2016年, 第42卷, 第11期 刊出日期：2016-11-15
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计算机工程. 2016, 42(11): 1-7. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.001针对物联网软硬件功能不断服务化以及服务质量(QoS)难以预测的问题,提出一种物联网QoS预测与服务推荐方法。根据用户服务调用与服务QoS历史使用信息,结合基于用户和基于项目的协同过滤方法进行用户项目矩阵缺失值预测,将稠密化后的用户项目矩阵作为当前用户预测相关服务的QoS值,并基于该QoS值预测结果实现服务选择与推荐。通过一个大规模实测服务调用QoS数据集验证了该方法的有效性,实验结果表明其具有较高的预测精度,适用于物联网服务选择与推荐。
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计算机工程. 2016, 42(11): 8-14. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.002在根据路径瓶颈节点寿命选择最优父节点的低功耗有损网络路由协议(RPL)中,待加入节点未考虑其他节点产生的流量对父节点产生的影响,且在节点加入网络后会导致路径瓶颈节点发生变化。针对上述问题,提出一种基于能量均衡的RPL高效路由算法(EBHE-RPL)。在节点加入网络之前,采用目的地通告确认消息分类发送机制减少父节点发送的控制包数量,并通过父节点流量累计机制使计算出的瓶颈节点寿命值与实际值更接近,从而使待加入节点能更准确地确定最优父节点。在节点加入网络后,采用路径瓶颈节点再预估机制,避免后续节点误选瓶颈节点的情况。仿真结果表明,与RPL和EB-RPL算法相比,EBHE-RPL在延长网络生存时间、均衡网络能量方面性能较好。
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计算机工程. 2016, 42(11): 15-21,26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.003研究工业物联网中延迟约束的多种采样周期数据调度问题,以降低数据传输过程中的功耗与延迟及增加网络容量为目标,提出基于负载的多时隙帧调度算法。利用快刷新率设备的优先调度策略,满足不同采样周期数据的实时性需求。采用图论中匹配和着色理论实现通信资源的确定性分配,解决网络中的干扰和冲突问题。仿真结果表明,该算法可在保证数据传输可靠性和实时性的基础上,充分利用有限的通信资源增加网络容量及降低功耗。
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计算机工程. 2016, 42(11): 22-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.004智能手机及其内置惯性传感器的普及可实现室内行人航位推算,但是由于人行走的随意性以及智能手机内置传感器精度不高,使定位精度难以满足应用要求。为此,在分析行人行走模式的基础上,基于智能手机传感器提出一种新的行人航位推算算法。对采集到的原始加速度数据进行预处理,采用基于有限状态机的行走状态转换方法识别行走周期并进行计步,利用卡尔曼滤波,结合步长-加速度关系以及连续两步步长之间的关系对步长进行估计。实验结果表明,该算法能够准确计算步数和步长,从而获得精确的室内定位结果。
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计算机工程. 2016, 42(11): 27-31,37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.005
针对呼伦湖环境监测系统监测点不足、复杂度高、可扩展性差等问题,提出基于表述性状态传递架构的湖泊环境监测物联网平台。将传感器节点和节点状态数据抽象成资源,其简洁高效、松耦合的特点可满足湖泊环境监测的要求。使用阿里云服务器ECS搭建开发环境,借助Laravel框架和轻量级jQuery前端框架,实现用户管理、地理信息系统、数据实时显示、历史数据查询功能。该平台可满足渔牧业、科研单位、政府部门的要求,实现呼伦湖环境监测数据共享。
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计算机工程. 2016, 42(11): 32-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.006在物联网(IoT)环境中,为提升全网系统效率,提出一种考虑节点故障的报文调度方案。利用最短时间调度机制实现报文顺序重排,在节省能量和备份节点部署成本的基础上,通过备份节点选择机制寻找最佳替代节点,缩短报文响应时间。仿真结果表明,该方案能有效降低网络能量消耗及缩短IoT系统报文平均响应时间,并从延长网络寿命角度给出不同节点故障率条件下的IoT最佳备份节点配置数目。
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计算机工程. 2016, 42(11): 38-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.007基于云计算平台的卫星地面应用系统所承载的任务日益增多,需要在有限的系统资源下提高虚拟资源的利用率和系统的任务处理效率。为此,提出一种基于云模型相似度的资源映射方法。给出任务处理所需资源与资源池可分配资源云模型的定义,根据云模型逆向云算法计算任务资源与可用资源云模型的数字特征,引入云模型相似性测度方法对任务资源与可用资源云模型的相似性进行度量,从而确定优先资源映射。仿真结果表明,该方法可以提高云化系统资源利用率,并且满足多任务处理的实时性需求。
