2017年, 第43卷, 第2期 刊出日期：2017-02-15
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计算机工程. 2017, 43(2): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.001车载异构网络之间需要利用网关进行数据交换,数据封装方法关系到网络协议转发效率,决定了网关的实时性和可靠性。为提高网关数据转发效率,提出一种新的CAN/FlexRay网络网关数据封装方法。将CAN和FlexRay网络中通过网关的信号封装到帧,使得每个信号帧中包含更多的有效信号,提高数据利用率,同时使用改进的BCBFD_LFS算法确定最佳静态时隙,减少消息处理时间。实验结果表明,该方法能提高车载异构网络中的消息可调度性、网络带宽利用率以及网关的数据转发能力。
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计算机工程. 2017, 43(2): 6-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.002为保证车载自组织网络(VANET)消息转发效率,提出一种基于任务分配模型的路由算法。根据社会网络中节点特性划分社区,采用协商机制将紧急安全与非安全消息任务分配到不同社区,由社区再分配到节点,并建立奖惩机制提高消息任务分发效率。理论分析和仿真结果表明,与Simbet,Prophet和Spray and Wait路由算法相比,该算法具有较高的消息包投递率及较低的路由开销,并且能满足不同类别消息任务的服务质量需求。
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计算机工程. 2017, 43(2): 16-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.003出租车全球定位系统数据中蕴含城市交通和移动对象行为的宏观信息,从中可以挖掘出有价值的异常轨迹模式。将位置和几何形状、行驶时间分别作为出租车轨迹的空间与时间特征,根据特征偏离情况划分时间、空间和时空异常轨迹。从轨迹数据中提取相同起终点的轨迹集,将轨迹划分成轨迹片段,计算轨迹间的相似度并进行基于距离和密度的聚类,在空间特征上初步分离出频繁和稀疏轨迹,根据数据异常判定的kσ准则确定时间特征异常的分离阈值,对时间特征进行再次划分,最终实现出租车异常轨迹检测。实验结果表明,该方法能从异常轨迹中挖掘出个性化路线、异常停留位置和交通路段,为智能交通、物流高效规划和执行等提供参考信息。
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计算机工程. 2017, 43(2): 21-25,32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.004基于二维特征矩阵的二维特征融合(2DFF)方法——二维主成分分析法能够降低特征矩阵的维数,达到特征融合的目的,但该方法仅在特征向量维数相近的情况下效果较好。传统2DFF特征矩阵构造方法需要在每个特征向量后补0以形成二维特征矩阵,在特征向量维数相差较大时补0个数较多,破坏原始特征向量属性,使最终识别率降低。针对该问题,提出一种基于奇异值分解(SVD)的二维特征矩阵构造方法,该方法将所有特征向量首尾相接组合成一维特征向量,利用SVD的分解特性,在保持特征信号相位不变的情况下,将一维综合特征向量分解成二维特征矩阵,避免大量补0导致信号特性的改变。实验结果表明,该方法在各特征向量维数相差较大的情况下,可获得比在向量后直接补0的特征矩阵构造方法更高的识别率。
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计算机工程. 2017, 43(2): 26-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.005针对智能车辆控制中的防碰撞问题,提出一种新的前方车辆检测与测距方法。采用多尺度分块二值模式与Adaboost提取车辆候选区域,根据候选区域内的水平边缘和灰度特征去除车辆误检,解决分类器检测过程中路面和绿化带的干扰问题。利用改进的车辆底部阴影定位方法获得车辆准确位置提高测距精度,建立基于位置信息成像模型的车距测量方法,测量前方车辆距离。实验结果表明,该方法在不同天气情况下车辆平均检测率为98.42%,车距测量平均误差为0.71 m。
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计算机工程. 2017, 43(2): 33-37,42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.006目前对泊车方法的相关研究仅适用于平行泊车和垂直泊车中的一种泊车场景。为此,提出通用性的自主泊车路径规划方法。该方法融合车辆运动学约束和路径约束,以泊车时间为性能指标,建立泊车路径规划最优控制问题的数学模型。使用伪谱法求解该最优控制问题,并以细化网格的方式保证所得解符合路径约束,得到无碰撞可行泊车路径。利用该方法可同时求解平行泊车和垂直泊车两种场景的路径规划,仿真实验和实车实验验证了该方法的通用性和可行性。
