2017年, 第43卷, 第4期　刊出日期：2017-04-15

  

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  2017年第4期《计算机工程》中英文目录

  计算机工程. 2017, 43(4): 0-0.

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先进计算与数据处理
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  基于中国观鸟数据的移动对象周期模式发现

  陈东,邵增珍,魏争争,刘衍民

  计算机工程. 2017, 43(4): 1-7.

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  移动对象的轨迹数据中包含大量时空信息,挖掘时空信息背后隐藏的周期模式对掌握移动对象变化规律具有重要作用。为此,提出一种三阶段移动对象周期模式检测算法,通过研究轨迹点的时空特征识别并剔除重复数据,利用密度聚类算法发现轨迹点密集区域并找出密集区域中每一类移动对象的周期模式,解决移动对象轨迹周期模式挖掘中轨迹数据重复、采样数据不连续及潜在周期模式发现问题。基于2003年—2015年中国观鸟记录中心、中国观鸟年报等公开数据的实验结果表明,该算法可有效处理轨迹数据并准确挖掘出规律性移动对象的周期模式。
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  基于Storm的电网时间序列数据实时预测框架

  吴克河,朱亚运,李皓阳,李权

  计算机工程. 2017, 43(4): 8-14.

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  对电网运行产生的时间序列数据展开实时预测研究,提出基于Storm平台和ARIMA模型的预测框架。分析不同类型电网时序数据的特点,预设拟合模型以降低模型构建的盲目性,缩短预测时间,同时设计基于HBase的新型时序数据存储模式加快数据检索速度。通过对海量的时序数据源进行并发预测,比较不同数据样本对预测值的影响并实时分析预测误差。经实例从预测精度、运算速度、占用资源3个角度验证了该框架的有效性与实用性。
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  一种动态实时高校建筑能耗异常检测方法

  江航,卢暾,顾寒苏,丁向华,顾宁

  计算机工程. 2017, 43(4): 15-20,27.

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  针对静态建筑能耗异常检测方法在动态高校建筑能耗环境中容易出现误判的问题,提出一种改进的高校建筑能耗异常检测方法。采用SA-DBSCAN算法根据能耗数据的统计特性自适应识别建筑能耗模式,利用C4.5算法构建能耗模式判定树,依据判定树得到实时能耗数据的相应类别后使用LOF算法进行离群分析检测异常。将判定正常的能耗增量地更新到建筑能耗模式中,并根据更新结果动态调整异常检测模型。实验结果表明该方法能有效检测异常能耗数据并逐步拟合高校建筑能耗环境的变化来减少误判。
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  基于KD树划分的云计算DBSCAN优化算法

  陈广胜,程逸群,景维鹏

  计算机工程. 2017, 43(4): 21-27.

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  在并行RDD-DBSCAN算法的数据划分和区域查询过程中会对数据集进行重复访问,降低了算法效率。为此,提出基于数据划分和融合策略的并行DBSCAN算法(DBSCAN-PSM)。利用KD树进行数据划分,实现数据分区与区域查询步骤的合并,从而减少数据集的访问次数以及降低I/O过 程对算法效率的影响。采用判定数据点自身属性的方式,对标注为边缘点的数据进行融合,避免全局标记的额外时间开销。实验结果表明,DBSCAN-PSM算法相比RDD-DBSCAN算法可节省18%左右的运行时间,适用于处理海量数据聚类问题。
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  基于时空相似度感知的Web服务QoS协同过滤推荐

  卢凤,李海荣,韩艳

  计算机工程. 2017, 43(4): 28-33,38.

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  在Web服务推荐过程中,Web服务缺失服务质量(QoS)值的预测精度会对服务推荐合理性产生重要影响。为此,结合时空相似度感知,提出一种新的Web服务QoS协同过滤推荐算法。从QoS协同预测角度对Web服务推荐系统框架进行设计,并给出相关参数集合定义。针对传统top-K算法中部分服务与目标服务不相似的问题,利用时空相似度感知结合相似权重的方式预测缺数据,以提高预测精度,并通过简单示例给出算法的计算过程。实验结果验证了该算法的有效性。
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  面向社交大数据的个体行为信任评价

  黎梨苗,陈志刚,刘志雄,叶晖

  计算机工程. 2017, 43(4): 34-38.

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  由于大数据环境下个体行为具有多样性的特点,使得基于局部信息的一般个体行为信任评价模型考虑因素不全面,导致个体面临信任危机。为此,提出一种改进的个体行为信任评价模型。采用多数据融合获得信任评价结果,利用D-S理论对关联信任评价的个体信任mass函数值与评估结果进行整合,计算个体出现不信任情况的概率。融合个体信任态势求出关联个体的不信任态势,获得个体参与信任评价的权重,得出个体行为信任评价。实验结果表明,与基于局部信息的一般个体行为信任评价模型相比,该模型具有更高的可靠性和安全性。
体系结构与软件技术
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  功耗受限情况下多核处理器能效优化方案

  邱晓杰,安虹,陈俊仕,迟孟贤,金旭

  计算机工程. 2017, 43(4): 39-45.