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计算机工程. 2016, 42(11): 43-49,56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.008传统社区检测算法直接引入第三方算法会降低计算效率。为此,基于R-C模型,设计多分区权值约简有限区间限定算法进行微博社区检测。研究微博社区发现R-C模型,分析参数加权约简曲线性质,借鉴凸优化问题解决方案,提出一种适用于多数参数值的最优分区求解算法。通过分区断点顺序搜索将参数范围限定在一组有限区间内,其中每个参数对应唯一的最优加权约简值,并且实现分区参数的同步优化,从而解决单一分区不利于更多信息均衡的问题。从新浪微博中获取数据集进行实验,结果表明,与基于主题与链接关系或基于标签传播的微博社区检测算法相比,该算法可更准确地检测用户微博社区。
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计算机工程. 2016, 42(11): 50-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.009为高效精确地提取存在于互联网中的灾害主题网页文本信息,引入本体语义,提出一种新的灾害主题爬虫策略。给出本体语义支持的灾害主题爬虫框架和流程,改进本体概念语义相似度计算方法,利用语义相似度计算主题语义向量,通过HTML位置加权获取网页文本特征向量,并进行主题相关度计算。设计URL锚文本主题相关度计算方法,分析URL链接优先度,优化爬行队列。选取地震灾害和气象灾害2个主题进行测试与分析,实验结果表明,该策略能有效提高稳定性和爬准率。
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计算机工程. 2016, 42(11): 57-63,69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.010随着越来越多的用户与服务参与到服务计算中,服务推荐变得日益重要,但个别用户的虚假评价降低了服务推荐结果的可信性和有效性。为此,提出一种新的服务推荐方法,在分析用户历史评价的基础上挖掘可疑评价,通过用户可信度的计算将恶意用户筛除。基于相似度计算可得到剩余各可信用户的相邻用户集合,并最终结合用户偏好确定候选服务进行综合评分以完成有效推荐。实验结果表明,在剔除恶意用户的情况下,该方法推荐的服务更为真实可靠,可有效提高推荐质量。
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计算机工程. 2016, 42(11): 64-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.011文本自动摘要是获取微博重要信息的一种手段,但微博的短文本、高冗余、高噪声等特征对于自动摘要造成较大的影响。为此,提出一种基于个人微博内容与相关性的事件摘要提取算法CR-PageRank。将微博事件集构建成事件图,结合微博内容质量,利用CR-PageRank算法计算出微博的总权重,选取有代表性的微博生成初始摘要进行可读性加工,使摘要更具可读性。实验结果表明,该算法相对于TextRank算法和LexRank算法,准确率和召回率明显提高,而且生成的摘要内容简洁,信息全面,阅读性好。
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计算机工程. 2016, 42(11): 70-75. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.012需求驱动指向分析技术一般用于受到严格时间或内存限制的环境。提高需求驱动指向分析的流敏感度,可使一些变量得到准确的指向关系,但实践中存在具有较强流与数据依赖的大型软件系统,较难识别出对目标变量的指向关系产生贡献的程序语句。为此,提出一种流敏感的程序表示方法,通过定义一种上下文无关语言可达性的概念,搜索目标变量的流敏感指向关系。开发一种Seeker工具,能够为用户感兴趣的变量计算指向集合。实验结果表明,需求驱动的指向分析算法提高了流敏感上下文非敏感指向分析的效率。
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计算机工程. 2016, 42(11): 76-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.013最大化利用本地磁盘的I/O资源是提升计算集群性能的关键,但Hadoop系统中多数调度算法未考虑此项因素。为此,引入磁盘负载作为Map任务选择的权衡参数,任务调度时参照磁盘负载程度选择合适的任务,以保证数据节点上各磁盘的负载相对均衡,并据此设计新的任务选择模块集成到Hadoop的调度器中。同时为进一步提升Hadoop系统的性能,实现Map作业的近似完全本地化执行。实验结果表明,该任务选择策略能够充分利用数据节点本地磁盘的I/O资源,可使节点的I/O Wait平均降低5%,CPU利用率平均上升15%,作业的执行时间缩短20%。
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计算机工程. 2016, 42(11): 83-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.014在软件演化过程中,代码的调试是不可或缺的重要环节。对于多线程程序,线程的交错和调度是非确定的,不同的线程调度会产生不同的结果,程序员较难调试多线程程序。为此,对实际项目中多线程程序出现的错误进行分析,提出一种新的多线程调试工具,并给出顺序点概念。设计用于调试的线程调度语言,在字节码层面对测试程序进行插桩,使线程按照期望的顺序调度。在此基础上实现一个Eclipse上的调试插件。实验结果表明,与现有工具IMunit相比,该调试工具减少了程序员的工作量,并拓展了两类程序的调试场景,具有较好的实用性。