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计算机工程. 2017, 43(2): 38-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.007针对交通事故取证视频中信息不全、数据不足导致难以场景复现或者难以鉴定已知数据真伪的问题,提出一种基于逆向工程和地球物理学天球理论的数学模型反求算法。该算法根据取证视频中太阳影子数据反求测量数据时的地理坐标及拍摄时间验证视频真伪。通过天体运行原理建立方程描述日影变化规律,借助拟合方法找出影子长度与真太阳时、平太阳时的关系,反解出太阳高度角及赤纬,并求解当地地理坐标。根据大气层折射、真太阳时与平太阳时时差等产生误差的因素,使用太阳高度角及赤纬角修正公式进行模型优化,从而求解出视频拍摄地点的精确经纬度。实验结果表明,该算法可以较好地获取与复原现场信息。
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计算机工程. 2017, 43(2): 43-47,56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.008为保证自动驾驶的安全性和高效性,基于Hough变换与投票法找到道路图像的消隐点,以此建立动态感兴趣区域,根据白色与黄色车道线的颜色特性设计光照无关车道线检测算法,实现夜晚、隧道等复杂光照环境下的车道线区域检测。在此基础上,设计极角约束算法对候选车道线进行筛选,得到最终的有效车道线。实验结果表明,该算法在复杂光照环境下具有较好的检测效果,平均检测准确率高达93.5%。
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计算机工程. 2017, 43(2): 48-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.009在大数据环境下Web数据资源的开放性和多源性使得不同互联网平台提供的数据质量参差不齐,严重影响人们从互联网中有效准确地获取信息。为此,提出一种Web数据源质量评估方法。建立面向多源互联网平台的统一数据模型和数据质量标准模型,给出针对大数据全样本数据分析的质量标准度量和表示方法,并通过多维数据质量的综合评估实现Web数据源质量的统一度量。实验结果表明,该方法能全面度量互联网平台的数据质量,为用户提供准确高效的质量评价结果。
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计算机工程. 2017, 43(2): 57-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.010现有微博热点话题发现模型对微博数量规模较敏感,发现速度较慢。为此,提出一种基于热度矩阵的主题模型。通过热度矩阵获取各潜在主题的热度和主题-词概率分布,并以词间的共有热度来挖掘其语义关系,进而准确识别数据中的热点话题及热点词汇。在真实微博数据上的实验结果表明,与潜在狄利克雷分布模型相比,该模型的效率和准确率较高,发现的热点话题与实时事件保持一致,具有较好的热点识别效果。
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计算机工程. 2017, 43(2): 63-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.011HBase列式数据库的所有操作均以追加数据方式写入,导致其合并机制占用资源过多,影响系统读性能。为解决该问题,提出一种基于数据冗余的合并机制,将列族下文件删除数据占比达到设定阈值的文件进行合并,以减少无用数据在系统中的占用空间。实验结果表明,与HBase原有仅考虑文件大小、个数和时间间隔的合并机制相比,改进的合并机制可提高HBase系统查询效率以及Major合并性能。
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计算机工程. 2017, 43(2): 68-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.012数据立方体是数据仓库的核心数据模型，其对应的数据立方体格因保留上卷下钻的语义关系而有利于查询和导航。目前对数据立方体内部结构特性尚未展开系统的研究。为此，将数据立方体格视为图数据，研究数据立方体格的结构特性和解析模型。分析结果表明，不同于随机网络和复杂网络的模型，数据立方体格在度分布、聚集系数、平均最短路径等方面具有不同的结构特性。根据上述特性进一步建立数据立方体格的解析模型。
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计算机工程. 2017, 43(2): 74-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.013针对经典协同过滤推荐算法中用户评分数据的规模大、高稀疏度以及直接进行相似度计算实时性差等问题,提出基于p-stable分布的分层精确欧氏局部敏感哈希(E2LSH)算法。利用E2LSH算法查找相似用户,在得到相似用户后使用加权平均方法对用户未评分项目进行评分预测,从而提高推荐结果的准确性。实验结果表明,与基于局部敏感哈希的协同过滤推荐算法相比,该算法具有较高的运行效率及推荐准确率。
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计算机工程. 2017, 43(2): 79-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.014现有Top-k查询算法主要运用在集中式关系型数据库中,当应用于分布式网络时会产生巨大的通信开销,导致算法效率低下。为此,提出一种改进的Top-k查询算法,利用预处理索引表对分布式网络中无关数据进行裁剪,在此基础上建立包含正确Top-k结果的候选子集并实现Top-k查询。实验结果表明,与Fagin和Naive Top-k查询算法相比,改进算法获得的查询结果更准确,运行时间更短,网络开销更小。
