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2016年, 第42卷, 第5期 刊出日期:2016-05-15
  

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  • 计算机工程. 2016, 42(5): 0-0.
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  • 云计算专题
  • 雷长剑,林亚平,李晋国,赵江华
    计算机工程. 2016, 42(5): 1-7. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.001
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    志愿云环境下的节点具有动态性高、可靠度低的特点,系统容易出现拜占庭错误。拜占庭一致性算法可使系统在出现f个恶意节点时保证一致性,但现有算法冗余度较高。针对该问题,提出一种基于Gossip协议的拜占庭容错算法,使系统冗余度降低到2f+1。该算法无需设计主节点,所有计算节点处于对等地位,可避免主从模式冗余系统发生单点故障。理论分析和实验结果表明,所提算法能达到拜占庭容错要求,有效减小系统冗余度,与BFTCloud和Zyzzyva算法相比,提升了系统吞吐量。
  • 黄冬梅,随宏运,贺琪,赵丹枫,杜艳玲,苏诚
    计算机工程. 2016, 42(5): 8-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.002
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    海洋监测数据具有海量、强关联性的特点,对海洋监测数据进行合理布局,进而提高数据管理和应用的执行效率,是目前海洋数据研究领域的关键。将“互联网+”和“数字海洋”进行有机融合,提出一种强关联海洋监测数据布局策略。针对数字海洋中海洋监测数据的特点,根据监测任务、监测站位和监测数据的关联建立强关联矩阵。将矩阵中相似的元素聚集在一起,把具有较高关联度的数据划分为一类子数据集,并根据数据中心的存储容量进行布局。实验结果表明,该策略可降低算法的运行时间和用户访问海洋监测数据的响应时间,是数字海洋中海洋监测数据管理和存储的一种有效布局策略。
  • 张晋芳,王清心,丁家满,刘彦君,黄心
    计算机工程. 2016, 42(5): 13-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.003
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    云计算环境中大数据应用在数据迁移方面遇到各种问题,主要表现为如何在迁移过程中减少网络访问次数,减少全局时间消耗,以及在提高效率的同时兼顾全局的负载均衡等。为此,对数据迁移进行建模,描述动态迁移策略,分别针对策略中的全局时间消耗、网络访问次数和全局负载均衡3个参数进行求解,并在云计算仿真平台Cloudsim下进行实验。结果表明,使用数据动态迁移策略后,任务完成时间比Zipf分布减少约10%,网络访问次数低于原始Zipf分布并趋于稳定;全局负载均衡方面,节点存储空间方差趋于0。
  • 吴岱霓,王晓明
    计算机工程. 2016, 42(5): 18-22,29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.004
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    在现有的公钥检索加密方案中,大部分方案只适用于单用户的情景,并且无法满足模糊检索的用户需求。为此,提出一种云环境下满足多用户分享数据需求的加密方案。在可排序多关键字检索加密(MRSE)方案的基础上,利用拉格朗日函数和欧几里德距离实现密钥分享和模糊匹配。分析结果表明,与MRSE方案相比,该方案并没有因为拓展为多用户查询而降低每个用户的性能,同时还支持隐私查询、指定检索、多用户查询等功能。
  • 孙立新,张栩之,吕海洋
    计算机工程. 2016, 42(5): 23-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.005
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    针对云计算虚拟机资源配置过程中存在的NP难问题,提出一种基于云计算SME-FFD的概率优度虚拟机资源配置算法。给出虚拟机资源配置的优度评价方案,利用模拟进化算法较强的爬坡优化能力,对虚拟资源配置的选择、评价和排序过程进行迭代进化。在模拟进化操作获取资源配置排序基础上,利用首次适应下降规则,对已排序的虚拟机和物理主机资源进行二次配置,提高资源配置效率和效果。在墨尔本大学CloundSim网格实验室以及Gridbus云仿真平台上进行实验对比,结果表明,该算法CPU使用率与内存使用率分别达到55%和60%以上,能够有效降低物理机器使用数量,实现节约能耗的目的。
  • 王志平,李小勇
    计算机工程. 2016, 42(5): 30-34,41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.006
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    在云计算环境中,有效的虚拟机在线迁移和动态扩容技术有助于保障服务等级协议(SLA)的实现,并能够降低能耗成本。但虚拟机的迁移会导致性能下降,频繁迁移会增加SLA违约率。为此,以降低SLA违约率和迁移次数为目标,提出一种可伸缩的实时虚拟机调度策略,利用分布式消息系统Kafka和分布式计算系统Spark构建可扩展系统,基于历史数据预测负载并实时产生调度方案。仿真实验结果表明,与CloudSim原有策略相比,该策略在维持低SLA违约率的同时,迁移次数下降50%左右。
  • 王谦,熊书明
    计算机工程. 2016, 42(5): 35-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.007
