2017年, 第43卷, 第9期　刊出日期：2017-09-15

  

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  《计算机工程》2017年第9期封面和中英文目录

  计算机工程. 2017, 43(9): 0.

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先进计算与数据处理
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  基于数据并行的碰撞检测

  彭振,吴百锋

  计算机工程. 2017, 43(9): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.10003428.2017.09.001

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  在建筑信息建模的精确碰撞检测应用中,数据量日趋庞大,但串行执行无法随处理机主频的增加而持续加速。针对该问题,构建面向多核及众核处理机的数据并行计算模型,基于此提出一种数据并行碰撞检测方法。对参与碰撞检测的模型进行立方体细分,去除数据相关性,设计数据并行的模型组合、冲突检测和归约计算过程,并分析算法的抽象形式和理论执行时间。实验结果表明,该方法具有可行性和持续可扩展性,可为解决数据密集型问题提供一种高效的数据并行方式。
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  基于邻域等价类的同构子图搜索算法

  张宇彤,王思檬,曹佳

  计算机工程. 2017, 43(9): 7-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.002

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  节点异质图常作为复杂网络的数据模型,同构子图搜索是异质图挖掘过程中的重要问题,但现有算法的子图去重步骤降低了搜索效率。为此,基于TurboISO算法中的邻域等价类(NEC)概念,提出同构子图搜索算法NEC-COMB。该算法包含预处理、节点顺序确定、子图同构匹配和子图提取4个部分,在子图同构匹配时对NEC中的节点使用组合策略,避免等价节点重复匹配。实验结果表明,与经典算法VF2,GraphQL,TurboISO相比,NEC-COMB可有效提高搜索效率,优化去重效果。
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  基于CPU-GPU异构环境的运算代价评估模型

  江慧芳,蔡达,王晓蕊

  计算机工程. 2017, 43(9): 12-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.003

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  传统性能分析模型仅针对单个处理器,未考虑异构系统中处理器之间数据的传输开销,不能有效地评估异构系统的性能。为此,提出一种运算代价评估模型。通过对计算平台硬件参数和工作负载特征属性的分层建模,结合LogGP模型和Roofline模型,估算不同执行方式的运算时间成本。依照建模的粒度粗细,通过多层建模计算消耗的能量,采用LogGP模型实现CPU与GPU之间的数据传输,并运用EPCC测试集对运算代价模型进行验证。实验结果表明,该模型对处理不同大小数据集时的性能评估具有较高的准确性。
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  一种干部在线作弊学习行为分析与预测策略

  陈乾国

  计算机工程. 2017, 43(9): 17-22,28. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.004

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  干部学习已通过互联网实现信息化与数字化,但部分干部采取作弊手段来完成学习要求。为提高干部学习质量与效益,针对利用插件等工具进行作弊学习的现象,根据防作弊规则,提出一种干部在线作弊学习的检测策略。通过分析学习数据发现作弊行为,并对作弊行为进行预测。应用结果表明,该策略能够有效提升在线学习质量,对学习效果做到准确评价,有利于促进干部在线教育的健康发展。

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  基于Transpose规则的无锁自组织链表算法

  孙静,张亚平,李鹏飞,张坤龙

  计算机工程. 2017, 43(9): 23-28. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.005

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  自组织链表可以依据访问序列动态调整链表结构,提高链表性能。在分析并研究现有自组织链表算法的基础上,结合Transpose规则,提出无锁自组织链表算法。线程可标记被访问的结点并尝试与标记结点前驱相交换,也可直接物理删除已被标记的结点,同时其他线程发现该标记结点时会辅助该线程完成相应操作,从而保证链表的非阻塞特性。实验结果表明,该算法性能与Harris-Michael链表算法相当,并且其无锁实现方式比粗粒度锁算法更具优势。

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  改进小波聚类算法在QAR数据中的应用

  杨慧,李振,霍纬纲

  计算机工程. 2017, 43(9): 29-33,38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.006

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  传统小波聚类算法标记满足密度阈值的连通单元为同一个簇,而不满足密度阈值的网格有可能存在属于簇的数据对象,数据的每维属性有时差距较大,不合适再划分均匀网格。为此,提出一种改进的小波聚类算法CWaveCluster,划分非均匀网格,进一步细化边界网格,对不满足密度阈值的网格进行处理,最终形成聚类。在指定的快速存取记录器(QAR)数据集上的实验结果表明,改进的小波聚类算法能根据数据特点划分网格,区分簇与簇的边界,有效解决QAR数据异常点检测问题。
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  分布式信息网数据库管理系统的动态数据划分研究

  马杨,刘梦赤

  计算机工程. 2017, 43(9): 34-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.007

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  在分布式信息网数据库管理系统中,数据是否被合理划分会影响系统的负载均衡以及节点之间的通信开销。为此,提出一种基于查询的动态数据划分算法。根据历史查询信息挖掘数据之间潜在的关联性,将关联性较大的数据动态调整到同一个处理节点上,使查询在较少的节点上处理完成,减少不必要的通信开销。实验结果表明,在保证系统负载均衡的情况下,该算法可减小通信开销,加快查询速度,优化分布式环境的整体性能。
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  基于连接驱动SQL捕获的远程数据库同步机制

