计算机科学

朱晓娟,陆阳,邱述威,官骏鸣

计算机科学. 2013, 40 (9): 1-7.

摘要 ( 388 )

PDF(815KB) ( 829 )

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无线传感器网络在资源受限和环境因素影响下数据传输的可靠性较低,然而在国防军事、工业控制等应用领域中数据传输的可靠性是评价网络性能的重要指标。首先介绍了无线传感器网络可靠性的研究意义,从可靠性评估和可靠的数据传输技术两个方面介绍了近年来的研究成果,对这些成果进行了分类、比较,进一步展望了无线传感器网络可靠性未来的研究方向。

实时网络流量分类研究综述

柏骏,夏靖波,吴吉祥,任高明,赵小欢

计算机科学. 2013, 40 (9): 8-15.

摘要 ( 194 )

PDF(743KB) ( 3099 )

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实时流量分类技术能够按照应用类型对在线网络流量分类,它对网络管理、流量控制以及网络相关研究具有重要意义。首先从不同层次上简单分析了实时流量分类技术的研究现状；给出了流量分类的实时性概念及其指标；然后从流量统计特征和机器学习算法两个方面综述了实时流量分类的主要技术及研究进展,并进行了实时性分析；最后根据未来网络发展对实时流量分类技术提出的新要求,展望了该领域未来的研究发展方向。

软件缺陷分类和分析研究

王斌,吴太文,胡培培

计算机科学. 2013, 40 (9): 16-20.

摘要 ( 279 )

PDF(787KB) ( 713 )

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缺陷是软件产品的固有成分,如何管理、减少和预防缺陷,对于提高软件质量、降低软件成本具有重要的意义。从缺陷分类和缺陷分析两个方面介绍了软件缺陷研究的现状,对比、分析了各种缺陷分类方法的优势和不足,总结了缺陷分析的主要研究方向及其研究方法,最后对缺陷研究方法的选择进行了讨论。

互连网络的新模型:多部群论模型

师海忠

计算机科学. 2013, 40 (9): 21-24.

摘要 ( 135 )

PDF(317KB) ( 540 )

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互连网络是超级计算机的重要组成部分。互连网络在很大程度上决定着超级计算机的性能。在1989年,S.B.Akers等提出了互连网络的群论模型,据此模型设计出了星网络、冒泡排序网络等一大批网络。尤其是星网络具有很多很好的性能,被认为是超立方体的替代品。但它们都有一个弱点:网络规模(结点数)为n!。即随着n的增大,n!增速太快,使得据此网络结构设计出的超级计算机升级较为困难,即扩展性较差。在群论模型的基础上提出了互连网络的多部群论模型,进而,据此模型设计出(n,k)-多部星网络、(n,k)-多部冒泡排序网络等多种网络。并证明星网络是(n,1)-多部星网络,而且(n,k)-多部星网络做到了规模(结点数)增大且增幅固定、直径增大缓慢、结点度不变,即有很好的可扩展性,其它(n,k)-多部网络也有类似的性能。

领域科学数据云资源聚合模型

葛敬军,胡长军,刘歆,李扬,刘振宇

计算机科学. 2013, 40 (9): 25-29.

摘要 ( 155 )

PDF(1341KB) ( 359 )

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数据中心作为领域科学数据资源的核心设施,正在变得过于复杂、昂贵和低效。大规模领域应用和用户数量的增长,给数据中心的连接性、稳定性和安全性带来严峻的挑战。关于数据中心的资源整合、自动部署以及资源集中化管理正在受到当前学术界和企业界的广泛关注。以实现领域数据中心资源聚合、共享以及统一管理为目的,通过构建领域科学数据云,将多个数据中心连接成一种虚拟的数据网络,以便为领域数据访问、数据集成和数据管理提供环境和服务支持。着重研究了数据云代理模型、异构源共享模型以及资源消息模型。这些模型对于提高数据中心可扩展性和容错性、降低数据中心资源整合成本以及实现从传统数据中心向云化数据中心过渡起到非常关键的作用。最后,将领域科学数据云资源聚合模型引入到油气井科研数据共享服务平台的开发、部署、运行及监控管理中。实践表明,领域科学数据云模型是切实可行的,对于推动领域数据集成、共享、管理研究具有重要的参考意义和应用价值。

一个C语言安全子集的可信编译器

王蕾,石刚,董渊,白晓颖,王生原

计算机科学. 2013, 40 (9): 30-34.

摘要 ( 399 )

PDF(710KB) ( 416 )

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以安全关键领域的安全标准为依托、安全相关软件的语言编码和编译要求为指导,进行了以下几方面的研究和探索:首先对形式化验证可信编译技术进行分析研究,特别着重当前广受关注的经过验证的CompCert编译器。然后以我国安全领域C语言安全子集标准《航天型号软件C语言安全子集》为依据构造测试用例、创新测试方法,并以此对CompCert编译器进行测试评估。之后依据测试结果,为CompCert编译器增加未支持的C语言标准特性,裁剪不符合C语言安全子集要求的特性,构建符合C语言安全子集标准的可信编译器。最后的实测结果表明,所实现的编译器符合C语言安全子集标准的要求,且没有降低C代码的执行效率。

基于硬件锁的多线程同步设计和实现

李春江,唐滔,杨灿群

计算机科学. 2013, 40 (9): 35-37.

摘要 ( 147 )

PDF(338KB) ( 1111 )

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硬件锁用简单的取数指令实现“取并加一”或“取并减一”的原子操作。首先介绍了通用多核多线程FT处理器实现的硬件锁机制,并和软件锁机制进行了比较,之后介绍了使用硬件锁机制实现多线程同步的方法,然后在GNU OpenMP运行库中设计并实现了利用硬件锁的多线程同步机制,最后采用典型OpenMP测试程序对使用硬件锁和使用软件锁的同步操作性能进行了评估和分析。

面向DSWP并行的OpenMP任务调度机制的扩展与实现

刘晓娴,赵荣彩,丁锐

计算机科学. 2013, 40 (9): 38-43.

摘要 ( 144 )

PDF(507KB) ( 431 )

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多核处理器能够提升多线程程序的性能,但早已存在的诸多单线程程序无法从中获益,程序员也习惯于编写单线程程序。自动并行化技术是将单线程程序移植到多核上的重要手段,但是当循环中存在无法确定的数据依赖或复杂的控制流时,传统的自动并行化技术无法取得良好效果。Ottoni等人针对传统自动并行失败的循环提出了Decoupled Software Pipelining(DSWP)算法用以实现指令级的细粒度并行,但其需要对处理器体系结构的深入了解以及对核间通信队列和专用指令的硬件支持,并行性能和应用广泛性受到限制。基于OpenMP应用编程接口实现的DSWP并行不依赖于硬件上对核间通信队列和专用指令的支持,且不受平台的限制,但现有的OpenMP任务调度机制无法满足DSWP并行中对任务调度的需求。对现有的OpenMP任务调度机制进行扩展,增加了任务与线程绑定的属性,保证了基于OpenMP的DSWP并行程序的正确执行。在GCC的OpenMP运行库libgomp中扩展了任务绑定属性子句的功能,扩展后的GCC作为OpenMP DSWP程序的基础编译器,为自动并行提供支持。通过对基准测试集NPB3.3.1的测试表明,传统自动并行失败的循环,经OpenMP DSWP自动并行后在双核处理器上平均加速比达到1.23以上；使用添加了OpenMP DSWP算法的Open64编译器生成的并行程序,与仅使用传统自动并行方法的Intel编译器和Open64编译器所得程序相比,平均加速比分别高出22%和26%。

相似驱动的细粒度并行任务重构算法

郝水侠,曾国荪,马小信,许金超

计算机科学. 2013, 40 (9): 44-50.

