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2020年, 第46卷, 第10期 刊出日期:2020-10-15
  

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    封面和目录
  • 计算机工程. 2020, 46(10): 0-0.
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  • 热点与综述
  • 景庄伟, 管海燕, 彭代峰, 于永涛
    计算机工程. 2020, 46(10): 1-17. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0058018
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    随着深度学习技术的快速发展及其在语义分割领域的广泛应用,语义分割效果得到显著提升。对基于深度神经网络的图像语义分割方法进行分析与总结,根据网络训练方式的不同,将现有的图像语义分割分为全监督学习图像语义分割和弱监督学习图像语义分割,对每种方法中代表性算法的效果以及优缺点进行对比与分析,并阐述深度神经网络对语义分割领域的贡献。在此基础上,归纳当前主流的公共数据集和遥感数据集,对比主要的图像语义分割方法的分割性能,探讨当前语义分割技术面临的挑战并对其未来的发展方向进行展望。
  • 鲍禹含, 付印金, 陈卫卫
    计算机工程. 2020, 46(10): 18-32,40. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0058345
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    传统单云存储在数据安全与服务弹性方面存在数据隐私泄漏及难以满足在线实时应用需求等缺陷,而多云存储技术能够通过虚拟化集成多个云供应商的在线存储服务实现统一存储、性能调优、数据安全与隐私保护等一系列功能,最大化地挖掘云存储资源价值。介绍多云存储技术的概念、系统架构及其优势,阐述多云存储技术在数据可用性、完整性、一致性和安全性方面存在的主要技术挑战,重点分析并总结多云存储各项关键技术的国内外研究现状,包括纠删码容错技术、数据完整性证明机制、并发控制方法以及安全重删技术,在此基础上,指出现有多云存储技术研究中存在的不足,并对未来发展方向进行探讨和展望。
  • 杨天, 田霖, 孙茜, 张宗帅, 王园园
    计算机工程. 2020, 46(10): 33-40. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0056981
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    现有的移动边缘计算卸载方案多采用预先统一设置的方式确定权重因子,难以满足用户对时延和能耗的差异化需求。针对该问题,提出一种基于用户体验的计算卸载方案。将计算卸载问题定义为效用最大化问题,以任务执行时延和能耗增益率的加权和表示用户效用,同时考虑用户设备的续航能力,构造基于用户需求的自适应权重因子。在此基础上,将原优化问题拆分为资源分配和卸载决策两个子问题分别进行求解,得到最终的计算卸载策略。仿真结果表明,相比于固定权重因子的卸载方案,该方案能够满足用户的差异化需求,有效提升用户体验。
  • 欧阳恒一, 熊焰, 黄文超
    计算机工程. 2020, 46(10): 41-45,51. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0056812
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    针对代币智能合约的安全问题,提出一种基于代币智能合约整数溢出漏洞的形式化建模与验证方法。分析现有The DAO和BEC等漏洞攻击事件,定义代币智能合约的安全属性,通过引入全局变量和数值比较等约束条件对代币智能合约的建模语言进行扩展,使其支持智能合约各类语句的形式化表示。借鉴数学归纳法的思想,优化SmartVerif模型验证过程,避免状态空间的无限遍历。实验结果表明,该方法能成功找出代币智能合约的整数溢出漏洞,并且具有较强的通用性。
  • 毛向杰, 张品
    计算机工程. 2020, 46(10): 46-51. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0056404
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    目前的云数据完整性验证方案多使用单一验证方法,用户数据性质的多样性导致其难以满足所有的用户需求。针对该问题,提出一种混合的云数据完整性验证方案。对于动态数据和静态数据分别选用不同的审计方法,基于BLS签名实现高效静态验证,通过多分支路径树进行动态验证,以满足不同类型的数据完整性验证需求。性能分析与实验结果表明,该方案能够降低系统整体的计算开销与通信代价,并有效提高验证效率。
  • 人工智能与模式识别
  • 牛耀强, 孟昱煜, 牛全福
