2015年, 第41卷, 第10期 刊出日期：2015-10-15
-
全选|
-
-
计算机工程. 2015, 41(10): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.001在当前网络视频监控系统中,数据网关与摄像机采用手动关联方式,进行大规模实时转码时易使单点负载过高。针对该问题,提出一种基于负载均衡策略的自适应关联方式。设计设备休眠和迁移机制,每台网关记录设备闲置时间,将超时设备投入休眠以降低自身负载。网关调度器周期性获取各网关负载,通过引入负载预警区和二次指数平滑模型预测负载,将过载判断时机提前。过载网关根据最近调用结束优先原则结合设备活跃度选择设备进行迁移,从而间接实现负载转移。实验结果表明,在4台网关36组轮切测试环境下,该方式较手动关联可缩短42.9%的实况开始平均响应时间。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 6-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.002
普通PC机上搭载的GPU显卡存在功耗低、性能差的问题,不能满足大规模统一计算设备架构(CUDA)并行计算的需求。为此,将计算密集型任务转移到GPU集群中完成,设计并实现基于B/S模式的GPU集群管理系统,用户通过网页提交CUDA代码即可得到GPU集群计算后的结果。测试结果表明,该系统可使用户在任何能使用浏览器的电子设备上完成基于CUDA的计算密集型任务,不仅方便用户使用,而且能加速程序的运行过程,提高工作效率。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 10-13,19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.003
在非连续正交频分复用系统中,由于峰值功率平均比(PAPR)较高,导致发射端硬件设备难以实现,严重制约其实用性。为此,提出一种改进型子载波预留PAPR抑制算法。根据频谱感知结果,分别在主用户使用频段和未使用频段内合理选取预留子载波,并通过自适应调整频段内预留子载波的数目和幅值,在满足对主用户不造成干扰或次用户频谱利用率提高的条件下,使整个非连续正交频分复用系统的PAPR得到有效抑制。理论分析和仿真结果表明,与传统算法相比,改进的子载波预留PAPR抑制算法在提高认知用户频谱利用率的同时,具有较好的峰均比抑制性能。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 14-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.004
针对目前片上系统(SoC)低功耗低成本与接口协议多样化的特点,分析多种常用外设接口协议,提出一种多标准通信协议的可配置接口控制器架构。该架构设计支持硬件重构和软件配置,通过可配置状态机实现多标准通信协议。在SoC设计中控制器可取代多个外设接口,从而减少芯片面积和功耗,降低整体成本。实验结果表明,该控制器架构能兼容I2C,SPI,UART等常用外设接口,与I2C,SPI,UART三者总和相比,面积节省65.2%,功耗节省67.8%。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 20-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.005传感器技术和移动通信设备的发展使位置服务(LBS)得到广泛应用。与此同时,在服务过程中所产生的隐私问题也成为关注的焦点。为此,针对LBS位置隐私的保护问题,构造一个用户协作的分布式模型,并设计一种新的隐私保护方案。在构建匿名区时,使用贝叶斯Nash均衡思想以及安全多方求和技术以保证用户信息的隐私。在处理查询结果时,引入Voronoi图的方法以提高查询效率。分析结果表明,该方案考虑了用户节点自私和不可信的情况,并且简化了查询过程,在保护隐私的同时可提高服务的整体性能。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 26-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.006传统分水岭分割算法存在过分割和对噪音敏感等问题,为此,研究者针对算法中前处理和后处理过程分别展开研究。介绍自上而下的模拟降水算法和自下而上的模拟泛洪算法,分析待输入梯度图像的重构处理过程、分割后区域的合并处理过程以及前后结合处理过程,归纳前、后处理及前后结合处理的分水岭分割算法改进,评价改进效果,总结并提出待解决的研究方向及解决思路。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 31-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.007为研究社会网络中信息自身特征对信息传播过程的影响,利用信息量属性和信息附着力属性刻画信息特征,提出一个结合信息特征和记忆效应的信息传播模型,并将该模型在规则网络、小世界网络、随机网络和BA无标度网络上分别进行仿真实验。结果表明,信息量属性对信息传播速度和范围的影响大于信息附着力属性,并且在一定的信息特征下,个体选择传播信息时所需接触的信息次数存在固定值,尤其在规则网络中大部分个体在第2次接触信息时选择传播信息的概率最大。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 37-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.008局部社区发现是网络拓扑研究中的热点,从起始节点的最大结合性节点出发,提出一个基于给定节点的局部社区发现算法。对整个社区进行广度优先搜索(BFS),从起始节点开始找到最大结合性节点,基于节点相似度(共同好友数目)并且利用BFS进行社区发现,对所发现的社区进行剪枝策略,从而得到起始节点所在的局部社团。