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2016年, 第42卷, 第12期 刊出日期:2016-12-15
  

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    封面和目录
  • 计算机工程. 2016, 42(12): 0-0.
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  • WSN专题
  • 冯小杰,彭勇,吴锡生
    计算机工程. 2016, 42(12): 1-4. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.001
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    在无线传感器网络的节点定位过程中,未知节点在x轴和y轴方向上的定位精度较z轴更重要。为此,在RSSI高斯混合(RGM)算法的基础上提出一种基于平面投影的定位算法。通过缩小未知节点空间定位误差区域在xoy平面上的投影面积,提高未知节点在x轴和y轴方向上的定位精度。仿真结果表明,与RGM算法相比,该算法可在不增加时间复杂度及网络通信量的基础上,有效提高节点的x轴和y轴定位精度。

  • 魏炬熠,张建军,魏振春
    计算机工程. 2016, 42(12): 5-10,15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.002
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    现有的时间同步算法大多采用消息交换来实现较高的同步精度,存在节点通信开销过大、能耗不均等问题。为此,提出一种能量均衡的低开销时间同步算法。该算法基于簇状层次型网络拓扑,簇头间采用双向消息交换机制完成到Sink节点的同步,并利用最大似然估计补偿节点时钟频偏和相偏,提高簇间同步精度,降低同步过程频次。簇成员节点采用双向消息交换机制和参考广播机制相结合的方式与簇头同步,考虑节点广播特性及剩余能量参数,在降低节点开销的同时均衡各节点能耗。仿真结果表明,该算法在保证一定精度的同时,可降低网络通信开销、均衡节点能耗与长整个网络寿命。
  • 黄庆宇,刘新华
    计算机工程. 2016, 42(12): 11-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.003
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    针对传统无线传感器网络节点三维定位算法会产生奇异矩阵及复杂度较高的问题,提出一种新的基于三边测量距离的定位算法,实现无线WSN中节点的三维定位。通过四面体体积公式计算得出偏移向量,运用平面上向量旋转的二维线性最小二乘估计变换的目标位置,由变换的目标位置及偏移向量计算得出目标位置。仿真实验结果表明,与传统的三维LM定位算法相比,改进算法精确性提高约10%且没有出现奇异矩阵,计算复杂度更低。
  • 罗艺华,张昱,裴旭明,曹伟
    计算机工程. 2016, 42(12): 16-20,25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.004
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    基于无线传感器网络(WSN)的智能抄表系统可提高抄表效率,但由于其功耗较大,因此传感器节点通常采用监听-休眠的工作模式以节省电力消耗。针对此工作模式,在手持机抄表应用场景下提出一种WSN快速节点唤醒方法并对系统进行设计。通过提升手持机和传感器节点之间的通信速率降低传感器节点的平均电流。分析结果表明,该方法可有效降低系统的平均电流,并且在较短的监听-休眠周期下功耗节省优势明显,适用于需要即时响应的手持机抄表应用场景。

  • 严静静,张腾飞
    计算机工程. 2016, 42(12): 21-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.005
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    低功耗自适应集簇分层型(LEACH)协议选择的簇头节点存在分布不均匀和能耗不均衡等问题。为此,基于粗糙C-均值聚类提出一种改进的LEACH算法。通过定位技术获取节点的位置坐标,利用粗糙C-均值算法对无线传感器网络节点坐标进行聚类,以保证簇头节点的均匀分布,并使用基于剩余能量的LEACH算法选择簇头节点。计算结果表明,改进算法可使簇头节点在每轮选择时均匀地分布在网络中,同时延长网络的生命周期。
  • 王刘涛,夏栋梁,王建玺,马飞
    计算机工程. 2016, 42(12): 26-31,38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.006
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    为在分布式目标跟踪中交换局部似然函数的信息,研究常见的分布式目标跟踪方法,提出一种基于信念传播的分布式粒子滤波方法(DPF-BP)。在有限次的迭代中,计算图的最大直径。为避免网络评估的分歧性,在计算评估之前运用一致性最大化,将节点及迭代次数表示成函数形式,经过标准化和估值计算后重采样替换。仿真实验结果表明,与标准信念一致方法、随机流言方法和都市信念一致方法(MBC)相比,在相同配置下,DPF-BP方法的均方根误差指标较优,在环形网络中运用DPF-MBC方法较好,而在树状网络中运用DPF-BP方法最佳。
  • 林志贵,张晓慧,刘英平,李敏
    计算机工程. 2016, 42(12): 32-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.007
