计算机科学

王慧强,戴秀豪,吕宏武,林俊宇

计算机科学. 2016, 43 (8): 1-6. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.001

摘要 ( 220 )

PDF(602KB) ( 917 )

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随着服务器在各个领域的广泛应用以及服务器规模的不断扩大,服务器监控技术对保障服务器长期有效地工作起着关键性作用。首先对服务器监控的需求进行了阐述；其次对心跳机制、智能平台管理接口(Intelligent Platform Management Interface,IPMI)、简单网络管理协议(Simple Network Management Protocol,SNMP)及虚拟化技术等关键技术进行了归纳和总结,在此基础上描述了国内外主流的监控产品,如IBM Tivoli、HP OpenView等,并对其功能进行了对比和分析；最后对监控技术的发展前景进行了展望,针对现有服务器对高可用性的需求,提出了一种面向高可用服务器的监控框架。

难解问题的固定参数近似算法研究进展

刘运龙,崔梦天

计算机科学. 2016, 43 (8): 7-12. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.002

摘要 ( 351 )

PDF(576KB) ( 646 )

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固定参数近似算法采用参数计算方法寻求问题的近似解,是实际中处理难解问题的一种新的有效手段。根据难解问题的参数计算复杂性类别,综述了固定参数可解问题、参数计算复杂性未定问题和W[t]-难问题(t≥1)固定参数近似算法近年来的研究进展。对于上述每一类问题,分别归纳了当前的主要研究结果,分析了其中的主要算法设计技术并探讨了有待研究的相关问题。

高动态范围成像技术中的鬼影检测与去除方法综述

胡胜男,张伟,刘侃,顾建军

计算机科学. 2016, 43 (8): 13-18. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.003

摘要 ( 419 )

PDF(1814KB) ( 1951 )

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由于广泛的实用价值与理论价值,高动态范围成像(HDRI)技术成为图像处理领域的一个研究热点,如何检测及去除成像过程中产生的干扰影像(即“鬼影”)也引起了研究者的广泛关注。将鬼影检测与去除方法按照运动物体是否属于拍摄目标及算法操作域进行系统分类,将鬼影检测算法分为无参考图像、有参考图像两大类并将每一大类分为辐射域检测、图像域检测两类,将鬼影去除算法分为辐射域去除、图像域去除两大类,对其中每一类算法分别全面综述了其特点及最新研究成果,并对不同方法的优缺点进行了比较分析。最后总结了不同方法的适用条件并给出了关于这一课题未来发展的思考。

基于PCA降维的云资源状态监控数据压缩技术

洪斌,邓波,彭甫阳,包阳,冯学伟

计算机科学. 2016, 43 (8): 19-25. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.004

摘要 ( 364 )

PDF(596KB) ( 544 )

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云计算资源状态监控作为保障云服务质量和可靠性的重要自动化手段,必须从海量的监控数据中分析出各类云资源的真实状态信息。为了减少资源监控任务自身对云计算资源的消耗,提出一种基于PCA(Principal Components Analysis)降维的监控数据的降维和筛选技术。监控数据转换利用PCA降维,将原始监控数据映射至若干主成分方向上,实现数据压缩。而监控数据筛选则着眼于在保留原始数据的前提下,筛选出关键监控指标以有效表征资源状态。基于VICCI云服务实验平台的实验结果证明,所提出的方法能够从多种监控数据中快速筛选出表征资源状态的核心数据,在保证状态监控效果的前提下,有效减少了监控任务所需处理的数据量。

一种基于多层拓扑的大规模分布式系统结构脆弱性分析算法

况晓辉,李津,赵刚

计算机科学. 2016, 43 (8): 26-29. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.005

摘要 ( 228 )

PDF(326KB) ( 512 )

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结构脆弱性是大规模分布式系统中典型的脆弱性类型之一。针对大规模分布式系统实体间复杂的依赖关系和冗余备份机制,构建了多层拓扑模型,在实体拓扑结构脆弱性分析方法的基础上,提出了基于映射-回溯思想的LDS底层结构脆弱性分析算法,并通过实现该算法验证了其有效性。

基于模体的网络化作战信息流转动态超图模型

杨迎辉,李建华,南明莉,崔琼,王宏

计算机科学. 2016, 43 (8): 30-35. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.006

摘要 ( 259 )

PDF(2419KB) ( 665 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

动态准确、直观精细的信息流转模型,是分析作战信息交互关系、探索信息赋能作用机理的重要保证。针对网络化作战信息流转模型构建问题,首先,定义了作战节点、信息流等相关概念,抽象了情报、指控、打击3类基本信息流模体,并讨论了不同的功能组合；其次,阐述了超图相关理论,研究了作战任务的递阶分解方法及超图表示形式,给出了作战信息流转动态超图模型构建的一般流程及步骤；最后,以空中进攻作战为例,验证了模型的可行性与有效性。

基于局部核值的节点影响力计算方法研究

罗爱民,杨圩生

计算机科学. 2016, 43 (8): 36-38. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.007

摘要 ( 220 )

PDF(227KB) ( 489 )

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识别复杂网络传播动力学中最重要的节点具有重要的应用价值。针对复杂网络影响力分析的问题,在核值影响力计算方法的基础上,提出了一种基于局部核值的影响力算法。以Email无标度网络数据为实验对象,来验证该方法的合理性和有效性。该方法为复杂网络影响力分析的应用研究提供了基础。

零知识下的比特流未知协议分类模型

张凤荔,周洪川,张俊娇,刘渊,张春瑞

计算机科学. 2016, 43 (8): 39-44. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.008

摘要 ( 324 )

PDF(478KB) ( 498 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对在零知识下识别比特流未知协议这一问题,提出了一种协议分类模型。该模型首先利用二进制流的固有特性来计算协议种类个数近似值K和初始聚类中心,然后使用改进的K-Means聚类算法指定K及初始聚类中心以进行聚类,最后使用基于信息熵的混杂度评价方法对聚类结果进行评价,可将评价结果较好的类簇作为一种协议类型进行标记,用于其他分析。使用林肯实验室发布的实验数据进行测试,结果表明该模型能以较高的准确率对未知协议进行分类,基于信息熵的类簇评价方法也具有一定实用性。

ARCNET列车控制网络令牌传递算法的改进

张新有,魏俊超

计算机科学. 2016, 43 (8): 45-49. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.009

摘要 ( 184 )

PDF(1902KB) ( 813 )

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对基于ARCNET网络协议的列车控制网络的特点进行了分析。针对ARCNET协议在列车控制网络中的不足,即节点的退出会引起较长的网络重构时延,提出了一种新的令牌传递的机制,即双地址令牌传递(Double Address Token Passing,DATP)。节点使用两个下一跳节点代替原来的一个下一跳节点,从而避免了节点退出网络时带来的后继节点难以快速查找的缺点。分析及仿真结果表明,该机制在保持原有网络优点的同时,提高了网络令牌传递效率,增加了系统吞吐量,从而改进了列车控制网络的性能。

