计算机科学

张亮亮,张翌维,梁洁,孙瑞一,王新安

计算机科学. 2017, 44 (7): 1-7. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.001

摘要 ( 638 )

PDF(676KB) ( 811 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

量子技术将在未来深刻影响密码学以及信息安全行业。可以利用上千个量子比特运行量子算法的通用量子计算机将直接威胁信息安全基础算法,导致当前广泛使用的RSA等公钥密码被破解,也会使分组密码算法的密码强度减半。量子通信中量子密钥分发的实施会改变传统保密通信的物理结构。这些重大应用价值也是发展量子技术的驱动力。结合当前一些关于量子技术的热点新闻,从量子计算和量子通信两个方面分别综述了量子技术对信息安全技术的影响。同时简要介绍了这些技术的最新发展现状,包括通用型和专用型量子计算机的发展、量子密钥分发技术实验室环境的进展以及天地一体化量子通信网络的发展状况等。最后对信息安全技术的未来形态做了思考和总结。未来量子技术将会与现有各种技术深度融合,共同存在。

云计算弹性测试研究

胡亚洲,邓波,林旺群,彭甫阳,王东霞

计算机科学. 2017, 44 (7): 8-15. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.002

摘要 ( 284 )

PDF(1474KB) ( 886 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

弹性作为云计算的关键特征,能够支持资源的快速扩展、灵活配置、动态增加和释放,使得资源充分利用,同时降低云服务提供商和用户的成本。为了检测弹性是否满足用户的服务等级协议和资源的合理配置,需要对其进行评估和测试。在分析弹性定义、实现方法和评测指标的基础上,提出弹性测试的概念,总结了目前弹性测试的相关研究,分析了弹性测试的关键技术和架构,指出弹性测试面临的挑战和问题,并给出了弹性测试的进一步研究方向。

云计算安全审计技术研究综述

王文娟,杜学绘,王娜,单棣斌

计算机科学. 2017, 44 (7): 16-20. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.003

摘要 ( 467 )

PDF(554KB) ( 878 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目前安全问题已经成为阻碍云计算推广和发展的巨大障碍,云计算环境特有的数据和服务外包、虚拟化、多租户和跨域共享等特点使得其面临的安全威胁相比传统IT环境更复杂多样,对安全审计技术也提出了更高的要求。首先分析了云计算环境下安全审计面临的主要挑战,提出云环境下的安全审计参考框架,从用户维、业务维、数据维、设施维等4个维度上对云环境进行全方位的“体检”。然后针对不同维度,围绕日志审计、存储审计、配置审计3个方面的研究进行了评述,以期为我国未来云计算安全审计的发展研究提供有益的参考。

基于扩展混成Petri网的CPS无人车系统建模与分析

宋相君,张广泉

计算机科学. 2017, 44 (7): 21-24. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.004

摘要 ( 572 )

PDF(306KB) ( 770 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

信息物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)是一个集计算系统、通信系统、感知系统、控制系统和物理系统于一体的复杂系统,其行为是一种由离散计算过程与连续物理过程深度融合并紧密交互的混成行为。针对这种特性,采用混成Petri网对CPS建模,并在此基础上添加时间约束,即对离散变迁关联一个延迟时间,对连续变迁关联一个激发速率函数,同时引入抑止弧和测试弧的概念以提高Petri网的表达能力,由此提出一种新的模型——扩展混成Petri网模型。然后,对CPS应用中无人驾驶车辆系统的躲避障碍物场景进行建模,将建立的模型按照一定的规则转化为与之对应的Simulink模型,并通过Matlab仿真对系统行为及属性进行分析。

一种SDN网络路径异常监控方法

李阳,蔡志平,夏竟

计算机科学. 2017, 44 (7): 25-30. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.005

摘要 ( 399 )

PDF(518KB) ( 846 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

在SDN网络中,及时掌握网络中数据传输路径的运行状态对于控制器进行网络安全监控和流量的负载均衡至关重要。利用SDN网络架构的特点,提出了一种主动测量与被动测量相结合的路径异常监控方法,以对网络路径的运行状态进行异常监控。从路径的延迟和可用带宽两个方面分析网络路径的运行情况,并对出现异常的路径进行检测和报警,保障网络的正常运行。实验结果表明,在不同的网络条件下,所提方法都能有效测量网络路径的延迟和可用带宽,并且能够及时发现网络中出现的路径异常情况。

一种基于MapReduce模型的高效频繁项集挖掘算法

朱坤,黄瑞章,张娜娜

计算机科学. 2017, 44 (7): 31-37. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.006

摘要 ( 444 )

PDF(517KB) ( 588 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

由于互联网技术急速发展及其用户迅速地增加,很多网络服务公司每天不得不处理TB级甚至更大规模的数据量。在如今的大数据时代,如何挖掘有用的信息正变成一个重要的问题。关于数据挖掘(Data Mining)的算法在很多领域中已经被广泛运用,挖掘频繁项集是数据挖掘中最常见且最主要的应用之一,Apriori则是从一个大的数据集中挖掘出频繁项集的最为典型的算法。然而,当数据集比较大或使用单一主机时,内存将会被快速消耗,计算时间也将急剧增加,使得算法性能较低,基于MapReduce的分布式和并行计算则被提出。文中提出了一种改进的MMRA (Matrix MapReduce Algorithm)算法,它通过将分块数据转换成矩阵来挖掘所有的频繁k项集；然后将提出的算法和目前已经存在的两种算法(one-phase算法、k-phase算法)进行比较。采用Hadoop-MapReduce作为实验平台,并行和分布式计算为处理大数据集提供了一个潜在的解决方案。实验结果表明,改进算法的性能优于其他两种算法。

基于AOP的时空Petri网的CPS建模

宋振华,张广泉

计算机科学. 2017, 44 (7): 38-41. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.007

摘要 ( 211 )

PDF(379KB) ( 606 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

信息-物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)作为一系列物理过程和计算过程的紧密集成,体现为物理世界和信息世界的交互与融合。针对CPS的时空及非功能属性,提出一种面向方面的时空Petri网建模方法,在保证时空一致性的前提下,分离系统中的核心关注点和横切关注点,将横切关注点单独作为方面进行分析,并将构建规则方面重新织入系统。该方法在系统设计阶段可以对不同的非功能属性进行形式化分析,提高了系统的可靠性和可维护性。最后通过实例说明了该方法的可行性。

一种基于权重属性熵的分类匿名算法

廖军,蒋朝惠,郭春,平源

计算机科学. 2017, 44 (7): 42-46. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.008

摘要 ( 324 )