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  将处理器功耗控制在预算以下有助于降低散热成本和提升系统稳定性,但现有功耗优化方案大多依赖线下分析得到的先验知识,影响实用性,而集中式搜索最优策略的算法也存在复杂度过高的问题。为此,提出功耗优化方案PPCM。利用动态电压频率调整(DVFS)技术控制CPU功耗在预算内以提高处理器能效。同时,将功耗控制和功耗分配解耦合以提高灵活性。采用动态调整的线性模型估计功耗,通过反馈控制技术对其进行调节。以计算访存比为指标在应用间分配功耗,并考虑多线程应用特征进行线程间功耗分配。实验结果表明,PPCM比Priority算法速度平均提高10.7%,能耗平均降低5.1%,能量-延迟积平均降低14.3%。与PCMCA算法相比,其速度平均提高4.5%,能量-延迟积平均降低5.0%。
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  浮点与整数资源区别分配的SMT处理器取指策略

  蒋生健,胡向东,杨剑新

  计算机工程. 2017, 43(4): 46-51.

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  在同时多线程处理器中,各线程对于浮点和整数资源需求不同,合理分配线程的共享资源是提升处理器整体性能的重要因素。为此,提出一种浮点与整数资源区别分配的取指策略,合理分配各个线程对于浮点和整数资源的使用情况。实验结果表明,与ICOUNT,STALL等策略相比,该策略在算术平均IPC和调和平均IPC方面均取得一定的性能提升,同时其在处理浮点和整数混合型程序时也具有优势。
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  基于总线负载的自适应频率调节系统

  李瑞祥,林志涛,马德

  计算机工程. 2017, 43(4): 52-59.

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  系统总线是片上系统中承载IP通信的模块,现有研究多通过静态预设的方法使总线频率在满足最高性能的需求下保持不变,造成性能浪费。针对该问题,提出一种动态功耗管理策略,实现自适应频率调节系统。通过监测总线主设备的负载状态,根据程序运行的历史结果预测下一时间段的总线负载需求,并对预测结果自适应配置最佳总线频率,从而在达到性能要求的前提下保持最小功耗。该策略能够快速建立稳定的频率调节模式,具有较好的稳定性和可靠性。实验结果表明,该策略相比静态管理策略可使总线功耗降低45.6%~50.7%。
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  信息物理融合系统任务调度权限控制策略

  张晶,陈垚,范洪博,孙俊

  计算机工程. 2017, 43(4): 60-66.

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  信息物理系统任务调度中计算时序约束与硬件能耗阈值存在冲突,难以保证执行顺序正确。为此,提出一种任务调度权限控制策略。采用超致密时间模型表达全局时间信号,以事件的剩余价值密度、执行积极性、资源消耗3个约束条件刻画任务的价值量、截止期及能耗,为任务实时分配设备与资源,减少颠簸现象。仿真结果表明,该策略能提高任务累积价值,降低能耗与执行时间,使系统获取更高的综合效益。
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  基于Ceph文件系统的元数据缓存备份

  詹玲,方协云,李大平,万继光

  计算机工程. 2017, 43(4): 67-72,83.

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  针对Ceph文件系统元数据写操作响应时间较长的问题,提出一种对元数据缓存进行备份的方案。该方案采用多个元数据服务器之间互相备份写缓存数据的方法,保证元数据的可靠性,并设计基于元数据热度的多队列缓存组织结构,以及相应的缓存预取与倒盘算法。实验结果表明,与原始的Ceph系统相比,该方案的元数据访问性能提升15.7%。
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  高通量众核并行模拟加速技术研究

  方国庆,李文明,余洋,张洋,叶笑春,安虹

  计算机工程. 2017, 43(4): 73-78,89.

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  高通量应用的迅猛发展使得模拟速度成为大规模众核体系结构研究的瓶颈。为此,基于高通量众核结构模拟平台,提出一系列模拟加速技术。采用查找表方法加速指令译码,从事件调度算法、时间推进算法以及队列无锁化等角度优化并行离散事件模拟框架,以内存池管理方案提高内存管理效率。实验结果表明,与优化前方案相比,查找表、并行离散事件模拟和内存池3种加速方案在模拟速度上表现较优。
移动互联与通信技术
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  基于ZigBee通信的微电网监控网络

  齐志远,李志峰

  计算机工程. 2017, 43(4): 79-83.

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  为实现分布式发电微电网的灵活组网,将ZigBee应用到微电网监控网络中进行信息传输,提出一种将通信地址采用动态分配短地址附加虚拟短地址的方法,以进行微电网各单元地址唯一性识别。通过网络节点优先接入能量峰值高的信道方式,提高通信链路的可靠性。实验结果表明,动态分配短地址与虚拟短地址相结合能够正确识别现场设备的地址,与ZigBee设备出厂时分配的64位唯一地址相比,应用短地址能更有效减小通信中数据包的长度,网络测试证实其通信距离和数据传输稳定性满足微电网监控网络的需求。
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  一种基于偏移编码特里树的高效IP寻址算法

  李建辉,张永棠

  计算机工程. 2017, 43(4): 84-89.

