2014年, 第40卷, 第12期 刊出日期：2014-12-15
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计算机工程. 2014, 40(12): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.001
传统基于应用层中间件或代理的服务迁移技术容易造成单点故障且扩展性差,并且流媒体的交互性和长会话特性使其难以实现对用户透明。为此,提出一种基于OpenFlow的流媒体云服务迁移方法。通过在网络层进行流媒体云迁移实现对用户的服务透明,同时针对网络层的服务迁移代价问题,提出一种基于用户请求预测的迁移策略,在提升系统容量的同时优化服务迁移数。实验结果表明,该迁移策略可有效地提高服务请求接受率,进而增强系统服务能力。
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计算机工程. 2014, 40(12): 6-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.002针对地理分布云的业务部署问题,提出一种基于短期预测的业务弹性伸缩算法SPESS。该算法利用动态差分自回归移动平均模型对用户请求到达速度进行预测,综合考虑预测结果、业务的当前负载及处理速度,调整每个站点虚拟机的数量,从而在保障服务质量的同时尽可能地降低运行成本。实验结果表明,该算法能够在保障服务质量和运行成本之间取得较好的平衡,且业务整体负载、传输延时、排队时间均控制在一个合理的范围内。
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计算机工程. 2014, 40(12): 12-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.003在异构复杂的云环境中,任务调度时应保证资源的安全与可用性。为此,提出一种融合安全与可用性的DAG任务调度策略。改进主观逻辑信任模型,将计算出的资源信誉度作为调度的重要依据,对树云资源与DAG任务的可用性偏离度进行量化,给出调度函数并设计贪心调度算法(ISAG)。实验结果表明,在资源安全性和可用性较低的环境中,ISAG算法仍能满足用户需求,与表调度算法DLS和可用性优先调度算法Afsa相比,具有更高的任务执行成功率。
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计算机工程. 2014, 40(12): 19-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.004云环境中大量虚拟镜像带来的冗余会造成资源利用率降低,采用重复数据删除技术能缓解对存储空间以及网络带宽的需求,但同时也存在处理性能下降的问题。为此,提出一种基于堆叠文件系统的云计算存储优化方案。该方案利用可堆叠文件系统将用户对虚拟实例的少量修改信息存放于可读写盘中,将虚拟镜像存放于只读盘中,每次只保存用户对虚拟实例的少量修改信息,而无需保存整个实例。实验结果表明,该方案可在不影响性能的条件下降低存储容量,对文件系统性能的影响平均约为0.75%,在用户对虚拟实例只需少量修改的情况下,对存储容量的需求相比传统重复数据删除方案减少约35%。
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计算机工程. 2014, 40(12): 26-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.005云计算提供的弹性服务依赖于虚拟化技术的支持,然而虚拟化技术存在的安全问题也严重威胁着云计算的安全。针对目前云计算虚拟化技术中客户机操作系统面临的安全风险,在分析云计算虚拟化技术需求及特点的基础上,设计适用于云计算环境的集中管理、分布式实施的强制访问控制以及基于云资源控制的隔离机制,使其相互配合。保证云计算中客户机操作系统的安全,并在使用XEN作为虚拟化软件的OPENSTACK平台上实现这些安全机制。实验结果表明,该安全机制能够较好地防护针对客户机操作系统的攻击,对客户机操作系统的安全起到有效的保护作用。
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计算机工程. 2014, 40(12): 33-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.006
信任网络能模拟现实社会,因此其用户间的信任数据可用于推荐算法,但同时也面临数据稀疏的问题,推荐效果较差。针对该问题,提出融合标签传播和信任扩散的个性化推荐方法。设计基于标签传播的大社区发现算法,得到独属于每个用户的大社区。根据各用户所属大社区内用户间的信任网络,给出信任预处理算法,预测用户新的信任关系,从而扩展用户的信任网络,并利用混合信任扩散算法,使用户及其所在大社区内其他用户之间的信任度更趋差异化。使用Epinions.com上的数据集进行实验,结果表明,与普通信任网络推荐方法相比,该方法的推荐准确度有明显提高。
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计算机工程. 2014, 40(12): 39-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.007
在广告推荐系统中,页面与广告的相关性是用户是否点击广告的重要因素,一般利用点击率计算相关性,但是广告展示位置的不同会影响页面-广告相关性计算的准确性,从而导致相关性低的广告被当成相关性高的广告进行错误推荐。针对该问题,提出一种无位置偏见的广告协同推荐算法。利用贝叶斯定理改进位置模型,排除历史数据中的位置影响,计算页面-广告相关性。通过协同过滤技术,为页面找到与其相似的其他邻居页面,实现准确的广告推荐。在腾讯搜搜广告日志数据上进行实验,结果表明,与传统协同过滤算法相比,该算法的推荐准确率、召回率以及F度量值均提高了40%以上,具有较好的广告推荐效果。
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计算机工程. 2014, 40(12): 45-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.008根据人工神经网络自组织、高度并行以及具有非线性映射能力的特点,提出一种基于云计算的Hadoop多模式并行分类算法。通过将自组织映射网络与多个并行BP神经网络结合,提高多语义模式中复杂分类问题的学习效率和训练精度。采用Hadoop平台下的MapReduce框架实现算法的并行处理,解决大规模数据样本训练时内存开销大、通信耗时长的问题。实验结果表明,与传统单BP多输出分类算法相比,该算法训练速度更快、分类精度更高,在处理大规模数据集时具有实时和高效的特性。