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计算机工程. 2016, 42(11): 89-94. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.015为满足军用计算机系统高可用需求,结合多系统板卡并发处理架构,设计并实现一种基于CPCI总线高可用热插拔技术。通过在系统板卡上部署总线控制模块来控制处理器与PCI总线的连接与断开,并在PCI主设备出现故障时,通过主设备选取算法选择备用板卡作为PCI主设备。实验结果表明,该技术对系统启动时间和内存占用的影响较小,能满足军用计算机系统实时、高效的处理和高可用等方面要求。
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计算机工程. 2016, 42(11): 95-101,108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.016为高效实现建筑工程领域的协同应用,提出一种支持协同治理的建筑信息模型(BIM)云平台建模方法。给出BIM协同治理框架,将BIM应用划分为preBIM,BasicBIM,BIMinstance 3种形态,对每种形态的动作、流程和并行性进行定义。采用面向对象Petri网建立BIM云平台模型,将云平台抽象为4个子网以及子网之间的交互。构建基于Hadoop计算框架的BIM云平台,碰撞检测实例结果验证了BIM云平台在协同治理中的有效性。
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计算机工程. 2016, 42(11): 102-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.017为解决当前大规模无线传感网部署中因分簇不当导致能量消耗过大、网络传输质量下降的问题,提出一种基于分区自感簇头的无线传感网数据传输保障方法。对整个传感网络分区内的节点指定射频信号最强的一个节点为簇头(CH)节点。在每一个分区内,通过计算每个簇成员节点(CM节点)的能量阈值,从中选择阈值最佳以及轮询时间最短的节点作为CH节点的备用节点,对触发这种轮换的最佳时刻进行分析计算,以便能够寻找到网络能耗水平最小化的约束条件,降低网络拓扑结构重建过程中的能量开支,从而提高无线传感网的生命周期,保障数据在传感网络存活时间内实现高效传输。实验结果表明,该机制能有效延长网络稳定时间,改善网络传输质量,并减少网络整体能耗。
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计算机工程. 2016, 42(11): 109-113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.018
针对传统节点部署策略适应性差、节点分布密度计算复杂等问题,提出基于节点分布密度自适应和冗余节点混合调度的WSN覆盖控制优化策略。引入可调参数使得一定比例的节点在监测区域均匀部署,剩余节点按不同的密度部署在各子区域。结合基于网格冗余节点判定机制的节点调度算法和能量均衡的非均匀分布节点调度算法进行冗余节点混合调度,从而优化网络覆盖。仿真结果表明,该策略在保证网络覆盖质量的前提下,能有效延长网络生存时间。
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计算机工程. 2016, 42(11): 114-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.019针对室内WiFi和蓝牙单独定位时信标覆盖有限以及定位精度较低的问题,提出一种基于WiFi与蓝牙定位数据的优化贝叶斯融合定位算法。利用高斯核函数对WiFi及蓝牙单独定位结果处理后作为先验样本信息,通过秩和检验法分别计算出WiFi和蓝牙定位信息源的可信度,进行多源先验信息融合得到融合后的先验定位结果及分布,使用优化贝叶斯的后验分布密度函数估计出坐标偏差用以修正融合定位结果,得到WiFi和蓝牙融合定位坐标的最优估计值。实验结果表明,该算法可有效提高WiFi和蓝牙协同定位精度,在高斯噪声标准差为3 dBm的环境下,定位误差小于1 m的概率可达到95%,定位性能明显优于WiFi和蓝牙单独定位算法。
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计算机工程. 2016, 42(11): 120-124,130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.020传统基于压缩感知的信道估计方法存在计算复杂度较高、较难应用于实际的问题。为此,将广义的正交匹配追踪(GOMP)算法应用到信道估计中,通过一次迭代选取多个原子,降低算法的计算复杂度,考虑无线信道的能量分布特征,提出一种基于分级回归追踪的GOMP算法。该算法采取分级的方法选择原子,利用回归追踪的方法去除非匹配原子,从而保证原子的快速准确选择。实验结果表明,该算法在保证信道估计精度的同时,可有效地降低计算复杂度,具有较好的鲁棒性。
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计算机工程. 2016, 42(11): 125-130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.021在单输入单输出无线数据包传输系统中,普遍采用马尔可夫决策过程(MDP)模型求解最优发送速率控制策略以减小传输丢包率,但在现有模型中,忽略了队列溢出丢包的影响,造成模型求解的结果与实际相比误差较大。为此,提出一种改进的跨层优化MDP模型。在一步转移报酬函数中引入队列溢出丢包的计算因子,基于改进模型求解得到新的最优发送速率控制策略。仿真结果表明,与原来的MDP模型相比,该模型更准确,其偏离仿真值的平均误差由12%降低为3%,能获得较好的最优化目标值。
