速度慢的缺点,提出一种改进的人工蜂群算法。为提高人工蜂群算法的局部搜索能力和避免早熟收敛,跟随蜂在当前最优解的周围进行局部搜索,并随着迭代次数的增加,逐渐缩小侦查蜂在当前最优解周围的局部搜索范围。通过6 个标准测试函数完成仿真实验, 结果表明,与基本人工蜂群算法相比,改进算法在寻优精度和收敛速度上均得到提高。
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计算机工程. 2015, 41(6): 152-157. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.028
为高效准确地寻找最佳供应链伙伴组合,提出一种供应链伙伴选择的多目标优化模型。以提高企业声誉稳定性、企业与盟主企业拟合度极大化,以及供应链伙伴组合总体声誉极大化为目标函数,利用保留精英策略的非支配遗传算法进行求解,以减少优秀企业在迭代过程中被淘汰的概率,并找到Pareto 最优解。算例结果表明,与供应链伙伴选择独立决策模型以及TOPSIS 模型相比,该模型不仅有助于选取稳定性更高的伙伴组合,并能实现供应链整体综合效用的最大化。
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计算机工程. 2015, 41(6): 158-164. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.029
在脑电图(EEG)信号识别中,EEG 信号的采样环境、病人状态的多样性导致分类器训练所用的源域与分类器测试所用的目标域不匹配,分类器在目标域上表现不佳。为此,引入邻域适应策略,提出一种基于子空间相似度的改进主成分分析特征提取方法(SSM-PCA),在选择主成分时,考虑源域和目标域数据的几何和统计特性,并结合迁移学习分类器大间隔投射迁移支持向量机(LMPROJ),给出以SSM-PCA 为基础的LMPROJ 分类识别方法。实验结果表明,与结合PCA 特征抽取技术和K 近邻分类器实现的识别方法相比,该方法在识别正确率方面得到较大提升。
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计算机工程. 2015, 41(6): 165-171. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.030
传统K-means 算法在随机选取初始聚类中心时,容易导致结果不稳定,谱聚类算法直接在相似矩阵上进行分割,对结果的准确性影响较大,而局部和全局正则化聚类算法未考虑数据空间分布对结果的影响。为此,引入离散度矩阵对局部和全局正则化聚类算法进行改进。改进算法考虑数据的分布信息,通过在局部信息目标函数中引入离散度矩阵,结合全局信息的目标函数,将目标函数最小化问题转换为分解稀疏矩阵特征的问题。在UCI 机器学习数据集和公共数据挖掘数据集上的实验结果表明,与K-means 及标准谱聚类算法相比,该算法的预测精度更高。
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计算机工程. 2015, 41(6): 172-177. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.031
语言评价矩阵一致性分析和专家客观权重确定是语言型多属性群决策中的2 个重要问题,将两者视为一个整体进行研究。基于语言评价矩阵偏差度概念对评价矩阵一致度进行定义和度量,结合群体一致性最优思想和智能优化算法,构建基于语言型决策矩阵的专家客观权重赋权优化模型并给出求解方法,在此基础上提出基于客观权重的语言型多属性群决策方法。通过实例分析说明该模型得到的专家客观权重满足一致性条件。
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计算机工程. 2015, 41(6): 178-182,187. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.032
针对传统层次聚类算法在处理大规模数据时效率低下的问题,提出一种快速层次聚类算法。根据数据点密度值的大小依次确定初始聚类中心,使用最小生成树算法对初始聚类中心间的相似度距离进行存储,寻找最优合并路径,从而减少更新距离矩阵的计算量和空间复杂度,并优化减法聚类中的收敛函数。在UCI 数据集上的实验结果表明,该算法比传统聚类算法执行速度更快、效率更高,且随着数据量的增多,在时间消耗方面的优势更明显。
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计算机工程. 2015, 41(6): 183-187. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.033
软件错误报告的自动分类能够节省大量人力和时间,然而用户提交的错误报告主观性较强,对错误报告的描述较随意,造成自动分类的效率低下。为此,基于传统的词频-逆向文件频率(TF-IDF)算法,结合文档内词条频度与词条在同类别及不同类别文档中的分布情况,提出2 种特征降维的改进算法,降维后再对词条进行权值处理, 进一步提高特征降维的效果。实验结果表明,应用该算法得到的错误报告自动分类在精确率、召回率、F1 值和准确度等指标上比现有算法都有明显提高。
