2016年, 第42卷, 第8期 刊出日期：2016-08-15
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计算机工程. 2016, 42(8): 1-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.001HazelNut是一个基于块的分级存储系统,为满足该系统元数据内存需求量大、访问速度快、动态可增长的要求,设计并实现一种可扩展高性能的元数据存储环SCRing。SCRing由元数据存储环shell ring、映射环chord ring和缓存表组成,shell ring与chord ring分别用于存储与定位数据块元数据信息,缓存表用于缓存数据块元数据在内存中的位置。通过消息摘要算法计算得到SCRing双环节点间的映射关系。依据SCRing对消息摘要算法的实际需求,结合Linux内核版本,测试并比较Linux内核支持的消息摘要算法的速度、均匀性和稳定性,得出SCRing所应采用的算法种类和使用模式,并在此基础上对SCRing读写性能进行验证,结果表明SCRing具备可扩展性和高性能,满足HazelNut系统元数据访问需求。
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计算机工程. 2016, 42(8): 9-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.002TTCN-3是国际标准测试语言,支持基于消息通信和基于过程通信2种通信方式。为满足分布式系统和云应用平台中对远程过程调用的测试需求,提出一种基于过程通信的高效编译器设计方案,采用模块化思想,实现从TTCN-3语言到C++语言的自动化翻译,同时简化后期的执行器设计。实验结果表明,该方案可减少后期执行过程对平台的依赖性,并且翻译后的C++代码与TTCN-3代码相似,提高了代码的可维护性。
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计算机工程. 2016, 42(8): 14-18,23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.003目前BWDSP104X编译器的编程模型支持以字为单位的寻址方式,不支持非32位宽数据并且不兼容以字节为单位的寻址模式。通过对BWDSP104X前端相关数据类型进行修改,产生基于字节寻址模式的中间代码,而后端由此输出一系列32位机器指令来完成对应的字节地址转换或数据操作,从而实现字节寻址模式的扩展。利用寄存器对模拟实现64位数据的存取与运算,提高浮点数据运算的精度。实验结果表明,该编译器兼容字节寻址模式以及64位浮点数据类型,能较好地满足高速实时信号处理的需求。
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计算机工程. 2016, 42(8): 19-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.004为对电信服务系统的特征交互问题进行精确、简洁的形式化描述,提出将Z语言应用于该问题的研究。对3种主要特征交互类型进行形式化描述,包括完整性破坏、相同触发条件和坏循环类型。针对特征交互的具体案例,通过Z语言得到精确、无歧义的形式化规格,分别描述各业务之间的交互过程,并在Z规格的基础上对其进行分析及形式化验证。研究人员可根据特征交互的形式化规格及验证结果掌握系统内部的冲突和缺陷,从而有效预防和解决电信系统特征交互问题,保障基础系统和新增功能模块的稳定性。
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计算机工程. 2016, 42(8): 24-27,33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.005针对射频识别(RFID)系统中多阅读器与多标签之间的数据碰撞问题,基于载噪比和差错感知,提出一种自适应分层协同防碰撞算法。分析RFID标签和阅读器的物理和电气属性,设计适用于多种应用场景的载噪比和差错感知分析模型。基于误码率和丢包率的变化规律,结合物理层和网络层的跨层设计,构建分层协同控制架构,解决多阅读器与多标签之间的数据容易发生碰撞的问题。实验结果表明,该算法在碰撞概率、标签识别率和阅读器寻呼次数等方面的性能均优于二叉树防碰撞算法。
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计算机工程. 2016, 42(8): 28-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.006基于断言的验证方法已经广泛应用于芯片设计和验证,其主要作用是提高验证效率和验证质量,然而单纯依靠手工编写断言需要耗费大量人力和时间,使得断言的应用受到较大限制。为此,提出一种基于需求的断言自动生成方法。通过规范波形描述方式、定义行为窗及解析寄存器传输级代码,给出信号组合算法及波形分析算法,并设计包含波形库、断言库及波形解析器的断言自动生成工具。实验结果表明,与手工编写的断言相比,该方法生成的断言在数量上满足每100条寄存器传输级代码对应10条~20条断言的要求,并且正确率较高。
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计算机工程. 2016, 42(8): 34-38,45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.007针对模拟与混合信号(AMS)电路形式化建模逼真度低和描述不规范的问题,提出一种基于基尔霍夫电流定律节点分析的形式化建模方法。通过扩展计算树逻辑公式,在保留电路更多物理特性的前提下综合描述和验证AMS电路的离散事件和动态行为,保证性质验证的精确性和可信性。以环形振荡器为例,给出该方法的实现过程,并通过Coho工具对振荡器电路进行验证。实验结果表明该方法正确、有效。