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    当无线传感监测网中事件分布不均匀时,使用以数据为中心的存储算法会出现热点现象。为此,引入存储阈值与时间优先级,选择存储节点时考虑节点剩余存储空间,提出一种新的蛇形时隙数据存储算法。根据事件优先级确定事件存储位置到查询节点网格的距离,减少数据存储和查询过程中的能量消耗。通过定义节点存储阈值确定是否进入下一轮时隙分配。当网格内节点都达到存储阈值时,将数据存储于其他同一优先级的邻居网格内。当同一优先级的所有网格内节点都达到某一存储阈值时,重新分配工作时隙,以解决节点能量分布不均的问题。仿真结果表明,该算法在节点剩余能量和网络生命周期方面性能均优于基于事件优先级的蛇形时隙存储算法。

  • 梁青,焦峰
    计算机工程. 2016, 42(12): 39-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.008
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    为延长网络生存周期,提出一种基于二分法与移动Sink的无线传感器网络数据收集协议PBDM。将网络分为面积相等的2个子域,子域交线为移动Sink的轨迹,随节点死亡率的增加,对内部子域进行二分,确定并改变移动Sink的轨迹。移动Sink与固定Sink并存,网络采用拓扑控制,簇头收集簇内兴趣事件并发送至距自己跳数最小的Sink。仿真结果表明,PBDM在基站获取信息量、网络剩余节点数和剩余能量上优于LEACH算法,明显提高数据的收集效率,并延长无线传感器网络的生存周期。
  • 体系结构与软件技术
  • 梁军,李威,肖琳,徐歆恺
    计算机工程. 2016, 42(12): 44-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.009
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    在异构计算平台的移植和优化过程中,数字图像处理算法的访存性能已成为制约系统性能的主要因素。为此,结合NVIDIA Tegra K1硬件架构特征和具体算法特性,从合并与向量化访存优化、全局访存bank和channel冲突消除等方面,对矩阵转置算法和拉普拉斯滤波算法在NVIDIA Tegra K1异构计算平台上的实现和访存性能优化进行研究。实验结果表明,采用优化方法后的矩阵转置算法和拉普拉斯滤波算法在NVIDIA Tegra K1异构计算平台上取得了较大的访存性能提升,并且具有较好的实时性。
  • 杜然,黄秋兰,程耀东,陈刚
    计算机工程. 2016, 42(12): 50-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.010
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    HazelNut是一种基于块的分级存储系统,为满足HazelNut多种存储设备和追踪迁移方式的管理需求,设计并实现多样性设备管理机制HNDisk和多样性追踪迁移机制HNType。HNDisk将物理存储设备分层管理,不限制设备种类和设备数量。HNType可按照公共接口添加类型模块,便于配置并选择不同追踪度量和迁移算法。在HNDisk和HNType的基础上,测试不同追踪度量对btier平均值迁移算法性能的影响,结果表明,追踪度量访问次数和访问字节数非线性相关,两者对迁移效果的影响不同,并且使用读写请求完成时间作为追踪度量至少可使顺序读写性能提升10%。
  • 陈伟健,郭勇,朱英,尹飞
    计算机工程. 2016, 42(12): 60-65,72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.011
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    某国产处理器微结构模拟器(MASim)无法支持同时多线程(SMT)技术,难以满足研究与工程需求。为此,提出一种新的微结构模拟器。将MASim和SMT技术相结合,从架构模拟、仿真速度、仿真精度与灵活可控等方面采用模块化和队列优化等技术进行设计与实现。实验结果表明,该模拟器的仿真精度、仿真速度与原有的单线程微结构模拟器基本相当,SMT技术对该系列国产处理器具有性能提升作用,每时钟周期执行指令数平均提升29.61%。

  • 王勇,李炳乾,刘达
    计算机工程. 2016, 42(12): 66-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.012
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    为提高综合模块化航电(IMA)系统中综合核心处理器的信息交互能力,实现构建航电系统光纤通道统一网络的目标,设计以现场可编程门阵列(FPGA)为核心的综合核心处理器(ICP)光纤通道网络接口板,在FPGA内部设计实现高速串行收发器和光纤通道接口逻辑,同时在FPGA外围电路上设置包括时钟、电源、存储等在内的多种配套模块,以实现一个嵌入式系统板卡。通过2台主机模拟综合核心处理器运算单元点对点连接进行并行快速傅里叶变换计算,测试光纤通道接口板对ICP运算单元间共享计算资源的作用。实验结果表明,光纤通道接口板传输速率较快,与单ICP运算单元独立运算相比,多ICP运算单元并行运算可有效减少运算时间。
  • 汪文靖,冯瑞
    计算机工程. 2016, 42(12): 73-77,83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.013
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    测试用例集约简是软件测试中的重要研究问题之一,目的是以尽量少的测试用例达到测试目标。为此,提出一种新的测试用例集约简方法。应用二分K-means聚类算法对回归测试的测试用例集进行约简,以白盒测试的路径覆盖为准则,对每个测试用例进行量化,使每个用例变成一个点。以黑盒测试的功能需求数作为聚类数,在聚类结果的每一簇中,按照离中心点的距离进行排序,依次从每一簇中选择测试用例,直至满足所有测试需求,得到约简的测试用例集。实验结果表明,该方法能有效地减小测试用例集的规模,降低用例集检错率。