    计算机工程. 2020, 46(10): 52-59. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055861
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    针对当前大数据环境下文本推荐不精确的问题,对文本数据和关系网络2种异质数据进行融合,并引入编码器-解码器框架,提出基于异质注意力的循环神经网络模型用于短期文本推荐。使用句子级的分布记忆模型和实体关系表示方法TransR,分别将文本数据和关系网络嵌入到高维向量中作为模型的输入。在编码器阶段,使用双向GRU将用户的短期兴趣引入到推荐模型中,并将注意力机制与解码器相连接,使解码器能动态地选择并线性组合编码器输入序列的不同部分,以建模用户在短期内的偏好。在解码器阶段,将编码器的注意力输出、候选项和当前用户的表示作为输入。通过双向GRU和前馈网络层,计算每个候选项的得分得到推荐结果。实验结果表明,与TF-IDF和ItemKNN等模型相比,该模型在召回率和均值平均精度指标上均有明显提升。
  • 周炜翔, 张雯, 杨博, 柳毅, 张琳, 张仰森
    计算机工程. 2020, 46(10): 60-66,73. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055979
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    微博的个性化推荐对于提升用户体验和帮助用户及时、准确地获取信息具有重要意义。在分析微博用户行为模式的基础上,提出一种基于情景建模和卷积神经网络的微博个性化推荐模型。从时间和地域两个维度对用户进行情景建模,提取用户的时间情景模式和地域情景模式,同时给出情景模式相似度计算方法,对用户的情景模式进行扩展,捕捉用户感兴趣的情景模式倾向,在此基础上建立用户个性化情景模式库,采用卷积神经网络构建个性化微博推荐模型,实现微博用户的个性化推荐。实验结果表明,与ILCAUSR、RA-CD算法相比,该模型具有较好的推荐效果,相比于时间情景模型和地域情景模型,其平均绝对误差和平均用户满意度指标均达到最优效果。
  • 张潘, 卢光跃, 吕少卿, 赵雪莉
    计算机工程. 2020, 46(10): 67-73. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055764
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    为融合网络拓扑结构与节点属性信息以提高网络表示学习质量,提出一种新的属性网络表示学习算法(ANEMF)。引入余弦相似性概念,定义网络二阶结构相似度矩阵和属性相似度矩阵,通过对网络结构相似度和属性相似度损失函数进行联合优化学习,并利用矩阵分解的形式实现网络拓扑结构与节点属性信息的融合,同时应用乘法更新规则计算得到节点表示向量。在3个公开数据集上的实验结果表明,与DeepWalk和TADW算法相比,ANEMF算法得到的节点表示向量能够保留网络拓扑结构与节点属性信息,有效提升其在节点分类任务中的综合性能。
  • 吕国英, 武宇娟, 李茹, 张月平, 关勇, 郭少茹
    计算机工程. 2020, 46(10): 74-80,87. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055582
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    基于框架语义的推理是实现语篇理解、问答系统等任务中语义理解的一种有效手段,框架语义推理通过构建汉语篇章句子框架之间的联系寻找推理路径,但框架元素内部的表述共指阻碍了框架之间联系的建立。针对该问题,提出一种基于框架特征的共指消解方法,该方法通过融合汉语框架语义信息并采用多种分类算法实现共指消解。框架语义篇章语料集上的实验结果表明,将汉语框架特征应用于分类器上能够较好地提升共指消解结果,且支持向量机的分类效果优于朴素贝叶斯、决策树等分类算法。
  • 毕猛, 邵中, 徐剑
    计算机工程. 2020, 46(10): 81-87. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0058973
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    针对目前多数聚类算法需要事先确定网络用户行为数据规模以及生成的簇标签缺乏明确语义的问题,提出一种用于网络用户行为聚类分析的簇标签自动生成方法。应用潜在因子模型和矩阵分解方法对原始网络用户行为数据补充缺失值,根据网络用户行为数据的属性特征进行用户行为聚类并在聚类过程中增加行为特征,同时利用行为特征信息产生簇标签以提高网络用户行为的聚类准确性。在Last.fm、Movielens和CiteULike数据集上的实验结果表明,该方法无需事先确定网络用户行为数据规模,并且可在保证较高聚类准确率的前提下自动生成语义更明确的簇标签。
  • 王岩, 王聪英, 申艳梅
    计算机工程. 2020, 46(10): 88-94,102. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055939