实验结果证明,该算法在不降低精度的前提下,时间复杂度为O(kd3)。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 42-46,52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.009推荐系统的多样性正日益成为评价推荐质量的重要指标。为提高传统协同过滤推荐算法的个体多样性，在基于项目的协同过滤推荐算法的基础上，加入项目的类别属性信息，定义项目类别贡献函数以改进预测评分公式，提高与目标项目类别不完全相同的项目得分，实现最优项目推荐。实验结果表明，在保证一定推荐精确度的前提下，改进算法增强了推荐系统的个体多样性，具有更高的推荐质量。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 47-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.010针对现实世界中样本对象的不确定性及样本对象间界限划分的模糊性,提出基于模糊C-均值的空间不确定数据聚类算法UFCM。但由于UFCM算法在聚类过程中涉及大量期望距离的复杂积分计算,导致UFCM算法性能不理想,进而给出改进算法I_UFCM,将空间不确定对象聚类问题转化为传统的确定对象聚类问题,采用相似度计算公式减少期望距离的计算量,提高聚类结果的质量。实验结果表明,与UFCM和UK-Means算法相比,I_UFCM算法在空间不确定数据集上具有更好的聚类性能,CUP耗时降低了90%以上。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 53-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.011针对多车型、多物资特征的应急物资调度问题,设计分层调度方案,同时给出由两层物资调度系统组成的调度算例,并将该算例转化为2个相关的单层物资调度问题。以最小化系统调度任务完成时间为目标函数,利用遗传算法对一级和二级调度方案进行求解,得出系统中每种车型依次将何种货物从何地运往何处的具体方案。通过车辆各自运输任务的运货量计算和仓库点物资的实时统计结果表明,该分层调度方案符合各仓库出货量不超过现存量且各灾害点物资需求得到满足的供求条件,求解步骤简单且运行速度快。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 59-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.012根据航空航天综合电子系统中的消息传输要求,在时间触发总线网络架构及时间触发协议(TTP)的基础上,分析时间触发总线的流量类型。针对TTP总线中时间触发周期消息和事件触发非周期消息2种类型的流量,设计基于流量转换策略的消息调度机制,包括周期消息优先级调度算法及非周期消息缩微重排序调度算法。通过建立TTP总线的消息传输模型,分析并计算TTP总线中周期消息的传输时延,结合通信降级机制及网络演算方法,得到TTP总线中非周期消息的服务曲线、到达曲线和延迟上界。通过建立TTP总线仿真模型,得出实验最大时延与理论最大时延一致,从而验证基于流量转换策略的消息调度机制能够保证不同类型流量的实时传输。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 66-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.013以海上测试和水池测试为主的多普勒计程仪测试存在周期长、成本较高等缺点。为此,根据多普勒计程仪的测速原理,研究深度和速度模拟原理,在现场可编程门阵列(FPGA)的基础上,设计一种新的海底回波信号模拟器。该模拟器模拟海底回波信号,在多普勒计程仪接收模拟的回波信号后进行计算,从而得到深度和速度值,对比设定值以达到检验多普勒计程仪的目的。实验结果证明该模拟器的测量误差较小。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 71-75,82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.014
常用Jack分析软件在失重状态下无法实现对动作的复杂动力学分析和计算。针对该问题,提出一种虚拟人运动分析软件设计方法。依据人体的基本结构和动态特征,结合刚体运动学和机器人学技术,将虚拟人划分成15个体段,使各体段简化为匀质刚体,并建立多刚体动力学模型,应用机器人Denavit-Hartenberg分析方法进行虚拟人的建模和分析,在此基础上,采用标准C语言形式编写虚拟人的运动学和动力学分析算法,利用OpenGL工具开发可视化仿真界面建立虚拟人的三维仿真场景。通过虚拟人飘浮出舱动作的运动仿真验证了平台的可行性和较好的人机交互性。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 76-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.015针对现有嵌入式系统最坏执行时间(WCET)的静态分析方法效率低下问题,利用最小传播算法对程序流进行分析,获得程序中每一个基本块的最小树约束,通过象征性循环上界约束对所求函数中的内部循环变量进行再次约束,并结合最小树约束获得程序的WCET表达式。使用静态预估分析方法对每一个基本块的底层指令周期进行绝对估值,将底层指令周期代入WCET表达式计算出程序最终的WCET值。实验结果表明,与基于程序控制流程图的程序执行时间静态分析方法相比,该方法在保证程序分析精度的同时,大幅提高了分析效率。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 83-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.016为提高压缩感知波达方向估计的阵列利用率,提出一种基于非均匀线阵的正交匹配追踪(OMP)算法。