2015年, 第41卷, 第11期 刊出日期：2015-11-15
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计算机工程. 2015, 41(11): 1-7. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.001任务分配是汽车电子系统中多核混合关键级系统设计和实现需解决的关键问题之一,需在实时性、系统成本和资源开销之间取得权衡。针对该问题,以模拟退火算法为基础,提出一个关键级感知的任务分配(CTA)算法,在满足系统实时可调度性的前提下,实现成本和系统资源开销的联合优化。在真实汽车电子功能集和模拟功能集基础之上开展的多个对比实验验证了CTA算法的有效性。
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计算机工程. 2015, 41(11): 8-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.002针对现有的高速公路事故消息发布方法存在时延大、传输速度慢等问题,结合车载环境无线接入方案,提出一种定向单跳车辆事故消息广播机制(DSHVB)。车辆节点通过建立与自身行驶方向相反的车辆节点列表,确定是否成为转发节点从而完成事故消息的定向转发。研究高速移动情况下车辆节点间事故消息的可靠转发条件,利用Veins仿真平台对DSHVB进行性能评估。实验结果表明,与泛洪广播机制相比,DSHVB的丢包率和网络负载更低、消息可靠性更高,能够满足高速公路事故消息快速广播的需求。
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计算机工程. 2015, 41(11): 13-17,23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.003基于车牌识别的智能车辆出入控制系统对道闸车辆放行有较高的实时性要求,为此,提出一种车辆检测至道闸放行过程的低时延处理方案。从摄像机预处理、图像传输、工控机后续图像处理3个环节入手,通过区域自动曝光的摄像机预处理提高后续车牌识别性能,摄 像机抓拍图片时使用异步I/O传输,同时设计结合区域提取的图像分块传输流程,优化工控机客户端图像显示过程,提高系统各个处理环节的效率。实验结果表明,在确保车牌识别准确率的前提下,该方案可使系统车辆图像采集、接收、处理和送显过程的总时延降低到136 ms, 达到业界车辆出入控制系统的领先水平。
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计算机工程. 2015, 41(11): 18-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.004针对车载自组网(VANET)的隐私保护问题,采用秘密共享技术,提出一个VANET消息认证方案。该方案使用门限代理重签名算法保护车辆隐私信息,将车载通信单元对消息的签名转换为认证中心对同一消息的签名,从而降低根据签名追踪车载单元的风险,实现通信消息 的匿名性。通过门限方式将重签名密钥分散至多个路边通信单元进行管理,降低重签名密钥的破译成功率并防止路边通信单元滥用代理签名权。认证中心通过追溯发布虚假消息的真实车辆,解决违规车辆的召回问题。分析结果表明,与同类方案相比,该方案具有较高的安全 性和较低的存储开销。
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计算机工程. 2015, 41(11): 24-29,40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.005为满足智慧道路系统中不同优先级数据包的吞吐量需求,提出一个基于优先级的双路径路由准入控制协议。分析节点基于优先级的可用带宽,将满足数据流带宽请求的路径通过数据包传输到终节点,在收到所有候选路径后,选出2条满足数据流带宽请求的最优路径。当终节点进行路由返回时,通过对本地节点及其周围节点的可用带宽预测进行准入控制,保证优先级高的数据流能够优先准入。仿真实验结果表明,与基于单路径的准入控制协议相比,该协议具有更高的吞吐量、更低的延迟和抖动,并且保障了高优先级数据流的带宽需求。
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计算机工程. 2015, 41(11): 30-34,46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.006便携式宽带无线路由器(MiFi)的普及对城市轨道交通列车运行的干扰日益加重,必须对基于通信的列车控制系统(CBTC)与MiFi设备进行共存抗干扰分析。为此,提出一种自适应区间化的分布式协调功能(DCF)改进方案,检测网络中的MiFi节点个数并进行区域划分,对 每个区域设置不同的竞争窗口值以改善系统性能。分析车厢内MiFi设备的分布模型和MiFi对CBTC车地通信的干扰模型,根据干扰的特点改进传统DCF方案,合理设置分区区间并预设竞争窗口。在不同帧长下计算改进前后DCF方案的吞吐量、传输时延和传输失败率等系统参数, 评估系统性能。分析结果表明,改进DCF优化方案可有效提高MiFi干扰下的CBTC车地通信性能,实现一定程度的两者共存。
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计算机工程. 2015, 41(11): 35-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.007针对不完备信息系统含有偏好信息、噪音数据、模糊性等属性的特点,利用集对分析、优势关系和变精度粗糙集,构建一种在集对势优势关系基础上的变精度粗糙集模型。对存在属性值缺失的序值信息系统,利用集对分析方法,定义基于α联系度系数的集对势优势关系,代替变精度粗糙集模型的等价关系,并给出一种新的变精度粗糙集模型。实例分析结果验证了该模型的有效性与合理性。
