计算机科学

室内定位方法综述

席瑞,李玉军,侯孟书

计算机科学. 2016, 43 (4): 1-6. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.001

摘要 ( 495 )

PDF(631KB) ( 2092 )

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近年来,随着情景感知、环境智能等应用需求不断增加,对用户位置信息精度的要求也在不断提高。因室内环境复杂、缺乏统一的基础性架构等因素,室内定位方法逐渐成为用户定位领域的研究热点。考虑到室内定位方法的基础架构、位置精度、方法普适性等因素,将现有的室内定位方法分成3大类:基于特定设备的定位方法、基于WIFI的定位方法和基于移动传感器的定位方法。针对具体定位算法及不同算法的性能、特点和优劣等进行探讨和分析,最后总结当前室内定位方法领域的研究现状,并简要介绍该领域未来的研究方向及发展趋势。

面向隐式反馈的推荐系统研究现状与趋势

陆艺,曹健

计算机科学. 2016, 43 (4): 7-15. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.002

摘要 ( 210 )

PDF(874KB) ( 899 )

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推荐系统作为解决信息过载的一种有效手段,已成为工业界和学术界的研究热点,它依据用户的显式或隐式反馈信息推测其需求、兴趣等,将其偏好的信息、产品等推荐给他们。面向显式反馈信息的推荐方法是目前的主流,而隐式反馈信息的普遍性使得基于此类的推荐方法具有更广的适用性,但是,隐式反馈信息并不能直接反映用户的偏好,因而利用它进行推荐具有很大的挑战。首先阐述了隐式反馈的特性以及基于此类信息进行推荐的必要性和所面临的问题；然后对面向隐式反馈的推荐算法给出了全面的、系统的分类,在此基础上比较了各类隐式反馈的推荐方法的优、缺点,并进一步分析了适用于隐式反馈推荐方法的多种评价指标；最后讨论了面向隐式反馈推荐方法的未来发展方向。

轨迹隐私保护技术研究进展分析

胡兆玮,杨静

计算机科学. 2016, 43 (4): 16-23. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.003

摘要 ( 165 )

PDF(693KB) ( 639 )

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随着移动社会网络和信息技术的发展,基于位置的服务应用更加广泛,轨迹隐私作为一种特殊的位置隐私,受到了人们的广泛关注。轨迹数据蕴含了移动用户在时间、空间维度内的丰富信息,结合其他相关的背景知识对这些数据进行挖掘、分析,可以获得许多隐私信息,其可能对人身安全造成威胁。因此如何在保证用户获得高质量服务的同时,又较好地保护用户的轨迹隐私,是轨迹隐私保护技术研究的核心内容。首先介绍了轨迹隐私保护的概念、应用类型、技术分类、衡量标准和系统结构；其次研究了近年来国内外关于轨迹隐私保护研究的主要技术和方法；最后分析了该领域当前的研究热点,并对未来的研究方向进行了展望。

一种新的攻击RSA的量子算法

王亚辉,颜松远

计算机科学. 2016, 43 (4): 24-27. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.004

摘要 ( 472 )

PDF(287KB) ( 753 )

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整数分解是数论中一个非常古老的难解性问题,而对于当今世界上最有名且广泛使用的RSA公钥密码体制,其安全性是基于整数分解的难解性的。迄今为止,最有希望破解RSA的方法就是Shor的量子算法。利用RSA不动点性质,基于量子Fourier变换和变量代换,提出了一种新的攻击RSA的量子算法。该算法不需要分解n,而是从RSA密文C中直接恢复其明文M。该算法与Shor算法相比,需要的量子位更少,且成功概率大于1/2。最后将新算法的资源消耗情况与Shor算法的进行了对比。

基于多种群进化与粒子群优化混合的频谱分配算法

王俊铭,刘佳琦,陈志刚,郭霖

计算机科学. 2016, 43 (4): 28-32. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.005

摘要 ( 352 )

PDF(428KB) ( 483 )

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为了解决认知无线网络中的频谱分配问题,提出一种基于多种群进化与粒子群优化混合的频谱分配算法。它采用图论着色模型,首先使用遗传算法将多个种群进行独立进化,以提高种群的全局搜索能力；然后选出每个种群中的最优的个体作为粒子群优化的粒子,并通过控制每个粒子的初始速度方向来加快算法的收敛速度。最后以系统总收益最大化和用户间的公平性为优化目标与遗传算法和粒子群算法进行了对比实验,仿真结果表明,该算法在收敛速度、认知用户接入公平性和系统总收益3个方面的性能均优于遗传算法和粒子群算法。

正则3-SAT问题的相变现象

张明明,许道云

计算机科学. 2016, 43 (4): 33-36. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.006

摘要 ( 480 )

PDF(300KB) ( 659 )

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通过对3-CNF公式加以限制,要求其中每个变元出现的次数相同,引出正则3-SAT问题。进一步,通过对两种子句产生机制形成的(3,s)-CNF公式进行可满足性观察,发现在规模较小的情况下,正则3-CNF公式比非正则3-CNF公式更容易满足。从而推测与非正则3-SAT问题相比,正则3-SAT问题的相变点有偏移现象。最后,从变元自由度的角度对这一现象给出了定性解释。

机会网络中阶段性非增殖型传递算法的研究

关培源,陈志刚,吴嘉,郭霖

计算机科学. 2016, 43 (4): 37-40. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.007

摘要 ( 217 )

PDF(326KB) ( 539 )

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目前,机会网络算法中,绝大部分都采取“数据包增殖”策略,即通过数据包的复制,来提高数据包在网络系统中的传递成功率。无论是以Epidemic算法还是以Spray and Wait算法为原型的改进型算法,其核心思想都是增殖。因此对传输过程进行了某种时段上的划分,提出了阶段性非增殖型传递算法NPST(Non Proliferation Stage Transfer Algorithm)。该算法的核心思想是:在系统运行的初期,系统按照其他经典算法运行；当节点中缓存的数据包达到某种条件时,系统改用非增殖型策略,节点间数据包的转发不再产生新的副本,而是以“交换”的方式进行；在系统运行的中期及后期,该算法能有效降低系统整体的路由开销及能量消耗,提高网络性能。

水波优化算法收敛性分析

张蓓,郑宇军

计算机科学. 2016, 43 (4): 41-44. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.008

摘要 ( 384 )

PDF(333KB) ( 842 )

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水波优化(Water Wave Optimization,WWO)算法是一种受浅水波现象启发的新兴进化算法,它通过模拟水波的传播、折射、碎浪等运动机制来在高维解空间中进行高效搜索。该算法已被证明在大量基准测试问题和工程实际问题上优于其它许多前沿的启发式优化算法。从理论上分析了WWO算法的收敛性条件。通过对目标问题和算法参数设置的简化,证明了WWO中任何个体在两种特殊情况下都是收敛的:(1)只执行传播操作；(2)只执行折射操作。这两种情况分别对应两种特殊的适应度变化状态。进行了数值仿真实验,验证了上述两种收敛性条件。

基于维基百科社区挖掘的词语语义相似度计算

彭丽针,吴扬扬

计算机科学. 2016, 43 (4): 45-49. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.009

摘要 ( 301 )

PDF(403KB) ( 713 )