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计算机工程. 2016, 42(11): 131-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.022延迟容忍网络中的转发机制因节点自私性行为会造成中继节点拒绝转发,并导致消息投递率降低、传输时延增长等性能下降问题。为此,基于节点行为分析,提出一种自私性延迟容忍网络消息转发机制。该机制以多副本传输为基础,通过研究节点行为中的合作特性和非合作特性建立节点状态概率转移模型,进而预测节点间消息的递交过程。利用消息副本转发条件对邻居节点进行选择喷射递交。若副本未到达目的节点,则进行基于目的节点相遇概率的递交方式。仿真结果表明,相比具有激励机制的传染路由、具有激励机制的喷射等待路由以及社会路由机制,该机制在消息投递率、传输时延、网络开销方面均具有较好的性能。
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计算机工程. 2016, 42(11): 139-146. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.023
传统的静态分析方法大多不能准确处理脚本与网络交互的过程,且会引入不可达路径,动态分析则需要搭建实验环境和手工分析。针对上述问题,提出一种基于符号执行的Python攻击脚本分析平台PyExZ3+。通过对Python脚本的动态符号执行及路径探索,可以获得触发攻击的输入流量及相应的输出攻击载荷,以此实现对Python攻击脚本的自动化分析。采用循环识别及运行时解析等优化策略,使程序更快进入目标代码。实验结果表明,PyExZ3+相比CHEF,PyExZ3等符号执行工具,具有更高的路径覆盖率和执行效率,同时PyExZ3+能够对目标脚本程序进行动态检测,实现高效、可行的自动化分析。
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计算机工程. 2016, 42(11): 147-151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.024为提高分类器在对抗性环境和训练阶段的抗攻击性,提出一种新的攻击模拟算法。通过拟合成员分类器模拟并获取最差情况攻击使用的决策边界,根据阈值设定去除性能较差的成员分类器,使最终攻击结果优于模仿攻击算法。实验结果表明,该算法无需获取目标分类器的具体信息,在保证分类准确率的同时具有较高的安全性。
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计算机工程. 2016, 42(11): 152-157. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.025SPECK类算法是一类轻量级分组密码算法,由于其出色的平台适用性和软件实现性能而备受关注。针对当前SPECK类算法在抵御立方攻击以及算法内部结构对密钥比特的混淆和扩散方面存在安全隐患的问题,分别利用立方攻击结合二次测试和立方测试对SPECK32/64算法进行分析,在选择明文攻击条件下,若算法简化到3轮,可直接恢复17 bit密钥,攻击时间复杂度约为247,若算法简化到5轮~7轮,通过立方测试均能捕获到密钥中比特。结果表明,SPECK32/64算法需经过8轮以上的迭代操作才能有效抵抗立方分析。
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计算机工程. 2016, 42(11): 158-164. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.026互联网中存在的内部威胁具有隐蔽性高、难以管理等特点。为此,建立一种针对内部威胁的贝叶斯网络攻击图(BNAG)模型。将攻击者在攻击过程中的行为作为研究对象,以行为在其动作期间的资源指向为基础,通过<行为,资源>二元组对模型内部进行分析,同时基于BANG模型,量化分析其中的资源与行为、行为与资源间的关联度,进一步给出贝叶斯网络节点概率计算模型(PASG)。将似然加权法作为评估抽样方法,对内部威胁进行预测分析。实例分析结果表明,PASG模型对内部威胁能够起到有效的预测及防范作用。
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计算机工程. 2016, 42(11): 165-169,176. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.027在多用户网络中,自私用户为节省自身能量和计算资源而拒绝为其他用户提供协作。针对这种消极行为,基于用户间信任度评价提出协作激励机制。中继通过与通信用户比较信任值来决定是否参与协作,自私用户信任值越低,其需要其他节点协作时遭到拒绝的概率越大,而积极参与协作的用户信任值越高,其获得其他节点协作的概率越大。通过信任值高低来激励用户积极参与协作提升自身信任度,以获取更多中继为已所用。仿真结果证明了所提方案的有效性,在信任度的激励下,自私用户积极参与协作提升自身的信任值,通信质量与无私中继协作转发相当。