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    针对移动云存储环境下的数据安全共享需求,从数据安全访问控制和完整性验证两方面设计基于密文策略的属性加密数据可验证访问控制方案,以应对移动设备计算能力、电池能量不足和数据存储容量有限的情况。在系统模型中引入加密和解密服务提供者,通过添加批准属性实现加密计算的安全外包。加密服务提供者为密文数据生成对应的验证标签,在解密数据前,云服务提供者根据验证标签完成由挑战者发起的数据完整性验证。解密服务提供者为请求访问数据的用户进行数据解密计算,由于只有用户自己持有用户私钥,因此能够实现解密计算的安全外包。分析与评估结果表明,该方案将大量计算操作外包给其他服务器,能够降低移动用户的计算开销。
  • 体系结构与软件技术
  • 裴鑫,聂俊,陈卯蒸,李健
    计算机工程. 2016, 42(5): 42-46,53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.008
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    为满足多波束接收机、焦面阵和天线阵等超大数据量终端的处理需求,采用以GPU并行运算为处理核心的FPGA+CPU+GPU混合架构对天文相关器进行设计,利用严格时序的FPGA进行采样和预处理,基于统一计算设备架构平台开发实现GPU并行运算信号处理与CPU逻辑控制、存储和显示。测试结果表明,该相关器运行稳定、准确,通过调节混频、滤波和傅里叶变换参数即可实现通带范围内任意频带的高精度测量。
  • 权恒星,魏学才,王漫
    计算机工程. 2016, 42(5): 47-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.009
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    传统的分布式文件系统未考虑底层网络的情况,因此其读写性能以及在异构网络环境中的文件修复性能都有较大的提升空间。利用软件定义网络(SDN)提供的底层网络的动态数据资源,计算出数据传输的实时最佳路径。对分布式文件系统中的大数据流进行流量导引,从而提高分布式文件系统的性能。在仿真的SDN环境中设计并实现一个分布式文件系统原型,对读文件、写文件和文件修复3种基本操作进行对比测试,结果表明,在SDN网络环境中的分布式文件系统,相对于传统网络环境,在读写和修复方面都有不同程度的性能提升。尤其是在数据流量非常大、网络流量异构明显的情况下,提升效果更为明显。
  • 齐向明,郑帅,魏萍
    计算机工程. 2016, 42(5): 54-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.010
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    基因信息选取工作中由于数据量庞大,传统单线程运行的分类查询方法无法满足实时性与提取精度要求。为此,利用Hadoop框架设计两阶段并行计算模型。其中第1阶段用于候选基因子集并行选取,第2阶段用于并行K近邻基因信息选取,从而实现并行计算的全过程覆盖。为降低算法的计算复杂度,针对基因信息微阵列数据,定义数据筛选指标对其进行采样,在降低数据处理量的同时消除数据冗余。实验结果表明,该算法具有较高的运行效率,并且继承了Hadoop编程模型的可扩展特性,可移植性较强。
  • 黎章海,潘久辉
    计算机工程. 2016, 42(5): 60-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.011
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    基于函数依赖的候选码计算在基于压缩策略的快照差分算法、数据一致性检测、数据不一致修复、数据完整性约束等方面有重要的作用。分析选择、并、差、笛卡尔积等基本运算的函数依赖保持性,得出导出关系候选码与原准基础关系候选码的关系,针对投影、广义投影、笛卡尔积和聚集运算候选码可能存在冗余属性的情况,给出相应的算法优化组成候选码的属性。提出一种递归算法对给定的导出关系求出其候选码,运用快照差分算法进行实验,结果表明,运用该算法可以提高增量计算的运行效率。
  • 贺滢,徐蔚鸿,李杨林
    计算机工程. 2016, 42(5): 66-70,79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.012
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    针对粒子群优化算法在软件测试用例自动生成过程中存在后期收敛速度慢、易陷入局部最优及求解精度低的问题,基于约简的自适应混沌粒子群优化(RACPSO)算法,提出一种测试用例自动生成方法。将粒子群标准进化方程化简为无速度项的进化方程,设计基于适应度值自适应调整的惯性权重,实现粒子的位置更新。采用基于群体适应度方差的早熟收敛判断策略进行混沌搜索,并通过增加粒子的多样性克服早熟收敛现象。实验结果表明,与标准粒子群优化算法和自适应粒子群优化算法相比,RACPSO算法在收敛速度与求解效率方面更具优势。
  • 彭毅,安虹,金旭,程亦超,迟孟贤,孙荪
    计算机工程. 2016, 42(5): 71-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.013
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    针对基于现场可编程门阵列的DART模拟器可扩展性较差和模拟精度较低的问题,提出一种硬件友好的分布式模拟机制。该机制在模拟中采用隐式同步方法,以节点内计数器和节点间缓冲队列取代集中式控制器,将时序同步和计数任务交给每个节点自行处理,从而提高模拟速度。基于该机制,设计并实现片上网络硬件模拟系统。实验结果表明,该系统能达到与业界权威BookSim模拟器同级别的模拟精度,模拟速度可达BookSim模拟器的200倍,相比DART模拟器能获得21%的速度提升,并且具有较好的扩展性。
  • 许艳艳,雷迎春,龚奕利
    计算机工程. 2016, 42(5): 80-84,101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.014
