1974年1月创刊(月刊)
主管/主办:重庆西南信息有限公司
ISSN 1002-137X
CN 50-1075/TP
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当期目录
2018年第6期, 刊出日期:2018-06-15
  
综述
隐含子群问题的研究现状
戴文静, 袁家斌
计算机科学. 2018, 45 (6): 1-8.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.001
摘要 ( 238 )   PDF(1366KB) ( 842 )   
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在Shor发现大整数因子分解问题的有效量子算法之后,量子计算迫使我们重新审视现有的密码系统。隐含子群问题是量子计算在群结构上的推广,它暗示通过考虑不同的群和函数来解决更困难的问题,以期找到新的指数倍快于其经典对应物的量子算法。有限交换群隐含子群问题的研究已有相对固定的研究框架和方法,而非交换群隐含子群问题的研究一直很活跃。研究表明,二面体群隐含子群问题的有效解决可能攻破基于格的唯一最短向量问题的密码体制,图同构问题可以转化为对称群隐含子群问题。文中对隐含子群问题的研究现状进行综述,希望能够吸引更多研究者对隐含子群问题的注意。最后为隐含子群问题未来的研究方向提出参考意见。
网络空间威胁情报共享技术综述
杨沛安, 武杨, 苏莉娅, 刘宝旭
计算机科学. 2018, 45 (6): 9-18.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.002
摘要 ( 305 )   PDF(1696KB) ( 854 )   
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如今,以高级可持续威胁(APT)为代表的新型攻击越来越多,传统安全防御手段捉襟见肘,网络空间安全态势日趋严峻。威胁情报具有数据内容丰富、准确性高、可自动化处理等特点,将其用于网络安全分析中可以有效提高安全防御能力。因此,威胁情报越来越被关注,学术界和产业界已针对威胁情报分析与共享开展了相应研究。文中首先对威胁情报的价值、意义进行了分析,并对威胁情报和威胁情报厂商进行了分类;然后重点从威胁情报共享技术面临的主要问题出发,分析和总结了学术界和产业界针对这些问题进行的研究与尝试;最后展望了威胁情报共享领域未来的研究内容。
移动机会网络组播路由的研究进展
邓霞, 常乐, 梁俊斌, 蒋婵
计算机科学. 2018, 45 (6): 19-26.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.003
摘要 ( 151 )   PDF(1506KB) ( 243 )   
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在移动机会网络中,节点进行机会式的连接通信,该方式被广泛应用于移动社交网络、车载智能网络、移动自组网络等场景中。移动机会网络群组通信在抢险救灾、社区消息分发及智能交通等领域具有极高的应用价值,组播路由技术是其关键技术之一。将移动机会网络组播路由分为传统组播路由和智能组播路由两类,重点介绍了智能组播路由的研究现状,并采用通用的性能指标对各组播路由策略进行了比较分析。分析结论为:智能组播路由由于考虑了移动机会网络的社会特性、节点缓存、能量及安全等特性,因此具有较好的综合性能。最后展望了组播路由在大数据缓存管理、群组安全策略、车载自组网及动态感知方面的研究前景。
图匹配技术研究
项英倬, 谭菊仙, 韩杰思, 石浩
计算机科学. 2018, 45 (6): 27-31.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.004
摘要 ( 190 )   PDF(1341KB) ( 983 )   
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图(Graph)在众多的科学领域和工程领域(如模式识别和计算机视觉)中具有广泛的应用,其具备强大的信息表达能力。当图被用来表示物体结构时,衡量物体的相似程度将会被转化成计算两个图的相似度,这就是图匹配(Graph Matching)。近几十年来,对图匹配相关技术和算法的研究已经成为了研究领域内的一个重要课题,尤其是随着大数据时代的来临,图作为数据之间关系的一种表示形式,将会受到越来越多的关注。文中对图匹配技术的发展现状进行了综述,详细介绍了该技术的理论基础,梳理了解决图匹配问题的几种主流思路。最后,结合图匹配技术的一种具体应用对几种算法的性能进行了对比分析。
第十四届全国Web信息系统及其应用学术会议
基于有重叠社区划分的社会网络影响最大化方法研究
胡庆成, 张勇, 邢春晓
计算机科学. 2018, 45 (6): 32-35.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.005
摘要 ( 145 )   PDF(2992KB) ( 315 )   
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社会网络中影响最大化问题是指在特定传播模型下,对于给定的值,寻找具有最大影响范围的节点集,这是一个组合优化问题,Kempe等人已经证明该问题是NP-hard问题,其研究在理论和现实应用中都具有重大意义。文中提出一种新的影响最大化算法——有重叠社区划分的影响最大化算法(K-clique Heuristic算法),该算法的思路是在现实社会网络中跨越多个社交圈子的节点的传播领域越广,其交叉性更强、传播范围更广、影响力更大。所提算法与已有典型算法有相近的运行结果,且有更好的现实应用性和可解释性,为这项具有挑战性的研究提供了新的思路和方法。
基于差分隐私的多源数据关联规则挖掘方法
崔一辉, 宋伟, 彭智勇, 杨先娣
计算机科学. 2018, 45 (6): 36-40.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.006
摘要 ( 192 )   PDF(1691KB) ( 394 )   
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随着大数据时代的到来,挖掘大数据的潜在价值越来越受到学术界和工业界的关注。但与此同时,由于互联网安全事件频发,用户越来越多地关注个人隐私数据的泄露问题,用户数据的安全问题成为阻碍大数据分析的首要问题之一。关于用户数据的安全性问题,现有研究更多地关注访问控制、密文检索和结果验证,虽然可以保证用户数据本身的安全性,但是无法挖掘出所保护数据的潜在价值。如何既能保护用户的数据安全又能挖掘数据的潜在价值,是亟需解决的关键问题之一。文中提出了一种基于差分隐私保护的关联规则挖掘方法,数据拥有者使用拉普拉斯机制和指数机制在数据发布的过程中对用户数据进行保护,数据分析者在差分隐私的FP-tree上进行关联规则挖掘。其中的安全性假设是:攻击者即使掌握了除攻击目标以外的所有元组数据信息的背景知识,仍旧无法获得攻击目标的信息,因此具有极高的安全性。所提方法是兼顾安全性、性能和准确性,以牺牲部分精确率为代价,大幅增加了用户数据的安全性和处理性能。实验结果表明,所提方法的精确性损失在可接受的范围内,性能优于已有算法的性能。
一种融合节点属性信息的社会网络链接预测方法
张昱, 高克宁, 于戈
计算机科学. 2018, 45 (6): 41-45.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.007
摘要 ( 194 )   PDF(1764KB) ( 251 )   