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计算机工程. 2016, 42(11): 170-176. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.028现有的恶意域名检测方案在处理大规模数据和多种类型的恶意域名时存在不足。为此,根据时间性、相关域名集合和对应IP三方面特征提出新的检测方案。使用并行化随机森林算法建立组合的域名检测分类器,以提高检测精确度及容错能力。实验结果表明,组合分类器的精确度和准确率均高于决策树分类器,新方案能够更有效地检测大规模网络中的恶意域名。
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计算机工程. 2016, 42(11): 177-181,188. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.029采用随机插入策略的垃圾代码控制流混淆算法,存在混淆强度和额外开销的不确定性。针对该问题,提出一种基于嵌套复杂度的控制流混淆算法OB_NC,对混淆所引入的开销进行定量计算,采用嵌套复杂度对控制流复杂度进行度量,基于分组背包思想构造背包决策表,综合考虑混淆强度和开销来选择垃圾代码插入点,在开销阈值内尽可能提升混淆强度。分析和实验结果表明,OB_NC算法的混淆强度高于采用随机插入策略的控制流混淆算法,且能够有效控制混淆所产生的额外开销。
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计算机工程. 2016, 42(11): 182-188. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.030传统的安全服务大多将病毒查杀实体置于用户的操作内部,会产生大量资源开销和浪费,且病毒查杀的程序本身就处于不安全的环境,容易遭到恶意程序的破坏,很难保证安全服务的完整性。为此,提出一种无代理的病毒查杀机制,将服务实体置于被保护的操作系统外部,不在被保护系统中安装任何插件和代理程序。基于虚拟化平台,利用虚拟化技术实现在线和离线的病毒查杀,且无需向系统中植入任何插件,以保证服务的完整性。实验结果表明,该离线杀毒安全服务具有较好的用户透明性,可以有效检测系统当前进程是否为恶意代码,并且成功终止恶意程序。
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计算机工程. 2016, 42(11): 189-194,201. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.031针对应急救援中次生灾害对物资配送的影响,提出应急物资协同决策配送算法。以最小化最后完成配送任务的时间为优化目标,考虑道路损毁、泥石流等次生灾害问题,设计基于随机策略的两级应急物资优化配送模型。为解决该优化模型中存在的多极值问题,结合差分进化与Q强化学习理论,构建由一级单目标和二级多目标车辆路径优化问题组成的Memetic配送算法。实验结果表明,与Multi start和Branch cut算法相比,该算法具有更好的收敛速度和收敛精度。
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计算机工程. 2016, 42(11): 195-201. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.032针对传统基于多项式分布的主题模型不能较好地刻画文档中词汇突发的现象,综合考虑文本集固有的时间信息,提出一种面向词汇突发的Dirichlet组合多项式(DCM)连续时间主题模型。采用DCM分布对文本集中的词汇突发现象进行建模,利用Beta分布刻画文本集中的时间特 征,通过Gibbs采样和不动点迭代法实现模型参数的估计。实验结果表明,在预设主题数目较少的情况下,与ToT和DCMLDA模型相比,该模型具有明显的泛化性能优势,并且可以有效揭示出文本集中潜在的主题演化趋势。
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计算机工程. 2016, 42(11): 202-206. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.033搜索引擎中存在一些用户在查询日志中保存部分搜索记录,但又不足以为用户提供个性化的查询推荐。对于此类用户,对其提供具有针对性的推荐服务能够在一定程度上提高用户对推荐结果的满意度。为此,提出一种面向不同搜索背景的差异化查询推荐方法,依据用户搜索行为将用户划分为不同群体,针对不同群体提供不同的推荐服务,实现群体用户之间的差异化推荐服务。在真实数据集上的实验结果表明,该方法能在控制推荐失败风险的同时,提高用户对推荐结果的满意度。
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计算机工程. 2016, 42(11): 207-212. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.034为提高复杂网络中遗传算法的子图挖掘效率,在邻接表的链式结构基础上加入双树状结构,作为一种新型数据结构——邻接树。该结构中原邻接表的头结点和表结点均以AVL树的方式组织,可使时间和空间复杂度分别降低到O(lb(n2))和O(n)。以多目标遗传算法为基础进行实 验,结果表明,在生物网络和社会网络等规模较大的数据集上,邻接树的挖掘性能相比邻接表和十字链表有明显提高,并且具有较好的通用性。