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计算机工程. 2016, 42(8): 39-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.008无线传感器网络中多数低功耗协议通过控制休眠时间来降低系统功耗,而网络系统的多样性使其难以准确预估路由节点的最佳休眠时间。为此,引入排队论模型对局部路由节点的最佳休眠时间进行预测,从而增强路由节点的低功耗性能。针对单路由节点的情况,根据排队论进行建模估算休眠时间,通过Zigbee技术搭建具体的无线传感器网络系统并由硬件控制路由节点的休眠。将该系统应用到茶山温湿度检测项目中,利用网关从Internet远程网页监测茶山温湿度。应用结果表明,该方法可有效降低系统功耗。
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计算机工程. 2016, 42(8): 46-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.009高分卫星传感器网络的节点分布稀疏、链路通断频繁,并且传输数据量大,容易出现网络拥塞、丢包率高等问题。为此,提出一种快照集成路由方法。利用网络周期性、可预测性的特点,以及延迟容忍网络(DTN)存储、等待、转发的路由机制,将快照分割后的网络拓扑进行集成规划,并以最小化最大链路利用率为目标建立数学模型,以实现网络流量的均匀分布。实验结果表明,与联系图路由协议、基于相遇记录和传递性的概率路由协议相比,该方法能减少网络拥塞,实现流量均衡,并降低数据传输的丢包率。
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计算机工程. 2016, 42(8): 52-58,63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.010在当前无线传感器网络(WSN)分簇技术中,采用主动轮询机制进行簇区域更新需要定时进行簇头轮询,易导致簇头节点因耗能严重而失效与网络拥塞等问题。为此,基于被动触发机制提出一种新型WSN簇区域更新算法。通过控制簇区域能量阈值实现对失效簇头节点的有效探测,当且仅当簇头节点能量低于可正常工作能量时才进行节点的下一轮更新。新簇区成型后,簇头节点计算得到最佳数据传输链路,从而实现传感数据的高效上传,改善汇聚链路抖动的状况。仿真结果表明,与节点最大能量更新算法与平均最佳传输节点更新算法相比,该算法可减少数据采集与更新过程中的拥塞现象,提高WSN的带宽利用率与网络稳定运行时间,延长网络存活周期。
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计算机工程. 2016, 42(8): 59-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.011随机网络中节点与邻居节点持续保持联络会加大各节点的能耗。为此,提出一种最佳节能邻居节点算法(OEENDA),该算法在一个有界延迟时间内通过探测机制搜索邻居节点,使用最低连接错误概率实现节点的最低能量消耗。仿真结果表明,与QPS算法和AARP算法相比,OEENDA算法能提高节点发现邻居节点的有效通信,并降低节点自身能量消耗。
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计算机工程. 2016, 42(8): 64-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.012针对测试训练期间变化的信道环境,提出一种新的滑动窗近似线性依赖稀疏的核递推最小二乘算法。该算法核矩阵的尺寸只与滑动窗口宽度有关。选择字典表中最近的L个数据测试近似线性依赖准则,减少系统开销并降低系统实现的复杂度,克服ALDKRLS算法核矩阵随字典表线性增长的缺陷。当训练序列的自相关矩阵特征根谱大于40时,较SWKRLS均方误差性能有近3 dB的改善,且具有更小的稳态失调特性。仿真结果表明,与ALD-KRLS算法和KRLS算法相比,该算法具有更快的收敛速度和较好的均方误差性能。
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计算机工程. 2016, 42(8): 69-72,79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.013为提高通信系统的可靠性,针对每个用户配置3根天线的多输入多输出X信道,提出一种改进的空时处理方案。为每个用户设计3×6的空时码字,通过干扰对齐预编码,对接收信号进行线性处理后消除非期望接收的码字,利用另一层预编码的设计实现期望接收码字的正交传输,从而消除码字间的干扰。实验结果表明,该方案可有效提高信道传输效率。
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计算机工程. 2016, 42(8): 73-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.014
为提高移动群智感知网络中的数据感知、收集和传输效率,提出一种基于服务质量(QoS)感知和协作竞争的机会传输机制。基于空频相关性,建立多中继移动节点协作传输的移动群智感知网络模型,根据机会感知周期和数据采集频域划分感知区域。在移动节点动态转移模型的基础上,构建包括吞吐率、传输延迟及丢包率等测度的QoS感知分析模型,并设计协作竞争策略弱化信道竞争及优化功率分配。分析结果表明,与直接传输方案、无直接传输路径的协作传输方案相比,该机制具有更高的吞吐率,更低的延迟、丢包率和传输负载。
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计算机工程. 2016, 42(8): 80-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.015光纤-无线接入网络通过光网络单元将无线子网和光纤子网融为一体,是目前广泛部署的一种接入设施。在接入网络运行期间,如何节约其能量消耗进而降低维护成本成为研究热点。为此,针对光纤-无线接入网络中下行数据流的传输,研究能量有效的下行数据分配问题,在保证数据传输质量的前提下使用最少数目的光网络单元承载下行数据流以节约能耗。在证明该问题复杂性的基础上,提出一种基于线性规划松弛的启发式下行数据分配算法,并通过理论分析论证了该算法的性能下界。实验结果表明,该算法在传输性能和能耗节约方面均能获得较好的结果。