摘要 ( 150 )

PDF(561KB) ( 471 )

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异构计算是高性能计算技术的发展趋势,计算任务与体系结构匹配成为异构计算亟待解决的问题。重构技术为实现两者匹配带来了契机,要么任务重构适应体系结构,要么体系结构重构适应任务。提出基于相似驱动的并行任务重构算法以实现异构计算匹配。通过给出任务和系统匹配度量机制定义了图重构操作和图重构基本问题。根据问题给出细粒度重构算法,该算法主要有3个过程:任务图节点对融合、节点和边重构及重构精化过程。用格林威治大学典型实例图作为并行任务及典型体系结构测试了该算法。实验表明它在给定的误差范围内能保证计算任务和体系结构匹配。

容迟容断网络中基于模型的动态路由算法

王兴伟,魏永涛,黄敏,王军伟

计算机科学. 2013, 40 (9): 51-54.

摘要 ( 101 )

PDF(298KB) ( 407 )

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通过对容迟容断网络中无拓扑信息路由算法进行分析,提出了基于模型的容迟容断网络动态路由算法。针对节点位置信息事先难以确定的特点,动态更新节点到访概率及相遇概率,并在此基础上自适应选择中继节点。对所提算法进行了仿真实现和性能分析。结果表明,基于模型的容迟容断网络动态路由算法不仅可以提高报文递交率并降低平均传输延时,而且可以避免产生大量冗余报文副本。

存储系统负载平衡机制的评价与分析

罗香玉,汪芸,陈笑梅

计算机科学. 2013, 40 (9): 55-60.

摘要 ( 101 )

PDF(548KB) ( 393 )

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负载平衡是提高大规模存储系统资源和能源使用效率,进而降低系统建设成本和运行成本的重要手段。然而,该领域相关工作多侧重于具体技术方法的研制和改进,缺乏不同方法间的比较和评价。通过对存储系统负载平衡方法的仿真与分析,揭示了现有负载平衡方法所面临的主要挑战,也为工程上各方法的选择提供了参考依据。

基于改进NSGA-Ⅱ的无线Ad-hoc网络任务调度算法

杨红丽,郭华

计算机科学. 2013, 40 (9): 61-63.

摘要 ( 119 )

PDF(338KB) ( 339 )

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针对无线Ad-hoc节点的移动性和易失效性导致的任务完成效率降低的问题,提出了一种无线Ad-hoc网络任务调度的多目标优化算法(MOTA)。该算法在追求最短的任务完成时间的同时,还考虑到节点的失效概率和能耗。它避免将任务分配到失效率较高的节点上执行,从而有效地降低了节点的失效对任务执行的影响。仿真分析表明,该算法能够有效地平衡任务完成时间最小化、任务完成概率最大化及能耗最小化的目标。与传统任务调度算法相比,其仿真实验取得了更好的结果。

基于Xen的虚拟机迁移时内存优化算法

陈廷伟,张璞,张忠清

计算机科学. 2013, 40 (9): 64-67.

摘要 ( 125 )

PDF(459KB) ( 427 )

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为了在云计算环境下进行虚拟机迁移,Xen迁移时采用比较传递页位图和跳过页位图的方式来判断内存页是否重传。针对页位图比较带来多次重传增加网络传送开销的问题,提出基于AR模型的内存优化算法,该算法根据所有记录的内存页修改时间间隔来预测内存页的下次修改时间,当下次修改时间大于某个阈值时进行重传。实验结果表明,基于AR模型的内存优化算法缩短了虚拟机迁移的时间,减少了虚拟机迁移时的网络开销,保证了同台服务器上其它虚拟机的网络带宽应用。

延迟容忍网络基于节点综合状态的数据转发策略研究

吴倩,杨霁琳

计算机科学. 2013, 40 (9): 68-72.

摘要 ( 118 )

PDF(432KB) ( 380 )

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为更好解决延迟容忍移动无线传感器网络(delay tolerant mobile sensor network,DTMSN)中的数据收集及转发问题,提出了一种基于节点综合状态的数据转发策略NCSD(Node Comprehensive State Data Delivery Scheme)。NCSD根据模糊综合决策得出各节点的转发优先级作为传输时选择下一跳的依据。为优化消息副本管理,采取动态消息队列,根据消息生存时间决定消息的丢弃原则。仿真实验表明,与现有的数据传输算法相比,NCSD有更高的数据传输成功率与更小的传输延迟,并具有相对较长的网络寿命。

基于单向并行多链表的流管理

叶荻秋,程东年,李玉峰

计算机科学. 2013, 40 (9): 73-77.

摘要 ( 152 )

PDF(430KB) ( 401 )

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高速条件下数据访存是流管理的瓶颈,传统表项操作“读-处理-写”模式效率仅为36%,读写转换和读写延时是制约效率的重要因素。针对这个问题,提出了连续读写法处理表项,通过合并读写时延和复用读写转换的方式使表项操作效率超过90%；并在此基础上提出了单向并行多链表法。通过多个链表的交替操作,使连续读写法应用于处理不活动超时流。理论分析和实验表明,单向并行多链表法能够适用于OC-768(40Gbps)链路下管理千万条表项明显优于辅助存储法和双向链表法的OC-192(10Gbps)下百万条表项的管理能力。

无线传感器网络中一种高效虚假数据过滤方案

赵巾帼,朱凌志,罗庆云,梁俊斌

计算机科学. 2013, 40 (9): 78-83.

摘要 ( 130 )

PDF(519KB) ( 393 )

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无线传感器网络中虚假数据过滤机制工作效率较低的根本原因在于在提高密钥共享度的同时无法保证密钥的安全性。提出了一种高效率的虚假数据过滤机制。构造簇头生成树,在源簇和中转簇之间建立关联；基于负荷指数提出了一种密钥分发策略,靠近源簇的中转簇存储源簇的多个密钥,提高了密钥共享度,且密钥在中转节点中分布较均匀；来自同一个源簇的多个密钥由中转簇中不同节点存储,保障了密钥的安全性。理论分析及仿真实验表明,该方案在提高虚假数据过滤效率的同时能均衡节点通信开销,并具有较低的能量消耗和存储开销。

云环境下面向暴发式任务请求的资源部署模型设计

陈鹏,马自堂,孙磊,孙冬冬

计算机科学. 2013, 40 (9): 84-88.

摘要 ( 122 )

PDF(445KB) ( 399 )

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针对云计算环境面临的暴发式任务请求对系统性能带来的影响,提出了一种资源部署模型BWA来应对上述问题。首先由模型的负载监听模块负责监测云计算系统任务请求的变化量,实时判断暴发式任务请求的始末。然后通过引入新的资源部署策略,来避免局部热点的产生,加快系统的响应速度。最后利用跟踪预测算法预置计算节点来进一步加快云计算系统为用户提供服务的速率。通过CloudSim对资源部署模型进行了实验仿真,结果证明,该模型可有效优化系统响应速度。

一种基于排队模型和差分进化算法的Web集群节能部署方案

熊智,刘卫军,崔张伟

计算机科学. 2013, 40 (9): 89-92.