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计算机工程. 2015, 41(11): 41-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.008随着互联网数据规模的增长,服务器集群的规模快速扩大,对大规模的集群进行监控和分析成为互联网行业运维的难点。为此,根据监控统计数据剧烈波动的特点,提出一种MySQL异常检测分析算法,采用基于模式的异常检测方法,无须设置阈值,分段取模式特征值,计 算异常点、异常区间和异常程度。实验结果表明,该算法对于抖动剧烈监控数据的时序序列可以较好地提取数据特征,与基于均值方差的异常检测算法相比,具有更高的精准度,对监测数据的适用性较强。
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计算机工程. 2015, 41(11): 47-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.009针对现有冠字号码管理系统查询时间长、数据存储可扩展性差等问题,将云计算技术应用于冠字号码的存储和查询中。根据银行ATM机加钞过程及网点清分过程,定义存储冠字号码信息的关联形式,结合钱币的冠字号码,提出可交换加密的折半查找索引算法,对索引及 数据进行加密,保证冠字号码的安全性。理论分析与实验结果表明,该方法可利用云计算平台的虚拟存储和虚拟计算能力,满足银行对冠字号码管理系统的数据传输能力和扩展性能的要求,并且与当前主流查询方法相比,具有较高的查询效率及安全性。
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计算机工程. 2015, 41(11): 52-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.010针对现有无等待哈希表算法未充分利用哈希表的固有并行性,造成线程之间存在高冲突和高冗余的问题,提出一种快速无等待哈希表算法。利用可冻结集合思想简化哈希表操作,采用CAS原子指令保证插入、删除与查找操作均为无等待。根据哈希表结构改进帮助机制 ,使得哈希桶的实现为无等待,只有在扩展哈希表时哈希桶之间才提供帮助。实验结果表明,该算法能降低线程操作间的冲突,提高帮助操作的并行度,当查找率为0、键值范围为0~256且线程数为8时,其吞吐率是现有无等待哈希表算法的2.5倍。
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计算机工程. 2015, 41(11): 59-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.011针对现有推荐系统仅考虑用户兴趣偏移的随机性,而忽略用户兴趣偏移时效性的问题,通过研究马尔可夫模型,并引入滑动时间窗口机制,提出一种新的多阶马尔可夫预测推荐算法。该算法通过学习用户历史行为数据,以及分析用户浏览行为特征,达到准确预测用户浏 览行为的目的。实验结果表明,与协同过滤算法相比,该推荐算法不仅能够针对用户兴趣的偏移进行有效预测推荐,而且运行时间较短。
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计算机工程. 2015, 41(11): 67-72,83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.012为对复杂网络进行合理划分,找出真实存在的社团结构,提出一种基于局部模块度和相似度的社团划分算法。计算网络中相连节点之间的相似度,快速聚合关联性最高的节点,从而实现社团的初步划分。以局部模块度为阈值,根据社团相似度聚合社团,得到具有最佳模 块度的结果,避免模块度缺陷,提高算法准确度。算法进行社团划分时只需要网络局部信息,降低了时间复杂度。在实际网络和计算机仿真网络实验中的应用结果表明,与NS1,CNM,LAP等算法相比,该算法具有较低的计算复杂度和较高的准确率。
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计算机工程. 2015, 41(11): 73-76,93. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.013为更快地计算大尺度复杂网络结构的相关参数,设计并实现一种松耦合分布式计算框架。将分散于网络中的松耦合计算节点汇集起来,通过任务队列使各计算节点共同参与复杂网络的相关分布式计算,并能随时加入或者退出计算,利用分散于网络中松耦合的计算节点 提高复杂网络相关分析的计算速度。基于该框架,实现对大尺度复杂网络的平均最短路径长度、网络直径和网络效率的分布式计算。实验结果表明,在保证计算结果正确的前提下,该框架可充分利用网络中闲散的计算资源,提高运算效率。
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计算机工程. 2015, 41(11): 77-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.014猜测并行化编译,即线程级猜测(TLS)编译,可将原来顺序运行的程序并行化。但由于猜测数据的不确定性引起的数据管理开销过大,以及猜测线程失败引起的线程回滚开销,使得并行后的执行性能较低。针对上述问题,提出一种HL-TLS并行化编译优化框架。HL-TLS能 有效地标记并行化的循环体为热点循环体,采用对最高层次热点循环体进行更激进的并行化的方式提高性能,而对非热点循环体采用保守的顺序执行以减少开销。实验结果表明,使用HL-TLS编译优化框架,实验程序的执行效率可以提高20%。
