计算机科学

杨新, 李天瑞, 刘盾, 方宇, 王宁

计算机科学. 2018, 45 (10): 1-5. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.001

摘要 ( 347 )

PDF(2383KB) ( 846 )

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三支决策是求解动态不确定性问题的有效方法之一。相比传统的二支决策,序贯三支决策方法在信息不充分或证据不足时能有效平衡决策结果代价和过程代价。在研究多层次的粒结构、多选择的处理对象和多样化的代价结构的基础上,提出了一种基于决策粗糙集的广义序贯三支决策模型。该模型在每一层都考虑了7种不同的对象处理方式。最后,通过实验对比分析了该模型中7种方法的效率和性能。

代价敏感的序贯三支决策方法

邢颖, 李德玉, 王素格

计算机科学. 2018, 45 (10): 6-10. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.002

摘要 ( 607 )

PDF(1610KB) ( 773 )

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在现实决策中,代价敏感问题是影响人类决策的重要因素之一,许多研究者致力于降低决策的代价。现阶段,在粗糙集领域中,研究者多基于DTRS模型且仅考虑某一种代价,不够全面。针对以上问题,利用序贯三支决策模型对两种代价的敏感性,通过多层次粒结构可以有效降低决策总代价,且能够更好地模拟人类动态渐进的决策过程。在序贯三支决策模型的基础上,构造了多层次粒结构;将各个属性的测试代价与其分类能力相关联,从信息熵的角度为其设置测试代价;与此同时,将属性约简与序贯三支决策相结合,利用基于代价最小准则的属性约简去除冗余属性及不相关属性对代价的影响。在7个UCI数据集上的实验结果显示,在保证较高准确度的同时,决策的总代价平均下降了26%左右,充分验证了该方法的有效性。

基于加权粒度和优势关系的程度多粒度粗糙集近似集的动态并行更新算法

赵艺琳, 姜麟, 米允龙, 李金海

计算机科学. 2018, 45 (10): 11-20. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.003

摘要 ( 365 )

PDF(2114KB) ( 777 )

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随着大数据集的不断更新,经典的多粒度粗糙集理论不再适用。为此,提出加权粒度优势关系程度悲观多粒度粗糙集与加权粒度优势关系程度乐观多粒度粗糙集的相关理论。在此基础上,给出了一种基于加权粒度和优势关系的程度多粒度粗糙集近似集的动态并行更新算法。最后,通过实验验证了所提算法的有效性,其能够应对海量动态更新的数据变化并提升运行效率。

三支类背景上的规则获取

任睿思, 魏玲, 祁建军

计算机科学. 2018, 45 (10): 21-26. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.004

摘要 ( 230 )

PDF(1981KB) ( 710 )

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规则提取是三支概念分析中的一个重要问题。首先,基于属性导出三支概念,定义了两种三支类背景,即三支条件类背景和三支决策类背景,给出了类背景上的类概念并且研究了类概念的结构。其次,讨论了三支决策类背景上的类概念与三支弱协调决策形式背景上的属性导出三支概念之间的关系。然后,提出了三支决策类背景上的规则获取方法,并且通过比较证明了基于三支类背景获取的规则优于基于三支弱协调决策形式背景获取的规则。最后,利用三支条件类背景给出了反向规则与双向规则的获取方法。

基于最优相似度三支决策的模糊粗糙集模型

杨霁琳, 张贤勇, 唐孝, 冯林

计算机科学. 2018, 45 (10): 27-32. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.005

摘要 ( 319 )

PDF(1252KB) ( 638 )

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模糊信息系统中,对象的相似度往往会受噪声影响,且它在模型运算中常常并非全部需要高精度参与计算。文中首先引入阈值对(α,β),提出了一种基于相似度三支决策的模糊粗糙集模型;其次利用模糊集近似的三支决策方法,给出了对象相似度三支决策的错误率、决策代价以及相应的语义解释;然后以总体决策代价最小化为目标,给出了最优(α,β)的计算方法,从而建立了一种基于最优相似度三支决策的模糊粗糙集模型;最后通过实例分析说明了该模型的可行性和合理性。本文建立的三支决策模糊粗糙集模型保留了模糊信息系统的不确定性,一定程度地去除了噪声影响,且能通过计算得到最优阈值(α,β),从而建立基于相似度三支决策的最优模型,这将有益于模糊信息系统的应用。

决策形式背景面向属性与面向对象的决策规则

姜玉婷, 秦克云

计算机科学. 2018, 45 (10): 33-36. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.006

摘要 ( 351 )

PDF(2067KB) ( 724 )

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决策形式背景是形式概念分析的重要研究内容,决策形式背景的知识体现为决策规则。文中提出了面向对象与面向属性概念格的决策规则,给出了决策规则的语义解释;刻画了面向属性概念格的决策规则与基于Wille概念格的决策规则的关系,给出了一种属性集协调性判别方法。

用户非对称信任关系的推荐算法

张紫茵, 张恒汝, 徐媛媛, 秦琴

计算机科学. 2018, 45 (10): 37-42. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.007

摘要 ( 422 )

PDF(1918KB) ( 713 )

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数据稀疏性是目前协同过滤面临的主要挑战之一。用户间的信任关系为推荐系统提供了有用的附加信息。已有工作主要采用直接信任关系作为附加信息,对间接信任关系考虑得较少。针对这一情况,提出一种融合直接和间接的用户非对称信任关系的推荐算法(ATRec)。首先,构建一种信任传递机制,并利用该机制获得用户间的间接非对称信任关系。其次,根据直接和间接非对称信任关系获得每个用户的信任集合。最后,利用信任集合、最近邻的评分和好评阈值计算出商品的受欢迎程度,进而获得对用户的top-N推荐列表。在真实数据集上的实验结果表明,该算法比主流的推荐算法在top-N推荐性能上有更好的表现。

基于分割策略的特征选择算法

焦娜

计算机科学. 2018, 45 (10): 43-46. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.008

摘要 ( 262 )

PDF(1175KB) ( 652 )

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特征选择是粗糙集理论中最基本、最重要的研究内容之一。已有的大多数特征选择算法对小规模数据表较为有效。在信息时代,数据表的规模越来越大,传统的特征选择方法对于大规模数据表的计算效率非常低。因此,文中引入分割策略的思想,将大规模数据表分割成若干个较小规模的数据表,然后通过合并所得结果来解决原数据表的特征选择问题。在标准数据集上的实验结果表明了所提算法的有效性。

决策形式背景三支粒约简

林洪, 秦克云

计算机科学. 2018, 45 (10): 47-50. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.009

摘要 ( 310 )

PDF(2050KB) ( 595 )

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针对决策形式背景,文中研究了基于对象导出三支概念格的粒约简问题。首先提出了三支粒协调决策形式背景的概念以及三支粒协调集的概念,以此为基础给出了三支粒协调集的判定定理。然后结合区分矩阵和区分函数给出了三支粒约简方法,并通过实例说明了提出的约简方法的有效性。最后讨论了决策形式背景下三支粒约简、粒约简、分类约简之间的关系。