  • 厉琼莹,夏银水,张骏立
    计算机工程. 2016, 42(12): 78-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.014
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    概率功耗估算方法和条件概率功耗估算方法估算的功耗作为优化的成本函数时,由于方法本身的局限性或忽略了电路节点特点会降低估算结果的准确度,从而影响功耗优化结果。针对上述问题,提出一种新的电路功耗估算方法。该方法采用信号概率和跳变密度,并根据约简的有序二叉决策图(ROBDD)表示逻辑函数的特点,对ROBDD节点特征分类,从而对电路进行功耗估算。实验结果表明,该方法能够较好地预测电路的功耗,且功耗估算的精度优于概率估算方法和条件概率估算方法。
  • 移动互联与通信技术
  • 赵思逸,陈靖,龚水清
    计算机工程. 2016, 42(12): 84-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.015
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    针对软件定义网络(SDN)虚拟化环境,以最小化网络映射开销为映射目标,提出一种高效的虚拟SDN网络映射算法。该算法使用粒子群优化算法,根据虚拟SDN网络映射模型定义粒子的位置、速度和相关操作,采用粒子的迭代优化求解映射问题。仿真结果表明,该算法能提高底层物理网络的资源利用率和映射成功率,降低交换机到控制器的通信时延。
  • 陶洋,刘小虎,陶玲
    计算机工程. 2016, 42(12): 91-96. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.016
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    现有垂直切换算法的切换判决指标大多为网络侧参数,较少考虑用户业务对网络的实际需求。为此,以业务为切换单元,提出一种基于模糊层次分析法的切换判决算法。通过分析影响业务的参数因子,采用模糊层次分析法为不同业务选取最优网络进行切换。仿真结果显示,该算法能够及时合理地做出切换判决,保障业务QoS需求,提高切换判决的稳定性,减少错误切换次数,降低网络阻塞率,提高用户的通信满足度。
  • 李立,吴振强
    计算机工程. 2016, 42(12): 97-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.017
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    网络编码是实现匿名通信的有效途径,但在多个单播网络环境下难以提高吞吐量。针对该问题,结合蝶形网络模型,设计一种多播网络下的匿名通信网络编码方案,并基于线性空间原理,采用信息分片和有限域构造方法在Matlab GUI下对方案进行可视化实现。分析结果表明,该方案在提高网络吞吐量的基础上,能够有效抵抗流量分析攻击,实现编码混淆。
  • 黄鹏,黄晨,廖薪棋,唐伦
    计算机工程. 2016, 42(12): 102-107,111. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.018
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    针对异构蜂窝网络的小区间干扰协调管理方案不能同时满足干扰源网络和受干扰网络的带宽速率及服务质量(QoS)需求的问题,根据异构蜂窝网络的特点以及无线通信机制,提出一种动态增强型小区间干扰协调方案。由当前网络的负载情况求出最佳的低功率几乎空白子帧(LP-ABS)比率。通过小区范围扩展区域用户的整体干扰情况,求出宏基站在LP-ABS状态下的最佳传输功率,作用于宏基站的发射功率。采用用户可容忍宏基站的最大干扰值,决定是否将LP-ABS比例优化应用于下一次调度周期。实验结果表明,在保证系统整体吞吐量下降较少的基础上,该方案能有效保证整个网络用户的速率和QoS需求,解决过高的ABS比例导致干扰源用户性能过低的问题,从多个角度提高通信网络的整体性能。
  • 袁鹏,符杰林
    计算机工程. 2016, 42(12): 108-111. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.019
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    短波信道具有多径、衰落和时变特性,在均衡过程中,线性均衡器收敛速度慢、收敛精度低,而分数间隔均衡器具有更好的均衡效果。为此,根据短波猝发通信中使用的波形结构,针对短波信道的特点,提出基于最小均方误差算法、递归最小二乘算法以及平方根卡尔曼算法的T/4分数间隔均衡器组合结构。仿真结果表明,在短波猝发通信中,与传统的线性均衡器相比,提出的分数间隔均衡器均衡速度快,收敛精度高,同时在通信系统中误码特性有明显的提升,更适用于短波信道。
  • 周继华,彭湖,吴坚,段荣昌,张瀚文
    计算机工程. 2016, 42(12): 112-117,123. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.020
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    无线多跳网络具有信道时变性强、拓扑动态变化等特点,需要简单高效的功率控制机制。发射功率影响数据发送速率,而基于发送队列长度的功率控制机制存在可行解。为此,结合无线多跳网络中间节点需要协助其他节点进行数据转发的特点,基于发送队列长度,提出一种功率控制机制。该机制考虑了中间节点转发时发送队列缓冲区溢出丢包的问题,通过扩展控制报文携带发射功率和可容忍噪声等信息动态调整功率,提高信道的空间复用率,优化网络的吞吐量和端到端时延。基于NS2的仿真结果表明,与POWMAC机制及ATPMAC机制相比,该机制的吞吐量提高20%~30%,端到端时延降低10%~20%。