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  提出一种新的偏移编码特里树(OET)的IP寻址算法,即采用OET表示一组IP前缀规则,以减少其存储空间需求。OET的每个节点仅维护1个下一跳步位图和1个偏移值,不需要孩子指针和下一跳步指针,从而提高了IP寻址性能。采用实际IP前缀规则集进行实验评估,与树位图特里树相比,对于实际IPv4和IPv6前缀规则集,OET在存储空间开销上分别减少60%~76%和55%~63%,是一种存储高效的数据结构,整个OET可存储在片上存储器中,能实现高速的IP地址查找,满足虚拟路由器和软件路由器的可扩展性要求。
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  内容中心网络中基于K核分解的缓存决策策略

  刘锐,李俊

  计算机工程. 2017, 43(4): 90-93,99.

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  内容中心网络(CCN)默认采用的处理缓存方式存在严重的缓存冗余,而基于介数的缓存决策虽然降低了缓存冗余,但其计算复杂度较高,不适合部署在CCN网络层。为此,提出基于K核分解的缓存决策策略。给出基于K核分解方法的K核值指标定义,将数据对象缓存到请求路径上K核值最高的节点,并给出当K核值相同时依据剩余缓存空间和请求跳数的决策策略。仿真实验结果表明,基于K核分层的缓存决策策略具有较快的收敛速度,在缓存系统稳定时有更高的缓存命中率和更快的缓存响应速度。
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  基于时变差别适应度的网络演化模型

  马路,卢罡,郭俊霞

  计算机工程. 2017, 43(4): 94-99.

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  将节点适应度的时变性和差异性抽象为时变差别适应度,在适应度模型的基础上,提出一种改进的网络演化模型。网络中新加入的节点趋向于连接节点入度大及感兴趣的节点,节点在演化过程中会随时与其他节点进行连接和断开。基于此,综合优先连接、随机加边、随机减边、节点互粉等机制实现网络演化。通过仿真分析节点的时变性和差异性对网络演化的影响,结果表明,该模型生成的网络度分布呈幂律分布,具有小世界现象,且与真实网络拟合度较高,验证了模型的正确性和有效性。
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  一种基于反馈调节的无线体域网功率控制算法

  经贞,谢志军,石守东,江先亮

  计算机工程. 2017, 43(4): 100-104,109.

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  无线体域网中节点功率控制需要根据当前链路状况动态调节,信号强度反映的链路状况和固定的函数模型在人体环境变化下能耗较大。针对上述问题,提出一种反馈调节算法,以合理选择功率等级。采用链路质量均值表征链路状况,用比例、积分、微分算法进行反馈控制。实验结果表明,与传统乘增加减算法和动态姿势推测算法相比,在保证97.6%包接收率的前提下,该算法的节点平均能耗分别减少17.3 mW和13.7 mW,网络生存期平均提高28.7%和23.4%。
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  基于凸优化的小蜂窝网络最小功耗方法

  王鑫,韩燕,孙强,徐晨

  计算机工程. 2017, 43(4): 105-109.

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  在考虑所有用户服务质量和每根天线功率约束的前提下，为使整个下行多用户小蜂窝网络的功耗最小，提出一种网络功耗优化方法。用半正定松弛方法将初始功耗最小问题转化成凸问题，再用凸优化工具箱求出功耗的最优解。发现小蜂窝网络每个接入点工作的天线数和被服务的用户数之间存在1∶1的数量关系，可使功耗最小，因此利用该特点，在功耗优化之前先进行天线选择，从而进一步减少功耗。仿真结果表明，与只做功耗优化、不做任何功耗优化和天线选择的方法相比，该优化方法的网络功耗最小。
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  稀疏互质阵列的迭代加权l1范数约束来波方向估计

  刘庆华,周秀清

  计算机工程. 2017, 43(4): 110-115.

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  在阵元数确定的情况下,稀疏互质阵列能增大阵列孔径。为利用阵列的互质关系形成具有更多自由度的互质差合成阵列,采用稀疏重构方法,提出一种迭代加权l1范数约束波达方向(DOA)估计算法。通过矢量化对稀疏互质阵列进行孔径扩展,进而在相应的过完备基下获得观测模型的l0范数约束稀疏重构,再用加权l1范数约束代替l0范数约束重构方法,采用多次迭代运算求取最优解实现DOA估计。实验结果表明,该算法能够更好地利用稀疏互质阵列的阵列孔径,提高测向精度,并且通过迭代运算来弥合l1范数约束与l0范数约束之间的差别,克服传统l1范数约束类算法存在估计偏差的缺点。
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  基于公交系统的异构车载网路由协议

  李根,马懋德,刘春凤,舒炎泰

  计算机工程. 2017, 43(4): 116-121,125.

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  现有的车载网路由协议通常只利用车载网的单一特性进行路由设计,造成消息投递率过低或延迟过高。为此,提出一种整合专用短程通信与长期演进技术的异构车载网多属性决策路由协议。该协议在整合长期演进技术的基础上,以公交车辆与公交车站作为骨干网络,使用多属性决策的方法进行路由选择。仿真结果表明,与基于位置信息的贪婪边界协调者路由以及基于公交系统的距离向量路由相比,该协议能够有效地提高消息投递率并降低消息延迟。
安全技术
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  星地量子密钥分发中的数据协调方法

  钟先锋,汤煜,金标,吴腾,李凤芝,刘尉悦

  计算机工程. 2017, 43(4): 122-125.