  丁建立,周冬雪,王静,王家亮

  计算机工程. 2017, 43(9): 39-42,50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.008

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  数据同步是实现异地双活数据中心的关键技术,但现有远程数据库同步机制效率较低,并且不能满足异构数据库之间的同步要求。针对上述问题,设计一种新的远程数据库同步机制。分析应用程序操作数据库的过程,研究从数据库连接驱动中捕获SQL的方法,并提出一致性校验算法进行数据验证。实验结果表明,该机制能提高远程数据库同步效率,同时支持异构数据库同步,可为大数据时代多数据中心和灾备系统建设提供技术支持。
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  鲁棒自表达的低秩属性选择算法

  胡荣耀,刘星毅,程德波,何威,罗

  计算机工程. 2017, 43(9): 43-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.009

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  针对无监督属性选择算法无类别信息和未考虑属性的低秩问题,提出一种基于自表达方法的低秩属性选择算法。在损失函数中使用低秩和自表达方法描述属性间的相关结构,利用K均值聚类算法得到所有样本的伪类标签进行属性选择,采用稀疏学习方法中的l2,p-范数参数p控制属性选择结果的稀疏性,并通过子空间学习方法使属性选择结果达到全局最优。实验结果表明,与无监督属性选择算法相比,该算法在6个公开数据集上均具有较高的分类准确率及稳定性。
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  一种基于标签传播的数据分块算法

  冉德彤,游宏梁

  计算机工程. 2017, 43(9): 51-55,61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.010

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  数据分块有助于降低大规模数据中实体分辨的计算复杂度,但现有算法存在效能和效率难以平衡的问题。为此,在标签传播的基础上设计数据分块算法,以实现两者的平衡。根据记录间相同词项的数量估计记录相似度,通过标签传播算法发现潜在相似重复记录,降低时间复杂度。在通用测试数据中的实验结果表明,该算法能有效提高F-Measure值,减少运行时间,实现大规模数据中的数据分块。

移动互联与通信技术
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  基于节点度估计的三维WSN拓扑控制算法

  罗桂兰,苏鹏,张梅

  计算机工程. 2017, 43(9): 56-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.011

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  为提高无线传感器网络性能均衡性,延长网络生命周期,对其三维拓扑控制进行研究。定义判断拓扑变化程度的节点度因数,构建评价网络综合性能的节点度估计模型,并提出基于该模型的拓扑控制算法,通过布置传感器节点、创建网络拓扑结构、生成数据传输链路和修正节点发射功率实现拓扑创建与优化。仿真实验和节点度因数、网络能量衰减、网络能效均衡性等对比结果表明,与LEBTC算法相比,该算法性能均衡性强,拓扑综合性能较好。
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  基于节点抗毁能力感知的虚拟网络可靠映射算法

  李振涛,孟相如,赵志远,苏玉泽

  计算机工程. 2017, 43(9): 62-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.012

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  为提高虚拟网络映射的可靠性,考虑影响底层物理节点抗毁能力的节点有效性、适应性、黏聚度及可用计算资源等因素,提出一种改进的虚拟网络映射算法。采用逼近理想解排序法对底层物理节点的抗毁能力进行排序,将虚拟节点映射至抗毁能力最强的物理节点上,当物理节点故障时重映射至抗毁能力次强的节点上应对物理节点失效的情况。仿真结果表明,在满足抗毁性约束的条件下,该算法能够有效降低底层物理网络的开销,提高虚拟网络映射成功率。
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  基于特征值极限分布的双门限DMM频谱感知算法

  高鹏,刘芸江,高维廷,李曼

  计算机工程. 2017, 43(9): 68-74. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.013

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  采用随机矩阵特征结构理论,分析并研究多认知用户采样协方差矩阵的特征极限值分布,提出一种基于最大最小特征值之差(DMM)的双门限频谱感知算法。根据最大与最小特征极限值分布推导检测双门限,对双门限内外部分分别采用软判决与硬判决综合得到最终判决结果。利用特征值噪声估计实现检测门限的自适应,克服噪声不确定性对频谱感知的影响。仿真结果表明,在低信噪比、虚警率和采样频率的情况下,该算法检测性能优于DMM算法与能量检测算法,且稳定性好、鲁棒性强。
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  基于优先级的CHOKe算法仿真与性能分析

  鲁凌云,李婷婷

  计算机工程. 2017, 43(9): 75-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.014

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  为将区分服务(DiffServ)网络架构中的优先级服务与网络拥塞控制相结合,提出一种应用于DiffServ架构核心路由器的CHOKe算法(CHOKeW)。针对不同优先级别的数据流进行带宽分区,为高优先级的数据流分配高带宽,并且当发生网络拥塞时通过限制高速非响应流占用的带宽,达到保护响应流的同时兼顾相同优先级数据流公平性的目的。实验使用NS-2建立仿真模型,分析CHOKeW算法、加权公平队列算法、RIO算法的不同优先级混合流的带宽公平分配情况,结果表明,CHOKeW算法能够有效提高网络性能,保证网络服务质量,并且较好地解决基于公平性和优先级的带宽分配问题。
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  一种优化Q值调整的RFID标签防碰撞算法