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计算机工程. 2014, 40(12): 50-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.009针对位置服务应用中,基于道路网络的移动对象连续K最近邻(CKNN)查询实时响应速度慢的问题,提出基于方向关系约束的移动对象CKNN查询算法CDR-CKNN。采用锥形模型建立方向关系表示模型,将查询中的方向关系谓词转化为开放图形,作为K最近邻查询的约束条件,快速过滤与查询结果无关的道路边,从而避免查找最近邻对象时对道路网的盲目扩展,缩短查找K最近邻对象的时间。实验结果表明,当道路网络规模增加时,CDR-CKNN算法查询性能比IMA/GMA算法提高2倍~3.3倍,其性能受兴趣点对象分布密度影响较小;采用八方向锥形模型比四方向锥形模型的算法查询效率提高1.5倍~3倍。
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计算机工程. 2014, 40(12): 57-62,67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.010领域概念分类体系自动构建在人工智能、自然语言处理和信息检索等领域具有重要作用,但现有研究较多关注通用知识,面向特定领域的研究较少,且存在领域概念间关系抽取准确率以及自动构建算法效率较低等问题。为此,提出一种混合的领域概念分类体系自动构建算法,该算法主要包括领域概念间关系抽取模块和分类体系构建模块。领域概念间关系抽取模块设计考虑中文自身的特点,采取句法树和基于规则相结合的方法,以提高抽取领域概念间关系的查准率和查全率;分类体系构建模块设计采取改进的BRT算法,从而在降低算法复杂度的同时,提高领域分类体系构建的查准率。在通信、金融和计算机领域的实验结果均表明,与BRT算法相比,该算法的构建效果较好,查准率最高可达到89.3%。
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计算机工程. 2014, 40(12): 63-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.011为研究动物迁徙过程中的群体行为特点,需要发现动物的群体性停留区域和时间,然而现有同现模式挖掘算法只关注动物群体同现的瞬时性而未关注同现的持续性。为此,结合同现模式挖掘和经停地分析,提出基于布朗桥模型的重要同现模式挖掘算法。利用布朗桥模型对时空对象的轨迹进行建模,得到轨迹对应的经停地,并在相交经停地中,通过Apriori算法得到重要同现模式。应用青海湖斑头雁的时空数据实验证明了该算法的正确性,并通过分析挖掘出的时空同现模式,发现了斑头雁迁徙过程中的群体性起点区域、终点区域和中途经停区域。
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计算机工程. 2014, 40(12): 68-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.012在思科互联网操作系统(Cisco IOS)中,系统安全漏洞已经成为信息安全风险的主要根源之一,全面发现与及时修补IOS的漏洞非常必要。为此,提出一种基于细粒度污点分析的启发式模糊测试方法。给出细粒度污点传播规则的形式化描述,以及基于细粒度污点分析的安全敏感操作判定规则,为获取启发式信息提供依据;采用启发式测试用例生成的方法,设计并实现Cisco IOS漏洞挖掘原型系统CTaintMiner,测试结果表明,系统具备较好的漏洞挖掘能力,验证了启发式模糊测试方法的有效性。
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计算机工程. 2014, 40(12): 74-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.013完美代数免疫(PAI)的布尔函数能够抵御代数攻击和快速代数攻击。PAI函数的构造是目前布尔函数研究最具挑战性的问题之一。利用布尔函数的双变元表达式和有限域理论,基于Carlet-Feng函数提出一种新的偶数元布尔函数的一般性构造。证明由该构造得到的函数具有一阶弹性和至少次优代数免疫度等密码学性质,给出其代数免疫度达到最优时的充分条件,并比较该类函数、Carlet-Feng函数和由一阶级联方式构造的函数在6~16之间的所有偶数变元下抵抗快速代数攻击能力。实验结果表明,该类函数能更好地抵抗快速代数攻击,且具有几乎完美的代数免疫性能。
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计算机工程. 2014, 40(12): 78-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.014针对确定性公钥密码体制不能抵抗选择明文攻击的弱点,基于REESSE1+公钥密码体制设计2种概率加密方案,使同一明文对应的密文具有不确定性。方案1在明文比特序列的奇数位置插入相同长度的随机比特串,产生新的随机明文序列,并对该序列进行加密;方案2对公钥序列进行重新排列,使用新的公钥序列对明文进行加密。证明2种方案的正确性,并对其安全性和性能进行分析,结果表明,2种方案均可抵抗选择明文攻击,密码强度至少等价于基于离散对数问题的密码方案,同时,其加解密运行时间均少于基于RSA和剩余问题的概率密码方案。
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计算机工程. 2014, 40(12): 83-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.015针对智能电网的安全性和隐私问题,提出一种基于CP-ABE的访问控制模型。为解决单个可信控制中心和多个半可信数据服务管理者之间的瓶颈问题,将数据存储在地域上分散的数据中心,分别由各自的数据服务管理器进行数据的访问控制管理,采用ABE和选择群钥分配的双重加密机制,保护数据机密性。研究结果表明,该模型采用不同地域分散存储密文数据,提高了数据的访问效率和可伸缩性,将重加密的任务交由数据服务管理者完成,远程终端单元不参与属性分配和用户权限撤销,减轻了远程终端单元的计算量、通信量和权限管理代价,且具有授权功能灵活的特点。