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计算机工程. 2017, 43(2): 85-91. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.015传统数据去重备份系统在大数据应用场景下存在备份存储空间过大和数据吞吐量不足等缺点。为此,基于数据路由设计一种分布式备份数据去重系统。该系统以数据片为去重粒度,具有数据路由和数据预取2个功能。数据路由使用布隆过滤器对需要处理的数据片进行路由查询,数据预取则使用平均取样和基于Jaccard距离的近邻取样方案。通过数据路由分配数据片到相应处理节点进行处理,平均取样得到的数据片哈希码为数据路由提供路由信息,近邻取样得到的数据片哈希码用于系统首次数据去重。实验结果表明,该系统在保证数据去重率的同时,相对全节点查询和定点路由的数据片路由方式数据吞吐量提升明显。
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计算机工程. 2017, 43(2): 92-97,104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.016为精准快速地获得GPU功耗数据,提出一种基于硬件性能计数事件的通用图形处理器(GPGPU)功耗估算方法。通过分析GPGPU程序运行时的功耗分布情况,选择一组与应用程序运行功耗密切相关的硬件性能计数事件集合,使用反向传播人工神经网络分析硬件性能计数事件与实时功耗间的关系,最终建立GPGPU功耗估算模型。实验结果表明,与多元线性回归的功耗估算模型相比,该模型具有更高的估算准确性和通用性。
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计算机工程. 2017, 43(2): 98-104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.017传统的基于模拟退火的现场可编程门阵列(FPGA)时序驱动布局算法在时延代价的计算上存在一定误差,已有的时序优化算法能够改善布局质量,但增加了时耗。针对上述问题,提出一种基于事务内存(TM)的并行FPGA时序布局算法TM_DCP。将退火过程分发至多线程执行,利用TM机制保证共享内存访问的合法性,并将改进的时序优化算法嵌入到事务中并发执行。测试结果表明,与通用布局布线工具相比,8线程下的TM_DCP算法在总线长仅有轻微增加的情况下,关键路径时延平均降低了4.2%,同时获得了1.7倍的加速,且其执行速度随线程数的增加具有较好的可扩展性。
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计算机工程. 2017, 43(2): 105-110,119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.018对于数据密集型应用,大量能量和延时消耗在计算和存储单元之间的数据传输上,造成冯·诺依曼瓶颈。在采用2.5D封装集成的系统中,这一问题依然存在。为此,提出一种新型的硬件加速方案。引入存储型计算到2.5D系统中,使片外存储具备运算的能力。将存储器划分为若干个bank,支持bank间并行访问,并在存储阵列中设计可配置的加速单元,充分利用存储阵列的带宽进行并行计算,降低数据传输的延时和能耗。以H.264解码中的反量化反变换为例对该结构进行实现,仿真结果显示,相较于传统软件实现方法,该方案可获得7.1倍的性能提升,节省80.5%的能量,并且只增加2%的面积开销。
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计算机工程. 2017, 43(2): 111-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.019
为满足飞行控制软件的强实时性要求,针对实时嵌入式软件提出一种实时性缺陷定位方法,并开发可视化工具提高其自动化程度。建立实时性缺陷定位模型,分别在软件模块及函数粒度上定义软件单元的可疑度。在计算可疑度时,利用模块实际执行时间与基准执行时间的差异、成功用例与失败用例中函数执行时间的差异以及模块与函数的调用关系,分别进行模块和函数级别的实时性缺陷定位。仿真结果显示,包含缺陷的模块或函数均具有较高的可疑度值,验证了该方法的有效性。
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计算机工程. 2017, 43(2): 120-123,130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.020
为提高航空开关磁阻发电系统的可靠性,对系统中功率变换器常见的开路故障进行分析。结合不对称半桥式功率变换器各相独立的优势,设计一种容错型功率变换器。利用空闲相功率器件代替故障相功率器件实现功率变换器的开路故障容错。搭建容错型开关磁阻起动/发电系统的仿真实验平台和硬件实验平台进行实验验证,结果表明,该容错型功率变换器具有较好的容错性能,容错后系统的输出电压最大脉动幅度在6 V以内,满足标准的要求。