  • 安全技术
  • 毋光先,刘年义,刘博雅
    计算机工程. 2016, 42(12): 118-123. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.021
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    针对GHV方案对二元明文矩阵加密导致密文扩展率较高的缺陷,提出一种针对p元明文矩阵的BGN类公钥加密方案。给出不可区分性选择明文攻击的安全性证明和Somewhat同态性分析,并应用于隐私信息检索协议的构造。分析结果表明,与原始GHV方案相比,该方案不但具有多次加法同态和一次乘法同态性质,而且在明文空间上做出了一定的编码修改,将密文扩展率从logq降低至logq/logp。
  • 方雪锋,王晓明
    计算机工程. 2016, 42(12): 124-128,132. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.022
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    为降低属性基加密(ABE)方案的计算费用,提出一个可撤销用户的外包加解密密文-策略ABE(CP-ABE)方案。将加解密过程中复杂的计算转移到云服务器中,从而降低用户的加解密计算量。利用中国剩余定理实现用户撤销和密文更新,而未被撤销用户则无需进行密钥更新。分析结果表明,与Zhou等人的方案相比,CP-ABE方案的计算性能约有28%的提升,并在一般群模型下可证明安全。
  • 钟先锋,曹蕾,刘尉悦,王潮泽,李凤芝,蒋志迪,彭承志
    计算机工程. 2016, 42(12): 129-132. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.023
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    量子密钥分发采用的是偏振编码,用普通的单模光纤作为量子态传输的量子信道时,光纤会出现轻微的双折射效应,不能保持量子偏振态。为此,提出对量子态进行偏振补偿的方法。通过逐步逼近的方式,采用2个四分之一波片和1个半波片的旋转组合,实现对光纤的偏振补偿。通过测量得到系统的偏振对比度,并根据测量的结果逐步调整三波片的旋转角度,直到系统的偏振性能满足要求。仿真结果表明,与采用遍历方式的偏振补偿方法相比,逐步逼近的方法能更快地实现偏振补偿。
  • 钟建友,常姗,刘晓强,宋晖
    计算机工程. 2016, 42(12): 133-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.024
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    为保护移动对象轨迹隐私,轨迹数据集发布前常使用假名对轨迹进行匿名化处理。然而,假名用户的匿名轨迹仍面临隐私泄露风险。为此,提出一种新的去匿名化攻击方法。攻击者若获得其攻击对象当前或未来任意时段的若干轨迹片段,则可以此比对匿名历史轨迹数据集,从中识别出攻击对象的历史轨迹。对2组真实移动轨迹数据进行特征分析,给出基于轨迹特征相似度的去匿名方法。采用改进的词频-逆文档频率方法提取历史轨迹的特征向量,通过主成分分析降维后,对历史轨迹和攻击者所获得的轨迹片段进行特征匹配,识别出与攻击者所持有轨迹特征相似度最高的历史轨迹。实验结果表明,所提方法可获得较高的去匿名准确率。
  • 王彩芬,康步荣
    计算机工程. 2016, 42(12): 139-144. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.025
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    为解决已有基于身份的签密算法效率不高的问题,考虑低端设备计算能力弱的特点,引入服务器辅助验证思想,提出一种服务器辅助验证签密方案,通过服务器完成验证过程中的一些复杂运算,减少算法验证阶段的计算量和运行时间,使得签密算法可应用在低端设备上。基于判定双线性Diffie-Hellman问题及计算的Diffie-Hellman困难问题假设,在随机预言模型中,证明该方案满足不可伪造性和机密性。
  • 汪自旺,徐洋,谢晓尧,张帅,陈燚
    计算机工程. 2016, 42(12): 145-150. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.026
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    对比分析基于别名认证和基于群签名认证2种方案,提出一种混合认证方案。构建一个用于相邻节点间互换别名的交换协议,节点向可信权威(TA)申请与附近节点进行交换的密钥。TA利用非对称密钥实现交换双方的交换主体和别名的不可伪造性。该交换协议能够有效抵御合谋攻击,交换后的别名仍可用于可信节点的签名与认证,并引入群签名作为身份属性标签,群签名标签保证了消息的不可伪造性和可审计性。理论和效率分析表明,该方案引入了针对别名的白名单机制,此机制下单个报文的验证效率明显提高,同时可以有效抵御利用别名的回放攻击。

  • 人工智能及识别技术
  • 管秀英,曾卫明,王倪传
    计算机工程. 2016, 42(12): 151-155. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.027
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    利用仿射聚类(APC)方法分析数据量庞大的功能磁共振成像(fMRI)数据时,在时间复杂度、数据存储和聚类效果等方面存在局限性。为此,提出一种融合稀疏仿射传播聚类(SAPC)和相似度矩阵约减的新方法(SDAPC)。对fMRI数据进行稀疏逼近后,结合高斯密度函数和欧式距离对稀疏数据进行密度分析,完成约减后fMRI数据的功能连通性检测。任务态数据实验结果表明,对于单被试,SDAPC的ROC曲线与SAPC接近,但运行速度比SAPC提高了约3倍;对于多被试,SDAPC和SAPC的ROC曲线效果均优于其单被试的ROC曲线。静息态数据实验结果进一步表明,SDAPC能成功提取出9个静息态脑网络。