根据来波方向的大致范围,分别利用等角度方式和等正弦方式将空间角度划分成若干份,使用非均匀线阵作为信号的接收阵列,并将经过角度划分的非均匀线阵阵列流形阵作为观测矩阵,采用观测矩阵对信号进行投影测量得到维数较低的观测值,从观测值中重构原信号,进而得到待估计信源的方位信息。仿真结果表明,与多重信号分类(MUSIC)算法相比,该算法所需快拍数小、抗噪能力强、阵列利用率高,与均匀线阵条件下的OMP算法和基于空间平滑的MUSIC算法相比,具有更高的测角分辨力和更强的解相干能力。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 88-93. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.017传统容滞网络散发等待路由算法的节点副本数是确定的,使得获得节点的转发次数具有一定的盲目性,不能很好地适应网络环境,降低了递交率。针对该问题,研究节点的最终平均缓冲区占用率和副本数的关系,提出一种基于缓冲区占用率的路由算法。该算法由节点的最终平均缓冲区占用率动态调整初始化副本数。在节点的最终平均缓冲区占用率较低的情况下,增大报文的初始化副本数,以提高递交率,在节点的最终平均缓冲区占用率较高的情况下,减小报文的初始化副本数,以避免拥塞的发生。仿真结果表明,与二分法散发等待路由算法相比,当网络中节点的平均缓存占用率较低时,该算法能改善递交率和降低网络平均延时。当网络中节点的平均缓存占用率较高时,在改进递交率的同时,能降低整个网络的开销。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 94-98,104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.018在无线传感器网络中通过构建连通支配集来组成虚拟的骨干,使网络数据的收集变得层次化,更可以防止节点的死亡造成数据链的断裂,然而最小的连通支配集不能均衡各节点的能量消耗,导致部分节点过早死亡。为此,基于连通支配集的无线传感器网络,提出一种自适应的数据调度算法,通过选择能量和度比较大的节点组成支配集,支配集组成较高能量的网络骨干,数据经过自适应的调度沿着较小规模的网络骨干寻找路由直到发给基站。实验结果表明,该算法在较小的网络规模中具有容错性,可以减少能量消耗并延长网络生命周期。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 99-104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.019下一代无线网络是多种无线接入技术共存的异构网络,要充分利用各种无线网络的资源,需要实现异构网络的融合,但网络融合却面临异构网络环境下的接入请求控制问题。为此,在长期演进、无线局域网、设备直连构成的无线异构网络下,提出一种异构网络接入控制算法。根据不同的业务类型、终端移动性及网络负载状态,利用匹配系数所构成的回报函数,反映网络对相应业务及移动性的贡献程度,通过Q学习算法选择合适的网络接入方式。仿真结果表明,该算法具有高效的在线学习能力,能够有效提升网络在频谱效用和阻塞率方面的性能,实现自主的无线资源管理。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 105-110. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.020
关于设备与设备(D2D)通信的研究大多以网络吞吐量最大化为目的,忽略D2D链路模式选择造成的巨大能耗。为此,基于实际链路数据速率模型,将正交频分多址无线网络的D2D问题建模为非线性整数规划问题,在使能耗最小化的同时,满足用户数据速率要求。给出一种多项式时间有效求解联合算法,确定模式选择、信道和功率分配。仿真实验结果表明,与多种基准算法相比,该算法可明显降低功耗,节约幅度达57%以上。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 111-116. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.021在网络控制系统(NCS)中,网络诱导时延通常是随机的,且丢包过程同时存在于反馈通道和前馈通道中。针对含短随机时延和异步丢包的网络控制系统稳定性问题,采用不确定系统参数矩阵以克服双通道上随机时延对NCS分析的影响,进而考虑双通道均存在丢包的情况,将NCS建模为具有4个事件率约束的异步动态系统。根据传感器-控制器与控制器-执行器双通道的数据包丢失率,设计状态反馈控制器,稳定NCS闭环指数。通过物联网考勤机的无线传输控制系统实例验证了该方法的有效性。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 117-120,125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.022无线传感器网络通信链路在特定服务质量(QoS)下存在带宽和节点能量分配不均、延时较长,且对服务类型适应能力差等问题。为此,提出一种差分-精英蚁群算法。该算法通过差分进化算法对蚁群优化算法中的参数组合进行寻优,获得最优参数组合,并吸收了精英保存策略、蚁群排序的优点,增加算法收敛速度,利用QoS路由服务类型的特点设置目标函数。仿真结果表明,与基本蚁群算法相比,该算法能以较小的迭代次数收敛到最优解,获得系统最小熵。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 121-125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.023在车辆节点高速移动的专用短程通信(DSRC)网络中易出现拓扑结构频繁变化和信道访问不公平等现象。针对该问题,在媒体访问控制层中,提出一种考虑信道生存时间的DSRC退避算法。该算法利用车辆节点间位置及速度的相互关系动态调整节点的竞争窗口,实现信道的有序竞争。实验结果表明,与传统的二进制指数退避算法相比,该算法在改善信道访问公平性及优化网络性能方面有较好的表现。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 126-129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.024