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计算机工程. 2017, 43(2): 124-130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.021基于OpenFlow的软件定义网络(SDN)技术通过在OpenFlow交换机中建立有效的缓存模型,能够大幅减少控制平面和数据平面的通信负载,但整条数据流的缓存模型会对数据流的传输造成较大延时,降低整个SDN的数据传输性能。针对该问题,引入PiBuffer流缓存模型,构建基于报文分组粒度的分组缓存模型。通过在控制平面建立流路由和流状态的缓存信息,分别对流报文之间和交换机之间的数据传输采用“分组缓存,组内保序”机制和“传输询问,完成通知”机制,并对控制平面和数据平面的通信消息进行优化,以提高数据中心网络的通信性能。软件模拟结果表明,在数据中心基于OpenFlow技术的SDN网络中,该模型比流缓存模型具有更优的通信性能。
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计算机工程. 2017, 43(2): 131-136. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.022
在载人航天飞船的终端仪器仪表设计中,处理算法中的浮点非线性运算常采用库函数实现,但软件实现非线性函数执行速度慢,限制了浮点算法的应用。为此,针对航天领域处理器不支持非线性函数运算的情况以及浮点算法执行速度慢的问题,提出一种多核并行执行浮点非线性运算处理方法,利用现场可编程门阵列内部并行架构带来的低延迟特性来提高非线性浮点运算的速度。仿真实验结果表明,该方法可计算有限定义域范围内的浮点非线性函数,有效提高浮点运算的执行速度。
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计算机工程. 2017, 43(2): 137-143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.023片上网络通常使用输入输出缓存或交叉开关缓存存储微片以提高路由器性能,导致大量消耗片上资源并显著增加功耗。无缓存路由器被提出用于解决该问题,但存在低效率的偏转,不适用于中、高负载的网络。为此,设计一种基于方向向量路由策略的低偏转率微缓存路由器。采用一个旁路寄存器和一个回环寄存器的设计,通过二分图最大匹配调度算法优化微片路由。在Xilinx Vivado上的仿真结果表明,该路由器的性能与RIDER路由器相当,但寄存器使用减少55%,并且在高负载网络中性能优于CHIPPER,MinBD和RIDER路由器。
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计算机工程. 2017, 43(2): 144-149. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.024针对当前移动核心网中业务复杂僵化的问题,提出一种基于网络功能虚拟化及软件定义网络的联动机制,通过整合控制面信息,完成复杂业务的部署以及业务链与匹配策略的动态更新,实现从逻辑规则到转发流表的物理映射,保障基于业务链的通信模式,满足服务质量的需求。实验结果表明,该联动机制可以实现高效快速的业务链部署,有效满足移动网络对灵活性及可扩展性的要求。
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计算机工程. 2017, 43(2): 150-155. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.025针对垂直维空间自由度未被充分利用的问题,设计一种基于部分Kronecker积的两级码本。在两级码本中,第1级码本确定一个波束向量组,该向量组确定用户的大致范围,描述信道的长期/宽带特性。第2级码本对此波束向量组进行波束列选择和极化方向间的相位调整,选出的波束能准确地指向用户,反映信道的短期/子带特性。该两级码本能平衡大规模MIMO系统中反馈开销和信道量化精确度之间的关系。仿真结果表明,在不增加反馈开销的情况下,该码本设计方法在系统频谱效率和吞吐量方面能获得明显的性能增益。
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计算机工程. 2017, 43(2): 156-162. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.026
为解决无线传感器网络节点定位过程中拓扑计算复杂,且因随机误差因素导致定位精度不高等问题,提出一种新的无线传感器网络节点定位算法。评估接收到的锚节点信息,根据线性参数评估机制对待定位网络节点的位置进行初步估计,计算线性参数数值,搜寻到最佳的锚三角,使用加权评估方式,利用不同锚节点的三角定位参数进行多次加权平均计算,以获取节点的准确位置信息。仿真结果表明,与DV-hop算法、DV-distance算法相比,该算法的定位精确度更高,其定位过程中的误差更低。
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计算机工程. 2017, 43(2): 163-170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.027针对延时约束下的解码转发单、双向中继系统,分析2种系统的能量效率,并将传输时间和发射功率联合优化,实现能量效率的最大化。通过信道容量及信噪比表达式将发射功率表示为传输时间的函数,将联合优化问题转化为2个决策变量的优化问题。根据多元函数极值理论和梯度下降算法寻找最佳传输时间最小化能量消耗,给出能量消耗最小化的算法。仿真结果表明,解码转发双向中继传输方式适合于上下行速率不对称的应用场合,而解码转发单向中继转发方式则适合于终端带有移动性的场合。