面向对象的多粒度形式概念分析

曾望林, 折延宏

计算机科学. 2018, 45 (10): 51-53. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.010

摘要 ( 407 )

PDF(1857KB) ( 620 )

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为进一步将粒计算思想引入到形式概念分析之中,在多粒度形式背景中研究了面向对象的形式概念,将已有的面向对象概念由单粒度拓展至多粒度情形。首先,在多粒度形式背景中,给出了不同粒度下概念的定义;其次,研究了在不同粗细粒度下,面向对象概念之间的内在联系;最后,证明了在不同粗细粒度下外延集相等的充分必要条件。所得结论为在多粒度形式背景中建立融合形式概念分析与粗糙集理论的数据分析模型提供了可能的框架。

广义优势多粒度直觉模糊粗糙集的属性约简

梁美社, 米据生, 冯涛

计算机科学. 2018, 45 (10): 54-58. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.011

摘要 ( 254 )

PDF(1901KB) ( 692 )

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证据理论和多粒度粗糙集模型的结合已成为知识挖掘中的热点研究之一,其建立的模型已被应用于不完备、覆盖、模糊等信息系统,但在直觉模糊决策信息系统中还未见相关讨论。首先,在直觉模糊决策信息系统中利用三角模和三角余模定义了3种优势关系,得到了3种优势类,并构造了广义优势关系多粒度直觉模糊粗糙集模型;其次,基于证据理论,讨论了广义多粒度直觉模糊粗糙集的信任结构;然后,通过定义粒度重要性和属性重要性给出了属性约简方法;最后,通过实例说明了该模型在处理直觉模糊决策信息系统时是有效的。

基于粒计算的极限学习机模型设计与应用

陈丽芳, 代琪, 付其峰

计算机科学. 2018, 45 (10): 59-63. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.012

摘要 ( 269 )

PDF(1432KB) ( 666 )

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在数据智能处理中属性重要度差异很大且具有高度非线性的特征,在这种情况下直接应用机器学习进行建模处理往往很难获得问题的有效解。针对此问题,文中探索了基于粒计算的属性重要度的排序方法且结合排序结果应用二元关系实现粒层划分算法;应用极限学习机对不同划分获得的粒层空间进行学习,进而对不同粒层空间的学习结果进行对比分析,从而获得最优划分与粒层;此外,将提出的粒度极限学习机模型应用于空气质量的预报问题,不仅加快了预报速度,而且获得的结果与实际预测高度吻合,实证了粒度极限学习机模型的有效性和可靠性。

基于无线OFDM系统的调制方式保护算法

高宝建, 王少迪, 任宇辉, 王玉洁

计算机科学. 2018, 45 (10): 64-68. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.013

摘要 ( 268 )

PDF(2490KB) ( 665 )

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随着无线通信系统的宽带化,传统的数据加密算法具有很高的计算复杂度,并且没有考虑到物理层调制方式的安全性。针对这一问题,从物理层加密的角度,提出了一种基于无线OFDM系统的调制方式保护算法。在单载波和多载波情况下,分别对所提算法的调制方式保护效果进行了分析,并通过采用典型的认知无线电调制识别方法对加密前后的识别率进行了仿真和比较。理论分析和仿真结果表明,所提算法在不改变原系统固有性能的情况下,具有不错的调制方式保护性能。

针对设备差异性问题的增量式室内定位方法

夏俊, 刘军发, 蒋鑫龙, 陈益强

计算机科学. 2018, 45 (10): 69-77. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.014

摘要 ( 253 )

PDF(3000KB) ( 694 )

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随着WLAN的普及,基于RSS(Received Signal Strength)的室内定位方法逐渐成为研究与应用的热点。其中,基于指纹的定位方法已成为主流,此类方法的特点之一在于要求离线训练数据与在线测试数据满足独立同分布,然而,在实际环境中,现有的指纹定位方法或系统存在以下3个问题:1)不同终端设备的无线通讯硬件存在差异性,训练数据和测试数据的采集设备之间的差异性将严重影响定位精度;2)环境中的无线信号呈现高动态性,采集的数据存在显著的时效性,因此由训练数据得到的模型的定位性能将随着时间的推移不断下降;3)传统增量式定位模型需要大量的标定数据,不具有实际可用性。为解决以上问题,提出了一种针对设备差异性问题的增量式室内定位方法,利用终端在持续定位服务中采集的无标记数据来实时更新定位模型。实验表明,在实际蓝牙定位数据集上,相比于传统的定位模型方法,所提方法的整体定位精度更高,误差距离为3~5m时,其优势更为明显;同时,该方法具有时效优势,能够长时间保持有效定位。

D2D通信网络中一种基于时间反演的无线资源优化机制

李方伟, 张琳琳, 朱江

计算机科学. 2018, 45 (10): 78-82. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.015

摘要 ( 207 )

PDF(2621KB) ( 702 )

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针对D2D(Device-to-Device)异构无线通信网络中D2D用户和蜂窝用户之间的干扰问题,提出一种基于时间反演的无线资源优化机制。该机制包括两个步骤:1)在上行传输系统中结合时间反演镜技术实现干扰消除,即对每个用户执行信道签名,提取有用信号,剔除干扰,获取系统用户信干噪比;2)根据用户信干噪比,采用功率控制算法并结合凸优化理论来调整用户的发射功率,以最大系统吞吐量为优化目标。仿真结果表明,该机制有效地抑制了D2D异构无线通信网络中蜂窝用户和D2D用户的相互干扰,提升了系统容量,同时满足了用户对通信可靠性的需求,保证了用户能够获得更高的QoS(Quality of Service)。

基于簇的认知多媒体传感器网络实时路由协议

李灵俐, 白光伟, 沈航, 王天荆

计算机科学. 2018, 45 (10): 83-88. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.016

摘要 ( 257 )

PDF(1528KB) ( 574 )

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认知无线电传感器网络中信道的可变性使得多媒体数据传输面临着巨大考验,在主要用户的干扰下如何让数据实时传输到汇聚节点是许多研究者正在研究的问题。文中提出一种基于簇的认知多媒体传感器网络实时路由协议,该协议通过对主要用户活动时间的预测获得信道的预期可用时间,并选择合适的信道进行数据传输;同时考虑可靠性指标,将数据丢失概率控制在合理的范围内,使得数据可以在规定的时间内可靠地传输到目的地;在选择下一跳节点时,除了考虑距离问题,还兼顾了信道的可用时间问题,尽可能地减少数据的传输时间。仿真结果表明,CBRTR可以均衡节点能耗,延长网络的生命周期,实现数据的实时、可靠传输。

光载无线网络的MAC层优化控制及性能分析

官铮, 杨志军, 钱文华

计算机科学. 2018, 45 (10): 89-93. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.017

摘要 ( 288 )