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计算机工程. 2015, 41(11): 84-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.015集群实时多任务要求数字信号处理器(DSP)能够实时动态切换应用程序。为此,在分析DSP自启动方式的基础上,使用大容量Nor Flash作为自启动应用程序的缓存,提出一种在CAN总线网络中可为多DSP系统实时动态切换应用程序的方法。实验结果表明,有缓存机制的平均自启动时间明显小于无缓存机制,且在缓存命中的条件下可提高集群内DSP自启动的实时性。
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计算机工程. 2015, 41(11): 89-93. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.016
针对加解密运算中微处理器性能低、功耗高,以及专用电路灵活度受限的问题,提出基于运算部件粗粒度可重构的密码加速单元及其架构。给出密码运算的原子运算并实例化为运算部件,以原子运算部件为重构粒子,路由表负责配置运算部件互连网络以组合运算,参数表负责配置密码算法参数。通过生成路由表与参数表配置信息,对密码加速单元进行粗粒度重构。该架构在TSMC 0.13 μm时可工作在350 MHz的时钟频率下。实验结果表明,提出的架构兼具微处理器与专用电路的优点,支持多种密码算法,所需的信息量和资源消耗少,并具有较好的性能面积比。
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计算机工程. 2015, 41(11): 94-99. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.017为形式化地验证存储系统中软件的可靠性,引入NAND闪存硬件的形式化模型定义。根据NAND闪存接口标准ONFI,采用形式化语言对NAND闪存硬件的语义进行建模,包括ONFI定义的NAND闪存硬件的存储层次结构、闪存硬件芯片处理命令的内部工作流程、闪存硬件的命 令集,以及在此基础之上定义的闪存等基本操作。该NAND闪存形式化模型在定理证明工具Coq中定义实现,其性质在Coq中得到完整证明,可以用于定义和验证基于NAND闪存的存储系统软件。
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计算机工程. 2015, 41(11): 100-105. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.018在嵌入式实时内核中,低优先级中断对紧急任务的截止期干扰较大。针对该问题,提出一种改进的μC/OS-Ⅲ实时内核中断管理机制。利用共用优先级空间的方式实现中断和任务优先级统一分配。根据当前任务在执行过程中发生中断的紧急程度为中断分配相应的优 先级,如果中断比任务重要,则其优先级高于当前任务,反之则低于当前任务。优先级低于当前任务的中断以任务方式处理,高于的则通过中断服务程序处理。理论推导和实验结果表明,改进后的中断管理机制可以缩短当前执行任务的响应时间,保证紧急任务的可调度性和可 预测性。
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计算机工程. 2015, 41(11): 106-113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.019随着开源社区的发展,可供获取的开源软件的数量与复杂性急剧增长,致使软件系统之间由于开发者的交互、组件或模块的依赖和使用工具的共享而相互关联,形成开源软件生态系统。从自然生态系统的角度,分析软件生态系统的组成成分、知识链(网)结构,从软件 项目、同类主题和整个开源社区这3个级别构建软件生态系统模型,根据自然生态系统的主要特征分析软件生态系统的开放性、多样性、调控性及可持续性。在Sourceforge.net开源社区中的分析结果表明,通过研究开源软件生态系统的特性,有助于提高其生存能力以及知识 的循环利用,确保系统的稳定性和健壮性。
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计算机工程. 2015, 41(11): 114-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.020为实现超大规模数据的存储并提高容错性,Hadoop分布式文件系统(HDFS)采用一种机架感知的多副本放置策略。但在放置过程中没有综合考虑各节点服务器的差异性,导致集群出现负载失衡。由于放置时采用随机方式,造成节点之间的网络距离过长,使得传输数据会 消耗大量时间。针对以上问题,提出一种基于SVM的副本放置策略。通过综合考虑节点负载情况、节点硬件性能、节点网络距离为副本找到最佳的放置节点。实验结果表明,与HDFS原有的副本放置策略相比,该策略能更有效地实现负载均衡。
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计算机工程. 2015, 41(11): 120-125,130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.021
传统的多通道信号采集与存储系统面对庞大的数据采集任务,缺乏足够的传输带宽以及实时存储能力。为此,提出一种以光纤通道-小型计算机系统接口(FC-SCSI)为核心的实时采集存储方案。运用链式查找表结构以及动态流控技术,提高FC-SCSI软件协议存储速率, 解决多通道同步采集的大容量流数据实时落盘问题,实现具备大数据量采集、实时可靠存储、便携性能好的综合数据处理存储系统。实验结果表明,在2.125 Gb光纤通道条件下,该系统可靠稳定存储速率为186.6 MB/s,达到2.125 Gb光纤通道理论速率的94.7%,与传统FC-SCSI 存储方案的167.1 MB/s速率相比提升了11.7%。