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计算机工程. 2015, 41(6): 188-194,200. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.034
为提高基于内容的图像检索(CBIR)算法的检索性能,提出一种同时进行自适应特征提取和选择的CBIR 算法。该算法通过同步特征提取和选择,减少低级视觉特征和高级语义之间的语义差距,使用参数化小波提高图像细节的准确度,利用混合引力搜索算法优化颜色直方图特征中母小波函数和量化间隔参数。在Corel 收集的 1 000 幅图像上的实验结果表明,相比最相关特征算法、引力搜索算法和支持向量机的融合算法、模糊颜色直方图和模糊字符串匹配的融合算法,该算法的检索精度较高,平均耗时较少。
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计算机工程. 2015, 41(6): 195-200. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.035
传统二维Otsu 阈值分割算法未考虑人类视觉特性,分割结果不符合人眼视觉感受。为此,提出一种二维 Otsu 算法与侧抑制网络相结合的分割算法。该算法从基于人类视觉系统的侧抑制网络出发,利用侧抑制网络增强中心,抑制周围的特性,通过侧抑制网络处理原始图像,得到侧抑制图像,构建基于像素的灰度信息和侧抑制信息的二维直方图,并采用类间最大方差作为最佳阈值的选取准则。实验结果表明,与传统的Otsu 算法和二维Otsu 算法等相比,该算法具有较好的对比度、光照强度适应性和间断拟合能力,并能提高对图像噪声的鲁棒性,获得更理想的分割结果。
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计算机工程. 2015, 41(6): 201-205,210. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.036
线裁剪算法已被广泛应用于图像缩放中,但原始图像经线裁剪缩放后易出现失真、过度删除等畸变。为此,提出一种改进的图像适配算法。利用低通滤波器合并相邻裁剪线,应用门限技术标注不可删除点,避免下次迭代中新的裁剪线穿过高能量点,使用停止准则使得线裁剪操作进行到一定程度时,阻止其进一步迭代而产生穿过主体目标的裁剪线。实验结果表明,与前向、后向线裁剪算法相比,改进算法在不增加时间和空间复杂度的情况下,防止了线裁剪算法失真、过度删除的问题,产生较少的畸变,得到了更好的缩放效果。
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计算机工程. 2015, 41(6): 206-210. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.037
概率跟踪算法仅对行走概率最大的方向进行跟踪,忽略了纤维走向概率较大的方向,且运算速度较慢。为此,提出一种基于阈值的快速概率跟踪算法。设定纤维走向的概率阈值,以找到更多交叉和分叉的纤维,在不影响纤维跟踪效果的情况下,对计算参数进行简化,从而提高运算速度。实验结果表明,与概率跟踪算法相比,该算法能更好地反映脑白质内神经纤维的分布情况,且缩短运算时间。
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计算机工程. 2015, 41(6): 211-215,220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.038
针对传统基于超完备字典的图像超分辨率重建算法训练样本庞大、训练时间长、稀疏度固定,且迭代时间长的问题,提出一种快速的图像超分辨率重建算法。该算法在字典训练阶段引入快速核密度估计算法对训练样本规模进行估计,得到数量合理的训练样本,在稀疏表示阶段使用改进的广义正交匹配追踪算法,克服稀疏表示算法中固定稀疏度的缺陷。实验结果表明,相比传统字典训练算法,该算法能提高超分辨率重构的精度,且平均迭代时间较少。
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计算机工程. 2015, 41(6): 216-220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.039
目前常用的评估算法忽视了图像中携带重要信息的边缘特征。基于感兴趣区域的双尺度边缘结构相似度算法虽然考虑了边缘信息的重要性,但对边缘信息的识别效果不理想。针对以上问题,提出边缘结构相似度图像质量评估算法,将图像分为感兴趣区域与不感兴趣区域,分别用边缘结构相似度算法和结构相似度算法对2 种区域进行质量评估,并实现加权组合。实验结果表明,该算法对边缘信息的识别能力更强,对图像质量的变化更加敏感。