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计算机工程. 2014, 40(12): 89-93. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.016为实现更有效、安全的网络数字图像传输,提出一种基于猫映射和DNA编码的图像加密算法。利用广义猫映射对图像像素进行置乱,运用DNA编码对像素进行一定迭代次数的碱基对互补替换,其中迭代次数由Chebyshev映射产生,最后得到加密图像。实验和安全分析结果表明,该算法不仅可以达到较好的加密效果,而且有足够大的密钥空间抵制一般性攻击,可满足抵御统计性分析及攻击性操作等图像加密算法的要求。
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计算机工程. 2014, 40(12): 94-96,103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.017为确保签名算法的安全,现有基于格的数字签名方案在生成签名时存在较高的失败概率(接近2/3),因此需要运行签名算法3次才能生成一个合法签名。为此,提出一种基于格的可证明安全数字签名方案,将消息签名作为Ring-SIS问题,私钥作为Ring-SIS问题的一个解,使攻击者无法根据消息签名得到私钥。基于多项式环下的运算,在签名过程中引入两位随机数,并使用抗碰撞的哈希函数进行随机化,使最终签名分布与私钥分布无关。与现有方案相比,该方案解决了签名生成失败的问题,并且在保证签名算法安全性的同时对现有方案的计算复杂度无较大影响。
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计算机工程. 2014, 40(12): 97-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.018一次性数字签名算法是构造密码协议的基础算法,可用于认证无线传感器网络(WSN)中传输数据的真实性和完整性。针对WSN的应用需求,给出一种高效的一次性数字签名算法。与现有一次性签名算法相比,该算法生成签名简单快捷,只需执行一次模指数乘法运算;签名长度短,只需传输一个群元素;适用范围广,能根据待签名消息的长度自动适配对应的公钥参数,该特性非常适合WSN中数据传输量较小的应用;同时该算法还能在标准模型下得到形式化的安全证明,其抗伪造攻击安全性可归约为双线性映射群中计算的Diffie-Hellman数学难题。
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计算机工程. 2014, 40(12): 104-107,113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.019在云计算应用环境下,由于服务系统越来越复杂,网络安全漏洞和被攻击情况急剧增加,传统的恶意代码检测技术和防护模式已无法适应云存储环境的需求。为此,通过引入高斯混合模型,建立恶意代码的分层检测机制,使用信息增益和文档频率等方法分析和提取样本数据特征值,结合K-L散度特性,提出基于K-L散度的恶意代码模型聚类检测方法。采用KDDCUP99数据集,使用Weka开源软件完成数据预处理和聚类分析。实验结果表明,在结合信息增益和文档频率进行特征分析的前提下,与贝叶斯算法相比,该方法在虚拟环境中恶意代码的平均检测时间降低16.6%,恶意代码的平均检测率提高1.05%。
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计算机工程. 2014, 40(12): 108-113. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.020目前无线局域网中的典型接入认证方案不能较好地支持双向认证,并且效率较低。针对上述问题,利用基于身份签名技术,提出一种新的双向接入认证方案。给出方案的初始化过程、实体间认证协议以及基于该接入认证方案的密钥协商协议,并对密钥协商协议进行效率和安全性分析,结果表明,该协议能以较小的计算代价,实现已知密钥安全、前向安全、未知密钥分享和密钥控制。与EAP-TLS和WAPI2接入认证方案相比,该方案具有无证书、双向认证以及认证效率高等优势。
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计算机工程. 2014, 40(12): 114-120,125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.021互联网的迅速发展与网络服务的高度分散,促使广大网民不断注册更多的账户,并导致口令重用行为普遍化,使得用户信息面临泄露的风险。为此,基于2011年底互联网泄密门数据和大学生在线调查数据,分析了网民口令的结构特征和重用行为,并由此设计融入信息维度和分级管理思想的多维口令体系。该体系以根口令-重用码结构为基础,内容维包含多个独立的信息因子,构成口令的可记忆性主体;形式维负责形式变换,以提升口令的复杂性和安全性;时空维用于保障口令的时效性和重用性。对比量化分析结果表明,该口令体系具备良好的记忆性和便捷性,能有效抵御暴力攻击和熟人攻击。
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计算机工程. 2014, 40(12): 121-125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.022针对陈瑞虎等人提出的门限共享验证签密方案(微计算机信息,2005年第11期),给出针对该方案的攻击算法。基于椭圆曲线提出一种改进的前向安全门限共享解签密方案,证明方案的机密性、不可伪造性与不可否认性。该方案具有门限完备性、抗合谋攻击等安全特性,并且当签密密钥泄漏时,攻击者无法得到对称密钥恢复明文,也无法从之前的签密密文中获得秘密信息,具有签密的前向安全性。分析结果表明,改进方案的整体运算量及签密密文长度小于陈瑞虎等人提出的方案,门限解签密算法的运算及通信效率得到明显提高。
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计算机工程. 2014, 40(12): 126-131. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.023网络中的很多程序资源在知识概念上有内在的联系,却没有超链接将它们连接在一起。将网络程序资源中的算法知识名称获取出来,组织成一个算法知识专家库文件,用于识别程序设计资源所含的知识点,即可将程序设计资源按知识点相互联系。为了自动获取程序资源中的算法知识名称,提出一种基于自然语言处理的算法知识名称发现方法。通过发现含有算法知识名称语句的字符串模式,从程序资源中提取可能含算法知识名称的字符串,从中找出最有可能出现在算法知识名称中的分词,并根据这些分词获取算法知识名称。实验结果表明,与原有人工整理出的算法知识名称集合相比,该方法新增了11.2%的算法知识点和13.6%的算法知识名称。
