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2016年, 第42卷, 第6期 刊出日期:2016-06-15
  

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    封面和目录
  • 计算机工程. 2016, 42(6): 0-0.
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  • 体系结构与软件技术
  • 吴国锦,胡程
    计算机工程. 2016, 42(6): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.001
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    在分布式文件系统中,对元数据的预取能够减少元数据服务器的请求响应延迟时间。现有的元数据预取策略大多基于元数据的历史请求序列,并未考虑文件的起源信息。为此,提出一种基于起源信息窗口的元数据预取策略,通过分析进程行为与元数据请求的关联性,提取起源信息窗口,统计元数据文件之间的关联度,生成关联规则哈希表,进行更激进的元数据预取。实验结果表明,与传统的最近最少使用算法和基于权重有向图的元数据预取算法相比,该策略的Cache命中率分别提高49%和7%。与Nexus算法相比,能有效减少内存开销,提升关联规则的查询效率。
  • 刘路,曹跃胜,多瑞华
    计算机工程. 2016, 42(6): 7-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.002
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    针对高密度FDR互连交换板PCB设计在信号完整性方面的不足,从工程实现的角度对板材选取、叠层设计、布线规则、抗干扰措施等问题进行分析,给出完整的解决方案。对3种典型高速板材的阻性衰减和介质衰减进行量化分析,确定设计方案的板材及最大通道长度。根据BGA区域走线数量和间距要求,明确BGA区域间隔出线方式和叠层结构。通过理论分析和计算,确定差分线的线宽、线间距、差分过孔设置、差分过孔距离电源分割线最小距离等布线规则。考虑工程实施条件的限制,提出使用微带线布线、保留一侧残桩不背钻等折中处理措施。仿真实验结果表明,基于以上规则设计的FDR互连交换板已应用于包括“天河二号”在内的多款高性能计算机系统,有效解决了FDR高速PCB设计遇到的各种信号完整性问题。
  • 徐健,李贺,龚东磊,方明
    计算机工程. 2016, 42(6): 14-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.003
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    由ASIC芯片实现的总线接口中,存在装备计算机配置冗杂、软硬件升级不灵活、芯片垄断和停产、体积功耗瓶颈日趋明显等问题。为此,基于Xilinx公司的ZYNQ-7000系列现场可编程门阵列,设计部分可重构的智能I/O接口。采用可编程片上系统技术,基于Vivado2014.4和PetaLinux开发环境和开发工具,以RS232,RS422,CAN总线接口为例,通过TCP/IP网络数据包切换总线接口配置指令,动态切换对应的局部比特流文件,以按需通信方式实现各接口的实际配置。仿真实验结果表明,部分可重构技术与片上系统技术的结合使得产品设计流程更加灵活,可降低产品对硬件的依赖度和更新换代的成本,减小资源和功耗的消耗,在一定程度上提升产品的安全性及可靠性。

  • 翟晓芳,刘全明,程耀东,李海波
    计算机工程. 2016, 42(6): 21-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.004
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    近年来国际上提出一种基于社会化网络的Altmetrics文献计量法,该方法能较准确地反映文献的社会影响力,并能弥补基于引用的传统文献计量方法时效性差、评价指标不全面、评价具有马太效应等缺陷。为在国内学术环境下实现Altmetrics方法的研究和应用,通过融合基于引用的传统指标与基于社会化网络的Altmetrics指标,对国内学术网络环境下的指标数据源进行统计和计算,结合Delphi赋权法和主成分分析赋权法求得各项影响力指标的权重因子,从而得到适应于国内学术环境的ALS综合计量模型。实验结果表明,主客观赋权法能互相弥补缺陷且所得结果更接近于真实情况,通过ALS综合计量模型求得的文献排名与传统引用量排名基本一致。
  • 葛强,陈前程,周珂,臧文乾,严运广,方鑫
    计算机工程. 2016, 42(6): 27-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.005
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    针对遥感数据在传统C/S模式下服务器负载重、传输速度慢的问题,提出一种快速的遥感数据传输策略。根据数据连接的下载速率变化,动态调整连接任务量,通过检索接入下载网络的客户机资源,选择合适的节点为用户提供资源下载服务,提高用户下载速率。实验结果表明,该策略能提高用户获取遥感影像数据的速率,有效改善用户的下载体验,尤其在下载并发数较多的情况下,能较好地满足用户对遥感数据分发速度的要求。
  • 王爽,冯志勇
    计算机工程. 2016, 42(6): 31-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.006
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    针对传统生物数据分析方法无法高效处理规模不断增大的生物语义数据集的现状,将基于属性共现的节点相似度算法应用于ChEMBL数据集,构建基于药物天然产物-活性的二部图模型,应用Graphlab框架计算基于活性特征的药物天然产物相似度,并对相似度较高的药物天然产物进行活性推荐。实验结果表明,该方法能有效利用生物数据集的语义信息发现药物天然产物潜在的活性特征,从而指导药物研发早期的活性探测以及药物靶标的发现和选择过程。
  • 张鹏,朱利,杜小智,贺朝会,陈皓