PDF(1537KB) ( 496 )

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同播光载无线分布式天线系统(Radio-over-Fiber based Distributed Antenna Systems,RoF-DAS)中,基站在下行链路采用同播方式向多个远程天线单元(Remote Antenna Units,RAUs)传输无线信号,而不同RAUs覆盖的用户站点在上行方向通过不同长度的光纤链路接入位于基站的无线网络接入点。文中提出一种并行调度门限服务方式下的IEEE 802.11 PCF接入控制策略,通过捎带技术实现数据传输和数据请求过程的并行处理,同时利用门限服务方式进行数据传输,以提高信道资源利用率,减小光纤引入时延对网络性能的影响;建立数学模型,分析得出系统平均排队队长和吞吐量的闭式解析式,弥补了在研究光载无线网络性能时仅依靠实验进行性能分析的不足。通过仿真实验和理论分析验证了所提策略对提高网络吞吐量和缩短数据排队等待长度的有效性。

基于分段模型的信源容错译码算法

王刚, 彭华, 靳彦青, 唐永旺

计算机科学. 2018, 45 (10): 94-98. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.018

摘要 ( 178 )

PDF(1281KB) ( 682 )

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针对无损信源编码存在误码扩散的问题,建立了以最大后验概率估计为基础的信源序列分段译码模型,设计了基于统计模型的容错译码算法。该算法充分利用了信源编码数据的残留冗余,较好地消除了无损压缩数据对误码的敏感性,为文本压缩数据的容错译码提供了新思路。实验结果表明,该算法具有纠正信源数据中误码的能力,能够显著减少信息损失。

基于联合编码且负载均衡的AODV路由策略

王振朝, 宋伯尧, 白莉莎

计算机科学. 2018, 45 (10): 99-103. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.019

摘要 ( 222 )

PDF(1653KB) ( 544 )

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在无线网状网中,为使AODV(Ad hoc On-demand Distance Vector routing)路由协议支持流间编码并解决流间编码带来的负载不均衡问题,提出了一种优化的路由策略CLAODV(Coding-aware and Load balanced AODV)。该策略允许编码节点的多个下游节点共同解码同一个编码包,以增加路径上的编码机会。同时,设计了一个可以同时体现路径上编码增益、路径丢包率以及路径负载程度的新路由度量参数(Expected Coding-aware Transmission Count and Load balancing,ECTXL)。CLAODV路由策略可根据该参数进行路由选择。仿真结果表明:与其他相关路由策略相比,文中提出的CLAODV路由策略不仅能有效增加路径的编码机会,提高网络吞吐量,而且可以明显降低路由时延与带宽资源开销。

基于多维尺度分析的自适应室内群终端定位方法

付先凯, 蒋鑫龙, 刘军发, 张少博, 陈益强

计算机科学. 2018, 45 (10): 104-110. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.020

摘要 ( 259 )

PDF(3895KB) ( 762 )

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室内定位是普适计算领域的热点研究问题。当前,室内定位方法主要分为基于信号传播模型的定位方法和基于无线信号指纹的定位方法。其中,基于指纹的方法由于不需要知道无线信号接入点(Access Point,AP)的位置而得到更加广泛的应用,其需要通过离线阶段采集大量数据来构建丰富的指纹库,满足这一条件需要大量的人工标定工作。对此,文中提出了一种基于指纹空间关系的定位方法,相比于传统的指纹定位方法,该方法无需建立指纹库,只需要通过获取多终端的 Wi-Fi 信号强度,计算所有终端的不相似度并构建不相似矩阵;通过多维尺度分析(Multidimensional Scaling,MDS)算法,构建出所有终端的位置分布图,进而通过确定其中 3 个以上终端的位置来定位所有的终端。采用支持向量回归机(Support Vector Regression,SVR)计算任意终端间的距离,并将距离矩阵作为不相似矩阵。文中在商场场景下选择了约2500m²的区域进行实验,所提方法的平均定位误差约为7m。

基于能耗均衡的无线传感器路由算法

苏圣超, 赵曙光

计算机科学. 2018, 45 (10): 111-114. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.021

摘要 ( 180 )

PDF(1501KB) ( 710 )

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为了延长无线传感器的使用寿命,弥补传统路由算法的不足,提出一种基于能耗均衡的无线传感器路由算法。首先,分析了无线传感器节点能量的消耗过程,建立了源节点到目的节点的路由表;然后,通过单跳消息方式确定每一个传感器节点的相邻节点,并把剩余能量信息传递给其相邻节点;最后,根据蚁群算法中的信息素浓度与局部能量来选择无线传感器传输数据时的下一跳节点。通过具体实验对其性能进行了测试,实验结果表明,该算法能耗低,保证了能耗均衡,最大程度地延长了传感器节点的寿命。

一种面向室内定位的基站选择优化方法

陈诗军, 王慧强, 王园园, 胡海婧

计算机科学. 2018, 45 (10): 115-119. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.022

摘要 ( 372 )

PDF(2599KB) ( 1074 )

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基于蜂窝网的室内定位由于与通信网络共用基础设施,因此具有覆盖范围广、无需基础设施再投资等突出优点,已成为电信运营商级室内定位的首选,是5G通信领域的研究热点之一。在蜂窝网室内定位场景中,基站的布局将直接影响接收首径的数量、到达时间TOA(Time of Arrivaling)和测量误差等要素,从而影响定位精度。据此,文中提出一种面向室内定位的基站选择优化方法,以减小由于基站布局引入的误差。首先,引入TOA信息去除TDOA定位的虚定位点;其次,针对不同基站选择方案得到的定位结果,利用二次聚类的思想去除孤立点,并根据聚类结果中样本节点数量最多的类确定定位点的位置。实验结果表明,与其他优化方法相比,所提方法的室内定位平均误差降低了15.49%。

BC单播与BC多播并存的多用户网络分析

于振超, 刘锋, 曾连荪

计算机科学. 2018, 45 (10): 120-123. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.023

摘要 ( 289 )

PDF(2388KB) ( 591 )

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提出一种多用户BC单播与BC多播并存的网络模型以及结合零空间交的迫零干扰消息的新方法,该模型的主网采用“循环模式” 为接收端分配期望消息,以构成多播网络;次网采用“一发多收”为接收端分配期望消息,以构成单播网络。该迫零方法首先根据接收端的干扰消息获取对应的零空间,再取多个零空间的交空间,最后将多个干扰消息同时置于对应的交空间中,即可实现在每个接收端同时迫零多个干扰消息。对于该多用户系统,分析得到了最优天线配置方案及系统复用增益的一般化结果。采用 Matlab对系统进行仿真分析,结果表明系统复用增益的理论值与仿真结果相一致。

基于传感器的移动流媒体码率控制方法

熊丽荣, 尤日晶, 金鑫

计算机科学. 2018, 45 (10): 124-129. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.024

摘要 ( 236 )

PDF(2396KB) ( 632 )