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计算机工程. 2014, 40(12): 132-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.024在块正交匹配追踪算法中,候选集匹配原子块的选择策略对信号重建具有重要作用,但是该算法在迭代选择原子块的过程中,每次选择当次最优迭代的原子块,并不能保证最终迭代性能是最优的。为此,提出一个基于前向预测的最优匹配原子块选择策略的块正交匹配追踪算法,通过预测原子块在未来迭代过程中的性能选择最优匹配的原子块。实验结果表明,与块正交匹配追踪算法相比,该算法的重建误差随前向预测参数的增大而减小。
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计算机工程. 2014, 40(12): 136-140. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.025自动部件标注是一项复杂的视觉识别任务,但传统训练算法不适用于分布差异下的参数学习。为此,将部件标注描述为基于结构化输出的分类问题,提出一种支持结构化模型的自适应学习算法。通过引入基于相似度的正则算子,重新定义结构化支持向量机的损失函数,使训练损失度和源-目标参数差异度同时最小化。实验结果表明,与传统监督学习算法相比,该算法可使标注准确率提升2%~4%,同时指出部件位置特征的分布差异相比外观特征对自适应学习性能的影响更大。
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计算机工程. 2014, 40(12): 141-145. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.026通过研究大量包含歧义的短语实例,分析计算机处理过程中遇到的短语结构边界判定的歧义问题。针对“v+n+n”这种常见的歧义格式,采用条件随机场模型进行消歧。结合哈萨克语的语言特点,提出基于哈萨克语词尾的类别及位置信息来构建特征模板的方法。以新疆日报(哈语版) 2008年30天的数据统计为实验语料,加入消歧策略后名词短语和动词短语的识别准确率分别达到87.23%和97.46%;召回率分别达到80.12%和95.80%。实验结果表明,将提取出的特征引入到条件随机场模型后,系统的准确率、召回率和F值均有所提高。
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计算机工程. 2014, 40(12): 146-150. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.027标准差分进化(DE)算法在高维多峰等复杂函数优化时易出现早熟现象,并且算法后期收敛速度较慢。为此,研究2种标准差分进化算法的变异策略(DE/rand/1和DE/best/1),并将其进行串行组合,提出一种多变异策略的差分进化算法(MDE)。在4个Benchmark函数上的测试结果表明,在多变异策略下,通过对MDE算法控制参数的调整能有效拓展和平衡改进后算法的全局与局部搜索能力,其所得最优解的精度、算法的收敛速度都较标准差分进化算法有明显优势,能较好地解决电力负载分配问题。
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计算机工程. 2014, 40(12): 151-155,160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.028在利用智能化方法实现辅助决策的过程中,为提高模糊规则在使用中的准确度和可靠性,定义C-E模型,引入语义限制函数描述模糊规则的倾向程度。通过对专家意见的量化转换,初始化拟合规则的语义限制函数,并提出一种误差校正方法,在规则匹配过程中校正语义限制函数误差,进而构建可自适应调整的模糊规则。借鉴框架表达法的设计思想,采用框架-模糊规则组的设计思路,完成基于语义限制的模糊规则结构的设计,为该结构的吻合度计算提出一套较为科学的计算方法,以此达到挖掘专家的深度认知和潜在经验、降低专业知识影响、提高模糊集下精细化计算的目的。某采油厂的应用实例表明,利用基于语义限制的模糊规则结构可有效地实现对于故障井诊断的专家知识设计。
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计算机工程. 2014, 40(12): 156-160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.029提出一种基于云模型的入侵杂草优化算法,根据杂草适应度值的大小将杂草种群分为优良子群、普通子群和较差子群。通过CR调整标准差,不同的子群采取不同的标准差进行扩散,优良子群采用较小的标准差进行精细搜索,普通子群利用云模型的随机性和模糊性动态调整标准差,进行自适应搜索,较差子群采用较大的标准差进行全局搜索。由此加快了算法的收敛速度,较好地平衡了全局搜索能力和局部搜索能力,并且在一定程度上避免了算法陷入局部最优。对7个测试函数进行仿真实验,结果表明,该算法具有较高的寻优精度和更快的收敛速度。
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计算机工程. 2014, 40(12): 161-165,171. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.030对于图文不符的低质量网页,现有基于文本关键词的图片搜索引擎得到的结果相关性较差。针对该问题,将图片的相似性聚类信息和网页质量因素融入文本分析过程,提出一种基于相似图片聚类的Web文本特征算法。根据网页PageRank值、关键词HTML标签类别和关键词词性类别的不同,分别赋予其不同的权重并代入计算公式,综合计算得到整个聚类中全部关键词的文本特征值,并通过设置阈值提取高相关文本。对随机选取的15个图片聚类进行实验分析,结果表明,与百度和谷歌目前所用图片搜索算法相比,该算法能够准确地找到反映图片内容的真实文本,提高图片检索的精度。