    计算机工程. 2016, 42(6): 37-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.007
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    在高辐射宇宙环境下,大量射线容易使航天计算机发生瞬态故障,导致程序出现控制流错误,而传统控制流错误检测算法存在运算复杂度高、具有滞后性和配置不灵活等缺点。为此,基于结构化标签提出一种可配置的控制流错误检测算法。算法使用2个标签,通过对基本块设计结构引入双指令环,解决块间滞后性的问题,实现基本块间和块内的控制流检测。实验结果表明,与同类算法相比,该算法在保证等效检错能力的情况下可使空间开销降低49.3%,时间开销降低17%~45.3%,故障覆盖率提高6.2%~8.6%。
  • 雷鹏斌,王玲,吴宇,黄子鸿,李兰花
    计算机工程. 2016, 42(6): 43-47,54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.008
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    为提高公共对象请求代理体系结构在软件无线电系统中的实时性,对TAO中间件进行研究,测试TAO在软件无线电系统中的性能并分析导致其时延较大的因素。以优化TAO对象请求代理的内部函数调用过程为目标,提出简化函数横向调用步骤、尽量保持程序纵向执行的优化设计方案。在pushpacket函数中完成大部分连接建立和报文处理工作,并裁剪功能相对简单的冗余类,减少函数调用的时间开销。实验结果表明,优化后的TAO传输时延明显降低,并具有较高的实时性,能满足软件无线电系统的需求。
  • 阚文枭,王聪,徐琪,杜然,Andrei Tsaregorodtsev,陈刚
    计算机工程. 2016, 42(6): 48-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.009
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    针对传统的集群计算资源无法满足高能物理计算中对于海量数据处理的需求,基于桌面网格技术提出一种新型高能物理计算系统。该系统通过虚拟化技术,实现高能物理计算在桌面网格上的应用部署,并且设计镜像元数据服务进行远程镜像库管理。根据高能物理计算的特点,实现以DIRAC,BOINC,3G-bridge为基础的新型桌面高能物理计算系统。系统以BOINC计算服务为基本框架,3G-bridge处理作业请求,DIRAC提交计算作业。测试与分析结果表明,该系统能对高能物理作业提供稳定高效的计算服务,计算结果可靠,具有高可扩展性。
  • 陈伟健,郭勇,尹飞
    计算机工程. 2016, 42(6): 55-59,67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.010
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    同时多线程(SMT)技术允许来自多个线程的不相关指令同时执行,实现线程级并行与指令级并行相结合,提升处理器的性能。在SMT设计中,运用体系结构模拟器进行实现性分析与正确性验证。以申威多核功能模拟器为基础,提出申威SMT功能模拟器设计方法,并实现申威SMT功能模拟器。模拟结果表明了申威SMT功能模拟器设计实现的正确性,并基于申威SMT功能模拟器构建RTL级实时验证平台,在处理器设计验证领域具有较高的应用价值。
  • 张静,李国庆,于文洋
    计算机工程. 2016, 42(6): 60-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.011
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    对地观测(EO)数据源分散与异构的特点导致数据获取耗时费力。为此,提出一种集成OpenSearch EO数据服务的统一数据发现系统。基于OpenSearch规范对EO数据源进行集成,并提供统一的发现接口,解决数据不易获取的问题。通过建立标准元数据模型,扩展查询模式为任意 关键字查询,利用Trie树和映射机制实现海量关键字集的高效请求响应与多源结果一致呈现。使用JET2技术并对外源数据服务进行XML文件描述,实现外源数据的轻便扩增,保持系统中数据集成的完备性。对系统进行原型实现,实验结果表明,该系统能正确反馈多源数据集查 询结果,提供统一元数据模型,与逐次单个查询方式相比可节约40%的耗时。
  • 雷晓凤,李强,孙震宇,孙功星
    计算机工程. 2016, 42(6): 68-74,80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.012
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    为充分利用I/O资源并提高数据分析效率,针对高能物理数据分析过程及数据存储特点,利用Java本地接口技术,提出基于HBase C++访问接口的数据完全本地化分析平台,并设计MapReduce模型的相关算法及组件,根据Mapper任务的优化分配及组合提高CPU资源的利用率。通过 集成高能物理数据分析环境、作业管理系统、ROOT绘图模块等,实现全新的Web用户接口,简化用户操作。测试结果表明,与传统基于文件存储的数据分析系统相比,该平台的数据分析速度更快,可扩展性更好。
  • 移动互联与通信技术
  • 张娓娓,郭军,陈绥阳
    计算机工程. 2016, 42(6): 75-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.013
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    针对移动无线传感器网络(MWSN)中的网络分割问题,提出一种基于右手法则的分布式节点路径选择算法。在MWSN中,以Sink节点为主对网络进行初始化,利用右手法则计算移动传感器节点所需移动的位置与方向,以维持整个网络的连通性,并使每个传感器节点都能将感测数据回传至Sink节点,提高MWSN的覆盖范围。实验结果表明,该算法能避免网络分割的产生,提高MWSN网络生存时间及整体效能。
  • 葛柳飞,李克清,戴欢
    计算机工程. 2016, 42(6): 81-85,90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.014