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计算机工程. 2016, 42(8): 85-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.016在交换节点数量庞大的传统二层网络中,最小生成树算法存在收敛慢、整网资源利用率低等问题。为此,在软件定义网络架构的基础上,提出一种基于OpenFlow协议的动态网络最小生成树构建方法。控制器可根据当前网络流量的分布情况,实时对底层网络的无环转发拓扑进行动态调整,以实现全网负载均衡。仿真结果表明,该方法可使全网流量分布更均衡,同时降低业务流延时抖动和丢包率。
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计算机工程. 2016, 42(8): 91-95,100. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.017在仅知道节点本地信息的情况下,基于加权网络的特点,提出一种边权优先的改进熟人免疫策略。借助经典的SI病毒传播模型,考虑节点之间病毒传播概率的差异性,在人工网络和真实网络中进行仿真分析,结果表明,在加权网络中,边权优先的改进熟人免疫策略获得的免疫临界值比经典的熟人免疫策略低,免疫效果好,并且计算复杂度比目标免疫策略低,所需的节点信息少。BBV网络的优先连接特性越明显,改进熟人免疫策略的效果越好。
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计算机工程. 2016, 42(8): 96-100. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.018叛徒追踪和撤销是基于属性的加密(ABE)在实际应用中需要解决的问题,具有扩展通配符的ABE方案(GWABE)能够较好地解决上述问题。针对现有GWABE方案解密计算开销随参与解密属性的数量线性增长的问题,利用双线性群上的数学性质,提出一种快速解密ABE方案,并将该方案的安全性归约到判定性q-BDHE假设。分析结果表明,该方案解密时双线性配对为常数次,在参数解密属性数量为1时,与基于属性的叛徒追踪方案和GWABE方案相同,随着参数解密属性数量增加,性能优势逐步变大。
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计算机工程. 2016, 42(8): 101-106. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.019Welch-Gong(WG)序列是一类具有良好随机性的二元序列,该随机性包括长周期、0,1分布均匀、理想的二元分布、二值自相关、与m序列三值互相关、指数级增长的线性复杂度等。针对WG序列变换,对奇数项式进行研究,考虑多项式通过WG变换的复杂程度,将WG变换中特定的五项式推广为一般的三项式。分析结果证明,相应WG序列能够保持较好的随机特性和较高的线性复杂度。选取一个具体实例对基于三项式的WG密码体制的硬件实现进行分析,对算法设计的评估有一定的参考价值。
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计算机工程. 2016, 42(8): 107-111,116. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.020由于无线网络的开放性,在移动设备和服务器的交互过程中可能存在用户身份及服务信息的隐私泄露问题。为此,提出一种保护移动网络中用户隐私的付费机制。服务器采用密文策略属性加密方法向用户发送请求结果,相比采用传统加密方法更加高效。使用假名实现多用户联合请求某一种或多种服务,在实现隐私保护同时降低用户的成本。分析结果表明,该机制能够保护用户身份隐私,实现通信安全,降低服务器端的计算和通信代价。
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计算机工程. 2016, 42(8): 112-116. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.021在认知无线电网络中,恶意用户会发送虚假信号给融合中心,使融合中心做出主用户存在的错误判断。针对该问题,提出一种基于鉴定机制的协作频谱感知方法。为每个认知用户本地检测信息附加防伪码对恶意用户进行识别,以降低恶意用户对协作频谱感知性能的影响,同时对防伪码的长度进行优化,以减小系统的能量消耗,并将感知效率作为评估感知性能的指标,达到检测性能和系统开销之间的平衡。仿真结果表明,在恶意用户存在的情况下,与传统的K-out-of-N方法相比,该方法有效地提高了系统的感知效率。
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计算机工程. 2016, 42(8): 117-122. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.022针对会话初始协议(SIP)可能存在的安全漏洞以及对SIP漏洞挖掘研究工作不足的问题,基于协议分析与模糊测试,提出一种SIP协议漏洞挖掘方案。该方案在分析SIP协议语法、格式和会话流程的基础上,对可能出现漏洞的SIP消息生成对应的畸形数据包作为模糊测试的测试用例,并在会话建立的过程中随机发送畸形数据触发测试目标,在监视到SIP客户端发生异常时记录异常信息,并分析导致异常的错误是否能被利用。实验结果表明,该方案能更全面地挖掘出由协议分析结果和模糊测试发现的SIP漏洞,提高挖掘数量和效率。