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计算机工程. 2014, 40(12): 166-171. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.031为提高新安江模型中参数估计的优化精度和算法性能,提出一种改进的人工蜂群(ABC)算法。设计基于最优个体的寻优和保优策略,采用寻优策略提高观察蜂的深度搜索能力,通过保优策略确保侦察蜂不会丢弃当前最优解,从而使算法能够在较短时间内得到收敛。将改进算法应用于新安江模型的参数估计中,并与ABC算法和SCPSO算法的参数估计结果进行对比。实验结果表明,改进算法得到的参数优化精度比ABC算法提高约4%,比SCPSO算法提高约1%,并且具有较快的收敛速度。
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计算机工程. 2014, 40(12): 172-176,181. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.032基于和声搜索和蚁群算法优化后的BP神经网络,提出一种风电机组齿轮箱故障诊断方法。将蚁群算法的信息素更新机制用于和声搜索算法中,提高和声搜索算法的收敛速度,并利用和声搜索算法的个体扰动策略和随机搜索机制改善蚁群算法过早收敛的问题。利用该方法对BP神经网络的权值和阈值进行优化,克服BP神经网络算法易陷入局部最优解的缺点,提高神经网络的训练效率和收敛速度。测试结果表明,该方法诊断结果正确且精度高,将经和声蚁群耦合算法优化后的BP神经网络用于风电机组齿轮箱故障诊断是有效的。
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计算机工程. 2014, 40(12): 177-181. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.033词语语义相似度计算在信息检索、文本聚类、语义消歧等方面有着广泛的应用。基于《知网》提出一种词语语义相似度算法。设计一种义原分类,将义原分为第一基本义原、其他基本义原和间接义原3类。与以往义项相似度计算方法不同,根据不同类义原对义项相似度影响的大小,分别使用不同的义原相似度计算方法进行义项相似度的计算。利用词语之间第一基本义原相似度最高的义项组合进行词语语义相似度计算,剔除相似度较低的组合对词语语义相似度结果的影响。实验结果表明,该算法能有效提高运算效率和精确度。
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计算机工程. 2014, 40(12): 182-187,194. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.034在噪声环境下,存在扩展目标数未知且变化的多扩展目标跟踪量测集难以划分、计算代价高的问题。为此,提出一种基于均值漂移聚类的量测集划分算法。通过迭代更新中心点,使其收敛于局部最优,并引入极大似然估计技术估计每个划分子集中的目标数,对于目标数大于1的子集采用模糊C均值聚类算法进行二次划分,使得划分的量测子集与各个扩展目标一一对应。实验结果表明,该算法在多扩展目标量测集划分性能上明显优于传统的距离划分和K-means++划分算法,尤其是在保持跟踪精度的前提下量测集划分数和计算代价明显降低,且能较好地划分紧邻扩展目标的量测集。
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计算机工程. 2014, 40(12): 188-194. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.035针对现有聚类算法在计算网格密度时未考虑周围空间的影响因素而导致聚类边界不平滑的现象,提出一种基于扩展网格和密度的数据流聚类算法。通过动态确定网格扩展区域,将网格密度计算范围从本网格合理地扩展到相邻网格空间,进而根据算法中引入的凝聚度衡量周围空间数据点对网格密度的影响。为进一步精确聚类边缘的轮廓分布情况,使用边界点距离阈值函数从噪声中分离出类的边界点,并给出一种改进的网格合并方法,根据簇间连通性简化网格簇合并的判断条件,有效减少算法执行时间。实验结果表明,该算法具有较高的聚类质量和聚类效率。
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计算机工程. 2014, 40(12): 195-198,204. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.036由于梯度方向直方图(HOG)特征很难区分与行人具有相似轮廓的物体,并且未能较好利用红外图像中行人轮廓内部的亮度信息。为此,提出一种新的特征——梯度方向和强度直方图(HOGI),将其应用于红外行人检测中。通过支持向量机(SVM)融合多特征的方法,避免多特征串联时维度过高的问题。实验结果表明,与HOG相比,HOGI在不增加特征维度和计算量的情况下,漏报率平均降低50%左右。通过基于滑动窗搜索法对实际红外图像进行检测发现,HOGI+SVM方法比HOG+SVM方法具有更好的检测效果。
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计算机工程. 2014, 40(12): 199-204. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.037编码识别是网页内容过滤的必要前提,多种中文编码共存给中文网页的内容过滤带来不便。针对上述问题,提出一种基于字频分布的中文网页编码识别算法。根据汉字的使用频率,选取使用频度较高的字符构成高频字符编码表,以高频字符编码作为关键字,使用改进的模式匹配算法查找待识别网页,并统计匹配次数。将编码的匹配结果作为分析的依据,最终判定待识别网页的真实码制。实验结果证明,与Unigram算法相比,该算法对目前通用的中文编码识别率较高,适合对未知编码的中文网页进行快速编码识别。
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计算机工程. 2014, 40(12): 205-208,213. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.038蚁群算法在解决车辆路径问题(VRP)时存在过早收敛于局部最优解、收敛速度慢等问题,并且由于蚁群算法的参数选择没有严格规定,如果参数选择不当,将影响其寻找最优解的效率。为解决上述问题,将DNA算法中的交叉变异思想应用于基本蚁群算法中,提出一种新的DNA-蚁群算法,将基本蚁群算法中的参数进行DNA交叉变异,有效控制蚁群算法的参数选择,从而得到一组最优参数来求解VRP模型。实验结果表明,DNA-蚁群算法能有效解决车辆路径优化问题,更快寻找到全局最优解或较优解,提高了基本蚁群算法的寻优能力和效率。