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    分布式文件系统受传统磁盘文件系统影响,大多使用固定大小的对象或者块来组织和管理文件。定长的分块不适合随机写或插入写,开销大且性能差,但典型的用户约有25%的文件操作是随机写。针对上述现状,提出一种基于内容的可变长文件分块方法,使用拉宾指纹算法对文件进行分块,并根据文件的内容标识文件块。为更准确地指定写类型,提高写性能,给出与POSIX语义兼容的写接口。通过修改Ceph实现一种新的分布式文件系统VarFS,提供文件的可变长分块并支持新的写接口。实验结果表明,由于减少网络数据传输量,VarFS在随机写延迟和带宽消耗量上比Ceph减少了1个~2个数量级。
  • 左遥,梁英,许洪波,黄硕
    计算机工程. 2016, 42(5): 85-92,107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.015
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    真实世界中存在很多数据规模大且关联性强的图数据,而图缓存技术可有效提高对图数据的访问效率和查询效率。为此,提出一种面向大规模图数据的预装载缓存策略。采用基于节点访问日志和大度数优先2种装载方法,利用图数据访问的局部性特点缓存频繁访问的数据。在图存储系统GolaxyGDB中设计一个分布式图数据缓存框架,并描述其中图缓存策略的实现过程。实验结果表明,该策略能有效提高图数据复杂查询的命中率,降低响应时间,满足实际应用中的在线访问需求。
  • 移动互联与通信技术
  • 刘蔚,赵宇,陈锐
    计算机工程. 2016, 42(5): 93-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.016
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    针对无线网络中的信道冲突和干扰问题,提出一种应用于多射频多信道无线网络中的资源优化模型。该模型采用0-1线性规划方法,以最小化网络干扰为目标,利用分簇和构建冲突搜索树的方法收集干扰信息,并通过信道分配算法达到消除干扰和资源优化的目的。应用于无线Ad Hoc网络信道分配中的实验结果表明,与基于分簇的信道分配方法相比,该模型使吞吐量最多提高89.5%,能降低待发信道队列长度和冲突节点数目,并获得较好的网络性能。
  • 万茜,陈朝,陈彬,毛明慧
    计算机工程. 2016, 42(5): 102-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.017
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    讨论时空混沌序列的生成方法并比较分析其作为扩频码的性能优势,为降低单向耦合映像格子(OCML)模型中格点间隔的相关度,提出一种基于模型空间维度的随机格点间隔方法,对系统空间维度分区段,在各区段内随机选取下一时刻序列的格点坐标,并行产生多条随机性好的混沌序列,从而得到码分多址(CDMA)系统的长短码。Simulink仿真结果表明,时空混沌OCML模型因其多维及高复杂度的特性,可同时产生并行性较好的伪随机序列用作CDMA系统的长短码。
  • 郑浩天,季新生,黄开枝
    计算机工程. 2016, 42(5): 108-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.018
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    在可见光通信网络中,现有遮挡情况下的立即切换和继续等待2种切换决策都过于单一,无法保证遮挡造成的信息传输延迟始终较小。为此,提出一种基于径向基函数(RBF)模糊神经网络的垂直切换决策算法。对遮挡情况下的切换决策影响参数进行研究,分析不同参数的获取方法。选择最重要的3种参数输入RBF模糊神经网络进行模糊推理,根据输出的精确值进行切换决策。仿真结果表明,该算法能够根据不同情况合理判决立即切换或继续等待,保证遮挡造成的信息传输延迟始终较小,且遮挡频繁时,切换次数比立即切换减少约50%,有效避免了乒乓切换。
  • 高杨,黄国勇,吴建德
    计算机工程. 2016, 42(5): 113-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.019
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    为解决高精度北斗卫星导航系统定位中小周跳难以探测与修复的问题,提出一种基于改进局部均值分解的单频周跳探测与修复方法。该方法利用伪距和载波相位观测值构造周跳检测量,改进局部均值的分解处理,获得若干个乘积函数分量,根据瞬时幅值函数极大值点的位置探测出周跳发生的历元,运用最小二乘支持向量机对周跳发生前分量的时间序列建立预测模型,通过比较实测值与预测值的大小来修复周跳。应用实测的观测数据对算法进行验证,结果表明,与小波分析法相比,该方法无小波函数选取的难题,可以对单频小周跳进行准确探测与修复。
  • 汪淑娟,尹娇
    计算机工程. 2016, 42(5): 118-122,129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.020
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    在车载自组织网络(VANETs)中,由于网络环境不稳定,路侧单元(RSU)无法将数据快速、高效、可靠地分发给车辆。针对该问题,提出一种基于网络编码技术的RSU多播重传算法。在RSU多播第1阶段结束后,综合车辆的位置信息、速度、行驶方向以及数据有效性等多重特征,求解最优网络编码组合,多播该组合构造的编码包,以提高数据分发效率。实验结果表明,该算法与不编码和随机线性网络编码重传算法相比,平均数据下载率提高4倍,平均下载时延减少90%,数据分发时延分别减少40%和20%,提升了VANETs中数据分发的性能。

  • 刘涛,周先春
    计算机工程. 2016, 42(5): 123-129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.021