PDF(409KB) ( 738 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

为了在高效地保护数据隐私不被泄露的同时保证数据效用,提出了一种基于权重属性熵的分类匿名方法(Weight-properties Entropy for Classification Anonymous,WECA)。该方法在数据分类挖掘的特定应用背景下,通过信息熵的概念来计算数据集中不同准标识符属性对敏感属性的分类重要程度,选取分类权重属性熵比率最高的准标识符属性对分类树进行有利的划分,同时构建了分类匿名信息损失度量,在更好地保护隐私数据的前提下确保了数据分类效用。最后,在标准数据集上的实验结果表明,该算法在保证较少的匿名损失的同时具有较高的分类精度,提高了数据可用性。

面向通讯同步的多处理器阵列重构

吴亚兰,武继刚,姜文超,刘竹松

计算机科学. 2017, 44 (7): 47-56. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.009

摘要 ( 258 )

PDF(755KB) ( 626 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

从多处理器阵列中获取所需大小并且同步通讯性能优良的子阵列,是高性能拓扑重构的核心问题之一。基于不同的逻辑列剔除策略提出了3种面向通讯同步的拓扑重构算法:基于分治思想剔除逻辑列的重构算法(SCA_01),该算法能够使被优化的逻辑列相对均匀地分布在物理阵列中；优先剔除长逻辑列的贪心重构算法(SCA_02),该算法能够使被优化的逻辑列的长链接总数最少；基于分治与长链接数的混成重构算法(SCA_03),该算法将某一区域内的最长逻辑列剔除,且尽可能将剩余逻辑列均匀分布在物理阵列中。同时,对逻辑阵列的最大通讯延时给出了下界的求解算法。实验结果表明,3种算法在故障率小于1%、逻辑列的剔除率超过20%时,算法重构出的逻辑阵列的通讯延时特别接近计算出的性能下界。在多数情况下SCA_01优于SCA_02和SCA_03,而后两者的性能相近。在小阵列上且故障率与剔除率较小时,SCA_02具有性能优势,但在大阵列上SCA_03具有优势。在32×32的阵列上,SCA_01构造的阵列产生的通讯延时较SCA_02和SCA_03产生的延时平均减少25%,并且运行速度也提升了19.4%。

量化上下文无关语言的代数性质

付雯静,韩召伟

计算机科学. 2017, 44 (7): 57-60. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.010

摘要 ( 235 )

PDF(365KB) ( 544 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

通过引入量化下推自动机与量化上下文无关文法的定义,研究了以两种不同方式接受语言的量化下推自动机等价性问题,证明了在可交换的双幺赋值幺半群上,量化下推自动机接受的语言与量化上下文无关文法生成的语言相同。

融合容错需求和资源约束的云容错服务适配方法

杨娜,刘靖

计算机科学. 2017, 44 (7): 61-67. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.011

摘要 ( 235 )

PDF(570KB) ( 564 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

云计算环境下,失效成为一种常态行为,可靠性保障能力不足不仅成为云计算应用推广的主要障碍,而且还促使云计算环境下的容错服务研究成为一个亟待解决的问题。针对目前云计算容错服务研究中存在的用户容错需求定义无法直接反映用户关心的可靠性问题,以及云容错服务供应商资源得不到灵活利用等问题,提出了一种融合容错需求和资源约束的云容错服务适配方法。从用户的角度,以组件为单位,基于可靠性对用户的容错需求进行定义。从云容错服务供应商的角度,分别在其资源充足和资源不足的情况下研究最佳的容错服务适配方法,并使用最优化理论求解该适配方法下的容错服务。实验结果表明,所提出的容错服务适配方法生成的容错服务能更好地满足用户和云容错服务供应商的需求。

基于逐跳方式的单链路故障保护算法

耿海军,施新刚,王之梁,尹霞,尹少平

计算机科学. 2017, 44 (7): 68-73. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.012

摘要 ( 233 )

PDF(486KB) ( 495 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

当网络中的某条链路出现故障时,互联网部署的域内路由协议需要重新收敛,在收敛过程中经过该链路的报文将会被丢弃。针对该问题,IETF(the Internet Engineering Task Force)提出了快速重路由保护框架,利用该框架可以有效地解决网络中单链路故障造成的报文丢失问题,然而该方案并不能完全保护网络中所有可能的单链路故障。基于该框架研究者提出了一种基于隧道的解决方案,该方案虽然可以提供100%的单链路故障保护,但是需要辅助机制的协助,开销较大,难以实际部署。因此,提出了一种基于逐跳方式的针对单链路故障的全保护方案,该方案可以解决网络中任意的单链路故障造成的报文丢失问题。

一种基于节点移动倾向检测的社会网络机会转发机制

刘林峰,严禹道,吴国新

计算机科学. 2017, 44 (7): 74-78. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.013

摘要 ( 231 )

PDF(1554KB) ( 555 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

社会网络中节点的移动特点可以归结为强移动性和弱移动性两种类型。提出的MTBR (Mobile-Tendency Based Routing)算法引入了移动倾向的概念,将人的移动习惯与节点的移动规律进行关联。该算法通过检测出社会网络中强移动性节点的移动倾向,并利用强移动节点来携带数据并进行数据转发。实验数据表明,节点移动性越强其移动倾向越明显；相较于同类算法,MTBR算法可以有效地将消息向较远的目的地转发,其产生的转发能耗较低,送达率更稳定。

基于CSI的自适应修正模型定位算法

田丽玟,冯秀芳

计算机科学. 2017, 44 (7): 79-83. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.014

摘要 ( 373 )

PDF(500KB) ( 748 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

目前基于无线设备的室内指纹定位技术因为其设备普及且定位准确而受到人们的广泛关注。针对传统室内指纹定位方式中定位阶段特征匹配时没有考虑当前环境相对于基准环境的变化因素这一不足,提出了一个基于CSI(Channel State Information)的自适应修正模型定位算法。该算法通过引入一个衡量当前室内环境变化的指标PEM(Percentage of nonzero Elements)来表示室内人数增加时子载波波动程度的变化；同时又通过设计一个新的修正匹配模型来补偿因多径造成的指纹特征的衰减。实验结果充分证明了该定位方案相比于之前的指纹定位系统FIFS和CSI-MIMO,准确率分别提高了30%和15%。

路径损耗对802.11无线局域网干扰与载波监听性能的影响研究

王悦

计算机科学. 2017, 44 (7): 84-88. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.015

摘要 ( 295 )