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随着大规模社会网络的发展,链接预测成为了一个重要的研究课题。研究了在社会网络中融合节点属性信息进行链接预测,在传统的社会-属性网络图模型的基础上,将节点属性的类别这一重要参量加入到网络构建中。基于此,提出了一系列为网络中不同类型的连边分配边权重的方法,最后通过随机游走的方法进行网络链接的预测。实验表明,所提链接预测方法相比同类方法有明显的效果提升。
地点网络中的社区发现
郑香平, 於志勇, 温广槟
计算机科学. 2018, 45 (6): 46-50.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.008
摘要 ( 91 )   PDF(1363KB) ( 242 )   
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地点网络可从一些独特的视角来刻画城市的空间结构。通过研究城市地点网络的特点及其与传统社交网络的区别,提出了基于地点网络的社区发现算法。该算法综合考虑地点临近性、地点间的连接和用户出行行为的相似性,先进行初始社区的划分,再反复迭代计算各地点隶属于本社区的程度,对隶属度较低的地点进行调整直到收敛,从而发现有意义的城市社区。通过分析社区内部地点的属性和关联,验证了算法的有效性。
一种面向密文基因数据的子序列外包查询方法
王占兵, 宋伟, 彭智勇, 杨先娣, 崔一辉, 申远
计算机科学. 2018, 45 (6): 51-56.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.009
摘要 ( 132 )   PDF(1713KB) ( 186 )   
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精准医疗是一种强烈依赖病人基因组分析结果的医疗模式,而子串检索是执行基因组分析的重要方法。近年来,基因数据的数据量急剧增长,其存储代价和处理复杂度已远超医疗方可承受的范围。于是,利用云服务提供商廉价的存储设备和强大的计算能力,将基因数据托管至云服务提供商成为切实可行的解决方案。考虑到云服务提供商并不完全可信,在数据上传至云端之前执行数据加密是保证数据安全性和隐私性的有效方法。然而,如何基于加密数据执行序列检索成为亟待解决的问题。针对这一问题,对基因数据处理和密文检索领域进行调研,提出采用q-gram技术对序列数据的定长窗口创建前缀签名的方案,并在执行查询时在每个窗口中完成前缀查询的解决方案。在子序列查询过程中,云端并不能获取用户数据明文。最后通过实验验证了所提方案具有较好的性能和存储开销,例如当窗口大小为100且q取6时,对100000长序列串执行构建索引耗时15.06 s。与GPSE相比,所提方法的性能更优。
基于非对称多值特征杰卡德系数的高维语义向量差异性度量方法
冯艳红, 于红, 孙庚, 彭松
计算机科学. 2018, 45 (6): 57-66.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.010
摘要 ( 95 )   PDF(2336KB) ( 260 )   
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语义向量差异性度量是采用深度学习方法解决自然语言处理领域问题的重要基础。在高维语义向量差异性度量中存在“度量集中”问题,导致通过传统的度量方法得到的度量结果无法体现语义向量间的差异性。针对该问题,提出一种基于非对称多值特征杰卡德系数的差异性度量方法。由高维语义向量维度值的统计分布得出,部分维度的维度值密集地分布在特定值域内,导致其无法贡献差异度,因此不同维度对差异性的贡献量不同,具有非对称性。该方法定义了关于维度值的重要性函数,选取重要性函数值满足阈值的维度参与差异度计算,去掉无法贡献差异度的维度,从而实现了降维,缓解了“度量集中”问题。分别在渔业数据集和公开数据集上,对不同维度的语义向量的不同度量方法进行了比较,结果表明在语义性没有明显变差的情况下,所提方法的多样性指标较目前最优的度量方法有大幅提高。
一种面向异构大数据计算框架的监控及调度服务
胡雅鹏, 丁维龙, 王桂玲
计算机科学. 2018, 45 (6): 67-71.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.011
摘要 ( 101 )   PDF(3417KB) ( 264 )   
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各种类型的大数据计算框架存在各自专用的管理方法。传统的监控和调度服务在异构环境下的操作由于无法获取集群整体的运行状态而受到限制,且无法综合多粒度的运行时资源状态来调度不同的计算作业。这不仅浪费了集群的可用资源,而且增加了计算作业的等待时间。针对上述两个问题,提出了一种面向异构大数据计算框架的一体化监控及动态调度管理服务。该服务可以自动适应并监控多种类型的大数据计算框架及计算作业,并对多类型作业提供一体化调度。针对Hadoop和Storm两种计算框架,实现了原型系统并进行了实验。实验结果表明,所提服务在异构环境下的大数据计算框架中能降低人工操作的复杂度,并且能提高作业的调度效率。
基于多属性最优化的海洋监测数据副本布局策略
黄冬梅, 杜艳玲, 贺琪, 随宏运, 李瑶
计算机科学. 2018, 45 (6): 72-75.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.012
摘要 ( 102 )   PDF(1396KB) ( 253 )   
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数据的完整性和可靠性是保证其能被高效访问的关键,尤其是在云存储环境中,数据副本策略是影响系统性能和保障数据可用性的核心。从数据副本布局的角度,提出了基于多属性最优化的数据副本布局策略(Data Replica Layout Strategy based on Multiple Attribute Optimization,MAO-DRLS)。该策略根据数据的访问热度和存储节点的关键属性特点,为每个数据设置动态的副本数,并选择合适的节点对副本进行布局。实验表明,MAO-DRLS策略能够有效地提升数据副本的利用率,缩短系统的响应时间。
网络与通信
面向O2O服务的移动社交网络个性化可信群体识别模型
朱文强
计算机科学. 2018, 45 (6): 76-83.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.013
摘要 ( 114 )   PDF(1649KB) ( 198 )   
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移动通信技术的飞速发展和广泛应用,促进了移动社交网络和O2O服务的高度融合。在订购O2O服务时,人们已习惯先通过移动社交网络咨询O2O服务信息;待服务完成后,再通过移动社交网络发表对O2O服务的体验感受。由于移动社交网络具有开放性和匿名性,用户需要有效识别出可信的用户群体,以对这些服务体验和反馈信息的可靠性进行核实。目前,可信群体识别方面的研究主要集中在云计算和在线社交网络领域,且大多采用全局信任的计算方式,未考虑用户的个性化信任因素,无法适用于面向O2O服务的个性化移动社交网络。针对这一问题,对Advogato信任模型进行扩展,考虑用户的互动程度、社交圈子相似性及兴趣相似性,采用信任容量优先最大流搜索方法建立用户的个性化信任网络,并将识别出的可信用户群体排序输出。基于真实数据集的实验结果表明,该模型在可信群体预测的准确度、漏检率及Top排序范围方面比现有方法的效果更优。
一种采用时隙对准方式的TDMA自组网同步协议
金瑞, 刘作学
计算机科学. 2018, 45 (6): 84-88.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.014