  宋梓旭,蒋毅,张若南,李彬

  计算机工程. 2017, 43(9): 81-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.015

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  为解决大规模射频识别环境下的标签碰撞问题,在传统Q算法的基础上,提出一种基于Q值调整的标签防碰撞算法。分析c-Q的优化关系,将阶梯型的c-Q关系用于Q值调整,根据系统识别效率及当前已读帧识别情况优化Q值调整方案,通过增加吞吐率、碰撞率及空闲率等限制条件,减少Q值的频繁调整和不当调整次数。仿真结果表明,与传统Q算法相比,该算法可明显减少Q值的调整次数,达到降低系统功耗及提高吞吐率的目的。
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  基于无线网络编码的速率自适应协作MAC协议

  姚玉坤,王宇,朱丽青,吕盼成

  计算机工程. 2017, 43(9): 87-93. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.016

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  传统无线网络编码协议在单播传输模式中较少考虑速率自适应对网络性能的改善作用,而利用RTS/CTS握手信号进行信道估计的速率自适应机制则存在开销大、网络吞吐性能差等缺陷。为此,提出一种基于网络编码的速率自适应协作介质访问控制协议RACNC。该协议使用网络编码模型和基于ACK帧的速率自适应机制,当源节点传输的原始数据帧未被成功接收时,选取中继节点对原始数据帧进行编码处理,然后转发编码数据帧,在保证数据帧可靠传输的同时减少其在网络上的传输次数。同时利用改进的ACK帧进行速率反馈,避免在估计信道质量时发送多余的RTS/CTS控制帧。仿真结果表明,与基于网络编码的NCAC-WTC协议相比,RACNC协议可有效减小平均端到端时延,提高网络吞吐量。
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  基于水声传感器网络的MACA改进协议

  朱颖,刘广钟

  计算机工程. 2017, 43(9): 94-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.017

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  水下网络使用水声信道进行通信,但水声信道低带宽和高传播时延的特点使介质访问控制协议的设计存在较多难点。为此,对冲突避免多址接入(MACA)协议进行改进,提出PE-MACA协议。根据优先权原则使节点同时与多个邻居节点通信,在数据传输时使用高响应比优先算法,并利用半争用算法进行信道切换。仿真结果表明,与MACA协议相比,PE-MACA可有效提高信道利用率和网络吞吐率。
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  异构有向传感器网络两阶段动态覆盖算法

  李明,胡江平

  计算机工程. 2017, 43(9): 99-104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.018

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  针对异构有向传感器网络部署过程中覆盖冗余和能耗过高的问题,基于混合移动策略提出一种两阶段动态覆盖算法。采用逐步求精的方式调整节点的感知方向,以减少覆盖冗余,在此基础上检测覆盖空洞,利用改进的差分算法将冗余节点移动至优化位置,从而修复覆盖空洞。实验结果表明,该算法能有效提高网络覆盖率,降低能量消耗。
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  基于数据驱动的WSN节点故障诊断算法

  常琳,黄志清,张严心

  计算机工程. 2017, 43(9): 105-109. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.019

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  节点故障诊断是无线传感器网络持续性监测服务的关键步骤。为准确高效地得到诊断结果,提出一种基于数据驱动的故障诊断算法。对每个节点获取的信息建立空间高维向量,引入自身历史数据和邻居节点数据构造十字滑动窗口,并赋予十字方向上自定义的故障权重,通过检测异常向量达到故障诊断的目的。实验结果表明,该算法能够克服计算量大、故障判定条件苛刻等不足,与分布式故障诊断算法相比,可使故障诊断正确率提高15.5%,故障误警率下降4.89%。
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  干扰场景中基于预测信干比的中继选择方法

  覃彩玲,肖琨,何花

  计算机工程. 2017, 43(9): 110-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.020

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  针对多用户协作通信网中存在共信道干扰和过时信道状态信息的问题,提出一种通过预测信干比进行中继选择的方法。根据特定的分布产生随机数,将该随机数与测量信干比相加生成预测信干比,选择具有最大预测信干比的中继节点转发数据。在此基础上,对基于该中继选择方法的译码转发协作通信系统进行性能分析,推导获得预测信干比的概率密度函数,从而得到平均误码率和中断概率的解析表达式。仿真结果与理论分析一致,同时数值结果表明,与基于过时信干比的中继选择方法相比,该方法在系统的误码率和中断性能上具有明显优势。
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  水下传感器网络中基于深度坐标系转换的路由协议

  张钢,李鹏,刘春凤

  计算机工程. 2017, 43(9): 115-121. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.021