基于Raptor码的视频多播跨层优化算法

钱晓捷,王超

计算机科学. 2016, 43 (8): 50-54. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.010

摘要 ( 231 )

PDF(957KB) ( 612 )

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在第4代移动通信中,人们更加关注移动宽带网络传输的服务质量(QoS),尤其是多输入多输出(Multiple-Input-Multiple-Output,MIMO)系统下的视频多播方面。提出了一种基于Raptor码的视频多播跨层优化算法,通过Raptor码和其他纠错码的包误差率的对比分析,选择合适的Raptor码率和调解编码方案(MCS)模式进行优化组合,在增大系统吞吐量的同时可以提高信道资源(时隙)利用率。仿真实验表明,该算法在下行链路的吞吐量至少增加了28%,节约了至少18%的信道资源；在SNR=11.5时,BUS序列的客观重建质量(PSNR)的性能增益可达到4dB以上。

蜂窝网络分布式中继选择算法

武航,钱丽萍,陈庆章

计算机科学. 2016, 43 (8): 55-59. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.011

摘要 ( 299 )

PDF(425KB) ( 469 )

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针对蜂窝网络中的功耗优化问题,研究了如何最小化两跳中继蜂窝网络的系统总功耗。首先根据信道传输功率的闭合表达式得到满足信道最小中断概率情况下的最优链路传输功率,然后通过使用基于Acknowledgement的分布式拍卖算法(DAA-ACK)和改进的分布式拍卖算法(IDAA)帮助用户节点选择合适的中继基站。仿真结果显示,这两种算法仅需要用户节点与邻居中继基站交换少量信息,并可通过有限次迭代快速选择出使系统总功率最小的中继节点。

多虚拟机实时迁移中自适应的迁移算法选择框架

崔勇,林予松,刘炜,高山,王宗敏

计算机科学. 2016, 43 (8): 60-65. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.012

摘要 ( 217 )

PDF(503KB) ( 934 )

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IaaS云计算平台中主要通过实时迁移多台虚拟机来实现资源的动态调度、管理与优化。虽然Pre-copy和Post-copy是单虚拟机实时迁移的两种主流算法,且各有优缺点,但现有的多虚拟机实时迁移系统只是单一地使用其中一种迁移算法,无法根据各虚拟机的不同负载情况灵活选择最有效的迁移算法,降低了整体迁移效率。提出一种自适应的实时迁移算法选择框架,利用模糊聚类方法对待迁移的多虚拟机进行分类,按类别选择最适合的迁移算法。实验结果表明,所提出的迁移算法选择框架能够在多虚拟机实时迁移中发挥两个迁移算法的各自优势,有效提高整体的实时迁移性能。

基于IEEE 802.11e的无线传感器/执行器网络丢包判器设计

姚毅,刘勇,沈轩帆,廖勇,赵明

计算机科学. 2016, 43 (8): 66-70. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.013

摘要 ( 246 )

PDF(391KB) ( 474 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

在目前的无线传感器/执行器网络(Wireless Sensor and Actuator Networks,WSANs)中,无线传感器及其所传输信息的业务类型趋于多样化；同时,在实时性要求较高的工业系统中,无线网络环境下的丢包将给整个系统带来严重的危害。为提高WSANs的可靠性,提出了一种基于IEEE 802.11e的WSANs丢包判决器的优化设计方法。该方法采用提供服务质量(Quality of Service,QoS)的IEEE 802.11e作为WSANs的数据通信协议,推导出该协议下的WSANs丢包概率矩阵,并将基于该丢包概率矩阵的龙伯格状态观测器的输出作为丢包的判决阈值,把网络中的丢包现象作为一种故障信号,从而设计出WSANs的丢包判决器。该丢包判决器不仅能有效判断网络中是否出现了丢包,而且还能通过判决器输出的故障信号波形判断丢包原因,即传感器节点故障,或是由于信道环境不稳定造成的随机丢包。最后,通过MATLAB/OMNET++的混合仿真验证了该设计的有效性。

一种改进的非数据辅助SNR估计算法研究

杨俊,江虹,张秋云

计算机科学. 2016, 43 (8): 71-73. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.014

摘要 ( 254 )

PDF(285KB) ( 626 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对几种现有的非数据辅助信噪比估计算法对QPSK信号的信噪比估计性能较差的问题,提出了一种改进的低复杂度信噪比估计算法,以提高信噪比估计的估计范围和精度。改进算法首先将接收信号分为同相和正交两路信号；然后充分利用每路信号的过采样率信息,在每个过采样周期内对两路信号分别进行数据统计处理；最后根据处理得到的均值和方差信息获得信噪比估计值。仿真结果表明,该算法在－15~30dB信噪比范围内具有较小的估计偏差和估计均方误差,其估计性能明显优于现有其它算法。

一种基于SDN的ICN高效缓存机制

雷方元,蔡君,罗建桢,戴青云,赵慧民

计算机科学. 2016, 43 (8): 74-78. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.015

摘要 ( 211 )

PDF(513KB) ( 432 )

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内置缓存是信息中心网络(ICN)架构最核心的思想之一。为了充分、高效地利用全网缓存资源,提出了一种基于SDN的ICN高效缓存机制(SIC)。该方法利用SDN控制面感知全网状态,在SDN控制面中根据ICN缓存节点的网络社团重要度特性以及社团节点重要度特性来生成缓存策略,使不同流行度的内容对象在各社团之间和同一社团内节点上的分布更合理。在多种实验条件下对SIC策略进行了仿真验证,结果表明与Hash+LRU、Betw+LRU相比,该策略能更好地提升缓存命中率、跳数减少率、平均社团经过个数,同时SDN的资源开销保持在较低的水平。

基于决策树的被动操作系统识别技术研究

易运晖,刘海峰,朱振显

计算机科学. 2016, 43 (8): 79-83. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.016

摘要 ( 253 )

PDF(427KB) ( 997 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

操作系统识别是网络安全评估的关键技术之一,在网络安全威胁和风险日益加剧的形势下,其研究具有非常重要的意义。针对当前基于TCP/IP协议栈指纹库的操作系统识别技术难以辨识未知指纹所对应的操作系统的问题,提出了基于C4.5决策树模型的被动操作系统识别方法,并将它与其他分类算法进行了比较。通过实验测试验证了分类方法的有效性,并对其结果进行了分析。

基于Zernike矩和NSCT-SVD的数字水印算法研究

陈盈,郑洪源,丁秋林

计算机科学. 2016, 43 (8): 84-88. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.017

摘要 ( 437 )

PDF(2147KB) ( 687 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

以非下采样Contourlet变换、奇异值分解以及Zernike 矩知识为基础,结合图像不变质心在几何攻击前后相对位置不变的特性和Zernike 矩对旋转、缩放攻击的不变性以及对噪声不敏感的特性,提出了一种利用 Zernike 矩对图像几何校正的 NSCT-SVD几何鲁棒盲水印算法。该方案中宿主图像通过非下采样 Contourlet变换分解提取出低频区域,通过量化每块奇异值矩阵的欧氏范数来嵌入水印。水印检测时,先利用Zernike 矩和不变质心等几何参数对被检测图像进行几何攻击校正,恢复水印的同步信息后再提取水印。实验结果表明,该算法对噪声、滤波、压缩以及各类几何攻击具有较好的鲁棒性。