摘要 ( 172 )   PDF(2373KB) ( 369 )   
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通过对TDMA方式下的同步协议STS和TISS进行研究,提出一种基于时隙对准方式的TDMA自组网同步协议MFSS。该协议以工作周期为自组网节点之间同步的标准,在节点初入网时采用双向交互和时隙对准方法,消除了传输时延误差和初始时间偏差,从而实现了快速初始同步;随后通过监测过程保证了节点之间产生的时钟漂移误差可自适应控制,同时减小了重新同步带来的开销。仿真结果证明,相比于STS协议和TISS协议,MFSS协议在同步收敛速度、同步精度以及同步开销上都取得了更好的性能。
一种降低FBMC-OQAM系统PAPR的算法
吴建霞, 杨永立
计算机科学. 2018, 45 (6): 89-95.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.015
摘要 ( 184 )   PDF(2865KB) ( 374 )   
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滤波器组多载波(Filter Bank Multi-Carrier,FBMC)与偏移正交振幅调制(Offset Quadrature Amplitude Modulation,OQAM)相结合的FBMC-OQAM技术在无线通信系统中具有频谱效率高和无需同步等特点。然而,FBMC-OQAM系统较高的峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)容易导致信号失真、频谱扩展、系统性能下降。鉴于此,文中提出一种载波预留(Tone Reservation,TR)和μ-律压扩联合的新方法(TR-μLaw)来降低FBMC-OQAM系统的PAPR。TR方法具有无失真特性,而μ-律压扩法虽然给FBMC-OQAM系统带来了一定失真,但是能显著降低PAPR。TR-μLaw方法将二者结合,实现了两种方法的利弊互补。仿真结果表明,TR-μLaw方法在降低PAPR方面的性能优于μ-律压扩法和TR方法,在μ=3和Iterations=8时TR-μLaw方法的PAPR较后两者分别降低约1.0 dB和3.4 dB,且BER性能优于μ-律压扩法。
面向低功耗无线传感器网络的动态重传算法
吴伟男, 刘建明
计算机科学. 2018, 45 (6): 96-99.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.016
摘要 ( 151 )   PDF(2027KB) ( 247 )   
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由于信道通信质量具有时变性,为了保障数据传送具备高可靠性,需要在低功耗传输网络中加入能量利用率更高的重传机制。低功耗无线传感器网络对数据实时性的要求不高,但整体能量有限,因此重传的时机及重传的有效性显得额外重要。在静态发送队列的基础上,提出一种可靠且稳定的动态重传算法。随机出现丢包的节点利用自身产生的随机数作为序列,将其添加到重传队列中。该算法利用随机生成发送时机的方式避免随机出现的通信不佳的情况。实践表明,动态重传算法在降低能耗的同时,能够提高数据传送的成功率。
能量捕获传感网中吞吐量最大化的占空比方案
池凯凯, 林一民, 李燕君, 程珍
计算机科学. 2018, 45 (6): 100-104.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.017
摘要 ( 135 )   PDF(1488KB) ( 203 )   
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对于以超级电容为储能设备且工作在占空比模式下的能量捕获传感网,其节点的平均能量捕获速率和吞吐量均很大程度上取决于节点开始休眠时的电容电压和醒来工作时的电容电压。首先,通过理论分析证明传感器节点的能量捕获速率很大程度上取决于电容的即时电压值;然后,对节点的最大吞吐量问题进行建模;最后,提出一种最优化方案来确定开始休眠时的电容电压和醒来工作时的电容电压的最佳取值,从而最大化节点的吞吐量。实验表明,所提方案的吞吐量比已有占空比方案的吞吐量有明显的提高。
移动社交网中基于兴趣社区的消息传输方案
侯林清, 蔡英, 范艳芳, 夏红科
计算机科学. 2018, 45 (6): 105-110.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.018
摘要 ( 128 )   PDF(1481KB) ( 242 )   
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节点对路由消息的存储-携带-转发是移动社交网中的一种短距离通讯方式,传输性能是影响用户交互体验的关键因素,如果用户能够根据彼此间的兴趣或社区来进行消息传输,则可提高传输性能。目前,针对移动社交网中的短距离通讯,已有的研究主要是基于兴趣或者基于社区的传输方式。为了使用户得到更好的交互体验,将用户兴趣与社区相结合,提出基于兴趣社区的消息传输方案InComT(Interest Community based Transmission)。对移动社交网中单个节点的兴趣进行度量,根据得出的节点兴趣值进行社区划分,从而确定社区整体的兴趣值,并根据兴趣值来选择中继社区和中继节点,实现消息的传输。仿真结果表明,该策略在传输负载率和平均延时较低的情况下能够拥有较高的传输成功率。
信息安全
多服务器环境下基于椭圆曲线密码的改进的身份认证协议
殷秋实, 陈建华
计算机科学. 2018, 45 (6): 111-116.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.019
摘要 ( 148 )   PDF(1518KB) ( 384 )   
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传统的身份认证协议大部分都是采用用户名和口令的模式在基于数学问题难解的情况下衍生出来的。这类协议往往依赖于口令的复杂性、随机数发生器的性能以及较大的计算开销来确保通信的安全性,因而效率较低且实用性不强。为了成功规避上述问题,在引入生物因子及模糊提取器的基础上提出了一个基于椭圆曲线密码改进的身份认证协议,并用Burrows-Abadi-Needham (BAN逻辑)形式化地完成了双方密钥认证性的验证,随后又对其进行了安全性分析并与其他相关协议进行了性能比较。实验结果表明,此协议具备更高的安全性和更强的实用性。
基于网络攻防博弈模型的最优防御策略选取方法
刘景玮, 刘京菊, 陆余良, 杨斌, 朱凯龙
计算机科学. 2018, 45 (6): 117-123.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.020
摘要 ( 199 )   PDF(1674KB) ( 1094 )   
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为了降低安全风险损失,并在有限的资源下做出最优网络防御决策,设计了一种网络攻防博弈最优策略选取方法。首先,建立网络攻防博弈模型,证明了该模型混合策略纳什均衡的存在性;然后,给出了基于该模型的网络攻防策略选取算法,包括基于网络攻防策略图的攻防策略搜索算法、攻防双方不同策略下基于通用漏洞评分系统的效用函数量化计算方法和混合策略纳什均衡求解方法等;最后,在一个典型的网络攻防实例场景下对模型的有效性进行了分析和验证。实验结果表明,该模型能够有效地生成最优防御决策方案。
云存储中高效密文检索的中文数据加密方案
张蜀男, 蔡英, 范艳芳, 夏红科
计算机科学. 2018, 45 (6): 124-129.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.021