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    协同过滤算法由于推荐效果良好,而被广泛应用于推荐领域,但其在数据稀疏及冷启动的情况下会导致推荐效果明显下降。在数据稀疏情况下,为充分利用用户的历史信息以提高算法的推荐精度,提出一种改进的聚类联合相似度推荐算法。采用改进的蜂群算法来优化K-means++聚类的中心点,使聚类中心在整个数据内达到最优,并对聚类结果进行集成,使得聚类得到进一步优化。根据聚类结果,在同一类中采用改进的用户相似度算法来优化传统相似度算法,使用户间的相似度达到最优,并根据领域的评分预测方法将最佳结果推荐给用户。实验结果表明,该算法的精度、召回率及平均绝对误差均优于其他现有算法,且在数据稀疏情况下其性能仍最佳。
  • 张金凤, 石朝侠, 王燕清
    计算机工程. 2020, 46(10): 95-102. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0056013
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    同时定位与地图构建(SLAM)作为机器人领域的研究热点,近年来取得了快速发展,但多数SLAM方法未考虑应用场景中的动态或可移动目标。针对该问题,提出一种适用于动态场景的SLAM方法。将基于深度学习的目标检测算法引入到经典ORB_SLAM2方法中,将特征点分为潜在动态特征点和非潜在动态特征点,基于非潜在动态特征点计算运动模型,筛选出应用场景中的静态特征点并实现位姿跟踪,利用非潜在动态特征点中的静态特征点进行地图构建。KITTI和TUM数据集上的实验结果表明,与ORB_SLAM2系统相比,该方法能够提高跟踪轨迹精度与地图的适用性。
  • 孟磊, 冶忠林, 赵海兴, 杨燕琳
    计算机工程. 2020, 46(10): 103-111. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055984
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    优先连接机制是复杂网络建模中常用的节点连接机制,超网络模型也可以通过优先连接演化而得到。目前对于超网络模型的增长演化研究较多,而对超网络优先连接方式的研究比较少见。针对超网络模型演化过程中优先连接问题进行研究,基于赌轮法和链表法实现优先连接,从而构建超网络演化模型,对构建的均匀超网络和随机超网络的特性进行分析,并通过调整超网络模型构建过程中旧节点的选择数量、新节点添加数量和网络规模,研究超度幂律分布斜率的变化规律。实验结果表明,利用赌轮法构建超网络模型的时间远大于链表法。
  • 网络空间安全
  • 周能, 张敏情, 林文兵
    计算机工程. 2020, 46(10): 112-119. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0056281
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    为提高密文域可逆信息隐藏的嵌入容量,在秘密共享的基础上,提出一种可分离密文域可逆信息隐藏算法。该算法对原始图像进行位平面分割,并在密文低位平面上利用差值扩展算法嵌入数据,在密文高位平面上通过同态加法嵌入数据。接收者可分别对低位平面和高位平面解密,得到与原始图像近似的解密图像,同时,接收者还可直接在密文低位平面上提取数据,而在高位平面上解密后提取数据,并实现原始图像的可逆恢复。仿真实验结果表明,相比现有可分离算法,该算法具有较高的峰值信噪比,且平均嵌入率达到了0.3 BPP。
  • 段靓, 吕鑫, 刘凡
    计算机工程. 2020, 46(10): 120-130,136. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0057993
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    联盟链是政府和企业构建行业应用首选的区块链方案,但其核心共识协议实用拜占庭容错(PBFT)机制存在扩展性问题。采用分片技术和代理人节点可以有效降低共识消息复杂度,其中代理人在选举方式、改进和干预协议过程等是当前的主要研究方向。基于此,提出一种分层共识优化机制TDH-PBFT,将共识节点划分为互相独立的组,对组内节点间共识过程的行为进行评价得到节点信任度,根据信任度选举出委托代理人参与局部和全局共识,并证明TDH-PBFT共识机制的完备性。实验结果表明,当节点数量增大时,该算法可以有效减少共识时间,提升系统吞吐量,保障共识服务质量。
  • 葛炳辉, 赵宗渠, 何铮, 秦攀科
    计算机工程. 2020, 46(10): 131-136. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0056114
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    针对传统格上环签名方案的签名和密钥长度过长的问题,建立一种改进的格上可编程哈希函数环签名模型。利用MP12陷门函数生成签名密钥,通过可编程哈希函数模拟随机预言机的部分可编程性质,运用格上的分区证明方法,将其应用于环签名方案的构造,从而得到验证密钥和签名。分析结果表明,与其他采用随机矩阵与G矩阵的格上环签名方案相比,该方案所得签名、验证密钥和签名密钥长度更短,在标准模型下满足自适应选择消息攻击的存在不可伪造性(EUF-CMA)安全要求。