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计算机工程. 2015, 41(11): 126-130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.022为解决认知无线电频谱分配的离散优化问题并提高分配性能,提出一种离散量子粒子群优化算法。利用量子计算理论更新粒子并用波函数对量子旋转角进行调节,使之同时具有粒子群优化算法快速收敛和量子计算精度高的优点,从而有效提高认知无线电频谱分配的性能。仿真结果表明,与遗传算法、量子遗传算法、粒子群优化算法和敏感图论着色算法相比,该算法能较快地搜寻到最优解,且在不同的网络效益函数下性能较优。
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计算机工程. 2015, 41(11): 131-134,141. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.023针对如何准确度量无线传感器网络中的干扰,并构建最小化最大干扰值拓扑结构的问题,根据传感器节点的特点以及无线通信机制,提出一种阈值调节的拓扑控制算法。网络中每个节点收集邻居节点相关信息,同时以干扰阈值为目标函数,选取符合当前干扰阈值以及不会使当前拓扑图产生回路的链路进行拓扑构建,直至拓扑连通,实现整个网络中节点最大干扰最小化。仿真结果表明,在无线传感器网络指数链模型下,与最近邻算法相比,该算法生成的拓扑控制结构干扰优化效果更优,并能保证网络的连通性及更有效地延长网络的生存周期。
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计算机工程. 2015, 41(11): 135-141. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.024
航空电子全双工交换式以太网(AFDX)对传输的数据流采用先到先服务(FCFS)调度策略,导致安全关键性数据的网络延迟较大,拥塞情况下的数据流延迟存在不确定性。为解决该问题,提出一种用于优化AFDX网络实时性的混合队列调度策略,综合FCFS调度策略、静态优先级队列调度策略和差额轮询调度策略的优点,通过网络演算分析数据流的延迟上界,理论验证硬实时数据流满足AFDX网络通信需求。仿真实验结果表明,混合队列调度策略不仅可以保证AFDX网络中安全关键性数据流的实时性,以及非安全关键性数据流的调度公平性,而且能有效隔离恶意数据流。
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计算机工程. 2015, 41(11): 142-146. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.025传统无线自组织网络的负载不均,导致端到端时延增大、传输比下降、节点大量死亡等问题。为此,以无线自组织网络按需距离矢量(AODV)路由协议为基础,提出一种改进的负载均衡算法。采用单路径负载均衡方法,考虑节点的即时负载和过往负载,使用节点缓冲区 的队列长度、节点剩余能量等指标反映节点的负载情况,并关注瓶颈处的关键节点对网络性能的影响。仿真结果表明,与AODV、改进能量路径等传统算法相比,该算法在不同负载情况下的适应性较好,能提供较为稳定的网络性能。
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计算机工程. 2015, 41(11): 147-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.026无线Mesh网络是下一代无线网络的关键技术,其骨干网络的拓扑结构是实现网络连接和网络覆盖率的决定性因素。针对无线Mesh网络骨干网络的部署优化问题,在满足用户带宽需求和网络连接的前提下,以最小化Mesh路由器(MR)数量为目标提出一种有效的MR部署算 法。使用粒子群算法确定网关的位置,之后不断往骨干网络添加权重最大的相邻节点直至覆盖所有需求。实验结果表明,该算法在均匀分布和正态分布场景下所部署MR的数量均少于NF-Greedy和ILSearch算法,能有效减少部署成本。
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计算机工程. 2015, 41(11): 153-159. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.027针对拓扑不变网络的单源组播网络编码问题,基于子树分解提出一种新的线性网络编码算法。该算法由线图变换、子树分解、边不相邻路径搜索、全局编码矢量分配和局部编码矢量计算等过程组成。算法输入为满足组播条件的有向无环网络,输出为各边的全局编码矢量和局部编码矢量。在子树分解过程中,子树内部的边不需要编码,只对子树之间的边进行编码。理论分析和仿真实验结果表明,利用子树分解可以降低网络规模以及路径搜索和分配编码矢量的计算复杂度,缩短编码算法的运行时间,因此该算法是一种高效的单源组播网络编码算法。
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计算机工程. 2015, 41(11): 160-164,169. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.028基于IEEE 802.15.4协议信号模型,采用简化频偏估计算法,提出一种适用于突发通信模式,基于频偏估计算法的现场可编程门阵列(FPGA)实现方案。该方案包括定时恢复、频偏估计及频偏纠正模块,通过串行运算等方法解决并行算法资源消耗较大的问题,使用下采样 以及双口RAM减小延迟,提高运算速度。采用优化结构的方式,在保证低资源占用率的基础上,使该FPGA硬件实现方案具有较大的频偏估计范围以及较高的频偏估计精度。分析结果证明了其有效性。