摘要 ( 118 )

PDF(320KB) ( 369 )

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Web集群的节能问题是急需解决的重要问题,为此提出了一种Web集群节能部署方案。该方案同时采用动态调整CPU频率和动态开关服务节点的措施来进行节能,运用M/G/1PS排队模型对服务节点进行建模,将Web集群节能部署问题转化为带约束的规划问题。针对该规划问题,提出了一种差分进化求解算法,在迭代过程中采用贪婪思想对不满足约束条件的解进行修正,并将贪婪算法得到的解放入初始种群以提高收敛速度。仿真测试验证了该算法的可行性和有效性。

利用返回地址保护机制防御代码复用类攻击

陈林博,江建慧,张丹青

计算机科学. 2013, 40 (9): 93-98.

摘要 ( 204 )

PDF(890KB) ( 400 )

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尽管现有多种防御方法和技术,但是针对软件系统和网络的攻击仍然是难以防范的威胁。在引入只读/写和地址空间随机化排列方法后,现代操作系统能有效地应对恶意代码注入类型的攻击。但是攻击者可以利用程序中已经存在的代码,将其组装成具有图灵完全计算功能的连续的代码块,用以绕过已有的防御机制。针对代码复用类攻击防御方法的局限性, 提出了一种利用返回地址实时保护机制的防御方法,以有效防御代码复用类攻击,特别是ROP攻击。在程序运行时,通过对其栈中返回地址值的加密保护和实时检测,防止所有的以0xC3字符(即ret指令)结尾的短序列代码段的连续执行。该方法不需要源代码和调试信息,能完全防御ROP攻击,并且其性能开销也具有明显的优势。

一种DRDoS协同防御模型研究

张明清,揣迎才,唐俊,孔红山

计算机科学. 2013, 40 (9): 99-102.

摘要 ( 211 )

PDF(599KB) ( 429 )

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针对现有DRDoS防御方法反应滞后和过滤不全面的问题,基于协同防御思想,提出了一种DRDoS协同防御模型——HCF-AST。该方法通过协同式自学习算法,实现设备间DRDoS防御知识的共享,过滤来自外网的攻击流量；并引入入侵追踪技术,与入侵检测和过滤技术协同,定位并阻断内网攻击源。仿真结果表明,该模型能够及时发现并有效消除来自内外网的DRDoS攻击。

一种基于移动P2P改进的Gossip算法

张国印,李军,王向辉,徐国坤

计算机科学. 2013, 40 (9): 103-105.

摘要 ( 152 )

PDF(339KB) ( 868 )

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随着移动智能终端设备的普及,移动对等网络的研究不断走向深入。经典的Gossip算法虽然可以用于移动对等网络中的数据分发,但不能很好地适应移动网络的要求,尤其是对扰动的适应性。因此,为了实现拓扑控制信息的有效传播并保持节点资源列表的副本一致性,提出了一种基于特定拓扑结构改进的Gossip算法,其通过动态调节邻居节点数据分发概率来实现同k-派系内所有节点的资源列表更新。模拟实验表明,采用此算法的数据分发效率较经典Gossip算法有明显改善,在保证网络负载较低的同时达到了泛洪数据分发策略的效率。

一个消息策略基于属性的密钥协商协议

王永涛,封维端,刘孝男,宋璟,郭振洲

计算机科学. 2013, 40 (9): 106-110.

摘要 ( 133 )

PDF(431KB) ( 337 )

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提出一个消息策略基于属性的密钥协商协议。基于属性的密钥协商协议具有很多特性,其中主要的特性是模糊鉴别。讨论了模糊鉴别特性在密钥协商协议中的应用,并具体构建了一个两方的消息策略基于属性的密钥协商协议,所实现的消息策略为两值属性上的与门访问结构。此外,基于判定双线形Diffie-Hellman假定,在标准模型下证明了协议的安全性。

冲突可衡量多源信息融合技术研究

陈超,陈性元,汪永伟,王义功

计算机科学. 2013, 40 (9): 111-115.

摘要 ( 113 )

PDF(435KB) ( 415 )

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针对传统的基于D-S证据理论的多源信息融合系统中不能衡量冲突程度等问题,提出了冲突可衡量多源信息融合系统。首先提出了一种基于决策表的主客观相结合的获取BPA的方法,其次在得到冲突矩阵和一致矩阵的基础上定义了基于冲突/一致度的冲突衡量标准,然后根据证据的平均冲突度确定其在组合公式中的权重系数,最后在充分利用冲突证据所带来的信息的基础上提出了基于冲突信息的组合规则。仿真实验表明,合成结果不仅符合人类逻辑推理,而且极大地减少了不确定性。

基于谓词时序逻辑的恶意代码行为描述及检测

金然,范荣荣,顾小琪

计算机科学. 2013, 40 (9): 116-119.

摘要 ( 136 )

PDF(311KB) ( 382 )

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基于行为的判别已成为恶意代码检测技术研究的主流方向,现有方法容易受到拟态攻击或影子攻击的影响。针对这些问题,提出了一种全新的使用谓词时序逻辑描述恶意代码行为的方法,该方法能够同时刻画一组函数调用之间的逻辑组合、时序、参数依赖和主客体关联等关系,因此能更准确细致地描述恶意代码行为。在此基础上,提出了相应的恶意行为检测算法,通过实例测试验证了该方法的有效性。

基于本体的网络入侵知识库模型研究

吴林锦,武东英,刘胜利,刘龙

计算机科学. 2013, 40 (9): 120-124.

摘要 ( 115 )

PDF(509KB) ( 444 )

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在信息安全领域,网络入侵知识库对有效分析和防御网络非法入侵起着重要作用,然而网络入侵知识库的构建是研究的难点之一。本体作为一种能为特定领域提供知识共享的概念模型建模工具,已经在各领域得到广泛应用。针对当前还没有一个完善的网络入侵知识本体,研究基于本体的网络入侵知识库模型,构建了网络入侵知识本体。首先,在深入分析网络入侵技术的基础上,形式化定义了各类网络入侵行为,给出了多层次、多维度的网络入侵知识库分类体系。接着,结合本体建模原则,构建了由网络入侵知识领域本体、任务本体、应用本体和原子本体组成的网络入侵知识本体,并给出它们之间的逻辑关系和组织结构。最后,通过两个网络场景,验证了模型用于获取网络入侵知识的有效性。

嵌入式PLC的信息安全策略设计与实现

周浩,黄双,黄雄峰,李科,周纯杰

计算机科学. 2013, 40 (9): 125-129.

摘要 ( 154 )

PDF(406KB) ( 405 )

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随着工业化和信息化深度融合以及系统网络互联的快速发展,工业嵌入式PLC控制系统中信息安全问题备受关注。针对嵌入式控制系统信息安全问题,设计了两级信息安全恢复控制机制:内环基于攻击特征库检测可识别入侵,并对比安全策略库制定安全策略；外环基于系统模型检测不可识别入侵,使用冗余技术进行处理。在构建的基于CortexA8-Linux的嵌入式PLC平台上,对信息安全策略进行实现并验证。实验结果表明,系统在保证实时性需求的同时,具有良好检测并处理其外部入侵的性能。

高效的强(n,t,n)可验证秘密共享方案

吴春英,李顺东

计算机科学. 2013, 40 (9): 130-132.