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移动端视频流服务日益受到重视,智能终端码率自适应机制成为研究热点。当用户在移动端观看高清电影时需要消耗大量的网络流量,然而当用户不处于观影状态、对电影不感兴趣以及观看电影距离过远时,观看高清电影并不会给用户带来良好的体验,还会造成大量无线网络资源的浪费。文中设计了基于传感器的码率决策模型,综合考虑了用户观看位置、用户兴趣和设备状态。传感器决策模型可以优化传统的码率决策机制,因此设计了基于传感器的混合码率决策方法。实验证明,该方案在无线资源紧张的情况下能够有效节约无线网络的带宽资源。

无线网络中具有信道感知的期望能耗最小化策略研究

黄荣喜, 王淖, 谢天骁, 王高才

计算机科学. 2018, 45 (10): 130-137. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.025

摘要 ( 213 )

PDF(1518KB) ( 730 )

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随着无线网络技术的快速发展,节省能耗已成为构建绿色无线网络的一个非常重要的课题。由于信道的时变特性,在无线通信中利用好的信道状态能够获得更高的能量利用率。从整个无线网络的数据传输能耗出发,提出一种基于最优停止理论的数据传输期望能耗最小化策略(E²CMS)。E²CMS策略延迟数据的传输直到找到最好的期望信道状态,同时考虑了最大传输延迟和给定的接收端功率。首先,构建具有QoS约束的能耗最小化问题;接着,通过最优停止理论证明E²CMS策略是一种纯粹的阈值策略;然后,通过逆向归纳法求解定点方程,以求出功率阈值;最后,在典型的小尺度衰落信道模型中进行仿真实验,将E²CMS策略与多种不同的传输调度策略进行对比。结果表明,E²CMS策略具有更小的单位数据平均能耗,显著提高了网络性能。

基于模糊博弈规则的网络节点入侵风险评估

刘建峰, 陈健

计算机科学. 2018, 45 (10): 138-141. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.026

摘要 ( 223 )

PDF(2558KB) ( 660 )

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为了实时评估网络安全状态,弥补传统网络节点入侵风险评估方法评估精度低、实用性差的不足,提出一种新的基于模糊博弈规则的网络节点入侵风险评估方法。该方法通过一组有限状态集合对网络进行描述,给出博弈双方的收益矩阵和模糊博弈元素,获取入侵者和网络节点的预期收益,在此基础上给出模糊博弈规则;通过模糊博弈规则,依据资产、威胁、弱点以及风险要素构建风险评估模型;完成策略成本与收益的量化处理后,建立网络节点模糊博弈树,求出纳什均衡;结合入侵者和网络节点的收益函数,获取模糊博弈规则下网络节点风险期望,确定网络节点入侵风险值,并依据阈值判断是否需报警,以防止网络节点被入侵。实验结果表明,所提方法的评估精度高、可靠性和实用性强。

基于匿名路由的移动位置隐私保护

熊婉竹, 李晓宇

计算机科学. 2018, 45 (10): 142-149. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.027

摘要 ( 253 )

PDF(1986KB) ( 651 )

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为了保证移动节点在使用基于位置的服务时的位置隐私,提出基于匿名路由的移动位置隐私保护方法。该方法将移动网络中的每一个移动节点都当作可以使用的中转节点,采用重路由的方式进行路由选择,第一跳用随机选取的方式选择中转节点,剩下的路径选择通过一定的转发概率来确定下一跳并将其发送给中转节点或LBS服务器。为保证位置信息不被泄露,移动发送节点用目标服务器的公钥对地理位置信息和查询信息进行加密,再利用下一跳的公钥对已加密的内容进行二次加密,并转发给下一跳。同时中转节点收到后,用当前节点的私钥解密,解密时只能解密最外层,再用随机选取的下一跳的公钥加密,重复此过程,直至LBS服务器接收到移动发送节点发来的信息。理论分析和实验结果表明,这种移动位置隐私保护方式可以保证LBS服务器和任何中转节点都不能获取移动发送节点的位置隐私,可以在较低的代价下实现移动发送节点的位置隐私保护。并且在该方案中中转节点可以是移动网络中的任意一个节点,不会因为部分节点故障导致通信失败,因此所提方案的健壮性较好。

基于可信评价的医疗社区咨询检索优化算法

曹艳蓉, 章韵, 李涛, 李华康

计算机科学. 2018, 45 (10): 150-154. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.028

摘要 ( 232 )

PDF(1800KB) ( 756 )

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随着移动互联网技术和医疗社区平台的普及,越来越多的市民在去医院就诊前会上医疗社区平台进行症状查询或者寻医咨询。医疗社区平台上的商业导向、广告植入乃至无良偏方很容易诱导患者采用不恰当的治疗手段。针对这些信息给综合检索平台的通用医疗信息检索带来了巨大噪声的问题,提出一种基于医疗社区平台信息提供方的可信评价机制。该方法通过分析医疗咨询信息提供者的专业等级、关注领域、信息认可度等社区平台公开数据对一个医疗社区问答集中的多个回答进行排序筛选,解决了医疗社区问答系统中“一问多答”现象给检索系统带来的干扰;同时将新的医疗咨询检索内容进行科室分类,并与信息提供方的关注领域进行匹配,从而有效提高了检索系统对医疗社区平台问答数据的检索命中率。

基于Isolation Forest改进的数据异常检测方法

徐东, 王岩俊, 孟宇龙, 张子迎

计算机科学. 2018, 45 (10): 155-159. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.029

摘要 ( 468 )

PDF(1409KB) ( 951 )

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针对现有的基于隔离森林(Isolation Forest)的数据异常检测算法检测精度低、执行效率差和泛化能力弱等问题,提出一种改进的数据异常检测方法SA-iForest。该方法基于模拟退火算法选择精度高和有差异性的隔离树来优化森林,同时去除冗余的隔离树,改进了隔离森林的森林构建。采用标准仿真数据集对所提方法进行验证,结果表明该方法与传统Isolation Forest和LOF方法相比,在准确率、执行效率和稳定性方面均有显著提高。

网络用户角色辨识及其恶意访问行为的发现方法

王建, 张仰森, 陈若愚, 蒋玉茹, 尤建清

计算机科学. 2018, 45 (10): 160-165. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.030

摘要 ( 407 )

PDF(2557KB) ( 1030 )

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随着互联网络技术的快速发展,各种恶意访问行为危及到网络的信息安全,因此辨识访问用户的角色并识别用户的恶意访问行为对于网络安全具有十分重要的理论意义和实用价值。首先,以网络日志数据为基础,通过建立IP辅助数据库,构建IP用户的日角色模型,在此基础上,引入滑动时间窗技术,将时间的变化动态地融入用户角色辨识,建立了基于滑动时间窗的用户角色动态辨识模型。然后,在分析用户恶意访问流量特征的基础上,将用户访问流量特征和用户信息熵特征进行加权,构建基于多特征的用户恶意访问行为的辨识模型。该模型能够对爆发性和高持续性的恶意访问行为以及少量但大规模分散访问的恶意行为进行识别。最后,采用大数据存储和Spark内存计算技术,对所建立的模型进行实现。实验结果表明,在网络流量产生异常时,所提出的模型能够发现具有恶意访问行为的用户,并准确且高效地辨别出该用户的角色,从而验证了其有效性。