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计算机工程. 2017, 43(2): 171-175,182. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.028认知无线电(CR)资源分配中二级用户对主用户造成的干扰源于两方面,即带外频谱泄露和频谱感知错误。滤波器组多载波(FBMC)技术和正交频分复用(OFDM)技术相比,FBMC带外泄露较小,频谱利用率较高。FBMC技术考虑干扰来源,可以降低二级用户对主用户的干扰,提高CR系统吞吐量。为此,提出考虑频谱感知错误的CR资源分配算法,建立干扰模型,将资源分配分步简化为载波分配和功率分配,在干扰约束和功率约束条件下对二级用户进行功率分配。基于FBMC和OFDM系统的仿真结果表明,该算法对主用户造成的干扰更小,CR系统可以获得更大的吞吐量,FBMC的干扰和吞吐量性能均优于OFDM。
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计算机工程. 2017, 43(2): 176-182. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.029针对云存储中密钥追踪问题,基于外包解密的属性加密方案,提出一种新的属性加密方案。通过在密钥中加入密钥因子,生成所有用户的解密记录表T,数据拥有者可以随时监测用户的解密行为,为检测恶意散布解密密钥用户提供参考因子。通过查询表T,数据拥有者能快速地检测出该密钥是否为加密文件的有效密钥,并获得密钥关联的用户身份。同时解密操作大部分转移到云解密服务器中,用户只需要一次指数操作就能恢复出明文,减轻了用户端的解密工作。分析结果表明,该方案能满足云存储中密钥管理安全、高效、可追踪的要求。
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计算机工程. 2017, 43(2): 183-188. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.030针对电子政务数据交换的安全问题,基于离散对数设计一个双陷门哈希函数,并证明新函数满足有效性、陷门碰撞、抗碰撞和抗密钥泄露等性质。结合该陷门哈希函数和代理重签名方案,提出一种新的电子政务数据安全交换方案,并证明新方案的安全性可归约到所基于的代理重签名方案和陷门哈希函数的安全性。分析结果表明,新方案的重签名生成和验证开销小,数据交换实时性高,存储空间小,适用于计算资源有限的设备。
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计算机工程. 2017, 43(2): 189-193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.031基于ZORRO加密算法轮变换的可迭代特性,对ZORRO加密算法进行代数分析。在4轮差分特征的基础上迭代5次形成20轮的差分特征,并对ZORRO算法实现迭代差分分析,采用简单方程组并将搜集到的数据带入方程组,从而对方程组求解。实验结果表明,该代数分析法的直观性较好,能够有效恢复密钥。
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计算机工程. 2017, 43(2): 194-200,205. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.032为实现高级持续性威胁(APT)的通信检测,提出一种对服务器端和主机端日志数据的检测方法。通过建立IP地址数据库,采用DBSCAN聚类算法对海量日志数据进行收集和处理得到异常通信日志。利用高级持续性威胁14种通信特征的隐含狄利克雷分布(LDA)建模对异常通信日志进行检测。实验结果表明,与潜在语义分析和概率潜在语义分析检测模型相比,LDA建模提高了APT通信检测的效率和准确度。
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计算机工程. 2017, 43(2): 201-205. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.033安卓设备通常采用数字或图形密码解锁,但此类口令形式的密码安全性不高,而且部分安卓版本存在锁屏绕过漏洞的问题。为此,设计一种利用用户声纹特征的安卓解锁系统。采用梅尔频率倒谱系数提取声纹特征,使用动态时间规整算法进行文本相关的声纹模式匹配,并结合安卓NDK技术实现快速声纹识别。实验结果表明,该系统具有较高的解锁成功率和较快的解锁速度,相比数字或图形解锁,声纹解锁安全性更高,用户体验更好。
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计算机工程. 2017, 43(2): 206-209. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.034针对现有OPTICS算法时间复杂度高且不适用于数据密集型环境的问题,提出一种基于网格与加权信息熵的改进算法。将数据集合划分为一定数量的网格单元,引入加权信息熵,自适应计算每个网格单元的最小密度阈值。对满足最小密度阈值的网格单元定义密集格的概念,利用质心点代替网格数据点集的方法对数据点进行压缩。采用Geolife Trajectories数据集对算法性能进行测试,从理论分析和实验结果两方面证明了改进算法的有效性。
