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
2017年第6期, 刊出日期:2018-11-13
  
目次
基于Web的问答系统综述
李舟军,李水华
计算机科学. 2017, 44 (6): 1-7.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.001
摘要 ( 450 )   PDF(699KB) ( 857 )   
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微软小冰引发了问答系统的新一轮研究热潮。作为一种新型的信息检索方式,问答系统能直接以自然语言与用户进行人性化的交互。而基于Web的问答系统能通过搜索引擎获取开放的互联网上的各种相关信息,并将以自然语言形式表述的准确答案返回给用户,因此此类系统同时具有搜索引擎和问答系统的优点。首先,对基于Web的问答系统的研究背景与发展历史进行了概述;然后,详细介绍了基于Web的问答系统的架构及其问题分析、信息检索、答案抽取这三大关键技术的研究进展;在此基础上,分析了基于Web的问答系统所面临的问题;最后,对基于Web的问答系统的未来发展趋势进行了展望。
2016 年全国信息存储技术学术年会
云数据持有性审计研究与进展
田晖,陈羽翔,黄永峰,卢璥
计算机科学. 2017, 44 (6): 8-16.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.002
摘要 ( 259 )   PDF(3750KB) ( 816 )   
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作为云计算的重要分支,云存储以高性能和低成本等优势吸引了越来越多的组织和个人将大规模数据托管于其上。然而,云数据的外包特性和近年来频繁爆出的安全事件,使得用户对云存储服务的信心不足,其关键问题是如何确保存储在云端的数据的完整性。为应对该挑战,云数据持有性审计在最近几年被提出并受到了广泛的关注,文中对此进行了综述。首先,回顾了云数据持有性审计的一般模型和审计系统的设计目标;其次,按照实现的审计功能,对近年来的研究成果进行了分类介绍及对比分析;最后,指出了云数据持有性审计研究中存在的开放问题及发展趋势。
异构存储感知的Ceph存储系统数据放置方法
刘飞,蒋德钧,张欢,陈静,王筠,熊劲
计算机科学. 2017, 44 (6): 17-22.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.003
摘要 ( 232 )   PDF(1267KB) ( 912 )   
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Ceph分布式存储系统正成为广泛使用的开源云环境存储解决方案。异构存储如果应用有效的数据管理策略,则能够在保持低成本的同时提供大容量和高性能存储。在Ceph中使用异构存储设备不能有效发挥异构存储设备的性能,由于数据的多个副本可以存放到不同的存储介质中,因此不同的副本组合的性能和成本都不一样。针对Ceph提出一种面向异构存储的数据放置方法,通过划分多种不同的副本组合,根据数据热度和读写比例将不同的数据放到不同的副本组合上,在提升系统性能的同时有效地控制了系统容量成本。
DiskSeen预取算法的分析及优化研究
刘燕,朱春节,王芳
计算机科学. 2017, 44 (6): 23-30.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.004
摘要 ( 247 )   PDF(668KB) ( 960 )   
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计算机存储层次结构是一种典型的金字塔形结构,以平衡计算机对存储系统的两方面需求,即高速处理数据和大的存储容量。然而随着信息技术的飞速发展,计算机处理器和磁盘之间的速度鸿沟持续扩大,因而磁盘访问便成为一个 影响 计算机系统性能的瓶颈问题。近几十年来,如何减小磁盘访问延迟对整个计算机系统性能的影响,一直是存储领域的热点研究问题。预取技术,通过提前预测I/O请求并将数据读入缓存中,以对上层应用程序隐藏I/O延迟,是缓解这一瓶颈问题的重要技术手段。DiskSeen是一种块级预取算法,通过分析磁盘块的位置和访问时间的联系来提高磁盘访问的顺序性和总体的预取性能。针对DiskSeen算法,文中主要做了以下几方面工作:首先,分析DiskSeen算法的不足之处,据此提出动态控制预取粒度和二次匹配激活历史预取方法,以优化效率;然后,实现了DiskSeen算法及改进后的算法;最后,在模拟仿真实验环境下对算法进行了性能对比测试。实验结果显示,DiskSeen算法能够明显提高缓存命中率并减少平均响应时间,而优化后的DiskSeen算法则可以进一步提升上述两方面的系统性能。
Spark内存管理及缓存策略研究
孟红涛,余松平,刘芳,肖侬