PDF(1187KB) ( 942 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

分析了路径损耗因子对802.11无线局域网的干扰与载波监听性能的影响,揭示了增大路径损耗因子的优势。基于SNR阈值模型和固定的载波监听阈值,分析了802.11a/b/g/n的主要比特速率。首先,在绝大多数的比特速率下(除比特速率为1和2Mbps外),增大路径损耗因子有利于增加SIR和减小干扰半径,这有助于提高比特速率和空间复用。其次,基于蜂窝网络拓扑指出了最优网络容量随路径损耗因子的增大而增大。最后,图例分析和仿真实验揭示了增大路径损耗因子有助于改善载波监听的准确率。城市中由于建筑物和人口稠密会增大路径损耗因子,因此可提升无线局域网的性能。

融入LDPC纠错机制的认知无线电物理层认证分析

周雪倩,吴晓富,余训健

计算机科学. 2017, 44 (7): 89-93. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.016

摘要 ( 300 )

PDF(349KB) ( 577 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

从信道纠错编码的角度来探讨认知无线电寄生认证信道的容量。首先,通过推导认证信道的对数似然比,给出了其简化计算方式,分析与仿真结果表明:简化计算与严格计算结果相仿,因而认证信道可等效为二元输入的加性高斯白噪声(BI-AWGN)信道。其次,基于对数似然比的简化形式,通过置信度传播迭代译码,考察了融入LDPC纠错机制的认证信道实际传输性能,仿真结果表明:实际简化译码的结果与理想BI-AWGN的译码性能无法区分。最终得出研究结论:认知无线电寄生认证信道可严格等效为BI-AWGN信道,因而可采用BI-AWGN信道设计的纠错编码来有效逼近寄生认证信道的传输极限。

基于聚类分析的抗时延抖动时隙分配算法

于明秋,周创明,赵敏

计算机科学. 2017, 44 (7): 94-97. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.017

摘要 ( 277 )

PDF(318KB) ( 568 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

信息传输的实时性是战术数据链的突出特征,要求数据链通信不仅有较好的时延特性,还要具备可靠的时延抖动特性。随机报文流的产生具有随机性、突发性的特点,需按照需求动态地分配时隙,对算法的实时性要求较高。因此,提出基于聚类分析的抗时延抖动时隙分配算法,应用聚类的方法将空闲时隙划分成时隙簇,简化了时隙分配的分析过程。实验仿真表明:该算法分配的时隙能够满足时延抖动的要求,而且算法的复杂度小,可以有效处理周期性随机报文流的时隙分配问题。

基于噪声模型下D2D蜂窝系统的多用户合作功率控制分配方案

杨大禹,李敬兆,任萍

计算机科学. 2017, 44 (7): 98-103. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.018

摘要 ( 207 )

PDF(445KB) ( 539 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

为了减轻D2D用户在通信过程中的相互干扰,提高整个蜂窝系统的吞吐量,根据D2D用户数目、信道状况和系统吞吐量的限制需求,分析干扰噪声模型约束下多用户发射功率的控制问题。通过引入玻尔兹曼常数等参数对干扰模型进行条件约束,最终得到基于效用下系统的平均发射功率和最大和速率,进而给出基于反向迭代组合算法的多用户合作博弈功率控制分配方案。仿真结果表明,该算法满足了多用户共享蜂窝网络频谱资源下的功率分配需求,终端用户发射功率经过多次反向迭代后达到纳什均衡,系统的吞吐量显著提高,频谱资源达到了较好的均衡收益。

量子多重代理盲签名协议

姚洪迪,邹海

计算机科学. 2017, 44 (7): 104-106. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.019

摘要 ( 306 )

PDF(279KB) ( 540 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

多数情况下,原始签名人只需委托一个代理人对文件进行签名,但是为了分散代理签名人的权利,使得多人对文件进行代理签名,提出了一种量子多重代理盲签名协议。该协议利用了Bell态和Bell测量之间的关联特性,使得原始签名人可以委托多人对文件进行签名,而且签名人数可以根据实际的需求进行变化,提高了方案的灵活性。安全性分析表明,该协议能够抵制内部攻击和外部攻击,是一个安全可实现的协议。

基于多重映射的安全S盒构造方法

曹晓梅,陈海山,王少辉

计算机科学. 2017, 44 (7): 107-110. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.020

摘要 ( 221 )

PDF(1108KB) ( 723 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

将构造S盒的问题转化为寻找满足一定条件的映射的问题。利用 Tent映射的混沌特性,提出初始映射算法,并使用该算法得到可作为初始S盒的初始映射。为了提高S盒的安全性,提出了使用多个初始映射对初始S盒做非线性操作的多重映射算法,经安全性准则检验,该算法能够获得安全性更高的S盒。最后通过设定一个安全指标统计了该算法能够生成的优良S盒的个数,表明优良S盒的个数随着算法采用初始映射个数的增加而增加,并且实现算法所需的时间与算法中采用的初始映射的个数成正比。

一种超轻量级移动射频识别的双向认证协议

黄琪,凌捷

计算机科学. 2017, 44 (7): 111-115. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.021

摘要 ( 259 )

PDF(411KB) ( 481 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对移动射频识别中读写器与后端服务器之间因无线传输带来的安全问题,提出了一种超轻量级移动射频识别的双向认证协议。该协议通过级联运算动态更新标签假名和标签密钥,可有效隐藏标签真实身份,并利用循环校验函数进行标签以及读写器与后端服务器之间的身份认证,实现了系统的双向认证。安全性分析表明,该协议可抵抗跟踪攻击、假冒攻击、重放攻击、中间人攻击等多种恶意攻击。与现有的几种协议相比,该协议降低了标签端的计算开销和通信开销,具有安全性较高、成本低的优点。

DBlock密码算法差分故障分析

李浪,邹祎,李株华,刘波涛

计算机科学. 2017, 44 (7): 116-119. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.022

摘要 ( 439 )

PDF(1072KB) ( 598 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

DBlock算法是于2015年提出的一种新型分组密码算法,算法分组长度与对应密钥长度为128bit、192bit和256bit,均迭代20轮。基于字节故障模型,并利用基于密钥扩展的差分故障分析方法,在密钥扩展算法运行至第17轮时导入随机故障,对DBlock算法进行差分故障分析。实验结果表明,仅需要4次故障密文便可恢复算法的128bit初始密钥。

基于容器技术的云计算资源自适应管理方法

树岸,彭鑫,赵文耘

计算机科学. 2017, 44 (7): 120-127. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.023

摘要 ( 362 )