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计算机工程. 2015, 41(6): 221-226. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.040
针对复杂背景下的行人检测问题,提出一种两级级联的快速行人检测算法。第一级采用竖直方向的边缘对称特征和基于行人先验知识的弱分类器,排除大部分非行人区域。第二级采用梯度方向直方图特征和基于 LC-KSVD字典学习的稀疏表示分类算法,对剩余区域进行精确检测。实验结果表明,该算法在保证检测精度的同时缩短了行人检测的时间,并且对遮挡情况有较好的鲁棒性。在INRIA 数据库上每幅图像平均检测时间仅为 69 ms,对数平均漏检率为38% ,较CENTRIST + C4 算法和HOG + SVM 算法的漏检率有所降低,并提升了检测速度。
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计算机工程. 2015, 41(6): 227-230. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.041
针对Harris 算法在图像处理过程中特征点提取实时性和抗噪能力较差、计算量大的问题,提出一种结合像素点灰度差的Harris 角点检测算法。将被检测点与半径为3 的邻近圆周上16 个像素点作对比,以此计算非相似像素点的个数来确定候选角点,通过Harris 角点响应函数提取角点,并结合SUSAN 算法的思想去除伪角点。实验结果表明,改进算法提高了原算法的实时性,增加了角点提取的数量,并且能有效去除大多数伪角点,提高图像角点检测的速度和正确性。
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计算机工程. 2015, 41(6): 231-235. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.042
为了在形变仿真中以较低的时间和空间复杂度获取高质量的仿真效果,同时兼顾系统的稳定性,提出一种改进的形状匹配算法。该算法采用Splat 图元代替形状匹配形变算法中的点图元,通过调节参数动态控制采样密度,自动调节Splat 图元半径的大小,用最少的Splat 图元无缝覆盖物体表面,保障后期渲染效果,并使用形状匹配算法完成形变计算。仿真结果表明,对于相同复杂度的几何模型,与基于点图元的形状匹配经典算法相比,改进算法的存储空间减少约50% ,计算效率提高近2 倍,且算法稳定性更高。
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计算机工程. 2015, 41(6): 236-239,253. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.043
基于区域的局部二值拟合模型在处理灰度不均匀图像方面有较大优势,但其只考虑原始图像灰度的平均统计信息,对于包含大量噪声的图像通常很难获得理想的效果。为克服上述缺陷,提出一种基于原始图像和差分图像统计信息的分割模型。该模型在原始图像灰度统计信息的基础上,加入差分图像信息,分别对原始图像和差分图像构造以高斯函数为核函数的能量方程,并运用梯度下降法求解,驱使活动轮廓向目标边缘演化。实验结果表明, 与传统活动轮廓模型相比,该模型能正确提取含有噪声和信噪比低的图像,同时对初始轮廓曲线有更高的鲁棒性。
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计算机工程. 2015, 41(6): 240-246,257. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.044
针对视频监控中运动目标检测时间复杂度高的问题,提出一种基于灰度特征模型的背景消除方法。通过提取视频图像像素的灰色特征,将视频图像中每个位置上的像素点用一个灰度特征集合来表征,并以此为依据计算各像素点灰度值与灰度特征集合中的像素点灰度值之间的距离,判别对应像素点的背景与前景状态,从而实现视频图像的背景消除。实验结果表明,该方法在处理效果接近的情况下,可以显著提升运动目标的检测速度,降低处理的时间复杂度。
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计算机工程. 2015, 41(6): 247-253. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.045
为实现物流系统整体优化,考虑失灵风险、随机需求、设施容量约束、提前期等因素,以系统总成本最小与客户满意度最高为目标,建立一个两级物流网络的随机多目标定位-库存问题模型。该模型是一个双目标的非线性离散混合整数规划模型。在此基础上,设计一种改进的基于小生境技术的非支配排序多目标遗传算法。实验结果表明,该算法可得模型的Pateto 前沿解集,与标准非支配排序遗传算法相比,改进算法在收敛代数及解的数量和分布上均具有明显优势。在实际应用中,决策者可根据需要及偏好在Pateto 候选解中选择合适的优化决策方案。