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    室内信号强度波动的随机性使广义回归神经网络(GRNN)难以选择最优参数建立定位模型并预测目标位置。为此,提出一种自适应广义回归神经网络的定位算法。利用改进的人工蜂群算法对广义回归神经网络进行参数优化,并将其应用于无线室内定位,建立无线信号特征与目标位置信息的映射关系,利用建立的映射关系预测目标位置,降低信号强度波动的随机性对定位精度的影响。实验结果表明,在12 m×12 m的区域范围内,该算法的平均定位误差为0.65 m,与基于蜂群算法的GRNN以及基于粒子群算法的GRNN相比,该算法的定位准确率分别提高了21.3%和23.1%,且收敛速度较快。与路径损耗模型和BP神经网络相比,该算法的定位准确率分别提高了17.86%和3.1%,能够有效提高定位精度。
  • 陈康润,刘洋,张伟
    计算机工程. 2016, 42(6): 86-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.015
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    为解决基于分数阶傅里叶变换的正交频分复用雷达通信一体化系统的高峰均功率比(PAPR)问题,提出一种低复杂度的PAPR抑制算法。该算法在发射端通过限幅法降低系统PAPR,在接收端结合压缩感知原理,运用改进的正交匹配追踪算法重构被限幅的信号。仿真结果表明,该PAPR抑制算法能够避免高信噪比条件下限幅法所引起的信号失真和带外辐射,在保证误码率性能的同时有效降低PAPR,并且相比传统基追踪算法具有更低的计算复杂度。
  • 陈刘伟,梁俊,朱巍
    计算机工程. 2016, 42(6): 91-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.016
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    针对星地协作系统中继节点间的不公平性,提出一种基于放大转发(AF)模式的分布式中继选择策略。对陆地移动卫星通信信道进行分析,得到系统中断概率的闭环表达式,通过引入调和因子平衡各节点被选作中继的概率,并利用AF模式将来自卫星和地面的中继节点信号进行最大比合并,从而均衡各中继节点的功率开销。仿真结果表明,与集中式中继选择策略和基于最佳路径的中继选择策略相比,该策略能有效提高星地协作系统的公平性,并降低计算复杂度。
  • 赵慧青,万智萍
    计算机工程. 2016, 42(6): 96-100. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.017
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    在传统小波神经网络盲均衡算法的基础上,提出一种基于动态参数调整的自适应步长盲均衡算法。根据均衡器输出信号的大小,并结合输出信号功率与收敛性质的关系,对迭代步长因子进行改进,实现迭代步长因子的动态调整。通过多组对比实验对可调参数进行优化选取,从而克服收敛速度与收敛精度相互制衡的问题。实验结果表明,该算法的性能指标与预期结果基本相符,尤其在迭代次数较多时,相比传统小波神经网络盲均衡算法,具有更快的收敛速度与更高的收敛精度。
  • 何健文,周继鹏
    计算机工程. 2016, 42(6): 101-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.018
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    目前多数时隙分配算法未对时隙采用有效的分类和统计方法,降低了时隙分配时的重复利用率,影响移动自组织网络中多媒体数据流的正常传输。为此,在对各链路时隙根据使用状况进行分类的前提下,提出一种端到端的服务质量(QoS)带宽保证时隙分配算法。在进行时隙分配时,先分配无冲突时隙,再分配存在冲突的时隙,在满足QoS带宽需求的情况下,最大限度地利用各链路时隙。仿真结果表明,与启发式时隙选择算法(Heuristic)、最小费用优先算法相比,该算法能更有效地对时隙进行再次分配,且建立满足QoS带宽需求路由的成功率较高。
  • 张飞,耿红琴
    计算机工程. 2016, 42(6): 108-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.019
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    为提高无线传感器网络的能量效率,提出一种基于随机概率统计模型分析的能量优化算法。根据伽玛和修正贝塞尔函数,给出能够反映信道衰落严重程度的概率模型,采用训练序列分组进行信道估计和同步,分析2种信道数据传输机制的能量级,依据当前信道衰落和阴影的严重程度选择最佳发送能量级,以提高每比特能量的利用效率。实验结果表明,与基于节点感知机制的能量优化模型算法和基于IEEE 802.15.4移动传感器网络的能量高效算法相比,该算法的平均每比特错误率分别降低276.3%和147.6%,网络总能量效率分提高26.7%和29.2%,在减少数据传输的比特错误率、提高网络能量效率上具有更好的效果。
  • 刘建勋,程子敬,陆翔,林楷,王崇
    计算机工程. 2016, 42(6): 113-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.020
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    在构建天地一体化网络时,可使用IP技术实现空地网络互联,但空间数据链路时延较长且易阻断。针对该问题,设计一种空地网络互联模拟系统。在传输层采取分段传输控制协议(TCP)技术提高网络传输性能,利用空地网关实现链路层和传输层的协议转换。基于该系统,测试TCP和空间通信传输协议标准-传输协议的传输速率及支撑各应用服务的性能。实验结果表明,与标准TCP相比,分段TCP技术满足视频、语音等服务的传输性能要求,能有效支持各种应用服务。
  • 安全技术
  • 谷婷,杜伟章
    计算机工程. 2016, 42(6): 120-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.021