PDF(677KB) ( 639 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

云计算的发展使得越来越多的软件应用选择云平台作为部署平台。为了应对动态变化的工作负载、应用场景和服务质量目标,应用提供商希望能以一种可伸缩的方式对云计算资源进行动态调整。基于虚拟机的资源管理较为重载,难以实现细粒度的资源动态调整与混合云中跨平台的服务快速迁移。容器技术在一定程度上弥补了虚拟机的不足,然而传统的资源管理方法在诸多方面并不十分适用于容器技术。针对这一问题,提出了基于容器技术的云计算资源自适应管理方法,设计了更适用于容器的资源架构方案与资源之间的调度方式。与传统的线性建模方法不同,所提方法使用非线性函数对云计算资源进行更加精确的建模,同时用遗传算法进行参数调优,使得自适应调整响应更快、总体性能更好。所提方法还针对不同容器多维度的异构性,合理分配容器部署位置,提高物理资源利用率。此外,所提方法结合了容器技术多方面的底层特性,在分配负载等方面进行适应性调整。最后通过实验分析初步确认了所提方法的有效性。

一种形式化的软件可演化性特征描述方法

何云,王炜,李彤

计算机科学. 2017, 44 (7): 128-136. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.024

摘要 ( 445 )

PDF(1276KB) ( 455 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

软件系统的活性和安全性是判断软件可演化性的重要依据之一。现有方法多使用经典逻辑对系统的活性和安全性进行刻画。环境及涉众的复杂性使得软件的可演化性分析可能出现矛盾的输入。经典逻辑的无矛盾律导致其不能对软件系统的演化特性进行有效建模。针对该问题,提出了一种形式化的软件可演化性特征描述方法,该方法允许矛盾性输入的存在,可用于对软件可演化性等存在矛盾特性的系统进行建模和分析。该方法使用多值时序逻辑刻画软件系统的演化需求,同时提出了一种抽象软件模型对软件系统进行建模,通过抽象软件模型的活性和安全性来对软件系统的可演化特征进行描述。

Fibrations理论在索引归纳数据类型不确定语义中的应用

苗德成,奚建清,刘新盛,苏锦钿

计算机科学. 2017, 44 (7): 137-140. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.025

摘要 ( 385 )

PDF(337KB) ( 708 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

应用Fibrations理论对索引归纳数据类型的不确定语义计算进行了研究。论证了索引范畴的构造,提出了索引Fibration及其真值函子与内涵函子,建立了索引范畴上自函子的一种保持真值的提升,提出了部分F-代数的定义,并应用折叠函数等工具抽象描述了索引归纳数据类型不确定语义计算,辅以实例进行了简要分析,最后通过相关工作的论述指出了Fibrations理论研究方法的优势。

一种基于代数语义的软件体系结构求精方法

林雷蕾,周华,代飞,何臻力,沈勇,康洪炜

计算机科学. 2017, 44 (7): 141-146. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.026

摘要 ( 263 )

PDF(1336KB) ( 507 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

软件体系结构是引导需求到实现的桥梁,目前在软件体系结构建模方法中主要分为形式化和非形式化两种。针对大型分布式系统的体系结构采用Petri网进行建模,兼顾了可视化操作和形式化的准确性,同时利用细化求精操作建立体系结构的层次模型,有效解决了状态空间爆炸问题。此外,在求精过程中为了保证用于下层求精的子网能准确表达上层行为规约,引入了进程代数来刻画Petri网的行为语义。最后,给出了进程项构造子网的算法及案例研究,并通过开源工具验证上述内容的正确性。

基于开发者行为分析的Web资源推荐

杨君雯,王海,彭鑫,赵文耘

计算机科学. 2017, 44 (7): 147-150. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.027

摘要 ( 353 )

PDF(355KB) ( 565 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

现代的软件开发集成开发环境(IDE)为开发者提供了错误提示、代码补全、代码分析、版本管理等多方面的辅助开发支持,大大提高了开发效率。同时,开发者在日常开发过程中还常常依赖于互联网获取代码样例、配置说明、错误处理等Web开发资源。由于需要频繁地在IDE和浏览器之间进行切换并通过各种方式进行信息检索,开发者往往需要在Web开发资源的获取上花费大量的时间和精力。为此,提出一种基于开发者开发行为分析和挖掘的Web信息资源推荐方法。该方法通过自动记录和抓取开发者在IDE中的代码浏览和修改等动作以及在浏览器中的页面浏览信息获取基础信息。在此基础上,该方法从所抓取的浏览器页面中抽取结构化的信息资源,并通过聚类和基于时间的关联分析确定IDE开发行为与Web信息资源之间的相关性,从而在开发者在IDE中执行开发任务时自动推荐相关的Web信息资源。最后通过一个实验分析初步验证了所提方法的有效性。

基于层次自动机模型的复杂事件层次实现研究

金大卫,施斯,易彩,杨兵

计算机科学. 2017, 44 (7): 151-160. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.028

摘要 ( 247 )

PDF(804KB) ( 576 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

复杂事件处理技术从数据流中提取满足特定模式的事件序列,具有实时、海量、智能的特点,近年来引起了学术界和商业界的广泛关注。但是,之前的工作侧重于对单层复杂事件检测的研究。事实上,由于业务系统对信息有不同层次的需求,需要对事件进行分层处理,单层复杂事件检测并不能充分支持事件分层的需求。针对这种情况,在事件层次概念以及传统NFA模型的基础上,定义了分层复杂事件检测模型层次自动机NHA,基于NHA模型设计了更为直观高效的EH-Tree结构,并给出了分层复杂事件检测HCED算法和代价模型。最后以吞吐量和内存占用为指标,进行了大量的实验,对比并分析了HCED算法与传统基于NFA模型的SASE算法的时间性能和空间性能。实验结果表明,HCED算法能有效且高效地实现分层复杂事件检测,填补了CEP不支持分层复杂事件检测的空白,为下一步研究提供了基础。

一种基于MBRC值的关系型数据库负载能耗预测模型

杨德先,孙华,于炯,国冰磊

计算机科学. 2017, 44 (7): 161-166. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.029

摘要 ( 406 )

PDF(513KB) ( 462 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

数据库负载的能耗解析与建模是构建节能的绿色数据库的基础。针对数据库负载的高能耗问题,将SQL语句消耗的系统资源(CPU和磁盘)映射为时间代价与功率代价,为数据库负载构建能耗预测模型。首先,根据负载的系统资源消耗模式,计算负载的功耗代价；然后,根据负载资源消耗产生的时间代价,为负载构建动态能耗预测模型；最后,利用MBRC值的设置对预测模型的准确度进行深入的研究。实验结果表明,所构建的预测模型能够对数据库负载的能量消耗进行较准确的预测,预测模型的准确度研究有助于在不同的系统环境配置下提升动态能耗预测模型的稳定性与精确度。

一种基于数据流模式表示的半懒惰式分类算法

江晶晶,王志海,原继东

计算机科学. 2017, 44 (7): 167-174. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.030

摘要 ( 260 )