传统基于身份的签名方案的安全性依赖于密钥的安全,一旦密钥泄露,则需重新发布先前所有的签名。为撤销签名方案中私钥泄露或恶意的用户,提出一个可撤销的基于身份签名方案,并给出解决密钥泄漏的有效方法,在小整数解困难问题下,能抵抗适应性选择消息攻击的强不可伪造性。安全性分析结果表明,该方案不仅满足原有可撤销的基于身份的签名方案的可证明安全性,而且还能抵抗量子攻击。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 130-138,143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.025安全性关键软件影响生命财产安全,必须有定量评估模型来反映此类软件的安全性。传统安全性定量评估通过改进可靠性模型并将软件看作整体评估,而未探究软件失效本质,不能很好地评估软件行为安全性。为此,基于软件失效本质及对安全性关键场景的研究,提出软件交互行为模型,给出从各软件运行条件的关系中构造交互模式依赖图的方法,设计基于软件过程行为的安全性评估模型。实例分析表明,该模型能识别出所有软件过程行为及其发生率、失效率,为每个过程行为赋予风险指数,并计算得到整体的软件风险指数。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 139-143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.026对现有基于身份的部分盲签名方案进行安全性分析,发现大多方案存在公共协商信息可被篡改的漏洞,即攻击者可以在不被察觉的情况下将盲化的消息乘以部分盲因子,从而消除掉方案中的部分盲特性,同时可以伪造签名中的公共协商信息。为此,提出一种改进的部分盲签名方案,以解决基于身份的部分盲签名方案中公共协商信息被伪造的问题。分析方案的部分盲性和不可伪造性,证明其满足部分盲性。在随机预言机模型下,改进方案对适应性选择消息和身份攻击是不可伪造的,与现有基于身份的部分盲签名方案相比,具有更高的效率。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 144-147,154. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.027针对可调加密模式在实际应用中较难生成动态因子和管理密钥的问题,采用复合MPSoC平台硬件支持的方法,应用混沌密码、动态组密钥与硬件密钥防护等技术,提出一种改进的可调加密方案。通过增加小规模硬件部件以换取可调因子与加密的并行计算,支持受资源限制嵌入式设备应用,实现动态密钥管理。实验结果表明,该方法通过并行计算可缩短系统的整体运行时间,提高系统整体效率。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 148-154. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.028安全内壳(SSH)协议可以实现本地主机与远程节点的网络文件传输、远程登录、远程命令执行及其他应用程序的安全执行,其在保障网络安全方面发挥着重要作用。针对第二代安全内壳(SSHV2)协议的安全性进行研究,介绍SSHV2协议体系结构,解析出认证消息的消息结构,基于计算模型应用概率多项式进程演算,即Blanchet演算,对SSHV2安全协议进行形式化建模,并应用安全协议自动化分析工具CryptoVerif分析其认证性,结果表明,在计算模型下SSHV2安全协议具有认证性。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 155-159. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.029传统基于统计特征向量的时间序列符号化算法不能较好地保留时序数据的特征信息,且不支持多维时间序列的符号化。为此,提出一种改进算法。对于单维时间序列,引入特殊点时间序列分割方法,在其基础上实施符号化。对于多维时间序列,在利用基于加权属性的主成分分析方法将多维时间序列转化为单维时间序列后,再实施符号化。实验结果表明,与传统算法相比,改进算法具有较高的精确度,且能保留时序特征点,同时支持多维时间序列的符号化。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 160-164. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.030针对已有噪音地图绘制方法的人力和时间开销较大的问题,设计并实现一种基于群智感知建立的噪音地图系统。该系统包括移动端和服务器端,移动端的智能手机通过麦克风收集所在位置的噪音程度,校正后上传服务器,服务器端汇总噪音数据,恢复缺失数据并供用户查询。实验结果表明,当该系统将移动端校正的数据与标准测量仪的误差控制在3 dB以内时,能以较小的人力和时间开销建立实时细粒度的噪音地图。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 165-170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.031在供应链环境下构建一个多目标Flow Shop调度优化模型,采用灰熵并行分析(GEPA)法优化该多目标模型。