  • 丁宪成
    计算机工程. 2016, 42(12): 156-163. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.028
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    针对乘性偏好信息下的决策问题,引入乘性偏好关系的有序一致性、满意一致性以及一致性指数等概念,建立以偏差变量最小化为目标函数的优化模型,进而构建基于乘性偏好关系一致性的决策方案优劣关系排序算法,并证明迭代算法收敛。该决策算法在满足一定条件下能够利用乘性偏好关系的有序一致性特征快速有效地做出决策,同时能够运用最小非负偏差变量对非一致性乘性偏好关系进行一致性调整,使得调整后的乘性偏好关系满足满意一致性条件,从而得到决策方案的排序向量,最终使得决策者获得合理可靠的决策结果。通过综合补给船的选择实验说明该决策算法是合理有效的。

  • 彭天强,栗芳
    计算机工程. 2016, 42(12): 164-170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.029
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    构建视觉词典是视觉词袋模型中的关键步骤,目前大多数视觉词典是基于k-means及其改进算法聚类生成。但由于k-means聚类的局限性以及样本空间结构的复杂性与高维性,该方式构建的视觉词典存在区分性较差、构建时间过长、不包含空间信息等问题。为此,提出一种改进的视觉词袋模型生成方法,以缩短视觉词典的构建时间。提取图像的局部特征点,构成局部特征点描述集。学习二进制哈希函数,将局部特征点映射为视觉单词,并对视觉词进行过滤,生成二进制哈希码的视觉词典。利用生成的视觉词典,结合空间金字塔匹配模型生成新的视觉词典模型,将图像表示为空间金字塔直方图向量,并应用于图像分类和检索。实验结果表明,该模型具有较高的分类精度和检索性能。
  • 巫可,战荫伟,李鹰
    计算机工程. 2016, 42(12): 171-175. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.030
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    针对隐语义模型推荐算法中的数据稀疏和冷启动问题,提出一种融入用户属性信息的推荐算法。将二值化用户属性加入隐语义模型,利用分类模型衡量其他用户属性的重要程度,根据目标用户具有的属性找出与之相似的用户,并结合目标用户的评分信息得到最终推荐结果。在Movielens数据集上进行测试,结果表明,与协同过滤算法和隐语义算法相比,该算法可有效提高推荐准确率,即使在评分数据极度稀疏的情况下也能取得较好的推荐结果。
  • 何希平,张琼华,刘波
    计算机工程. 2016, 42(12): 176-180,187. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.031
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    为提高低配置计算环境中的视觉目标实时在线分类特征提取的时效性和分类准确率,提出一种新的目标分类特征深度学习模型。根据高时效性要求,选用分类器模型离线深度学习的策略,以节约在线训练时间。针对网络深度受限和高识别率要求,提取图像的局部方向梯度直方图(HOG)特征,构建稀疏自编码器栈对HOG特征进行深层次编码,设计Softmax多分类器对所抽取的特征进行分类。在深度神经网络模型学习过程中,引入最小化各层结构风险和微调全网参数的二阶段最优化策略。利用场景图像库Caltech101和手写数字库MNIST的训练样本与测试样本进行对比实验,结果表明,该模型在局部特征提取方面的时效优于单层卷积神经网络(CNN)模型,分类准确率高于CNN、栈式自编码器等对比模型。
  • 叶施仁,孙宁
    计算机工程. 2016, 42(12): 181-187. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.032
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    基于半监督概念聚类技术,提出一种改进的领域本体图中文文本分类算法。根据领域本体图结构模型,创建中文文本分类的本体学习框架,利用HowNet字典实现术语提取并建立中文术语-术语关系映射。依据术语间的权重连接关系,设计二分类关系的KLSeeker本体中文文本分类算法,并通过基于概念聚类的本体图半监督学习,实现中文文本的精确分类。实验结果表明,与基于非负张量分解的中文文本分类算法相比,该算法具有更高的分类精度。
  • 彭焱,溪利亚
    计算机工程. 2016, 42(12): 188-195,203. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.033
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    社团检测简化是重要的图挖掘问题,动态网络上的重叠社团检测及其社团演变模式是近年来的研究热点,但将静态网络的局部优先的社团检测算法应用到动态网络的重叠社团及其演变模式检测上的研究较少。为此,提出一种局部优先的动态网络重叠社团演化分析方法。该方法在每个网络快照上利用标签传播算法检测局部Ego社团,通过不断合并局部Ego社团得到全局社团结构。在此过程中引入社团相似度与关联度2个概念,利用演化聚类框架进行重叠社团演化分析。实验结果表明,该方法不仅能有效地发现动态网络中重叠社团结构,而且还可以分析出社团随时间的演化模式。
  • 吴钟刚,吕钊