PDF(712KB) ( 491 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

依据从大规模数据中抽取的模式来建立分类模型是模式挖掘的重要研究问题之一。一种可行的方法是根据模式集合建立贝叶斯分类模型。然而,目前基于模式的贝叶斯分类模型大多是针对静态数据集合的,通常不能适应于高速动态变化与无限的数据流环境。对此,提出一种数据流环境下基于模式发现的贝叶斯分类学习模型,其采用半懒惰式学习策略,针对分类实例在不断更新的频繁项集合上建立局部的分类模型；为加快流数据处理的速度,提出了结构更为简单的混合树结构,同时提出了给定项限制的模式抽取机制以减少候选项集的生成；对数据流中模式抽取不完全的情况,使用平滑技术处理未被抽取的项。大量实验分析证明,相较于其他数据流分类器,所提模型具有更高的分类正确率。

基于位置信息的显露序列模式挖掘研究

陈湘涛,肖碧文

计算机科学. 2017, 44 (7): 175-179. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.031

摘要 ( 251 )

PDF(374KB) ( 549 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

显露序列因为具有强区分能力,常被用来构建有效的分类器。当前算法大多关注序列模式的支持度或出现次数,而忽略序列模式在序列中的出现位置,这将导致一些重要的信息丢失。为此,提出一种带有局部位置信息的显露序列模式,并给出位置显露序列模式挖掘算法。该算法基于出现次数框架,结合后缀树,省略了候选模式的生成与选择步骤,能够快速有效地挖掘出位置显露序列模式。实验结果表明,采用位置显露序列模式构建的分类器在平均分类准确度上高于传统的显露序列模式挖掘算法。

基于LDA模型的餐厅推荐方法研究

张晓阳,秦贵和,邹密,孙铭会,高庆洋

计算机科学. 2017, 44 (7): 180-184. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.032

摘要 ( 336 )

PDF(447KB) ( 813 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

随着网络的飞速发展,餐饮类的评价信息数量急剧增加。对餐饮评价进行有效分析不仅能够帮助消费者进行用餐选择,还可以帮助商家对餐厅服务进行改进。为此,提出了一种基于LDA(Latent Dirichlet Allocation)模型的餐厅推荐方法。首先,对餐厅评价信息进行情感分类,获取积极评价和好评率；其次,根据LDA模型对积极评价信息文本进行聚类,生成餐厅标签；最后,计算用户需求与餐厅标签的相似度,根据相似度和好评率向用户推荐餐厅。基于通过网络获取的真实餐饮评价信息进行实验,结果表明,该方法生成的餐厅标签的效果好,能准确地向用户推荐餐厅。

一种自适应的多类Boosting分类算法

王世勋,潘鹏,陈灯,卢炎生

计算机科学. 2017, 44 (7): 185-190. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.033

摘要 ( 323 )

PDF(492KB) ( 713 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

许多实际问题涉及到多分类技术,该技术能有效地缩小用户与计算机之间的理解差异。在传统的多类Boosting方法中,多类损耗函数未必具有猜测背离性,并且多类弱学习器的结合被限制为线性的加权和。为了获得高精度的最终分类器,多类损耗函数应具有多类边缘极大化、贝叶斯一致性与猜测背离性。此外,弱学习器的缺点可能会限制线性分类器的性能,但它们的非线性结合可以提供较强的判别力。根据这两个观点,设计了一个自适应的多类Boosting分类器,即SOHPBoost算法。在每次迭代中,SOHPBoost算法能够利用向量加法或Hadamard乘积来集成最优的多类弱学习器。这个自适应的过程可以产生多类弱学习的Hadamard乘积向量和,进而挖掘出数据集的隐藏结构。实验结果表明,SOHPBoost算法可以产生较好的多分类性能。

融合异常检测与随机森林的微博转发行为预测方法

周先亭,黄文明,邓珍荣

计算机科学. 2017, 44 (7): 191-196. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.034

摘要 ( 343 )

PDF(680KB) ( 438 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对目前微博转发行为预测具有的特征选择任意性、准确率不高的问题,提出了融合异常检测与随机森林的微博转发行为预测方法。首先,提取用户基本特征、博文基本特征、博文内容主题特征,并基于相对熵计算用户活跃度、博文影响力；其次,通过结合过滤式与封装式特征选择方法筛选出关键特征组；最后,融合异常检测与随机森林算法,依据筛选后的关键特征组进行微博转发行为预测,并利用袋外数据误差估计设置随机森林中的决策树和特征数。在真实新浪微博数据集上与基于逻辑回归、决策树、朴素贝叶斯、随机森林等算法的微博转发行为预测方法进行实验对比,结果表明所提方法的预测准确率(90.5％) 高于基准方法中最优的随机森林方法的预测准确率,同时验证了特征筛选方法的有效性。

基于交互行为和连接分析的社交网络社团检测

李鹏,李英乐,王凯,何赞园,李星,常振超

计算机科学. 2017, 44 (7): 197-202. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.035

摘要 ( 388 )

PDF(505KB) ( 627 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

社交网络的迅猛发展极大地方便了人们的日常生活、工作和学习,但也带来了大量复杂的交互行为和连接模式。如何有效地综合分析网络中的交互信息和网络节点之间存在的连接信息,进而完成高效的社团检测,是在当前网络多维属性的复杂背景下进行网络分析所面临的关键难题。基于此,从有效融合两类不同的异质信息研究出发,提出了一种基于交互行为和连接分析的社交网络社团检测(CDUILS)方法。该方法基于两类信息能够从不同的角度反映网络同一个社团归属的假设,采用联合非负矩阵分解架构,以迭代更新的方式,同时利用两类信息进行社团结果的获取。在真实网络数据集上的实验表明,与已有方法相比,所提方法能够有效融合两类信息进行社团检测,取得了更好的社团划分质量。

基于自适应控制参数的改进水波优化算法

刘翱,邓旭东,李维刚

计算机科学. 2017, 44 (7): 203-209. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.036

摘要 ( 440 )

PDF(1949KB) ( 736 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

水波优化算法(Water Wave Optimization,WWO)是最近被提出的一种新型的群智能优化算法。它尽管具有控制参数少、操作简单、容易实现等优点,但是也存在收敛较慢、搜索精度低等不足。针对水波优化算法的不足,首先,从理论上分析并揭示算法收敛时控制参数应满足的条件；然后,提出满足上述条件的改进水波优化算法,改进算法采取自适应机制来调节算法参数,进一步增强了全局探索和局部开发的平衡能力；最后,对4种算法(ApWWO,WWO,FA,MVO)在10个标准测试函数上的寻优性能进行仿真实验和统计比较。结果表明,ApWWO在搜索精度、速度和鲁棒性等方面均显著优于WWO和FA,在5个测试函数上优于MVO；与PSO和GA的对比结果表明,ApWWO具有较好的寻优性能。进一步分析了维数和种群规模对ApWWO的影响,并使用ApWWO来求解置换流水线调度问题,结果表明ApWWO能够取得较好的求解效果。