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计算机工程. 2014, 40(12): 209-213. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.039数字多频陷波滤波器的作用是同时处理数字信号中多个特定频率分量。传统设计方法通过级联多个单频陷波系统实现,仅适用于陷波频率间隔较大的情况,且存在频率响应不均匀、过渡带增益不对称以及陷波频率点之间增益难以控制等局限性。为此,以改进的自由搜索算法为基础,提出一种数字多频陷波滤波器的设计方法。通过改进陷波系统结构,约束参数空间,建立优化模型,优化配置极点位置,实现具有稳定特性的数字多频陷波系统。仿真实验结果表明,该设计方法在实现准确陷波的同时,可使得过渡带增益对称且可控,通带内频率响应均匀平稳。
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计算机工程. 2014, 40(12): 214-219,224. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.040为提高稀疏非负矩阵分解(SNMF)算法对含噪声图像提取特征的有效性,引入噪声项,并结合SNMF设计新的稀疏优化目标函数,给出该目标函数的优化求解表达式,使提取出的特征具有稀疏性且能增强噪声抵抗能力。针对手机图像,提出一种强鲁棒性的SNMF算法,描述手机待分类界面图和模板子图集概念,以获取手机图像特征,并结合支持向量机实现分类识别。应用结果表明,该算法能够对图像数据进行大规模压缩获取手机图像特征,具有较强的鲁棒性,且以稀疏矩阵作为计算分类识别的目标矩阵,具备较高的识别率。
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计算机工程. 2014, 40(12): 220-224. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.041多类别图像分类是计算机视觉领域的一个基本问题,现有分类方法大多是根据一对多的原则构建一个多类别分类器,在构建分类器时忽视了类与类之间的本质关联,难以较好地利用样本特征。为此,提出一种基于截断核函数的分类器构建方法。利用截断核函数捕捉图像类别之间的关联,同时避免传统核函数在逼近矩阵秩时的偏差问题,并针对建立的截断核函数优化模型,设计一种有效的交叉迭代算法。实验结果表明,该截断核函数方法能够提高图像分类的精确度。
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计算机工程. 2014, 40(12): 225-228,234. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.042图像抽象化的目的是增加具有特定目标的信息,并过滤掉一些不相关或不重要的信息。为进一步提高图像的卡通风格化效果,提出一种基于显著性分割的图像抽象化算法,增强前景物体区域的可视特征,同时去除背景区域的无关细节。采用频率调谐算法获得显著度图,利用Mean-Shift分割算法检测出整个前景区域,与双边滤波和基于流场的边缘检测结合获得抽象化图形,通过软量化方法使产生的风格化图像更具有层次感,并以此为基础对图像进行非均匀的抽象化处理。实验结果表明,该算法能够有效地产生前景特征增强的非真实感图像,使结果图像的前景主题更加突出。
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计算机工程. 2014, 40(12): 229-234. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.043为解决三维模型分割线提取对离散曲率噪声敏感且时间复杂度普遍较高的问题,提出一种基于曲率约束的三维模型凹区域分割线提取算法。依据离散曲率特征划分出三维模型网格顶点的凹区域,根据曲度值获得凹区域中顶点所连接边的权重,以最小权重边作为瘦化算法的起始边,根据瘦化策略得到三维模型分割线,在凹区域范围内提取分割线,以减少曲率噪声对分割线提取的影响并提高提取效率。实验结果表明,该算法具有较小的时间复杂度,且提取的分割线均满足视觉理论最小化原则。
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计算机工程. 2014, 40(12): 235-241. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.044在基于场方向导数的图像局部区域重建过程中,梯度计算对图像边缘的重建效果有很大影响。分析选择单向计算梯度分量的必要性,提出梯度计算的就近原则,对参与梯度分量单向计算的相邻点设置优先级,将缺损点与已知点之间的边缘特征反映在已知点的梯度中,进而影响重建过程,从而实现对图像中边缘特征的重建。实验结果表明,采用该梯度计算模式能有效改善对图像边缘特征的重建效果。
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计算机工程. 2014, 40(12): 242-246. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.045在远程多维空间对象融合过程中,对象之间不一致的空间几何关系会导致观察者空间感错乱,从而造成空间对象融合的沉浸感缺失。为此,基于深度传感器获取的深度信息,克服现有融合方法操作复杂性高、可移植性差及准确率低等问题,提出一种基于几何规则的多维空间对象融合模型。建立背景深度恢复模型修复目标空间的深度缺失区域,设计多层几何表达模型,即几何块结构模型及邻域微结构模型,采用决策树方法恢复源空间前景区域的深度信息,基于彩色信息及深度信息得到几何一致的融合效果。实验结果表明,该模型能够有效降低时间复杂度,同时具有较高的精准度及鲁棒性。
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计算机工程. 2014, 40(12): 247-250,257. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.046借鉴静态图像中通过计算像素灰度的谱残差检测显著性区域的方法,提出基于运动谱残差的视频显著性检测算法。通过提取每一帧的运动矢量场,对矢量场的水平和垂直分量分别计算运动谱残差,融合2个方向的运动谱残差形成运动谱残差图,将谱残差图进行顶帽变换形成视频显著图。实验结果表明,该算法能准确地分割出各种运动场景的显著性区域,在检测效果和抗噪能力方面优于现有视频显著性检测算法,适用于运动微生物检测、行人车辆检测等领域。