ESF算法的不可能差分密码分析

陈玉磊,卫宏儒

计算机科学. 2016, 43 (8): 89-91. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.018

摘要 ( 334 )

PDF(289KB) ( 724 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

分析研究了分组密码算法ESF抵抗不可能差分的能力,使用8轮不可能差分路径,给出了相关攻击结果。基于一条8轮的不可能差分路径,根据轮密钥之间的关系,通过改变原有轮数扩展和密钥猜测的顺序,攻击了11轮的ESF,改善了关于11轮的ESF的不可能差分攻击的结果。计算结果表明:攻击11轮的ESF所需要的数据复杂度为O(2⁵³),时间复杂度为O(2³²),同时也说明了11轮的ESF对不可能差分是不免疫的。

改进的无证书代理盲签名方案

刘二根,王霞,周华静,郭红丽

计算机科学. 2016, 43 (8): 92-94. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.019

摘要 ( 323 )

PDF(240KB) ( 643 )

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通过对张晓敏提出的高效无证书代理盲签名方案进行安全性分析,发现该方案不能抵抗恶意但被动的KGC攻击,也不能抵抗普通攻击者的签名伪造攻击,而且KGC与原始签名者联合可以获得代理密钥。为了避免这些攻击,提出了一种改进的无证书代理盲签名方案,且该方案具有更高的安全性。

基于关键词重提取的密文文本相似性度量方法研究

李志华,陈超群,李村,胡振宇,张华伟

计算机科学. 2016, 43 (8): 95-99. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.020

摘要 ( 428 )

PDF(394KB) ( 481 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对密文的相似性度量问题,提出了一种新的密文文本相似性度量方法。该方法通过定义关键词的有效作用域、相对作用域、分散域的概念,有效克服了现有的关键词权重量化方法不能对篇幅不同、结构不同的文档进行相对公平的关键词权重量化的不足,同时显著减少了文本度量时所依赖的关键词数量。进一步对文档的关键词进行重提取,并建立文档的关键词密文索引条目,通过密文的索引条目来度量密文的相似性。将该方法在真实文档上进行实验,并同其它算法进行比较,结果表明所提出的方法在准确率和召回率两方面优于其它参与比较的算法,并能在准确率和召回率之间取得比较好的平衡。

一种基于广义混沌同步系统的图像加密方案

柴宏玉,臧鸿雁

计算机科学. 2016, 43 (8): 100-104. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.021

摘要 ( 302 )

PDF(1465KB) ( 536 )

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传统图像加密技术和低维混沌加密技术都有各自的局限性,而高维混沌映射比低维映射具有更复杂的动力学行为以及更好的随机性。在离散混沌广义同步定理的基础上构造了一种四维离散广义混沌同步系统,并设计了一种图像加密方案。对加密图像进行了安全性测试,如分布直方图、相邻像素相关系数、密文信息熵、密钥敏感性、密钥空间和雪崩效应等。理论分析和数值实验表明,该加密方案的密钥空间达到10²⁸⁸,具有较强的抗攻击性能;对混沌系统参数及初始条件极其敏感,符合保密通信的要求。

基于DS理论的多源证据融合云安全信任模型

束柬,梁昌勇

计算机科学. 2016, 43 (8): 105-109. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.022

摘要 ( 256 )

PDF(409KB) ( 417 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

云计算技术在带来信息更大范围共享、成本更低等便捷的同时,也面临着隐私泄露、信息丢失等新的安全问题。如何在海量分布式的云系统中识别和管理节点的可信度成为云安全问题研究的重要方向之一。本模型考虑云计算分布式体系架构,结合DS证据理论和信任机制,构建云环境下基于DS理论的信任模型,为云安全问题提供了新思路。该模型在主客观信任值的基础上合成综合信任值,进行可信度判断；并讨论模型中的关键问题,包括信任值初始化和更新、恶意节点惩罚、负载均衡；再通过仿真实验从有效性、均衡性和鲁棒性等方面对模型进行验证；最后进行总结并对下一步研究进行展望。

基于行为语义分析的Web恶意代码检测机制研究

李道丰,黄凡玲,刘水祥,黄安妮

计算机科学. 2016, 43 (8): 110-113. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.023

摘要 ( 205 )

PDF(901KB) ( 884 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

在Web安全问题的研究中,如何提高Web恶意代码的检测效率一直是Web恶意代码检测方法研究中需要解决的问题。为此,针对跨站脚本漏洞、ActiveX控件漏洞和Web Shellcode方面的检测,提出一种基于行为语义分析的Web恶意代码检测机制。通过对上述漏洞的行为和语义进行分析,提取行为特征,构建Web客户端脚本解析引擎和Web Shellcode检测引擎,实现对跨站脚本漏洞、ActiveX控件漏洞和Web Shellcode等的正确检测,以及对Web Shellcode攻击行为进行取证的功能。实验分析结果表明,新的Web恶意代码检测机制具有检测能力强、漏检率低的性能。

基于MP3的后置式自适应隐写算法

张垚, 潘峰, 申军伟, 李宁波

计算机科学. 2016, 43 (8): 114-117. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.024

摘要 ( 344 )

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针对MP3隐写算法较为复杂、隐写容量较小的问题,提出一种基于MP3的后置式隐写算法。该算法根据待嵌入秘密信息的多少以及采用Hb码表编码的小值区码字数目的多少,自适应、较均匀且随机地选取嵌入位置,通过改变载体码字的末位实现秘密信息的嵌入。提取信息时无需解码,找到嵌入位置,提取码字的末位从而恢复秘密信息。所提算法在容量方面较MP3stego算法提升约3倍以上,在不可感知性方面较以往采用码字映射的隐写算法提升约10%；另外秘密信息提取时无需解码,大大提高了效率。实验证明了所提算法的安全性、时效性,其能基本满足安全通信的需要。

基于时序距离的AS级Internet动态性测量方法

张岩庆,陆余良,杨国正

计算机科学. 2016, 43 (8): 118-122. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.025

摘要 ( 266 )

PDF(2023KB) ( 499 )

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随着域间路由安全问题日益突出,AS(Autonomous System)级互联网的动态性测量开始成为研究热点。针对当前的测量方法无法全面度量AS级互联网演化规律的问题,提出了基于时序距离的AS可达距离(ASRD)、AS连通距离(ASCD)两个特征参数,分别从可达性和连通性两个方面度量AS级互联网在不同时刻的差异。通过分析不同时间跨度和时间粒度的路由表数据集,可以对特定AS的动态性进行测量。实验结果表明,对ASRD和ASCD进行时序分析不仅能够准确检测AS级Internet异常事件,而且可以发现AS级Internet的长期演化规律。

SHA-1充分条件自动化求解算法

胡云山,申意,曾光,韩文报

计算机科学. 2016, 43 (8): 123-127. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.026