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计算机工程. 2015, 41(6): 254-257. https://doi.org/10.3969/j.iss10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.046
词汇学习是学习英语的基础,传统记忆模型采用机械的记忆方法,使用户在固定的时间周期内记忆词汇, 这些静态的记忆模型计划制定复杂,不利于用户有效记忆词汇。针对上述问题,提出一种智能词汇记忆模型。从生物的记忆过程出发,采用幂函数量化艾宾浩斯生物记忆曲线,利用生物记忆曲线追踪每个单词的学习情况,在单词临近遗忘的边缘提醒用户及时复习,动态调整生物记忆曲线。实验结果表明,与传统记忆模型相比,该模型能为用户制定精确的复习计划,可减少用户37. 04% 的时间用来掌握词汇,具有更高的记忆效率。
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计算机工程. 2015, 41(6): 258-262,268. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.047
物体受外力作用时因发生位移变形而导致结构损坏。针对该问题,以双目视觉原理建立物体三维数学模型,研究相机标定和特征提取,完成特征匹配,恢复标识点三维几何信息,得到物体位移。由于传统的相机标定法在常规尺寸应用中精度较高,一旦超出视场范围其测量精度迅速降低,不适于大视场测量,因此引入一种针对大视场测量的非参数相机标定法,并建立基于非参数的成像模型。通过在不同环境下分别对2 种标定方法进行精度对比实验,结果表明,非参数相机标定法比传统的参数相机标定法精度提高约72. 5% ,且稳定性好,可满足物体位移测量的需求。
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计算机工程. 2015, 41(6): 263-268. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.048
当前网络科学在对网络建模时只关注拓扑结构,而忽视了节点和连边自身的属性。针对该问题,提出通过异质网络中的异质元素(异质节点和异质连边)进行建模,将异质元素视为非线性系统,同时基于逻辑触发的思想构建异质网络的拓扑结构模型,模拟网络信息流程,并以此形成异质网络中存在的各种体系能力。实验结果表明, 基于逻辑出发的异质网络模型,在进行网络分析时具有较好的可用性及可扩展性。
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计算机工程. 2015, 41(6): 269-273,279. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.049
为有效管理嵌入式系统,尤其是减少移动终端的电源功耗,设计一种更加精确的动态电源管理方案。在 Linux 平台上运行,基于API 行为特点,利用BP 神经网络算法进行应用类型预测,通过对应用类型的预测,提前对系统状态进行调整。实验结果表明,在不影响系统性能的前提下,该方案可有效降低功耗,实现对嵌入式设备电源的实时、动态管理。
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计算机工程. 2015, 41(6): 274-279. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.050
针对在船队航行过程中,由于网络通信不稳定引起的P2P 分布式系统节点频发的退出问题,通过优化P2P 分布式架构的容错策略,提高系统的抗灾能力。探讨并设计在海洋环境下分布式系统的容错机制,提出更加适用于全新容错机制的节点选举方法,提高节点选举的可靠性和稳定性。在优化的P2P 架构下,设计并实现基于船队出海环境的分布式数据平台原型系统。通过仿真实验证明该系统具有较好的可伸缩性、独立性和稳定性。
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计算机工程. 2015, 41(6): 280-286,293. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.051
针对充电设施监控系统在大并发数据处理上的难点,提出基于M / M / c 排队论模型的数据并发控制算法。对数据帧在监控系统中的传输过程进行分析,确定解决通信服务器中数据传输的实时性和并发性问题是提高监控系统性能的关键。根据随机过程理论得到充电机数据帧进入通信服务器的过程服从泊松分布的结论,利用排队论建立并发控制算法的数学模型,采用多线程和多队列技术实现数据并发处理算法。根据性能指标,对损失代价和最优网关数量的关系进行定量分析,得到求解最优网关数量的优化方法。将并发处理算法应用到大型充电站中进行分析实验,结果表明,该算法不仅能够满足数据帧传输的实时性和并发性需求,且证明了网关优化方法可准确推导出最优网关的数量。
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计算机工程. 2015, 41(6): 287-293. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.052