在表征序列间相似程度的灰关联分析法基础上引入信息熵理论建立GEPA法,推导出的灰熵并行关联度衡量多目标Pareto解与理想解的相似程度,并将其作为适应度值引导算法进化,避免多目标优化问题中直接对目标权重赋值。在此基础上建立基于灰熵并行分析的遗传算法。实验结果表明,该算法可有效解决供应链环境下高维多目标Flow Shop调度问题,在多目标最优解、性能评价指标等方面均优于基于随机权重的遗传算法。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 171-176. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.032为实现多源特征的优势互补并融合多分类器的决策结果,提出一种改进的多特征表情识别方法。利用链码编码刻画表情形状特征并构建形变特征描述面部几何变化,构造Gabor特征融合图以表征表情局部纹理细节。采用支持向量机分类器分别获取3类特征的类别后验概率并在决策级实现多分类器的融合。在有监督学习下提出一种基于粒子群算法的权重寻优策略求解最优融合权重。Cohn-Kanade表情库上的实验结果表明,该方法在平均识别率和鲁棒性方面均优于单分类器识别方法,与现有的多分类器融合方法相比,权重寻优策略在识别率和可靠性方面更优。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 177-180,185. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.033现实世界中广泛存在着很多不均衡的数据,其分类问题是机器学习领域的研究热点。为了提高不均衡数据的分类性能,提出一种基于核空间置信度的代价敏感支持向量机分类算法。通过注入类别错分代价机制,以不均衡数据评价指标作为目标函数,优化错分代价因子,提升少数类样本的识别率。计算类中所有样本在核空间下的类别置信度,从而确定样本对决策分类贡献的重要程度,降低噪音或孤立点对支持向量机的影响。通过大量UCI数据集的实验结果表明,与其他同类算法相比,该算法能更好地提高不均衡数据的分类性能。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 181-185. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.034针对果蝇优化算法易陷入早熟收敛和寻优精度不高的缺点,提出一种基于复数编码的果蝇优化算法。引入复数编码的双倍体思想,目标函数自变量的大小由其相对应的复数的模决定,自变量的符号由相对应的复数的幅角决定。对9个基准测试函数进行对比实验,结果表明,与实数编码的果蝇算法相比,复数编码的果蝇算法拓展了个体基因的信息量,增加了种群的多样性。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 186-191,198. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.035为提高已有多目标优化算法在求解高维复杂多目标优化问题上的解集分布性和收敛性,提出一种新的多目标微粒群优化算法。该算法基于多目标协同框架,将多种群奖惩机制进化算法用于求解分解后的若干单目标优化子问题,采用动态环形的拓扑结构,设计一种新型精英学习策略,获得逼近Pareto前沿的最优解集。通过典型的多目标优化函数进行测试验证,结果表明,与现有多目标优化算法相比,该算法不仅具有较好的收敛性能,而且解集分布性更均匀、覆盖范围更广。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 192-198. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.036为提高Delta机器人的动作速度,提出一种时间最优轨迹规划方法。分割机器人的工作区域,选择每个区域的中心点作为标准点,通过逆运动学方法将笛卡尔空间坐标转换到关节空间,采用5次B样条插值构造关节空间的运动曲线,利用分数阶粒子群算法寻找各区域标准点的B样条全局最优时间节点,规划时间最佳运动曲线。在保证关节角速度、角加速度、角加加速度平滑及约束的前提下,提高动作速度。利用模糊推理规则,在线确定计算点的最优时间节点分布。实验结果表明,该方法简单实用,以实验室Delta机器人为例,将工作区域中的物件抓取到目标位置,所用时间范围为0.543 s~0.735 s,克服了传统轨迹规划方法运行速度较慢的不足。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 199-203. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.037交叉累计剩余熵(CCRE)比传统互信息在配准强噪声图像时更具优势,但采用部分体积(PV)插值的CCRE在网格点容易产生局部极值,不利于变换参数的优化。针对该问题,研究基于3阶B样条函数的PV插值(BPV)、哈宁窗sinc函数的PV插值(HPV)和Blackman-Harris窗sinc函数的PV插值(BHPV)方法在CCRE中的应用,提出一种新的插值方法。该方法采用灵活的邻域中心,将插值点对联合直方图贡献的权重分散到临近的9个点上,并使用高斯函数作为PV插值的核函数,避免权重突变。实验结果表明,与BPV,HPV和BHPV插值方法相比,该方法对噪声图像的配准率较高,配准速度较快,更适合应用于CCRE的计算。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 204-209. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.038传统图像分割方法在分割被重尾噪声污染的图像时的分割效果不理想。针对该问题,提出一种基于Student-t分布的图像分割方法。该方法根据像素间的空间关系,计算出其先验概率,使用梯度下降法优化参数,从而最小化误差函数,在参数优化后得到像素点的后验概率值,对像素进行标记以实现图像分割。