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计算机工程. 2015, 41(11): 165-169. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.029具有n个参与者形成的存取结构集合与具有n个顶点的超图集合之间存在一一对应关系。定义一类超图,即r－一致完全k分超图,运用向量空间构造法证明该类超图对应的存取结构是理想的,进而利用组合数学知识计算出该类超图存取结构的数目。在有限域F7上给出参与者人数为4,5,6的所有r－一致完全k分超图存取结构。验证结果表明,相比(r,n)门限存取结构和完全k分图存取结构,该类理想的超图存取结构更为一般化,应用更为广泛。
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计算机工程. 2015, 41(11): 170-179. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.030大规模僵尸网络已成为当前互联网的主要威胁之一,僵尸网络流量自动检测技术对于互联网服务提供商和大型企业网监控非常重要。为此,提出一种基于网络流量异常的僵尸网络实时检测算法,通过将网络流量组织成主机网络流量图谱和主机关系链,并提取内在命令 与控制通信特征检测僵尸网络,同时实现BotScanner检测系统。使用4个主流的僵尸恶意代码家族训练BotScanner,采用模拟网络流量和真实网络流量数据集进行测试。实验结果表明,在无需深度包解析的情况下,BotScanner僵尸网络检测系统能够获得较高的平均检测率和较 低的误报率。在数据量较大的交换机上,BotScanner能够有效地进行实时检测,验证了提出算法用于僵尸网络检测方面的可行性。
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计算机工程. 2015, 41(11): 180-185,201. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.031
km-匿名可以抵制长度为m的背景知识攻击,然而现有的匿名化算法在泛化处理时,优先选择支持度最小的位置点进行处理,未考虑泛化造成的变形度。随着m值的增大,轨迹变形度会变大。针对该问题,提出2种匿名化算法:最小变形度贪心算法和基于先验原则的最小变形度贪心算法,2种算法优先选择变形度最小的位置点进行泛化,使得泛化所造成的变形度更小,并给出匿名轨迹可用性度量方法,对数据可用性和算法效率进行分析。实验结果表明,与现有的匿名化算法相比,2种算法均可生成可用性更高的匿名轨迹。
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计算机工程. 2015, 41(11): 186-189,206. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.032车载自组网(VANET)因其开放、动态、规模性等特点而受到严重的安全和隐私泄露威胁。为此,提出一种新的隐私保护协议。利用路边单元(RSU)和临近车载单元形成临时隐私保护通信组,将RSU作为组内通信中枢,负责维护组参数信息,同时对组员身份进行认证,转发 组员发出的消息,并记录该消息审计信息,在RSU的协助下通过有争议的消息准确、快速地追溯定位到肇事者。分析结果表明,与GSB,ECPP,DCS和WDG协议相比,该协议的复杂度较低,负载开销较小,并且具有可审计性。
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计算机工程. 2015, 41(11): 190-193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.033可搜索加密算法的基本功能之一是对搜索结果进行排序并返回最佳匹配文件。为使该功能在非对称可搜索加密算法中实现,将非对称加密结构转换为对称加密结构,并结合保序加密算法,提出一种在非对称可搜索加密算法上实现排序查询功能的方案,进行混合加密密 文的检索。实验结果表明,与传统的只支持对称可搜索加密结构排序方法相比,该方法支持非对称加密,具有较好的检索效率,并且应用性强。
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计算机工程. 2015, 41(11): 194-201. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.034远程有监督方法(ReSuMe)通过计算神经元运行时的输出脉冲和输入脉冲的时间差调整突触权值,是目前在理论基础和实际应用上都较出色的脉冲神经元有监督学习方法,但是当期望输出脉冲序列较长时,ReSuMe方法的学习精度较低。为解决该问题,分析影响ReSuMe方 法性能的2个主要因素:在线、离线学习方式及学习过程中更新突触权值时输入脉冲的选取。在线学习精度一般高于离线学习,但是学习精度的差异随着参数或者其他设置的不同有较大差别。针对输入脉冲的选取,提出一种新的学习策略以改进ReSuMe方法,该策略在计算权值 调整幅度时综合考虑期望输出与实际输出脉冲序列,从而避免增强与减弱权值时输入脉冲出现重叠干扰。实验结果表明,新的学习策略可以有效提高ReSuMe方法的学习精度及其解决实际问题的能力。