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词语语义相似度计算在自然语言处理如词义消歧、语义信息检索、文本自动分类中有着广泛的应用。不同于传统的方法,提出的是一种基于维基百科社区挖掘的词语语义相似度计算方法。本方法不考虑单词页面文本内容,而是利用维基百科庞大的带有类别标签的单词页面网信息,将基于主题的社区发现算法HITS应用到该页面网,获取单词页面的社区。在获取社区的基础上,从3个方面来考虑两个单词间的语义相似度:(1)单词页面语义关系；(2)单词页面社区语义关系；(3)单词页面社区所属类别的语义关系。最后,在标准数据集WordSimilarity-353上的实验结果显示,该算法具有可行性且略优于目前的一些经典算法；在最好的情况下,其Spearman相关系数达到0.58。

一个安全的基于身份的强指定验证者签名方案

徐丹慧,亢保元

计算机科学. 2016, 43 (4): 50-52. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.010

摘要 ( 262 )

PDF(306KB) ( 530 )

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在一般的数字签名中,拥有签名者公钥的任何人都可以验证该签名的有效性；而强指定验证者签名是由签名者指定一个验证者,在签名验证阶段,只有这个指定验证者可以验证该签名的有效性,其他人都不能验证该签名。这是因为在签名的验证阶段必须用到指定验证者的私钥。基于这个性质,强指定验证者签名被广泛应用于电子商务、网上投标、电子选举中。基于双线性对提出了一个新的基于身份的强指定验证者签名方案,并基于GBDH困难问题假设,采用密码学上安全性分析的方法,证明了该方案在适应性选择消息和选择身份攻击下是不可伪造的。最后,分析了方案的计算成本,结果表明该方案具有较高的效率。

信道噪声对量子信息分离的影响

白晨明,李永明

计算机科学. 2016, 43 (4): 53-57. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.011

摘要 ( 304 )

PDF(350KB) ( 658 )

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文献[7]给出了一个三者之间利用四粒子团簇态作为量子信道实现单粒子量子态的量子信息分离的方案。在此方案的基础上,分析了经典噪声信道对这个量子信息分离方案的影响。通过利用二元对称信道以及二元删除信道,得到了信息分离成功概率与经典信道噪声系数之间的关系。除此之外,还研究了量子噪声信道对此方案的影响。在振幅阻尼信道或者去极化信道上进行量子信息分离的过程中,量子纠缠信道将会发生退相干,从而导致量子信息分离质量的下降。文中给出了量子信息分离保真度与噪声系数以及所传送量子态系数之间的关系刻画。

基于微云的移动视频预取系统

纪传伟,白光伟,沈航,邹露宁

计算机科学. 2016, 43 (4): 58-63. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.012

摘要 ( 298 )

PDF(765KB) ( 470 )

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现有的移动视频通话研究大多集中在视音频同步、码率调整和能量节约等方面,忽视了用户在公共AP间切换时视频通话服务的中断重连问题。针对这一问题,提出了基于微云的移动视频预取系统来尽可能地减少通话重连次数。该系统通过本地微云为移动的用户预取视频流,并设计贪心预取算法来提高预取命中率。同时,设计低概率多阶马尔科夫预取进程调度算法和起始AP选择算法来平衡贪心预取引起的微云资源消耗过多的问题。仿真实验表明,CMVP可以获得90%以上的预取命中率,使QoE显著提升。

基于阈值滑动窗口机制的虚拟机迁移判决算法

曲晓雅,刘真

计算机科学. 2016, 43 (4): 64-69. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.013

摘要 ( 385 )

PDF(763KB) ( 500 )

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数据中心是云计算中数据运算、交换、存储的中心。近年来以虚拟机为粒度的虚拟机放置管理成为云数据中心能耗管理、实现动态可伸缩资源提供的重要支撑技术。在虚拟机放置的动态管理阶段,虚拟机迁移触发机制主要是根据物理主机中资源利用率的变化情况,决定是否需要将虚拟机迁移到其它主机。迁移时机判决准确能够有效地平衡过热点并关掉过冷点。当前的迁移时机缺乏对整个数据中心负载变化行为趋势的反映,也因为静态的阈值设定容易发生频繁的迁移,造成不必要的迁移代价和传输开销。提出了基于阈值滑动窗口机制的虚拟机迁移判决算法(iWnd),其能够根据整个数据中心任务量的多少动态调整高低阈值间窗口的大小,减少了任务量满负荷时期需要迁移虚拟机的数量,从而避免不必要的迁移开销和传输代价,有效地实现节能。在云计算平台Cloudsim上进行了仿真实验。结果表明,提出的iWnd算法在减少虚拟机迁移数量、降低迁移失败率上有良好的效果,同时并未产生过多额外的功耗。

基于多智能体的网络社区负面口碑信息传播研究

蔡淑琴,王伟,周鹏,崔晓兰

计算机科学. 2016, 43 (4): 70-75. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.014

摘要 ( 226 )

PDF(493KB) ( 490 )

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随着Web2.0的发展,网络社区成为企业负面口碑信息传播的一种便利媒介,网络社区负面口碑信息的传播能够直接或间接影响企业的经济利益以及客户忠诚度。从信息传播特征的视角,以病毒传播模型为基础,结合多主体建模方法,运用Netlogo仿真平台对网络社区中的负面口碑信息传播进行仿真实验。仿真实验主要从网络社区的参与、负面口碑信息价值对负面口碑信息传播过程的影响进行研究。结果表明,网络社区的参与以及较高的负面口碑信息价值对负面口碑信息传播过程具有明显的促进作用。基于实验结果提出了应对措施,即企业应对网络社区所扮演的角色进行控制并重点关注高信息价值的负面口碑,从而可以在较短时间内以较低成本处理海量负面口碑信息,进而降低经济损失并提升客户忠诚度。

异构无线网络多网资源优化管理研究

张媛媛,王坚

计算机科学. 2016, 43 (4): 76-80. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.015

摘要 ( 263 )

PDF(433KB) ( 568 )

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针对异构无线网络多网协同的特点,从分析多个无线网络共存的资源管理优化体制构建思想出发,建立了新的异构无线网络资源统一管理优化模型,实现了协同信息的控制和管理,同时保证了异构数据呼叫业务的服务质量,解决了多网间资源管理优化问题。首先,该模型在对呼叫服务请求做优化决策时,不仅考虑了本网络服务域的可用资源、服务请求的速率以及本系统的长期收益,同时也考虑了其他网络服务域的整体长期收益；其次,通过对所提出的基于异构无线网络多网资源优化管理模型的性能进行理论分析,得到其重要服务质量参数——新呼叫阻塞率；最后,通过仿真比较可以看出,通过该模型获得的优化决策策略能充分利用异构无线网络中各个网络域的资源,不仅提高了资源的利用率,而且在提高网络整体长期收益的同时,也保证了移动服务的服务质量。与资源完全共享算法相比,本方法降低了新呼叫阻塞率。理论分析和实验证明了异构无线网络资源域间资源优化管理方法的有效性、适应性。

内容中心网络中基于节点相似度的协作缓存算法

方馨蔚,陈庶樵,任泽荣,江逸茗

计算机科学. 2016, 43 (4): 81-85. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.016

摘要 ( 185 )

PDF(766KB) ( 473 )