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  量子密钥分发是基于量子物理基本定律来确保通信双方的安全性。低交互次数的数据协调是星地量子密钥分发数据后处理阶段的关键,依据星地量子密钥分发中数据协调的特性和要求,提出一种基于Turbo码的星地量子密钥分发数据协调模型。该模型重新修改和设计Turbo码的编解码模型及其译码算法,可解决星地量子密钥分发的数据协调过程需多次信息交互的问题。仿真结果表明,经过一定的迭代次数后,Turbo码可完成不同误码率下密钥的数据协调。

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  白盒可追踪的属性签名方案

  刘雨阳,赵一鸣

  计算机工程. 2017, 43(4): 126-132,140.

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  基于属性的签名协议具有匿名性,且私钥不与用户身份绑定,恶意用户可能利用此性质出售私钥而逃过追究。为此,提出可追踪性属性签名方案,使得系统能够通过泄露的私钥破解匿名性并追踪用户身份。给出具有白盒可追踪性的基于属性数字签名协议的密码学原型。通过将Boneh-Boyen签名算法有机嵌入到用户私钥中,实现白盒可追踪性。分析结果表明,该方案具有可证明安全的不可伪造性和完美隐私性,其时间复杂度与目前最优的可追踪属性签名方案仅相差一个常数。
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  基于规范的贪婪边界无状态路由入侵检测方法

  徐甫

  计算机工程. 2017, 43(4): 133-140.

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  贪婪边界无状态路由(GPSR)协议在移动自组织网络中的应用较多,而相应的入侵检测技术则不够完善。为此,在分析移动自组织网络入侵检测技术的基础上,根据GPSR协议的特点和面临的典型攻击,提出一种GPSR入侵检测方法,制定5条检测规则,并根据规则设计入侵检测算法的基本框架和运行流程。仿真结果表明,该方法对典型攻击具有较高的检测率和较低的误报率。
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  SIMECK32/64算法的不可能差分分析

  陈彦琴,张文英

  计算机工程. 2017, 43(4): 141-144,153.

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  对分组密码SIMECK32/64算法抗不可能差分分析的能力进行研究,利用中间相遇技术,构造该算法的11轮不可能差分路径。采用向前解密4轮以及向后加密4轮进行19轮不可能差分分析攻击。分析结果表明,该路径只需要猜测29 bit子密钥,并且与零相关线性分析相比,针对SIMECK32/64算法的不可能差分攻击的分析复杂度大幅减小。
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  基于组策略的SDN多粒度流量检测系统

  杜瑞颖,胡力,陈晶,陈炯

  计算机工程. 2017, 43(4): 145-153.

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  为提升软件定义网络(SDN)的网络控制力和安全性,通常利用SDN集中管控及流表控制特性开发大量安全应用,但此类安全应用实现功能单一、防护粒度粗,无法对整个网络形成综合防护。针对该问题,设计多粒度流量检测系统。借鉴组策略(GBP)的分组思想对基础设施层进行分组管理,基于模块链实现安全检测功能由硬件设备向软件服务的转型,定义安全检测模块的概念并将其划分为统计型检测、关联匹配型检测以及正则匹配型检测3类模块。利用GBP生成模块链,由模块链调动不同的安全检测模块组合,从而实现多粒度安全检测。通过实验验证了该系统在SDN环境下的可用性,并表明其具有检测粒度细、可扩展性好等特点。
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  基于CRITIC权与灰色关联的隐写分析算法综合评估

  王磊,高茂庭

  计算机工程. 2017, 43(4): 154-159.

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  在基于灰色关联分析的隐写分析算法评估过程中,针对权值分配不合理的问题,采用标准间重要性相关性方法确定各指标的初始权重,结合决策情况对待主动修改的指标权重进行增减,并将这些增减的权重平均分配给被动变化的指标,从而实现对权重的调整,得到各指标的最终权值。运用灰色关联分析法计算各个待评价对象与最优序列之间的加权灰色关联度,并依据加权关联度的大小完成对隐写分析算法的评估。仿真结果表明,与其他隐写分析算法相比,该方法能更加有效地评估各类隐写分析算法的优劣。
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  一种增强的差分隐私数据发布算法

  孙奎,张志勇,赵长伟

  计算机工程. 2017, 43(4): 160-165.

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  为在同等隐私保护强度下提高发布数据的分类准确率,在DiffGen算法基础上提出一种改进的差分隐私数据发布算法GiniDiff。该算法将原始数据集完全泛化,在每轮迭代中通过指数机制选择特化方案,并以构建决策树的方式将特化后的记录划归到新的等价类,使用拉普拉斯机制为等价类计数添加噪声并生成发布数据集。运用基尼系数增益衡量不同特化方案的可用性,合理分配隐私预算并动态计算其消耗,发布数据集的可用性得到有效提高。实验结果表明,该算法发布的数据在分类准确率方面优于DiffGen,接近理想水平。
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  基于身份的服务器辅助验证代理重签名方案

  杨小东,李亚楠,周其旭,高国娟,王彩芬

  计算机工程. 2017, 43(4): 166-170,176.