基于哈希技术和MapReduce的大数据集K-近邻算法

翟俊海,张明阳,王婷婷,郝璞

计算机科学. 2017, 44 (7): 210-214. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.037

摘要 ( 238 )

PDF(379KB) ( 584 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

K-近邻是一种著名的分类算法。由于简单且易于实现,因此其被广泛应用于许多领域,如人脸识别、基因分类、决策支持等。然而,在大数据环境中,K-近邻算法变得非常低效,甚至不可行。针对这一问题,提出了一种基于哈希技术和MapReduce的大数据集K-近邻分类算法。为了验证算法的有效性,在4个大数据集上进行了实验,结果显示,在保持分类能力的前提下,所提算法可以大幅度地提高K-近邻算法的效率。

基于改进伊藤算法的最短路径网络路由优化算法

满振祯,余世明,何德峰

计算机科学. 2017, 44 (7): 215-220. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.038

摘要 ( 297 )

PDF(495KB) ( 628 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

通过对网络路由最短路径问题进行分析,使用伊藤算法求解以费用最低为目标的路由优化问题,建立最短路径路由问题的网络结构模型。为加快伊藤算法求解费用最低路由的收敛速度,在状态转移策略中引入费用启发因子,优化漂移和波动过程,并改进路径权重更新规则。将种群交叉思想引入算法中,利用种群间的信息交流加快了算法的收敛速度并提高了寻优能力。在2-opt算子局部优化的基础上加入反转算子,避免陷入局部最优解。文中还对算法的收敛性进行了系统分析。实验结果表明,改进后的算法有效提升了收敛速度并加强了寻优能力。

基于广义后缀树的二分网络社区挖掘算法

邹凌君,陈崚,戴彩艳

计算机科学. 2017, 44 (7): 221-226. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.039

摘要 ( 297 )

PDF(463KB) ( 524 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

近年来,二分网络的社区挖掘问题得到了极大的关注。提出了一种基于广义后缀树的二分网络社区挖掘算法。首先从二分网络的邻接矩阵中提取网络中每个节点的链接节点序列,然后构建广义后缀树。广义后缀树的每个节点表示二分网络的一个完全二分团,由此获取并调整完全二分团。通过引入二分团的紧密度得到初始的社区划分,最后再对孤立点进行处理以得到最终的社区划分。所提算法不仅能发现重叠社区,而且能得到一对多关系的社区。在人工数据集和真实数据集上的实验表明,所提算法能准确地识别二分网络中的社区个数,获得很好的划分效果。

基于时间的局部低秩张量分解的协同过滤推荐算法

孙艳歌,王志海,黄丹

计算机科学. 2017, 44 (7): 227-231. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.040

摘要 ( 213 )

PDF(388KB) ( 695 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

传统的推荐模型是静态的,忽略了时间因素。部分推荐算法虽然将时间因素考虑在内,但只是简单使用最近的数据或者降低过去数据的权重,这样可能会造成有用信息的丢失。针对这一问题,提出了一种考虑时间因素的局部低秩张量分解推荐算法。在传统的推荐算法的基础上,放松用户对项目的评分矩阵是低秩的这一假设,认为整个评分矩阵可能不是低秩的而是局部低秩的,即特定用户项目序偶的近邻空间是低秩的；同时又考虑时间因素,把评分矩阵看作是用户、项目和时间3个维度的张量,将传统的推荐算法延伸到张量领域。实验表明,所提算法能显著提升排名推荐性能。

一种广义直觉模糊粗糙集模型

路艳丽,雷英杰,周炜

计算机科学. 2017, 44 (7): 232-236. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.041

摘要 ( 360 )

PDF(336KB) ( 455 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

Atanassov直觉模糊集是对Zadeh模糊集最有影响的一种扩充和发展。为进一步拓展Pawlak粗糙集对多重不确定性信息的处理能力,将直觉模糊集引入粗糙集,采用构造性方法提出了一种广义直觉模糊粗糙集模型。首先,介绍了直觉模糊集在一个特殊格上的等价定义,对直觉模糊近似空间的两个基本要素(直觉模糊逻辑算子和直觉模糊关系)进行了研究,证明了一些重要的性质定理；在此基础上,建立了等价关系下的直觉模糊粗糙集模型；最后,对所提模型的性质进行了分类验证与讨论。

自扰动人工蜂群算法

周树亮,冯冬青,陈雪美

计算机科学. 2017, 44 (7): 237-243. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.042

摘要 ( 285 )

PDF(478KB) ( 1203 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

人工蜂群(Artificial Bee Colony,ABC)算法是一种模仿蜂群寻找蜜源的新型算法,因具有参数简单、灵活性强等优点而被广泛用于解决工程问题。但该算法在早熟、收敛速度慢和个体越界等缺点。为此,提出一种自扰动人工蜂群算法(Novel Artificial Bee Algorithm with Adaptive Disturbance,IGABC)。该算法采用轴对称策略处理蜂群中的越界个体,提高了算法的搜索效率。通过改进全局搜索方程的结构,同时加入带阈值的线性递增策略,提出一种全新的自适应搜索方程。自适应搜索方程提高了算法的收敛精度并加快了速度。为了获得更好的全局最优解,提出一种自扰动方法对全局最优解进行扰动。选取18个基准测试函数以及近4年提出的6个改进ABC算法进行对比实验,结果表明,该算法在收敛速度和精度上均有较大的优势,尤其在处理Rosenbrock等很难寻优的复杂函数时,收敛精度提高了16个数量级。

基于二进制区分矩阵的不完备系统增量式属性约简算法

丁棉卫,张腾飞,马福民

计算机科学. 2017, 44 (7): 244-250. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.043

摘要 ( 289 )

PDF(590KB) ( 515 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

不完备信息系统下的增量式属性约简是动态数据挖掘技术的重要研究内容之一。求解增量式属性约简时首先需要求解容差类。当已有系统新增实例时,为了快速求解新的容差类,首先提出一种快速且稳定性较好的容差类静态求解方法,然后在此基础上提出容差类的增量式求解方法。根据增量式求得的新容差类,结合二进制区分矩阵直观及便于处理的优点,通过动态更新二进制区分矩阵方法,提出了不完备信息系统下基于二进制区分矩阵的增量式属性约简算法。通过实例及仿真实验验证了算法的有效性。

多智能体认知解释诊断类

余泉,常亮

计算机科学. 2017, 44 (7): 251-256. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.044

摘要 ( 219 )