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    目前已有的无可信中心可公开验证多秘密共享方案不能同时实现子秘密的自选和定期更新。为解决该问题,提出一个无可信中心可公开验证并更新的多秘密共享方案。方案中所有参与者均可自选子秘密,由子秘密生成影子秘密,利用签密算法使得分发的影子秘密可在公开信道上传输,任何人均可验证参与者分发影子秘密的有效性。利用单向散列链实现对影子秘密的更新,对方案的正确性和安全性进行分析,并对欺骗行为进行检测。与已有方案相比,提出的方案不需要可信中心,可由参与者自选子秘密,并且可公开验证、更新及共享多个秘密。

  • 李进东,王韬,吴杨,雷东
    计算机工程. 2016, 42(6): 125-130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.022
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    针对加密会话初始协议(SIP)识别困难以及相关研究工作较少,对入侵检测、网络流量监控等工作带来不便的问题,提出基于主成分分析(PCA)和学习矢量量化(LVQ)网络的SIP协议识别模型。通过对SIP协议的网络流特征进行PCA,提取出累计贡献率高于85%的相关流特征作为SIP协议识别过程中的主要特征,并进行LVQ网络训练,构建出完整的SIP协议识别模型。实验结果表明,PCA_LVQ模型对SIP协议的识别率均高于90%,通过PCA提取的SIP协议网络流属性区别于非SIP协议的属性,该模型对SIP协议的识别效果较好。
  • 郭帆,周轩
    计算机工程. 2016, 42(6): 131-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.023
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    污点分析通常采用近似或简化方法对大规模程序进行分析,导致分析结果不精确。为此,扩展现有变量依赖关系定义,对不同方法参数的依赖关系以及域变量和参数的依赖关系进行建模,提出一种面向J2EE程序、基于需求的数据依赖图构建方法。根据预定义的污点分析方法和扩展定义的依赖关系构建数据依赖边,采用多阶段分析方法遍历依赖图中的依赖路径,以有效分析较大规模程序。实验结果表明,与现有Java污点分析方法TAJ相比,该方法的精确度和时间性能均有较大提高。
  • 张红军,刘珂,牟占生
    计算机工程. 2016, 42(6): 139-143,150. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.024
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    基于传统数学假设的秘密共享算法难以有效抵御量子算法的攻击。为此,提出一种基于格的门限秘密共享算法。分析秘密共享基本步骤,包括公钥生成、份额生成以及秘密重构。论述基于格的门限秘密共享算法,该算法可被规约为格上的最近向量问题,并对其安全性进行分析。推算结果证明了该算法具有正确性和安全性。
  • 林春立,崔杰
    计算机工程. 2016, 42(6): 144-150. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.025
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    无线传感器网络采用多路径路由及数据分片提高网络的入侵容忍能力,分片及使用路径数量越多,数据传输的安全性越高,而需要的计算、存储及能量开销越大。针对上述问题,根据数据的安全等级选择传输方案,提出一种自适应多路径安全路由协议。通过按需路由的方式,以源节点两跳邻居节点为标识,建立多条不相交的路径,并评估路径的安全概率,由基站根据安全性要求选择多路径及分片参数,源节点利用加权门限秘密共享对数据进行分片,并沿多条路径传输。分析结果表明,与采用(t,n)门限的方案或RS编码进行数据分片的路由协议相比,该协议能够有效地减少计算时间和降低存储空间。
  • 陈龙,王立松
    计算机工程. 2016, 42(6): 151-155,160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.026
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    传统综合模块化航电(IMA)重构危害分析方法是一种静态的系统结构危害分析方法,无法对IMA重构动态的失效情形进行危害分析,经典Petri网的分析方法在进行系统动态运行危害分析时需要生成所有可达图,容易导致可达图的状态空间过大。为此,提出一种新的IMA重构危害分析方法。该方法基于IMA重构控制进程的AADL模型,将重构控制流模型转化为Petri网模型,利用Petri网的向回关键态算法,并基于Petri网的可达性分析方法对IMA重构功能的危害进行分析。分析结果表明,该方法不仅解决了IMA重构动态运行时的危害问题,而且克服了传统Petri网可达性分析带来的状态爆炸,能识别出引起高风险状态的关键控制要素。
  • 王晓凯,孙艺,郭大波,王云艳
    计算机工程. 2016, 42(6): 156-160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.027
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    在量子密码通信中,未优化的低密度奇偶校验(LDPC)码的度分布性能较差,得到的协调效率较低,且传输距离较短。针对上述问题,提出一种基于连续变量的量子密钥分发数据协调算法。利用外信息转移图分析特点,从基于粒子群的高斯近似算法得到的度分布中,通过比较门限值大小筛选出性能更好的度分布,进而优化低密度奇偶校验码。仿真结果表明,与密度进化算法和高斯近似算法相比,外信息转移图可以有效地优化LDPC码度分布,同时,当连续变量分组数为2×105时,与未优化的LDPC码相比,优化的LDPC码能降低收敛信噪比,提高协调效率,延长传输距离。
  • 唐艳,刘瑞琪,杨盘隆,范晓宸,李晴瑜
    计算机工程. 2016, 42(6): 161-166. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.028