摘要 ( 119 )   PDF(1659KB) ( 433 )   
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数据加密是确保云存储数据安全的主要技术,高效的密文检索技术对于提高密文检索效率和减小存储开销起到了决定性作用。大多数已有的基于密文检索的中文数据加密方案需要上传密钥,增加了密钥泄漏的风险。在密文检索过程中,对于关键字的匹配,一些方案需要多次对密文解密,严重降低了密文检索的效率;另一些方案构建了大量的索引文件,浪费了云存储空间。文中提出了一种能兼顾检索效率和存储开销的中文数据加密方案,其在数据加密阶段利用了数据分块随机排序和标号向量加密技术,在密文检索阶段配合构建的索引向量文件对密文进行类明文检索。在整个过程中不需要将密钥上传至云服务器,建立索引向量文件所消耗的存储空间也小于其他基于索引的方案。实验表明,本方案在检索效率和存储开销上优于其他两种方案,并且能在耗费较少时间和存储空间的情况下准确地找到用户存储的数据。
一种基于隐私偏好的隐私保护模型及其量化方法
张盼盼, 彭长根, 郝晨艳
计算机科学. 2018, 45 (6): 130-134.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.022
摘要 ( 161 )   PDF(1291KB) ( 312 )   
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针对隐私保护与服务质量之间的均衡问题,提出了一种基于隐私偏好的博弈度量模型。首先,对用户的隐私偏好进行形式化定义,根据用户的隐私偏好度提出隐私偏好的量化方法;在此基础上,分析服务提供者基于用户隐私偏好的策略选择并提出基于博弈的隐私度量模型,在混合策略下运用策略熵度量用户隐私的泄露情况,能够全面地考虑用户的隐私偏好对服务提供者博弈策略的影响,并对用户的隐私泄露进行有效的度量;最后,用一个案例来说明所提方案的可行性。
基于Fibonacci置乱的小波域数字图像盲水印算法
王倩, 于来行, 曹彦, 张磊, 秦杰, 叶海琴
计算机科学. 2018, 45 (6): 135-140.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.023
摘要 ( 197 )   PDF(4201KB) ( 332 )   
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针对数字图像的版权保护问题,提出一种基于Fibonacci置乱的小波域数字图像盲水印方案。将原图像中的感兴趣区域(ROI)作为水印来源,以此提高水印的隐蔽性。在水印嵌入过程中,将原图像进行分块,对每个块进行Fibonacci置乱和离散小波变换(DWT),选择出低频子带,用于水印嵌入。同时,对水印也执行DWT,选择出低频子带,通过Fibonacci置乱得到置乱矩阵,将水印的置乱矩阵嵌入到主图像的块中。在水印提取过程中,根据嵌入过程中设定的秘钥,通过逆Fibonacci置乱和逆DWT过程提取水印。在多种图像攻击下的仿真结果表明,该水印方案具有较高的安全性、鲁棒性和隐蔽性。
软件与数据库技术
一种基于图复杂度的移动导航服务回归测试优先方法
成静, 张涛, 王涛, 董占伟
计算机科学. 2018, 45 (6): 141-144.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.024
摘要 ( 108 )   PDF(1803KB) ( 185 )   
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随着现代移动导航服务的实时化、智能化发展,导航服务算法日益复杂,影响其服务质量的因素众多,使得移动导航服务测试验证较为困难。文中提出一种基于图复杂度的移动导航服务回归测试优先方法,该方法通过设定导航服务区域,基于图复杂度理论,提出可达交叉点数、交叉点的交叉度、可达路段数、最短可达路线的路段数等5个优先指标,用于对回归测试数据优先排序,以提高移动导航服务的回归测试效率。
基于蚁群算法的猜测符号执行的路径搜索
李航, 臧洌, 甘露
计算机科学. 2018, 45 (6): 145-150.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.025
摘要 ( 99 )   PDF(1818KB) ( 296 )   
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符号执行作为一种基本的程序分析技术,已被广泛应用于软件测试领域。研究表明,即使在现有的查询优化技术的支持下,约束求解也仍然是符号执行中最耗时的部分。猜测符号执行的思想是将多次约束求解合并成一次求解,从而减少约束求解消耗的时间。但是,猜测的成功率受猜测深度和路径搜索方向的影响,尤其是路径搜索的方向在较大程度上决定了整体猜测的成功率。因此,引导路径搜索向成功率高的方向进行,对提高猜测符号执行的整体效率至关重要。在猜测符号执行的路径搜索过程中引入蚁群算法,根据节点条件信息初次确定分支路径的权重,在多次迭代中根据分支路径的覆盖情况更新权重,通过权重决定路径搜索的方向。实验表明,该方法有效提升了猜测符号执行的效率。
基于k阶秩函数的线性赋值循环程序的终止性分析
李轶, 蔡天训, 吴文渊
计算机科学. 2018, 45 (6): 151-155.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.026
摘要 ( 99 )   PDF(1302KB) ( 226 )   
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循环程序的终止性是确保循环程序完全正确的必要条件。如果给定的线性赋值循环程序不存在传统定义的线性秩函数,那么基于传统定义的秩函数终止性证明方法将失效。基于Anx的精确计算,对传统的秩函数概念进行了扩展,提出了k阶秩函数的概念。使用RegularChains软件包给出了合成k阶秩函数的具体方法。实验结果表明,相比于传统定义的线性秩函数,k阶秩函数的适应范围更广。对于不能用传统定义的秩函数证明其终止性的部分循环程序,可以基于k阶秩函数来证明,从而体现了所提方法的优越性。
基于三维行为关系图的模型一致性检测方法
赵培海, 王咪咪
计算机科学. 2018, 45 (6): 156-160.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.027
摘要 ( 77 )   PDF(2534KB) ( 188 )   
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在业务流程模型的相似性分析过程中,有时会出现环结构。已有的方法一般不考虑环结构,忽略了环结构对模型一致性分析的影响。以Petri网的多重变迁集为基础,提出一种新的一致性度测量方法。首先通过分析5种行为序列关系来刻画Petri网的变迁之间的相互关系,给出了三维行为关系图的概念;然后对Petri网的三维行为关系图间的关系进行研究,提出了基于Petri网的三维行为关系图的一致性检测方法。理论分析和实例测试均表明了该方法的有效性。
基于代码修改的多目标有监督缺陷预测建模方法
陈翔, 王秋萍
计算机科学. 2018, 45 (6): 161-165.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.028
摘要 ( 87 )   PDF(1650KB) ( 208 )   