PDF(596KB) ( 495 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

解释诊断是基于模型诊断研究领域的一个重要分支。针对认知解释诊断的可判定的片段,给出了认知解释诊断类的定义,并给出了一个求解唯一认知解释诊断类的算法。

基于空间映射的顶点带属性网络的链接预测

姜卯生,葛剑飞,陈崚

计算机科学. 2017, 44 (7): 257-261. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.045

摘要 ( 241 )

PDF(1148KB) ( 645 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

提出了基于空间映射的顶点带属性网络的链接预测算法。顶点带属性网络包含拓扑及顶点属性两种信息,为了综合考虑这两种信息,将二者同时映射到另一空间。完成空间映射后,在新的空间计算顶点的相似度,并以此来预测链接存在的可能性。提出分步交叉迭代的方法来取得最优的映射矩阵,以在新的空间中有效融合拓扑信息与顶点属性信息。实验结果证明了空间映射方法的正确性,所提出的基于空间映射的方法能够取得较高质量的预测结果。

基于Hadoop的Apriori改进算法研究

黄剑,李明奇,郭文强

计算机科学. 2017, 44 (7): 262-266. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.046

摘要 ( 284 )

PDF(481KB) ( 584 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

对于规模庞大的事务数据库,传统的并行Apriori算法在挖掘中会在数据IO上有较大的时间开销。从压缩事务、减少扫描次数、简化候选集生成3个方面对Apriori算法进行改进。提出了以元素“0”和“1”表示事务的布尔矩阵模型,并引入权值维度,压缩了相同事务的矩阵规模。同时,动态地进行剪枝,矩阵的“与”运算用于候选集合的生成。将改进后的算法在Hadoop框架上进行并行化实现,实验表明该算法适合大规模数据挖掘且具有良好的伸缩性与有效性。

一种非精确求解结构型变分不等式的渐近点算法

陈小彪,李耿华,梁娟,王建军

计算机科学. 2017, 44 (7): 267-269. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.047

摘要 ( 187 )

PDF(225KB) ( 438 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

近来,交替方向法成为了学者们研究的热点。对于一类子问题能够精确求解的变分不等式,该算法是有效的。然而,在实际问题中,变分不等式的子问题是非常困难甚至是不可能精确求解的。在渐近点算法的基础上得到一种非精确的渐近点算法,使得变分不等式子问题具有显式解,通过简单的预测校正步得到子问题的解。在合理的假设下,算法的收敛性得到了证明,一些数值实验表明了所提算法的有效性。

基于Fisher鉴别字典学习的人体行为识别

季冲,王胜,陆建峰

计算机科学. 2017, 44 (7): 270-274. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.048

摘要 ( 309 )

PDF(2632KB) ( 638 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

人体行为识别是计算机视觉中的一个重要研究领域,具有广阔的应用前景。研究了基于Fisher鉴别的字典学习方法在人体行为识别上的应用。首先对人体行为的视频序列提取了局部时空特征,并通过随机投影法降维；然后把降维后的特征作为待分类的信号进行Fisher鉴别字典学习,从而增强字典和编码系数的鉴别能力；最后同时利用重构误差和稀疏表示系数进行分类。实验结果验证了所提方法在人体行为识别上的有效性与鲁棒性。

基于混合式协同训练的人体动作识别算法研究

景陈勇,詹永照,姜震

计算机科学. 2017, 44 (7): 275-278. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.049

摘要 ( 341 )

PDF(1167KB) ( 707 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

人体动作识别是计算机视觉研究中备受关注的课题。现有的动作识别方法大多属于监督学习,需要大量的有标记数据来训练识别模型。然而,在现实应用中有标记的数据成本较高,而无标记数据很容易获取。提出一种基于混合式协同训练的新型人体动作识别算法——Co-KNN-SVM,该算法利用动作识别领域不同类型的方法来构建基分类器,并进行迭代的相互训练以提高泛化性能,可以降低标注成本,并实现不同识别方法的优势互补。此外,还改进了协同训练中对伪标记数据的选择方法和迭代训练策略,有效控制了伪标记数据的噪声影响,提高了协同训练的识别效果。实验结果表明,所提算法可以有效地识别视频中的人体动作。

对角化LDPC压缩感知观测矩阵生成方法

周春佳,孙权森,刘佶鑫

计算机科学. 2017, 44 (7): 279-282. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.050

摘要 ( 285 )

PDF(1797KB) ( 694 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

压缩感知是一种能够在某个特定域中压缩和恢复稀疏信号的技术。针对在使用传统观测矩阵进行数据压缩时,其数据恢复效果并不理想,且观测矩阵的随机性会导致数据传输量较大、硬件实现因难等问题,提出一种新的观测矩阵生成方法。将信道编码中的LDPC校验矩阵与对角块矩阵结合,生成一种尺度较小且易于硬件实现的观测矩阵,这种矩阵不仅高度稀疏,而且元素二值化。通过多组图像重构仿真实验对比发现,LDPC对角块矩阵重构结果优于其他传统观测矩阵的重构结果。

一种快速鲁棒的SAR图像匹配算法

吴鹏,于秋则,闵顺新

计算机科学. 2017, 44 (7): 283-288. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.051

摘要 ( 519 )

PDF(5065KB) ( 809 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对目前SIFT算法及其改进算法在多波段SAR图像匹配时匹配性能低下(普适性差、匹配精度低、时间复杂度高)的问题,在SIFT算法框架下分别从尺度空间构建和描述符构建两个方面进行改进。在构建尺度空间层面,提出将高斯引导滤波引入多尺度空间构建和预处理阶段,采用双边滤波策略,充分利用高斯引导滤波的实时性和旋转对称性与双边滤波的边缘保持优势,高效地滤除斑点噪声并保持边缘信息。在构建描述符阶段,提出采用局部差分二进制(Local Difference Binary,LDB)算法描述特征,在保证不降低特征点描述符区分性的同时,减少特征的向量维度,从而缩短构建描述符的时间。在特征匹配阶段,首先采用最近邻算法进行粗匹配,然后采用稀疏向量场一致性(Vector Field Consensus,VFC)快速剔除错误匹配点。实验结果表明,所提算法在SAR图像配准时间复杂度和匹配概率评价上要优于原始BFSIFT算法和KAZE算法。总体上,文中提出的SAR图像匹配算法是具有实时性、鲁棒性与高匹配概率的高效算法。

时空域Retinex颜色校正算法的ZedBoard实现

周家豪,李佩玥,杨怀江

计算机科学. 2017, 44 (7): 289-292. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.052

摘要 ( 279 )