摘要 ( 305 )

PDF(456KB) ( 499 )

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充分条件的求解是模差分攻击的重要步骤之一。将充分条件的求解转化为F₂上线性方程组的构造过程,利用线性方程组解的判定定理判断每步所求得充分条件的正确性,提出了针对SHA-1模差分攻击的充分条件自动化求解算法。文中算法做适当变形后,同样适用于MD5、SHA-0等与SHA-1结构相似的Hash函数充分条件的自动化求解。

一种改进的满足后向隐私的RFID认证协议

刘道微,凌捷,杨昕

计算机科学. 2016, 43 (8): 128-130. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.027

摘要 ( 200 )

PDF(305KB) ( 474 )

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针对在物联网应用中,现有的RFID安全认证协议存在安全缺陷和认证效率低等问题,提出了一种满足后向隐私的RFID双向认证协议,它通过Rabin加密算法的运算单向性来解决同步以及后向隐私的问题,并采用随机数使标签保持信息的新鲜性。采用BAN逻辑方法对协议进行了形式化证明。将该协议与现有的此类安全认证协议进行了安全性和成本比较,结果表明该协议不仅具有防跟踪、抗暴力破解、防重放攻击等特点,而且因为门电路的减少,使得成本下降,适用于低成本的RFID系统。

基于语义技术的软件用户访问控制方法

郑高山,应时,吴睿

计算机科学. 2016, 43 (8): 131-136. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.028

摘要 ( 173 )

PDF(458KB) ( 503 )

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在应用软件中广泛使用的访问控制模型不能根据用户上下文来动态改变资源的访问权限。针对上述问题提出一种基于语义技术的访问控制方法,实现了对用户的动态授权。提出基于语义信息的用户模型和资源模型并构建面向用户模型和资源模型的基础本体,定义一组与访问控制相关的语义规则及推理规则,并设计基于语义推理过程的判定算法。访问控制过程是接收并分析访问请求,根据语义规则从显示的本体知识中获取相关联的用户信息,调用判定算法得出用户与资源间的访问权限关系。最后通过某综合减灾应用系统案例来验证该方法的有效性。

一种基于活性顺序图的运行时验证研究

叶俊民,张坤,叶竹君,陈盼,陈曙

计算机科学. 2016, 43 (8): 137-141. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.029

摘要 ( 204 )

PDF(1109KB) ( 474 )

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运行时验证是一种轻量级的形式化验证方法,使用可视化的需求规约描述语言建模需求规约场景是运行时验证领域的研究热点。针对目前基于活性顺序图的运行时验证方法中容易产生冗余性质、二值语义的验证结果不准确、基于Maude工具引擎的重写逻辑验证算法效率较低等问题,提出一种基于活性顺序图的运行时验证的改进方法,以支持现有的运行时验证技术。实验表明,改进方法验证结果准确,且验证过程开销较小。

流数据Top-K关键字查询算法

郑诗敏,秦小麟,刘亮,周倩

计算机科学. 2016, 43 (8): 142-147. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.030

摘要 ( 396 )

PDF(1663KB) ( 1253 )

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基于Spark Streaming计算框架的分布式Top-K关键字查询是统计流数据中所有关键字的热点研究问题。多数研究通过限定存储空间来实现Top-K关键字查询,并假设关键字集合已知。针对这个问题,提出一种可应用于关键字集合未知情况的分布式Top-K关键字查询算法,根据监测到的关键字动态地调整存储空间,通过更新策略的优化提升其精度。实验结果表明,该算法的性能在关键字集合未知的情况下比现有算法更优。

基于简单再生码的分段编码方案

王静,罗威,欧阳明生,姜灿,王新梅

计算机科学. 2016, 43 (8): 148-153. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.031

摘要 ( 386 )

PDF(449KB) ( 469 )

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简单再生码将可容多错的RS纠删码与简单的异或运算相结合,在达到容忍任意n－k个节点故障可靠性的基础上,可以实现对单个失效节点的高效快速修复。对简单再生码的失效节点修复过程进行改进,提出一种新的基于简单再生码的分段编码方案,将f个具有相同下标的编码块分成两段,将每段中的编码块进行异或操作,生成一个新的校验块。对该方案的存储开销、磁盘读取的开销以及修复带宽开销进行性能分析和仿真实验,结果表明提出的基于简单再生码的分段编码方案在增加少量存储开销的同时,其修复带宽和磁盘读取的开销性能有了很大程度的优化,进一步验证了改进方案的正确性和有效性。

一种面向同步交互的软件演化过程建模方法

钱晔,李彤,郁涌,孙吉红,于倩,彭琳

计算机科学. 2016, 43 (8): 154-158. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.032

摘要 ( 270 )

PDF(374KB) ( 482 )

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全球化软件开发导致以交互方式协作开发的频率和复杂性越来越高。为了控制和规范软件演化的开发行为进而提高软件质量,文献[10]设计了软件演化过程元模型EPMM,由EPMM定义的软件演化过程模型未能形式描述其交互的特点。基于EPMM[10]定义的软件演化过程包括全局层、过程层、活动层和任务层4个抽象层的思想,设计了软件演化过程元模型CEPMM。CEPMM定义的软件演化过程模型可形式描述同步交互的特点是在其活动层,由此提出一种基于通信系统演算(CCS)的软件演化过程活动层的建模方法,然后在Visual Studio平台下实现软件演化过程活动层可视化的建模工具CAmodel。CEPMM构建的软件演化过程活动层模型不仅可以描述并发、迭代等特点,还可以形式描述同步交互的特性,为模型进行严格的数学方法分析、推理奠定了基础。

基于EM方法的隐Markov软件可靠性模型

张婷婷,张德平,刘国强

计算机科学. 2016, 43 (8): 159-164. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.033

摘要 ( 279 )

PDF(447KB) ( 515 )

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针对单一软件可靠性模型不能准确描述软件失效行为、无法合理准确地评估预测出软件可靠性的问题,将变点分析引入软件可靠性建模,提出了一种基于隐Markov过程的软件可靠性模型。该模型采用隐变量来描述影响软件可靠性的多种因素,通过隐变量的状态变化刻画出软件过程中各种因素的变化情况,构建出隐Markov链软件可靠性模型,并采用EM算法进行求解,通过实例分析来验证其有效性。实验结果表明,隐Markov链软件可靠性模型具有较强的变点检测能力,并能显著提高软件可靠性拟合精度。

基于相似云与复合因素度量的个性化推荐算法

孙光明,王硕,李伟生

计算机科学. 2016, 43 (8): 165-170. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.034

摘要 ( 229 )

PDF(594KB) ( 460 )

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针对相似计算中评分数据的稀疏性、属性严格匹配与单因素度量的偶然性导致的近邻不准问题,提出基于相似云与复合因素度量的个性化推荐算法。该算法定义按类的项目评分云来预填充评分,提出融合类别、评分均值、评分频度、访问频度等多因素度量的项目兴趣度向量,通过云模型计算项目相似度,以按类预测其评分,并基于新的加权平均方法计算其最终评分值。实验结果表明,所提算法产生的近邻更准,推荐质量更高。