摘要 ( 193 )

PDF(225KB) ( 557 )

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年,Harn和Lin提出了强t-一致的概念,并设计了一个强(n,t,n)可验证的秘密共享方案,但该方案的效率较低。提出一个基于范德蒙行列式性质的高效的强(n,t,n)可验证的秘密共享方案,该方案可以抵抗并检验出Harn方案中出现的欺诈行为。同时,新方案无须选取Harn方案中的kn个子多项式,在保证秘密份额满足强t-一致定义的前提下具有较低的计算复杂度。

基于忆阻细胞自动机的图像像素值置换加密技术

王晓东,王丽丹,段书凯

计算机科学. 2013, 40 (9): 133-135.

摘要 ( 129 )

PDF(893KB) ( 371 )

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忆阻细胞自动机是一种全新的细胞自动机,它的响应会引起细胞状态和细胞间链接状态的变化。在分析了忆阻细胞自动机中的细胞间链接状态丰富变化的基础上,设计了一种全新的图像加密算法:以一个W×H的忆阻自动机阵列为公钥,以细胞的初始状态和细胞迭代次数为私钥,将细胞与相邻细胞间的一组链接状态加权后设置成加密矩阵,同时采用像素置换方法对数字图像进行加密。这种加密算法具有较好的混乱特性、扩散特性和良好的保密性、抗蛮力破解特性,能够满足数字图像加密的安全性要求。

基于UDP统计指印混合模型的VoIP流量识别方法

丁要军,蔡皖东,姚烨

计算机科学. 2013, 40 (9): 136-140.

摘要 ( 133 )

PDF(410KB) ( 571 )

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针对VoIP加密负载流量识别的难题,提出一种基于UDP统计指印混合模型的VoIP流量识别方法,以提高VoIP流量的识别精度和分类稳定性。该模型改进了统计指印模型中基于单一的网络流相异度来判定流量类别的方法,将UDP流的统计特征与网络流的统计指印相异度结合以共同训练一个支持向量机分类模型,把基于分类阈值点的分类转换到基于多维特征的高维空间中的分类面的分类,综合运用包层次和流层次统计特征,降低了因网络不稳定造成的统计特征偏差对分类模型精确度的影响。实验结果表明,该模型对VoIP流量的分类精确度达到97%以上,与统计指印模型和支持向量机模型相比分类稳定性更好。

基于JPEG-LS的高效掌纹图像安全编码算法

李恒建,王连海,张家树

计算机科学. 2013, 40 (9): 141-146.

摘要 ( 116 )

PDF(1385KB) ( 408 )

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提出一种基于JPEG-LS的对掌纹图像压缩的加密算法,它将JPEG-LS编码系统进行改进,增加了基于前馈反馈非线性动力学滤波器(FFNDF)的安全系统,即针对图像压缩编码最后的熵编码阶段,引入混沌系统,去除图像的空间冗余和相关冗余,以尽可能地降低图像加密对压缩的影响。对算法进行了安全性分析。与其它混沌压缩编码加密算法进行比较的实验结果表明,提出的压缩加密算法不仅具有较高的加密效率和安全性,且计算复杂度低,对压缩性能没有影响。

多用户关键词合取密文搜索方案

伍琦,万常选

计算机科学. 2013, 40 (9): 147-151.

摘要 ( 254 )

PDF(781KB) ( 436 )

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随着云计算下数据外包的流行,可搜索加密的重要性日益凸显。针对Yang等提出的多用户关键词合取搜索方案中,用户必须给全所有关键词值这一局限,设计了一个改进方案。随后,详细分析了新方案的正确性、安全性及运行效率。分析表明,新方案在维持原方案安全性的基础上,实现了用户仅需提交部分关键词这一实用功能。新方案运行效率出色,在云计算“瘦客户机”应用背景下有一定的实践价值。最后附带给出了新方案的一个简易实现。

车载自组织网络的无证书匿名认证协议

许俊峰,丁雪峰,司成祥,张伟

计算机科学. 2013, 40 (9): 152-155.

摘要 ( 135 )

PDF(424KB) ( 392 )

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车载自组织网络在解决世界各地日益加重的各种交通问题中,得到了越来越多的应用,其安全性也成为研究的焦点。基于离散对数困难问题,提出了一个无证书的安全V2R匿名认证协议。新协议既避免了基于传统公钥系统的协议需做证书验证和维护的缺陷,又避免了基于身份的认证协议需要密钥分发的缺陷。与具有相同安全级别的匿名认证协议比较,本协议更为安全高效,因此更适用于无线车载网络。

基于智能化状态转移以及权限改进的攻击图构建方法

马彦图,王联国

计算机科学. 2013, 40 (9): 156-158.

摘要 ( 117 )

PDF(345KB) ( 363 )

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针对当前攻击图在大范围网络应用中具有时间复杂度以及图形化描述不准确等缺陷,提出了一种基于智能化状态转移以及权限改进的攻击图构建方法:采用智能化状态转移途径构建攻击模型,依据该模型规划相应的攻击图,并在攻击图生成中引入了权限改进体制,该方法以主机间的连接分析为依据,根据网络攻击状态图中不同主机的原始权限,获取攻击权限的改进路径,能够针对网络变换情况调整主机的权限,进而确保相应网络的安全性,针对大规模复杂化网络攻击问题构建有效的攻击图,以确保整体网络的安全性和高效性。通过最终的仿真实验可得,该方法构建网络攻击图的时间较短,具备较低的时间复杂度和较高的扩展性,是一种高效的攻击图构建方法。

面向多核处理器的实时优化技术:基于独立实时域的实时优化方法

冯华,卢凯,王小平

计算机科学. 2013, 40 (9): 159-162.

摘要 ( 117 )

PDF(704KB) ( 373 )

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多核处理器具有良好的性能功耗比,因此其在实时嵌入式系统中的应用是一种趋势。然而,现有的软件结构下,多核处理器的多核特性对实时性能的提高没有帮助；甚至,多核处理器核间的资源共享使影响程序执行时间的因素变得复杂,实时任务的最坏执行时间(Worst Case Execution Time,WCET)变得更为不可预测和难以控制。基于国产飞腾处理器研究了基于多核处理器的实时系统构建和实时性能优化,提出了“基于独立实时域的实时优化方法”；通过虚拟化技术把处理器分为“实时域”和“非实时域”,实时任务和非实时任务运行在不同的核心上,充分利用多核处理器各个核心,高效调度实时任务和非实时任务运行。

基于“C藤”Pair Copula的高维OLAP查询建模方法研究

倪志伟,王超,高雅卓

计算机科学. 2013, 40 (9): 163-168.

摘要 ( 186 )

PDF(559KB) ( 526 )

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信息爆炸造成的数据仓库维度的急剧增加,大大影响了OLAP查询模型的精度和效率。首次将数理统计学中的“C藤”Pair Copula引入到OLAP查询建模的研究中,有效地解决了高维OLAP查询建模时的“维数灾难”问题,并设计了针对该模型的参数估计方法以提取数据概要知识。实验分析表明与传统方法相比,基于Pair Copula方法的模型可以在保证OLAP的查询精度的基础上减少数据立方体的存储空间,并且在高维数据环境下具有更高的查询效率。

一种基于语义的RDF近似查询方法

周文健,马睿哲

计算机科学. 2013, 40 (9): 169-173.