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  为解决水下传感器网络中部分节点过早死亡的问题,在深度路由协议(DBR)的基础上,提出一种基于深度坐标系转换的路由协议(DSBR)。该协议将Sink节点到源节点的方向作为Z轴方向转换坐标系,并以此转换节点深度,使得节点在不同源节点和sink节点建立的坐标系中的深度不同,并在此基础上给出新的深度阈值方法,使得数据包朝着sink节点方向转发的同时,减少每一跳转发数据包的节点数量。仿真结果表明,DSBR协议在水下网络节点能量均衡化消耗和数据包投递率方面明显优于DBR协议。
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  基于无线传感器网络的链式路由改进算法

  刘文静,刘文菊,王赜

  计算机工程. 2017, 43(9): 122-127. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.022

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  链式路由协议(CRET)在建链阶段两次使用贪婪法选择节点以确保成链最短,但会引起多个节点发送的数据在同一节点集中处理,导致节点的能量过早耗尽,影响网络的使用寿命。针上述问题,提出一种链式路由改进算法。在建链阶段考虑节点间的平均距离和节点密度2个因素,选择加入位置以减少长链的产生。在链首选取阶段根据能量阈值、节点与基站的距离选取链首,并根据链首动态调整主链以达到均衡节点能量、减少通信开销的目的。实验结果表明,该算法在节点的生命周期、网络使用寿命等方面的性能优于CRET算法,同时当网络规模增大时具有更好的适应性。
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  FMT系统的滤波器组优化设计

  马亚希,方晶晶

  计算机工程. 2017, 43(9): 128-132. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.023

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  传统滤波多音调制(FMT)系统的原型滤波器阻带衰减不够大,过渡带宽度衰减速度慢,导致系统性能较低。为此,提出一种基于FMT系统载波间干扰抑制的滤波器组优化设计方法。通过优化滤波器组中原型滤波器的通带截止频率、过渡带宽度和旁瓣峰值来提高FMT系统的子信道频谱约束性。仿真结果表明,采用该优化方法设计的原型滤波器具有较小的过渡带宽度和旁瓣峰值,对应的FMT系统具有更好的子信道频谱约束性和误码率性能。
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  多层中继协作HetNets用户对关联方案

  颉满刚,贾向东,周猛,纪珊珊,杨正,焦金良

  计算机工程. 2017, 43(9): 133-137,143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.024

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  基于K层中继协作异构网络,提出一种改进的用户对关联方案,使中继广播信号到每层网络的信源和信宿,信源和信宿通过估计接收信号强度(RSS)将用户对关联到最大RSS的中继。基于最大-最大用户对关联(MM-UP-A)准则,结合随机几何理论将每层网络中继的位置建模为齐次泊松点过程,得到任一用户对关联到第k层中继的概率解析式,并给出信源和信宿到关联中继距离的统计描述。数值分析和仿真结果验证了MM-UP-A准则的正确性,并表明关联概率同时受到信源与中继发送功率的影响。
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  基于数据相关叠加训练序列的载波频偏与信道联合估计

  凌琪琪,罗志年

  计算机工程. 2017, 43(9): 138-143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.025

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  针对正交频分复用(OFDM)系统对载波频偏敏感的问题,提出一种载波频偏与信道的联合估计算法。通过相邻2个OFDM符号间的相位差进行频偏估计,使用迭代算法提高估计精度。利用数据相关叠加训练序列在频域的特性,对2个连续的OFDM符号进行信道估计,并且采用基扩展模型拟合信道提高估计性能。仿真结果表明,该算法可在不增加系统复杂度及带宽的情况下实现载波频偏及信道的稳健估计。

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  基于码元S函数匹配的PUE攻击检测研究

  刘东杰,郑文秀,牛莉敏

  计算机工程. 2017, 43(9): 144-148,155. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.026

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  为对主用户(PU)与仿冒主用户(PUE)的辐射源进行有效识别,采用S函数对码元包络上升沿进行曲线拟合及参数提取,提出一种将拟合参数作为辐射源指纹特征进行用户识别的方法。通过模拟构造不同用户的辐射源码元信息,利用S函数模型匹配拟合码元上升沿,提取合适的码元上升沿特征参数构建辐射源指纹特征向量,并采用模糊C均值聚类区分PU与PUE的辐射源。实验结果表明,该方法能快速准确地实现PUE攻击信号的检测,并且可靠性高、运算量小。
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  基于StOMP算法的WSN压缩感知数据重构

  黄志清,张严心,李梦佳,成志鹏

  计算机工程. 2017, 43(9): 149-155. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.027

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  分段正交匹配追踪算法(StOMP)运算速度快、计算量小,适用于无线传感器网络(WSN)压缩感知数据重构。为此,分析并研究StOMP算法的门限阈值选取对WSN压缩感知数据重构精度的影响,提出一种StOMP算法门限阈值的自适应调整方法。基于比例-积分-微分方法的思想,根据StOMP算法的当次重构误差计算门限阈值的调整值,并使用调整后的门限阈值重新进行数据重构,重复该过程以提高重构精度。实验结果表明,该方法能快速找到满足误差要求的门限阈值,与采用固定门限阈值的调整方法相比,重构精度更高。
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  基于数据链路优化裁决与网络预编码的WSN MAC优化算法

  高霞,李瑞俊

  计算机工程. 2017, 43(9): 156-161,166. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.028