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针对内容中心网络中ALWAYS缓存策略节点存储空间利用率低、内容访问时延大、整体网络缓存性能低下的问题,提出了一种依据节点相似度的协作缓存算法。该算法优先将兴趣包转发至最相似节点,增大相关请求的就近响应概率；同时保证在缓存决策中的同一副本在协作节点间不重复存储,在降低冗余的同时增加了缓存多样性。实验结果表明,与现有算法相比,该算法在减少路由跳数和请求时延的同时提高了缓存命中率。

基于相似度传播的二分网络链接预测

姚飞亚,陈崚

计算机科学. 2016, 43 (4): 86-91. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.017

摘要 ( 192 )

PDF(492KB) ( 819 )

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链接预测是复杂网络分析中的重要研究问题。提出了一个基于链接相似度传播的二部图链路预测算法。该算法将链接相似度得分通过随机游走在网络中进行传播和更新。在该算法中,网络里的每一条边都被分配一个基于相似度的传播概率。不同部分的节点之间的链接相似性得分根据它们的边的传播概率来传播。在不同大小的真实社交网络上的实验结果证明,该算法可以取得比其他算法更精确的预测结果。

天线极化方式对室内ZigBee信道传输特性的影响分析

徐光辉,苏国杰,王华力,王庆国,刘洋

计算机科学. 2016, 43 (4): 92-96. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.018

摘要 ( 263 )

PDF(926KB) ( 422 )

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为分析不同天线极化方式对室内ZigBee信道传输特性的影响,基于射线追踪法,构建了特定公寓住房的确定性模型,然后借助Wireless Insite软件平台对天线水平极化、垂直极化、左旋极化和右旋极化4种极化方式进行了仿真分析。最后,通过对比分析路径损耗、接收功率和时延扩展等信道参数得出了一些很有价值的结论,如:垂直极化时接收功率最理想,但时延扩展较大；左旋极化和右旋极化对信道特性影响基本一致,虽然路径损耗较小,但接收功率不理想；室内的木质门和隔断墙对ZigBee信道的传播影响不大,金属门会使透射电波损耗严重等。

HBase架构中RPC客户端的通信性能优化

胡波,谭良

计算机科学. 2016, 43 (4): 97-101. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.019

摘要 ( 177 )

PDF(531KB) ( 893 )

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HBase已成为大数据存储、分析和处理的关键部件,对其进行性能优化是当前产业界和学术界的一个研究热点。HBase架构包括多个子系统,子系统之间的通信采用远程过程调用(Remote Procedure Call,RPC)通信机制,但这些子系统的RPC客户端采用的是阻塞通信模式,这种模式在客户端数据请求密集的情况下会引起线程的阻塞,影响了子系统之间的通信效率,降低了HBase的性能。首先分析了HBaseRPC客户端与服务端的通信机制,然后提出了一种HBaseRPC客户端非阻塞的通信模型,并通过Java NIO技术实现。实验结果表明,该模型有效降低了阻塞模式对通信性能的影响,提高了HBaseRPC客户端的通信性能。

RPL的ETX路由度量研究

曹祥仪,曾碧,何翠红

计算机科学. 2016, 43 (4): 102-105. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.020

摘要 ( 454 )

PDF(915KB) ( 796 )

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ETX(Expected Transmission Count)是现有的低功耗有损网络路由协议(Routing Protocol for Low power and Lossy Networks,RPL)采用的一种路由度量。ETX最小化了两个节点间成功传输一个数据包所需发送的次数,但在数据传输的实时性方面的考虑有所欠缺。在ETX的基础上最小化数据传输延时,保证数据传输的高成功率和低延时,最后在contikiOS中实现并与标准的ETX进行了比较。

基于QoS和多级索引的Web服务发布订阅

何倩,李佳,胡启伟,强保华

计算机科学. 2016, 43 (4): 106-110. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.021

摘要 ( 184 )

PDF(406KB) ( 423 )

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发布订阅机制有利于实现对大规模Web服务的主动管理,提出了基于QoS的Web服务发布订阅模型和系统架构,设计了基于QoS和多级索引的Web服务匹配算法。Web服务的QoS属性和订阅的属性约束所形成相应的匹配关系构成模型的关键；将发布的Web服务及其QoS和服务订阅一起生成过滤矩阵,通过属性约束覆盖可以减少重复匹配；按QoS属性类型对发布的Web服务建立多级索引,生成属性到服务的映射,可以实现服务订阅的快速匹配。实验结果表明,该Web服务发布订阅系统比传统方法有较大提升,能够适应于大规模分布式Web服务管理。

一种高效的虚拟机动态内存迁移方法

程虹锡,谭良

计算机科学. 2016, 43 (4): 111-114. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.022

摘要 ( 135 )

PDF(347KB) ( 658 )

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内存预拷贝是虚拟机动态迁移的主流策略,但是传统内存预拷贝算法是以脏页量为工作集,这对数据修改量小但在内存中分布较广的虚拟机环境来说,总体呈现迭代次数普遍较高、迁移总时间较长和迁移数据量较大的缺点。针对这一问题,提出了基于页内脏数据的预拷贝算法,该算法用以页为单位的脏数据作为工作集,并引入了新的数据结构记录页内脏数据。相比于以脏页为工作集粒度的传统内存预拷贝算法,该算法的工作集不仅能更准确地反映虚拟机的实际迁移环境,而且粒度明显细化,使得工作集小于预先设定的阈值的几率较大,从而可以减少迁移数据冗余,降低迭代次数,缩短迁移时间,降低迁移带宽。实验表明,该算法具有较高的虚拟机动态迁移效率。

基于集群滤波器的机会中继协作电磁兼容控制复杂度优化算法

黎玉玲,王秀玲,周建明

计算机科学. 2016, 43 (4): 115-117. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.023

摘要 ( 148 )

PDF(295KB) ( 417 )

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移动群智网移动中继机会通信过程中的协作电磁兼容控制的高复杂度和额外资源消耗问题,是影响其通信性能和数据传输效率的关键问题。为此,提出了一种基于集群滤波器的复杂度优化算法。首先,针对移动感知终端、感知群、数据服务群和数据通信群组成的移动群智感知网,建立了移动群智网机会中继电磁兼容复杂度分析模型并验证了该模型的可行性；然后组建了IIR、FIR等多类型滤波器集群,并加入了改进的协作电磁兼容控制算法,用于优化基于集群滤波器协作电磁兼容控制的复杂度。实验结果表明:所提算法不仅可以优化协作电磁兼容机会移动中继的复杂度,而且可以降低功耗和CPU占用率等,其资源消耗低,能显著提高通信的有效性和可靠性。

一种基于虚拟隔离机制的云盘安全访问模型

陈锋,鲍爱华,张维明

计算机科学. 2016, 43 (4): 118-121. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.024

摘要 ( 151 )

PDF(452KB) ( 407 )

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云盘技术是云计算领域的重要研究方向,由于存在数据泄漏方面的安全隐患,目前在持有核心数据的组织(如创新型企业、军队)中往往难以得到广泛应用。提出一种基于虚拟隔离机制的云盘安全访问模型ACIM,理论分析表明该模型能够防止企业内云盘上的敏感文件数据泄露；同时,基于该模型实现了面向企业私有云存储的电子文档集中管控系统(CFS),测试并分析了终端主机上CFS系统对文件读写操作性能的影响。目前该系统已在多个重要用户单位得到成功应用,具有广阔的应用前景。