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  在现有的多数基于身份代理重签名方案中,签名验证过程包含有复杂的双线性对运算,由于执行耗时较长,使其在计算能力较弱的低端计算设备上适用性较低。为提高签名验证效率,结合服务器辅助验证签名和基于身份的代理重签名,引入基于身份的服务器辅助验证代理重签名体制,并给出其安全性定义。设计一个新的服务器辅助验证代理重签名方案,在合谋攻击、自适应选择身份和消息攻击下证明方案的安全性。分析结果表明,该方案将签名验证的大部分计算任务委托给服务器执行,有效减少了双线性对的计算量,降低了签名验证算法的计算复杂度。
人工智能及识别技术
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  基于AHP与SVM的微博机器用户检测方法

  张晓艺,路燕,翟惠良

  计算机工程. 2017, 43(4): 171-176.

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  以新浪微博中的用户为研究对象,分析并提取机器用户的特征,提出一种新的微博机器用户检测方法。通过层次分析法构建分类指标体系,对各指标特征进行量化评估,利用支持向量机(SVM)算法构建机器用户检测模型。测试SVM中不同核函数对各分类指标的重要性预测,并与量化评估结果进行比对,同时测试不同核函数模型的分类精度,对比两项结果综合选择出最优分类器。实验结果表明,该方法能够对微博中的机器用户进行较为精确的检测。

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  基于LDA模型的多角度个性化微博推荐算法

  孙玉洁,秦永彬

  计算机工程. 2017, 43(4): 177-182.

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  通过基于概率的主题挖掘模型隐含狄利克雷分布(LDA)挖掘用户兴趣主题,是目前最常用的用户兴趣主题挖掘方法。为进一步改善用户体验,推荐其感兴趣且质量好、新鲜度高的微博,提出一种新的多角度个性化微博推荐算法。通过微博发布时间、转发数、评论数等特征计算微博重要度,利用LDA模型生成的用户-主题矩阵以及主题-词汇矩阵计算用户对微博的兴趣度,综合考虑微博本身的重要度以及用户对微博的兴趣度对微博进行评分,根据评分结果推荐微博。实验结果表明,该算法与主题模型相结合可有效够提高微博推荐的精准度。
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  基于稀疏贝叶斯模型的特征选择

  祝璞,黄章进

  计算机工程. 2017, 43(4): 183-187,193.

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  通过采用稀疏贝叶斯推理方法,设计出可同时进行学习最优分类器与选取最优特征子集的特征选择概率分类向量机算法。该算法是对概率分类向量机特征选择的扩展,可提高其在高维数据集上的性能。通过选取零均值的高斯分布作为先验,在模型中起到正则项的作用,同时在核函数和特征中引入稀疏,得到泛化性更好的分类模型。在高维度和低维度数据集中的实验结果表明,该算法同时具有较好的分类和特征选择能力。
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  基于词向量的产品评论有用度评估方法

  郑华飞,周向东

  计算机工程. 2017, 43(4): 188-193.

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  产品评论的快速增长以及质量的参差不齐,使得消费者获得有用的产品评论变得困难。为此,提出一种新的产品评论有用度评估方法。引入词向量作为评论文本的深度特征表示,结合结构特征、情感特征、元数据特征等训练回归模型,自动地对评论进行有用度评估并基于有用度对评论进行排序。在Amazon真实数据集上的实验结果表明,该方法在回归性能和排序性能上均优于UGR+LEN+STR方法和基准方法。另外通过挖掘特定领域的词向量特征,该向量模型在RMSE,NDCG等评价指标上可有效地改善评估效果。
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  基于模型空间的树形数据处理方法

  董亚东,李正宇,汪阳

  计算机工程. 2017, 43(4): 194-199,206.

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  树形结构数据包括多个结点的属性信息与结点间的连接结构信息,然而传统的机器学习对树形数据的处理方法比较单一。为此,提出一种适用于树形结构的树形回声状态网络方法,使用树形回声状态网络对树形结构数据进行建模,得到固定维数的空间模型,从而将复杂的树形结构数据转换为模型空间中的点。基于模型空间的思想,通过模型空间中点的距离来度量树形结构数据之间的相似度,并将模型与核方法相结合以提高分类器的判别能力。实验结果表明,树的回声状态网络方法与传统方法相比,在相关数据集上有着较好的测试性能。
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  在线社交网络的自适应UNI采样方法

  尤枫,曹天亮,卢罡

  计算机工程. 2017, 43(4): 200-206.

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  在线社交网络采样方法常作为其他采样方法的评估基准,但是该方法采样命中率和采样效率较低,影响了其应用。为此,提出一种自适应UNI采样方法。该方法将用户ID系统空间划分为若干区间进行采样,根据各区间命中率自适应地调节在各区间的采样概率,以提高采样命中率和效率。设定采样概率下限阈值解决冷启动问题,同时利用区间的采样率调节区间采样概率,防止陷入局部最优。将该方法应用于新浪微博的采样数据进行验证,实验结果表明,该方法可提高采样效率和采样命中率。
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  基于网站层次结构和主题模型LDA的网站自动摘要

  李舒嫒,杨静,顾君忠

  计算机工程. 2017, 43(4): 207-211,,216.