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计算机工程. 2017, 43(2): 210-214. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.035在传统果蝇优化算法中,果蝇的新位置常被限定在特定区域内,因此,寻优结果对搜索半径依赖性强,导致算法极易陷入局部最优。为此,提出一种改进的果蝇优化算法。将果蝇在每个维度上的搜索范围分为2个部分,给出近郊区和远郊区的概念,引入局部最优导向因子,通过动态调整该因子协调果蝇在不同区域的搜索强度,通过随机选择果蝇位置向量中特定维度实现果蝇位置更新。仿真实验结果表明,与传统自适应混沌果蝇优化算法相比,该算法能有效避免搜寻半径的影响,且在收敛精度、收敛速度等方面具有明显优势。
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计算机工程. 2017, 43(2): 215-219，226. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.036源领域和目标领域特征空间的不一致导致迁移学习准确率下降。为此,提出一种基于Word2Vec的不同领域特征对齐算法。只选取形容词、副词、名词、动词作为特征,针对每种词性,选择源领域和目标领域的枢纽特征,分别在源领域和目标领域为该枢纽特征计算出与之语义相似度最大的非枢纽特征,将其作为相似枢纽特征,从而为每个枢纽特征构成一个相似枢纽特征对。将出现在这些领域中的每一个相似枢纽特征按照枢纽特征对进行特征替换,从而将不同领域语义相似的特征进行对齐,并在特征替换后的源领域和目标领域数据上进行机器学习。实验结果表明,该算法的平均分类精度达到88.2%,高于Baseline算法。
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计算机工程. 2017, 43(2): 220-226. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.037针对在线教育支持技术中关于文本处理的多义词和同义词问题,提出基于内容过滤PageRank语义相似替换的Top-k学习资源推荐算法。基于内容的向量空间滤波建立学习资源过滤推荐模型,该模型采用资源间匹配方式以取代语义相似性,从而避免多义词或同义词的漏检问题。基于谷歌PageRank算法结合前述资源间匹配模型构建考虑资源间关系连接的权重矩阵,取代传统PageRank算法网页间的超链接方式,进行资源类型划分,得到特征的马尔可夫收敛矩阵,并利用Top-k算法实现推荐结果细化。实验结果表明,在公共学习资源数据集中,所提算法对计算时间的覆盖率是可行的。
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计算机工程. 2017, 43(2): 227-233,240. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.038复杂本体匹配方法主要分为基于匹配模式的方法和基于机器学习的方法,前者需要人工制定启发式规则而后者易陷入局部最优解。针对上述问题,提出一种融合匹配模式和机器学习的复杂匹配方法。引入路径特征刻画本体中实例具有的性质,路径特征是匹配模式的具体化。在此基础上,使用一阶归纳学习器组合路径特征得到复杂的匹配结果。实验结果表明,该方法可以自动学习到本体间的复杂匹配,且与基于一阶归纳学习器的复杂匹配方法相比,能够有效缓解局部最优问题。
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计算机工程. 2017, 43(2): 234-240. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.039基于标签传播的半监督学习算法能够提升少量标注数据下的关系抽取效果,但是随机选择训练样本会使关系抽取性能降低。为了从海量的网络信息中提取出可靠性较高的人物关系,将标签传播算法与主动学习相结合用于人物关系抽取。在训练数据获取中,主动选择不确定性最大的样本进行标注。在人物关系上的实验结果显示,主动学习方法的引入可使平均F1值比标签传播算法提升2.3%。
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计算机工程. 2017, 43(2): 241-247. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.040在不均衡数据集中,少数类样本的分布相对于决策边界具有差异性,而传统的过抽样算法通常并未对差异性做不同处理。为此,提出一种面向不均衡数据集的过采样算法SD-ISMOTE。该算法根据少数类样本的k近邻分布将其细分为DANGER,AL_SAFE,SAFE 3个集合,DANGER和AL_SAFE中的样本更靠近决策边界。借助ISMOTE思想在n维球体内随机插值,扩大两类样本的过采样范围,同时引入轮盘赌选择算法进行采样选择,避免新生成的样本冗余。实验结果表明,SD-ISMOTE算法在C4.5和朴素贝叶斯分类器下的分类性能相较于Borderline-SMOTE和ISMOTE均有不同程度的提高,可有效解决数据集中样本分布不均衡的问题。
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计算机工程. 2017, 43(2): 248-251,256. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.041