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基于代码修改的缺陷预测,具有代码审查量少、缺陷定位和修复快的优点。文中首次将该问题建模为多目标优化问题,其中一个优化目标是最大化识别出的缺陷代码修改数,另一个优化目标是最小化需要审查的代码量。这两个优化目标之间存在一定的冲突,因此提出了MULTI方法,该方法可以生成一组具有非支配关系的预测模型。在实证研究中,考虑了6个大规模开源项目(累计227417个代码修改),以ACC和POPT作为评测预测性能的指标。实验结果表明,MULTI方法的预测性能均显著优于经典的有监督建模方法(EALR和Logistic)和无监督建模方法(LT和AGE)。
基于纳什均衡的AUTOSAR任务到多核ECU的映射方法
冉正, 罗蕾, 晏华, 李允
计算机科学. 2018, 45 (6): 166-171.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.029
摘要 ( 181 )   PDF(1717KB) ( 329 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
随着汽车电子应用程序对处理器性能需求的不断提高,现代汽车电子系统中的电子控制单元(ECU)已升级为多核结构。多核ECU中的AUTOSAR应用程序的设计、实现和集成将面临新的挑战。其中一个重要的挑战是在映射任务到多核ECU的同时确保系统的实时性能。且在AUTOSAR静态配置过程中,实时系统的资源限制和调度分析使问题变得更加复杂。因此,文中提出了一种基于纳什均衡的AUTOSAR任务到多核ECU的映射方法。该方法将任务优先级应用于博弈过程中,对提高任务映射过程的效率具有非常重要的实用价值。最后,将所提方法应用于AUTOSAR标准的实例中。实验结果表明,所提方法在减少各个任务中可运行实体的最坏响应时间方面具有良好的表现。
障碍环境中线段组最近邻查询方法研究
郭莹莹, 张丽平, 李松
计算机科学. 2018, 45 (6): 172-175.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.030
摘要 ( 105 )   PDF(1823KB) ( 179 )   
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为了解决现有成果无法有效处理障碍环境下的线段组最近邻查询问题,提出了障碍环境中线段组最近邻查询方法。查询过程分为过滤阶段和精炼阶段两个部分。在过滤过程中,首先根据线段Voronoi图的性质以及线段障碍组最近邻查询的定义,提出了针对数据线段的剪枝定理,并提出了OLGNN_Line_Filter算法;根据线段障碍距离的定义,进一步提出针对障碍物的剪枝定理,并给出了OLGNN_Obstacle_Filter算法。在精炼过程中,为了得到更精确的查询结果,提出了相应的精炼定理和精炼算法STA_OLGNN。理论研究和实验表明,所提算法能够有效地处理障碍环境下的线段组最近邻查询问题。
人工智能
三支决策代价目标函数的关系及推理研究
徐健锋, 何宇凡, 刘斓
计算机科学. 2018, 45 (6): 176-182.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.031
摘要 ( 110 )   PDF(3257KB) ( 524 )   
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三支决策是不确定问题求解的重要理论。经典的决策粗糙集模型通过计算三支区域总体决策最小化风险,给出了一种有效的三支决策阈值求解方案。然而对于决策粗糙集理论中代价目标函数之间的逻辑关系及其三支决策阈值间的推理,目前尚未有研究进行深入讨论。首先,提出了一种基于三支决策代价目标函数间逻辑关系的新型阈值计算方法。其次,根据不同损失函数取值分布情况下的三支决策阈值推导,分别给出了不同阈值的三支分类语义解释。最后,通过一组典型的实例证明了提出的基于三支决策代价目标函数的阈值计算方法及三支决策分类的推理是有效的。
基于粗糙集理论的中文知识问答的知识谓词分析
韩朝, 苗夺谦, 任福继
计算机科学. 2018, 45 (6): 183-186.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.032
摘要 ( 88 )   PDF(1254KB) ( 243 )   
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在基于知识的问答系统中,问句中的知识谓词信息分析结果将会对知识元组的整体匹配效果产生影响。中文短问句中的知识谓词的信息表达方式存在着不确定性,这些不确定性的表达增加了知识谓词分析的难度。从粗糙集理论的角度,提出了一种问句中的知识谓词的分析方法,对问句中的知识谓词的弱相关表达进行约简,使问句中与知识谓词强相关的表达词能更有效地与知识元组中的知识谓词匹配,进而提高系统对知识谓词的整体分析能力。实验结果验证了新方法的有效性。
基于支配强度的NSGA2改进算法
赖文星, 邓忠民
计算机科学. 2018, 45 (6): 187-192.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.033
摘要 ( 228 )   PDF(3194KB) ( 346 )   
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NSGA2是一种简单、高效且被广泛使用的多目标进化算法(Multi-objective Evolutionary Algorithm,MoEA),但在求解实际工程领域中的高维、复杂非线性多目标优化问题(Multi-objective Optimization Problems,MOP)时,存在无法有效识别伪非支配解、计算效率低、解集收敛性和分布性较差等设计缺陷。对此,文中提出一种基于支配强度的NSGA2改进算法(INSGA2-DS)。新算法采用快速支配强度排序法构造非支配集,引入了考虑方差的拥挤距离公式,并通过自适应精英保留策略动态调整精英保留规模。基于标准测试函数的仿真实验表明,INSGA2-DS算法较好地改善了NSGA2算法的收敛性和分布性。
基于子空间阈值追踪的矩阵修补算法
王智, 王建军, 王文东
计算机科学. 2018, 45 (6): 193-196.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.034
摘要 ( 110 )   PDF(9313KB) ( 323 )   
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低秩矩阵修补是机器学习和数据分析中的核心问题,被广泛应用于协同过滤、降维处理、多任务学习和模式识别等领域。针对ADMiRA算法存在收敛速度慢、易陷入局部最优等缺陷,通过在SP算法的每次迭代过程中引入SVP算法,提出一种基于子空间阈值追踪的矩阵修补算法。其利用SVP算法快速收敛的特性,提升了SP算法的收敛速度,且能得到更优的解。仿真实验验证了所提算法的性能。
基于粒子群算法的支持向量机的参数优化
陈晋音, 熊晖, 郑海斌
计算机科学. 2018, 45 (6): 197-203.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.035
摘要 ( 209 )   PDF(1572KB) ( 563 )   
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支持向量机(Support Vector Machine,SVM)对内部参数有着极高的依赖性,因此参数的好坏直接决定了SVM的分类效果,比如径向基核函数的参数。为了寻找出与分类问题相契合的参数,将样本数据投影到高维度特征空间,从而在特征空间中计算类内平均距离与类外中心距离之差,并将其作为参数评估的适应值;利用粒子群算法的全局寻优能力,在定义域内生成种群以代表不同的参数取值;利用粒子的随机游走来进行最优参数搜索,并将结果代入SVM进行样本训练。将所提算法与网格算法等进行了比较,结果表明所提算法的参数设定更加准确,分类准确率有显著提高,且算法复杂度并没有明显增加。