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  近年来自动摘要方面的研究大多是关于多文档和Web网页的,而对网站自动摘要的研究较少。为此,基于主题模型隐含狄利克雷分布(LDA)和网站层次结构提出一个可以自动生成网站摘要的算法。该算法可获取整个网站内的网页信息并进行整合,根据提出的句子权重公式计算句子权重,选取权重最高的句子作为网站摘要。以20个商业和学术网站作为实验对象,使用ROUGE评测标准,结果表明,与仅使用主题模型LDA获取的网站摘要相比,不带停用词的ROUGE-1和ROUGE-L提高 0.32,带停用词的ROUGE-1提高0.39,ROUGE-L提高0.38。与网站首页摘要相比,不带停用词的ROUGE-1提高 0.03,ROUGE-L提高0.06,带停用词的ROUGE-1提高 0.08,ROUGE-L提高0.07。

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  基于社会化标签和历史价格曲线的网络结构个性化推荐方法

  凌霄娥

  计算机工程. 2017, 43(4): 212-216.

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  社会化标签包含商品丰富的内容,体现用户对商品的个性偏好,而商品的历史价格曲线影响用户的购买倾向。为此,提出社会化标签和历史价格曲线的个性化推荐方法。将用户-标签-商品的三部图网络结构分解为用户-标签、标签-商品的二部图网络结构。在用户-标签二部图中,利用商品历史价格曲线的权重,基于商品历史价格曲线求得用户对标签的评分,并区分用户对标签的积极和消极兴趣。在标签-商品的二部图中,计算标签对商品的重要程度。综合2种方法进行商品推荐,实验结果验证了提出方法能够有效提高推荐的召回率和多样性。
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  基于隐结构感知的并列名词短语识别研究

  王浩,姬东鸿,黄江平

  计算机工程. 2017, 43(4): 217-221,227.

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  针对现有并列名词短语识别不能处理短语序列隐含信息的情况,提出一种新的并列名词短语识别方法。采用隐结构感知模型与条件随机场模型,识别并列名词短语序列以及序列中用于连接并列名词短语的连词和标点。针对并列名词短语序列进行任务描述,建立语料库并选择典型的并列名词短语识别特征进行实验。结果表明,隐结构感知模型由于加入序列中的隐含信息,相比传统条件随机场模型在并列名词短语识别中更有优势,F度量值达到86.36%,进而证明该模型能够用于以信息抽取为导向的并列名词短语识别。
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  基于频繁子树模式的评价对象抽取

  田卫东,苗惠君

  计算机工程. 2017, 43(4): 222-227.

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  现有的评价对象抽取方法多基于启发式规则或者基于词性、词形等特征的机器学习方法,未能较好地利用依存分析所揭示出的深层句法关联关系。为此,基于从依存关系树库所挖掘的频繁树模式,提出一种针对中文评论性短文本的评价对象抽取方法。该方法基于依存关系频繁子树模式进行短文本的初始标注,采用错误驱动框架的方法提炼出能反映评价对象特征的频繁子树模式有序模式规则集,并利用该规则集进行评价对象的抽取。实验结果表明,该方法具有较好的稳定性与准确性,在召回率和F1值等评价指标上优于基于支持向量机的方法。
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  第四方物流多到多弹复性网络设计

  李锐,孙福明,佟玉军

  计算机工程. 2017, 43(4): 228-233.

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  为了使第四方物流(4PL)能够提供安全、有效的物流服务,提出多个供需点对之间物流配送任务下的4PL弹复性网络设计模型。建立以总物流成本最小化为目标的优化模型,考虑物流服务节点和运输线路的中断,通过构建备用路径实现弹复性,以主路径和备用路径共用的服务节点和运输线路的数量作为弹复性指标,设计人工蜂群算法对模型进行求解,并对问题模型中的重要参数进行分析。仿真结果表明,人工蜂群算法能够对问题进行有效求解。
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  基于改进Metric索引的反向最远邻查询方法

  杨秀娟,董军,李慧慧,袁延忠,陈晓丹

  计算机工程. 2017, 43(4): 234-238.

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  PIV算法在构建Metric索引时,需要计算凸包顶点与凸包内的全部数据点距离,当数据集较大时,会浪费存储空间并增加查询消耗。为此,改进Metric索引,只存储凸包顶点与凸包内的部分数据点的距离,提出利用凸包内的点与凸包顶点之间的距离,判断该点是否是查询点反向最远邻的方法。测试结果表明,与PIV算法相比,该方法可以正确得到反向最远邻查询结果,并减少占用的存储空间和查询消耗,提高查询效率。
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  具有Hub聚集特性的分形网络优化模型分析

  姚琪,殷智,易云飞,李元香

  计算机工程. 2017, 43(4): 239-243.

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  针对一种双目标优化网络模型具有Hub节点聚集行为的现象,提出分形的涌现与Hub节点的聚集行为有关的结论。采用盒子覆盖法对该模型的3种优化网络进行重整化,验证该模型存在分形性和尺度不变性。进一步比较一些真实网络和优化网络的平均最短路径,分析骨架结构的分形临界条件。实验结果表明,分形网络只要满足结构平衡,就具有确定比例的Hub节点聚集和Hub节点排斥行为。
图形图像处理
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  基于异常检测与双层筛选机制的SAR图像舰船检测方法

  翟亮,李禹,粟毅

  计算机工程. 2017, 43(4): 244-250.