    计算机工程. 2016, 42(12): 196-203. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.034
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    现有社区发现算法大多仅考虑图的拓扑结构或节点的属性信息,其中结合两者的属性图聚类算法挖掘效果不理想,而基于共享邻居的局部相似性算法却未充分度量节点间相似度。针对上述问题,提出一种新的基于局部相似性的节点相似度社区发现算法。该算法包括基于局部相似性的节点相似度计算和节点聚类2个模块。利用Pagerank算法计算基于图链接结构的节点重要性,衡量节点间的链接强度并结合节点的属性得到节点对相似性。为避免基于共享邻居的节点相似度计算的低估倾向,引入邻居节点集之间的相似度作为节点局部相似性。采用K-Medoids聚类算法将节点与分组中心节点的局部相似性值作为节点类别归属的判断,得到社区划分的结果。实验结果表明,与经典SA-Cluster与k-SNAP等算法相比,该算法能挖掘出质量更高的社区,具有较好的社区划分效果。
  • 林晨,顾君忠
    计算机工程. 2016, 42(12): 204-207,216. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.035
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    递归遍历、条件FP-Tree构建与超集检测是多数基于FP-Tree最大频繁项集挖掘算法的主要性能瓶颈。为此,提出一种基于Nodeset的最大频繁项集挖掘算法——MFIN算法。该算法采用Nodeset数据结构对POC-Tree的节点编码,将集合枚举树作为搜索空间,避免递归遍历和条件FP-Tree构建的时间开销。设计提前停止方法提高求解Nodeset交集的效率,采用父等价剪枝技术和前瞻剪枝技术缩小搜索空间。对基于MFI-Tree的投影策略进行改进,提升超集检测的速度。实验结果表明,MFIN算法在mushroom,pumsb,webdocs数据集上的运行时间及执行效率等总体性能明显优于基于FP-Tree的FP-Max算法。
  • 扣彦敏,王俊峰,薛霄
    计算机工程. 2016, 42(12): 208-216. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.036
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    集群式供应链通过动态的服务组合应对激烈的市场竞争,然而目前的服务组合策略多注重于选择最优服务组合,忽略了普遍存在的服务资源闲置浪费现象。为此,运用计算实验方法,以集群协同制造为研究对象,模拟非协同服务组合策略与协同服务组合策略在供需不定场景下的演化过程,并对2种服务组合策略进行对比研究。实验结果表明,在供需不定的市场环境下,协同服务组合策略整体性能表现最优。
  • 图形图像处理
  • 李娜,王洪元,王佳
    计算机工程. 2016, 42(12): 217-221. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.037
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    为解决非重叠视域监控系统中的目标匹配问题,提出一种基于行人主颜色统计信息和空间分布信息的特征提取模型。使用最近邻聚类法对HSV颜色空间的目标进行聚类,得到行人主颜色分布特征,在此基础上,对行人各个部分进行加权,并通过设置阈值确定目标是否匹配。实验结果表明,该方法能实现合理的相似度值并排除匹配时不必要颜色的干扰,减少拥有相似颜色信息的不同行人的错误匹配,同时对行人形态和姿势的变化具有较好的鲁棒性。
  • 周岩,周苑,王旭辉
    计算机工程. 2016, 42(12): 222-227. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.038
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    为改善多源灰度图像的融合效果,结合有限离散剪切波变换(FDST)较高的方向敏感性和平移不变性,提出一种新的灰度图像融合算法。对经过配准后的原图像进行FDST分解,获得不同尺度和不同方向的高频子带系数与低频子带系数,对低频采用区域平均能量和平均梯度相结合的融合算法,对高频选用相对区域方差和平均梯度相结合的融合方法。利用有限离散剪切波逆变换重构得到融合图像,并对融合结果进行主观视觉和客观评价。实验结果表明,与基于小波变换的低频区域能量融合和高频区域方差的融合算法等相比,该算法能获得较好的融合效果和原图像细节描述。

  • 黄晓霞,谷宇章,占云龙,赵鲁阳
    计算机工程. 2016, 42(12): 228-234. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.039
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    传统基于单目视觉的攀爬检测大多难以解决光线变化及阴影干扰等问题,具有一定局限性,可靠性较低。为在视频监控中准确地检测攀爬行为,提出一种新的攀爬检测方法。该方法利用极线校正后的左右图像,通过稀疏立体匹配方法计算得到匹配点和对应的视差值,并使用标准三维测量原理求取特征点的三维坐标,对离散特征点采用空间点聚类方法检测目标,以俯视图中目标的位置为轨迹点,结合修正的联合概率数据关联方法进行跟踪,根据目标的位置分析运动轨迹和运动方向,从而检测出目标是否有攀爬行为。实验结果表明,该方法在复杂背景下检测攀爬行为的准确率较高,当参数大于等于0.4时平均准确率约为94%。
  • 陈统乾,戴永,袁迪波
    计算机工程. 2016, 42(12): 235-240,247. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.040