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    针对无线传感器网络中因能量、故障和环境因素造成网络损失的问题,为传感器节点设计一种防攻击机制。定义传感器节点状态为工作、关闭和监听信道,结合分簇式无线传感器网络的连通性和延伸性建立马尔科夫链分析模型,对导致网络受损的能耗、端到端可用信道数、数据包传输平均时延、簇头节点失效和簇内节点失效等因素建立机会式动态拓扑特性分析方法,通过该方法选择分簇节点,根据网络拓扑重构以及服务质量保障需求进行网络拓扑演化,给出机会式拓扑重构与演化抗毁性机制,以达到实时增强网络抗毁性的目的。实验结果表明,与无线传感器网络中传统的非动态抗毁机制相比,该机制的资源利用率较高,节点失效概率较低,网络拓扑健壮性较强。
  • 陈持鑫,周继鹏
    计算机工程. 2016, 42(5): 130-133. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.022
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    无线网络中包调度和拥塞控制方案通常是独立设计的,导致网络资源无法高效利用。针对该问题,基于拥塞控制提出一种新的最大权调度算法。根据最大权调度算法计算节点中所有流的权值,选择最大权值的流进行调度,根据网络的拥塞情况,调节节点中流的发送速率。仿真结果表明,该算法能够提高网络吞吐量,达到更好的公平性并减少丢包率。
  • 阙建华
    计算机工程. 2016, 42(5): 134-138,145. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.023
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    针对现有社区检测算法复杂度高、运行速度慢等问题,以模块度最大化为优化目标,提出一种社区结构自适应检测算法。该算法具有幂律分布属性,能扩展至超大型网络,并且包含近似因子可保证被检测出的社区结构质量。在社区结构已知的合成网络和真实数据上的实验结果表明,该算法的检测性能优于FacetNet和Blondel等自适应检测算法。
  • 邓鹏飞,王丹,贾向东
    计算机工程. 2016, 42(5): 139-145. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.024
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    为提高移动通信系统的能量与频谱效率,基于放大转发协议,提出一种多用户全双工大规模多入多出中继协作方案。对频谱和能量效率进行研究,获得系统中每一对用户间各态历经速率下界的封闭解析解以及系统的频谱、能量效率。分析系统在不同能量分配场景下对环路干扰的抑制效果和渐近性能。实验结果表明,当中继收或发天线数足够大时,系统能有效地消除小规模衰落和多用户干扰,其渐近频谱效率和能量效率将达到一饱和稳定值。当采用信源发功率固定、中继发功率与中继发天线数成反比的功率分配方案时,系统可有效地抑制环路干扰。
  • 安全技术
  • 熊师洵,范通让
    计算机工程. 2016, 42(5): 146-150. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.025
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    针对社区推荐系统研究中,当推荐节点发生信息流交互时缺乏信任可靠性与动态变化性的问题,融合社区发现中的中心节点和信任节点的推荐算法,提出一种随时序演变的受信任的中心节点推荐方法。该方法利用社区划分提取网络中心节点,并对节点增设信任机制,通过节点信任度控制谣言等不良信息的传播。加入反馈机制对可信节点进行实时更新,以提高信息传播的安全度,从而得到具有信任值动态反馈特性的中心节点选择策略。实验结果表明,与传统可信边社区划分策略相比,该策略能有效减少谣言等不良信息的传播,增强信息流传递可靠性。
  • 林意,廖琴枝
    计算机工程. 2016, 42(5): 151-155,162. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.026
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    针对医学数字成像和通信(DICOM)文件头信息在公网上传输时可能会被非法篡改的问题,提出一种保护DICOM文件头信息的方法。将文件头信息作为图像像素灰度值进行处理,利用信息-摘要算法5构造的Hash函数生成文件头的消息摘要值,并将该消息摘要值作为水印,以可逆不可见的方式嵌入DICOM图像,使用提取水印与重新生成水印的差异进行文件头信息篡改检测。实验结果表明,该方法对文件头信息篡改具有极强的敏感性,可以检测到1 bit的篡改,认证过程计算简单,且准确性较高。
  • 王耄,王晓明
    计算机工程. 2016, 42(5): 156-162. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.027
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    分析健壮的多服务器架构下智能卡认证方案,针对该方案不能完全实现用户匿名,存在拒绝服务攻击和智能卡攻击等问题,提出一种改进方案。利用随机掩蔽技术,使每个用户智能卡存储的密钥不同,且每次登录认证的用户名随机变化,并通过BAN逻辑分析证明改进方案的有效性。分析结果表明,该方案能够抵抗智能卡攻击和拒绝服务攻击,实现用户完全匿名认证,减少服务器端的计算量。
  • 杜瑞颖,李辉,范东东
    计算机工程. 2016, 42(5): 163-167,172. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.028
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    针对兴趣点查询服务带来的隐私泄露问题,提出一种可验证查询用户身份的安全查询方案。利用群签名技术保证用户身份不被泄露,为服务提供商提供有效的用户身份验证方式。借助半可信查询代理实现用户网络地址匿名,通过固定查询使用的假点降低构造匿名区域的开销。实验结果表明,与假点位置选择方案相比,该方案对移动端的压力和通信开销更小。