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  针对现有合成孔径雷达(SAR)图像舰船目标智能检测算法中筛选误差较大的问题,提出一种新的SAR图像舰船目标检测方法。该方法将高光谱图像异常检测理论引入到SAR图像舰船目标检测处理中。通过图像转换将SAR图像转换成高光谱类型图像,采用异常检测算法实现舰船目标的检测预处理,得到感兴趣区域二值图。运用双层筛选机制,实现背景杂波的准确建模和舰船目标的快速检测。实验结果表明,该算法能够降低筛选误差,有效地消除虚假目标和旁瓣干扰,具有更好的结构保真度。
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  基于先验色彩协方差约束的彩色图像分割

  彭浩,周新志,雷印杰

  计算机工程. 2017, 43(4): 251-256.

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  利用矢量活动轮廓C-V模型分割背景亮度高、目标区域亮度低且目标色彩不连续的彩色图像时,目标区域分割效果不理想。针对该问题,构建一种先验色彩协方差与C-V模型相结合的彩色图像分割模型。设计局部Sigmoid函数对曲线演化时的内外部区域能量进行局部处理,提升分割速度。给出先归级后精细的二次分割框架和背景区域处理机制以保证彩色图像的精细分割,解决因亮度而造成的分割歧义问题。实验结果表明,该模型能够快速准确地分割出目标区域,并且分割区域的内部均匀性较好。
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  基于CNN-GRNN模型的图像识别

  江帆,刘辉,王彬,孙晓峰,代照坤

  计算机工程. 2017, 43(4): 257-262.

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  卷积神经网络(CNN)模型在图像识别中取得了良好的效果,但其识别精度还有进一步提升的空间。为此,设计一种新的图像识别模型CNN-GRNN。利用CNN提取样本图像中的多层次特征信息,将广义回归神经网络代替反向传播神经网络,以提高分类器的泛化能力和鲁棒性,通过均方差和降梯度法训练模型。基于COIL-100和手势库的实验结果表明,与灰度共生矩阵、HU距方法、CNN和CNN-SVM模型相比,CNN-GRNN的识别率分别提升了42.2%,13.43%,3.99%和1.86%,并具有较好的实时性。
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  V-变换和Contourlet变换相结合的图像融合算法

  宋瑞霞,王孟,王小春

  计算机工程. 2017, 43(4): 263-268,276.

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  V-变换在表达图像时可以通过增加V-系统基函数的数量得到图像由粗到细的多尺度特征描述,但是V-系统不适宜描述图像的方向特性。为此,根据Contourlet变换的多方向性特征,将V-变换和Contourlet变换结合起来,提出一种图像融合算法,得到图像的多尺度和多方向特征描述,并将之应用到多聚焦图像的融合中。改进数学工具,设计加权局域统计特征的频域系数融合方案,并选用能刻画系数相关性特点的高斯分布作为权值。实验结果表明,与基于小波变换、Contourlet变换以及小波-Contourlet变换的多分辨分析的融合算法相比,该算法融合后的图像在边缘细节处更加清晰,视觉效果更好,信息量、清晰度以及与待融合图像的相关程度等客观评价指标也得到改进。
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  基于局部结构张量的图像三边滤波器

  许光宇,林玉娥,石文兵

  计算机工程. 2017, 43(4): 269-276.

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  针对双边滤波器灰度相似权函数易受噪声影响且在图像细节区域滤波存在盲目性的问题,提出一种新的图像三边滤波器用以过滤高斯噪声。通过局部结构张量奇异值分解估计图像的几何结构信息,获得能够刻画图像内容差异的特征信息。在此基础上,设计基于图像特征分类的灰度相似权函数,同时通过引入结构相似权的方式将鲁棒的特征信息耦合到双边滤波器框架下,以保持更多的图像细节。利用三边加权提供更可靠的像素相似性度量方式,并采用局部自适应滤波参数选取方法进一步提高算法的滤波性能。实验结果表明,该滤波器在去除噪声的同时能够较好地保持图像的边缘、纹理等结构信息。

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  基于行间留白的文档图像校正方法

  罗晓萍

  计算机工程. 2017, 43(4): 277-280,286.

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  基于2D图像处理的文档图像校正技术通常先进行单词或字符分割,会导致算法复杂、耗时。针对该问题,提出一种改进的校正算法。运用向上优先区域生长法搜索行间留白,实现行间分割得到弯曲行图像。对弯曲行图像采用改进二遍扫描法标记字符四连通区域获得行基点,对行基点使用最小二乘法拟合三次多项式,并将多项式曲线拉直拼接出全图。OCR应用和对比实验结果表明,该算法可提高字符识别率,并且能得到较好的视觉效果。
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  基于图像特征的色调映射方法评价体系

  郑艳梅,张方利,芦碧波,康瑞

  计算机工程. 2017, 43(4): 281-286.