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    群智感知网络利用广大用户现有的感知设备和已部署的通信网络可实现大规模的感知,能够解决当前大规模感知网络成本较高的问题。然而移动用户在任务传输和分配过程中,群体合谋以及任务拷贝转发都会对特定用户任务的安全造成威胁。针对这一问题,基于群智感知网络,提出一种任务安全分发技术,通过将球箱理论中的d-choice方法应用到任务分配过程中,在实现全体用户负载均衡的同时,根据制定的阈值策略,保证用户任务的安全性。仿真结果表明,相比随机任务分配技术,所提出的技术能够更有效地均衡任务负载,从而保证任务安全。
  • 人工智能及识别技术
  • 江艳霞,吴腾飞,刘子渊
    计算机工程. 2016, 42(6): 167-170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.029
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    在研究局部极大边界判别式嵌入的基础上,提出加权邻域极大边界判别式嵌入算法。该算法是一种基于流形的特征提取算法,在构建目标函数时采用数据的最优重构系数,能够较好地保留数据的邻域几何结构,且不用计算高维矩阵的逆,克服了特征提取中的小样本问题。在2个通用人脸库上的识别实验结果证明,该算法充分利用了每一个流形的判别信息,在缩小同一类别邻域节点距离的同时增加不同类别邻域节点之间的距离,有效区分了不同的类别,能够获得较好的识别结果。
  • 章小兵,李燕萍,王双杰
    计算机工程. 2016, 42(6): 171-174. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.030
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    针对带噪语音在不同噪声环境下,尤其是非平稳噪声下难以判断语音段端点的问题,提出一种基于改进的希尔伯特-黄变换(HHT)瞬时能量的端点检测方法。对每帧带噪信号进行经验模式分解得到固有模态函数(IMF),选取分量IMF1,将其作为本底噪声并进行HHT得到噪声的瞬时能量,设置门限阈值,结合分量IMF3对带噪信号进行端点检测。该方法可提取非平稳噪声下带噪语音中的噪声成分,避免传统方法中选取前几帧信号作为噪声的局限性,同时利用分量IMF3进行端点检测达到滤波的效果。实验结果表明,该方法在不同噪声环境和低信噪比条件下提高了带噪语音端点检测的准确率。
  • 李博,陈志刚,黄瑞,郑祥云
    计算机工程. 2016, 42(6): 175-179,184. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.031
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    互联网的普及以及音乐资源的电子化使得人们可以更方便地获得音乐资源。但随着音乐库变得越来越大、资源越来越丰富,人们已经很难准确及时地找到自己喜欢的音乐。因此,对于音乐网站而言,需要一个合适的音乐推荐算法向用户推荐音乐。根据已有的基于音频信息的音乐推荐以及协同过滤方法,分析用户的音乐试听数据以及下载数据,并结合Latent Dirichlet分配(LDA)主题挖掘模型,提出一种音乐推荐算法。实验结果表明,与基于用户的协同过滤算法以及基于项目的协同过滤算法相比,该算法可以更加高效地向用户推荐感兴趣的音乐。
  • 时念云,葛晓伟,马力
    计算机工程. 2016, 42(6): 180-184. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.032
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    针对协同过滤算法的数据稀疏性与冷启动问题,结合用户人口统计特征与信任机制提出一种改进推荐算法。在计算用户评分相似度时融合用户人口统计特征,产生总体相似度,通过考虑用户交互信息的局部信任和用户在整个系统中的全局信任,引入信任机制,将总体相似度和信任度相结合的混合值作为推荐权重,为用户进行推荐。实验结果表明,该算法能够有效提高冷启动用户的预测准确率。
  • 刘超,贺利军,朱光宇
    计算机工程. 2016, 42(6): 185-190,195. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.033
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    为求解高维多目标优化问题,提出一种新的适应度分配策略,即模糊关联熵方法(FREM)。结合模糊信息熵理论和隶属度函数给出FREM,采用隶属度函数将Pareto解和理想解映射为模糊集,运用模糊信息熵理论处理Pareto解模糊集与理想解模糊集之间的内在关系,并进行适应度分配。以模糊关联熵系数引导群体智能算法进化。在DTLZ测试函数集上的实验结果表明,FREM能够解决高维多目标优化问题,避免子目标数量增加对算法的影响,并得到比随机权重法和NSGA-II更好的优化效果。
  • 时永宾,余青松
    计算机工程. 2016, 42(6): 191-195. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.034
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    文本分词系统的词库未收录新词和组合词,而这些词具有很强的主题表现力。为此,基于共现词卡方值,提出一种关键词提取算法。使用语言技术平台的依存句法分词系统构建词语的关联关系,并提取共现词。应用卡方检验检测共现词的分布是否具有显著性差异。差异越大,共现词作为关键词的概率也越大,该算法同样适用于单个词。把单个词和共现词作为候选关键词,综合考虑候选关键词的卡方值、词频、词个数抽取全文关键词。实验结果表明,该算法提取关键词的效果优于TextRank算法,关键词提取的准确率达到38.07%,共现词的正确率达到80.15%。

  • 史苇杭,林楠
    计算机工程. 2016, 42(6): 196-200,207. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.035