基于Q学习和动态权重的改进的区域交通信号控制方法

张辰,喻剑,何良华

计算机科学. 2016, 43 (8): 171-176. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.035

摘要 ( 223 )

PDF(1885KB) ( 1423 )

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Q学习在交通信号控制中具有广泛的应用。在区域交通中,基于Q学习的传统区域交通信号控制方法通过agent之间互相交流的方式获取周边路口信息,并作出最有利的决策。传统交通控制方法在大部分情况下具有良好的表现。然而,由于其对周边路口拥堵程度的回馈计算不准确,因此在周边路口堵塞程度相差较大时将出现决策失误,从而导致局部热点拥堵。针对该问题进行分析,并以传统的区域交通信号控制方法为基础,提出一种新的基于Q学习和动态权重的改进的区域交通信号控制方法,引入“路口权重”的概念,通过多目标组合法将其应用于回馈计算,且权重随路口实际交通情况动态改变,解决了易陷入局部热点拥堵的问题。应用仿真软件在3种不同的交通状况下进行模拟,结果表明,所提算法在“拥堵”的状况下较传统控制方法具有更突出的表现。

集成特征选择的最优化支持向量机分类器模型研究

赵宇,陈锐,刘蔚

计算机科学. 2016, 43 (8): 177-182. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.036

摘要 ( 307 )

PDF(565KB) ( 540 )

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考虑将特征选择集成到支持向量机分类器中,提出集成特征选择的最优化支持向量机分类器——FS-SDP-SVM(Feature Selection in Semi-definite Program for Support Vector Machine)。该模型将每个特征分别在核空间中做特征映射,然后通过参数组合构成新的核矩阵,将特征选择过程与机器分类过程统一在一个优化目标下,同时达到特征选择与分类最优。在特征筛选方面,根据模型参数提出用于特征筛选的特征支持度和特征贡献度,通过控制二者的上下限可以在最优分类和最少特征之间灵活取舍。实证中分别将最优分类(FS-SDP-SVM1)和最少特征(FS-SDP-SVM2)两类集成化特征选择算法与Relief-F、SFS、SBS算法在UCI机器学习数据和人造数据中进行对比实验。结果表明,提出的FS-SDP-SVM算法在保持较好泛化能力的基础上,在多数实验数据集中实现了最大分类准确率或最少特征数量；在人工数据中,该方法可以准确地选出真正的特征,去除噪声特征。

基于行为检测的机器人安全保护方法

戈斌斌,毛新军

计算机科学. 2016, 43 (8): 183-189. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.037

摘要 ( 246 )

PDF(1774KB) ( 593 )

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机器人是一类典型的信息物理融合系统,由软件控制的机器人行为存在多种形式的安全问题。为了避免这些问题,提出一种基于行为检测的机器人安全保护方法。行为检测是指通过检测机器人执行行为之前和之后的状态,判断机器行为是否安全。该方法针对硬件限制、稳定性和碰撞冲突3个方面的行为安全问题,支持机器人执行行为之前对其进行建模和检测,提出碰撞冲突检测算法ACD。基于AOP技术实现该安全保护方法。基于NAO机器人开展了若干场景的实验,结果表明该方法可有效检测出危害机器人安全的行为并及时做出相应动作补偿。

多类文本分类算法GS-SVDD

吴德,刘三阳,梁锦锦

计算机科学. 2016, 43 (8): 190-193. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.038

摘要 ( 202 )

PDF(324KB) ( 484 )

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传统多类文本多分类算法存在计算量大和训练时间长的问题,为此利用黄金分割(Golden Selection,GS)和支持向量域描述(Support Vector Domain Description,SVDD)对多类文本构造一种分类算法。GS-SVDD首先利用词频逆向文件频率(Term Frequency-Inverse Document Frequency,TF-IDF)公式计算词条的相对词频,根据该值将词条降序排列,并对得到的文本向量进行归一化；其次采用黄金分割法对文本向量进行维数约简,使得冗余的样本特征数不超过一个；最后根据支持向量域描述进行多类分类,判断待测文本归属相对类距离之值较小的类。不同数据集的数值实验表明,GS-SVDD比“一对一”和“一对多”支持向量机具有更好的稳定性、更高的分类精度和更短的训练时间,从而更适用于海量文本的多分类。

一种基于云模型的贝叶斯网络EM参数学习算法

曹如胜,倪世宏,张鹏,奚显阳

计算机科学. 2016, 43 (8): 194-198. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.039

摘要 ( 404 )

PDF(373KB) ( 611 )

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针对贝叶斯网络连续节点离散化后,概念知识表达存在模糊性和随机性的问题,提出一种将云模型与EM(Expectations Maximization)算法相结合的贝叶斯网络参数学习算法。首先运用启发式高斯云变换算法(Heuristic Gaussian Cloud Transformation)和云发生器将连续节点定量样本转换成定性概念,并记录下样本对所属概念的确定度,运用确定度概率转换公式将确定度转换成相应概率；随后复制扩充样本并按概率选择所属概念；样本更新后结合EM算法进行参数优化,实现贝叶斯网络的参数学习。仿真实验结果表明,通过云模型表征概念得到的参数学习结果更加符合实际情况,参数学习精度和网络推理准确性得到了提高。

基于收益驱动请求分类的多目标动态优先请求调度

陈梅梅

计算机科学. 2016, 43 (8): 199-203. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.040

摘要 ( 218 )

PDF(474KB) ( 485 )

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请求调度通常需要在充分利用现有服务器资源的基础上满足响应时间最小化和系统吞吐量最大化的目标,但对于以盈利为目的的电子商务网站来说,关键还是要提高交易请求和VIP用户发起请求的达成率。针对电子商务网站请求调度的多重目标,首先提出了收益驱动的请求分类多维标准,在此基础上定义了请求优先级和调度优先级的概念,给出了基于请求分类的多目标动态优先调度算法MODP,并引入了基于事前过载判断而非负载测量的调度机制以避免控制延迟,有利于电子商务网站在多变的负载条件下自适应地实现差别服务和QoS保障。仿真实验证明了MODP机制与算法的有效性,将其与传统FCFS调度方法进行对比研究,结果表明:服务器无论在高载还是低载情况下,MODP调度策略在实现收益最大化、平均响应时间最小化的目标方面都具有明显的优势。

一个新的连续可微的单参数填充函数

蔡珍珍,叶仲泉

计算机科学. 2016, 43 (8): 204-206. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.041

摘要 ( 195 )

PDF(191KB) ( 403 )

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填充函数法是求解非线性全局优化问题的有效方法。针对无约束优化问题,在目标函数及其梯度利普希兹连续的基础上,提出了一个新的连续可微的单参数填充函数,并研究了该填充函数的相关性质。最后,给出了一个填充函数算法,数值实验表明,该填充函数是有效的且算法是可行的。

一种基于概率的路径预测与查询算法

高法钦

计算机科学. 2016, 43 (8): 207-211. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.042