面向虚拟桌面内外部数据流的安全控制机制研究

邓霄霄,路川,马威

计算机科学. 2016, 43 (4): 122-126. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.025

摘要 ( 180 )

PDF(691KB) ( 418 )

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桌面虚拟化需要借助虚拟桌面协议来实现内部应用数据和外部操作平台的数据交互。然而该类协议中的数据流控制机制并不完善,存在数据非法交互的安全隐患。为解决该问题,基于网关模式提出了一种面向虚拟桌面内外部数据流的安全控制机制SCIED。它不仅能对协议中的虚拟通道进行全面管控,避免修改协议和大量的终端,还具有较高的兼容性、拓展性。将它部署于网关并用于防护边界攻击,能显著减少服务器端的负载和安全隐患。实验表明,该SCIED能够有效保证数据流的安全交互,并且对现有桌面会话的性能影响较小。

基于符号EVBDD的安全多方计算

徐周波,俞强生,古天龙,宁黎华

计算机科学. 2016, 43 (4): 127-133. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.026

摘要 ( 252 )

PDF(563KB) ( 457 )

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决策函数的有效表示是安全多方计算研究中的热点问题。符号描述技术是表示决策函数的一种新方法。针对基于代数决策图(ADD)的决策函数表示中出现的叶子节点规模膨胀以及导致协议面临的状态空间爆炸问题,引入边值二叉决策图(EVBDD)技术,给出了一种基于EVBDD的决策函数表示方法。该方法首先利用EVBDD结构,将决策函数描述为EVBDD的符号化形式,避免了传统ADD表示中出现的叶子节点规模膨胀现象。然后通过添加虚节点,解决了计算路径上出现的隐私泄露问题。在此基础上,提出了EVBDD的加解密算法,并设计了一种新的基于EVBDD的安全两方计算协议。最后,对协议的正确性、安全性和效率进行了分析。结果表明,与基于代数决策图的解决方案相比,新协议在效率上有明显的提高。

基于超混沌系统的位级自适应彩色图像加密新算法

柴秀丽,甘志华

计算机科学. 2016, 43 (4): 134-139. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.027

摘要 ( 174 )

PDF(1278KB) ( 415 )

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提出一种采用超混沌系统的自适应彩色图像加密算法,在位级进行加密。首先利用陈氏超混沌系统产生的混沌序列对原始彩色图像的R、G、B分量图像进行置乱和扩散,采用自适应加密方法,用高四位的二值图像信息去加密低四位,再用加密后的低四位信息去加密高四位；接着将加密后的三基色分量图像横向排列组合联合加密,降低了三基色分量之间的相关性。加密算法使得密文与明文、密钥之间的关系复杂化,部分密钥依赖于明文,使得算法对明文敏感。对密钥空间、密钥敏感性、直方图、相关性、信息熵、明文敏感性进行测试和分析,结果证明了加密算法安全有效,在图像保密通信中具有较大的应用潜力。

基于分段模型检测的云服务跨域认证协议的形式化分析与验证

陈红松,王钢,傅忠传

计算机科学. 2016, 43 (4): 140-144. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.028

摘要 ( 172 )

PDF(404KB) ( 442 )

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针对多个云服务之间的跨域认证问题,提出一种基于SAML协议的云服务安全认证方案。阐明了该方案的关键技术机制,建立了云服务安全认证协议抽象模型；采用Casper和FDR软件的组合,通过模型检测法对云服务认证协议进行了形式化分析与验证；通过对安全认证协议进行分段模型检测,解决了安全协议形式化分析验证导致的状态空间爆炸问题。模型检测软件的实验结果验证了云服务跨域认证方案的有效性及安全性。

基于秘密共享协议的移动数据存储研究

冉娟,李晓宇

计算机科学. 2016, 43 (4): 145-149. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.029

摘要 ( 252 )

PDF(430KB) ( 830 )

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针对移动数据库各方面的资源和能力均受到限制的问题,提出了基于秘密共享协议的移动数据存储方案。在移动客户端的应用程序上采用轻量级内存数据库仅存储少量数据,将大部分移动客户端所需数据存储在数据库服务器上。对存储在数据加密服务器上的敏感数据利用AES加密,对密钥利用秘密共享技术进行拆分后存储在不同的数据存储服务器上,使除了移动客户端的任何一方都不能同时拥有密钥和密文,减轻了移动客户端的存储压力,实现了数据控制权限的分离,保证了移动客户端对数据的访问具有最高权限,提高了数据的安全性。测试实验结果表明,该方案是可行的,具有较好的性能和应用前景。

基于小波变换的木马心跳行为检测方法

白虹,庞建民,戴超,岳峰

计算机科学. 2016, 43 (4): 150-154. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.030

摘要 ( 348 )

PDF(421KB) ( 875 )

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通常的木马心跳行为检测方法利用的是聚类的思想,很难避免木马自身传输数据包的干扰,导致误报。为此,提出基于小波变换的木马心跳行为检测方法。该方法首先将TCP数据包流表示成包长度信号,然后用基于Mallat的强制阈值除噪算法对信号进行处理,最后通过基于包速率的行为详细信息判定算法得出检测结果。实验表明,该检测方法能有效地检测出心跳行为并具有较强的抗干扰性。

去随意推荐的信任评估模型

周国强,刘洪舫,王子元

计算机科学. 2016, 43 (4): 155-159. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.031

摘要 ( 139 )

PDF(420KB) ( 419 )

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针对网络中实体的随意推荐的问题,提出了一种去随意推荐的信任评估模型。以往的模型往往通过对随意推荐设置权重而采信,本质上来说,随意推荐与被推荐者行为无关,对它们进行权重采信缺乏依据,最终会导致对被推荐者的评价结果失真。针对随意推荐会影响正确评价其他实体的问题,首先通过交易历史计算实体的推荐信任度,然后根据系统对随意推荐者的评价呈离散型的特点,识别并过滤那些得不到聚集评价的推荐实体。设置了一定比例的随意推荐实体的实验,结果表明由于识别过滤了随意推荐者,所提方法与传统方法相比具有较高的交易成功率。

一种低成本超轻量级RFID双向认证协议

杨昕,凌捷

计算机科学. 2016, 43 (4): 160-162. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.032

摘要 ( 158 )

PDF(302KB) ( 400 )

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针对射频识别系统存在的安全问题和成本问题,提出了一种低成本超轻量级RFID双向认证协议。采用BAN逻辑形式化证明方法对协议进行了形式化证明,并进行了安全性分析,结果表明本协议能够有效抵抗拒绝服务攻击、去同步化攻击、假冒攻击等多种恶意攻击,具有安全性较好、成本低和需要的运算与存储资源少等优点。

基于时频资源分配的认知无线中继网络物理层安全研究

高锐锋,倪丹艳,包志华,胡英东

计算机科学. 2016, 43 (4): 163-166. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.033

摘要 ( 416 )

PDF(364KB) ( 451 )