  • 牛淑芬, 杨平平, 谢亚亚, 王彩芬, 杜小妮
    计算机工程. 2020, 46(10): 137-142,150. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055654
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    现有指定服务器的基于身份关键字搜索加密方案无法满足关键字密文的不可区分性,为满足电子邮件系统更高的安全需求,提出一种指定邮件服务器的身份认证关键字搜索加密方案。针对指定邮件存储服务器和数据接收者身份对关键字加密以抵抗离线关键字猜测攻击,在随机预言模型下,对该方案适应性选择消息攻击的关键字密文不可区分性、陷门不可区分性和离线猜测攻击的安全性进行验证。理论分析和数值实验结果表明,与dIBEKS方案相比,该方案在关键字加密和验证阶段计算效率更高。
  • 张俊, 张安康, 王辉
    计算机工程. 2020, 46(10): 143-150. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0056289
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    为降低网络安全风险,更好地实现网络攻击路径的优化,在现有网络攻击图的基础上构建SQAG模型对网络攻击进行建模。该模型将攻击过程离散化,每一时刻的攻击图包含攻击者在当前时刻已经占据的节点。同时利用攻击熵优化算法对子攻击路径进行成本收益分析,从而消除冗余路径。通过对攻击过程进行合理的推演,将精确推理的联结树算法应用到时序网络攻击图中,实时得到任意时刻攻击图的节点置信度。实验结果表明,在防火墙收紧访问尺度情况下,该模型网络攻击节点置信度随时间延长而降低,利用攻击熵优化算法消除冗余路径,可得到更准确的节点置信度。
  • 张超, 潘祖烈, 樊靖
    计算机工程. 2020, 46(10): 151-158. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055750
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    为弥补当前软件漏洞自动检测系统无法对含堆溢出漏洞的程序进行自动检测的缺陷,提出一种Linux平台下面向堆溢出的fastbin攻击的自动检测方法。基于已有的fastbin攻击实例,利用fastbin攻击特征,建立fastbin攻击检测模型,并基于该模型给出一种fastbin攻击检测方法。运用污点分析和符号执行技术,通过监控符号数据到达漏洞触发点的关键信息构建路径约束以及触发fastbin攻击的数据约束,基于对约束的求解,判断程序是否存在fastbin攻击的可能,并生成测试用例。实验结果表明,面向堆溢出的fastbin攻击检测方法能够实现对fastbin攻击的准确检测。
  • 移动互联与通信技术
  • 包翔, 雷磊, 沈高青, 李志林
    计算机工程. 2020, 46(10): 159-165. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055335
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    正交圆轨道星座结合极轨道星座和赤道轨道星座来实现全球连续覆盖,在一定程度上改善了纯粹极轨道星座在中低纬度的覆盖性能。但传统正交圆轨道星座设计方法是以纬度线来划分极轨道星座和赤道轨道星座所需覆盖的范围,是一种较为粗略的覆盖区域划分方法,未能充分利用两种星座的几何性质。对此,根据极轨星座卫星的运动特性和覆盖特性,分析其在不满足连续覆盖要求的区域中所产生覆盖空隙的特点,并结合赤道轨道星座卫星的特点,提出一种正交圆轨道星座设计方法,通过解析法确定赤道卫星的最小对地覆盖半宽度角参数。给出具有代表性的星座方案与传统正交圆轨道星座设计方法进行对比,并通过STK仿真实验验证了该方法的有效性。
  • 王少波, 郭英, 眭萍, 李红光, 杨鑫
    计算机工程. 2020, 46(10): 166-172,181. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055293
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    为实现欠定条件下同步组网多跳频信号的盲源分离,提出一种基于平行因子分析模型与子空间投影法的跳频信号分离方法。通过计算跳频信号时延相关矩阵构造三阶张量,将混合矩阵估计问题转化为张量CP分解问题。同时改进用于CP分解的经典最小二乘(ALS)算法,使用直接三线性分解方法粗估加载矩阵作为ALS初始迭代矩阵,在迭代过程中采用标准线搜索加速收敛得到混合矩阵。在此基础上,利用子空间投影法完成跳频信号的盲源分离,并剔除离散噪点进一步优化分离效果。仿真结果表明,该方法能够有效提高混合矩阵估计精度,改善源信号恢复效果。
  • 李超, 李波, 丁洪伟, 杨志军, 柳虔林