  • 胡宝安,李兵,李亚玲
    计算机工程. 2016, 42(5): 168-172. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.029
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    基于现实网络病毒的潜伏性以及网络中不同状态节点移出网络概率的不相等性,根据传播动力学理论,建立一个具有不同移出率和直接免疫的网络时滞SIR病毒模型。利用时滞微分方程的稳定性有关理论,分析模型的动力学行为,为有效控制、消除计算机病毒在网络上的传播提供理论依据。通过时滞对模型解的影响分析,表明在网络病毒传播控制中,提高病毒检测识别技术的重要性,并且该模型能够有效地隔离染病节点。
  • 张凤斌,葛海洋,杨泽
    计算机工程. 2016, 42(5): 173-178,185. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.030
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    针对免疫入侵检测数据处理速度慢以及检测实时性差的问题,提出Bregman非负矩阵分解算法,采用Bregman迭代方式改进传统非负矩阵分解过程,优化矩阵迭代过程,利用矩阵本地化方法分解矩阵,增加矩阵的约束,保留检测数据内部结构并且加快数据的处理速度。在KDD CUP 1999数据集上的仿真结果表明,该算法有效提高了入侵检测速度,增强了免疫入侵检测的时效性。
  • 卢曾新,曲大鹏,范铁生
    计算机工程. 2016, 42(5): 179-185. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.031
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    现有置乱评价方法大多与像素位置有密切关系,容易受到剪切、旋转等有意或无意攻击的影响,导致误差较高。针对该问题,提出一种基于提升小波、曼哈顿距离和纹理进行置乱程度评价的方法。对置乱前后图像分别进行提升小波变换,求对应系数的统计距离,高频生成灰度共生矩阵,提取纹理特征,通过距离和纹理求出置乱度。实验结果表明,与现有位置相关的置乱方法相比,该方法适用范围更广,与主观评价更一致,对原图像的依赖性更小,能更有效地用于置乱程度评价。

  • 人工智能及识别技术
  • 卢良锋,谢志军,叶宏武
    计算机工程. 2016, 42(5): 186-193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.032
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    RGB图像和深度图像的同时使用能有效提高物体识别的准确率。然而,已有研究仅将RGB图像和深度图像的特征进行简单的线性连接,没有根据RGB特征和深度特征的差异性进行特征提取和融合,充分发挥RGB-D图像的优势。为此,提出一种多模态稀疏自编码算法,在进行差异性特征提取的同时完成RGB特征和深度特征的有效融合。结合多模态稀疏自编码算法和空间金字塔最大池化算法,给出一个全新的深度学习模型。该模型能够提取有辨别力的特征并完成基于RGB-D图像的物体识别工作。在2个标准的RGB-D数据库上的实验结果表明,与基于RGB-D的物体识别算法相比,该算法能够有效融合RGB特征和深度特征,取得更高的识别准确率。
  • 莫源源,潘丽同,严馨,余正涛,刘小惠
    计算机工程. 2016, 42(5): 194-200. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.033
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    由于平行网站的异构性和复杂性,如何自动有效获取双语平行网页以及提高平行网页的质量是构建语料库的关键问题。为此,应用最大熵模型,将平行网页的识别问题看作候选网页对的分类问题,对平行网页的获取方法进行改进。利用基于标题余弦相似性的方法或数据库查询的方法发现候选平行网页对。根据网页内容及候选网页对间余弦相似度特征和最大熵模型训练的分类器对平行网页进行识别。在特征选取上,提取网页的篇章结构特征、词汇化比例特征与页面元素特征等基本特征,并应用TF-IDF算法与余弦相似性提取文档向量的余弦相似度特征。实验结果表明,所提方法可有效提高双语网站中平行网页的召回率和准确率,所获取平行网页的准确率和召回率分别为98%,94%。
  • 张豪,陈黎飞,郭躬德
    计算机工程. 2016, 42(5): 201-206,212. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.034
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    现有序列相似性度量算法在子序列相似性度量中仅考虑其局部相似度,忽略了其所属序列的整体结构信息。为此,提出一种以单个符号的熵为基础的序列相似性度量方法,根据同一序列中相同符号的位置及个数信息得出符号熵。通过凝聚型层次聚类结果验证序列相似性度量方法,在多个领域的符号序列数据集上的实验结果表明,与现有的基于子序列局部相似性方法相比,该相似性度量方法有效提高了聚类结果质量。
  • 景维鹏,张兴革
    计算机工程. 2016, 42(5): 207-212. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.035
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    针对当前卷积神经网络(CNN)模型中池化层关键语音特征提取效率低下的问题,提出一种基于POWER8架构的动态自适应池化(DA-Pooling)算法。在深度学习工具Caffe上实现CNN模型,输入经过卷积层的梅尔域滤波带系数,提取局部相邻语音的特征数据,通过计算Spearman相关 系数确定数据间的相关程度。根据特征权重对具有不同相关性的语音数据动态分配池化算法,以提高池化层对不同相关性数据的适应能力。DA-Pooling利用POWER8的高效浮点运算和多线程并行计算优势,提高了海量语音数据的处理效率。实验结果证明,相比现有主流 Pooling算法,DA-Pooling可提高关键语音数据的识别准确率,保证CNN中语音识别的稳定性。