认知无线电网络中的频谱感知安全机会路由协议

王露, 白光伟, 沈航, 王天荆

计算机科学. 2018, 45 (10): 166-171. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.031

摘要 ( 271 )

PDF(1489KB) ( 638 )

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针对认知无线电网络中频谱的动态特性及潜在的节点选择性转发问题,提出频谱感知安全机会路由S2OR协议。在频谱感知阶段,通过对主用户活动建模来分析认知节点之间链路的可用概率。在路由选择阶段,采用信任管理方式来考查节点转发行为的可靠性,以便选择可信任的中继节点并保证数据传输的完整性。协议通过获取局部网络状态信息,计算由链路可用概率、链路质量和节点信任度构成的综合型指标——期望吞吐率,允许认知节点在此基础上机会式地选择候选转发节点与数据信道。仿真结果表明,S2OR能够很好地适应频谱动态特性,获取较高的吞吐量,同时减小节点恶意攻击带来的影响。

灵活访问且模糊可搜索的EHR云服务系统

闫铭, 张应辉, 郑东, 吕柳迪, 苏昊楠

计算机科学. 2018, 45 (10): 172-177. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.032

摘要 ( 222 )

PDF(1535KB) ( 656 )

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在电子健康记录系统(E-Healthcare Record Systems,EHRS)中,一些方案利用密钥策略ABE(KP-ABE)来保护隐私。由用户指定一个访问策略,密文只有与访问策略相匹配时才能被解密。现有的KP-ABE要求在生成密钥期间必须先确定访问策略,这在EHRS中是不可行的,因为有时访问策略在密钥生成后才被决定。基于KP-ABE,提出一种灵活访问且模糊可搜索的EHR云服务系统。该系统不仅实现了基于关键字容错的云端密文搜索,而且允许用户重新定义访问策略并为之生成密钥,因此一个精确的访问策略将不再是必需的。最后,证明了该方案的安全性。

基于子块分割的自适应式全盲图像水印算法

刘炜, 程聪聪, 裴孟丽, 佘维

计算机科学. 2018, 45 (10): 178-182. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.033

摘要 ( 292 )

PDF(4248KB) ( 689 )

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为了提高水印的鲁棒性,文中提出了一种基于子块分割的自适应全盲水印算法ABWASS。在嵌入水印时,该算法根据宿主特征矩阵嵌入自适应调整后的水印图像,并使用改进的两阶段DWT方法在LH2子带中融入水印图像的关键信息,从而得到含双重水印的图像;提取水印时,首先分离水印分块方式等关键信息,并通过DCT变换获得特征矩阵,进而提取水印图像。由于该方法在获得含有水印的图像时,根据宿主图像对水印进行了微调,并嵌入了原始水印尺寸,因此在提取过程可以实现全盲。实验结果表明,较已有方法,所提算法能够很好地抵抗多数常规攻击和几何攻击,并且在抵抗混合攻击上其性能均得到了提高,最大提升了2.7%;同时,其还具备较好的水印隐蔽性和实用性。

基于多视角卡牌模型的需求缺陷检测

苏若, 吴际, 刘超, 杨海燕

计算机科学. 2018, 45 (10): 183-188. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.034

摘要 ( 204 )

PDF(1324KB) ( 548 )

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需求来源于不同利益相关方对现实系统的认识和期望。需求获取在整个软件产品的研发过程中至关重要,往往决定着软件产品的质量甚至成败。然而,由于各种复杂因素的影响,获取到的需求中往往存在不完整、不准确甚至冲突等缺陷。需求表达上的二义性、需求描述的不完整和不一致等是最常见的需求缺陷。文中提出一种基于多视角需求获取的卡牌模型和需求缺陷检测规则。在需求获取过程中,特别是在其初期,其能够发现来自各方需求信息中常见的不完整和不一致需求缺陷。最后,通过3组项目案例验证了方法的有效性。

构件系统演化一致性的判定方法

郑交交, 李彤, 林英, 谢仲文, 王晓芳, 成蕾, 刘妙

计算机科学. 2018, 45 (10): 189-195. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.035

摘要 ( 270 )

PDF(1485KB) ( 630 )

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构件系统演化一致性是确保演化操作可靠的必要条件,若一致性得不到满足,则会致使演化后的系统达不到既定的功能目标。针对该问题,文中提出基于接口、流程结构、内部行为的构件系统演化一致性判断方法。首先,在演化后的系统中将每个构件视为判定执行者,使所有的构件协同参与一致性判定过程,从接口和流程结构出发,判断执行者和全局的一致性;其次,在满足接口、流程结构一致性的情况下,判断演化构件在演化前后的内部行为一致性;最后,通过对一个构件实例的完整分析,详细描述了该判定方法,并验证了其可行性。

融合矩阵分解与距离度量学习的社会化推荐算法

文俊浩, 戴大文, 余俊良, 高旻, 张宜浩

计算机科学. 2018, 45 (10): 196-201. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.036

摘要 ( 327 )

PDF(0KB) ( 462 )

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为解决传统推荐系统中存在的冷启动难题,基于距离反映偏好的假设提出了一种融合矩阵分解与距离度量学习的社会化推荐算法。该算法同时对样本和距离度量进行训练,在满足距离约束的前提下更新距离度量和用户与项目的坐标,并将用户与项目嵌入到统一的低维空间,利用用户与项目之间的距离生成推荐结果。基于豆瓣和Epi-nions数据集的对比实验结果验证了该方法可有效提高推荐系统的可解释性和精确度,明显优于基于矩阵分解的推荐方法。研究结果表明,所提方法缓解了传统推荐系统中存在的冷启动问题,为推荐系统的研究提供了另一种可供参考的研究思路。

基于冲突度和协同过滤的移动用户界面模式推荐

贾伟, 华庆一, 张敏军, 陈锐, 姬翔, 王博

计算机科学. 2018, 45 (10): 202-206. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.037

摘要 ( 224 )

PDF(2360KB) ( 590 )

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移动用户界面模式能够有效地提高移动界面开发的效率和质量。针对现有界面模式检索方法的检索结果不能满足界面开发需求的问题,提出一种基于冲突度和协同过滤的移动用户界面模式推荐方法。首先,根据移动界面的开发需求,使用模糊C均值聚类算法缩小界面模式的查找范围;然后,利用界面模式的历史评分和冲突度,构建了两个张量模型,并利用基于Hamiltonian蒙特卡洛的张量分解方法实现张量模型的重构;最后,通过线性方法得到推荐的界面模式。实验结果表明,与现有的检索方法相比,该推荐方法能够更好地帮助开发人员查找界面模式。