针对数字相机拍摄的指纹图像存在脊线和谷线对比度低、抖动模糊等问题,提出一种基于Retinex理论和短时傅里叶变换(STFT)分析的非接触指纹图像增强算法。依据Retinex理论,利用图像各个像素的相对明暗关系消除光照非均衡性影响,提高脊线和谷线的对比度,实现非接触指纹图像的初次增强。采用STFT分析的方法获取指纹图像的方向图、频率图等纹理信息,并据此构建角度滤波器和半径滤波器,对初次增强结果进行频域滤波处理,进一步增强图像对比度,同时有效抑制噪声的干扰。实验结果表明,该算法对非接触指纹图像的增强效果较好,可以有效提高指纹脊线和谷线对比度,较好地保持指纹脊线的连续性,而且平均处理速度比同态滤波和Garbor滤波相结合的方法也略有提高。
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计算机工程. 2017, 43(2): 252-256. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.042针对点云曲面边界提取算法计算量大、时间耗费多的问题,提出一种点云曲面的二次边界提取算法。采用空间包围盒法将点云曲面均匀地分为若干个小立方体,将每个点都放入一个立方体内,并通过每个立方体周围非空子立方体的个数以及分布情况提取边界子立方体。结合点云曲面数据点的分布特征,在边界子立方体内将目标点的所有K近邻点投影到以目标点为中心的平面上,计算投影点与中心点形成的向量与某条坐标轴的夹角,通过判断其是否满足预先设定的条件来判定目标点是否为边界点。实验结果表明,该方法可有效减少计算量,提高提取精度。
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计算机工程. 2017, 43(2): 257-263. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.043目前多数阴影检测方法局限于半影阴影,不能很好地应对本影阴影。针对该问题,引入卡尔曼滤波,提出一种自上向下的动态阴影检测与跟踪方法。利用梯度信息获得目标的轮廓信息以改进前景分割过程,分析每个潜在阴影的纹理相似性和亮度失真的空间相似性,在数据关联框架中结合卡尔曼滤波,利用目标和阴影之间的时间一致性提高阴影检测率。在多个数据集上的实验结果表明,该方法稳定高效,与几何信息法、颜色空间差异法和多级方法相比,其平均阴影辨别率较高。
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计算机工程. 2017, 43(2): 264-267. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.044为对视觉信息的失真做出预测,提出一种基于局部方差的图像融合质量评价算法。采用多尺度表示技术在不同尺度上分析图像,从而达到精确评估图像融合算法性能的目的。算法分为3个步骤:图像多尺度分解,层层比较源图像和融合图像的相似度,合并所有的相似度以获得最终评分。参数选择实验和融合算法比较实验结果表明,提出算法的评价结果与主观评价一致,具有较高的可靠性。
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计算机工程. 2017, 43(2): 268-272,279. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.045为提高长时目标跟踪的鲁棒性和准确性,提出一种改进的跟踪学习检测(TLD)方法。利用少量具有尺度不变特性的BRISK特征点和均匀分布点组成跟踪点集合代替TLD中的均匀分布跟踪点。这样不仅可以减少跟踪部分的计算量,而且可以提高跟踪的鲁棒性。当跟踪器利用前后项误差检测到遮挡时,通过使用目标的空间上下文信息扩大跟踪范围再次跟踪,进而解决遮挡的问题。实验结果表明,改进的TLD方法在多个测试序列上都有较好的跟踪性能,与传统的TLD相比,鲁棒性更好,准确率更高。
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计算机工程. 2017, 43(2): 273-279. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.046针对现有铁路混凝土桥梁表面裂缝检测方法精确度不高的问题,引入多尺度输入图像渗透模型,提出一种新的桥梁裂缝检测方法。使用加权分段函数进行图像对比度增强,通过最佳阈值分割滤除大部分非裂缝区域,采用不同的高斯核得到不同尺度的输入图像。在渗透模型的基础上,利用多尺度输入图像生成高精度且仅包含裂缝信息的二值裂缝地图,并利用梯度信息提取裂缝的面积、最大宽度及长度等信息。实例验证结果表明,该方法可有效提高检测精确度和稳定性。
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计算机工程. 2017, 43(2): 280-285,292. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.047针对机器视觉图像清晰度在雾霾天气条件下受到严重影响的问题,提出一种基于暗原色先验的机器视觉图像去雾算法。以大气散射模型和暗原色先验理论为基础,在带雾图像的暗原色图上指定某一灰度区间,选取其中出现频率最高的亮度值作为大气光亮度值。将带雾图像转为灰度图像,采用直方图均衡化的方法对其进行增强,尽可能多地展现带雾图像所包含的结构信息,进而以增强后的灰度图像作为引导图像进行导向滤波,进一步优化透射率,加快运行速度。实验结果表明,该算法可获得较好的去雾效果,同时具有较高的运算效率。