摘要 ( 115 )

PDF(707KB) ( 362 )

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针对返回结果为空或甚少的情况,提出RDF查询松弛和同源词替换相结合的方法:通过RDFS蕴含规则对初始查询进行松弛,选取合适的松弛查询进行同源词替换得到更多的查询结果。为了返回与初始查询在语义上相近的结果,提出面向RDF的语义距离概念,即通过语义距离的计算选取与初始查询在语义上相近的结果。在上述查询策略的基础上,给出基于语义的RDF近似查询处理的算法,通过实验验证了所提方法的可行性,并与现有的RDF查询方法进行了比较。实验结果表明,所提方法在查准率以及查全率方面均具有一定的优越性。

资源敏感的分布式系统性能建模方法

黄翔,陈志刚

计算机科学. 2013, 40 (9): 174-181.

摘要 ( 293 )

PDF(649KB) ( 415 )

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早期的性能预测可帮助设计人员有效地评估和改进系统设计,降低性能风险,提高软件制品满足性能需求的可信程度。但复杂低效的性能模型构造过程,严重阻碍了它在软件开发过程中的应用。为简化建模复杂度,以典型的UML模型为基础,研究了一种面向分布式系统的性能模型方法,并提出了一种中间模型——资源场景模型(Resource Scenario Model,RSM),解决了多UML视图转化为多性能模型的问题,使设计人员可以根据自身偏好选择熟悉的工具进行性能建模和性能分析。最后,以UML活动图和序列图到分层排队网和通用随机Petri网模型的转换为例,说明了本方法的可行性和有效性。

基于环境信息的移动搜索个性化查询扩展

王忠民,霍艺伟,邓万宇

计算机科学. 2013, 40 (9): 182-184.

摘要 ( 103 )

PDF(624KB) ( 372 )

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与传统搜索相比,移动搜索对位置、温度、速度等环境信息更为敏感。为了有效利用环境信息推断用户查询意图,提出了一种基于环境信息的查询扩展方法并应用在移动搜索系统Clever Search Engine(CSE)中。该方法利用专家系统对分词后的查询词和收集到的用户环境信息进行推理和融合,扩展查询词,实现个性化搜索。实验证明,基于环境信息的移动搜索个性化查询扩展方法能有效改善移动用户的搜索体验,比现有的公共搜索引擎(如Google)具有更高的查准率。

基于替代和补偿的嵌套Web Service事务模型

党德鹏,姜雪

计算机科学. 2013, 40 (9): 185-189.

摘要 ( 98 )

PDF(721KB) ( 346 )

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作为一种崭新的并行计算模式,Web Service以其平台独立性、松耦合及自治性等优势,在涉及复杂业务流程的事务性服务行业具有极大潜力和需求。考虑到Web Service环境的限制和特征,传统事务模型无法适应。从Web Service事务系统体系结构出发,分析Web Service的特点及Web Service事务性应用在开放的Web环境下的特性,提出了一个基于替代和补偿的嵌套Web Service事务模型,阐述了结合替代和补偿的Web Service事务结构和处理,给出了形式化描述。

基于G-KRA模型框架的智能世界建模

王楠,欧阳丹彤,孙善武

计算机科学. 2013, 40 (9): 190-193.

摘要 ( 125 )

PDF(877KB) ( 330 )

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统一的建模框架和形式化表示可以帮助实现自动推理。对由物联网技术发展带来的智能世界进行定义,对表示静态物理世界一般抽象模型的广义知识重构与抽象模型(G-KRA模型)进行扩展,使其能够刻画所定义的智能世界。定义迭代的初步感知过程,在一定的前提假设下根据智能世界构成实体的特征,得到智能世界构成实体的可区分的初步感知。在抽象感知过程中,建立3个子世界的可区分实体与连接库,并生成3个子世界的网络化连接。同时,通过统一构建抽象对象库或者为3个子世界分别构建抽象对象库来实现智能世界的抽象感知过程。扩展后的G-KRA模型充分考虑了不同类型实体的行为和连接特征,每个子世界由具有相同行为类型的实体和相同类型的连接构成,可以将推理问题定位在某个(些)子世界的模型中,从而缩小推理空间。

基于改进PSO算法的Rosenbrock函数优化问题的研究

邵鹏,吴志健

计算机科学. 2013, 40 (9): 194-197.

摘要 ( 235 )

PDF(618KB) ( 812 )

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Rosenbrock函数优化属于无约束函数优化问题,其全局极小值位于一条平滑而狭长的抛物线形状的山谷底部,且为优化算法提供的信息很少,因此找到其全局极小值就显得很困难。根据Rosenbrock函数的这种特性,专门提出了一种改进的PSO算法(PSO-R),该算法引入三角函数因子,利用三角函数具有的周期振荡性,使每个粒子获得较强的振荡性,扩大每个粒子的搜索空间,引导粒子向全局极小值附近靠近,避免算法过早地收敛,陷入局部最优,从而找到Rosenbrock函数的全局极小值。大量实验结果表明,该算法具有很好的优化性能,为某些领域某些特定的类似于Rosenbrock函数的优化问题提供了一种新的思路。

基于GM-LSSVR机场噪声时间序列预测模型

温冬琴,王建东,张霞

计算机科学. 2013, 40 (9): 198-200.

摘要 ( 284 )

PDF(303KB) ( 368 )

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随着我国民航事业的不断发展,机场噪声问题日益严重。针对机场噪声时间序列预测问题,在分析了噪声数据特点的基础上,提出了一种基于GM-LSSVR的噪声序列预测模型,即将机场噪声时间序列进行分解,并分别建立趋势项的GM(1,1)模型和剩余项的LSSVR模型,用于机场噪声预测值的计算。在某机场实测数据中的应用表明,该方法的准确度明显优于其他预测方法。

基于移动散射点模型的雷达回波仿真及分析

薛爱军,王晓丹,宋亚飞,雷蕾

计算机科学. 2013, 40 (9): 201-203.

摘要 ( 164 )

PDF(334KB) ( 506 )

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针对中段目标宽带雷达回波信号难于获取的问题,进一步研究了目标雷达视线角和中段目标姿态的建模方法,给出了基于移动散射点模型的散射中心位置计算公式,然后基于几何绕射理论计算了各散射中心的散射强度,最后对雷达一维距离像进行归一化处理,提取了散射点的相对距离特征,得到了散射点相对距离变化的特征序列。实验结果显示,对雷达一维距离像进行特征提取,可以得到中段目标的姿态信息,为中段目标识别奠定基础。

融合局部搜索与二次插值的粒子群优化算法

钱伟懿,刘光雷

计算机科学. 2013, 40 (9): 204-207.

摘要 ( 249 )

PDF(300KB) ( 381 )

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针对粒子群优化算法易早熟和求解精度差等问题,提出一种融合局部搜索与二次插值的粒子群优化算法。首先由标准粒子群优化算法产生N个位置,从这N个位置中随机选取3个不同位置,进行二次插值操作产生每个粒子的新位置,更新每个粒子的历史最好位置的全局最好位置；然后经过一定迭代步后,利用Hooke-Jeeves局部搜索技术,对得到的当前全局最优位置进行局部搜索；最后,对9个典型测试函数进行仿真实验并与其它算法进行比较,数值结果表明所提出的算法具有较快的收敛速度和较强的全局搜索能力。

基于分割识别的蒙古语语音关键词检测方法的研究

飞龙,高光来,闫学亮,王炜华

计算机科学. 2013, 40 (9): 208-211.