事件因果与时序关系识别的联合推理模型
黄一龙, 李培峰, 朱巧明
计算机科学. 2018, 45 (6): 204-207.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.036
摘要 ( 240 )   PDF(1248KB) ( 876 )   
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事件的因果关系与时序关系是两种重要的事件关系。已有研究往往将事件的因果关系与时序关系识别分别看成两项独立的任务,这种做法忽略了两种事件关系之间的关联性。文中提出使用整数线性规划方法来构建基于事件因果关系与时序关系识别的联合推理模型。联合模型对两种事件关系进行约束,在分类器模型的基础上对结果进行优化。最终结果表明,所提联合推理模型能够有效增强识别性能。
基于改进自编码器的文本分类算法
许卓斌, 郑海山, 潘竹虹
计算机科学. 2018, 45 (6): 208-210.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.037
摘要 ( 88 )   PDF(2660KB) ( 352 )   
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词的向量化表达是文本挖掘应用的必要前提。为了改善自编码器在词嵌入中的效果,提高文本分类的准确性,提出了一种改进的自编码器并将其用于文本分类。在传统自编码器的基础上,在隐藏层加入了一个全局调整函数,其将绝对值小的特征值调整到绝对值大的特征值上,实现了隐藏层特征向量的稀疏化。得到调整后的特征向量之后,采用全连接神经网络进行文本分类。在20news数据集上的实验结果表明,所提方法具有更好的词向量嵌入式效果,并且在文本分类中也具有更好的效果。
CP-nets学习的复杂度
刘惊雷, 廖士中
计算机科学. 2018, 45 (6): 211-215.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.038
摘要 ( 102 )   PDF(1351KB) ( 200 )   
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CP-nets是一种简单且直观的图形化偏好表示工具,其表示、推理和学习是3个基本问题。不同于基于统计学习理论的研究方法,文中基于逻辑理论来研究二值CP-nets的学习问题。首先,建立命题公式的可满足性和CP-nets表示的偏好公式之间的联系,将CP-nets的学习问题转化为命题的推理问题。随后,给出两类具有特殊结构的CP-nets的学习问题的计算复杂度,其中最复杂的无环CP-nets上的学习问题是NP-complete,而最简单的集合结构CP-nets上的学习问题是P。这些结论给出了CP-nets(如链结构、有界树宽)学习问题复杂度的上下界。
一种基于始末距离的时间序列符号聚合近似表示方法
季海娟, 周从华, 刘志锋
计算机科学. 2018, 45 (6): 216-221.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.039
摘要 ( 135 )   PDF(1558KB) ( 322 )   
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时间序列数据的特征表示方法是时间序列数据挖掘任务的关键技术,符号聚合近似表示(SAX)是特征表示方法中比较常用的一种。针对SAX算法在各序列段表示符号一致时无法区分时间序列间的相似性这一缺陷,提出了一种基于始末距离的时间序列符号聚合近似表示方法(SAX_SM)。由于时间序列有很强的形态趋势,因此文中提出的方法选用起点和终点来表示各个序列段的形态特征,并使用各序列段的形态特征和表示符号来近似表示时间序列数据,以将其从高维空间映射到低维空间;然后,针对起点和终点构建始末距离来计算两序列段间的形态距离;最后,结合始末距离和符号距离定义一种新的距离度量方式,以更客观地度量时间序列间的相似性。理论分析表明,该距离度量满足下界定理。在20组UCR时间序列数据集上的实验表明,所提SAX_SM方法在13个数据集中获得了最高的分类准确率(包含并列最大的),而SAX只在6个数据集中获得了最高的分类准确率(包含并列最大的),因此SAX_SM具有比SAX更优的分类效果。
基于梯度提升回归树的短时交通流预测模型
沈夏炯, 张俊涛, 韩道军
计算机科学. 2018, 45 (6): 222-227.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.040
摘要 ( 185 )   PDF(3040KB) ( 368 )   
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短时交通流预测是交通流建模的一个重要组成部分,在城市道路交通的管理和控制中起着重要的作用。然而,常见的时间序列模型(如ARIMA)、随机森林(RF)模型在交通流预测方面由于被构建模型产生的残差和输入变量所影响,其预测精度受到限制。针对该问题,提出了一种基于梯度提升回归树的短时交通预测模型来预测交通速度。首先,模型引入Huber损失函数作为模型残差的处理方法;其次,在输入变量中考虑预测断面受到毗邻空间因素和时间因素相关性的影响。模型在训练过程中通过不断调整弱学习器的权重来纠正模型的残差,从而提高模型预测的精度。利用某城市快速路的交通速度数据进行实验,并使用MSE和MAPE等指标将本文模型与ARIMA模型和随机森林模型进行对比,结果表明,文中所提模型的预测精度最好,从而验证了模型在短时交通流预测方面的有效性。
基于标签关系改进的多标签特征选择算法
陈福才, 李思豪, 张建朋, 黄瑞阳
计算机科学. 2018, 45 (6): 228-234.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.041
摘要 ( 178 )   PDF(2363KB) ( 278 )   
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多标签特征选择是应对数据维度灾难现象的主要方法之一,可以在降低特征维度的同时提高学习效率,优化分类性能。针对目前特征选择算法没有考虑标签间的相互关系,以及信息量的衡量范围存在偏差的问题,提出一种基于标签关系改进的多标签特征选择算法。首先引入对称不确定性对信息量进行归一化处理,然后用归一化的互信息量作为相关性的衡量方法,并据此定义标签的重要性权重,对依赖度和冗余度中的标签相关项进行加权处理;进而提出一种特征评分函数作为特征重要性的评价指标,并依次选择出评分最高的特征组成最佳特征子集。实验结果表明,与其他算法相比,该算法在提取出更加精确的低维特征子集后,不仅能够有效提高面向实体信息挖掘的多标签学习算法的性能,也能提高基于离散特征的多标签学习算法的效率。
基于BGRU池的卷积神经网络文本分类模型
周枫, 李荣雨
计算机科学. 2018, 45 (6): 235-240.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.042
摘要 ( 249 )   PDF(1877KB) ( 259 )   
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针对深度学习在处理文本分类问题时存在的适应度小、精确度较低等问题,提出一种采用双向门控循环单元(BGRU)进行池化的改进卷积神经网络模型。在池化阶段,将BGRU产生的中间句子表示与由卷积层得到的局部表示进行对比,将相似度高的判定为重要信息,并通过增大其权重来保留此信息。该模型可以进行端到端的训练,对多种类型的文本进行训练,适应性较强。实验结果表明,相较于其他同类模型,提出的改进模型在学习能力上有较大优势,分类精度也有显著提高。