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计算机工程. 2017, 43(2): 286-292. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.048针对智能机器人如何以最优探测路线自主探测和构建室内环境地图的问题,提出一种基于滚动窗口的路径规划算法。将传统遍历构图的牛耕遍历方式改进为未知环境的探测策略,并结合滚动窗口实现对未知环境的滚动探测和构图路径规划,同时利用A*算法规划滚动窗口中的局部路径和机器人进入死胡同的逃离路径。仿真结果表明,该算法可以有效减少构图节点,缩短构图路径,使机器人更快速、高效地自主构建环境地图。
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计算机工程. 2017, 43(2): 293-298,303. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.049在小型化、低功耗的可穿戴设备上,针对运行基于脑电信号的驾驶疲劳检测系统的准确率不高的问题,在对被试者左前额脑电信号Attention和Meditation以及Blink的数据进行关系分析的基础上,分别筛选最佳窗口宽度和分类算法,设计适用于可穿戴设备的疲劳驾驶检测算法,并在安卓智能设备上进行系统实现。采用准确率、正样本识别正确率、负样本识别正确率、敏感性与特异性指标,分别测试4种分类算法,即k临近算法、决策树算法、朴素贝叶斯算法、多层人工神经网络算法的性能,并最终选择kNN分类算法进行系统实现。实验结果证明,该系统的准确率达到83.7%,敏感性与特异性分别达到73.8%和88.6%,系统具有无线、实时、准确高效的特点。
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计算机工程. 2017, 43(2): 299-303. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.050针对运动想象脑电信号的识别问题,提出一种改进的脑电信号特征提取与分类方法。利用局部均值分解算法将原始信号分解为一系列乘积函数(PF)分量,根据μ节律和β节律范围内的脑电信号剔除无意义的PF分量。通过特征时间选择原则,选取4 s~6 s运动想象脑电信号作为分类数据,分别计算C3,C4导联信号二阶和三阶PF分量样本熵的和,并将其均值MSampEn(C3,C4)作为输入元素构造脑电特征向量,利用支持向量机进行分类预测以识别左右手想象运动。实验结果表明,与经验模态分解以及总体经验模态分解方法相比,该特征提取方法具有更高的分类准确率。
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计算机工程. 2017, 43(2): 304-307,316. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.051
为提高模糊模型的精确性，利用烟花算法并结合Pareto最优解集的概念，提出一种模糊建模方法。采用模糊聚类方式构建初始模糊模型，使用烟花算法对模型的结构和参数进行优化学习。在每次迭代运算过程中，通过快速非支配排序算法和Pareto最优解集的概念对子代进行评估和选择。对Wine数据样本集进行仿真实验，结果表明，该方法能够在保证较高分类精度的前提下，建立结构简单、易于理解的模糊分类系统。
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计算机工程. 2017, 43(2): 308-316. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.052针对滑坡危险性预测中降雨等不确定因素难以获取,以及有效处理和标准反向传播算法存在局部极小值和训练速度慢等问题,为提高滑坡危险性的预测精度,提出一种不确定遗传神经网络滑坡预测方法。基于改进遗传算法和反向传播神经网络分类算法,结合滑坡灾害预测相关理论,考虑到与滑坡灾害密切相关的降雨等不确定因素,给出不确定数据分离度的概念,阐述不确定属性数据的处理方法,构建不确定遗传神经网络,建立滑坡灾害预测模型,以延安宝塔区为例进行验证。实验结果显示,该方法的有效精度和总体精度分别为92.1%和86.7%,验证了不确定遗传神经网络算法在滑坡灾害预测中的可行性。
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计算机工程. 2017, 43(2): 317-321. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.02.053针对无线射频识别系统中标签预约防碰撞算法不能有效利用预约时隙的问题,提出一种新的防碰撞算法。将每一轮的标签识别过程分为标签预约和标签读取2个阶段。在标签预约阶段,待识别标签随机选择一个预约时隙发送标签序列号的前一部分,即传统标签预约算法发送固定长度的短随机序列,每一轮预约时隙的数量根据估计的标签数量动态调整。在标签读取阶段,读写器根据预约时隙状态,通知选择可读预约时隙的标签继续发送序列号的剩余部分。实验结果表明,该算法采用动态预约机制,降低了冗余信息的发送量,可以有效减少碰撞和空闲时隙数。
2024
第50卷 第3期
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