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计算机工程. 2016, 42(8): 123-125,133. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.023云服务器端在缓解用户本地存储压力的同时,也存在对数据进行窃听的隐患,用户往往选择把数据的密文形式上传到云服务器端。然而,经典的数据加解密算法均未提供搜索功能,影响用户的使用效率。为此,提出一种非对称可搜索加密方案。该方案针对任何人均可生成陷门、密文可随意篡改、密钥对由用户各自生成、对身份进行加密、S形同虚设等5个漏洞作改进。分析结果表明,该方案在延用原方案类似框架的基础上,解决了原方案中的上述5个漏洞,使通信双方的信息语义得到保障。
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计算机工程. 2016, 42(8): 126-133. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.024目前大多数的社团划分算法将网络划分为若干个相互独立的社团,但是对于某些实际网络,社团与社团之间不是相互独立的,即某些社团之间存在公共节点,大多数的社团划分算法无法对这类实际网络进行合理的社团划分。针对该问题,提出一种基于节点间共享邻居数的隶属函数,结合模糊聚类算法进行社团划分,即设置合理的截集阈值α,将位于同一个等价类内的节点划分到同一社团。在GN经典人造网和空手道俱乐部网络、海豚网络上进行测试的结果表明,对社团结构已知的网络划分结果符合实际情况,在对海豚网络进行社团划分时,与Newman快速算法、利用堆结构的贪婪算法、标签传播算法相比,该算法得到的模块度更高,并且能够更好地检测出实际网络中的公共节点。
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计算机工程. 2016, 42(8): 134-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.025目前大多数用于社团发现问题的模型只适用于静态网络而忽视了时序信息,因此,无法较好地建模真实世界数据。针对该问题,提出一种基于度修正随机块模型的演化社团发现模型。根据演化聚类框架的原理,基于社团隶属矩阵将一个正则项引入到度修正随机块模型的目标函数中。利用网络交叉验证方法进行模型选择,处理社团个数随时间变化的演化网络,从而克服由于假定社团个数为常量而导致的与真实世界数据不相符合的问题。实验结果表明,与经典的动态随机块模型和FacetNet相比,该模型具有较高的准确性和较低的误差率。
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计算机工程. 2016, 42(8): 139-145,152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.026众包借助于网络聚集大众的群体智慧有效地完成各种任务,但在现实的众包平台中普遍存在仅为获得报酬而不认真工作的作弊用户,使得众包获得的任务数据质量不够可靠,制约了众包解决问题的能力。针对该问题,提出作弊用户自动识别方法。通过对百度众包平台参与用户的答题行为进行分析,总结出百度众包平台中存在的作弊用户类型,基于对作弊用户行为特征的分析,采用逻辑回归模型对众包用户建模,根据用户行为特征值计算获得众包用户的可靠性,进而基于用户可靠性实现作弊用户自动识别。实验结果表明,与现有的多数投票决策、标准问题集、SpEM方法相比,该方法的识别精确度较高,可达97%。
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计算机工程. 2016, 42(8): 146-152. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.027人脸和步态数据是典型的非线性模型,现有的人脸和步态降维方法主要是线性方法,对信息损耗较大,识别率较低。为此,提出一种人体身份识别的认知物理学方法,将人脸特征和步态特征用数据场进行表征,利用数据间的相互作用和运动实现数据的自组织聚类,以非线性变换的方式实现身份特征数据的降维。用最大势函数值对降维后的样本库进行排序,实现离散点快速检测和样本检测的二分法查找。基于改进的D-S证据论对人脸和步态进行多层融合。实验结果表明,与线性变换的人脸与步态识别方法相比,该方法可提高7%的人体身份识别率,减少40%的识别时间。
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计算机工程. 2016, 42(8): 153-159,165. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.028当训练数据充分时,极大似然估计方法是贝叶斯网络参数学习典型且有效的方法。但当训练数据量少且领域知识缺乏时,极大似然估计往往无法给出一致无偏的参数估计。为此,提出一种新的贝叶斯网络参数学习方法TL-WMLE。将极大似然估计方法与迁移学习理论、样本不均衡方法相结合,解决数据量过少、领域知识缺乏时的贝叶斯网络参数学习问题。使用SMOTE-N方法构建辅助分类器,并依据协变量偏移理论,利用辅助分类器的分类结果来计算源域数据权值。采用赋权的源域数据和目标域数据构造目标域的似然函数,应用该似然函数对目标域的参数进行极大似然估计。实验结果表明,在小样本情况下,该方法的分类精度优于极大似然估计方法。
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计算机工程. 2016, 42(8): 160-165. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.029