Sylvester时变矩阵方程求解的终态神经网络算法

孔颖, 孙明轩

计算机科学. 2018, 45 (10): 207-211. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.038

摘要 ( 228 )

PDF(3640KB) ( 613 )

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为了更好地提高收敛的速度和精度,提出一种终态神经网络(TNN)及其加速形式(ATNN)的求解方法。该网络求解方法具有终态吸引特性,能够在有限的时间内得到时变矩阵的有效解。相比于具有渐近收敛动态特性的神经网络,该神经网络方法具有有限时间收敛性,不仅能够改变收敛速度,而且能达到较高的收敛精度。将3种不同的神经网络方法用于求解时变Sylvester动态方程;同时,以终态神经网络求解二次优化问题,实现冗余机械臂Katana6M180有限时间收敛的重复运动规划任务。仿真结果验证了终态神经网络方法的有效性。

人工蜂群算法的收敛性分析:数形结合

火久元, 王野, 胡卓娅

计算机科学. 2018, 45 (10): 212-216. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.039

摘要 ( 332 )

PDF(1250KB) ( 636 )

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现有人工蜂群算法的收敛性分析多是基于整体收敛性的分析方法,这些收敛性分析无法展现出人工蜂群算法在收敛过程中的收敛变化。文中采用数形结合的方式,结合目标函数图像,用阶段性分析的方法大致把蜂群算法的收敛过程分为全局搜索阶段和最优区域搜索阶段,利用人工蜂群算法在转移时需遵循一定程度上的平均分布的特征,逐步分析每个阶段的收敛过程和变化,最终得出人工蜂群算法的收敛结果和收敛特征。该方法可以清晰地展现出人工蜂群算法的收敛优势和缺陷以及算法收敛概率的变化过程。

运用信息增益和不一致度进行填补的属性约简算法

李虹利, 蒙祖强

计算机科学. 2018, 45 (10): 217-224. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.040

摘要 ( 198 )

PDF(1693KB) ( 749 )

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针对不完备、不一致性数据的属性约简是数据挖掘研究的一个重要内容。将信息增益,不一致度相结合,提出一种面向不完备不一致性数据的属性约简算法。首先,介绍了信息增益,定义了不一致度的概念与算法公式,并给出了基于二者对数据进行填补的方法;然后,基于该填补方法,以最大不一致度条件下的信息增益为权值,以不一致度为属性约简的启发信息,给出属性约简算法;最后,通过实验证明了所提算法的有效性。

基于对象导出三支概念格的形式背景粒约简方法

常欣欣, 秦克云

计算机科学. 2018, 45 (10): 225-228. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.041

摘要 ( 288 )

PDF(1186KB) ( 535 )

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形式背景的属性约简是形式概念分析的重要研究方向。研究者针对形式背景提出了多种属性约简标准并建立了属性约简方法。文中研究了形式背景基于对象导出三支概念格的约简问题,通过刻画对象之间的区分属性提出了一种新的粒约简计算方法,该方法无需构造基于对象导出的三支概念格;同时,证明了基于三支概念格的形式背景粒约简与基于粗糙集理论的分类约简等价。

优势关系下基于浓缩布尔矩阵的属性约简方法

李艳, 郭娜娜, 吴婷婷, 湛燕

计算机科学. 2018, 45 (10): 229-234. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.042

摘要 ( 234 )

PDF(1326KB) ( 636 )

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在优势关系粗糙集方法(DRSA)的框架下,针对不协调的目标信息系统求属性约简。基于优势矩阵的方法是最常用的一类约简方法,但矩阵中不是所有的元素都有效。浓缩优势矩阵只保留对求约简有用的最小属性集,因而可以明显降低约简过程中的计算量。进一步地,浓缩布尔矩阵通过布尔代数的形式有效地弥补了优势矩阵生成效率低的缺点。文中将等价关系上的浓缩布尔矩阵属性约简方法扩展到优势关系上,针对优势矩阵提出了浓缩布尔矩阵的概念,建立了相应的高效约简方法,使效率得到明显提高。最后采用9组UCI数据进行实验,结果验证了所提方法的有效性。

基于多层BP神经网络和无参数微调的人群计数方法

徐洋, 陈燚, 黄磊, 谢晓尧

计算机科学. 2018, 45 (10): 235-239. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.043

摘要 ( 309 )

PDF(2087KB) ( 633 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对大部分现有的人群计数方法被应用到新的场景时性能下降的问题,在多层BP神经网络框架下,提出一种具有无参数微调的人群计数方法。首先,从训练图像中裁切图像块,将获得的相似尺度的行人作为人群BP神经网络模型的输入;然后,BP神经网络模型通过学习预测密度图,得到了一个具有代表性的人群块;最后,为了处理新场景,对训练好的BP神经网络模型进行目标场景微调,可追求有相同属性的样本,包括候选块检索和局部块检索。实验数据集包括PETS2009数据集、UCSD数据集和UCF_CC_50数据集。这些场景的实验结果验证了提出方法的有效性。相比于全局回归计数法和密度估计计数法,提出的方法在平均绝对误差和均方误差方面均有较大优势,消除了场景间区别和前景分割的影响。

基于动态策略的差分进化柔性车间优化调度

张贵军, 王文, 周晓根, 王柳静

计算机科学. 2018, 45 (10): 240-245. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.044

摘要 ( 468 )

PDF(1383KB) ( 757 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对柔性作业车间调度问题,提出基于动态策略的差分进化优化方法。首先,基于差分进化算法框架,考虑个体之间的距离,设计种群拥挤度指标来衡量当前种群的分布情况,进而自适应判断算法所处阶段;然后,针对不同阶段的特点设计相应的变异策略池,实现变异策略的动态阶段选择,达到提高算法搜索效率的目的;最后,10个标准测试函数的计算结果表明了所提方法的有效性,进一步,采用工序和机器双层编码的方式,以最大完工时间为目标,求解得到作业车间调度测试问题的最佳调度方案。

一种改进的具有色彩保护的多尺度Retinex图像增强算法

张翔, 王伟, 肖迪

计算机科学. 2018, 45 (10): 246-249. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.045

摘要 ( 547 )

PDF(2005KB) ( 1200 )

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针对图像增强存在的光晕伪影、颜色失真等问题,在MSRCP(Multi-Scale Retinex with Chromaticity Preservation)的基础上提出一种改进的多尺度Retinex图像增强算法。该算法首先计算原图像的强度图像;然后采用引导滤波对强度图像进行平滑处理,估计出照度分量,进而根据Retinex原理估计出反射分量;最后在颜色恢复函数中引入S型曲线函数得到最终的增强图像。实验结果表明,该算法可以有效解决光晕伪影现象,提高细节信息,使增强图像的整体色彩与原图一致,改善了图像整体的视觉效果。