  • 李辉,石钊,易军凯
    计算机工程. 2016, 42(5): 213-217,223. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.036
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    用户对网页文本缺少主动评价信息会影响最终推荐结果的准确程度。为此,提出一种新的二次聚类推荐算法,通过对用户所浏览过的网页文本特征词的提取及相关权重的计算,得出每一个网页的文本信息熵值与最邻近熵差。利用连续型随机变量的均匀分布计算得到最邻近熵差阈值,借助平均熵值逼近确定二次聚类初始聚类簇数和簇心,结合对数函数拟合的方法计算推荐数量,通过2次文本聚类,运用欧氏距离和信息熵值确定推荐内容。实验结果表明,该推荐算法在实际系统中运行稳定,与单纯只进行2次聚类运算的推荐算法相比,推荐准确程度有所提高。
  • 毕佳佳,张晶
    计算机工程. 2016, 42(5): 218-223. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.037
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    依据多关系数据库中的背景表对分类任务具有的不同大小贡献度,提出一种基于关系选择的多关系朴素贝叶斯分类算法。对关系表进行两轮删减,根据最大信息增益率删掉部分对分类影响较小的关系表,把平均信息增益率作为衡量表对分类的贡献度,根据贡献度选定余下的表用于最终的分类。实验结果表明,该算法能有效提高分类准确率,相比Graph-NB算法、Classify_tables算法及MRNBC-W算法分别提高2.2%,1.1%,0.86%。
  • 图形图像处理
  • 齐乐,张小刚,姚航
    计算机工程. 2016, 42(5): 224-229. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.038
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    户外图像或视频受到大气中烟雾的影响,存在模糊不清及颜色偏移等问题,在很大程度上影响户外视频系统正常稳定工作。现有的去雾算法计算复杂度较高,仅依靠软件对视频级进行去雾有一定难度。针对这一现状,分析暗原色先验去雾算法的计算瓶颈,利用高级层次综合(HLS)工具实现去雾算法的硬件化,使用流水线技术将去雾算法运行在现场可编程门阵列上。实验结果表明,在保证去雾质量的前提下,对于1080P的实时场景,可以达到每秒45帧以上的处理速度,基本满足高清视频去雾的需求。
  • 沈宋衍,陈莹
    计算机工程. 2016, 42(5): 230-234. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.039
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    针对目标快速运动以及严重形变导致跟踪失败的问题,基于在线回归学习提出一种轮廓跟踪算法。以当前跟踪区域为中心,通过循环矩阵对其进行循环平移形成训练样本,进行基于核的相关性回归训练。检测帧根据上一帧回归模型计算待测区域与目标区域的相关频域。将相关矩阵返回空域,形成目标定位特征图,将其与待测区灰度图进行融合形成轮廓置信图。利用置信图作为辅助信息,通过水平集模型提取目标轮廓。设计轮廓评价方案判断轮廓质量,当发生畸变时进行轮廓修正。将轮廓所在位置反馈至核相关滤波跟踪器并更新跟踪模板,从而准确得到下一帧特征图。实验结果证明,该方法能快速准确地跟踪目标及其轮廓,并且具有较好的鲁棒性。
  • 庄玉林
    计算机工程. 2016, 42(5): 235-238. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.040
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    针对遥感数字图像对比度较低的特点,提出一种考虑直方图优化的遥感图像对比度增强算法。采用直方图均衡算法和限制对比度自适应直方图均衡算法对初始遥感图像进行均衡化处理,获得具有全局和局部增强特征的遥感图像直方图。在选取正则化参数的基础上,利用目标函数获得优化的直方图,并通过直方图规定化方法增强优化直方图的对比度,获得最终增强结果。实验结果表明,与经典图像对比度增强算法相比,该算法能有效提高遥感图像的对比度和内容可识别性,使其具备更好的视觉效果和更明显的细节信息。
  • 李志明
    计算机工程. 2016, 42(5): 239-243,248. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.041
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    针对虹膜活体检测中的特征提取问题,提出一种基于深度卷积神经网络的虹膜活体检测算法。通过归一化、分块归一化和直接切取方式对虹膜图像进行预处理,利用卷积神经网络提取经预处理的虹膜图像特征,使用训练分类器对真伪虹膜进行分类。实验结果表明,该算法能自动学习虹膜图像的隐藏特征,使真实虹膜和伪造虹膜的特征更具区分性,并且在ND-Contact和CASIA-Iris-Fake数据库中获得96.72%以上的检测正确率。

  • 许迪,刘阳,王秀锦
    计算机工程. 2016, 42(5): 244-248. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.042
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    边缘检测和图像分割算法直接应用于壁画线描画提取时,对一条笔道通常会产生2次响应,且其结果一般为单像素宽度,无法生成定位准确并同时保留壁画原有风格的笔道。针对该问题,提出一种结合灰度信息和边缘信息的壁画线描画生成方法。使用基于高斯模糊的高频提升滤波,简化壁画背景像素灰度值的分布,利用阈值分割和边缘检测算法提取笔道,并进行叠加,以生成完整线描画,通过矢量化,使笔道边缘更光滑。实验结果表明,当壁画笔道的灰度值小于其周围背景的灰度值时,与Canny算子和gPb算子等边缘检测方法相比,该方法能准确定位笔道,且提取的笔道具有一定的宽度,能够反映壁画的原有风格。