实验结果表明,在处理被重尾噪声腐蚀的图像时,与传统的K-均值、模糊C-均值等图像分割方法相比,该方法的误分率较低,分割效果较好。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 210-215,220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.039针对暗通道先验算法去雾能力较弱且速度慢的问题,提出一种对暗通道补偿的快速去雾算法。在分析光晕产生原因的基础上,结合中值滤波算法补偿去雾能力较弱的边缘雾区暗通道图,将有雾图像的全局最小值图像作为导向图,利用引导滤波平滑且保持边缘特性细化补偿后的暗通道图,消除黑斑效应,降低算法复杂度,将新的暗通道中的最大值作为大气光强的简单估计,根据大气散射模型恢复无雾图像。实验结果表明,与中值滤波算法、快速去雾算法等相比,该算法获得的无雾图像具有更好的清晰度和色彩恢复度,能提高运算速度。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 216-220. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.040原始Harris特征点检测算法采用高斯滤波进行平滑处理,增强了其鲁棒性,但是也提高了该算法的复杂度,导致其不能应用到许多图像匹配系统中,还存在对T型和斜T型特征点定位不准确的问题。为此,提出一种新的特征点检测算法。使用加速分割测试特征的特征点检测原理排除大量的非特征点,利用邻域像素比较法消除部分强干扰点,采用改进的高效非极大值抑制算法获得结果特征点。实验结果表明,该算法具有较好的匹配精度和较快的检测速度,检测时间仅为原始Harris算法的13.9%,适用于实时图像匹配系统。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 221-225,231. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.041常用的手势识别方法受限于有限的二维图像信息,难以从复杂的背景中有效地分割出目标像素,且大多依赖于监督学习的分类方法,只能在有限的手势库中进行选择判定,无法适用于较为精细的手指运动检测。为此,提出一种利用粒子群寻优算法来估计手指关节角度的方法,引入Kinect深度图像优化特征提取,提高检测准确性,通过对手部自由度的分析,引入多个约束条件,减少需要预测和估计的自由度个数。基于粒子群寻优算法,得出最优的预测模型,将手势分类问题转化为手指关节角度变量求解问题。实验结果表明,该方法有效地提高了手势检测中的检测准确率,降低了检测失效的情况。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 226-231. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.042针对经典的乘积量化方法易受数据相互依赖关系限制的问题,提出一种累加乘积量化方法。对高维特征向量进行正交分解,得到相互独立的特征向量子空间,依据压缩效率要求,对各特征向量子空间进行进一步分解,得到相互不独立的特征向量次子空间,对次子空间采用累加量化方法进行编码,对子空间采用乘积量化方法进行编码,在保障压缩效率的前提下降低数据相互依赖关系对量化精度的影响。实验结果表明,与经典的乘积量化方法和笛卡尔K-均值方法相比,该方法的编码误差较小,在图像检索应用中的查全率较高。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 232-235,239. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.043尺度不变特征变换(SIFT)和加速鲁棒特征(SURF)方法在进行角点检测和特征点匹配时的时间较长。为此,提出一种改进的图像配准算法。建立参考图像与待配准图像的高斯图像金字塔,在金字塔各层图像进行检测,得到具有不同尺度的加速分割测试特征(FAST)点,采用SURF算法为各特征点分配方向,并计算各特征点的描述向量,使用快速近似最近邻搜索算法获取图像间的初始匹配点对,用随机抽样一致性算法剔除误匹配点对,同时得到2幅图像之间的几何变换矩阵。实验结果表明,与SURF算法和SIFT算法相比,该算法的特征检测速度和匹配速度较快,匹配正确率较高。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 236-239. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.044针对视觉导航中路径彩色图像数据量大、维数高,引导标线检测算法耗时较长的问题,提出一种基于颜色特征聚类的快速标线检测算法。在分析常见的标线检测算法特征基础上,建立彩色图像的颜色稀疏矩阵,隔行检测疑似标线的颜色特征点,计算各特征点之间的近邻系数,利用近邻函数法对颜色特征点聚类分析,找出特征点最多的目标类作为标线,按路径结构将特征点连通,并提供路径导航信息。实验结果表明,与传统颜色空间转换和基于霍夫变换的边缘检测算法相比,该算法运算速度较快,能够满足实时性要求。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 240-244,249. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.045为对不同姿态下的人脸图像进行处理,提出一种基于姿态估计的正面人脸图像合成方法。利用统计建模的思想重构缺失的人脸形状和纹理。运用平均三维模型估计测试图像的姿态参数,结合压缩感知理论构建形变模型。应用稀疏形变模型理论分别重构测试人脸的三维形状和纹理,根据测试图像与重构模型生成正面人脸图像。实验结果表明,该方法能够由一幅姿态人脸图像合成出精确、自然的正脸图像,并具有较高的识别率。