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计算机工程. 2015, 41(11): 202-206. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.035为避免虚拟计算环境中由于资源配置不合理,导致虚拟主机服务中断或数据丢失的问题,设计一种虚拟主机故障预测模型。利用主机运行日志进行模糊数据挖掘,获得故障预测的模糊关联规则。根据故障预测中聚类区域边缘数据,给出基于规则的阈值迭代算法求解日志数据预处理修正系数,进而提高规则的匹配率。实验结果表明,该模型能够在实际服务失效前预测故障,预测准确率达到85%以上。
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计算机工程. 2015, 41(11): 207-212. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.036从生物医学文献中自动地抽取蛋白质相互作用(PPI)关系是文本挖掘的一项重要任务。考虑到特征和分类器的选择对于PPI任务的重要性,提出一种基于丰富特征和多分类器融合的蛋白质关系抽取方法。选取15种词法、句法及语义特征,融合3种分类器,采用文档级别 的10倍交叉验证方法,在5个公开的PPI基准语料上进行评估实验,结果表明,该方法在AIMed语料上取得的F值和AUC值分别为63.7%和87.8%,具有良好的抽取性能。
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计算机工程. 2015, 41(11): 213-217. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.037实际图像识别场景中样本易受噪声的影响,且大量训练样本的获取比较困难。针对上述问题,提出一种基于混合结构的深度学习网络。选择合适稀疏限制算法运用到自动编码器中,将其构造在混合结构的深度学习网络的底层和高层,解决一般自动编码器无法有效降低 背景噪声影响的问题。在深度学习网络的中间层插入改进的无向高斯伯努利受限玻尔兹曼机,进行无监督学习得到低层输出的抽象表示。混合结构的深度学习网络利用最高的回归层进行有监督的微调和分类。实验结果表明,与传统的浅层算法和经典深度学习网络相比,该混 合结构的深度网络在大、小样本量的训练下均具有较好的抗噪能力。
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计算机工程. 2015, 41(11): 218-223,231. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.038多文种融合文字书写教学系统的教学资源具有多语源的特点,但存在知识点数据类型多、计算结构复杂等不足。为此,依据不同文种文字书写的异性与共性规律,提出基于文字书写过程计算的知识点自动生成方法。将多文种的笔画、笔画关系、部件关系等计算元按 共享、分类,给出各类计算元编码空间的计算方法,定义面向各文种通用的文字书写过程计算模型,设计并实现计算模型中各计算元编码的自动生成算法。实验结果表明,该方法能准确识别各种知识要素,笔画及各类关系的识别正确率达到98.3%,与人工编码相比,录入速率提 高15%,冗码率降低23%。
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计算机工程. 2015, 41(11): 224-231. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.039为提高立体匹配算法的匹配速度使其满足实时性要求,同时减少视差图中的条纹现象提高匹配准确率,基于动态规划原理提出一种快速立体匹配算法。利用快速自适应权重累积策略累积匹配成本,通过二维有序表结构加快动态规划的计算速度,采用基于方向滤波的视 差后处理方法减少视差图中的条纹现象。实验结果表明,该算法在保证视差图准确的基础上能有效提高立体匹配效率,可应用于实时匹配系统。
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计算机工程. 2015, 41(11): 232-238. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.040贴条信封具有背景复杂、贴条地址块不固定等特点,传统的基于规则的地址块定位方法难以准确识别信封的背景和目标地址块。针对该问题,提出一种基于视觉显著性的贴条信函地址块定位方法。采用二值化归一梯度方法快速检测出图像中与训练地址块具有相似局 部显著性分布的块状区域,作为候选区域,抽取候选区域的位置、灰度、梯度、纹理等基于外观的特征,使用协方差进行非线性融合,生成区域协方差描述子,利用支持向量机实现训练和分类。为了精确定位地址块区域中的文字,用图像签名技术计算稀疏显著性并通过高斯滤 波器进行平滑。实验结果表明,该方法能快速准确定位目标地址块,平均准确率达到85.8%,比基于条件随机场的地址块定位方法高33.5%。
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计算机工程. 2015, 41(11): 239-244,252. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.041为准确高效地为飞机智能维修提供支持,提出一种基于多维灰度熵理论和改进的混沌差分进化算法的机体损伤区域划分方法。通过分析多维灰度熵的阈值分割原理,将其定义为机体损伤区域划分的适应度函数。引入Logistic混沌模型,并采用循环映射将混沌变量的 值域对应至优化变量,改进混沌差分进化算法的寻优过程,提高算法的遍历性。选用不同类型的飞机机体损伤图像进行划分实验。实验结果表明,该方法划分的损伤区域图像清晰有效,且误差率低,与灰度熵穷举法相比,运算速度有明显提升,有效解决了差分进化算法中后期收 敛停滞、样本点分布不均匀等问题,能够更好地满足飞机智能维修技术的要求。