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  无线传感器网络数据链路层协议难以预测数据汇聚链路,且未引用预编码机制,导致其存在严重传输抖动。为此,提出一种新的无线传感网MAC优化算法。结合链路探测时间及网络链路接收信号强度指示器值的方式构建瞬时搜寻窗口,通过该瞬时搜寻窗口对当前网络链路状况进行匹配及评估分组投递情况,从而提高其对突发链路波动异常的反馈速度。基于评估链路稳定性,定义数据传输规则,采取自适应匹配实现在瞬时搜寻窗口内的数据稳定传输。引入网络预编码,改善网络节点及链路的利用效率,优化数据传输流程,有效增加数据链路节点的编码机会,以减缓网络中的流量峰值对中继节点的影响,实现网络数据在MAC层中的高效稳定传输。测试结果表明,与MAC算法进行对比,该算法具有较高的单位时间数据吞吐率,且拥塞节点数量更少,数据分组投递延时水平更低。
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  基于块自适应滤波的核最小均方算法

  赵知劲,金明明

  计算机工程. 2017, 43(9): 162-166. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.029

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  核最小均方(KLMS)算法在非线性系统中收敛性能较好,但其使用瞬时梯度估计均方误差梯度,导致随机性较大。而块自适应滤波理论利用多个输入-输出的误差来估计均方误差梯度,可降低KLMS算法稳态误差。为此,将块自适应滤波理论运用到KLMS算法中,提出核块最小均方(KBLMS)算法,根据最陡下降法原理推导出KBLMS权矢量更新公式,使用核方法计算得到滤波器输出表达式,并通过并行处理减小算法计算复杂度。仿真结果表明,KBLMS算法可有效提高KLMS算法的稳态性能,并且相比块最小均方算法具有更低的误码率。
安全技术
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  熵可视化方法在恶意代码分类中的应用

  任卓君,陈光

  计算机工程. 2017, 43(9): 167-171. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.030

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  恶意代码激增极大地威胁着信息系统安全。为提高辨识效率,加快应急响应速度,结合信息熵的定义,利用Jaccard度量和K最近邻分类算法,提出一种新的用于研究恶意代码分类的可视化方法。将二进制文件经局部熵计算转换成熵像素图,从视觉角度直观呈现恶意代码内部特征,通过降维显示机制提高相似度比对和分类的效率。实验结果表明,该方法使用66个族的664个由卡巴斯基命名规则命名的样本进行评估,平均分类准确率为93.67%,能有效地分类恶意代码样本。
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  基于属性的环签密方案在PHR云中的应用

  刘雪艳,郑等凤

  计算机工程. 2017, 43(9): 172-178. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.031

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  由于医疗数据和病人身份的敏感性,要求同时保证病人的医疗数据安全和身份信息不被泄露。现有方案满足匿名性要求,但拥有互补属性的用户可以合谋、且密文长度过长。针对上述问题,提出一种基于属性的抗合谋攻击的短密文环签密方案。该方案采用基于属性的环签密,保护了共享数据的机密性且隐藏用户的真实身份。其安全性可规约为CDH困难问题和DBDH困难问题。性能分析结果表明,与传统环签密方案相比,该方案能够抵抗合谋攻击且密文较短,具有更高的安全性和实现效率。
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  基于结构关系检索的隐藏进程检测

  贾乘,周悦芝

  计算机工程. 2017, 43(9): 179-184. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.032

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  对现有各类隐藏进程的实现方法以及隐藏进程检测技术进行研究,提出一种以进程结构与句柄结构间的关系作为内存检索标志获取完整进程信息的方法。该方法可避免检索标志被破坏导致的隐藏进程检测失败。运用交叉视图匹配技术,设计并实现了隐藏进程检测系统,在系统调用、内核结构表遍历、内存检索3个层次基础上获得进程信息。实验结果表明,该系统能实现对隐藏进程的检测及区分功能。
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  基于域名系统流量的Fast-Flux僵尸网络检测方法

  左晓军,董立勉,曲武

  计算机工程. 2017, 43(9): 185-193. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.033

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  在僵尸网络中,为保持服务器的可用性和隐蔽性,与域名关联的Flux-Agent的IP地址需要不停地变动,而黑名单策略对于阻止Fast-Flux僵尸网络攻击已经失效。为解决该问题,基于域名系统流量的分析和识别技术,提出一种新的Fast-Flux僵尸网络检测方法,用于检测互联网中使用Fast-Flux技术的僵尸网络,且对域名的分析不局限于来自垃圾邮件、点击欺诈或黑名单列表的可疑域名。实验结果表明,该方法能够以较高的准确率检测Fast-Flux僵尸网络,并且有利于完善黑名单列表。
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  可证安全的基于身份条件代理重加密方案

  叶伟伟,欧庆于,魏巍

  计算机工程. 2017, 43(9): 194-198,204. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.034

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  基于传统公钥密码体制的条件代理重加密已较为成熟,但在细粒度的层次上基于身份的代理重加密方案难以控制代理人权限。为此,提出一种基于身份的条件代理重加密方案。通过在随机预言模型下将方案的安全性规约到DBDH问题,以证明在自适应攻陷模型下的选择密文安全性。分析结果表明,与传统加密方案相比,该方案实用性强,效率高,安全性较好。