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    现有相关工作不能适用于高自由度手绘图形自动教学。为此,提出一种基于开环、闭环线条的线条图形绘制质量模糊评价自动教学方法。定义具有高自由度绘制的开环、闭环线条及独特关系,给出知识图形的形式化结构,采用相似度方法对绘制结构进行粗放式识别。通过关键点、笔段、比例、角度、弧度及质心距离等对绘制质量进行模糊评价,识别差质并予以标记。教师-系统批改作业对比实验结果表明,该方法的结构识别、质量评价及差质标注等指标均达到实用要求,且指导意见客观,达到实用效果。
  • 楚恒,王兴,刘红彬,晁拴社
    计算机工程. 2016, 42(12): 241-247. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.041
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    针对影像融合过程中绿色植被区极易产生光谱失真的问题,在分析常用不同融合方法特点的基础上,提出一种适用于资源三号卫星影像融合的方法。运用归一化差分植被指数将原始影像分离为绿色植被区和非绿色植被区,对分离后的2个区域根据其不同的融合特点和要求构建一种组合融合策略进行影像融合。针对非绿色植被区域,利用线性回归理论构建多光谱图像和经过全色图像处理后得到HP之间的线性关系,求取回归系数拟合LRP进行融合,而对绿色植被区则利用光谱保真性较好的GS方法进行融合。实验结果表明,与FIHS,GIHS,Brovey,GS以及分区域拟合等融合方法相比,基于组合融合策略的影像融合方法具有最优的融合效果,可获得相对较高的空间分辨率,有效地解决了融合影像尤其是绿色植被区融合影像的光谱失真问题。
  • 张玉兵,宋威
    计算机工程. 2016, 42(12): 248-253,261. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.042
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    针对基于文本的图像检索方法检索精确度不高的问题,提出一种新的图像检索方法。为更细致地描述颜色差异,对HSV颜色空间的色调和饱和度分量进行合理量化。在亮度分量上提取局部对角色差描述符,表示颜色的空间分布信息。对综合颜色特征和颜色空间分布信息进行检索,解决颜色直方图不能描述颜色空间分布信息的问题。选取Corel 图像库进行检索和对比分析,实验结果表明,该方法具有较高的检索精确度,同时缩短了图像检索时间。
  • 张娜,刘辉,尚振宏,邹滨益
    计算机工程. 2016, 42(12): 254-261. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.043
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    经典非局部均值去噪算法在度量邻域结构特征相似性上对于旋转和平移情况下不够灵活。为此,提出一种基于归一化转动惯量的非局部均值图像去噪算法。利用归一化转动惯量作为相似权重的一部分来调节相似性度量。实验结果表明,与原始非局部均值去噪算法相比,该算法能够更好地保持图像的细节结构信息,提高峰值信噪比和结构相似度,特别当噪声强度增大时,峰值信噪比最大提高1.03 dB,结构相似度最大提高0.04。
  • 多媒体技术及应用
  • 徐妮妮,何晓彤,徐世寅
    计算机工程. 2016, 42(12): 262-267. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.044
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    为进一步提高12比特静态图像的压缩比,提出一种基于M编码器的静态图像压缩实现方案。该方案以JPEG标准中的编码框架为基础,增加12比特灰度图像量化表,改进视频编码中的CABAC算术编码引擎M编码器,将其作为12比特静态图像压缩的编码器,采用与H.264,H.265相似的字节流格式对图像压缩码流进行封装。使用大量12比特灰度图像进行压缩实验。实验结果表明,在质量因子相同的情况下,该方案的压缩比高于目前通用的霍夫曼编码方案和QM编码方案。
  • 王波,于凤芹
    计算机工程. 2016, 42(12): 268-271. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.045
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    针对样本熵对突变噪声敏感导致的误检问题,提出一种改进的语音端点检测算法。该算法在时域采用尺度因子对语音信号进行多尺度变换,计算各尺度下的样本熵和阈值,统计样本熵大于门限阈值的尺度个数并与总尺度个数进行比较,实现语音端点检测。实验结果表明,该算法能够较好地消除样本熵对突变噪声的敏感性,并且与近似熵和样本熵检测算法相比,在低信噪比条件下具有更高的检测准确率。
  • 袁慧,张大伟,张珂,湛永松
    计算机工程. 2016, 42(12): 272-277. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.046
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    为实现电力机房重点区域指示灯安全事件的监控,提出一种音视频融合检测方法。采用监控区域彩色图像非线性变换和最大类间方差法自动阈值分割技术进行指示灯定位,将局部区域统计直方图作为视频特征向量。采用连续多帧梅尔频率倒谱系数建立监控区域的音频特征向量。利用主成分分析对连续多帧的音视频融合特征向量进行降维处理,并借助支持向量机对不同安全事件进行分类检测。实验结果表明,与单独采用音频或者视频进行安全事件检测的方法相比,该方法具有较高的检测率和较低的误检率。
  • 戈永侃,于凤芹
    计算机工程. 2016, 42(12): 278-281,289. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.047