针对军事文本信息中命名实体多、特征词领域性强的特性,提出一种领域特征词向量描述方法。从优化分词和领域特征词筛选方面压缩向量空间,完善时间、地名、部队名称和武器装备4类重要命名实体的提取规则,扩充分词词典库。改进领域相关度和领域一致度相结合的领域特征词筛选算法,突出领域特征词与常用词汇之间的差别,进一步过滤领域特征词。实验结果表明,优化分词后,该方法能够提取出军事文本中的命名实体和部分专有词汇,降低特征词数量,改进后的领域特征词筛选算法将准确率和召回率分别提高20%和16.7%,提出的领域特征词向量描述方法所生成的特征词向量具有较强的领域性。
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计算机工程. 2016, 42(8): 166-169,177. https://doi.org/10.3969/j.issn.10003428.2016.08.030
由于传统基于Omeasure度量的异常数据检测方法在对异常数据进行检测时需要对路径进行全搜索,并且在数据量较少的情况下会产生误判,因此其在检测效率和查准率上具有明显的缺陷。为此,根据蚁群算法的正反馈性质,提出一种将蚁群算法和属性相关分析相结合的属性异常点检测方法。将蚁群收敛到的路径作为异常路径,计算异常路径上各个节点Omeasure值,并根据Omeasure值确定数据异常点。实验结果表明,该方法在查全率、查准率和效率上均优于传统的基于Omeasure度量的异常数据检测方法。
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计算机工程. 2016, 42(8): 170-177. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.031
基于HU的差别矩阵方法不仅构造费时且占用空间大,使得执行效率不高。利用元素间两两比较的方法构造浓缩差别矩阵的算法则时间复杂度过高,不适用大数据的处理。而将差别元素压缩存储在一棵FP树上,却无法去除无用的元素。为此,引入二叉树的思想,对短差别集依次建树,长差别集依次进行比较查找,提出一种改进的浓缩差别矩阵算法,在此基础上,给出扩展的二进制差别矩阵,直接从矩阵中提取规则。实验结果证明,该算法不仅降低了时间复杂度,还能够去掉无用元素,减少存储空间。
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计算机工程. 2016, 42(8): 178-182. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.032短文本具有稀疏高维的特点,现有聚类算法在大规模短文本上的聚类精度较低且效率低下。针对该问题,提出一种以谱聚类理论作支撑,基于谱分割准则RMcut的新聚类算法。依据谱聚类理论,将短文本集合构建成一张带权无向图,并计算得到文档-文档的相似度矩阵,为聚类算法提供信息。不断迭代地用2-way方式划分该图,划分过程中使用RMcut值作为划分是否终止的条件,利用Prim算法将原图中的顶点加入到聚族中,以得到质量较高的聚类结果。实验结果表明,该算法具有较高的时间性能,与K-means算法、词共现聚类算法及基于免疫的聚类算法相比,聚类结果更准确。
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计算机工程. 2016, 42(8): 183-187,193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.033决策表数据的动态变化要求约简结果不断更新,为了在保证得到最简约简结果的同时提高属性约简的效率,提出一种改进的决策表约简算法,得到一个和原决策表等价的简化决策表。在此基础上,综合正区域和差别矩阵两种思想并利用原决策表的约简结果,给出一种仅存储由新增对象所产生的差别元素的增量式属性约简算法。实例计算结果表明,该算法能在原决策表约简结果的基础上快速更新属性约简结果。
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计算机工程. 2016, 42(8): 188-193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.034单个用户历史搜索点击数据具有稀疏性特点,容易导致查询推荐不准确和无法提供多样性查询的问题。为此,提出将每个用户的查询日志作为文档,利用空间向量模型计算文档间的相似度,并将用户在历史数据中对链接的点击频率作为对链接的偏好评分,采用改进的欧氏距离计算用户的最近邻居,计算出当前用户的相似用户集,将相似用户历史行为数据扩充到单个用户数据中。基于朴素贝叶斯模型训练数据并预测查询-链接的点击率,将其作为权重用于点击图中,应用点击传播产生查询推荐。实验结果证明该方法可获得较高的准确度和平均精度均值。
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计算机工程. 2016, 42(8): 194-198,205. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.035传统卡方特征选择方法没有考虑在不均衡数据集上词出现的类别数量、词的频度以及在类间与类内的分布情况等,以致不能为不同的类别选择出有效的特征词。为此，提出一种卡方特征选择方法。以词概率和文档概率衡量词文档频繁程度，并用来分别计算类别频数因子、词的类间集中因子、词在类内的均衡度因子、文档的类间集中因子。基于这些因子修正卡方值，利用同一个词不同类别的差异程度因子，使得改进的卡方能选出更高效的特征词。文本分类实验结果表明，与改进前的方法相比，该方法能使宏观F1值得到一定程度的提高，在不均衡数据集上具有更好的分类效果。
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计算机工程. 2016, 42(8): 199-205. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.036针对基于轨迹技术的人体行为识别算法中轨迹提纯与特征表达有效性不足等问题,提出一种改进的人体行为识别算法。对视频进行运动显著性检测并提取传统的密集轨迹,通过分析当前帧和相邻帧的密集轨迹运动显著性值进行提纯。密集轨迹特征包括轨迹的位移向量和轨迹包络中每个时空块内的梯度方向直方图、光流直方图和运动边界直方图描述符。为更好地进行特征表达,根据运动显著性值分布优化词袋模型以获得更精确的视觉词典。在KTH和UCF sports数据集上的实验结果表明,该算法能够有效地提高识别率。