基于二级修复的多方向加权均值滤波算法

马洪晋, 聂玉峰

计算机科学. 2018, 45 (10): 250-254. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.046

摘要 ( 280 )

PDF(4731KB) ( 659 )

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针对目前算法不能有效去除高概率的椒盐噪声并保护图像边缘和细节特征的缺点,提出了一种基于二级修复的多方向加权均值滤波算法。在噪声检测阶段,首先利用一个方差参数判断当前像素点与其邻域像素点之间的灰度差异程度,再通过将方差参数和灰度极值相结合的方法检测出图像中的椒盐噪声点。在噪声修复阶段,提出一种二级修复方法来修复噪声点的灰度值。首先利用改进的自适应中值滤波器对椒盐噪声点进行第一级噪声修复;然后利用方差参数将第一级修复后的噪声点划分为两类,并采用不同的修复方法对这两类像素点进行第二级噪声修复,一类像素点采用均值滤波器进行再修复,另外一类像素点采用多方向加权均值滤波器进行再修复。数值实验结果表明,所提算法的滤波性能和边缘保护能力均优于当下很多先进的滤波器。

基于多帧叠加和窗口搜索的快速车道检测

陈涵深, 姚明海, 陈志浩, 杨圳

计算机科学. 2018, 45 (10): 255-260. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.047

摘要 ( 482 )

PDF(3427KB) ( 1447 )

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车道检测是辅助驾驶和自动驾驶的重要研究内容。针对现有车道检测算法的鲁棒性和复杂度较难均衡等问题,提出一种基于多帧叠加和窗口搜索的快速车道检测算法。首先,通过逆透视变换(IPM)把指定的感兴趣区域(ROI)转换成鸟瞰图,结合多帧叠加的方法把RGB图像转化成二值图。其次,根据近视场中的像素密度分布,计算当前帧的车道线起始点,并采用滑动窗口搜索的方法提取整个车道线。最后,根据车道线的特征,选择不同的车道模型,使用最小二乘法(LSE)拟合得到模型参数。大量的实际道路行驶测试结果表明,该算法能快速地检测车道线,并具有一定的鲁棒性和准确性。

融入频域信息聚焦特征的显著性目标检测算法

袁小艳, 王安志, 王明辉

计算机科学. 2018, 45 (10): 261-266. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.048

摘要 ( 353 )

PDF(3035KB) ( 799 )

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由于视觉注意预测能够快速、准确地定位图像中的显著区域,因此将视觉注意中的频域信息融入显著性目标检测中,从而有效地在复杂场景中检测显著性目标。首先,采用改进的频域检测方法对图像进行视觉注意预测,将该频域信息融入Focusness特征中计算得到频域信息聚焦特征,并将此特征与颜色特征进行融合得到前景显著图。然后,对RBD背景进行优化,得到背景显著图。最后,对前景显著图、背景显著图进行融合。在ESSCD,DUT-OMON两个具有挑战性的数据集上进行了大量实验,并采用PR_Curve,F-Measure,MAE对结果进行了评估,结果表明,所提出的方法要优于6种对比方法(HFT,PQFT,HDCT,UFO,DSR和RBD),并且能够处理复杂场景的图像。

一种基于Curv-SAE特征融合的人脸降维和识别方法

张志禹, 刘思媛

计算机科学. 2018, 45 (10): 267-271. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.049

摘要 ( 287 )

PDF(3733KB) ( 665 )

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相比于传统的降维算法,深度学习中的栈式自编码器(Stacked Autoencoder,SAE)能够有效地学习特征并实现高效降维,然而对输入特征极其敏感。第二代离散曲波变换(Discrete Curvelet Transform,DCT)能够提取出人脸的各向信息(包含边缘和概貌特征),确保SAE的输入特征充分,从而弥补了其不足。因此,提出了一种基于Curv-SAE特征融合的人脸识别降维算法,即对人脸图像进行DCT得到特征脸并将其作为SAE的输入特征进行训练,特征融合后将其输入到分类器中进行识别。在ORL和FERET人脸数据库上的实验表明,与小波变换相比,曲波的特征信息更丰富;与传统的降维算法相比,SAE的特征表达更充分且识别精度更高。

基于被包围状态和马尔可夫模型的显著性检测

陈炳才, 王西宝, 余超, 年梅, 陶鑫, 潘伟民, 卢志茂

计算机科学. 2018, 45 (10): 272-275. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.050

摘要 ( 335 )

PDF(4753KB) ( 619 )

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针对图像显著性检测问题,提出一种利用被包围状态和马尔可夫模型进行图像显著性检测的方法。首先,利用被包围状态计算显著性物体的大致区域;其次,使用简单线性迭代聚类(SLIC)算法对原始图像进行处理,得到图像的超像素图,并基于超像素图建立图像的图模型;接着,将距离显著性物体大致区域最远的两条边界的超像素作为虚拟背景吸收节点,利用吸收马尔可夫链计算每个超像素的显著性值,检测出初始的显著图S₁;再以计算出的显著性物体大致区域中的超像素作为虚拟前景吸收节点,利用吸收马尔可夫链检测出初始的显著性图S₂;然后,融合S₁和S₂得到最终的显著图S;最后,利用引导滤波器对显著图S进行平滑处理得到更优的显著图。在两个数据库上的实验结果表明,提出的算法优于现有大多数算法。

自适应加权特征字典与联合稀疏相结合的遥感目标检测

王威, 陈俊伍, 王新

计算机科学. 2018, 45 (10): 276-280. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.051

摘要 ( 218 )

PDF(2572KB) ( 574 )

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随着分辨率的提高,遥感图像空间包含的有用信息越来越丰富,这使得遥感数据的处理变得更加复杂,容易发生维数灾难并影响识别效果。针对这一情况,提出一种自适应加权特征字典与联合稀疏相结合的遥感图像目标检测方法(GJ-SRC)。首先将训练图像和待测图像进行Gabor变换以提取特征图像。然后计算各个特征值在进行稀疏表示时的贡献权重,通过自适应方法构造特征字典,使字典具有更强的判别能力。最后,提取每一类图像的公共特征和单个图像的私有特征构成联合字典,并利用测试图像稀疏表示进行目标检测识别。为了避免Gabor变换产生的维数灾难,在处理过程中采用PCA方法对特征字典进行降维,以降低计算成本。实验表明,与现有的SRC方法和遥感目标检测方法等相比,所提方法具有较好的检测效果。

基于生物视觉特征的目标轮廓提取算法

吴静, 杨武年, 桑强

计算机科学. 2018, 45 (10): 281-285. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.052

摘要 ( 221 )

PDF(3151KB) ( 601 )