PDF(1020KB) ( 762 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

提出了基于白平衡理论的时空域Retinex颜色校正算法,并且针对该算法的计算复杂度较高、在实时性要求较高的领域存在较大的局限性等缺点,设计了基于白平衡理论的时空域Retinex颜色校正算法的硬件平台。利用ZedBoard开发板上的PS和PL资源对输入的多帧低光照下采集的图像进行白平衡处理,提取场景光照信息图像,然后高效地实现Retinex颜色校正算法,向投影仪输出反映物体固有颜色的反射系数信息图像。用柯尼卡美能达CL200A色温照度计采集投影光的颜色数据,数据显示,校正算法扩展了图像的色域范围,使其更加接近标准色坐标的色域范围,校正后的白点更加靠近标准白点,提高了色彩分辨率,解决了色偏问题。比较了在PC上用MATLAB实现的耗时和在ZedBoard上实现的耗时,结果表明在ZedBoard上的耗时降低了接近两个数量级。

多尺度下幅度谱与相位谱相融合的视觉注意建模

袁小艳,王安志,潘刚,王明辉

计算机科学. 2017, 44 (7): 293-298. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.053

摘要 ( 273 )

PDF(3000KB) ( 521 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对现有大多数频域显著性检测算法仅单独使用频域幅度谱或相位谱的不足,提出了多尺度下频域幅度谱与相位谱相结合的视觉注意模型。该模型先对图像进行四元变换以得到幅度谱和相位谱,然后对幅度谱进行了伽马修正和高斯滤波,最后采用信息熵作为权重对多尺度显著图进行融合。在两个公开数据集Bruce和Judd上,采用ROC曲线、AUC值和F-Measure测量方法对算法进行了验证和评估。实验结果表明提出的算法优于现有的5种视觉注意模型,能够更准确地预测出人们注意的显著区域,取得了更令人满意的结果。

基于二级匹配策略的实时动态手语识别

梁文乐,黄元元,胡作进

计算机科学. 2017, 44 (7): 299-303. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.054

摘要 ( 506 )

PDF(1125KB) ( 737 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

动态手语可以利用其轨迹与关键手型加以描述。大量的统计实验数据表明,大多数的常用手语通过轨迹曲线的匹配即可实现识别,因此,提出一种针对动态手语的分级匹配识别算法。首先利用体感设备获取手势轨迹,并根据轨迹的点密度分布设计了一种关键帧检测算法以提取手势的关键手型,结合轨迹的曲线特征,实现对动态手语的精确描述。然后利用优化的动态时间规整(DTW)算法完成对手语的一级匹配,即轨迹匹配。若此时可以得到识别结果,那么识别过程可以结束,否则进入二级匹配,即针对关键手型再做匹配识别,从而得到最终的识别结果。实验证明,所提算法不仅实时性好,识别的准确率也较高。

基于直线段特征单元提取的隧道砼衬砌接缝去除算法

安世全,白羚,瞿中

计算机科学. 2017, 44 (7): 304-308. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.055

摘要 ( 327 )

PDF(2765KB) ( 576 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

由于部分隧道砼衬砌表面图像中固有衬砌接缝与裂缝灰度值相似且线性一致,衬砌接缝处易产生起砂、空鼓、掉块及渗漏水,已有的裂缝检测算法提取单一的裂缝存在缺陷。提出基于直线段特征单元提取的隧道砼衬砌表面衬砌接缝去除算法。在裂缝聚类特征粗检测的基础上,首先通过改进的累计概率霍夫变换检测出显著的直线特征；然后利用像素点的延伸搜索计算来提取衬砌接缝可处理的最小直线段特征单元线；最后根据单元线标记信息及定区域内单元线特征去除部分衬砌接缝,并运用渗流去噪算法得到隧道砼衬砌表面真实裂缝。实验结果表明,提出的算法弥补了已有隧道砼衬砌表面裂缝检测技术的不足,能够精确、快速、有效地去除相似线性特征对单一的真实裂缝检测的干扰,具有较强的鲁棒性。

基于对偶超图正则化的概念分解算法及其在数据表示中的应用

叶军,金忠

计算机科学. 2017, 44 (7): 309-314. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.056

摘要 ( 344 )

PDF(430KB) ( 766 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对概念分解算法没有同时考虑数据空间和特征属性空间中的高阶几何结构信息的问题,提出了一种基于对偶超图正则化的概念分解算法。该算法通过分别在数据空间和特征属性空间中构建无向加权的拉普拉斯超图正则项,分别反映了数据流形和特征流形的多元几何结构信息,弥补了传统图模型只能表达数据间成对关系的缺陷。采用交替迭代的方法求解算法的目标函数并证明了算法的收敛性。在3个真实数据库(TDT2、PIE、COIL20)上的实验表明,该方法在数据的聚类表示的效果方面优于其他方法。

基于图论的无监督区域遥感图像检索算法研究

李丽萍,赵传荣,孔德仁,王芳

计算机科学. 2017, 44 (7): 315-317. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.057

摘要 ( 263 )

PDF(1069KB) ( 617 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

为了改善基于内容的遥感图像检索技术,以遥感图像区域检索为框架,提出了一种新的基于图论的无监督学习遥感图像检索算法。首先,提出的方法用图表为每一幅图像建模,同时结合局部信息和相关的空间结构,提供基于区域的图像代表。将每一幅图像初步划分为不同的区域,再通过属性关系图建模,节点和边界分别代表区域特征和它们之间存在的空间关系。然后,通过评估基于图像的相似点实现最相似于查询图像的图像检索。为匹配相应的图像以及按照图像相似点实现图像检索,采用了结合子图同构算法和光谱图嵌入技术的新型非精确图像匹配策略。实验结果显示,与其他两种无监督遥感图像检索方法相比,所提方法的检索性能明显改善。

格拉斯曼流形降维及应用研究

曾青松,黄晓宇,钟闰禄

计算机科学. 2017, 44 (7): 318-323. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.07.058

摘要 ( 517 )

PDF(1891KB) ( 1733 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

视频人脸识别的核心问题是如何准确、高效地构建人脸模型并度量模型的相似性,为此提出一种维数约减的格拉斯曼流形鉴别分析方法以提高集合匹配的性能。首先通过子空间建模图像集合,引入投影映射将格拉斯曼流形上的基本元素表示成对应的投影矩阵。然后,为解决高维矩阵计算开销大以及在小样本条件下不能有效描述样本分布的缺陷,引入二维主成分分析方法对子空间的正交基矩阵降维。通过QR分解正则化降维后的矩阵,得到一个低维、紧致的格拉斯曼流形以获得图像集更好的表达。最后将其投影到高维核空间中进行分类。在公开的视频数据库中的实验结果证明,提出的方法在降低计算开销的同时能够获得较高的正确率,是一种有效的基于集合的对象匹配和人脸识别方法。