摘要 ( 94 )

PDF(365KB) ( 459 )

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蒙古文属于黏着语,词根和后缀能够组合成近百万的蒙古文单词。现有的蒙古语大词汇量连续语音识别(LVCSR)系统的发音词典无法包含所有蒙古文单词。同时发音词典较大时,训练语料的稀疏将导致LVCSR系统的性能明显下降。为了解决LVCSR系统中大多数蒙古文单词的识别问题和蒙古语语音关键词检测系统中大量集外词的检测问题,结合蒙古文的构词特点,提出了基于分割识别的蒙古语LVCSR方法,并建立了对应的声学模型和语言模型。最后,将此方法应用到了蒙古语语音关键词检测系统中并在蒙古语语音语料上进行了测试。实验结果表明,基于分割识别的蒙古语LVCSR方法能解决大部分蒙古文单词的识别问题,并将蒙古语语音关键词检测系统的大量集外词转化成了集内词,大幅度提高了检测系统的查准率和召回率。

一种新的蛋白质结构预测多模态优化算法

程正华,张贵军,邓勇跃,金媚媚

计算机科学. 2013, 40 (9): 212-215.

摘要 ( 117 )

PDF(441KB) ( 368 )

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针对现阶段药物设计中对于蛋白质结构多模态的需求,提出了一种基于排挤差分进化策略的多模态优化算法。为了降低蛋白质构象空间求解的复杂度,算法采用能量极小化过程,有效缩小了可行域的搜索空间；同时,为了有效地平衡多模态优化问题的局部收敛性和模态多样性,在排挤差分进化算法的框架下,在保证算法收敛速度的前提下,算法采用空间局部性原理,同时随机选取不同交叉策略的集结思想又有效改善了种群的多样性。以脑啡肽为例,算法不仅得到了其全局最稳定结构,还获得了一系列局部最优结构。

基于变精度上近似与程度下近似的双量化边界及其算法

张贤勇

计算机科学. 2013, 40 (9): 216-220.

摘要 ( 110 )

PDF(413KB) ( 385 )

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近似空间中,精度与程度结合形成的双量化是一个创新课题。利用笛卡尔积进行量化信息合成,基于变精度上近似与程度下近似探讨双量化边界及其算法。首先,基于上述两个近似,自然地构建了双量化扩张粗糙集模型,定义了双量化扩张边界。接着,分析了该边界的双量化语义,得到了该边界的精确刻画与数学性质；为计算该边界,提出了近似集算法与信息粒算法,进行了算法分析与算法比较,得到了信息粒算法具有更优的算法空间复杂性的重要结论。最后,应用一个医疗实例对该边界及其算法进行了说明。该边界扩张了经典Pawlak边界,并对局部不确定性进行了双量化的完备与精细刻画,这对双量化的不确定性分析与应用具有重要意义。

一种基于LM的量子神经网络训练算法

张翼鹏,陈亮,郝欢

计算机科学. 2013, 40 (9): 221-224.

摘要 ( 101 )

PDF(335KB) ( 666 )

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针对量子神经网络的训练结果易陷入局部极小值的问题,将Levenberg-Marquardt(LM)算法引入到原训练算法中,从而提高网络收敛速度与训练效果。并通过改进原训练算法的迭代步骤,解决训练过程中网络权值与量子间隔不同的目标函数相互冲突引起的输出均方误差和波动的问题。实验结果表明,相比原训练算法,引入LM后的训练算法可以大幅减少迭代次数,显著降低网络收敛值,提高量子神经网络的分类效果。

新型全局优化蝙蝠算法

李煜,马良

计算机科学. 2013, 40 (9): 225-229.

摘要 ( 152 )

PDF(429KB) ( 697 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

通过对生物智能机理的借鉴,许多解决复杂问题的新方法不断涌现。最近,Yang基于蝙蝠的回声定位行为,提出了一种新的全局优化算法——蝙蝠算法,同时将一些现有算法的优点引入到该算法中。首先讨论了蝙蝠算法的生物学动机,从原理上描述了蝙蝠回声定位行为和算法实现流程,随后求解了函数极值优化问题。仿真结果表明,蝙蝠算法的性能优于粒子群算法。最后,对进一步研究作了展望。

基于预分类的FSVM

申丰山

计算机科学. 2013, 40 (9): 230-233.

摘要 ( 101 )

PDF(337KB) ( 474 )

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模糊支持向量机(fuzzy support vector machine,FSVM)通过为每个样例设置模糊化训练参数,达到抑制离群点及噪声数据对分类器不利影响的目的。提出了基于预分类的FSVM,每个样例的模糊权重通过关联于该样例的预分类面来确定。该方法不仅考虑了各个样例在未来分类中的作用效果,还考虑了分类器对离群点及噪声数据的敏感性。这样确定的模糊权重能使SVM根据离群点及噪声数据的影响情况决定抑制强度,减少或避免无视数据具体特征的盲目抑制。在IDA、UCI等标准数据集上的实验验证了所提方法的合理性和有效性。

基于积极集策略的最小闭包球问题算法研究

丛伟杰,刘红卫

计算机科学. 2013, 40 (9): 234-236.

摘要 ( 126 )

PDF(331KB) ( 417 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

首先,基于每次迭代计算距离当前球心最远的两个点,提出一种求解n维空间中m个点的最小闭包球问题的(1+ε)-近似算法。对于ε∈(0,1),建立了该算法的核心集大小和计算复杂度,分别为O(1/ε)和O(mn/ε)。然后,给出一种积极集策略,每次迭代计算距离当前球心最远的N个点。将该策略结合到提出的算法中,得到一个基于积极集策略的算法。最后,实验结果表明基于积极集策略的算法能够快速、有效地求解mn的大规模数据集的近似最小闭包球。

基于客户分级及换乘的多车辆合乘问题算法研究

孟春华,王洪国,邵增珍,于洪玲,丁艳辉

计算机科学. 2013, 40 (9): 237-242.

摘要 ( 101 )

PDF(560KB) ( 332 )

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多车辆合乘匹配问题(MRMP)是物流领域和交通领域的一个重要问题,现有的多车辆合乘匹配算法是以解决基本的多车辆合乘问题为主。为了提高客户的搭乘率,提出了客户分等级并且带有换乘的多车辆合乘匹配算法。该算法以蚁群优化算法为核心,分为3步:寻找起点终点集合；蚁群寻优,并在单向蚁群的基础上提出双向蚁群算法；车辆路径微调。实验仿真显示该算法获得80%以上的搭乘率,同时双向蚁群比单向蚁群具有更强的寻优能力。所得结果表明,该算法可以有效地获得带有换乘的匹配路线。

基于语义分析的统计报表多维数据建模方法

沈晖,陆育锋,郭以东,杨勇

计算机科学. 2013, 40 (9): 243-246.