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  一种基于文件存储分布的隐蔽信道构造方法

  陆思妍,兰少华

  计算机工程. 2017, 43(9): 199-204. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.035

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  针对现有的长度式隐蔽信道在信道熵和长度分布特征中与合法信道有差异的问题,提出一种基于隐蔽信息存储分布的隐蔽信道构造方法。将不同编码方式下的隐蔽信息转换为二进制比特流,研究比特流中作为隐蔽信息的比特或者比特串的分布概率。分析该概率对传统长度式隐蔽信道的影响,将概率分布统计应用到长度式隐蔽信道的模型构建中,并实现信道熵和长度分布检测。实验结果表明,与传统参考长度隐蔽信道相比,提出方法具有更好的隐蔽性。
人工智能及识别技术
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  基于多尺度V1-MT前馈模型的光流计算方法

  张文达,许悦雷,马时平,李帅,邹洪中

  计算机工程. 2017, 43(9): 205-209. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.036

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  针对在大位移、弱纹理等情况下光流信息计算误差较大的问题,提出一种基于改进V1-MT前馈模型的光流计算方法。以视频序列作为输入,分别计算初级视皮层和中颞叶(MT)细胞的响应,分解MT细胞的响应得到光流信息。采用多尺度和由粗到精的方法,解决大位移情况下的光流计算问题,采用基于双边滤波的插值方法,融合邻域运动信息,以估计弱纹理区的光流信息。仿真结果表明,与其他基于生物模型的计算方法相比,该方法能更为精确地计算光流信息。
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  基于依存句法分析的多特征词义消歧

  史兆鹏,邹徐熹,向润昭

  计算机工程. 2017, 43(9): 210-213. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.037

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  词义消歧在机器翻译、信息检索、语音语义识别等方面具有重要作用。为提高消歧质量,细化特征粒度,提出一种多特征词义消歧方案。通过依存句法分析提取上下文中多义词及义项的词性、依存结构、依存词等特征,细化特征粒度,并根据多特征构造权值函数,选择权值最大的义项作为多义词的义项。实验结果表明,与单一特征词义消歧相比,采用依存句法分析的多特征词义消歧方案细化了特征粒度,提高了消歧准确率。
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  基于兴趣衰减的个性化排序算法

  王林,刘继源,马安进

  计算机工程. 2017, 43(9): 214-219,227. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.038

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  目前多数个性化排序算法未考虑用户兴趣随时间产生的漂移变化,从而影响排序质量。为此,提出一种融合用户兴趣衰减的个性化排序算法。利用传统个性化排序算法的用户兴趣模型,及用户搜索兴趣的变化规律,分析搜索兴趣程度的时间衰减性,以人类遗忘曲线为基础给出适合搜索兴趣变化的指数遗忘函数,并将其运用到传统个性化排序算法中。实验结果表明,与基于兴趣模型的个性化排序算法相比,该算法能提高个性化搜索引擎的查准率。
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  求解高维动态背包问题的克隆修复免疫算法

  钱淑渠,武慧虹,林妤

  计算机工程. 2017, 43(9): 220-227. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.039

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  高维动态背包问题(DKP)为一类较难求解的约束优化跟踪问题。为挖掘生物免疫系统的学习、记忆及识别功能,提出一种处理DKP的克隆修复免疫算法(IACR)。将抗体浓度融入亲和力的设计,运用环境识别规则判断当前环境是否相似或相同。通过环境记忆池保存一定量的记忆细胞,这些记忆细胞参与环境初始种群的产生,可用于提高算法的环境跟踪速度。采用贪婪修补策略提高可行抗体比例。测试IACR对不同变化幅率和频率的高维DKP的跟踪能力,并与4种同类算法进行比较。实验结果表明,IACR能更快速地适应环境变化,并具有较小的环境跟踪误差。
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  图的Smarandachely邻点可区别边染色算法

  曹道通,李敬文,文飞

  计算机工程. 2017, 43(9): 228-233,239. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.040

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  为解决图的Smarandachely邻点可区别边染色问题,提出一种基于多目标优化的染色算法。针对每个子问题分别设置子目标函数向量和决策空间,在颜色迭代、顺序交换和强制交换中,子目标逐渐得到最优解,最终使总目标函数符合图的Smarandachely邻点可区别边染色要求。实验结果表明,在1 000个顶点内该算法能够正确地得到随机图的Smarandachely邻点可区别边色数。

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  基于修正偏移量的句子相似度算法

  裴飞龙,闵华松

  计算机工程. 2017, 43(9): 234-239. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.041

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  在计算词语语义相似度的基础上,提出一种以句子中心词为基准衡量词语组合相对位置偏移量的句子相似度计算方法。根据词语词性和语法规则确定句子中心词并剔除全局性限定词,以句子中心词为基准对词语相对位置进行标定并计算词语组合的相对位置偏移量,综合句子长度差异性信息、浅层次结构信息和语义信息计算句子相似度。实验结果表明,与基于统计与基于偏移量的句子相似度算法相比,该算法具有较高的相似度计算准确率、召回率及综合指标F值。
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  基于句法结构与修饰词的句子相似度计算