摘要 ( 211 )

PDF(377KB) ( 1108 )

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研究了路网空间内的路径预测与查询技术,设计了基于统计信息和概率论的最优路径预测算法。实际应用中,路网错综复杂。提出可能路径集合的概念,并设计算法来提取当前路径预测涉及到的路网子网,减小路网规模和路径预测的复杂度。在空间网络环境下,现有移动对象位置预测技术主要针对短期预测,不能预测下一路口的交通情况。为了弥补这一缺陷,降低用户端的位置更新率,设计了路网移动模型来简洁描述提取自大量历史移动路径的移动统计特征,捕捉路口处转向模式。基于移动模型,提出了具有较高精度的交通预测模型来预测对象的运动路径。

可应用于气体泄漏源搜寻的融合算法

邓振文,孙启湲,贾云伟,袁志千

计算机科学. 2016, 43 (8): 212-215. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.043

摘要 ( 174 )

PDF(328KB) ( 402 )

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多源信息融合算法主要应用于移动机器人对有害气体泄漏源的搜寻。为提高搜寻效率,用视觉传感器和嗅觉传感器共同获取环境信息,其中嗅觉传感器采用多气体传感器代替单气体传感器以提高测量的可靠性,测量位置也由单点向多点转变,并选用合适的算法分别实现各级数据的融合,最终决策移动机器人的搜寻方向。数据表明, 加权平均法用于融合同类气体传感器的数据,可减小噪声和仪器故障的影响；最小二乘法可最优估计未知参数,用于反求泄漏源信息,可初步估计泄漏源的位置和流量；概率赋值方式可容纳多种信息途径共同判断泄漏源,从而更合理地确定搜寻目标。

基于属性消减的模糊概念格渐进式构造算法

王黎明,姜琴,张卓

计算机科学. 2016, 43 (8): 216-222. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.044

摘要 ( 209 )

PDF(545KB) ( 425 )

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当前模糊概念格的直接构造具有指数时间复杂度,且随着真值集合L大小的增加,模糊概念格的规模变得越来越庞大。为此提出了FMBUAD算法,它能够在原有模糊概念格的基础上消去多个消减属性(冗余或者无效属性)得到新的模糊概念格,且不考虑真值集合L的大小。基于模糊概念格的基础理论证明了FMBUAD算法的正确性。该算法首先将所有概念节点内涵中的消减属性隶属度移除；然后找出模糊概念格中所有的删除节点；最后集中处理删除节点父子节点之间的偏序关系。理论证明和实验结果表明:FMBUAD算法构造L-模糊概念格具有较好的时间性能。

基于概率生成模型的微博话题传播群体划分方法

陈静,刘琰,王煦中

计算机科学. 2016, 43 (8): 223-228. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.045

摘要 ( 153 )

PDF(1844KB) ( 480 )

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事件以话题形式在微博中迅速传播,并能够产生巨大的影响力。因此,对参与话题传播过程的用户进行分析以及发现具有不同主题兴趣情感倾向性的群体受到政府和企业的广泛关注。现阶段,绝大多数应用到微博的群体发现算法都是从单个用户出发,仅考虑了用户社会联系,与用户共享内容相隔离,其群体发现的结果不具有语义信息。少数算法综合了用户社会联系与内容,却忽略了微博本身的结构特性。因此从微博话题的角度出发,综合考虑话题传播过程中的用户交互、微博文本内容以及情感极性,同时结合用户的行为信息,提出了一个基于概率生成模型的微博话题传播群体划分方法BP-STG。采用吉布斯抽样对模型进行推导,不仅能够挖掘出具有不同主题倾向性的群体,同时还能够挖掘出群体的情感倾向分布以及用户在群体中的活跃度及其行为表现。此外,模型还能够推广到许多带有社交网络性质的媒体中。在获取的新浪微博两个话题数据集上的实验表明,BP-STG模型不仅能够有效地对微博话题传播群体进行划分,而且能够发现群体内部活跃用户以及用户在群体中的行为模式。

基于数据挖掘的弱关系社交网络及弱关系强化的研究

潘树银,高建瓴

计算机科学. 2016, 43 (8): 229-232. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.046

摘要 ( 252 )

PDF(358KB) ( 736 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

以新浪微博作为弱关系社交网络的代表。针对弱关系社交网络,在聚类和相关性方面做了详细分析,并对弱关系社交网络中弱关系的强化做了适当的条件假设。然后,随机选取了若干不同类型的话题微博,并获取了不同数量的样本点;对话题微博进行研究与分析,用实验证明了该假设的合理性,并找到了弱关系变强的具体条件。

求解多车型校车路径问题的带参数选择机制的GRASP算法

侯彦娥,党兰学,孔云峰,谢毅

计算机科学. 2016, 43 (8): 233-239. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.047

摘要 ( 214 )

PDF(596KB) ( 423 )

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考虑到校车路径安排过程中不同车型容量和成本的差异,建立了多车型校车路径问题(SBRP)模型,并提出了一种带参数选择机制的贪婪随机自适应(GRASP)算法进行求解。在初始解构造阶段,设计一组阈值参数控制受限候选列表(RCL)的大小,使用轮盘赌法选择阈值参数。完成初始解构造后,使用可变邻域搜索(VNS)进行邻域解改进,并记录所选择的参数和解的目标值。算法迭代过程中,先设置相同阈值参数的选择概率,每隔若干次迭代后,评估每个阈值参数的性能并修改其选择概率,使得算法能够得到更好的平均解。使用基准测试案例进行了测试,比较了基本GRASP算法与设计的GRASP算法的性能,并与现有求解多车型校车路径问题的算法进行对比,实验结果表明所设计的算法是有效的。

求解置换流水线调度问题的改进萤火虫优化算法

张丽红,余世明

计算机科学. 2016, 43 (8): 240-243. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.048

摘要 ( 234 )

PDF(390KB) ( 500 )

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针对最小化最大完成时间的置换流水线调度问题,提出了一种改进的离散萤火虫优化算法。在传统萤火虫优化算法的基础上,采用基于升序排序的随机键编码方式对萤火虫种群进行离散化处理,使用NEH算法对萤火虫种群进行初始化处理,结合遗传算法的交叉变异思想改进位置更新策略,采用个体变异方式解决孤立个体问题,提高算法的寻优能力。最后通过典型算例对改进算法进行仿真测试,实验结果表明该算法求解置换流水线调度问题时具备很强的寻优能力和鲁棒性,明显优于传统萤火虫优化算法和遗传算法,是解决置换流水线调度问题的一种有效算法。

多尺度聚类挖掘算法

韩玉辉,赵书良,柳萌萌,罗燕,丁亚飞

计算机科学. 2016, 43 (8): 244-248. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.049

摘要 ( 459 )

PDF(349KB) ( 1142 )