  • 多媒体技术及应用
  • 陈勇,吴晓民,杨坚,奚宏生
    计算机工程. 2016, 42(5): 249-252,257. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.043
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    针对H.264视频编解码标准复杂度高、运算量大的缺点,基于统一计算设备架构平台设计并实现CPU+GPU异构并行H.264解码器,利用GPU的并行计算能力和CPU的逻辑控制优势加快运行速度,提高解码性能。实验结果表明,与FFmpege中传统的串行解码器相比,利用GPU加速的H.264并行解码器能获得2倍~7倍的性能提升,各并行单独模块也可实现5倍~11倍的加速。
  • 沈柯帆,王中元
    计算机工程. 2016, 42(5): 253-257. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.044
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    针对低光照视频在进行图像质量增强后的转码工作进行研究,提出一种快速模式选择算法。在低光照视频可见度低的情况下,使用带色彩恢复的多尺度Retinex算法进行视频质量增强。对解码得到的原始宏块模式分析其内部纹理变化,实现编码模式快速选择,并采取运动区域判断等方法对原始模式为SKIP的宏块进行模式判断。实验结果表明,与全解全编的转码算法相比,该算法不仅能大幅减少计算复杂度,节省约70%的转码时间,而且率失真性能未出现明显下降。
  • 马吉,刘瑞,张建霞
    计算机工程. 2016, 42(5): 258-262. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.045
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    针对根据关键帧重建运动序列时重建误差率较高的问题,提出一种基于改进的t-SNE降维算法,提取人体运动数据关键帧。利用t-SNE对原始运动数据进行降维,通过改变t-SNE中函数宽度参数的计算方法,得到稳定的低维特征曲线。提取低维特征曲线的局部最大值、最小值作为初始关键帧,再使用曲线幅度算法提取最终的关键帧序列。实验结果表明,在相同压缩比下,与其他关键帧提取方法相比,该方法具有较低的重建误差率。
  • 吴良堤,冯桂
    计算机工程. 2016, 42(5): 263-268,274. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.046
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    为降低高效视频编码(HEVC)帧内编码的复杂度,提出一种快速模式和变换单元(TU)尺寸决策算法。在快速模式决策算法中,利用预测单元的纹理减少粗糙模式的决策模式个数,根据最有可能成为第一候选模式的分布,跳过最佳模式可能性较小的模式率失真优化过程。在TU尺寸决策算法中,对残差块的纹理进行分析,以此提前终止TU的分割。在HM10.1上的实验结果证明,提出的算法能够平均降低30.7%的编码时间,增加1.40%的平均码流差。
  • 魏浩,陈华锋,陈军
    计算机工程. 2016, 42(5): 269-274. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.047
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    城市监控摄像网络为搜寻犯罪嫌疑人踪迹提供了有力支持。为了更好地利用监控网络,优化部署监控摄像网络以提高利用效率,降低部署成本,通过分析全方位摄像头和定向摄像头的覆盖模型,提出一种基于交通道路覆盖的城市监控摄像网络模型,进而给出一种摄像头优化部署方法,基于最小顶点覆盖,通过改进贪心算法得到摄像头位置。实验结果表明,该算法优于贪心算法和混合贪心算法,并通过真实的城市交通道路图验证了该优化部署方法的有效性。
  • 冯云杰,涂卫平
    计算机工程. 2016, 42(5): 275-281. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.048
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    移动调度系统广泛应用于诸多行业中,语音免提通信在移动调度系统中具有重要作用。但由于语音外放时移动终端易出现回声和噪声等问题,现有移动调度终端多数不支持语音免提通信,使得移动调度终端无法实现音视频同步通信。针对此类问题,基于归一化最小均方算法和最小均方误差-短时谱幅度估计谱减法,结合移动终端的数据处理能力,设计并实现集合回声消除和噪声抑制功能的语音通信前端处理模块,在编码之前对移动终端录制的语音信号进行回声消除和去噪处理。实验结果表明,该语音信号前端处理子系统可以在较低的计算复杂度下有效提升免提通信情况下移动终端的语音通信质量。
  • 开发研究与工程应用
  • 林伟建,王伦耀,夏银水
    计算机工程. 2016, 42(5): 282-287. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.049
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    针对采用单一的传统布尔逻辑在有限状态机面积优化中的不足,提出一种基于传统布尔逻辑和Reed-Muller(RM)逻辑的双逻辑有限状态机(FSM)面积优化算法。利用不相交乘积项之间的位操作,将函数的逻辑覆盖拆分成分别适合传统布尔逻辑和RM逻辑综合的两部分。采用布尔逻辑乘积项和RM逻辑覆盖对应的字母数作为电路面积的成本函数,指导遗传算法搜索出适合双逻辑综合的状态分配,实现FSM组合电路面积优化。通过MCNC标准电路对算法进行测试。实验结果表明,相比单一的布尔逻辑,采用双逻辑综合后,可使近80%的FSM测试电路面积得到进一步优化。