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计算机工程. 2014, 40(12): 251-257. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.047通用UDP协议传输实时视频时存在延时较长的问题。为此,提出一种基于贝叶斯分类器的自适应视频实时传输方法。在发送图像数据前进行帧内压缩,压缩过程根据网络的实时带宽调整压缩质量因子,进行分组发送。在接收端进行数据包重组并解码,利用贝叶斯准则得出自适应调整的阈值,对使用自适应算法与使用固定因子情况下产生的延时进行比较,分析延时产生的原因。实验结果表明,该方法由于优化了传输数据队列的长度,在不增加网络延时的情况下,局部时间内提高了视频图像的传输质量。
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计算机工程. 2014, 40(12): 258-261,266. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.048针对高清电子内窥镜视频处理系统的高实时性要求,提出一种基于TILE-Gx36多核处理器的高清电子内窥镜系统低时延视频处理设计方案。将内窥镜的视频处理任务按流水线的处理方式划分为视频采集、视频处理和视频送显,并利用多核处理器的并行处理能力,从视频采集、视频处理2个环节入手,采用减少视频采集等待时间的方法来减少采集延时,通过优化插值算法和实现多任务负载均衡的并行处理来提高视频处理环节的效率。实验结果表明,该方案的实时视频处理延时在19.4 ms以内,达到了医用电子内窥镜领域的较高水平。
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计算机工程. 2014, 40(12): 262-266. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.049针对传统三维声纳成像系统集成度低、实时性差的问题,提出一种手持式三维声纳实时成像系统设计方案。利用DM8127实现声纳图像的处理,通过坐标转换数组预生成、自适应阈值的网格构建等方法实现实时高精度的三维建模,同时采用多线程并行处理架构改善网格构建时的系统处理性能,降低处理时延,并利用OpenGL ES 2.0实现三维声纳图像的渲染和显示。实验结果证明,该系统能清晰显示水下探测目标,且实时成像速率高达25 帧/s,满足系统实时性要求。
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计算机工程. 2014, 40(12): 267-271. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.050为在DaVinci嵌入系统中显示图形用户界面(GUI),提出一种基于DaVinci视频流的GUI系统设计方案。通过修改DaVinci Vpif接口Linux核心驱动,使其能够支持用户层和驱动层的多缓冲区共享队列。在Vpif的Linux核心驱动中加入增强型直接内存存取功能,实现缓冲区的自动调度。在用户层通过多层GUI系统,设计不依赖于Framebuffer、分层封装的嵌入式GUI界面,使得系统不仅能够支持视频流的处理,而且能在视频流上实现GUI系统与视频处理系统的切换。分析结果表明,该系统能提供用户图形化参数配置的界面,具有资源消耗少、效率高等特点。
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计算机工程. 2014, 40(12): 272-276. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.051针对高效视频编码(HEVC)中编码单元(CU)进行四叉树递归遍历时间较长的问题,提出一种基于纹理四叉树的快速HEVC帧内编码算法。采用Sobel算子对当前视频图像提取边缘,利用最大类间方差法剔除弱边缘并保留强边缘。通过递归方式对边缘图中的每个64×64单元建立纹理四叉树,使用视频图像的纹理四叉树结构对CU最优分割组合进行预测。对于不同大小的分割单元,无需完全递归遍历所有的CU深度,从而缩小CU搜索范围,节省编码时间。实验结果表明,与HEVC标准算法相比,该算法亮度分量的码率平均增加了0.50%,信噪比和编码时间分别减少了0.03 dB和28.70%。
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计算机工程. 2014, 40(12): 277-281. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.052端点检测是语音信号处理的一个关键环节。为提高语音在低性噪比以及非平稳噪声环境下的端点检测性能,在长时信号变化特征(LTSV)的基础上提出一种新的D-LTSV语音端点检测方法。采用Bartlett-Welch方法估计语音谱,分析语音谱在长时域上的熵,利用倒谱的动态特性分析方法提取连续帧熵值的动态变化特征。实验结果表明,D-LTSV综合考虑了语音的非平稳性和帧间非平稳性的动态变化情况,具有比LTSV更好的分辨能力,特别是在低性噪比和非平稳噪声的环境下,D-LTSV的分辨能力提升了50.77%,能够准确地进行端点检测,具有更强的鲁棒性。
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计算机工程. 2014, 40(12): 282-286. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.053针对道路监控视频中特定车辆图像序列的关键帧提取问题,在运动对象检测的基础上,提出一种关键帧提取方法。将积分通道特征和面积特征作为图像特征描述子,结合AdaBoost训练分类器,实现道路监控视频车辆序列图像中关键帧的提取。通过运动对象前景检测技术获得出现在监控区域的运动车辆最小外接矩形图像序列,选择满足监控分析需求(车牌清晰度高,能判断车型)的若干帧作为正样本,其他不满足监控分析需求的作为负样本,提取样本图像的面积特征和积分通道特征,利用AdaBoost方法训练得到一个分类器,使用AdaBoost分类器对测试样本进行分类,根据打分规则提取关键帧。实验结果表明,该方法能提取运动车辆从进入到离开监控区域的序列图像帧中最清晰的图像,实现道路车辆监控视频分析数据的有效压缩。