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数据挖掘领域在多尺度研究上已取得了一些进展。然而,当前研究主要集中于空间、图像数据的多尺度挖掘,并且传统的聚类挖掘并未对数据集的多尺度特性进行单独的研究。针对存在的问题,进行了普适性的多尺度聚类挖掘理论和方法的研究。首先,根据概念分层理论扩展尺度定义并构建多尺度数据集；其次,阐述尺度转换原因、分类,归纳多尺度聚类的定义；然后,以克里格法为理论基础,给出多尺度聚类尺度上推算法MSCSUA和多尺度聚类尺度下推算法MSCSDA；最后,利用公用UCI聚类数据集和H省全员人口真实数据集对算法进行实验验证,结果表明MSCSUA和MSCSDA是有效、可行的。

基于MIC的深度置信网络研究

曾安,郑齐弥

计算机科学. 2016, 43 (8): 249-253. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.050

摘要 ( 247 )

PDF(398KB) ( 426 )

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传统的深度置信网络(DBNs)训练过程采用重构误差作为RBM网络的评价指标,它能在一定程度上反映网络对训练样本的似然度,但它并不是可靠的。而最大信息系数(MIC)能反映两个属性间的相关度,保留相关度较大的属性,且MIC较稳健,不易受异常值的影响,可作为网络评价指标。故提出一种基于最大信息系数(MIC)的深度置信网络方法,一方面用MIC对数据进行降维预处理,提高数据与网络的拟合度,降低网络分类误差；另一方面将MIC作为网络评价标准,改进重构误差的不可靠性。分别利用传统方法与基于MIC的深度置信网络方法对手写数据集MNIST和USPS进行分类实验,结果表明,基于MIC的深度置信网络方法能有效地提高识别率。

自适应遗传算法在主题爬虫搜索策略中的应用研究

荆文鹏,王育坚,董伟伟

计算机科学. 2016, 43 (8): 254-257. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.051

摘要 ( 188 )

PDF(329KB) ( 673 )

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如何提高爬虫覆盖率和准确率是主题爬虫的研究热点之一。目前大多采用最佳优先搜索策略,针对该类主题爬虫易陷入局部最优的不足,设计结合遗传算法的主题爬虫搜索策略,并设计动态适应度函数和遗传算子使得爬虫具有一定的自适应性。与其他搜索策略以及结合非自适应遗传算法的搜索策略进行了比较,结果表明该算法能够在一定程度上提高爬虫性能。

基于改进K均值聚类的异常检测算法

左进,陈泽茂

计算机科学. 2016, 43 (8): 258-261. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.052

摘要 ( 274 )

PDF(319KB) ( 1775 )

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通过改进传统K-means算法的初始聚类中心随机选取过程,提出了一种基于改进K均值聚类的异常检测算法。在选择初始聚类中心时,首先计算所有数据点的紧密性,排除离群点区域,在数据紧密的地方均匀选择K个初始中心,避免了随机性选择容易导致局部最优的缺陷。通过优化选取过程,使得算法在迭代前更加接近真实的聚类类簇中心,减少了迭代次数,提高了聚类质量和异常检测率。实验表明,改进算法在聚类性能和异常检测方面都明显优于原算法。

基于直觉模糊熵的粒子群多目标优化

苏丁为,周创明,王毅

计算机科学. 2016, 43 (8): 262-266. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.053

摘要 ( 352 )

PDF(364KB) ( 423 )

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针对现有多目标算法存在的收敛性不强、分散性不高等问题,提出了一种基于直觉模糊熵的粒子群多目标优化算法(IFEMOPSO)。首先,计算出种群的直觉模糊熵(IFE),作为衡量种群在多目标空间下多样性的测度；其次,设计基于IFE的惯性权重动态变化、外部档案调用以及变异操作等3种增强算法探索力度的策略,建立了直觉模糊多目标规划模型,有效地提高了群体进化过程中的多样性,防止了算法陷入局部收敛；最后,仿真结果表明,所提算法很好地提高了所得非劣解集的收敛性和分散性,有效地解决了多目标优化问题。

基于模糊c-means与自适应粒子群优化的模糊聚类算法

耿宗科,王长宾,张振国

计算机科学. 2016, 43 (8): 267-272. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.054

摘要 ( 186 )

PDF(424KB) ( 449 )

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已有的粒子群模糊聚类算法需要设置粒子群参数并且收敛速度较慢,对此提出一种基于改进粒子群与模糊c-means的模糊聚类算法。首先,使用模糊c-means算法生成一组起始解,提高粒子群演化的方向性；然后,使用改进的自适应粒子群优化方法对数据进行训练与优化,训练过程中自适应地调节粒子群参数；最终,采用模糊c-means算法进行模糊聚类过程。对比实验结果表明,所提方法大幅度提高了计算速度,并获得了较高的聚类性能。

基于耦合关系模型的文本分类研究

孙劲光,全纹敬

计算机科学. 2016, 43 (8): 273-276. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.055

摘要 ( 180 )

PDF(309KB) ( 398 )

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对文本的特征提取方法以及深度神经网络的分类器的搭建进行研究。首先,在全局和局部的特征提取方法的基础上,通过对文本特征内耦合关系和文本特征间耦合关系进行分析,确定用于分类的文本特征,建立文本特征的耦合关系模型；其次, 将文本特征作为深度神经网络输入层进行分类；最后,通过逐层无监督的方式对网络进行训练,在顶层增加区分性结点来实现文本分类功能。

基于流形学习和稀疏约束的快速特征提取算法

任迎春,王志成,陈宇飞,赵卫东,彭磊

计算机科学. 2016, 43 (8): 277-281. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.056

摘要 ( 179 )

PDF(1057KB) ( 549 )

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针对稀疏保持投影算法在特征提取过程中无监督和L1范数优化的计算量较大的问题,提出一种基于流形学习和稀疏约束的快速特征提取算法。首先通过逐类PCA构造级联字典,并基于该字典通过最小二乘法快速学习稀疏保持结构;其次构造用于描述不同子流形距离的局部类间散度函数；然后整合所学习到的稀疏表示信息和局部类间散度信息以达到既考虑判别效率又保持稀疏表示结构的目的;所提算法最终转化为一个求解广义特征值问题。在公共人脸数据库(Yale,ORL和Extended Yale B)中的测试结果验证了该方法的可行性和有效性。

基于多尺度稀疏表示的面部疲劳识别

牛耕田,王昌明,孟红波

计算机科学. 2016, 43 (8): 282-285. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.057

摘要 ( 354 )

PDF(1056KB) ( 410 )

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针对疲劳驾驶严重威胁道路交通安全的问题,提出了一种基于多尺度稀疏表示的面部疲劳识别算法。该算法首先通过Gabor小波获取面部多尺度多方向的疲劳特征；然后采用2D-PCA方法对提取的特征进行降维处理,提高算法的执行效率；最后通过稀疏表示的方法构造疲劳的超完备字典并完成疲劳识别。实验在自建的疲劳数据库中完成,结果显示所提算法的疲劳识别率达到94.5%,具有一定的可行性。

基于改进的自适应局部保持投影算法的人脸识别

梅玲玲,龚劬

计算机科学. 2016, 43 (8): 286-291. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.058

摘要 ( 193 )