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计算机工程. 2016, 42(8): 206-210,219. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.037两步自适应字典学习的超分辨率算法易受插值图像影响而导致图像模糊。针对该问题,提出一种改进交叉分辨率自适应字典学习算法。根据自然图像的冗余性,即不同分辨率图像依然有相似的图像块,直接以低分辨率图像作为字典学习对象。为了弥补单帧图像作为字典学习的不足,采用镜像图像进行字典学习,以产生容量更大的字典。输入低分辨率图像,利用新的字典通过稀疏表示获得高分辨率图像,采用峰值信噪比(PSNR)和结构相似性度量(SSIM)评估重建效果。实验结果表明,与立方插值、SUSR、MSS、HLSR算法相比,提出算法的重建图像纹理保留得最好,图像效果更加丰富自然,且算法运行速度较快,在多数情况下具有最高的PSNR值和SSIM值。
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计算机工程. 2016, 42(8): 211-219. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.038为解决传统基于尺度不变特征变换(SIFT)的影像匹配算法实时性较差、效率不高的问题,提出一种扩展的级联位置敏感散列(LSH)影像特征匹配算法。通过提出的数据空间浮动二分哈希构建一种比原始LSH具有更高位置敏感性的投影空间,实现对高维特征数据的划分,仅在高相似度集合中进行查询,从而提高检索速度。在各类特征集合内部进行二次随机投影散列,将特征映射到具有更好局部敏感性的高维海明空间,采用汉明距离和欧式距离相结合的测度方法,完成匹配特征对的快速查找和精确计算。实验结果表明,扩展的级联LSH影像特征匹配算法在匹配精度高于最佳Bin优先和LSH的基础上,匹配速度提高约2.5倍~3倍。
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计算机工程. 2016, 42(8): 220-226,232. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.039图像在获取和传输过程中容易产生椒盐噪声,严重影响图像质量。针对高密度椒盐噪声滤波处理难的问题,基于网函数插值,提出一种高密度椒盐噪声图像降噪方法。利用椒盐噪声的奇异点和不相关特性检测椒盐噪声,根据椒盐噪声所在位置,采用网函数插值方法对图像进行恢复和重构。实验结果表明,与经典的中值滤波和自适应中值滤波方法相比,该方法对于高密度(密度>70%)的椒盐噪声能取得更佳的滤波效果,更好地保持图像细节。
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计算机工程. 2016, 42(8): 227-232. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.040黑色素是人体皮肤中最为重要的一种色素,目前常用的非入侵式估计方法大多以光谱仪为基础,其价格非常高昂,限制了该类方法的应用。为此,提出一种由可见光图像估计黑色素分布的快捷算法。以光学和皮肤生理学为基础,分析皮肤颜色的形成过程并用Elman神经网络模拟该逆模型,从而获得与颜色值对应的黑色素分布。在不同光照及相机拍摄条件下的皮肤图像中进行实验,结果表明,所提算法比其他同类算法的估计结果更准确,可以帮助医学工作者实现非正常黑色素分布的快捷诊断。
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计算机工程. 2016, 42(8): 233-236,242. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.041针对基于阈值分割的多晶硅晶畴检测方法中出现的边缘断点以及伪边缘问题,提出一种基于空间梯度信息的自适应边缘提取优化算法。对双峰法和Otsu法相结合的图像分割算法进行改进,使分割阈值能够根据图像特征自适应地选取。结合原图的空间梯度信息得到梯度边缘,将梯度边缘与初始边缘进行综合处理以连接边缘断点并去除伪边缘。实验结果表明,该算法简单有效,对不同特征的多晶硅图像均能较好地实现自适应提取完整连续的边缘。
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计算机工程. 2016, 42(8): 237-242. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.042针对图像质量的局部评价融合问题,基于结构相似度(SSIM)评价算法,研究各种类型滤波器加权因子、滤波器窗口尺度及滤波器标准差参数对SSIM算法性能的影响。基于参数优化的高斯滤波器加权因子,改进峰值信噪比(PSNR)和奇异值分解(M_SVD)2种图像质量客观评价算法 ,通过优化的高斯权重对图像子块进行局部评价,在融合局部评价结果的基础上获得总体评价结果。实验结果表明,改进PSNR算法的预测斯皮尔曼等级相关系数、皮尔逊相关系数和均方根误差评价指标分别提高了3.78%,2.40%和2.02%,改进M_SVD算法的对应指标分别提升了 1.78%,0.67%和4.99%,具有较高的评价稳定性和实时性。
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计算机工程. 2016, 42(8): 243-248,254. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.043半全局匹配算法中匹配代价的计算不能完全利用待匹配点周围的像素,在影像纹理相似区域会造成误匹配现象。针对该问题,提出一种加入2种树形结构的半全局匹配算法。研究代价函数聚合路径方向对匹配结果的影响,将2种不同的树形结构加入到半全局匹配代价函数中,利用动态规划原理计算新的匹配代价,并从4条路径进行匹配代价的聚合,在视差最大允许范围内求解聚合后的匹配代价,查找出使匹配代价最小的视差作为待匹配点的视差值。实验结果表明,该算法在计算匹配代价时,克服了半全局匹配算法不能充分利用影像像素的问题,结合树形结构的特点可实现对待匹配点周围像素的完全利用,比原有算法具有更高的匹配精度,且将匹配代价聚合的路径由16条减至4条,执行效率提高2倍以上。