    计算机工程. 2020, 46(10): 173-181. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055869
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    在战术数据链系统中,区分优先级的轮询接入协议能够保证优先站点内信息分组及时发送,但在服务切换过程中将耗费部分时间。针对该问题,利用现场可编程门阵列设计并实现一种具有优先级的连续服务型接入控制协议。对优先站点采用完全服务的方式,对从属站点采用限定服务的方式,对控制中心在各站点之间采用连续服务的方式,从而降低等待时间同时缩短排队队长。在此基础上,引入马尔科夫链和概率母函数对模型的性能指标进行分析,得到各性能指标的精确解。基于Matlab的仿真结果表明,该协议能够保证优先站点内的信息分组及时发送,同时降低信息分组的排队队长,提高系统吞吐量。
  • 朱国晖, 刘秀霞, 张茵
    计算机工程. 2020, 46(10): 182-187,192. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055914
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    针对物理网络发生多链路故障情况下的虚拟网络映射问题,提出一种生存性虚拟网络映射算法。该算法为物理链路提供备份资源,并采用多路径选择算法创建备份路由集合。根据目标函数求解整数线性规划,从故障链路备份路由集中选择带宽资源平衡度最大的路径,为受链路故障影响的虚拟链路进行重映射。仿真结果表明,该算法可有效缩短故障恢复时延,提高长期平均收益开销比与平均故障恢复率。
  • 吕亚平, 贾向东, 路艺, 叶佩文
    计算机工程. 2020, 46(10): 188-192. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055640
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    为提高室内无线通信服务质量以满足用户需求,基于深度Q学习(DQL)算法进行家庭基站的下行链路功率分配,旨在最大化系统吞吐量。在办公区域密集部署家庭基站的系统模型中,将家庭基站的物理位置建模为泊松点过程,移动用户随机分布在各个位置。在此基础上,构建含有两层隐藏层的深度神经网络,优化网络的非线性,提高网络的拟合能力。仿真结果表明,DQL算法相较于贪婪算法和Q学习算法能有效提高系统吞吐量和收敛速度。
  • 体系结构与软件技术
  • 苏昊翔, 董正宏, 杨帆, 刘立昊
    计算机工程. 2020, 46(10): 193-200. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0058400
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    针对当前卫星载荷仿真分析及可视化程序可移植性差、仿真结果共享难度大以及实时计算与渲染对硬件要求高等问题,基于Cesium框架设计卫星载荷可视化仿真分析平台。使用B/S架构及WebGL技术实现数据计算与实时渲染分离,降低仿真硬件要求。将仿真场景信息以JSON文件格式同时存于本地及云端,确保仿真结果同步共享,使用户在任意终端都能通过浏览器对仿真场景进行可视化展示。使用四维变换矩阵进行载荷覆盖计算,并利用其逆运算进行过境分析,简化载荷仿真分析计算过程。仿真结果表明,该平台可以快速生成精确逼真的卫星载荷可视化结果,过境分析结果与STK软件误差仅在毫秒级。
  • 李康, 张鲁飞, 张新伟, 郁龚健, 刘家航, 吴东, 柴志雷
    计算机工程. 2020, 46(10): 201-209. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0056430
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    针对类脑计算系统中NEST脉冲神经网络仿真器运行速度慢和功耗高的问题,设计一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)集群的NEST脉冲神经网络仿真器。在改进NEST仿真器结构的基础上,提出漏电流整合放电神经元计算模块的流水线并行架构,实现支持双核双线程和多节点多进程的FPGA集群设计。在皮质层视觉仿真模型上的实验结果表明,与基于Xeon E5-2620和ARM A9平台的NEST仿真器相比,基于FPGA集群的NEST仿真器计算能效和速度分别提升43.93倍、23.54倍和12.36倍、208倍,能为大规模类脑计算系统实现提供技术支持。
  • 王豫新, 高美凤
    计算机工程. 2020, 46(10): 210-215. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0056426