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    针对时序数据特征学习中特征序列占用空间大和运算复杂度高的问题,提出一种联合学习特征序列和分类参数的分类算法。对时序数据进行特征变换后,采用线性分类器从最小距离矩阵中学习模型参数,以预测目标变量。在目标函数中,对分类预测的损失函数和分类器的线性权重进行联合学习,并利用随机梯度下降法求解优化问题。实验结果表明,与F-Stat和表达式变换方法相比,该算法在保持较少运算时间的前提下,具有较高的分类预测准确率。
  • 李明耀,杨静
    计算机工程. 2016, 42(6): 201-207. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.036
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    实体关系抽取是信息抽取的组成部分,其目标是确定实体之间是否存在某种语义关系。由于中文语法错综复杂、表达方式灵活、语义多样等固有性质的限制,导致在中文中以动词作为关系表述容易引起实体间的关系含糊不清。为此,利用依存分析,提出一种开放式中文实体关系抽取方法。对输入的单句进行依存分析,通过依存分析输出的依存弧判断单句是否为动词谓语句,如果是动词谓语句则结合中文语法启发式规则抽取关系表述。根据距离确定论元位置,对三元组进行评估,输出符合条件的三元组。在SogouCA和SogouCS语料库上的实验结果表明,提出的方法适用于大规模语料库,具有较好的性能与可移植性。与基于卷积树核的无监督层次聚类方法相比,F值提高了16.68%。
  • 魏涛,季新生
    计算机工程. 2016, 42(6): 208-212,217. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.037
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    针对图像识别领域目标域标注数据较少而未标注数据较多的情形,为能充分利用未标注数据以提高模型识别能力,提出一种自标注在线顺序极速学习机(SLOSELM)算法。基于源域中已标注数据构建极速学习机(ELM)模型以识别目标域中未标注数据,选取识别结果中置信度高的样本,并采用SLOSELM算法对ELM模型进行自适应调整,提高图像识别能力。在真实数据集上的实验结果表明,应用SLOSELM算法后ELM模型的图像平均识别能力提高约18%,相比Co-training算法识别时间更短。
  • 葛顺,夏学知
    计算机工程. 2016, 42(6): 213-217. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.038
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    辅助决策问题在通常情况下是若干与单一决策事件相关的多准则综合评判问题。针对多准则复杂综合智能辅助决策问题,提出基于影响分析的辅助决策模型,根据贝叶斯网络模型推理在决策事件条件下决策准则向量中各分量的概率置信度状态,依据决策目标定义多准则决策评判函数,使用评判函数找出决策事件的最优解。决策模型继承了贝叶斯网络模型的概率量化推理计算能力,同时对多准则因子进行了综合推理和分析。实例结果表明,该模型对于复杂逻辑关系下的多准则智能决策问题具有较优的决策效果。
  • 彭利红,李泽军,陈敏,任日丽
    计算机工程. 2016, 42(6): 218-223,229. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.039
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    在药物结构相似性和靶标序列相似性的基础上,结合药物-靶标相互作用网络信息,考虑分类器和数据集合分布的复杂性,提出一种半监督学习算法预测药物与靶标之间的关联。实验结果表明,该算法的预测性能较DBSI,KBMF2K等算法有所提高。对其预测到的药物-靶标相互作用数据进行打分并排序,从中提取前30%的数据,其中有部分相互作用可在KEGG,DrugBank,SuperTarget和ChEMBL数据库中得到验证。
  • 图形图像处理
  • 孙盼,胡伟玲,刘济全,王彬,段会龙,姒健敏
    计算机工程. 2016, 42(6): 224-229. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.040
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    内镜视频图像配准是内镜下计算机辅助诊断要解决的首要问题。为此,针对胃镜场景,提出一种基于单应性假设的图像配准方法。通过特征点检测算法获得初始配准点对并进行Delaunay三角剖分,若三角面片满足单应性定理,则将其3个顶点标记为配准点,否则使用外极线约束对该面片的内接圆圆心进行配准,并通过配准点和三角面片顶点将面片分裂为更小的面片后进行迭代配准,直至没有新的面片和配准点对产生。实验结果表明,与FAST,SIFT,SURF,GFTT算法获得的初始配准点对相比,该方法获得的配准点分布均匀性较好,配准精度较高。
  • 卢来,王军民,范锐
    计算机工程. 2016, 42(6): 230-234,240. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.041
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    针对经典的尺度不变特征变换和快速鲁棒特征描述子存在空间占用和参数自适应学习能力较差的问题,提出一种基于自适应增强的图像二值描述子,采用优化学习的思路获取图像描述子。使用学习方法得到图像描述子的通用框架,在基于阈值响应的相似度函数上,给出一种改进的相似度函数,通过该函数可快速学习图像的描述子及二值描述子。运用图像的梯度特征构建弱学习器,通过自适应增强方法寻找弱学习器的最优权重和非线性特征响应,得到区分性强且鲁棒性好的局部特征描述子。图像匹配实验结果表明,该图像二值描述子占用存储空间少、匹配性能好。

  • 王建文,林劼
    计算机工程. 2016, 42(6): 235-240. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.042