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计算机工程. 2016, 42(8): 249-254. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.044针对低照度彩色图像的低亮度和低对比度特点,通过研究瞳孔及感光细胞对环境的自动调节过程,提出一种基于视觉感知的自适应亮度增强算法。效仿瞳孔对环境变化的适应过程,提升图像整体亮度。模拟感光细胞对低照度环境的自适应调控能力,设计暗适应函数与明适应函数。根据光照分布情况确定明暗信息融合函数,实现亮度分量的全局自适应调节。采用指数函数对邻域内像素点进行调整,提高亮度图像的局部对比度并对增强图像进行色彩还原。实验结果表明,该算法可有效增强低照度彩色图像中暗区及高光区的细节表现力,提高图像分析识别系统、视频监控系统等计算机视觉系统在低照度环境下的工作效率。
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计算机工程. 2016, 42(8): 255-260. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.045为了有效增强雾天降质图像的质量,基于多尺度图像融合技术,提出一种单幅图像去雾算法。将图像转换到梯度域,采用透射率计算各尺度值并进行梯度域增强及重建,避免因尺度值选择不当造成增强后的图像色彩失真。根据各尺度增强图像的对比度和饱和度计算其相应的权重,再利用多分辨率融合算法对经过不同尺度增强后的图像进行融合,从而得到最终的清晰图像。实验结果表明,该算法在主观视觉效果和客观评价指标上均优于现有图像去雾算法,且耗时更短。
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计算机工程. 2016, 42(8): 261-265. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.046针对多目标跟踪在复杂场景中的遮挡、漏检和噪声问题,利用关键点建模和弱监督外观模型更新,提出一种改进的多目标检测与跟踪方法。使用角点检测器获得关键点及其绝对位置,运用背景差分法得到图像的二值映射。根据图像映射将关键点分为显著关键点和微弱关键点,利用显著关键点构造候选模型,并应用弱监督外观模型对目标跟踪框进行更新,从而实现多目标检测。在多个视频集上的实验结果表明,与基于高斯混合概率密度滤波器的跟踪方法、连续前向估计的多目标跟踪方法相比,该方法具有更高的多目标跟踪精度及更快的运行速度。
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计算机工程. 2016, 42(8): 266-270. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.047针对人体的高自由度导致姿态估计过程中搜索空间过大的问题,提出一种基于简单线性迭代聚类(SLIC)超像素算法的GrabCut减小姿态空间算法。运用SLIC算法对图像进行超像素分割,以超像素作为s-t图中的节点构建图模型,利用超像素区域的颜色特征平均值作为该区域内每个像素的特征值,分别为前景和背景超像素建立混合高斯模型,迭代更新高斯参数,运用最小割算法完成前景提取,并在得到的前景区域中进行后续的姿态估计。实验结果表明,基于SLIC的GrabCut与基于GrabCut的减小搜索空间算法在运行时间和姿态估计准确度上均有较大程度提升。
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计算机工程. 2016, 42(8): 271-276. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.048针对图像的超分辨重建问题,提出一种基于联合非负字典学习的单幅图像超分辨重建算法,并将其用于遥感图像的超分辨重建。利用已有的高分辨图像,通过预处理得到高低分辨样本集。给出联合非负字典学习技术,并采用该技术对高低分辨样本集训练得到稀疏的高低分辨字典,使用高低分辨字典重建高分辨图像,并分析算法的计算复杂度。实验结果表明,与双三次插值法、联合字典训练算法、耦合字典训练算法相比,该算法在保证较好重建效果的同时需要较小的计算量。
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计算机工程. 2016, 42(8): 277-281,288. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.049针对时空上下文目标跟踪算法在目标处于遮挡情况下容易产生漂移的问题,基于置信图特性,提出一种改进的时空上下文目标跟踪算法。利用3种子块的特征组合表达目标外观,将置信图中多个峰值点的对应区域作为候选区域,从而提取候选区域的目标特征并找到与目标模板最相似的区域。通过连续蒙特卡洛采样得到最优目标区域,并根据子块遮挡比例自适应调节时空上下文学习率以降低遮挡的影响。仿真实验结果表明,与时空上下文目标跟踪算法和压缩跟踪算法相比,在目标快速移动或发生遮挡时,改进算法仍能较准确地跟踪目标。