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    针对bsdiff算法在嵌入式设备固件更新中构建新版本固件时内存消耗大的问题,提出一种节约内存的增量更新算法。利用改进的bsdiff算法的补丁文件格式,避免应用补丁文件时记录并频繁计算地址偏移量。将bsdiff算法中的并行解压过程更换为串行解压,并通过分批处理数据以减小需要的辅助空间。同时,将非对称的无损压缩算法应用到改进后的增量更新算法的压缩与解压缩过程,降低由于解压缩补丁文件而造成的较大内存消耗。实验结果表明,与bsdiff算法、xdelta算法、vcdiff算法、zdelta算法相比,该算法能够有效减少构建新版本固件时的内存消耗,且具有良好的压缩性能。
  • 王曙燕, 张一权, 孙家泽
    计算机工程. 2020, 46(10): 216-222,230. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055862
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    程序中若出现代码坏味将严重影响其质量且难以对软件维护提供保障。针对机器学习算法在代码坏味检测中准确度较低以及数据集仅存在单一类型代码坏味的问题,提出一种基于BP神经网络的代码坏味检测方法。考虑软件实际开发过程中会存在不同类型的坏味,对数据类、上帝类、长方法和特征依恋4种代码坏味进行研究并将其合并为方法级别和类级别的2种坏味数据集,根据数据集中的标签信息进行有监督深度学习,进而构建代码坏味的真假阳性检测模型。实验结果表明,相比基于机器学习和基于度量的代码坏味检测方法,该方法的平均准确度提高15.19%,平均F1值提高58.39%。
  • 刘佳美, 徐巧枝
    计算机工程. 2020, 46(10): 223-230. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0056436
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    针对由于网络流量的复杂多变而导致的软件定义网络(SDN)架构控制平面的负载不均问题,提出一种基于隐马尔科夫优化的最大熵网络流量预测和控制器预部署PPME模型。根据协议种类对SDN流量进行分类,利用已捕获的历史数据流,采用最大熵算法预测未来数据流的分布,生成控制平面中各类控制器的预部署方案,并加入隐马尔科夫链对预测方案的时效性进行优化。实验结果表明,相比于SVR模型与GBRT模型,该模型具有更高的预测精度,且生成的预部署方案能够适应复杂SDN环境中的动态变化,减少了由于突发事件而导致的负载不均和控制器迁移,缩短了由控制器迁移而产生的网络延迟与响应时间。
  • 赵瑜, 吴承荣, 严明
    计算机工程. 2020, 46(10): 231-239,247. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055763
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    主流背景流量生成方法有导入互联网实际流量法以及利用网络测试仪器生成法等,但是这些方法均较少关注流量的时空分布与业务流量细节分布,无法实现流量的深度模拟。为此,提出一个针对Web业务系统的基于LoadRunner的业务背景流量生成系统。该系统采用可扩展脚本机制、基于容器的分布式流量生成器阵列部署方式、地址修改机制、ON/OFF模型流量时间分布控制、检查与反馈机制等方法,实现了大规模逼真背景流量的生成,同时,还实现了内容异构、按需扩展、时空概率分布控制与自适应调节等特性。对以论坛网站为被测业务系统的实例进行验证,结果表明,实例测试生成的流量基本满足背景流量的时空特性,并在其他特征上符合预定设置,验证了系统设计的可行性。
  • 李威, 梁军, 张桢, 李青
    计算机工程. 2020, 46(10): 240-247. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0056306
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    随着无人机技术的快速发展,机载合成孔径雷达(SAR)以高分辨率、高机动性和低成本等特点成为多云雾山丘地区的主要遥感手段,但机载SAR计算资源有限且分析过程需要耗费大量时间,因此降低了无人机对外界环境的响应能力。针对机载SAR成像过程中的多视处理、旋转放缩和图像量化算法,从简化计算、优化访存和减少条件分支3个方面出发,在ARM Mali-T860 GPU架构上实现基于OpenCL的并行优化策略。实验结果表明,与基于CPU的SAR成像算法相比,优化的多视处理、旋转放缩和图像量化算法分别取得了17倍~62倍、48倍~74倍及31倍~33倍的计算性能提升,且能够实现跨平台应用。
  • 图形图像处理
  • 马龙祥, 杨浩, 宋婷婷, 翟鹏博, 余亢
    计算机工程. 2020, 46(10): 248-252. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0056685