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 245-249. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.046针对传统的高斯混合模型存在背景建模速度慢、计算复杂度高等问题,提出一种运动目标检测方法。改进传统高斯混合模型的更新过程,实现自适应调整高斯分布个数。引入光照变化参数,根据光照的变化动态更新学习率。利用上述方法得到图像的背景与前景分割,通过像素点的计算来优化高斯混合模型检测结果。实验结果显示,该方法能有效可靠地分离目标,并获得较好的检测效果。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 250-254. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.047针对传统文件系统碎片化会严重影响存储性能的问题,结合视频监控具有的基于内容检索的特点,提出一种应用于智能视频监控的专用文件系统。基于Extent的逻辑卷索引结构,以特征录像段为单位进行特征内容的索引,采用B+树和位图提高索引效率。在索引策略中,基于数据簇回收最原始数据,实现循环存储。通过控制数据连续存储的时间,优化数据块的分配,保证数据的连续、顺序存储。测试结果表明,该文件系统索引策略对存储带宽的下降比例仅为2.4%,在1 Mb/s的典型视频码率下,存储带宽相比传统文件系统提高了24.5%,存储空间利用率达到了99%。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 255-259. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.048空间参数感知熵的计算源自空间参数生理感知模型,该模型由耳蜗频率位置映射模块、延时衰减网络模块和噪音叠加模块组成。但延时衰减网络和噪音叠加模块各自对人耳分辨率的影响难以定量描述,并在计算空间参数感知熵时混淆了空间参数量化误差和量化步长的概念。针对以上问题,提出空间参数感知模型,采用空间参数生成模块和人耳分辨率模块替代延时衰减网络模块和噪音叠加模块,添加感知幅度压缩模块,并分析空间参数最大量化误差与量化步长之间的关系,给出空间参数感知熵计算公式。实验结果表明,与现有空间参数感知熵计算方法相比,该方法更全面地考虑到了空间参数的冗余,在相同的音频序列下,空间参数感知熵更小。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 260-264. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.049波形相似叠加算法忽略语音本身感知特性,对整段语音统一规整,在采样率较低或规整比例较大时处理效果不佳。为此,通过分析人耳听觉系统的预测特点,提出一种改进的波形相似叠加时长规整算法。采用子带谱熵法检测出语音的转折部分并保持其不变,以保证转折区的语音信息不受损坏,并给出一种局部补偿法以修正整体规整精度。仿真结果表明,该算法在整体规整比例不变的情况下可提高合成语音的自然度。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 265-269. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.050传统感知音频编码方案采用心理声学掩蔽降低编码码率,其声道模型+信号激励的方式难以同时实现高质量的中低码率语音和音频信号编码。为此,提出一种基于高斯混合模型的感知域音频编码方法,利用Gammatone滤波器组模拟人耳听觉系统,采用多路复用掩蔽模型替换降低包络脉冲的数量,对结构化模型进行拟合,使用高斯-牛顿算法对听觉包络进行高斯混合模型参数的拟合,将高斯混合模型参数替代音频信号特征。实验结果表明,与基于稀疏包络表示重构的音频编码方法相比,该方法的主观测试高0.5分~0.8分,客观测试高5分~10分,解码得到的语音和大部分音乐信号都能还原到原始音频信号,可用于实现高质量的中低码率语音和音频编码。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 270-274. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.051在核磁共振成像的应用中,一般采用联合方式求解L1范数算子和全变差分算子,而联合正则算子的求解模型比较复杂,为此,利用算子分裂技术求解联合正则算子,以降低求解模型的复杂度。在此基础上,提出一种迭代加权的压缩感知核磁共振重构算法,根据图像在离散傅里叶变换下系数的先验统计特性优化观测矩阵。仿真结果表明,该重构算法不仅提高了算法的重构精度而且减少了重构时间。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 275-279,285. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.052传统认知无线电频谱分配遗传算法面对认知用户之间的干扰,选择在每次迭代之后进行满足干扰约束的处理,使得携带干扰基因的染色体参与整个遗传优化过程。针对该问题,以在遗传过程中控制干扰为目标,设计染色体中的基因表达规则,提出认知无线电频谱分配算法。依据基因表达规则标记显性基因与隐性基因,在下一代染色体中表达显性基因,抑制隐性基因,从而保证染色体的健康,提高算法效率。仿真结果表明,与遗传算法和量子遗传算法相比,当网络中认知用户较多、频谱资源较紧张时,该算法能获得较高的系统总效益和系统接入率。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 280-285. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.053