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计算机工程. 2016, 42(8): 282-288. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.050基于多目标跟踪中的遮挡问题与互动社会模型间的联系,提出利用具有群间相互动态信息的多群社会模型改进简化粒子群优化算法,并用于多目标跟踪。在粒子群的多样性基础上初始化新群,预测目标速度。结合多群的优化,在连续性信息和目标之间修改简化粒子群优化的更新方程式,即更新目标速度和目标位置。为了适应目标进入和离开现场,构建初始化新群和终止迭代的策略。CAVIAR数据集、PETS2009数据集和Oxford数据集上的实验结果表明,相比于颜色粒子滤波算法、基于直方图的算法、局部稀疏法和高斯密度函数法,提出的算法在多目标跟踪精度方面至少提高了10%,大多数跟踪轨迹的数量增加了约8%,能鲁棒跟踪多个目标。
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计算机工程. 2016, 42(8): 289-293. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.051为能准确提取物体空间信息实现图像三维重建,对摄像机透视畸变模型及透视投影模型进行研究,在张正友标定法的基础上,提出基于共面点的摄像机非线性标定方法。利用棋盘格角点的三维坐标和相应的图像坐标运算获取畸变参数,并通过非线性最小二乘法对其进行优化,从而得到精确的摄像机标定参数。实验结果表明,改进的摄像机标定方法相比张正友标定法具有更高的标定精度和标度速度,适用于单摄像机的标定。
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计算机工程. 2016, 42(8): 294-299,304. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.052检测供配电线路栓接电缆接头松动故障对于预防电气火灾具有重要意义。为此,提出一种基于Wigner-Hough变换(WHT)的松动故障检测方法。利用Wigner-Ville分布对接触电流进行变换,使其具有时频联合特征。通过Hough变换提取时频分布中的特征信息,并求取变换峰值及峰值变化率区间长度。根据不同实验条件下WHT峰值存在明显差异的特点识别松动故障,同时利用峰值变化率区间长度表征松动程度。实验结果表明,该方法能够有效检测配电线路电缆接头松动故障。
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计算机工程. 2016, 42(8): 300-304. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.053针对全球定位系统软件接收机在高动态环境下跟踪精度低与容易失锁的问题,提出一种基于最大似然估计的高精度快速跟踪方法。分析最大似然估计高动态跟踪环路结构的设计过程,给出基于两步逼近方法的最大似然估计方法,得到伪码相位误差估计值,并采用插值法获得更高的多普勒频率误差估计精度。理论分析与仿真结果表明,与传统的最大似然估计方法相比,改进最大似然估计方法的耗时减少27.3%,且具有更高的跟踪精度。
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计算机工程. 2016, 42(8): 305-310,315. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.054为实现ZigBee网络下家用插座的移动终端控制,提出一种基于ZigBee技术的多功能智能插座系统设计方案。该系统分为移动客户端、智能插座节点、智能控制器3个部分。移动客户端选用Android平台进行开发,智能插座节点由CC2530和控制电路组成,智能控制器包括DM9000,STM32及CC2530。该智能插座系统具有电量统计、定时开关、远程控制、红外遥控、语音控制等功能及5 V/2 A双USB充电插孔。实验结果表明,该系统采用模块化设计,可以方便地通过USB插孔进行功能扩展,具有使用方便、功能多样、扩展性强等优点。
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计算机工程. 2016, 42(8): 311-315. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.055现有室内定位导航技术大多需要提前部署传感器网络,不适用于应急救援场景。为此,基于激光测距仪与微惯性测量单元提出一种新型的室内个人导航方法,在室内个人导航中引入同时定位与地图创建技术,无须提前部署传感器网络,实时生成室内二维平面图,并通过扫描匹配算法进行导航定位。实验结果表明,与惯性导航定位相比,该方法可以在不同的轨迹与环境下获得更精确的定位结果。
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计算机工程. 2016, 42(8): 316-321. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.08.056针对多目标跟踪中的目标遮挡和身份切换问题,在颜色粒子滤波的基础上,将单目标跟踪器扩展为多目标跟踪器。当目标轨迹彼此较接近时,利用自适应冲突预防模型分离临近轨迹。当目标发生遮挡时,跟踪器的整体模型会被分割成多个部分,使用可见部分执行跟踪和遮挡推理。当目标外观相似时,使用轨迹监测方法处理遮挡情况。当目标发生完全遮挡时,重新初始化遮挡者周围的粒子并采集目标,从而实现多目标跟踪。实验结果表明,与MIT和LSAM跟踪器相比,该跟踪器在假阴性率、假阳性率、误匹配率和多目标跟踪准确率方面均具有明显的性能优势。
2024
第50卷 第4期
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主办：华东计算技术研究所
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主编：江波
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（稿件问题请直接联系栏目编辑） E-mail: ecice06@ecict.com.cn
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