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计算机工程. 2014, 40(12): 287-291. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.054针对传统标志位编码算法的编码代价大、海量监控视频难于浏览等问题,提出一种支持视频检索的对象标志位高效编码算法。基于对象区域信息、语义信息生成标志位来存储监控视频,根据视频编码和视频分析结果,生成对象区域信息与语义信息,利用基于区域生长的帧内编码算法消除空域冗余,基于运动估计的帧间编码算法从分像素精度上消除时域冗余,将对象区域信息、语义信息同时编码到原始视频码流中,实现监控视频的快速浏览与检索。实验结果表明,与基于欧式距离的帧内编码算法相比,该帧内编码算法的编码代价降低4%~14%,帧间编码算法降低28%~48%;基于对象标志位的视频解码能生成用户感兴趣的检索视频,提高用户浏览效率。
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计算机工程. 2014, 40(12): 292-295,301. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.055传统连续碰撞检测算法处理变形三角网格模型时需要大量冗余元素测试。为此,提出一种基于网格拓扑优化的连续碰撞检测优化算法。为减少冗余元素测试,在底层剔除使用2个步骤,采用网格拓扑进行优化,使相邻三角面片不必执行所有的15对元素测试,并使用额外包围盒进一步剔除不相交基元。实验结果表明,该算法可以减少大量的不必要元素测试,提高剔除效率及连续碰撞检测的整体性能,相比额外包围盒算法元素测试个数约减少了5/6,相比三角形表示算法和孤儿集算法元素测试个数约减少了一半。
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计算机工程. 2014, 40(12): 296-301. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.056针对三维矿床地质模型构建及后续应用分析中的需求,提出一种基于空间索引与碰撞检测的不规则三角网(TIN)快速求交算法。通过建立TIN模型的空间格网索引,将相交测试与计算限定在映射于同一个空间格网单元内的三角形对之间,在求交计算过程中,应用包围盒碰撞检测方法快速剔除不相交三角形对,并分别采用边-面及改进的边-边求交算法计算异面与共面三角形交线,并根据交线段之间的空间邻接关系完成交线的快速分离。实验及应用结果表明,该算法效率高、运行稳定、计算结果可靠,能够满足大规模TIN快速求交计算的需要。
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计算机工程. 2014, 40(12): 302-305. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.057基于模拟退火的现场可编程门阵列(FPGA)布局算法在计算关键度时存在一定的偏差。为此,提出一种FPGA布局时延改进算法。利用不同的模拟退火温度和交换接收率,以及前后2次布局的时延代价差,对FPGA布局的时延代价进行补偿。通过增加时延补偿模块来调整布局的代价函数,达到重新寻找布局过程中被遗弃的较优解的目的。实验结果表明,在MCNC基准电路上使用改进算法,布局的时延代价和线网代价分别比改进前的算法减少19.2%和0.5%。此外,电路的关键路径时延也得到了不同程度的改善,使得布局质量在各个方面都明显优于优化前的通用布局布线算法。
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计算机工程. 2014, 40(12): 306-311. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.058为探索中医脉象的形成与人体循环系统及血管生理参数之间的联系,在心血管双弹性腔模型基础上,借助Simulink仿真外周阻力、血管顺应性、血液流动惯性变化对脉波图时域特性的影响规律,并利用中医脉象模拟系统,通过改变血液粘度、血管弹性、外周阻力及取脉压力,实测和验证Simulink仿真结果,建立心血管生理参数与理论模型之间的联系。实验结果表明,血液粘度变化对外周血管阻力有一定影响,血管弹性与顺应性直接相关,同时脉诊的取脉过程也会对血液惯性造成影响,继而改变输出波形。该成果为中医脉诊在动脉硬化、高血粘等疾病早期客观化诊断领域提供了理论支持。
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计算机工程. 2014, 40(12): 312-315. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.059介绍基于虚拟桌面和GPU透传技术实现多用户共享图形工作站的主要设计思想和实现框架,对图形工作站共享技术的应用方案和性能进行阐述。提出将虚拟桌面技术应用于图形工作站,为用户创建各自独立的虚拟桌面,分享图形工作站的CPU、内存、硬盘等物理资源。同时,借助GPU透传技术,将图形工作站的物理显卡分别透传到各个虚拟桌面,使图形工作站可供与显卡数目相同的用户共享使用。测试结果表明,通过该技术用户可以快速地连接到自己的虚拟桌面运行图形密集型应用程序,图形处理将交付给透传过来的物理显卡执行,能够确保图形设计所需要的性能。
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计算机工程. 2014, 40(12): 316-320. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2014.12.060通过分析超宽带信道本身特性,利用混沌序列良好的随机性,提出一种基于Logistic混沌序列的超宽带信道估计方法。通过Logistic映射产生伪随机序列,对准托普利兹矩阵进行正交变换,产生新的改进型矩阵,并将该矩阵作为压缩感知的测量矩阵,建立贝叶斯压缩感知数学模型对超宽带信道进行估计。仿真结果表明,在同等的实验条件下,与传统的重构算法相比,该方法具有更高的抗噪声性能和重构精度。
2024
第50卷 第10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
执行主编：胡冰
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（稿件问题请直接联系栏目编辑） E-mail: ecice06@ecict.com.cn
国内刊号：CN 31-1289/TP
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