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提出了一种在认知无线中继网络物理层安全意义下的最优时频资源分配方案。在该方案中,主用户通过次用户的协作进行通信；作为回馈,允许次用户接入该频段传输信息。在次用户网络中,选择两个最优次用户,一个用作协作转发,一个用作协作干扰,同时在保证次用户网络传输速率的条件下,通过寻求系统的最优带宽分配因子、时隙分配因子以及次用户的协作功率,来最大化主用户的安全容量。仿真结果表明,提出的方案切实可行,能够显著提高主用户的安全容量。

基于特征切片的软件产品线模型检测

刘玉梅,魏欧,黄鸣宇

计算机科学. 2016, 43 (4): 167-172. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.034

摘要 ( 157 )

PDF(756KB) ( 405 )

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特征模型是一种描述软件产品线中共性和可变性特征的通用形式。特征模型象征着所有可能的应用程序配置空间,是实现个性化产品定制的基础。随着软件产品线的规模和复杂程度的增加,如何有效支持以用户需求为基础以及根据特定需求和利益相关者的目标进行个性定制开发是亟待解决的实际问题。提出一种根据用户需求对特征模型进行切片,进一步结合三值逻辑对行为模型进行抽象,最后利用模型检测技术对软件产品线进行验证的方法。实验结果证实了该方法的有效性。

一种基于μC/OS-II符合OSEK标准的实时系统内核设计

朱怡安,魏润之,苏世游,黄姝娟

计算机科学. 2016, 43 (4): 173-176. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.035

摘要 ( 246 )

PDF(390KB) ( 551 )

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一些安全关键任务系统对嵌入式操作系统的实时性和安全可靠性提出了更高的要求。设计并实现了一种满足OSEK/VDX标准且支持时间/事件混合触发的实时操作系统内核,该内核除具有事件触发的实时性好、使用方便、灵活性高等特点外,还具有时间触发的确定性和安全性等特点。此外,还提出并实现了一种基于静态表的混合任务调度策略,并给出了时间触发任务可调度性的静态测试算法,在保证事件触发灵活性的基础上,通过中断级和任务级时间/事件触发任务的灵活切换,可确保时间触发任务的确定性和安全性,并提高系统的利用率。实验结果表明,该内核可以有效支持时间/事件混合触发的任务调度,并具有良好的实时性与安全性。

概率拟Hoare逻辑

吴新星,胡国胜,陈仪香

计算机科学. 2016, 43 (4): 177-181. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.036

摘要 ( 188 )

PDF(420KB) ( 606 )

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基于Hoare逻辑,给出了概率拟Hoare逻辑,用于刻画程序执行的正确度,定量地描述理论与程序(或软件)实际执行之间的差距,反映理论被程序实现的程度,从而量化理论上正确的程序在实际执行时出错的可能性,以及解释正确度很高的两个程序串行复合之后的整体正确度可能并不高等问题。

一种基于预先索引的关系数据库关键词搜索方法

葛唯益,宗士强,尹文科

计算机科学. 2016, 43 (4): 182-187. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.037

摘要 ( 176 )

PDF(505KB) ( 392 )

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关系数据库的关键词搜索面临的最大挑战在于满足需求的答案可能来自多个关系的元组的组合。现有主流方法通过定位每个关键词对应的元组并动态发现元组之间的关联来得到搜索结果。然而当数据库规模较大或模式复杂时,这些方法存在搜索效率低的问题；此外,这些方法因只能支持简单的关键词查询而实用性受到限制。为此,提出对元组的组合进行预先索引从而加快搜索,此外还对其索引效率及查询能力进行改进以提高系统的可用性。首先,为了提高搜索和索引效率,提出基于模式图的元组连接枚举技术,该技术利用无环模式图枚举合适的关系连接,将其转换为SQL语句在数据库中执行以得到可能的元组连接；其次,为了保证结果的紧致性,提出了1到m元组连接的预先索引与顺序搜索机制,该机制对元组连接进行由小到大的搜索,并限制所有包含已有结果的元组连接都不再参与搜索；最后,为了支持复杂查询,提出基于域的索引结构,为每个元组连接建立面向不同查询类型的域,通过查找多个域并对结果进行逻辑组合得到最终结果。实验表明,相比于已有技术,本技术具有较快的索引速度与较高的查询效率,并能提供如布尔查询、属性查询等的复杂查询能力。

UCMLib:一种多核多线程编程库

杨际祥

计算机科学. 2016, 43 (4): 188-191. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.038

摘要 ( 160 )

PDF(336KB) ( 514 )

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多核并行编程的开发效率和加速比是影响多核进一步发展的两个重要问题。针对这两个问题,设计并实现了一个轻量级的多核多线程库(UCMLib)。该库基于任务原语概念,提供了数据并行性和任务并行性两种表达逻辑并行性的模式;对多线程编程的复杂性进行了封装和抽象,为开发者提供了高级的编程方法而不必显式地考虑锁和竞争,并降低了并行编程难度以提高开发效率。UCMLib的任务调度器基于对任务队列和工作者线程的有效构建和管理来提高并行程序的加速比。性能测试表明,当计算规模增大时,UCMLib在数据并行性与任务并行性两方面获得了比TPL库略优的加速比。最后给出了可能的性能改进方法以及需要进一步研究的问题。

一种基于混合粒度的微博用户标签推荐模型

张瑞,金志刚,王颖

计算机科学. 2016, 43 (4): 192-196. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.039

摘要 ( 318 )

PDF(753KB) ( 497 )

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针对已有的标签推荐模型在实际微博场景运用中存在的多样性、相关性较差等不足,提出了一种基于混合粒度的标签推荐模型。将微博用户的可分析资源分解成由用户信息、标签和微博正文组成的混合粒度,在不同粒度上分别进行个人信息过滤及个性标签分析,从而计算用户标签的熵值与内联度和分类标注标签词汇,提取微博正文主题等,最终为用户推荐具有较强关联性的个性化标签。与一般LDA模型的对比实验证明,该模型可以有效解决新用户的冷启动、标签推荐的准确度等问题,同时保证了推荐的多样性。

引入时频聚集交叉项干扰抑制的大数据聚类算法

胡先兵,赵国庆

计算机科学. 2016, 43 (4): 197-201. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.040

摘要 ( 261 )

PDF(418KB) ( 452 )

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面向大数据集管理的数据聚类方法研究在模式识别、故障诊断和数据挖掘等领域具有重要的研究意义。传统的大数据聚类算法采用混合差分进化的粒子群算法,因数据信息流分量之间的交叉作用而出现的类间交叉项干扰影响了聚类分量的正确判断,聚类效果不好。提出了一种基于时频聚集交叉项干扰抑制的大数据聚类算法。在面向传播学视域下物联网大数据库中生成大数据聚类的信息特征向量,对任意两个分簇矢量进行近邻样本的隶属度训练,在时间滑动窗口模型中进行信息调度,采用高频分量抑制方法实现对时频聚集交叉项的干扰抑制,通过频域卷积相似度融合处理,采用粒子群优化算法进行聚类适应度计算,以实现数据聚类算法改进。仿真结果表明,采用该算法进行大数据聚类,具有较好的抗干扰性和自适应性,聚类准确度较高。

利用有向环的性质求解可达关系

陈秋茹,文中华,袁润,戴良伟

计算机科学. 2016, 43 (4): 202-205. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.041