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    针对图像自动标注应用,提出一种基于金字塔匹配核(PKM)的颜色直方图特征标注方法。图像以金字塔方式划分成越来越细的格子,统计每个格子的颜色直方图并进行对数处理,以平衡不同颜色对直方图的贡献。所有格子的直方图经过加权处理后连接成单一向量,称为颜色直方图金字塔,通过直方图相交距离度量向量之间的相似度。在corel5k数据集上的实验结果表明,该方法在全局颜色直方图、分块颜色直方图和尺度不变特征变换特征方面优于传统方法,与同样基于PKM的空间金字塔匹配(SPM)方法相比,F度量值提高了10%。
  • 王灵矫,钟益群,郭华,彭志强
    计算机工程. 2016, 42(6): 241-246. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.043
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    在图像分割中,将条件随机场(CRF)模型及其高阶模型广泛用作能量函数,后者以二阶CRF模型为基础,通过引入高阶势函数反映各分割块内像素标记的一致性,使分割的目标边缘更加精确,但能量最小化的计算效率不理想。针对该问题,提出一种基于鲁棒PnPotts高阶CRF模型的改进型图像分割算法。根据给定的标记集合运行最大流/最小割算法得到局部最优解,再用局部最优解修改节点的标记,对未确定标记的节点运行α扩展算法,并在每次迭代过程中动态更新图的流和边的剩余容量,使得每次迭代的时间快速减少。实验结果表明,与α扩展算法相比,改进算法在保持原有分割效果的基础上,相同图像的能量最小化收敛速度比原算法快2倍~3倍。
  • 瞿绍军,李乔良
    计算机工程. 2016, 42(6): 247-254. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.044
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    人物图像具有人体姿态的多样性、衣服颜色和纹理的各异性,存在噪声、低对比度、光照不均匀以及背景复等问题,以至于分割人物图像具有困难。为此,提出一种基于人脸检测和细胞自动机的全自动人物图像分割方法。用人脸检测算法识别人脸,得到面部轮廓。根据识别出的人脸位置建立目标和背景种子点估计模型,并得到目标和背景的种子点。采用细胞自动机进行像素标记任务,得到目标和背景两部分结果,实现全自动的人物图像分割。对分割数据集上不同类别的人物图像进行分割,实验结果表明,与Grabcut相比,提出的方法能自动和准确地对人物图像进行分割,并有效提高分割效率。
  • 陶志强,李海林,张红兵
    计算机工程. 2016, 42(6): 255-260. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.045
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    基于改进Keren配准算法的迭代反投影(IBP)超分辨率重建算法,使用双线性插值方法获得高分辨率图像的初始估计,导致重建图像产生边缘锯齿效应。针对该问题,提出一种基于新边缘指导插值(NEDI)的IBP超分辨率重建算法。利用低分辨率图像与高分辨率图像的局部协方差间的几何对偶性,通过计算低分辨率图像各像素点的局部协方差系数,得到高分辨率图像待插值像素点的值。实验结果表明,该算法能够有效减小边缘锯齿,提高峰值信噪比,降低均方根误差,并改善图像的主观视觉效果。
  • 李云峰,李晟阳,韩茜茜
    计算机工程. 2016, 42(6): 261-264. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.046
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    针对当前视频监控图像分辨率较低、目标难以辨识的问题,基于多邻域信息,提出一种监控图像超分辨率算法。根据源图像中各像素点沿多个方向灰度梯度的变化,在双三次插值的基础上,通过改进算法获得超分辨率图像的插值结果。该算法考虑了源图像中边缘部分灰度变化方向的多样性,使得重建图像的边缘细节更加自然清晰。实验结果表明,与传统双三次插值算法相比,该算法能较好地再现图像的各种边缘信息,改善图像的主观视觉效果,所获得的超分辨率图像的峰值信噪比、均方误差以及图像相似度等评价指标均优于传统算法。
  • 常戬,白佳弘
    计算机工程. 2016, 42(6): 265-273. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.047
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    针对单尺度Retinex算法存在光晕现象、噪声放大现象以及图像泛灰的不足,基于回转对称双边滤波,提出一种Retinex图像增强算法。采用回转对称双边滤波估计光照图像,并消除其对视觉效果的影响,得到反映图像本质属性的反射图像,有效去除光晕现象。运用Otsu阈值分割算法确定图像的阈值,并依此判断图像的亮、暗区域,采用双边滤波对这些区域进行不同程度的去噪处理,在去除噪声的同时能够较好地保留图像细节。采用分段线性变换增强低对比度区域的对比度,改善图像泛灰的不足。实验结果证明,与单尺度Retinex算法、基于双边滤波的Retinex算法相比,该算法能够有效去除光晕现象,明显改善噪声放大现象,获得更为丰富的图像信息,从而增强图像的对比度。
  • 柯伟扬,郭立君,张荣,王亚东
    计算机工程. 2016, 42(6): 274-279. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.048
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    人体重现是人体目标提取及跟踪中的关键技术,目前多数方法都是通过提取人体表观特征并计算特征相似度来实现人体匹配,对表观特征差异较大的图像识别准确率较高,但不适用于表观特征相似的图像。考虑到同一行人不同图像的表观特征局部结构信息比不同行人相似图像表现得更相似,提出一种基于局部突出性稠密块匹配的人体重现算法。提取每个稠密块的组合特征,计算每块在局部区域里的相似性,并据此确定其在局部区域里的突出权重。在VIPeR和CUHK数据库上的实验结果表明,该方法识别率较高,对视觉、姿势和光照的变化具有强鲁棒性,并且对多数表观特征相似的行人也能给出准确的匹配结果。
  • 阮莹莹,汪西莉,蔺洪帅