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    舌象的精准分割对舌诊中舌体识别与分类具有重要意义,采用传统图像处理方法和深度学习方法分割舌象会丢失部分舌象边缘信息,从而降低舌体识别精确度。针对该问题,提出一种利用高分辨率网络的舌象分割算法。使用区域定位网络识别舌体并提取舌象原图特征生成建议框,对其进行分类和回归处理以定位舌象所在区域,同时构建高分辨率网络提取该区域高分辨率特征,最终完成舌象分割。实验结果表明,该算法可有效保留舌象边缘信息,其分割结果平均交并比达到98.2%,较SegNet、Mask-RCNN算法分割舌象更精准。
  • 王红茹, 张弓, 卢道华, 王佳
    计算机工程. 2020, 46(10): 253-258. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055876
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    针对水下成像过程中的图像降质和颜色衰减现象,提出一种基于全局背景光估计和颜色校正的图像增强算法。利用雾图像和水下图像的相似性对空气中的去雾算法进行改进,在估计图像全局背景光时选取矩形模板对图像分块计算色彩饱和度方差,选取方差最小的区域作为背景光的预估图像。针对原始的背景光估计方法所得图像偏白的问题,通过最小值滤波处理,同时利用Retinex算法校正图像R通道的颜色,再结合各颜色通道的色彩衰减系数比得到其他通道图。实验结果表明,该算法能有效去除水下图像的浑浊部分,改善图像的偏色问题,使图像清晰度得到明显提升。
  • 陶谦, 熊风光, 刘涛, 况立群, 韩燮, 梁振斌, 常敏
    计算机工程. 2020, 46(10): 259-265,274. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055896
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    为对激光扫描仪与数码相机中的数据进行有效配准,提出一种基于中心投影的多幅点云数据与纹理序列自动配准方法。对多幅局部点云数据进行预处理操作,实现多幅局部点云数据配准,形成一幅完整的点云数据。采用中心投影方法将点云数据生成强度图像,通过特征匹配得到纹理影像与强度图像间的匹配关系,利用RANSAC算法进行匹配关系优化,确定每个纹理影像与强度图像间的变换关系。在此基础上,对纹理影像序列进行融合预处理,利用共线方程实现多幅点云数据与多张纹理影像的配准,获得带有RGB颜色的点云数据。实验结果表明,该方法能够降低2种异源数据的差异性,可以在实现较好配准效果的同时提高执行效率。
  • 曹维东, 解翠, 韩冰, 董军宇
    计算机工程. 2020, 46(10): 266-274. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055985
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    传统的海洋锋识别方法依赖于梯度阈值,其将梯度值大于设定阈值的海域视为存在海洋锋,但梯度阈值法存在阈值依赖人为设定且标准不统一,以及复杂多样的海洋锋无法用单一阈值进行准确识别的问题。为此,提出一种融合深度学习的自适应梯度阈值判别方法。对海温梯度图进行标注,通过Mask R-CNN训练得到海洋锋像素级识别模型,统计每一类锋特有的梯度值分布作为该类锋的基准梯度阈值,并基于该阈值对像素级的锋面识别结果做精细化调整,对锋面识别结果精度进行量化,以提高自适应锋面调整过程的可靠性。实验结果表明,与传统梯度阈值法及单一的深度学习结果相比,该方法可以实现精细的海洋锋识别,且具有良好的独立性和完整性。
  • 张娣, 陆建峰
    计算机工程. 2020, 46(10): 275-281,288. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0056292
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    为改善单目图像语义分割网络对图像深度变化区域的分割效果,提出一种结合双目图像的深度信息和跨层次特征进行互补应用的语义分割模型。在不改变已有单目孪生网络结构的前提下,利用该模型分别提取双目左、右输入图像的二维信息,并基于ParallelNet设计色彩深度融合模块,计算双目图像特征点的不同视差等级相似度提取深度信息,同时将其与二维信息进行融合获得深度特征。同时,在高层语义信息指导下使用跨级特征注意力模块得到准确的低层类别边界信息,以提高各尺度特征的利用率与边缘区域的准确率。实验结果表明,与传统ParallelNet双目基准模型相比,该模型分割得到图像的平均交并比与像素精度分别提高3.67和3.32个百分点,对栅栏和交通标志等相似区域的分割更细致准确。
  • 高宏伟, 韩晓红, 周稻祥
    计算机工程. 2020, 46(10): 282-288. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055927