摘要 ( 189 )

PDF(380KB) ( 475 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

不确定规划研究的最终目标是求出规划解,但是由于缺少引导信息,直接求规划解会导致大量的无用状态和动作被搜索。获得状态间的可达关系可以避免冗余计算。目前求可达关系的方法效率较低,因此设计了一种求可达关系的新方法。将不确定状态转移系统抽象成一个图,在这个图中,查找状态之间的可达信息是否形成一个有向环。若存在一个有向环,说明环内每两个状态之间都有可达关系。将其中一个状态作为父节点,并且将这个环内所有状态的可达关系记录在父节点中,通过访问父节点的可达信息更新环内状态的可达信息,减少了许多无用的状态和动作被搜索。实验结果表明,所设计的算法不仅能得到更全面的可达关系,而且效率也高于已有的算法。

多粒化的模糊粗糙集代数

孔庆钊,韦增欣

计算机科学. 2016, 43 (4): 206-209. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.042

摘要 ( 154 )

PDF(252KB) ( 413 )

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众所周知,一个粗糙集代数是由一个集合代数加上一对近似算子构成的。首先利用公理化的方法探讨经典的多粒化模糊粗糙集代数系统,可知经典的多粒化模糊粗糙集代数没有很好的性质；其次,引入具有最小(大)元的等价关系的定义,并给出了基于具有最小(大)元等价关系的多粒化模糊近似算子的概念,在此基础上讨论了模糊粗糙集代数的性质,并得到了诸多结果。

基于情境相似度和二次聚类的协同过滤推荐算法

蔡海尼,覃梦秋,文俊浩,熊庆宇,黎懋靓

计算机科学. 2016, 43 (4): 210-213. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.043

摘要 ( 266 )

PDF(408KB) ( 456 )

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随着移动互联网规模的不断扩大,传统推荐系统因较少考虑多种情境因素和用户置信度对用户偏好预测的综合影响,造成了推荐算法预测结果的偏差。针对此问题,将情境信息引入个性化推荐的过程中,提出一种基于情境相似度和二次聚类的协同过滤算法。该算法首先根据用户情境的相似度对用户进行初始聚类,再基于评分矩阵计算用户评分置信度,将用户分为核心用户和非核心用户；然后根据核心用户评分对初始聚类的簇心进行调整,并对簇中非核心用户进行重聚类,形成新的聚簇；最终根据情境相似度对用户偏好进行预测。该算法可以在一定程度上降低评分矩阵中的噪点对聚类结果的影响,提高了推荐结果的准确性。基于实际数据集的仿真实验表明,该算法与传统协同过滤算法相比能够有效提高用户偏好预测的准确性,增加协同过滤推荐算法的精确度。

一种基于禁忌搜索算法的流程挖掘方法

白雪骢,朱焱

计算机科学. 2016, 43 (4): 214-218. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.044

摘要 ( 225 )

PDF(529KB) ( 566 )

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为了满足高效率的自动化生产需要,支持流程控制的工作流管理系统的应用越来越广泛。流程挖掘可以使用事件日志等历史数据生成抽象流程模型,为工作流系统的部署提供有利条件。首先总结归纳了一种较通用的基于启发式优化算法的流程挖掘框架；然后依照该流程挖掘框架将禁忌搜索算法用于流程挖掘领域,针对禁忌搜索中程序初始化、邻域构建方法和禁忌表构造等几个关键问题进行了详细阐述和论证；最后将算法实现为ProM的插件并进行了对比实验。实验验证了该流程挖掘框架的正确性,表明了禁忌搜索流程挖掘方法对不同流程结构具有良好支持,对数据噪声具有较强的鲁棒性和更少的时间消耗。

基于模糊聚类的数据流概念漂移检测算法

陈小东,孙力娟,韩崇,郭剑

计算机科学. 2016, 43 (4): 219-223. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.045

摘要 ( 429 )

PDF(533KB) ( 642 )

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针对数据流中可能出现的概念漂移现象,采用改进的FCM算法进行模糊聚类,提出在大小可变的滑动窗口中通过度量相邻窗口之间的差异性来判断是否发生了概念漂移,并给出了相应的处理方法。实验表明该算法能够有效地检测出数据流中的概念漂移现象,具有很好的聚类效果和很高的时间效率。

基于深度信念网络的命名实体识别

冯蕴天,张宏军,郝文宁,陈刚

计算机科学. 2016, 43 (4): 224-230. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.046

摘要 ( 194 )

PDF(594KB) ( 456 )

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传统的命名实体识别方法是将大量手工制定的特征输入到统计学习模型中以实现对词语的标记,能够取得较好的效果,但其手工特征制定的方式增加了模型建立的难度。为了减轻传统方法中手工特征制定的工作量,首先对神经网络语言模型进行无监督训练以得到词语特征的分布式表示,然后将分布式的特征输入到深度信念网络中以发现词语的深层特征,最后进行命名实体识别。该方法在前人研究的基础上利用深度信念网络对神经网络语言模型进行了扩展,提出了一种可用于命名实体识别的深层架构。实验表明,在仅使用词特征和词性特征的条件下,该方法用于命名实体识别的性能略优于基于条件随机场模型的方法,具有一定的使用价值。

一种松弛的优化均衡流式图划分算法研究

殷晓波,罗恩

计算机科学. 2016, 43 (4): 231-234. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.047

摘要 ( 356 )

PDF(334KB) ( 609 )

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在大规模图数据的分布式处理中,往往需要将图数据进行划分并放置在不同的节点上。如果数据划分得不均衡,那么部分节点可能会成为分布式系统的瓶颈。为了提高图数据划分的均衡性,并且有效地应对图数据的快速更新,提出了一种松弛的优化均衡流式图划分算法。首先,定义了一种同时包含划分内部代价和划分之间的割的代价的目标函数作为图划分的整体框架。然后,在图划分框架的基础上通过最大化和最小化两种优化函数分析了均衡图划分问题,并给出了二者之间的关系。最后,针对流式图数据,提出一种贪婪的图最优k划分算法。该划分算法以最大化优化函数为基础,通过最大化顶点放置产生的目标函数增加值进行节点划分块的选取。实验表明,提出的图划分算法与相关算法相比,不仅均衡性好,而且通信开销小,在基于该算法进行图划分时上层应用的计算性能得到了明显的提高。

基于重叠度和双重属性的协同过滤推荐算法

张博,刘学军,李斌

计算机科学. 2016, 43 (4): 235-240. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.048

摘要 ( 176 )

PDF(524KB) ( 415 )

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协同过滤是现行推荐系统中应用最广泛也是最成功的推荐技术之一,然而传统的协同过滤推荐算法存在着邻居选取片面性和推荐精度低的问题。针对上述问题,提出了一种基于重叠度和双重属性的协同过滤推荐算法。首先基于相似度和重叠度的共同计算结果选取推荐对象集；然后提出了双重属性的概念,分别计算推荐用户的信任度和目标项目的受欢迎度；最后兼顾两个群体,根据用户和项目两方面的评分信息完成对目标用户的推荐。实验结果证明该算法较传统的协同过滤推荐算法在邻居选取和推荐质量方面均有显著的提高。