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  为解决高动态范围图像在传统显示设备中准确显示的问题,将模糊的视觉注意机制转化为确定的特征点个数,提出一种基于图像特征的评价体系,以判别色调映射方法所得结果图像是否保持特征信息。针对图像进行对比度调整,将场景亮度变换到可以显示的范围,同时保持细节与颜色等对于表现原始场景的重要信息。对7种色调映射全局方法,即LogarithmicTMO, ExponentialTMO, TumblinRushmeierTMO, SchlickTMO, FerwerdaTMO,WardHistAdjTMO,DragoTMO进行比较分析,得出WardHistAdjTMO色调映射的整体效果最优。
开发研究与工程应用
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  轮式移动机器人单目视觉的目标测距方法

  肖大伟,翟军勇

  计算机工程. 2017, 43(4): 287-291.

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  为减小特征匹配以及摄像机光轴倾斜对单目测距造成的误差,提出一种基于单目视觉的轮式移动机器人目标测距方法,将测距目标从平面物体推广到立体物体,在无须校正的情况下提高测量精度。通过对摄像机进行标定测量其内外参数,建立小孔平面成像模型得到世界坐标系与像素坐标系的对应关系。针对坐标变换矩阵奇异的情况,引入面积这一特性进行求解,推导特定矩阵奇异情况下目标距离与像素面积的关系。实验结果表明,该方法可将综合误差率控制在0.7%以内,能够满足轮式移动机器人单目视觉测距实时性和可靠性的要求。
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  仿生四足机器人设计及运动学足端受力分析

  常同立,刘学哲,顾昕岑,郭志鹏

  计算机工程. 2017, 43(4): 292-297.

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  仿生四足机器人腿部结构设计与生物腿部实际结构存在差异,足端与地面的刚性接触力对于控制其运动平稳和收敛会产生不利影响。为解决上述问题,分析德国牧羊犬骨骼结构,通过图像处理和分析手段获取牧羊犬对角小跑步态运动中四肢各关节的运动规律,设计一款四足机器人。该机器人足端具有转化足端与地面刚性接触为柔性接触的机构。根据正运动学和逆运动学理论分析模型足端工作空间。将仿真获得的受力曲线与实际受力曲线进行对比,结果表明,运动控制函数和柔性机构更有助于四足机器人的运动平稳。
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  基于模态参数识别的ITD算法改进

  李玉刚,叶庆卫,周宇,王晓东

  计算机工程. 2017, 43(4): 298-303.

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  固有时间尺度分解(ITD)算法在前处理和系统定阶方面存在一定的人为因素,对模态参数的提取会造成误差,且对噪声较为敏感。针对上述问题,提出一种改进的ITD算法。利用基于数据驱动的随机子空间算法对原始数据进行处理,将正交三角分解得到的数据作为ITD法的输入数据,采用稀疏优化正交匹配追踪算法求出特征矩阵,并通过特征矩阵计算特征值、模态频率和阻尼比。通过统计的方法,从众多模态参数中选取真实模态,有效避免虚假模态的产生。实验结果表明,与ITD算法相比,改进ITD算法可降低噪声的影响,解决系统模型阶次必须准确定阶的要求,使模态参数的提取更加精确。
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  针对制造业RFID不确定数据的分层处理模型

  彭小利,郑林江,卫洪春,侯翔

  计算机工程. 2017, 43(4): 304-309.

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  射频识别(RFID)技术的原始数据流本身含有大量不确定数据,无法被企业和用户直接使用。为此,对RFID不确定数据的产生和分类进行研究,得出这些不确定数据均由系统重读、多读和漏读所致的结论,并针对实际应用提出一种分层的处理模型,删除、纠正和填补这些不确定数据。实验结果表明,该分层处理模型能通过分层处理提高标签和对象的识别率,从而提升系统的可靠性。
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  WSN集群报告预测及三次折叠压缩转发方法

  李岱

  计算机工程. 2017, 43(4): 310-316.

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  针对无线传感器网络中无法构建数据相似的集群以及数据交换通信成本高的问题,提出一种使用数据预测来减少集群开销的方法,节约节点能量以延长无线传感器网络寿命。利用最小通信成本构建数据相似且均匀分布的集群,并基于自适应归一化最小均方根的预测框架减少集群内通信。使用三次折叠压缩方法压缩编码流内的浮点数,利用数据的时空相关性进行压缩。实验结果表明,与多元簇首分簇(CCH)方法、能量效能数据采集(EEDC)方法以及采集预测时空相关(CoPeST)方法相比,提出的方法在保障数据准确度的前提下,有效降低了集群间和集群内部的数据通信量,并显著提高了网络的能量平衡和利用效率。
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  基于观测器的多智能体系统自适应跟踪控制

  赵蕊,朱美玲,徐勇

  计算机工程. 2017, 43(4): 317-321.

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  基于带有非线性动态的二阶多智能体系统，研究在有参考领导者条件下的跟踪一致性问题。假设跟随者之间的网络拓扑为有向图。针对跟随者不能得到自己的速度信息，为每个跟随者设计分布式观测器来估计自己的速度，在网络拓扑为有向图且在切换拓扑图的情况下给出基于观测器的自适应控制协议。利用Lyapunov稳定性理论和矩阵理论分析，得到使系统实现一致性的充分条件。仿真结果表明，在局部观测器和控制协议及自适应控制下，跟随者可以跟踪到领导者。