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    在进行超新星目标检测时,图像背景复杂、目标较小以及正负样本不平衡导致图像对比不明显和特征提取难度大等问题。为此,从数据合成、特征提取网络优化等方面对Faster R-CNN算法进行改进,提出一种超新星目标检测方法。将每组图像进行合成以提高图像的对比度。针对特征提取难度大的问题,使用深度残差网络提取合成图像的特征,并将顶层特征依次与低层特征相融合,构建特征金字塔网络,使每一层网络都具有较强的语义信息。采用在线难例挖掘方法对高损失样本进行训练,以处理正负样本不平衡的问题,从而提高算法的检测性能。实验结果表明,与原始Faster R-CNN算法相比,该算法的Score与F1值分别提高8.51%和45.52%,且其检测性能与泛化能力均较高。
  • 开发研究与工程应用
  • 王亮, 王敏, 王晓鹏, 罗威, 冯瑜
    计算机工程. 2020, 46(10): 289-293,300. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055694
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    网络排队时延对了解网络带宽利用率与分析拥塞级别具有重要意义,而传统时延测量技术对网络流量和往返时延预测的时效性差且准确性低,容易忽略突发的网络延时变化。结合交换机内部网络排队时延的细粒度特性和多变性,提出基于LSTM模型的多时间尺度融合预测方法。利用带内网络遥测技术获取并转换网络细粒度参数,为预测模型提供延时和利用率特征,构建基于长短期记忆网络(LSTM)的多时间尺度融合预测模型(LSTM-Merge),将不同采样尺度数据进行融合,并采用流式计算框架对网络排队时延进行预测。实验结果表明,与LSTM、SVR等预测模型相比,LSTM-Merge模型所得预测结果的均方根误差更小,3种时间尺度融合模型较其他数目时间尺度融合模型所得预测结果的实时性更好且准确性更高。
  • 李自荐, 迟呈英, 战学刚
    计算机工程. 2020, 46(10): 294-300. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055669
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    在自然语言处理领域中,对于泰语等东南亚语言的分句处理是一项具有挑战性的工作。将序列标注模型应用于句子切分任务,提出基于双向长短期记忆循环神经网络的句子边界自动识别模型。利用Glove词向量技术,将泰语句子中的词或字转换为不同维度的向量,进而将词或字向量组合成为句子向量输入模型进行训练。在此基础上,通过双向网络结构捕捉上下文信息以达到更好的句子切分效果。实验结果表明,该模型在泰语句子切分任务上表现出非常精准的识别效果。
  • 朱明健, 樊渊, 张成笑
    计算机工程. 2020, 46(10): 301-307,314. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055040
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    针对内部状态不可测的线性系统,在状态观测器输出反馈的基础上,提出一种动态事件触发机制。采用状态观测器来估计内部状态并设计事件触发机制,利用李雅普诺夫控制理论得到使系统渐近稳定的2个线性矩阵不等式(LMIs),并在求解LMIs的基础上设计控制器中的参数和事件触发条件,同时,通过引入内部动态变量提出一种动态事件触发机制。实验结果表明,该动态事件机制可以避免存在Zeno行为,并通过仿真示例说明理论的正确性和有效性。
  • 王重仁, 王雯, 佘杰, 凌晨
    计算机工程. 2020, 46(10): 308-314. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0056119
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    为提高信用风险评估的准确性,基于互联网行业的用户行为数据,提出一种基于长短期记忆(LSTM)神经网络和卷积神经网络(CNN)融合的深度神经网络个人信用评分方法。对每个用户的行为数据进行编码,形成一个包括时间维度和行为维度的矩阵,通过融合基于注意力机制的LSTM模型和CNN模型2个子模型,从用户原始行为数据中提取序列特征和局部特征。在真实数据集上的实验结果表明,该方法的KS指标和AUC指标均优于传统的机器学习方法和单一的LSTM卷积神经网络方法,证明了该方法在个人信用评分领域的有效性和可行性。
  • 陈敏, 王娆芬
    计算机工程. 2020, 46(10): 315-320. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0055932
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    心律失常的自动分类对心血管疾病的诊断和预防具有重要意义。传统分类方法需要对心电信号进行人工特征提取,这对分类准确度有很大的影响。针对该问题,提出一种基于二维图像与迁移卷积神经网络(TCNN)的分类方法。通过对心电信号进行格拉姆角场变换将其转换为二维图像,在保证心电图像完整性的同时,保留原始信号的时间依赖性。在此基础上,结合迁移学习的思想,设计结构简单且参数量较少的TCNN模型对心电图像进行分类。实验结果表明,该方法网络训练用时较少,并且分类总准确率达到99.82%,可实现对心律失常的有效分类。