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计算机工程. 2016, 42(11): 213-218. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.035对概念格的属性约简方法进行研究。证明概念格中任意属性亏值都为可辨识属性集,下确界不可约概念的属性亏值集合与全部属性亏值集合的辨识函数具有相同的最小析取范式,概念元素为下确界不可约概念当且仅当其必为属性概念,并且每个属性概念的属性亏值中任取一 个元素构成的集合必定是一个属性约简。在上述研究的基础上,提出一种针对大背景概念格快速获得全部属性约简的方法,并给出相应算法,证明其时间复杂度与空间复杂度都是多项式形式。分析结果表明,该方法无苛刻条件,化简幅度较大,运行时间快,具有较好的约简效果 。
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计算机工程. 2016, 42(11): 219-224. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.036为避免多目标优化过程中子目标相互冲突,提高Pareto最优解的质量,提出一种基于差分进化(DE)和第二代非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)的混合算法。采用带有自适应参数的DE算法对初始种群进行变异和交叉操作,以提高种群的多样性。应用新种群标记策略对DE的初始种群和 测试种群进行支配得到新种群,并标记其中每个个体,使DE能够处理多目标问题。将新种群作为NSGA-Ⅱ的初始种群,通过NSGA-Ⅱ产生下一代种群,进一步提升Pareto最优解的质量。使用4个基准多目标函数进行测试,结果表明,与NSGA-Ⅱ和SADE算法相比,该算法的收敛速度更 快,Pareto最优解集空间分布更均匀。
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计算机工程. 2016, 42(11): 225-232. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.037模糊航迹关联算法在处理密集环境下以及机动航迹较多的滤波结果时,能够表现出比基础航迹关联算法更理想的关联效果。但当模糊因素集中因素数目较多且模糊因素权值分布相对均衡时,会使评价结果难以分辨、航迹关联效果变差。为此,研究并改进模糊综合决策航迹关联算法,通过引入模糊数学综合评判中的双层结构,提出双层结构模糊综合决策航迹关联算法。仿真结果表明,与原算法相比,改进算法可使航迹平均关联判决正确率提高2.85%。
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计算机工程. 2016, 42(11): 233-237. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.038异源图像的成像机理不同,导致同一场景的异源图像之间存在着较大的形变或者光照等差异,异源图像配准很难直接运用尺度不变特征变换算法(SIFT)和快速鲁棒特征算法(SURF)等方法。为此,针对异源图像提出一种基于纹理公因子的配准方法。根据傅里叶变换将异源图像变换到频率域并用Gabor模版进行滤波处理,在空间域中利用Sobel算子对异源图像进行纹理公因子提取,采用自定义规则选择匹配点,通过随机抽样一致性算法对匹配点对进行提纯,根据提纯后的匹配点对求解单应变换参数,经过坐标变换及插值分析实现异源图像配准。实验结果表明,与SIFT和SURF等算法相比,该方法的匹配准确率较高,鲁棒性和异源图像配准效果较好。
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计算机工程. 2016, 42(11): 238-243. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.039针对经典的PM模型和YK模型中存在阶梯效应和孤立点等问题,提出一种组合算子模型。该模型对待处理的图像进行正则化,通过权函数将经典模型中的梯度和拉普拉斯算子进行组合,针对非线性扩散中出现的过度平滑现象,利用边缘调和算子对其进行修补。实验结果表明,该模型有效抑制了阶梯效应和孤立点现象,保留了图像的纹理细节特征,去噪效果明显。
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计算机工程. 2016, 42(11): 244-248,254. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.040水声数据中目标的不确定性以及各种物质的声纳数据值的杂合程度,使基于直方图最大值和直方图熵的算法都不能很好地解决水声数据分类的问题。为此,提出一种基于直方图条件熵的分类算法。根据水声数据的累积直方图,对水声数据直方图进行分段,使用条件熵判别式分别计算出每一个分段直方图的最佳特征阈值,赋予其相应的不透明度传递函数,以实现对水声数据的分类。实验结果表明,该算法能够较好地实现水声数据的分类,绘制结果中的疑似目标物较清晰,细节信息较丰富。
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计算机工程. 2016, 42(11): 249-254. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.041针对局部二值化拟合(LBF)模型不能分割纹理图像和收敛速度慢等问题,提出一种结合局部拟合与区域间相似度的活动轮廓模型。该模型在LBF模型中引入基于图像梯度信息的加速因子和基于相似度局部拟合的相似项,通过在能量泛函中加入区域间灰度概率分布的相似信息,抑制图像噪声和提高分割准确度,引入梯度信息,能够放大目标轮廓附近驱动力,提高图像分割速度。实验结果表明,与LBF模型相比,该模型对噪声有较强的鲁棒性,能够分割纹理和灰度不均匀图像,且具有较高的分割速率。