在分析AC算法及其相关算法的基础上,提出一种改进的多模式匹配算法AC_TE。利用该算法构建1个字符串跳跃表和2个哈希表,字符串表存储模式树中两两相邻字符组成的字符串及其位置,2个哈希表分别存储模式树末层字符串和字符。采用多层跳跃规则依次查找这3个表,在不发生漏检的情况下,使模式树的最大移动距离为最短模式串长度加3。从模式树移动次数、匹配阶段时间、各种跳跃距离的概率3个方面测试算法性能。实验结果表明,与AC算法相比,AC_TE算法具有更大的模式树移动距离,消耗的时间更少。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 286-289,294. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.054在船体外板激光测量中,存在因内部结构安装而无法在一个测站位置获取全部测点数据的问题。为此,提出一种通过转移测站位置在不同坐标系下分区测量的方法,并编制计算程序验证测量数据坐标变换、数据拟合等处理算法,实现转站测量船体全部待测点形位信息的功能 。利用船体模型的实际测量数据计算测量误差,结果表明,该方法能够满足造船工程中船体测量精度要求,可有效提高船体建造精度和施工效率,保证船体的建造质量。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 290-294. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.055基于独立成分分析(ICA)的多变量统计过程监控主要用于故障检测,不能有效地进行故障分类。为此,结合极限学习机(ELM),提出一种ICA-ELM的故障分类方法。利用ICA提取故障特征,通过ELM学习算法训练神经网络,从而实现故障分类。采用TE过程数据进行验证,实验结果表 明,与概率神经网络和支持向量机相比,ICA-ELM算法的故障分类准确率更高,训练速度更快。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 295-301,308. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.056针对电力客户具有客户数量大、存在孤立点等特点,提出一种适用于对大量电力客户进行快速聚类的SOM-DB-PAM混合聚类算法。该算法利用自组织映射神经网络训练输入数据,以获取代表输入模式且数据量远小于输入数据量的原型向量,使用围绕中心点的切分(PAM)对该原 型向量聚类并用Davies-Bouldin指标判定最优聚类个数以保证聚类效果。实验结果表明,与传统聚类算法相比,该算法具有更高的分类正确率,当客户数量较大时,能实现对客户的快速、有效聚类,并减少人为指定聚类个数的盲目性和主观性。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 302-308. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.057为证实证据分步合成方法在理论上的合理性,给出多证据分步合成结果的一般表达式,对分步合成方法理论上的合理性、合成结果的收敛性以及最终合成结果与证据行顺序之间的相关性进行研究。提出相关的定理和推论,并进行数学证明。针对高度冲突证据的分步合成问题 ,设计一种合成公式与加权平均法混合使用的分步合成算法。仿真结果表明,该算法的合成计算过程更为简洁,合成结果的收敛效果更好。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 309-313. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.058随着集成电路设计的复杂度越来越高,功能验证成为设计流程中的瓶颈。而通用处理器是集成电路中功能最为复杂的设计之一,对其功能验证提出更高要求。为此,给出一种约束随机指令生成方法,对ARMv8处理器进行模拟验证。从指令集中提取指令模板,用指令模板生成合 法的ARMv8指令,通过调整约束支持各种功能场景的验证。基于结果自动比对的验证环境,对处理器进行充分验证,发现58处设计错误,可用在后续的FPGA硬件仿真中。验证结果表明,该方法可得到90%的结构覆盖率。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 314-317. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.059室内条件下无线信号传输普遍存在非视距和多径问题,影响定位精度,特别是对基于波达时间(TOA)的几何定位方法影响更加严重。为解决上述问题,提出一种虚拟传感器两步加权最小二乘算法。在室内布局已知的条件下,利用虚拟传感器建立包括信号直射、反射、绕射和透 射的TOA几何模型,针对每一种可能的信号传播情况进行位置估计,根据几何原理设立约束条件,确定目标位置。仿真结果表明,随着非视距程度的加剧,在视距条件下提出的算法精度明显优于其他非视距算法。
-
计算机工程. 2015, 41(10): 318-321. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.10.060在语音识别中,连续型隐马尔可夫模型(CHMM)在初始化时采用分段K-means算法,但该算法会导致模型参数收敛于局部最优。针对该问题,提出基于密度和距离参数的CHMM模型初始化算法。计算数据对象的距离和密度参数,选择密度值较大而同时距离较远的数据对象作为初始 聚类中心,对其进行K-means聚类处理,得到最终的聚类中心,根据聚类中心初始化CHMM模型的参数。实验结果表明,与随机取值算法相比,该算法提高了语音的识别率。
2024
第50卷 第4期
第50卷 第4期
(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
国际刊号：ISSN 1000-3428
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