  邓涵,朱新华,李奇,彭琦

  计算机工程. 2017, 43(9): 240-244,249. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.042

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  根据汉语句子结构复杂、词语一词多义的特点,提出一种句子相似度计算方法。对句子进行句法分析和依存关系的预处理,提取句子结构中的主、谓、宾、介词等主要成分的词语集合,从而准确地表达出句子的浅层语义,并利用《知网》计算不同句子相同成分之间的语义相似度。考虑依存句法关系中的定中关系和状中关系起到的语义修饰作用,在句法结构基础上进一步融入修饰词,综合计算句子的语义相似度,区分句子主题内容的一致性和句子间的反义关系。以微软研究院释义语料库中抽取的30对句子作为测试集,实验结果表明,提出方法的皮尔森相关系数达到0.89,F值达到85.7%,具有较好的准确性与实用性。
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  基于自适应核参数优化的小波核相关向量机算法

  高明哲,许爱强,张伟

  计算机工程. 2017, 43(9): 245-249. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.043

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  传统相关向量机算法在处理大规模数据集时训练速度较慢,并且高斯径向核无法完备表示特征空间。为此,基于自适应核参数优化,提出一种小波核相关向量机算法。以小波核作为基函数,在训练中,采取增量学习流程实现各个小波核参数的快速自适应优化。将提出算法应用于混沌时间序列预测及UCI数据集分类实验,结果表明,自适应参数优化小波相关向量机算法在预测精度、训练速度上均优于传统相关向量机算法。
图形图像处理
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  基于改进线段分割检测的电线杆遮挡检测算法

  李涛,陈黎,聂晖

  计算机工程. 2017, 43(9): 250-255. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.044

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  针对监控视频中的电线杆遮挡问题,提出一种改进的线段分割检测(LSD)算法。将RGB图像进行双边滤波,并将滤波后的图像转换到HSV空间,在HSV彩色空间内利用矢量求导方法计算彩色图像的梯度和方向,利用LSD算法实现图像直线的提取。对直线进行合并得到矩形区域,采用矩形区域在H和S分量的标准差之积和结构相似度确定候选区域,通过合并候选区域完成电线杆检测。实验结果证明,提出算法的准确率可达到89.40%,能够有效并且准确地检测出电线杆遮挡。
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  基于分段行列2D-PCA的高光谱图像数据降维方法

  张筱晗,杨桄,黄俊华,杨永波

  计算机工程. 2017, 43(9): 256-262. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.045

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  针对传统二维主成分分析(2D-PCA)方法不能直接应用于高光谱图像数据降维的不足,提出一种基于分段行列2D-PCA的降维方法。利用高光谱图像波段间的相关系数进行波段子空间划分,在各子空间内通过旋转构建新的数据模型,以2D-PCA方法提取其行、列主成分信息,经过图像重建得到行、列主成分图像,对各波段子空间的行、列主成分图像进行小波分解,按照不同规则融合低频、高频系数,再通过小波逆变换得到降维后的图像。实验结果表明,与PCA和分段PCA方法相比,该方法在保证降维图像质量的前提下可缩短运算时间,提高高光谱图像的降维效率。
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  基于分数阶变换和改进最小生成树的图像配准算法

  韩毅,赵凯,周晏

  计算机工程. 2017, 43(9): 263-269. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.046

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  为改善图像配准的精度和稳定性,提出一种新的鲁棒图像配准算法。定义分数阶变换,强化图像特征信息,联合分数阶与高斯核函数,将图像信号变换为尺度空间,利用尺度不变特征变换提取图像特征点,通过改进最小生成树建立特征点的结构关系,完成图像特征点匹配,引入随机抽样一致性技术降低误匹配。实验结果表明,与基于Harris角点检测的匹配算法、基于随机k-d树的匹配算法以及块匹配算法相比,该算法具有更高的配准精度与鲁棒性。
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  基于图像空间金字塔SURF-BoW的步态识别

  史东承,贾令尧,梁超,王新颖

  计算机工程. 2017, 43(9): 270-275. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.047

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  在步态识别中,衣着的变化易降低步态识别效果。为此,提出一种保留步态特征空间分布信息的步态识别方法。提取步态能量图像各级空间金字塔网格的加速鲁棒特征,采用偏最小二乘空间金字塔表示方法对各自级层的特征加权后进行聚类,构建词袋模型,用该模型统计直方图表征步态特征。使用直方图相交核支持向量机在CASIA步态数据库进行实验,结果表明,该方法具有较好的识别效果,平均识别率优于四元数小波变换、掩模能量图、局部二值模式和局部纹理分析步态识别方法。
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  基于网络搜索量的扩展属性图像检索

  张芬,孔祥维,宁斐,贾则

  计算机工程. 2017, 43(9): 276-280,287. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.048