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计算机工程. 2015, 41(11): 245-252. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.042针对现有单一特征描述符及浅层结构分类算法分类正确率较低的问题,基于底层图像特征提出一种针对自然界图像特点的深度置信网络(DBN)图像分类算法。提取样本图像中的颜色、纹理和形状特征,构成多特征融合的权重矩阵,并对特征矩阵进行归一化处理,利用构建的4层DBN分类器进行训练和分类。采用Corel图库,通过训练权重进行测试,结果表明,该算法的平均分类正确率达到85.1%,高于使用单一特征的分类算法和其他主流分类算法。
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计算机工程. 2015, 41(11): 253-256. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.043结构相似度(SSIM)是一种衡量2幅图像相似度的重要指标,但是SSIM对于严重模糊的图像评价结果准确度不高。在基于SSIM的图像质量评价方法基础上,考虑到纹理信息是图像的重要组成部分以及人眼对图像的纹理信息部分十分敏感,提出基于离散余弦变换(DCT)域 的纹理结构相似度质量评价(TSSIM)。该评价方法在DCT域中提取图像的纹理信息,并通过改进SSIM中的结构信息来确定纹理区域的失真,计算TSSIM值。实验结果表明,该方法得到的Pearson相关系数为0.893 42,Spearman等级相关系数为0.925 07,比SSIM的评价结果更准确,符合人眼的主观感受。
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计算机工程. 2015, 41(11): 257-262. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.044针对一般显著性目标检测(SOD)方法容易受背景区域影响造成识别精度低下的问题,提出一种基于多视觉特征并结合有约束简化群优化的显著性目标检测方法。该方法获取3个低级视觉特征,即多尺度对比度、中心环绕直方图和颜色空间分布,利用有约束的简化群优 化检测出最优权重向量,并将其与3个视觉特征结合以获取显著图,使用显著图在图像背景中提取出显著性目标。为了有效地抑制图像中的背景区域,定义一个简单的适应度函数以凸显边界目标。运用定量和定性方法在MARA SOD数据库上进行仿真实验,结果表明,与模糊聚类 、低秩矩阵恢复和稀疏重构等方法相比,该方法能获得较高的识别精度和查全率。
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计算机工程. 2015, 41(11): 263-266. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.045针对目前部分基于Contourlet变换域图像数字水印算法无法抵抗亮度和对比度攻击的缺点,提出一种抗亮度和对比度攻击的水印方法。发送端对源图像进行Contourlet变换,得到一个低频分量和多个不同方向的高频子带,将低频子带分成互不重叠的子块,对每一子块进行信号奇异值分解(SVD),利用奇偶量化的方法将经Arnold置乱后的1 bit水印信息嵌入到S的第一分量中,通过SVD和Contourlet逆变换得到含水印图像。检测端对攻击后的含水印图像进行抗亮度和对比度调整修正,根据奇偶性提取出盲水印。实验结果表明,该算法具有较好的水印透明性,当亮度和对比度受到较大攻击时也能够完整地提取出水印信息。
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计算机工程. 2015, 41(11): 267-272. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.046针对标记点处理方法用于多目标跟踪时效果不佳的问题,在标记点方法的基础上,提出一种多目标联合检测跟踪算法。改进的帧间差法用于目标的初步确定,通过局部背景加权进一步确定其与多个目标的标记。考虑动态模型的轨迹一致性问题,对动态目标、长时间跟 踪和目标互斥相似等问题进行研究。针对非凸性的能量函数采用可逆跳转马尔可夫链蒙特卡洛进行优化。实验结果表明,在有高斯噪声情况下,与其他跟踪算法相比,该算法的检测和跟踪相似度最高,在卫星图像序列和自采集视频中的精度和召回率也最高,整体性能较优。
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计算机工程. 2015, 41(11): 273-279,286. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.047随着线缆传输速度的不断提高,对线缆节距的测量精度提出了越来越高的要求。为此,设计一种基于图像检测技术的节距测量算法。分割线缆的前景和背景图像,根据前景像素点在特征空间中的分布情况,实现模糊C均值聚类。采用基于边缘定位的特定像素点填充、图像细化以及数据拟合技术,求得拟合方程的可行解以及相邻可行解之间的距离,通过图像比例尺将图像节距值转换为实际节距值。实验结果表明,该测量算法可快速有效地计算出线缆节距,且与激光测距法的绝对误差约为0.75%,具有较高的测量精度。
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计算机工程. 2015, 41(11): 280-286. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.048一维最大类间方差1D-Otsu和二维最大类间方差2D-Otsu在目标和背景比较模糊时,图像分割效果较差。针对该问题,提出一种基于灰度空间相关性(GLSC)最大类间方差的图像分割算法。该算法使用各像素的灰度值与其邻域内相似像素的数目构建直方图,通过计算GLSC直方图的最大类间方差得到分割阈值,应用积分图的思想将运算复杂度由O((N2×L)2)降到O(N2×L),节省了运算时间。针对5幅大小不同和直方图类型不同的真实图像,与1D-Otsu、2D-Otsu和灰度空间相关性熵算法进行分割实验比较,结果表明该算法具有较好的鲁棒性。