  • 陈进朝,杜承烈
    计算机工程. 2016, 42(5): 288-291. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.050
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    针对系统调度理论研究中的严格周期任务可调度性判定问题,从研究实时系统中严格周期任务之间的相互干涉关系出发,提出一种基于特征任务的可调度性判定方法。分析严格周期任务在单一处理器平台下无冲突运行的时间约束,计算任务所能使用的全部空余时间,进而界定连续空余时间是否满足任务执行的需要,得到一个可调度性判定的充要条件。实验结果表明,与特征映射任务分配方法相比,该方法能够减少判定时间,提高判定成功率,具有更优的可调度判定性能。

  • 钟桂森,易清明,石敏
    计算机工程. 2016, 42(5): 292-296,303. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.051
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    现有10G以太网中的循环冗余校验(CRC)编译码器不能同时兼顾计算速度与资源占用,为此,设计一种新型的10G以太网并行CRC编译码器。编码时,通过编码预处理解决不定长字节带来的CRC编码问题,简化CRC编码电路的设计。译码时,通过译码预处理分离出以太网帧的帧校验序列(FCS)域,恢复编码预处理模块输出的数据,简化CRC校验电路的设计。在实现CRC编码校验时对传统的异或运算电路进行优化,降低运算电路门延时,提高运算速度,并能自动切换CRC编码校验方法以兼容现有以太网。实验结果表明,与其他3种方法相比,该方法占用逻辑资源少,计算速度快,可实现实时性输出,同时满足10G以太网156.25 MHz的时序要求。
  • 李学思,史豪斌,张书阁,陈泫文,王聪
    计算机工程. 2016, 42(5): 297-303. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.052
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    针对当前仿人机器人步态规划方法模型复杂、人为指定参数过多、计算量大的问题,提出一种基于改进遗传算法的仿人机器人步态规划方法。基于零力矩点稳定性原则,给出仿人机器人动态步态稳定性评价函数。将全向步态分解为直向步行和姿态旋转2个独立分运动,利用三次样条插值对直向步态轨迹进行规划,并给出加入位姿旋转后的合运动解算方法。利用改进遗传算法以步态稳定性和速度为目标对插值参数进行优化。实验结果表明,该方法在保证仿人机器人步态高稳定裕度的前提下,可实现更快速的步行。
  • 周懿,刘航天,戴紫彬,张立朝
    计算机工程. 2016, 42(5): 304-307,312. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.053
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    USB3.0可满足高速外设对总线带宽及传输速率的需求,已广泛应用于高速外设。而USB3.0控制器验证已成为片上系统功能验证的重要组成部分。为此,在分析USB3.0验证知识产权(VIP)结构的基础上,研究VIP协议栈及其可配置与可扩展设计,从协议层、链路层、物理层、配置参数类、callback类5个方面展开。与定向测试法相比,该协议栈在大规模功能验证中可有效提高验证效率。
  • 李甜甜,卢罡,许南山,郭俊霞
    计算机工程. 2016, 42(5): 308-312. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.054
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    为在复杂网络规模不断扩大的情况下优化其可视化布局效果,将力导引布局算法与k-core概念相结合,提出一种改进的大规模复杂网络压缩布局算法。利用复杂网络中的k-core概念划分网络数据,根据k-core值选择节点处理方式,实现网络节点的压缩布局。定义面向压缩的复杂网络信息量概念,对算法的压缩效果进行量化评估。实验结果表明,改进后的布局算法能有效利用有限的显示空间,减少布局结果中的边点密集现象,清晰地显示网络结构,同时在一定程度上保持原始网络性质。

  • 屈强,刘中晅,陈波
    计算机工程. 2016, 42(5): 313-316. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.055
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    为提高传感器数据的融合精度和可靠性,提出一种传感器数据模糊加权融合法。对模糊加权融合模型进行研究,得出采用模糊贴近度作为融合权值比隶属度更实用。分析比较5种常用的模糊贴近度方法,其中倒数型距离贴近度分辨率高、计算量最小,但是存在奇异值抑制能力差的问题。针对该问题,建立基于修正倒数型距离贴近度的模糊加权融合模型,以提高算法的可操作性。仿真分析结果说明,与其他模糊贴近度方法相比,采用修正倒数型距离贴近度进行模糊加权融合,具有更高的融合精度和可靠性。
  • 孙晓雯,孙子文,秦昉
    计算机工程. 2016, 42(5): 317-321. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.05.056
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    为提高人体跌倒检测精确度,提出一种基于智能手机加速度传感器的人体跌倒检测算法。通过智能手机获取人体运动加速度信息,采用阈值分类与模式识别分类相结合的算法进行跌倒检测。通过阈值检测实现人体行为跌倒状态的初步判定,判断是否为疑似跌倒行为。由模式识别方法进一步实现对疑似跌倒行为的精确分类,提取倾角和斜率作为人体跌倒分类特征,利用粒子群优化参数的支持向量机分类器从疑似跌倒行为中识别跌倒行为。仿真实验结果显示,与未优化的支持向量机方法以及加速度阈值方法相比,该算法能有效提高人体跌倒检测准确率。