摘要 ( 112 )

PDF(878KB) ( 441 )

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在统计类应用系统实施过程中,依据前台报表的样式和填报要求设计后台数据库表结构是一项重要的基础性工作,但往往凭借的是系统设计人员的经验,被看作是一项艺术而不是有章可循的技术,直接导致的结果是:针对同一套业务统计报表,不同的系统设计人员可能设计出千差万别的后台数据库表,带来系统运行性能与日后运维升级等方面的问题。为了改变这种状况,对现实中基于业务统计报表设计后台数据模型的过程进行了深入研究,总结提出一种基于语义分析的从统计报表集合抽取统一多维数据模型的规范化、程序化方法,并在某大型国企信息系统项目中进行了应用验证。

基于微观变量的交通流算法研究

卫小伟,巨永锋

计算机科学. 2013, 40 (9): 247-249.

摘要 ( 106 )

PDF(254KB) ( 391 )

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中国城镇化发展迅速,伴随而来的城市交通状况也日益恶化,早日建成现代化的交通运输系统和交通信息管理系统成为了城市交通战略的首要任务。寻找能够正确描述交通流基本规律的交通流算法,更好地指导局部交通的优化管理和控制,是交通流研究的期望目标。基于微观变量和元胞自动机理论提出交通流算法模型。通过对微观交通流算法的设计及数值模拟,预测理想的交通流及出行分布情况,从而加深了对交通流中各种现象内在机理的认识,使其可以预测出最接近实际情况的交通流,为交通流的仿真和实时交通控制做了基础性的工作。

基于智能水滴算法置换流水线调度问题的研究

周季华,叶春明,盛晓华

计算机科学. 2013, 40 (9): 250-253.

摘要 ( 131 )

PDF(326KB) ( 427 )

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生产调度问题是制造系统中最基本、最重要和最困难的问题之一。提出了一种新颖的群智能优化算法即智能水滴算法求解置换流水线问题。智能水滴算法是群智能算法领域的最新研究成果,该算法模拟了自然界水系统通过和其周围环境的相互作用而形成河流水道的过程。分析了智能水滴算法的基本原理和数学模型。应用MATLAB7.0,对Car1－Car6以及Rec01和Rec13问题进行了仿真测试,并将智能水滴算法和微粒群算法相比较,仿真结果表明了智能水滴算法求解生产调度问题的可行性和有效性。

基于滑动窗口密度聚类的数据流偏倚采样算法

胡志冬,任永功,杨雪

计算机科学. 2013, 40 (9): 254-256.

摘要 ( 190 )

PDF(311KB) ( 749 )

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对于移动计算领域的移动对象轨迹数据流的管理,最普遍采用的技术手段是采样技术,而传统的均匀采样易丢失一些关键的变化数据,造成信息丢失现象。针对这一问题,提出一种基于概率密度聚类的数据流偏倚采样算法。该算法在滑动窗口模型下,充分利用了轨迹数据流自身的分布特性,结合偏倚采样算法思想克服了均匀采样的数据丢失问题。算法首先采用基于数据存在密度的聚类技术将滑动窗口划分为强簇、弱簇和过度簇,然后针对不同的簇给予不同的采样率,进行偏倚采样,进而得到最终的数据流摘要。经过实际数据集的实验检测,证明算法较好地保证了采样质量,并具有较快的数据处理能力。

二维LIC矢量场可视化算法的研究及改进

詹芳芳,胡伟,袁国栋

计算机科学. 2013, 40 (9): 257-261.

摘要 ( 298 )

PDF(961KB) ( 454 )

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线积分卷积(LIC)是一种针对矢量场的可视化方法。针对二维空间上的LIC算法进行了研究并提出了改进。首先,针对某些二维矢量场在用户关注区域矢量大小比较接近的问题,采用非线性的颜色映射法进行处理,最终的可视化结果可以突出用户感兴趣区域的矢量场特征。其次,从原始LIC算法的串行计算任务中提取出4个可以并行计算的子模块,并依托NVIDIA的CUDA架构实现了颜色增强LIC法的硬件加速。结果表明,加速后算法的加速比随着输入矢量场分辨率的增加而增加。因此,该算法适用于高分辨率二维矢量场的交互式可视化,且没有特别高的硬件要求,通用性较好。总之,新的算法较原始算法在视觉效果和性能上都有所改进。

基于局部二值模式和辨识共同向量的步态识别

刘志勇,冯国灿,陈伟福

计算机科学. 2013, 40 (9): 262-265.

摘要 ( 110 )

PDF(597KB) ( 376 )

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最近,利用步态对个人身份进行识别受到越来越多生物识别技术研究者的重视。步态能量图(GEI-Gait Ener-gy Image)是一种有效的步态表征方法,局部二值模式(LBP-Local Binary Pattern)能很好地提取局部信息,所以利用局部二值模式(LBP)来提取步态能量图(GEI)的局部特征并用于识别。首先,为了更好地提取局部信息,把步态能量图(GEI)分块,提取各个子块上的LBP特征,然后把各子块在特征层进行融合,得到整个步态能量图(GEI)的特征表达；同时为了更好地挖掘步态能量图(GEI)的信息,对LBP模式进行了扩展。由于得到的LBP特征维数较高,利用具有降维和良好识别能力的辨识共同向量(DCV-Discriminant Common Vector)对步态能量图的LBP特征进行维数约减并增加类间距离。最后,只需利用简单的最近邻分类器就能取得较好的识别效果。将该算法在CASIA 数据库上进行了试验,并取得了较高的正确识别率。

基于分块权值的语义图像检索

夏利民,朱城,张海燕,彭东亮

计算机科学. 2013, 40 (9): 266-269.

摘要 ( 206 )

PDF(587KB) ( 351 )

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图像低层视觉特征和高层语义间的“语义鸿沟”是图像检索的关键问题。为了进一步提高基于语义的图像检索系统工作效率,以分块权值和视觉词库为基础,结合图像低层特征和高层语义的相关性,提出了一种基于分块权值的语义图像模型,该模型用来反映图像的视觉特性,对图像的高层语义进行有效检测,从而提高语义图像的检索效率。实验结果表明,该方法提高了语义图像检索系统的查全率和查准率。

一种基于变分方法的多分辨率域融合策略

马宁,周则明,罗立民

计算机科学. 2013, 40 (9): 270-274.

摘要 ( 99 )

PDF(1217KB) ( 335 )

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针对常规多分辨率域融合策略的处理过于直接可能会降低融合图像质量的现象,提出了一种多分辨率域变分融合策略。该策略根据源图像分解系数的梯度信息构造目标系数梯度场,寻找梯度最接近目标梯度场的系数作为融合图像的分解系数。为了保持与源图像的相似性,对高、低频系数分别加入了约束条件。针对高频系数对噪声敏感的特点,还引入了全变分项来保证解的平滑性。在多聚焦图像、红外图像与可见光图像上的融合实验结果表明:与常规融合策略相比,提出的融合策略能够注入更多的空间细节信息,同时能更有效地保留源图像的结构信息。

一种基于正等轴测草图的三维重构算法

伍晓亮,田怀文

计算机科学. 2013, 40 (9): 275-278.