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自然场景中的目标轮廓提取是计算机视觉中的一个重要研究问题。其难点在于场景中大量的纹理边缘严重地干扰了轮廓提取的完整性。近年来,一些研究工作将生物视觉特征引入图像边缘轮廓提取,取得了一定的效果。其中通过引入视觉外区抑制特征可以在提取物体轮廓边缘的同时抑制一定量的纹理边缘,从而得到轮廓边缘集合。然而在整合轮廓边缘时,传统模型仅仅采用求交并集的简单合并方法,使得强响应的细小纹理残留。基于此,提出了一种改进的基于生物视觉特征的自然场景目标轮廓提取算法。首先采用多水平抑制方法得到候选轮廓边缘集合。接着将一种基于生物视觉特征的边缘组合方法用于将候选边缘整合成为一个完整的目标轮廓。与传统的外区抑制算法相比,基于视觉特征的轮廓提取算法提高了自然场景中目标轮廓提取的准确性和完整性。

基于光流特征与高斯LDA的面部表情识别算法

刘涛, 周先春, 严锡君

计算机科学. 2018, 45 (10): 286-290. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.053

摘要 ( 234 )

PDF(2782KB) ( 765 )

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文中提出了一种人脸表情识别的新方法,该方法采用动态的光流特征来描述人脸表情的变化差异,提高人脸表情的识别率。首先,计算人脸表情图像与中性表情图像之间的光流特征;然后,对传统的线性判断分析方法(Linear Discriminant Analysis,LDA)进行扩展,采用高斯LDA方法对光流特征进行映射,从而得到人脸表情图像的特征向量;最后,设计多类支持向量机分类器,实现人脸表情的分类与识别。在JAFFE和CK人脸表情数据库上的表情识别实验结果表明,该方法的平均识别率比3种对比方法的高出2%以上。

基于GPU的分子动力学模拟Cell Verlet算法实现及其并行性能分析

张帅, 徐顺, 刘倩, 金钟

计算机科学. 2018, 45 (10): 291-294. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.054

摘要 ( 353 )

PDF(2485KB) ( 1596 )

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分子动力学模拟存在空间和时间的复杂性,并行加速分子的模拟过程尤为重要。基于GPU硬件数据并行架构的特点,组合分子动力学模拟的原子划分和空间划分的并行策略,优化实现了短程作用力计算Cell Verlet算法,并对分子动力学核心基础算法的GPU实现做了优化和性能分析。Cell Verlet算法实现首先采用原子划分的方式,将每个粒子的模拟计算任务映射到每个GPU线程,并采用空间划分的方式将模拟区域进行元胞划分,建立元胞索引表,实现粒子在模拟空间的实时定位;而在计算粒子间的作用力时,引入希尔伯特空间填充曲线方法来保持数据的线性存储与数据的三维空间分布的局部相关性,以便通过缓存加速GPU的全局内存访问;也利用了访存地址对齐和块内共享等技术来优化设计GPU分子动力学模拟过程。实例测试与对比分析显示,当前的算法实现具有强可扩展性和加速比等优势。

基于SDN的OpenFlow交换机数据包流水线处理机制

吴琪, 王兴伟, 黄敏

计算机科学. 2018, 45 (10): 295-299. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.055

摘要 ( 380 )

PDF(1312KB) ( 790 )

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目前,软件定义网络(Software Defined Networking,SDN)已成为网络研究与开发的重点,但相关的研究与开发工作还仅仅局限于园区网络和数据中心网络等。由于SDN控制层与数据层处理效率的限制,SDN面向互联网这样超大规模网络的研究还基本处于空白阶段。为了提升SDN的性能以使其适应大规模网络的特点,挖掘SDN数据层中并行加速处理的可能性,提出了将流水线技术应用到SDN数据层中交换机对数据包的转发过程。另外,结合SDN南向接口OpenFlow协议提供的交换机工作规范,设计了适用于OpenFlow交换机数据包转发的三级流水线处理机制。仿真实验说明,将流水线应用到SDN中能有效加快OpenFlow交换机的数据包转发速度。

云存储副本优化选择策略

王鑫, 王人福, 覃琴, 蒋华

计算机科学. 2018, 45 (10): 300-305. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.056

摘要 ( 194 )

PDF(1472KB) ( 726 )

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为了提高云计算环境中系统的整体数据调度效率,对云存储系统中的副本选择问题进行研究,提出一种基于蚁群觅食原理的云存储副本优化选择策略。该策略利用蚁群算法在解决优化问题上的优势,将自然环境中蚁群的觅食过程与云存储中的副本选择过程相结合;再充分应用信息素的动态变化规律以及高斯概率分布特性优化副本的选择方式,得出一组副本资源的最优解,从而为数据请求响应合适的副本。在OptorSim仿真平台上对该算法进行实现,实验结果表明该算法具有不错的表现,如在平均作业用时这一性能指标上相比原始蚁群算法提升了18.7%,从而在一定程度上减少了副本选择过程的时间消耗,降低了网络负载。

网络化作战指控信息链柔性度量模型

南明莉, 李建华, 崔琼, 冉淏丹

计算机科学. 2018, 45 (10): 306-312. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.057

摘要 ( 374 )

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柔性是指控信息链有效应对网络化作战动态复杂性和不确定性的关键能力,对于确保指控信息快捷高效流转具有重要作用。针对网络化作战指控信息链柔性度量问题,首先,界定了作战节点、指控信息流、网络化作战指控信息链、柔性等概念,建立了指控信息链抽象结构,分析了指控信息链柔性的内涵及作用过程;其次,从设计、实施和控制3个阶段,提出了9个柔性要素度量指标,并给出了指标的具体计算方法;然后,给出指标权重确定和聚合方法,建立指控信息链柔性度量模型,并根据度量结果判定柔性程度;最后,以区域联合防空作战为例,验证了模型的可行性与有效性。

基于概率模型检测和遗传算法的基因调控网络的无限范围优化控制

刘爽, 魏欧, 郭宗豪

计算机科学. 2018, 45 (10): 313-319. doi:10.11896／j.issn.1002-137X.2018.10.058

摘要 ( 247 )

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基因调控网络是一类基本且重要的生物网络,通过对其进行控制可以实现生物系统功能的调节。在生物系统中,通过外部的干预控制构造关于基因调控网络的控制理论成为了非常热门的研究主题。目前,作为一种重要的网络模型,带有干扰且上下文相关的概率布尔网络已经被广泛地应用于基因调控网络优化控制问题的研究中。针对无限范围的优化控制问题,文中提出了一种基于概率模型检测和遗传算法的近似最优控制策略的计算方法。首先,该方法将无限范围控制中定义的期望总成本归约为离散时间马尔科夫链上的平稳状态回报;然后,构建包含固定控制策略的带有干扰且上下文相关的概率布尔网络模型,采用带回报属性的时序逻辑公式表示固定控制策略的成本,采用概率模型检测器PRISM进行自动计算。进一步,采用遗传算法,将固定控制策略编码为遗传算法解空间中的个体,基于其控制成本,定义个体的适应度值,将PRISM作为求解器,通过在解空间上迭代地执行遗传操作获取近似最优解。将所提方法应用于WNT5A网络中,实验结果证明了该方法的有效性。