RCC的可数核心模型

赵晓蓉,余泉,王驹

计算机科学. 2016, 43 (4): 241-246. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.049

摘要 ( 179 )

PDF(546KB) ( 462 )

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空间逻辑是人工智能领域中的研究热点,RCC系统(GRCC系统)是其中最受关注的一个形式化系统。从连接关系的冗余和非冗余性质出发,给出了核心模型的定义,并且证明了核心模型的存在性定理。讨论了RCC模型的个体(相当于空间中的物体)内部连通性,证明了该内部连通性是一阶语义可定义的。基于内部连通性,证明了核心模型的外延定理。

基于耦合相似度的矩阵分解推荐方法

郭梦娇,孙劲光,孟祥福

计算机科学. 2016, 43 (4): 247-251. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.050

摘要 ( 326 )

PDF(415KB) ( 509 )

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随着因特网和信息技术的高速发展,信息过载现象越来越严重。推荐系统能够给个人和商家(例如电子商务和零售商)提供个性化的推荐。数据稀疏性和分数预测质量问题被公认为是现存推荐系统中的主要挑战。当前绝大多数推荐系统技术都依赖于协同过滤方法,它主要利用用户-项目评分矩阵来表示用户和项目之间的关系。一些研究利用附加信息来提高推荐准确性,但是,绝大多数现存的引入项目之间关系的方法并不能很好地用于预测和推荐,因为其假设项目属性之间是独立同分布的,而实际上项目(或用户)的属性之间是存在耦合关系的。由此提出了基于属性耦合关系的矩阵分解模型,它能有效地刻画项目之间的耦合相关性,从而更加合理地预测用户对项目的评分。实验结果表明,所提出的模型在热启动和冷启动的推荐准确性方面均优于传统的推荐算法。

基于深度神经网络的社会媒体网络分析

张艳红,王宝会

计算机科学. 2016, 43 (4): 252-255. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.051

摘要 ( 167 )

PDF(410KB) ( 525 )

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社会媒体网络中不仅包含了用户、文本、图片和视频等多种模态的数据,还包含了反映不同模态数据之间交互的群体特征。为了更好地描述社会媒体网络,从而为上层应用提供更好的服务,提出了一种基于深度神经网络的社会媒体网络模型。该模型采用深度神经网络对单个模态的数据进行学习,从而得到任意一个模态数据的潜在特征表示方法。对于两种不同模态的数据,利用具有高斯分布的先验矩阵与两个模态数据的后验分布建立反映这两个模态数据间群体特征的生成模型。实验结果表明,提出的模型在网络结构的链接分析中具有更好的预测效果,能有效地描述社会媒体网络的整体特征。

基于短语的贝叶斯中文垃圾邮件过滤方法

王青松,魏如玉

计算机科学. 2016, 43 (4): 256-259. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.052

摘要 ( 346 )

PDF(412KB) ( 839 )

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朴素贝叶斯算法在垃圾邮件过滤领域得到了广泛应用,该算法中,特征提取是一个必不可少的环节。过去针对中文的垃圾邮件过滤方法都以词作为文本的特征项单位进行提取,面对大规模的邮件训练样本,这种算法的时间效率会成为邮件过滤技术中的一个瓶颈。对此,提出一种基于短语的贝叶斯中文垃圾邮件过滤方法,在特征项提取阶段结合文本分类领域提出的新的短语分析方法,按照基本名词短语、基本动词短语、基本语义分析规则,以短语为单位进行提取。通过分别以词和短语为单位进行垃圾邮件过滤的对比测试实验证实了所提出方法的有效性。

基于深度学习的口服生物利用度分类研究

史新宇,禹龙,田生伟,叶飞跃,钱进,高双印

计算机科学. 2016, 43 (4): 260-263. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.053

摘要 ( 497 )

PDF(310KB) ( 1081 )

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针对采用传统方法测量口服生物利用度(OB)代价昂贵、花费周期长,而现有的一些机器学习方法对其预测精度较低的问题,提出了一种基于栈式自编码(SAE)神经网络的口服生物利用度分类方法,利用经筛选过的分子特征结合栈式自编码模型对生物利用度进行分类。实验表明,与浅层机器学习模型支持向量机(SVM)以及人工神经网络(ANN)相比,深度网络对化合物分子的特征有更本质的学习,采用经筛选过的2D和3D分子特征组合对人体口服生物利用度的分类效果较好,其平均预测精度为83%,灵敏度(SE)为94%,特异性(SP)为49%。

一种非均匀分布数据的非线性标准化方法

梁路,黎剑,霍颖翔,滕少华

计算机科学. 2016, 43 (4): 264-269. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.054

摘要 ( 297 )

PDF(481KB) ( 1101 )

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传统的数据标准化处理通常采用的是线性的变换方法,其在处理非均匀分布的数据集时,容易因局部区间内数据点间距过小导致后续的数据挖掘(尤其是基于距离的挖掘)结果不够精确。因此,为非均匀分布数据提出一种基于数据拟合的非线性变换标准化方法,该方法能够在不改变数据整体分布规律的前提下,依据统计找出对应的非线性变换函数,根据函数对各数据点的取值进行非线性放缩,将数据稠密的区间进行扩大的同时将数据稀疏的区间进行压缩,让挖掘的结果更加精确。实验采用BP(Back Propagation)神经网络、支持向量机(Support Vector Machine,SVM)、最近邻分类(K-Nearest Neighbor,KNN) 3种经典分类算法结合不同的数据集进行了挖掘,结果表明,分类的错误率有不同程度的下降,同时F₁度量有所提高。

基于马尔科夫链理论的改进的最大Lyapunov指数混沌预测法

李修云,陈帅

计算机科学. 2016, 43 (4): 270-273. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.055

摘要 ( 192 )

PDF(292KB) ( 468 )

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针对很多文献都一直规避的基于最大Lyapunov指数的混沌预测会出现两个预测值的问题,引入马尔科夫链改进最大Lyapunov指数的混沌预测方法。改进的方法将时间序列的斜率作为状态变量,并根据马尔科夫链建立状态转移矩阵,判定预测值演化方向,进而根据混沌动力学系统的演化规律选择最优的预测值。最后利用渝武高速公路的交通流数据进行验证,结果表明了改进算法的可行性和有效性。

基于自适应遗传算法和多条带策略的排样方法研究

许华杰,檀洪森,胡小明

计算机科学. 2016, 43 (4): 274-278. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.056

摘要 ( 181 )

PDF(1557KB) ( 466 )

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针对现代工业工艺生产中普遍存在的矩形件排样优化问题,在遗传算法的主要环节应用性能较优的算子对矩形件排样序列进行了求解,并运用交叉概率和变异概率能自适应调整的方法来提高遗传算法的收敛速度及稳定性。提出了满足工艺生产切割要求的多条带策略,辅以最低水平线算法的择优插入策略对矩形件序列进行解码。实验结果表明, 与分层策略相比,所提出的排样方法不仅能得到更高、更稳定的板材利用率,而且还能提高工艺生产的效率并降低生产的时间成本,具有重要的现实意义。

带有通配符和长度约束的模式匹配问题求解模型

汪浩,王海平,吴信东

计算机科学. 2016, 43 (4): 279-283. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.057

摘要 ( 185 )

PDF(465KB) ( 477 )