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计算机工程. 2016, 42(11): 255-260,266. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.042Otsu算法作为图像分割领域的经典算法得到了广泛的应用,在其基础上发展起来的2维Otsu算法由于运算时间长、抗噪能力差,应用受到限制。为此,提出一种改进的Otsu算法。通过更改2维直方图的区域划分方式,分别运用Sobel,Log和Canny边缘检测算法与直线拟合法相结合,将图像的目标和背景区域限制在一对平行于对角线的界线内,使用噪声点的邻域均值代替其灰度值,利用2维Otsu斜分法将目标从背景中分割出来。实验结果表明,与传统2维Otsu算法及其改进算法相比,该算法不仅运算时间较短,而且具有较好的分割质量、抗噪性能和自适应能力。
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计算机工程. 2016, 42(11): 261-266. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.043针对自然界中具有旋转对称特征物体的不规则性和随机性特点,提出一种新的图像旋转目标检测算法。使用基于隐式模型表示的方法来统计图像中关键点的空间位置分布,并在此基础上对物体的旋转中心进行估计。通过中层特征对图像中视觉感兴趣的关键点进行提取,在所提取关键点的特征空间进行无监督学习,将这些关键点所在空间位置聚类为不同的旋转特征簇,进而通过各个特征簇的投票值,获得在特定半径下的中心概率映射图。使用多半径尺度的显著度检测对各个半径下得到的概率映射图进行加权叠加,获得图像全局的旋转中心概率映射图,并通过显著度检测算法获取旋转中心坐标。实验结果表明,该算法对自然图像中不规则的旋转对称物体都能够进行有效的检测,对旋转对称中心的估计也具有较高的精度。
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计算机工程. 2016, 42(11): 267-271. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.044图像修复时需要利用已知信息修补图像中的缺失部分,同时要求取得较快的修复速度。为此,提出基于平均灰度熵选取样本并通过加权合成最终匹配块的图像修复算法。将待修复图像进行网格划分,以网格为单位区间计算每个网格内图像的平均局部灰度熵值。使用自适应阈值分割算法将所有网格区域分为2个互斥集合。根据待修复区域所在网格平均灰度熵确定样本块的选取范围,使用最小平方差和准则选择若干样本块,并通过衰减函数得到各个样本块的权值,最终合成样本块。实验结果表明,该算法在取得理想修复效果的同时能够确保得到较快的修复速度。
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计算机工程. 2016, 42(11): 272-276,280. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.045针对现有的立体匹配算法在精度和速度上不可兼得的现状,提出一种改进的跨尺度代价聚合立体匹配算法。通过强度和梯度算法计算匹配代价,利用引导滤波聚合匹配代价,采用跨尺度模型聚合各尺度的匹配代价,使用补丁匹配近似算法代替传统胜者为王算法求取初始视差,并在视差细化阶段采用快速加权中值滤波进行后续处理。实验结果表明,该算法能在快速获得视差图的同时提高匹配精度。
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计算机工程. 2016, 42(11): 277-280. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.046由于金属表面的锈蚀,使得线条痕迹图像易受噪声影响,造成图像特征提取、比对和分析困难等问题。常用的去噪方法如高斯滤波易破坏边缘特征,形成边缘偏移,均值滤波不能够有效区分边缘与背景。为此,提出一种新的图像去噪算法。在以PM方程为扩散模型的偏微分方程滤波算法中,根据条纹的纹理特性,在不同扩散方向系数中引入不同权值,同时在迭代中依据图像的灰度直方图选取扩散门限。实验结果表明,线条痕迹图像降噪效果优于PM模型和林石算子,在处理线条痕迹图像中有较好的应用价值。
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计算机工程. 2016, 42(11): 281-284. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.047针对摩擦振动和噪声信号较难获得、信号抗干扰能力差以及生产中难以得到大量摩损状态样本的情况,提出小波包熵和支持向量机(SVM)相结合的机床导轨摩擦磨损状态识别方法。该方法通过小波包分解方法将信号分解到独立相邻的节点频带中,设计对比实验获得导轨摩擦信息特征频带对应的小波包节点序列,以该序列小波包能量熵值建立特征向量作为SVM的输入参数。实验结果表明,以多项式核函数和径向基核函数建立的SVM分类器平均识别率分别达到72.2%和83.3%,具有较好的预测推广能力及较高的识别准确率。
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计算机工程. 2016, 42(11): 285-289. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.048匹配追踪是一种应用于信号处理的稀疏表达贪婪算法,该算法在原子选择中使用的是遍历匹配方式,其计算复杂度较高,匹配过程中需要已知完整待处理信号,难以满足实时需要。为此,提出一种新型音频匹配追踪算法。由于采用短时非完备字典对信号进行稀疏表达,使待处理信号不受长度限制,根据信号能量分布关系,在原子匹配之前预处理,以提高匹配过程的执行速度。实验结果表明,该算法在达到现有Krstulovic′快速算法信号表达效率的同时,能降低计算复杂度,提高运行速度。