摘要 ( 110 )

PDF(387KB) ( 691 )

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为便于实现平面立体的三维重构,提出一种基于正等轴测草图的重构算法。首先按面片组织轴测草图轮廓信息,通过交互指定父面,并建立各个面片之间的关系。其次对轴测草图的父面进行投影逆变换求解。然后将子面绕与父面连接的公共棱边旋转,并进行分类计算,当立体的表面积最大时,生成相应的目标形体。给出了用Matlab实现算法的关键技术和测试算例,从而快速实现平面立体的三维重构。实验结果表明了该算法的有效性和实用性。

基于启发式概率Hough变换的道路边缘检测方法

王燕清,辛柯俊,陈德运,吴剑

计算机科学. 2013, 40 (9): 279-283.

摘要 ( 102 )

PDF(1087KB) ( 399 )

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针对非结构化道路的边界检测实时性和鲁棒性的难点,提出了加权Canny边缘检测方法和面向加权Canny边缘图像的启发式概率Hough变换方法；并根据非结构化道路边界不规则的特点和智能车辆路径规划的实际需求,提出了道路边界的双折线模型。与传统的方法相比,不同道路环境下的道路边界检测实验证明了所提算法的有效性和实时性。

基于DEM的地形可视域分析关键技术

张斌,张泽建,郭黎,王豪

计算机科学. 2013, 40 (9): 284-287.

摘要 ( 133 )

PDF(874KB) ( 744 )

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地形可视域分析是空间分析中很重要的内容,基于DEM地形数据,目前的算法存在计算复杂、通用性不强等问题,尤其是针对多分辨率的海量DEM数据,算法还不成熟。从底层的地形数据组织入手,以可视域遮蔽角分析的必要性为出发点,考虑数据结构对算法的影响,详细讨论了遮蔽角计算的原理以及可视域分析过程中的关键技术,提出了基于金字塔模型的四叉树索引结构,在可视域计算中引入了“优化矩阵”,提高了可视域分析的效率,并在此基础上实现了基于DEM的地形可视域分析系统。

实时图像纹理替换算法

万金梁,宋金宝,叶龙,李淑红

计算机科学. 2013, 40 (9): 288-292.

摘要 ( 150 )

PDF(1304KB) ( 394 )

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提出了一种实时图像纹理替换算法。使用区域纹理样本实现中等水平视觉的区域纹理替换。利用图像纹理替换潜在的数据并发特征,在集群环境下,设计并实现了混合MPI与OpenMP的图像纹理替换并行算法,给出了主从模式下的MPI并行设计、OpenMP并行设计及负载平衡。实验结果表明,并行算法可行有效,保证重建图像符合人眼视觉要求,大大减少了图像重建所需数据量；有效降低了计算时间,能够满足硬实时系统的时间约束。

车载环视拼接方法的研究

鲁斌,秦瑞,李庆,陈大鹏

计算机科学. 2013, 40 (9): 293-295.

摘要 ( 358 )

PDF(493KB) ( 611 )

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介绍一种由4个不同鱼眼摄像机视场映射到俯视图的拼接方案。该方案主要依据逆投影方法分别建立起4个场景到俯视场景下大图的坐标关系,再依据图像融合得到最终俯瞰视图。创新性是提出在相交区域做第二次的泰勒拟合来增加模型对相交区域的描述的准确性。最后依据室内模型小车实验,在小车各个角度下的拼接效果证明提出的算法对车载环视的相交区域拼接效果有显著的改善。

多阈值优化的交互式医学图像分割方法

兰红

计算机科学. 2013, 40 (9): 296-299.

摘要 ( 111 )

PDF(1146KB) ( 414 )

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交互式图像分割方法对边界模糊的医学图像进行分割时通常需要用户标记较多的初始种子或进行二次交互,这给用户带来不便。针对此问题,提出一种简化标记的多阈值优化交互式分割算法,该算法在GrowCut交互式算法基础上通过引入图像灰度直方图的多个阈值自动生成初始种子模板,并利用改进的细胞自动机迭代算法实现图像分割。算法简化了用户操作,提高了分割精度。算法应用于临床肝脏图像和牙菌斑图像分割,显示了良好的分割效果。

基于GA-PSO Hough变换的建筑物平面重构

程慧,张健沛

计算机科学. 2013, 40 (9): 300-301.

摘要 ( 130 )

PDF(245KB) ( 388 )

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提出了一种数字图像中建筑物平面的重构方法,所提技术使用GA-PSO Hough 变换提高Hough变换的性能,采用一种有效的限制搜索空间方法以及分层次搜索策略来减少计算量,在传统建筑平面重构技术的基础上提出了一种更加有效的改进GA-PSO HT算法来提高重构性能与质量。

爆炸装置排除视景仿真系统的设计与实现

李代伟,孙建顺

计算机科学. 2013, 40 (9): 302-306.

摘要 ( 112 )

PDF(961KB) ( 381 )

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为解决当前爆炸装置排除训练过程中训练装置制作复杂,且每次重复制作,投入人力物力较大等问题,设计了爆炸装置排除视景仿真训练系统。以虚拟现实技术为基础对系统进行了层次结构划分与硬件结构设计,并运用面向对象思想对系统进行模块化设计,利用简单工厂、模板方法等设计模式对排爆工具模块进行扩展性设计；结合ODE物理引擎解决了装置节点间的碰撞检测,利用OSG相交性测试与矩阵变换解决了虚拟手抓取物体,通过正确排除顺序与用户排除顺序比较的方法解决了装置排除正确性判断等关键技术,以VC++为开发环境实现了爆炸装置排除仿真训练系统。实践证明:该系统仿真度高,达到了爆炸装置排除仿真训练的效果,且易于操作,具有较强的扩展性。

分段式低秩逼近的运动捕获数据去噪方法

彭淑娟,柳欣,崔振,郑光

计算机科学. 2013, 40 (9): 307-311.

摘要 ( 86 )

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运动捕获数据去噪旨在从含有噪声干扰的运动数据中恢复出能够较好表达原始数据特性的帧序列。针对人体运动捕获数据在较短时间段内的帧序列常常具有相同或相似的运动行为语义的特点,提出了一种分段式低秩逼近策略的运动捕获数据去噪方法。该方法首先将含有噪声的运动数据划分为多个连续子区间,接着利用不精确拉格朗日乘子法(IALM)对每个分段子区间的含噪声干扰数据批矩阵进行低秩矩阵逼近和稀疏噪声误差估计,达到分段数据去噪目的；最后利用时序特性组合去噪后的分段低秩逼近矩阵进行整体运动捕获数据去噪恢复。仿真实验结果表明,所提方法能够对含有任意拓扑结构的人体运动捕获数据进行去噪,达到了很好的效果,具有一定的通用性和实用性。

一种基于图像灰度的红外目标识别算法

高晶,吴昆,吴育峰,陈仲华

计算机科学. 2013, 40 (9): 312-316.

摘要 ( 273 )

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针对红外图像背景复杂、识别率不高的问题,提出了一种新的基于图像灰度的红外目标识别方法。首先在形态学理论的基础上设计了一种多级形态学目标检测算子,并结合区域生长法检测目标区域；其次在候选目标区域的基础上引入sigmoid函数进行区域筛选,缩小了下一步目标搜索范围,并利用Haar小波方法从区域纹理入手,综合考虑了目标区域及其周边8方向邻域的相似性关系,明确了图像目标识别中对红外实时图目标的提取；最后运用目标模板的先验知识进行目标识别。实验结果表明,该算法的目标识别率相对于模板匹配算法和otsu阈值检测算法得到了极大提高,对于复杂地面红外图像目标的匹配识别具有一定应用价值。