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    传统基于隐马尔科夫模型(HMM)的语音合成算法使用高斯白噪声和脉冲串来表示清浊音的激励信号,合成的语音较为嘈杂。为提高合成音质,基于谐波加噪声激励模型,提出一种语音合成算法。将语音信号逆滤波得到声门波信号,对声门波信号进行谐波分析提取谐波成分,并计算谐波成分的线谱对参数作为谐波特征进行HMM训练。在语音合成时根据新生成的特征参数重构出低频段谐波部分与高频段噪声部分,并将两者混合作为语音的激励信号进行语音合成。实验结果表明,与基于脉冲激励的语音合成算法相比,该算法生成的语音频谱更接近自然语音,并且能够有效地减轻合成语音的机器声,提高合成语音的自然度。
  • 秦添,赵晖
    计算机工程. 2016, 42(12): 282-289. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.048
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    在三维人脸合成中,最具有表现力的是唇部运动,而在维吾尔语唇形动画中,完整的基于维吾尔语的三维唇部动画系统的实现方法研究较少。为此,提出一种唇部动画系统。在标准模型的基础上,根据目前主流的细化算法,采用公式变换得到新的变换及模型驱动方式,实现模型的快速细化和细化后模型的运动。实验结果表明,该系统能实现人脸细节的生成及平滑流畅的运动过渡,使模型细节饱满,具有较强的真实感。
  • 开发研究与工程应用
  • 贾俊杰,陈菲
    计算机工程. 2016, 42(12): 290-294,301. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.049
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    在数字图书馆信息发布中用户身份信息是进行数据分析的重要依据。建立一种保留用户身份的匿名数据发布模型,对用户属性进行合理化选择,采用匿名方式划分用户身份得到用户类,通过用户类与借阅信息的链接得到用户身份与借阅信息的映射关系,从而发布包含用户身份的匿名数据。实验结果表明,保留用户身份的匿名发布能在保障用户安全的前提下,较好地实现数字图书馆数据的可利用性,整体提高数字图书馆的服务质量。
  • 王永佳,白瑞林,吉峰
    计算机工程. 2016, 42(12): 295-301. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.050
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    为提高Delta机器人的动作速度,提出一种离线寻优与在线查询相结合的时间最优轨迹规划方法。网格化机器人主传送带上的工作区域,选择每个网格中心点为标准点,在笛卡尔空间采用直线、圆弧插值获得门型轨迹的位置离散序列,经逆运动学计算出对应关节空间的角度离散序列。采用引力搜索的粒子群算法,以时间最优为适应度函数,在满足关节速度、加速度、脉动连续平滑及约束的条件下,构造7次B样条曲线,获取离线插值关节空间的角度-时间节点序列,并利用在线查询三维数组的方式获得最优时间节点序列。实验结果表明,该方法简单易行,以实验室Delta机器人为例,将主传送带上的物件抓取到固定位置,所用时间范围为0.676 1 s~0.786 9 s,克服了传统轨迹规划方法运动速度较慢的不足。

  • 连月勇,张超,詹银虎
    计算机工程. 2016, 42(12): 302-306,313. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.051
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    为测试和评估星敏感器性能,提出一种航天器上星敏感器成像的仿真方法。建立基于航天器平台的恒星视位置计算模型,利用星点模型在天球上绘制出全天星图,通过星敏成像原理完成任意姿态下的视场转换。使用OpenGL的透视投影功能自动成像可见星,省略导航星搜索环节,提高仿真效率。仿真使用的视位置计算模型更精确,星点模型弥散效果更好,提高了星点亚像元细分定位的精度。仿真结果表明,星点定位标准差在0.023像素以内,在32°视场内,星间角距误差较低,仿真效果逼近真实星空。
  • 马金星,程成,许一敏,冷文浩
    计算机工程. 2016, 42(12): 307-313. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.052
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    船体温度场是液化天然气(LNG)运输船设计的核心内容。针对温度场迭代计算过程中因数据量大、迭代次数多导致的计算时间过长、MSC.Patran异常退出等问题,提出一种高效的温度场迭代计算优化方法。利用Patran命令语言获取载荷数据生成外部文件,采用C++标准模板库编程实现BDF自动生成算法以减少迭代计算时间。对220 000 m3棱柱型LNG运输船进行船体温度场计算实验,结果表明,该方法在保证计算结果正确的同时,大幅提高了迭代计算效率。
  • 王震,许晓航,王静,李圣,郑宏
    计算机工程. 2016, 42(12): 314-320. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2016.12.053
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    为提高高清视频拼接的实时性能,提出一种基于GPU的多路高清YUV视频实时拼接方法,推导出YUV422图像拼接中的透视模型,并结合计算统一设备架构技术,实现透视变换、无缝融合等关键拼接步骤在GPU上的并行优化。在4路1080p高清视频上的实验结果表明,相比基于RGB颜色模型的拼接方法,该方法的实时拼接性能在不同GPU架构上有20%~40%的提升,并且在GRX780上能达到33 frame/s的视频帧率。