Intel 提出的第三代总线技术PCI Express 在结构上可以满足计算机系统的发展对总线带宽的要求,基于 PCIE 的设计得以蓬勃发展,对PCIE 的验证也成为SoC 功能验证的重要组成部分。为此,设计并实现一种状态图和覆盖率组合驱动的自动化验证平台,主要包括激励生成、自动检测和覆盖率分析机制,并将其应用于一款基于 PCIE 接口的协议栈芯片的功能验证。实验结果表明,该验证平台具有较好的激励生成机制,能够对协议栈芯片进行全面验证,同时具有较好的复用性、可扩展性,可以对多个协议栈的互连进行验证。
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计算机工程. 2015, 41(6): 294-299,305. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.053
以建设智能化日光温室物联网为目标,提出日光温室群物联网服务平台设计方案。该平台包括感知操作层、采集控制层、组网传输层、门户服务层和后台云支撑层5 个层次,实现了温室群的数据存储、管理控制和云数据分析等功能。设计面向日光温室生产动态过程的实时云预警技术及云分析建模系统,提高日光温室生产的精细化作业水平。应用结果表明,该平台能扩大日光温室的管理规模,降低物联网系统建设和运行成本,提高日光温室群物联网的大数据存储和数据分析能力,并且具有良好的可扩展性、安全性和稳定性,在农业信息化领域有较好的推广前景。
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计算机工程. 2015, 41(6): 300-305. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.054
无模型控制是一种不依赖被控对象数学模型的控制方法,对于复杂系统有较好的控制效果。大时滞系统控制的稳定性和快速性是一对相互对立的问题,以往较多关注其稳定性研究,对其快速性研究较少。为此,在基本无模型控制方法的基础上,借鉴功能组合控制方法的思想,在泛模型中引入速度因子v(k),得到一种改进的无模型控制方法,能够提高无模型控制方法对大时滞系统的控制速度,兼顾其控制稳定性和快速性。对改进无模型控制方法的有界输入有界输出稳定性及收敛性证明验证了该方法的可行性。同时Matlab 仿真实验表明该方法可提高对大时滞系统的控制速度。
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计算机工程. 2015, 41(6): 306-309,315. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.055
在由容积传导采集的脑电数据中,可用于识别的信号非常模糊。为此,对三通道采集的运动想象脑电数据进行分析,融合多个识别结果以提高识别效果。预处理三通道采集的脑电数据,分别计算每个通道的功率谱,提取运动想象相关的功率谱值作为特征值,应用线性识别方法及Choquet 模糊积分对得到的多个结果进行融合。使用 2003 年国际BCI 竞赛数据和实验室测得的数据验证融合效果,结果显示融合后的识别准确率明显高于单一识别器。
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计算机工程. 2015, 41(6): 310-315. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.056
为提高地下结构震害风险判决的科学性和智能化水平,提出一种基于证据理论的地下结构震害风险信息融合方法。在地下结构震害风险智能监测的基础上,根据震害风险融合原理,构建基于智能监测和专家判决的地下结构震害风险融合模型。遵循证据理论的原则和模型规则,构造统一的地下结构震害状态空间和风险概率表达方式,建立风险融合证据框架,确定判决规则,设计风险融合证据模型组件。计算结果表明,该模型能有效提高地下结构震害信息诊断的可信度,充分显示了该融合模型组件的有效性。
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计算机工程. 2015, 41(6): 316-321. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.06.057
针对广播式自动相关监视系统中的虚假目标识别问题,采用一种到达时间差与到达时间和2 种定位方法相结合的新型混合定位方法,获取目标真实空间位置,将其与自动相关监视报文中的位置数据进行比对来判断虚假目标。为使混合定位更加精确与快速,利用最小二乘法对目标初始定位,再将其作为Taylor 级数展开迭代的初值,精确估计目标位置。模拟仿真结果表明,混合定位方法解决了Taylor 级数展开算法中结果可能不收敛的问题, 且在相同地面站布局条件下,其精度和稳定性较传统到达时间差定位方法更高。
第50卷 第4期
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
国际刊号：ISSN 1000-3428