    计算机工程. 2016, 42(6): 280-286. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.049
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    p电压算法是电网络系统中基于样本理论电压的一种半监督分类算法,在图像分类中仅选取两个标记样本(源点和汇点),分类正确率较低,构图复杂度大,且不能处理规模较大的图像。为此,提出基于均值漂移(mean shift)的p电压图像分类算法。通过mean shift算法平滑图像以降低图像特征的多样性。在平滑图上选取多个标记样本作为多源、多汇节点以提高学习有效性。在每个平滑区域内分别选取一个样本作为未标记样本,以保证携带丰富的图像特征信息。利用标记样本和无标记样本作为原图像的数据子集构图,以减小构图规模进而为分类大规模图像提供条件。实验结果表明,该算法在降低时间复杂度的同时提高了图像分类的正确率,适用于大规模特征复杂的图像分类。
  • 陆星家,王玉金,陈志荣,林勇
    计算机工程. 2016, 42(6): 287-292. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.050
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    针对目标检测算法的复合检测模板与变形约束进行研究,在目标外观状态满足高斯分布的前提下,提出一种结合隐支持向量机(LSVM)和混合高斯模型(GMM)的目标检测算法。使用滑动窗算法提取检测目标的梯度方向直方图特征,通过引入二次损失函数,将LSVM在目标检测训练过程中的半凸约束问题转化为凸优化问题,并利用GMM获得目标检测的全局优化结果。实验结果表明,相比双树分枝界限算法和DPM算法,该算法具有更高的目标检测准确率。
  • 开发研究与工程应用
  • 杨建辉,刘箴,陈浩
    计算机工程. 2016, 42(6): 293-298,304. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.051
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    人机情感交互是虚拟现实的研究热点之一,深度相机的普及使基于深度相机的人机交互技术得到广泛应用。将微软Kinect2.0作为交互设备,定义不同情感语义的姿态和手势,设计基于模板匹配的手势识别方法。以建立人机情感和谐为设计目标,提出虚拟角色情感交互方法,构造虚拟化身的认知结构和情绪交互规则,并在计算机上实现原型系统。实验结果显示,虚拟化身可以通过表情动画和头部运动响应用户的身体动作,表明该技术方案具有可行性。
  • 商雄伟,张志祥,邱舒婷
    计算机工程. 2016, 42(6): 299-304. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.052
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    计算机辅助学习的方式已经开始从提供教学内容向使用智能导学的个性化在线学习模式转变。将导学技术应用到难于识记的规章、规程类知识领域,可以给用户提供一种沉浸式智能交互学习环境,便于操作人员对相关知识的快速理解与掌握。为此,提出一种规章、规程类领域智能语音导学系统设计方法,包括基于知识点类型的知识表示、基于关键字的语音识别、汉语分词与答案评判,采用包含主题控制层、问题导学层和讨论层的分层对话管理策略进行语音导学。实验结果表明,该方法具有较好的可重用性、可移植性和可维护性。运用此方法开发的船舶损管训练语音导学原型系统运行良好。
  • 陆涛,刘箴,刘婷婷,刘翠娟,柴艳杰,方昊
    计算机工程. 2016, 42(6): 305-309. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.053
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    在城市道路交通仿真中,现有智能驾驶模型存在车辆启动较慢的问题。为此,提出一种改进的智能驾驶模型。该模型考虑两车间距对车辆速度的影响,增加基于车间距的加速度调整项,引入车间距与期望间距差,使汽车在启动过程中具有较大的加速度,同时减少汽车在行驶过程中与前车之间的距离。对城市道路进行三维建模,模拟城市十字路口交通状况,实现城市车流仿真动画,以检验模型的合理性和有效性。实验结果表明,改进模型能减少汽车起步较慢和车间距变化异常的现象,使汽车的行驶行为更符合真实城市交通的驾驶特点,逼真再现城市道路交通中车辆的跟驰行为。
  • 周晓波,刘桑
    计算机工程. 2016, 42(6): 310-315. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.054
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    针对雾天采集图像的退化问题,基于暗通道先验理论,提出一种能够处理视频图像的快速去雾算法。根据视频图像在实时处理系统中的应用,基于现场可编程门阵列(FPGA)硬件平台的特性,对算法进行硬件实现。经过Matlab环境的仿真验证,并在自行设计的FPGA视频图像处理平台上进行实现。实验结果表明,该系统工作稳定有效,能够处理高达60 frame/s的视频图像,有效解决雾霾因素对所采集图像带来的图像退化问题。
  • 罗世操,丁永生,郝矿荣
    计算机工程. 2016, 42(6): 316-321. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.06.055
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    在工业生产线上,由于零部件放置位置具有随机性,传统的遗传算法很难得到一个较优的分拣方案。为此,受生物共生进化策略的启发,设计一种采用共生进化算法求解柔性分拣作业最优路径的方法。为避免陷入局部最优值,并解决最优解受初始种群影响的问题,采用灾变策略,设置阈值T。若连续T次进化都没有获得更优解则启动灾变,重新产生共生种群,但继承灾变前最优共生体中子个体之间的共生关系。在保留原有种群共生体最优信息的基础上,获得一些全局性的有效信息。实验结果表明,引入灾变策略后的共生进化算法比层级分析法与未引入灾变策略的共生进化算法具有更快的收敛速度,对给定的复杂分拣装配作业能得到更短的路径。