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计算机工程. 2015, 41(11): 287-293,298. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.049针对传统平面曲线等距线求解算法在适应性、误差控制等方面存在的问题,基于渐进迭代逼近方法提出一种新的平面曲线等距线算法。通过基曲线上点的切矢转角对基曲线进行自适应采样,得到一条逼近等距线的折线,将曲线与曲线的逼近问题转化为折线与曲线的逼近问题。在充分反映基曲线形状特征的前提下尽可能减少采样点数量。选取等距线上的特征点作为主控制点,利用渐进迭代逼近方法插值所选取的主控制点,得到逼近折线的B样条曲线。给出误差控制方法,同时利用渐进迭代逼近方法的局部性,使所得逼近等距曲线的B样条曲线达到预先给定的精度。实验结果表明,该算法直观简洁,易于实现,可应用于任意平面参数曲线及函数曲线,并且其无需求解线性方程组,运算效率较高。
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计算机工程. 2015, 41(11): 294-298. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.050光滑l0范数算法用带参数的高斯光滑函数序列逼近l0范数,可以用于压缩感知信号重构。块稀疏信号是一种典型的稀疏信号,它的非零元素成块出现。为此,基于改进的光滑l0范数提出一种块稀疏信号重构算法。利用反正切函数取代高斯函数序列,通过对下降因子的 优化处理进一步提高收敛效果。仿真实验结果表明,相比块光滑l0范数算法、光滑l0范数算法以及正交匹配追踪算法,该算法具有更好的鲁棒性和更高的信噪比。
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计算机工程. 2015, 41(11): 299-302,307. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.051韵律结构的正确预测是高自然度语音合成系统的重要组成部分。针对维吾尔语的黏着性特点,给出其相应的韵律层次结构,采用基于条件随机场(CRF)的分层自底向上方法预测维吾尔语的韵律词和韵律短语边界,并将维吾尔语形态特征作为韵律边界预测模型的重要特征。为进一步纠正韵律边界预测错误并消除标点符号边界中不同韵律边界之间的歧义,以标点符号边界为单位建立基于CRF的标点符号韵律边界预测模型,并与双层自底向上CRF模型相结合,提出一种韵律边界预测方法。通过对不同的特征模板和模型进行反复实验,以得到更好的韵律边界预测性能。实验结果表明,该方法明显提高了韵律边界的预测召回率。
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计算机工程. 2015, 41(11): 303-307. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.052基因表达数据集获取过程中容易掺杂噪声成分,噪声会干扰数据的正确表达从而影响其后期的分析与研究。基于中值计算法估计噪声标准差的经验模态分解(EMD)去噪存在一定的不足,从而影响去噪效果。分数阶高斯噪声(fGn)模型可提供EMD下较为准确的噪声标准差估计方法,在该模型下去噪可减少白色及有色噪声,进而增强去噪效果。因此在中值计算EMD去噪基础上,提出一种基于fGn模型的去噪方案,并对结肠癌基因表达数据集做去噪分析。实验结果表明,相比中值计算EMD去噪方法,改进方法的信噪比、噪声抑制比、t检验等值具有一定的优势,可作为基因表达数据集去噪的一种参考方案。
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计算机工程. 2015, 41(11): 308-313. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.053针对复杂室内环境下移动目标难以跟踪和粒子滤波容易丧失粒子多样性的问题,提出一种射频识别室内跟踪算法。将读写器接收到的信号强度指示样本值直接作为观测量建立非线性状态空间模型,给出一种带有马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)移动步骤的改进部分系统重 采样算法,采用度量函数实现粒子集分类并进行重采样处理加入MCMC移动步骤,增加粒子多样性。应用该滤波算法对非线性单变量静态模型和上述非线性跟踪模型进行仿真,并与其他重采样滤波算法进行比较,实验结果表明,该滤波算法的滤波性能更好,跟踪精度更佳。
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计算机工程. 2015, 41(11): 314-321. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2015.11.054为提高视频篡改检测算法的准确率,提出一种基于纹理谱的时间域视频篡改检测算法。计算视频片段的纹理谱图像序列的相关系数,根据阈值法判定视频篡改位置。实验结果表明,该算法能准确检测出视频帧删除、复制以及插入3种篡改方式。在分辨率为352×288的 视频片段上,平均每帧处理时间不超过0.4 s,而查准度和查全率全部超过94%。
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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