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讨论了带有通配符和长度约束的模式匹配(PMWL)问题,其中模式由子模式序列集组成,两个相邻子模式的间隔在一定长度范围内。针对PMWL问题,已有工作包括设计启发式求解算法和对特殊情况进行完备性分析,然而还需要构建问题的基础求解模型。借鉴约束可满足问题框架,构建了由变量、值域和约束组成的三元组求解模型,对PMWL问题的基本概念和基本性质给出了形式化描述。最后,给出了算法求解PMWL问题的特定条件下的完备解。

基于特征分解与组合的圆形阀门把手的检测与定位

何立新,孔斌,杨静,许媛媛,王斌

计算机科学. 2016, 43 (4): 284-289. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.058

摘要 ( 183 )

PDF(975KB) ( 433 )

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为了避免基于支持向量机或神经网络的目标检测法需要进行样本采集、手工标注和陷入局部极值等问题,将对圆形阀门把手几何特征的检测转化为对圆和直线段这两个子特征的检测,即首先运用Hough变换检测机器人拍摄的图像中的圆和直线,设计算法选择出最能反映圆形阀门把手特征的3条直线段并保留,然后根据圆、直线段和直线间的转向角等的组合特征判断该圆是否是阀门把手,并求出机器人操作阀门把手时3个手指的插入位置。实验结果表明:该方法对图像拍摄的角度和亮度没有严格要求,能有效地检测出圆形阀门把手并求出机器人的手指插入位置,检测与定位的准确率达到90.7%。

基于小波阈值和主成分分析的视频去噪算法

胡然,郭成城,杨剑锋

计算机科学. 2016, 43 (4): 290-293. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.059

摘要 ( 193 )

PDF(849KB) ( 445 )

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将局部像素组主成分分析算法引入到视频去噪领域,并利用三维块匹配算法保持了视频序列的相关性,对视频中的噪声进行抑制。用三维块匹配视频去噪算法中小波阈值去噪得到的图像替换二阶局部像素组主成分分析中的第一阶处理得到的图像,这样可以避免局部像素组主成分分析算法直接处理视频时产生的局部效应。最后,局部像素组主成分分析算法也抑制了三维块匹配算法中的小波阈值去噪结果中产生的画面不平滑的问题。实验结果表明,本算法较好地将主成分分析算法引入到了视频去噪领域,同时较好地解决了三维块匹配视频去噪算法中小波阈值去噪的块效应问题,主客观指标的比较也表明本算法有较为优秀的去噪效果。

基于GPU的地震剖面图形快速绘制算法

邓博文,刘春松,吴凡贤,姚兴苗

计算机科学. 2016, 43 (4): 294-298. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.060

摘要 ( 265 )

PDF(943KB) ( 502 )

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地震剖面图的绘制是二维地震数据可视化的基础。目前基于通用绘制引擎的地震剖面图绘制是在CPU上实现的,随着地震数据规模越来越大,传统绘制方法的绘制效率已经不能达到交互效率的要求,因此提出了一种地震剖面图快速绘制算法。该算法将地震数据的绘制和GPGPU技术相结合,利用GPU强大的并行计算能力实现图形光栅化处理。实验表明,在保证绘制效果的前提下,该方法极大地提高了绘制效率。

基于GPU加速的保结构纹理合成

汤颖,林琦峰,肖廷哲,范菁

计算机科学. 2016, 43 (4): 299-302. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.061

摘要 ( 198 )

PDF(1448KB) ( 407 )

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提出一种基于Chamfer距离的保结构纹理合成方法。使用Chamfer距离度量纹理结构特征的相似度,在查找匹配块的同时计算纹理在颜色空间和结构特征空间的匹配度,从而解决以往纹理合成中有显著结构特征的纹理容易出现不连续的问题。但是Chamfer距离的计算量很大,而且随着纹理合成图分辨率的提高,计算成本会变得相当高昂以至于难以负担。因此,提出了基于GPU加速的保结构纹理合成方法,通过并行查找匹配块提高合成效率。实验证明本方法既提高了结构纹理的合成质量,又使得保结构纹理方法的合成速度大大提高,且与纹理合成图的分辨率无关。

基于区域混合活动轮廓模型的医学图像分割

林喜兰,陈秀宏,肖林云

计算机科学. 2016, 43 (4): 303-307. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.062

摘要 ( 203 )

PDF(929KB) ( 424 )

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针对变分水平集算法在图像分割过程中计算量较大且收敛速度慢的现象, 在一些基于区域的活动轮廓模型基础上提出了一种新的基于区域混合模型的非凸正则化活动轮廓模型。该模型构造了一个新的能量泛函,该能量泛函结合了考虑图像局部聚类性质的LBF模型和测地线模型,增加了非凸正则化项,加快了轮廓曲线的收敛速度,可以很好地保持区域形状并能防止边缘过平滑,然后通过经典有限差分法求得能量泛函的极小值。最后,在合成图像和医学图像上做了仿真实验,结果表明,该算法具有较快的收敛速度和很好的鲁棒性,分割结果也较准确。

基于决策树的HEVC编码单元划分算法

岑跃峰,王万良,姚信威,王超超,潘铁强

计算机科学. 2016, 43 (4): 308-312. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.063

摘要 ( 243 )

PDF(424KB) ( 482 )

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为了有效降低高效视频编码标准HEVC编码过程中的计算复杂度,提出了一种基于决策树的编码单元划分算法。该算法将编码单元划分问题归为分类问题,提取编码单元的划分信息到决策树模型中进行学习,得到决策树分类器。利用分类器对满足分类条件的编码单元进行划分,跳过了率失真计算,从而降低了视频编码的计算复杂度。实验结果表明,本算法在保证视频质量的同时有效降低了编码计算复杂度。

结合显著性检测和中心分割算法的文本检测方法

许肖,顾磊

计算机科学. 2016, 43 (4): 313-317. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.064

摘要 ( 249 )

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针对复杂背景下的文本检测问题,提出了显著性检测与中心分割算法相结合的文本检测技术。对于输入的图像,首先分别使用前景与背景作为标准的显著性检测方法,背景检测时将图像的四边分别作为基准,前景检测时将背景检测中得到的非背景区域作为基准,最终可得到较准确的备选文本区。然后使用中心分割算法,得到精确的边缘图。由于显著性图备选区域准确边缘细节缺失,而边缘图边缘精确但无法得出备选文本区,因此将两者进行融合处理,得到最终文本区域。实验表明,所提出的方法有较好的检测效果。

基于Adaboost-CSHG的特定类目标跟踪识别

皮嘉立,巫正中,陈卓

计算机科学. 2016, 43 (4): 318-321. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.04.065

摘要 ( 304 )

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目标跟踪识别是计算机视觉领域的热点研究对象。首先采用基于Adaboost的目标检测算法,训练得到了特定类目标坦克模型的级联分类器,对图像中的坦克目标完成了 “粗检测”；通过构建类属超图(CSHG)模型,采取Adaboost与CSHG相结合的方式,有效滤除了大量虚警,实现了对坦克目标的“精检测”,同时完成了对目标的跟踪；最后利用基于类属超图的目标识别原理对目标进行识别,实验结果表明该方法在简单背景和复杂背景图像条件下均具有可行性。