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计算机工程. 2016, 42(11): 290-294,,299. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.049为解决大范围监控视频联网过程中面临的不同丢包率、网络类型及系统带宽等复杂网络环境问题,参照GB/T 28181国家标准及相关行业标准,提出一套基于会话初始协议及实时传输协议的城市监控报警联网平台流媒体系统协议框架,并以该协议框架为基础,设计一套城市监控报警联网平台流媒体系统的实现方案。该方案基于中心流媒体服务器及云存储技术,支持多级跨域大规模媒体互联和媒体数据高效集中存储及分发。应用结果表明,该方案的单域实时视频点播响应时间可控制在2 s以内,且能够有效适应丢包率高达30%的网络环境,具有较好的通用性、稳定性及适应性,能够满足安防一线监控视频联网要求。
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计算机工程. 2016, 42(11): 295-299. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.050针对Rao-Blackwellized粒子滤波器(RBPF)重采样过程存在粒子衰竭、提议分布精确度不高的问题,提出一种改进的RBPF算法。为提高RBPF算法提议分布精确性,在改进的算法中将机器人里程计信息和激光传感器采集的距离信息进行融合,在算法中引入粒子群寻优策略,通过粒子间能效吸引力来调整采样粒子集,同时对重采样中权值较小的粒子进行遗传变异操作,缓解粒子枯竭现象,提高机器人位姿估计一致性,并维持粒子集的多样性。在基于机器人操作系统和配有URG激光传感器的Pioneer3-DX机器人平台上对改进RBPF算法进行可靠性验证。实验结果表明,改进算法在兼顾粒子集多样性的同时能显著提高机器人位姿估计精确性。
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计算机工程. 2016, 42(11): 300-304. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.051在临床上医师通过对踝关节的X线拍片和经验判断踝关节功能性不稳,该方法增加了临床诊断成本和诊断门槛。为此,研发一种基于三维测量与重建模型的踝关节功能评价系统。该系统采用正反结构光投影技术,通过结构光正反条纹图像检测结构光边缘并实现亚像素定位。利用主动立体视觉原理实现踝关节姿势的三维测量与三维重建,并根据三维重建模型分析踝关节功能性不稳。实验结果表明,该系统可有效地分析踝关节功能性不稳,为早期发现踝关节功能性不稳和康复医疗提供有利的诊断与决策依据。
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计算机工程. 2016, 42(11): 305-308. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.052为了检测网络中含有不良内容的视频,提出一种基于非监督学习特征的不良视频检测方法。该方法使用独立子空间分析网络对未标定视频进行训练,学习视频中的运动模式,使用训练好的网络对待测视频提取运动特征。该特征结合词袋模型,通过支持向量机的分类实现不良视频的检测。相比传统的光流、运动直方图等人工设计的特征,该特征计算效率高,且检测效果对视频质量不敏感。在视频库上进行实验后,发现该方法对不良视频的检测准确率相较于对比算法提高约10%。
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计算机工程. 2016, 42(11): 309-315. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.053针对利用深度学习的服装图像检索算法分类精度较低的问题,提出基于深度卷积神经网络的改进服装图像分类检索算法,并建立一个具有16种属性、10万量级的网络服装图像数据库B_DAT Clothing。依据服装图像的复杂性,采用深度卷积神经网络从B_DAT Clothing数据库中自动学习服装的属性特征并建立哈希索引,进而构建基于服装属性的检索模型,实现服装图像的高效分类和快速检索。实验结果表明,与传统视觉特征分类算法相比,该算法在服装分类上的准确率更高,属性检索效果更好。
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计算机工程. 2016, 42(11): 316-321. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.11.054针对配电网网格化分层负荷预测横向收集数据繁杂、可操作性低等问题,设计无后效性的贪婪算法。该算法采用自顶而下的人机合作方式进行贪婪选择,使用土地综合分类法重新划分用地类型,确定最佳分配因子,从而简化数据处理过程。为解决负荷级别的区域划分,建立结合贪婪法与网格法的空间负荷预测平台。通过对水平年用地规划图进行阈值分割,并结合变电站供电情况,实现利用灰度图直观展现供电情况,并由此提出基于供电区域划分的配电网规划方法。分析结果表明,所提方法保障了配电网的稳定运行,并且对水平年的配电网规划有重要的指导作用。
2024
第50卷 第3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
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