基于证据理论的三支决策模型
陈玉金, 李续武, 邢瑞康
计算机科学. 2018, 45 (6): 241-246.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.043
摘要 ( 135 )   PDF(1428KB) ( 155 )   
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三支决策模型和证据理论在概念、信息处理方式上存在着互通互补之处。首先,将证据理论基本概念引入到三支决策中,分析其延迟信任区间可能包含的可变语义,分别构建了基于证据理论的确定和可变三支决策模型。然后,通过调节信任系数取值,结合贝叶斯风险分析形成了乐观策略、悲观策略及其相应的决策规则,以满足特定语义环境下的应用需求。最后,通过对防空作战态势评估的风险分析说明了模型的具体应用过程。
决策系统基于不可区分关系及区分关系的约简
秦克云, 敬思惠
计算机科学. 2018, 45 (6): 247-250.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.044
摘要 ( 138 )   PDF(1255KB) ( 213 )   
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信息系统中的知识约简和知识发现是粗糙集理论的重要研究方向。针对决策系统中的不可区分关系及区分关系,给出相应的协调集判定定理,进而借助区分矩阵及区分函数给出属性约简方法,并借助实例将其与已有的相关研究工作进行了对比分析。
基于自适应稀疏邻域重构的无监督主动学习算法
吕巨建, 赵慧民, 陈荣军, 李键红
计算机科学. 2018, 45 (6): 251-258.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.045
摘要 ( 87 )   PDF(2891KB) ( 205 )   
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在很多信息处理任务中,人们容易获得大量的无标签样本,但对样本进行标注是非常费时和费力的。作为机器学习领域中一种重要的学习方法,主动学习通过选择最有信息量的样本进行标注,减少了人工标注的代价。然而,现有的大多数主动学习算法都是基于分类器的监督学习方法,这类算法并不适用于无任何标签信息的样本选择。针对这个问题,借鉴最优实验设计的算法思想,结合自适应稀疏邻域重构理论,提出基于自适应稀疏邻域重构的主动学习算法。该算法可以根据数据集各区域的不同分布自适应地选择邻域规模,同步完成邻域点的搜寻和重构系数的计算,能在无任何标签信息的情况下较好地选择最能代表样本集分布结构的样本。基于人工合成数据集和真实数据集的实验表明,在同等标注代价下,基于自适应稀疏邻域重构的主动学习算法在分类精度和鲁棒性上具有较高的性能。
图形图像与模式识别
基于逐像素递归处理的高光谱实时亚像元目标检测
林伟俊, 赵辽英, 厉小润
计算机科学. 2018, 45 (6): 259-264.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.046
摘要 ( 134 )   PDF(3136KB) ( 269 )   
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亚像元目标检测是高光谱图像应用的关键技术。由于高光谱数据的高维度增加了存储空间和数据处理的复杂度,实时处理成为了目标检测面临的重要问题。自适应匹配滤波算法(AMF)是一种有效的亚像元目标检测算法。在基于Woodbury引理实现以逐像素排列格式传输和存储的高光谱数据协方差矩阵实时求逆的基础上,以AMF为高光谱图像亚像元目标检测算法,推导出了基于逐像素递归处理的高光谱图像实时AMF目标检测流程。通过仿真数据和真实高光谱图像实验证明,相比于非实时AMF,实时AMF只需少量的存储空间便可得到同样甚至更高的检测精度。
基于Bayes-MeTiS网格划分的3D几何重构
张小华, 黄波
计算机科学. 2018, 45 (6): 265-269.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.047
摘要 ( 123 )   PDF(2663KB) ( 233 )   
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为提升3D模型几何重构过程的压缩效率,提出一种基于MeTiS网格划分的贝叶斯3D模型几何重构算法。首先,在编码端采用MeTiS方法对原始3D网格进行子网划分,采用随机线性矩阵对子网几何形状进行编码,并对边界节点的邻居节点使用伪随机数生成器进行数据序列构建;然后,利用贝叶斯算法进行几何模型重构算法的设计,在理论上给出了均值、方差矩阵以及模型参数学习规则,实现了3D模型的几何重构;最后,将其与图傅里叶光谱压缩(GFT)、最小二乘压缩(LMS)和基于压缩感知的图傅里叶光谱压缩(CSGFT)等算法进行仿真对比。结果表明,所提方法具有较高的比特率压缩指标以及较低的重构误差,计算效率明显提高。
一种基于平面运动视差不变性的立体视频整帧丢失重建技术
刘菁华, 陈婧
计算机科学. 2018, 45 (6): 270-274.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.048
摘要 ( 99 )   PDF(2513KB) ( 275 )   
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针对立体视频单个视点中的整帧丢失问题,提出基于平面运动视差不变性的差错隐藏方案。该方案主要包括两个部分:1)利用两个视点的运动一致性,根据视差定位目标位置,把正确接收视点的当前帧与前一帧的帧差投影到丢失帧所在视点,作为当前帧与前一帧的帧差,再由帧差及前一帧的像素值重建丢失的帧;2)根据空洞特征自适应地选择基于邻域的方法或基于运动向量的方法进行空洞填补。实验结果表明,所提算法能够高质量地重建丢失的帧,其重建质量优于现有算法。
基于奇异值分解的Gabor遮挡字典学习
李小薪, 周元申, 周旋, 李晶晶, 刘志勇
计算机科学. 2018, 45 (6): 275-283.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.049
摘要 ( 119 )   PDF(6209KB) ( 302 )   
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因遮挡、光照等变化因素所引发的协变量偏移问题是面向现实的人脸识别系统需要重点解决的问题。从字典编码的角度探讨了这一问题。通过对现有的结构化误差编码方法的回顾,指出几种主流的结构化误差编码方法都可以转化为训练字典与遮挡字典联合表示的形式,只需对不同的误差编码方法建立合适的遮挡字典即可。鉴于遮挡字典在结构化误差编码方法中的重要作用,针对一种重要的基于字典表示的误差校正方法——基于Gabor特征的鲁棒表示与分类方法(GRRC)展开研究,指出其基于K-SVD的遮挡字典学习方法的主要不足在于:计算代价较高、冗余性较强、缺乏针对自然遮挡的结构,并提出了一种基于奇异值分解(SVD)的Gabor遮挡字典学习方法。在Extended Yale B,UMBDB和AR 3个人脸数据库上的实验结果表明,相对于基于K-SVD字典学习方法的GRRC,基于SVD字典学习方法的GRRC在各种情形下都具有更好的时间性能和识别性能。
基于标签敏感最大间隔准则的人脸年龄两步估计算法
徐晓玲, 金忠, 贲圣兰
计算机科学. 2018, 45 (6): 284-290.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.050