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  现有基于属性的图像检索主要依赖于预标签属性,使用户只能通过预定义的属性来搜索目标。基于扩展属性的方法则可使用户输入与预标签属性相关的查询词,而非仅选择预定义属性。为此,设计基于网络检索量的扩展属性学习方法。利用Wiktionary挖掘扩展属性,将其与WordNet所得结果相结合,使用由百度指数和谷歌趋势获得的预定义属性及其相应扩展属性的相对平均检索量度量用户偏好,并通过一致性度量方法验证扩展属性的可靠性。实验结果表明,该方法可有效提高图像检索性能。
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  基于分类冗余字典稀疏表示的图像压缩方法

  王科平,杨赞亚,恩德

  计算机工程. 2017, 43(9): 281-287. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.049

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  JPEG和JPEG 2000标准在高压缩率条件下解压缩得到的图像会出现失真,利用冗余字典的稀疏表示可以在高压缩率下获得较高质量的解压缩图像,但单一的冗余字典表示不能充分反映图像结构。针对上述问题,提出一种利用分类冗余字典进行稀疏表示从而实现图像压缩的方法。利用KSVD方法训练平滑和细节2类冗余字典,根据字典原子与图像信号相关系数和表示误差的关系,通过改进的正交匹配追踪算法对图像进行稀疏表示,分别得到平滑表示系数和忽略较小取值的细节表示系数,将这些系数及其对应字典原子的索引值进行量化编码,完成图像压缩。实验结果表明,与JPEG、JPEG 2000以及基于单一冗余字典的方法相比,该方法在高压缩率条件下可以获得视觉效果更好的解压缩图像。
开发研究与工程应用
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  基于单目视觉的智能车路口实时定位方法

  郑永荣,袁家政,刘宏哲,李超

  计算机工程. 2017, 43(9): 288-299. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.050

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  为解决智能车在路口的高精度实时定位问题,基于单目视觉,提出一种路口实时定位方法。对需要定位的路口进行编号并建立路口场景特征库,采用路口场景识别的方法进行路口粗定位,通过路口图像中的停止线检测与测距以及车道线检测计算车辆航向角和偏移距离,综合距离、航向角和偏移距离进行位置坐标计算。在真实道路环境的路口测试结果表明,提出的定位方法具有精度高、实时性好、鲁棒性强的优点,适合于智能车路口视觉导航。
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  基于SVR的用电负荷特征三维回归模型

  汤强,谢明中,罗元盛

  计算机工程. 2017, 43(9): 300-303,309. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.051

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  针对用电负荷的周期性特点,将用电负荷特征学习建模为小时、天数、负荷数3个维度的回归问题,提出一种基于支持向量回归机的三维回归模型。将支持向量机的核函数设计为多个核函数的线性组合分别进行参数训练,并给出多路径逐步逼近的参数训练算法。仿真结果表明,与三层神经网络、最小二乘非线性拟合模型相比,该模型具有较好的用电负荷特征学习与预测能力。
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  PCL环境下粒子滤波目标跟踪算法研究

  康雅文,闵华松,陈鸣宇,裴飞龙

  计算机工程. 2017, 43(9): 304-309. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.052

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  在实时三维目标跟踪系统中,KL距离自适应粒子滤波算法中距离阈值、小区域阈值以及其他参数的选取往往根据经验设置,如果参数设置不合适会降低跟踪精度和实时性。为此,设计一种3D点云目标跟踪系统。分析距离阈值和小区域阈值等参数对跟踪性能的影响,并给出自适应粒子滤波中参数与跟踪目标模型的关系。实验结果表明,与PCL_Tracking算法相比,该系统提高了三维目标跟踪系统的准确性和实时性。
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  Canny边缘特征18维描述符在图像拼接中的应用

  徐敏,莫东鸣

  计算机工程. 2017, 43(9): 310-315. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.053

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  为将同一场景中具有重叠区域的序列图像合成为一幅宽视角、高分辨率的图像,基于尺度不变特征变换(SIFT)算法,提出一种结合Canny特征边缘18维特征描述的图像拼接方法。采用SIFT算法提取图像特征点,利用12个圆形区域中的梯度方向累加值、3个同心圆区域中的灰度累加值及3个灰度差分值建立18维特征描述符,保留图像Canny边缘16邻域特征点,选用RANSAC算法进行特征匹配对提纯,计算出不变换矩阵H,并用渐进渐出算法完成图像融合。实验结果表明,与传统SIFT算法相比,该方法对光线变化、旋转、尺度缩放等图像均能取得较好的拼接效果。
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  基于随机Petri网的嵌入式软件能耗模型

  张晶,王中正,范洪博

  计算机工程. 2017, 43(9): 316-321. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2017.09.054

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  传统的软件能耗测量方式是在软件设计完成后进行实际测量从而得到能耗值,不能在软件的设计初期形成一定的数据量为开发做出参考。为此,从体系结构层面对软件进行构件化处理,基于随机Petri网分别对构件、接口、连接件各模块进行建模与分析,构造出嵌入式软件能耗模型ESPN。给出寻找3种能耗路径的方法,根据能耗状态可达图对软件能耗进行预测并求得其确切值。通过实例化分析与设计验证了该模型的有效性。