PDF(427KB) ( 528 )

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局部保持投影(LPP)通过构造近邻图来保持样本的局部结构,在构造近邻图的过程中,LPP会遇到两个参数K和σ的选择问题。近邻图的构建对算法的识别效果起着重要的作用,因而这两个参数的选择会在很大程度上影响LPP的识别率。为了避免参数的选择对识别率造成影响,提出了一种基于改进的自适应局部保持投影的人脸识别算法。首先,构造无参数的近邻图,其能够自适应地选取样本的近邻点并确定其相应的边权。其次,由于在计算过程中出现了矩阵维数过高的问题,因此采用QR分解进行降维处理。最后,利用共轭正交化使得投影轴具有统计不相关性,以降低特征矢量间的统计相关性,提高识别率。在ORL人脸库和YALE人脸库上进行了实验,结果表明改进的算法在识别率方面整体上好于LPP算法、DLPP算法、LMMC算法。

基于有限细节的植物叶片多密度点云重建算法

曾兰玲,张巍,杨洋,詹永照

计算机科学. 2016, 43 (8): 292-296. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.059

摘要 ( 232 )

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针对粗糙点云在植物模型重建过程中遇到的噪点多、边缘粘合等问题,提出一种基于有限细节的多密度点云重建算法。首先利用Kinect采集到的深度和颜色信息提取出植物叶片点云,并通过颜色信息对原始点云进行稀疏处理,分离开粘合部位,得到理想的点云；然后基于人眼视觉识别的局限性提出了一种有限细节多密度点云重建算法,与传统的网格重建不同,其以点代面通过不断细化点的密度来产生视觉误差上的模糊曲面。实验证明,所提算法的重建效果和速度在一定程度上优于网格重建的。

一种新的鲁棒声纹特征提取与融合方法

罗元,孙龙

计算机科学. 2016, 43 (8): 297-299. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.060

摘要 ( 412 )

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为提高说话人确认系统在噪声环境下的鲁棒性,在利用听觉外周模型改进Mel频率倒谱系数(Mel FrequencyCepstral Coefficient,MFCC)的基础上,结合感知线性预测系数(Perceptual Linear Predictive Coefficient,PLPC),以类间区分度为依据,在特征域对两种声纹特征进行融合,提出一种新的声纹特征提取方法,并对基于该特征的说话人确认系统的噪声鲁棒性进行研究。针对不同信噪比的语音信号进行了融合特征与原始特征的对比实验,结果表明,融合特征在模拟餐厅噪声环境中的错误率更低,较MFCC与PLPC分别降低了2.2%和3.1%,说话人确认系统在噪声中的鲁棒性得到提升。

基于修正步态能量图和视角检测的步态识别方法

李晶,张菁,倪军

计算机科学. 2016, 43 (8): 300-303. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.061

摘要 ( 421 )

PDF(1306KB) ( 525 )

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针对步态识别性能易受视角、着装和携带物品等变化影响的问题,提出了一种基于修正步态能量图和视角检测的步态识别方法。首先,对步态能量图进行修正,降低着装和携带物品的变化对步态识别的影响；接着,基于修正的步态能量图提取熵特征,并依据最近邻准则检测步态序列的视角；最后,在相同视角的数据库下,采用二维主成分分析和二维线性判别分析相结合的方法提取步态特征,并采用最近邻准则进行分类,以降低视角变化对步态识别的影响。通过在CASIA B数据集上进行对比实验,证实所提方法对视角、着装和携带物品等变化的鲁棒性强,平均识别率高。

基于亚像素块匹配和字典学习的超分辨率算法

徐煜明,宋佳伟,肖贤建

计算机科学. 2016, 43 (8): 304-308. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.062

摘要 ( 443 )

PDF(1610KB) ( 588 )

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针对基于字典学习算法的计算效率低,且大多局限于处理单帧图像的问题,提出了一种基于亚像素块匹配和字典学习的超分辨算法,以实现对多帧图像的重构。采用亚像素块匹配方法对图像进行配准,依据配准结果构造低分辨率字典,并通过计算辅助图像块与目标图像块的相似度来选择用于重构的图像块。在Matlab平台上,将该算法用于静态图像和视频图像处理,获得了较好的重构效果。

改进的Canny边缘检测算法

凌凤彩,康牧,林晓

计算机科学. 2016, 43 (8): 309-312. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.063

摘要 ( 493 )

PDF(1517KB) ( 1307 )

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Canny算子是一种含有最优化思想的算子,具有较高的检测精度,所以被广泛地应用；因为它本身对噪声比较敏感,所以需要利用Gauss函数进行去噪。分析了原判断非极大值抑制条件存在的问题,提出了新的判断非极大值抑制的条件,设计了新的梯度检测算子,该梯度检测算子可以有效地抑制噪声。数据分析和实验结果说明了所提算法的有效性。

基于仿射不变约束与快速EKF滤波的航拍图像稳像

易盟,楚岩

计算机科学. 2016, 43 (8): 313-317. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.064

摘要 ( 210 )

PDF(2913KB) ( 473 )

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考虑到航拍机载成像平台抖动严重、视频稳像匹配环节精度不一致的特点以及航拍图像稳像技术快速、准确的要求,提出了一种结合仿射不变约束与快速扩展卡尔曼(Extend Kalman Filter,EKF)滤波的图像稳像算法。该算法首先以视频参考帧中的角点量作为特征点,通过Harris检测器选择出稳定角点；然后对待配准点构建Delaunay三角网进行初始匹配,提出利用仿射不变约束方法筛选出精确匹配点；最后利用快速EKF运动滤波方法实时估计和修正噪声的统计特性,从而解决摄像机扫描运动中存在的抖动问题。在对大量分辨率为640×480pixel的航拍图像的仿真实验中,可通过仿射不变约束实现精确的模型估计,采用的快速运动补偿方法在补偿过程中耗时为5.054ms,比传统的运动补偿方法节约了69.5%的时间。实验结果表明,该算法能够实时稳定航拍视频帧间的抖动现象,并能有效跟随场景的真实扫描。

基于GPU的压缩感知重构算法的设计与实现

张静,熊承义,高志荣

计算机科学. 2016, 43 (8): 318-322. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.08.065

摘要 ( 181 )

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针对大尺度压缩感知重构算法实时性应用的需要,探讨了基于图形处理器(GPU)的正交匹配追踪算法(OMP)的加速方法及实现。为降低中央处理器与GPU之间传输的高延迟,将整个OMP算法的迭代过程转移到GPU上并行执行。其中,在GPU端根据全局存储器的访问特点,改进CUDA程序使存储访问满足合并访问条件,降低访问延迟。同时,根据流多处理器(SM)的资源条件,增加SM中共享存储器的分配,通过改进线程访问算法来降低bank conflict,提高访存速度。在NVIDIA Tesla K20Xm GPU和Intel(R) E5-2650 CPU上进行了测试,结果表明,算法中耗时长的投影模块、更新权值模块分别可获得32和46倍的加速比,算法整体可获得34倍的加速比。