摘要 ( 152 )   PDF(2475KB) ( 394 )   
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传统的最大间隔准则在计算类间离散度矩阵时往往忽略了类别之间的差异,但是对于人脸年龄估计,不同年龄标签之间的差异性是非常显著的。因此,在标签之间引入距离度量,提出标签敏感的最大间隔准则维数约减算法。此外,考虑到人脸变老的复杂性,提出两步的局部回归算法——K近邻-标签分布的支持向量回归(K Nearset Neighbors-Label Distribution Support Vector Reressor,KNN-LDSVR),以进行人脸年龄估计。在FGNET数据库子集上提出的人脸年龄估计方法的平均绝对误差为4.1岁,相对于已有的年龄估计方法,性能得到提升。
基于多特征融合的运动阴影去除算法
陈嵘, 李鹏, 黄勇
计算机科学. 2018, 45 (6): 291-295.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.051
摘要 ( 142 )   PDF(1942KB) ( 211 )   
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对视频监控中的运动阴影问题进行了研究,提出一种颜色特征、归一化向量距离、亮度比值相融合的阴影去除方法。首先,通过混合高斯模型建立背景图像,利用背景差分法分离运动区域。然后,采用串行处理方法检测运动区域中的阴影像素。在RGB颜色空间下根据颜色一致性特征消除阴影之后,根据运动区域的归一化向量距离分布直方图进一步检测阴影像素。最后,针对阴影检测过程中存在的误检问题,建立像素的光照模型,计算阴影像素与背景像素的亮度比值,并根据置信区间排除误检的前景像素。实验结果表明,该方法能够克服单特征方法的局限性,在多个真实场景下能有效检测与去除阴影,适应性强,鲁棒性好,处理时间适中。
基于机器视觉的液晶屏Mura缺陷检测方法
钱基德, 陈斌, 钱基业, 赵恒军, 陈刚
计算机科学. 2018, 45 (6): 296-300.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.052
摘要 ( 291 )   PDF(2076KB) ( 1262 )   
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通过分析液晶屏中缺陷检测的必要性和人工检测的不足,研究一种基于机器视觉的液晶屏Mura缺陷在线检测系统。针对液晶屏中的Mura缺陷区域和周围背景对比度低、边缘模糊、形状各异、整体亮度不均等特点,建立模拟人工检测的成像系统。提出单帧图像背景建模和背景差分方法,该方法能有效解决液晶屏的亮度不均问题,同时增强Mura缺陷的特征信息。然后基于最大稳定极值区域(Maximally Stable Extremal Region,MSER),提出Mura缺陷自适应阈值缺陷分割方法,建立一个全自动缺陷在线检测的视觉系统。实验结果表明,所提检测算法能很好地解决液晶屏亮度不均的问题,准确地对Mura缺陷进行分割定位,算法的鲁棒性好。并且该系统人工干预少,效率高,能实现在线自动检测。
一种BPNNs识别算法的医学检测泛实时性问题研究
刘玉成, 理查德·丁, 张颖超
计算机科学. 2018, 45 (6): 301-307.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.053
摘要 ( 157 )   PDF(3995KB) ( 195 )   
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尿沉渣空间环境的复杂性,导致采集的有形成分图像存在较多冗余信息,提取有效的图像信息变得较为困难,进而使得识别系统需要处理的数据量十分巨大。虽然BP神经网络算法的串行版本DJ8000系统平台解决了细胞等有形成分的识别准确率问题,但其不能满足尿沉渣图像医学检验的实时性要求。为此,提出了基于BP神经网络算法优化的并行处理GPU框架的系统平台。它采用并行优化框架,同步高效地对数据进行加速处理;同时,以GPU 计算和测试平台为硬件系统支持,无论是在硬件指标、数据传输及总线技术还是软硬件的兼容性方面,都有助于解决算法中时常出现的负载不均衡的问题。实验数据表明,BP神经网络尿沉渣识别算法在优化并行框架的GPU 系统处理平台上显示的加速比、时效比和运行时间等相关性能参数值都有所提升。相比于DJ8000系统平台,优化的AMD HD7970 和 NVIDIAGTX680 两个并行处理GPU框架系统平台相应的加速比参数值分别是前者的10.82~21.35个和7.63~15.28个标准当量。实验数据充分说明,优化并行框架的GPU处理系统中相关的逻辑数据、地址数据和线性寻程的函数映射关系均能相互动态分配对接并优化算法架构,实现软件到硬件系统的最优比映射,最终解决由于线程间负载不均衡导致的性能瓶颈问题,从而有效地化解了医学领域实时检测中的时效性这一难题。
基于局部融合特征与分层增量树的快速人脸识别算法
钟锐, 吴怀宇, 何云
计算机科学. 2018, 45 (6): 308-313.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.054
摘要 ( 161 )   PDF(4723KB) ( 350 )   
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传统的人脸识别模型采用离线方式进行训练,同时由于人脸特征维数较高导致算法的实时性不足。文中分别从人脸特征与分类器两方面来构建快速的人脸识别算法。首先使用SDM(Supervised Descent Method)算法进行人脸特征点定位,提取每个人脸特征点邻域内的局部(Multi Block-Center Symmetric Local Binary Patterns,MB-CSLBP)特征,并将所有的人脸特征点邻域特征以串联的方式构成局部融合特征,即所提出的局部融合MB-CSLBP特征LFP-MB-CSLBP(Local Fusion Feature of MB-CSLBP)。将以上特征送入分层增量树HI-tree(Hierarchical Incremental tree)中进行人脸识别模型的在线训练。分层增量树是使用分层聚类算法来实现增量式学习的,因此其能够以在线的方式对识别模型进行训练,具有较高的实时性与准确性。最后在3种不同的人脸库以及摄像头采集的人脸视频上对算法的识别率与实时性进行测试。实验结果表明,相比于当前其他算法,所提算法具有较高的人脸识别率与实时性。
基于时空关系模型的交通信号灯的实时检测与识别
李宗鑫, 秦勃, 王梦倩
计算机科学. 2018, 45 (6): 314-319.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2018.06.055
摘要 ( 94 )   PDF(5944KB) ( 309 )   
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交通信号灯的检测与识别是无人驾驶汽车和高级驾驶辅助系统(ADAS)的重要组成部分。针对城市道路复杂环境下的交通信号灯的检测和识别需求,依据多帧视频图像序列的时空连续变化关系构建多帧视频图像的时空关系模型(Time-Space Model,TSM),提出了一种新的基于多帧视频图像序列的交通信号灯的检测和识别算法。算法包含3部分:基于颜色的视频图像快速分割压缩算法,用于提高计算效率;引入多帧视频图像序列的时空关系模型,以提高交通信号灯检测的准确性;根据图像的HOG(Histogram of Oriented Gradient)特征,通过SVM(Support Vector Machine)分类器对信号灯进行识别。实验结果表明,算法的鲁棒性强、检测识别速度快、准确率高。