计算机科学. 2017, 44 (6): 31-35.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.005
摘要 ( 251 )   PDF(501KB) ( 1119 )   
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Spark系统是基于Map-Reduce模型的大数据处理框架。Spark能够充分利用集群的内存,从而加快数据的处理速度。Spark按照功能把内存分成不同的区域:Shuffle Memory和Storage Memory,Unroll Memory,不同的区域有不同的使用特点。首先,测试并分析了Shuffle Memory和Storage Memory的使用特点。RDD是Spark系统最重要的抽象,能够缓存在集群的内存中;在内存不足时,需要淘汰部分RDD分区。接着,提出了一种新的RDD分布式权值缓存策略,通过RDD分区的存储时间、大小、使用次数等来分析RDD分区的权值,并根据RDD的分布式特征对需要淘汰的RDD分区进行选择。最后,测试和分析了多种缓存策略的性能。
基于异或的隐私保护码优化研究
金星彤,李鹏,王刚,刘晓光,李忠伟
计算机科学. 2017, 44 (6): 36-42.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.006
摘要 ( 251 )   PDF(2659KB) ( 513 )   
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随着存储系统的发展,为了满足当前高速增长的信息数据量对存储的需求,云存储行业迅速兴起。然而,单云存储面临着数据保密性、安全性、可用性和厂商锁定的风险。基于异或的非系统纠删码-隐私保护码(PPC)可以用来构造具有隐私保护能力的多云存储系统,从而在很大程度上解决上述问题。主要针对PPC编码算法进行优化,以提高编码运行性能。通过设计搜索PPC的最优调度来减少编码过程中的异或次数。由于PPC的编码/解码计算可以表示为生成矩阵(0/1矩阵)和数据向量的乘法,直观上计算量与生成矩阵中1的数目成正比,因此通过对计算次序的优化调度可以获得更好的性能。首先, 设计并实现搜索PPC最优调度次序的算法,利用此算法寻找计算性能最优者,可优化具有隐私保护能力的多云存储系统的性能。其次,在基于最优调度次序的编码算法的基础上,利用AVX2技术的SIMD并行优化来提高编码过程中的每次异或的性能。实验表明,基于最优调度的编码性能提高了34.8%,进行SIMD并行优化后进一步提高了107.1%。
一种基于热数据识别技术的UBIFS优化方案
马骏,童薇,刘景宁,刘景超
计算机科学. 2017, 44 (6): 43-50.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.007
摘要 ( 242 )   PDF(2140KB) ( 962 )   
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NAND Flash介质具有特殊的物理性质,传统文件系统不能直接对NAND Flash进行管理,容易造成NAND Flash设备性能下降、磨损不均衡等负面影响。闪存文件系统将FTL与文件系统功能有机地结合起来,可更好地发挥NAND Flash的高性能。无序区块镜像文件系统(Unsorted Block Image File System,UBIFS)是一种被广泛使用的闪存文件系统,但其存在着写放大和垃圾回收操作频繁触发等问题。针对UBIFS中存在的问题,提出利用多哈希函数的哈希表对热数据进行识别,以降低热数据识别开销,提高热数据识别的准确率;采用多日志技术,将不同热度的日志、数据分开存放,以减少垃圾回收触发频率;采用热数据日志延迟提交技术来减少UBIFS中日志提交带来的元数据修改,进而减少了写放大产生的次数。测试与分析表明, 与原UBIFS相比,优化后的UBIFS的系统内部写物理块的次数减少5%~10%,垃圾回收操作触发的次数减少了7%~13%,同时系统的IOPS提高了5%~18%,系统性能下降现象得到了有效缓解。
一种固态盘的读写性能优化调度方法
朱玥,吴非,熊钦,谢长生
计算机科学. 2017, 44 (6): 51-56.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.008
摘要 ( 420 )   PDF(1333KB) ( 487 )   
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相比于传统机械硬盘,基于NAND Flash的固态盘由于具有非易失性、高性能、低功耗等优点,被广泛应用于数据中心、云计算、在线事务交易等场景。然而,由于NAND Flash中的读操作速度远远快于写操作速度,当读写请求并发执行时,读请求可能被写请求阻塞,从而表现出极大的读延时。在许多以读请求为主的场合,尤其是在线事物交易中(读请求占总请求的比例超过90%),读延时的急剧增加严重影响了系统的整体性能。提出一种读写性能优化调度的策略,通过在闪存转换层之下动态调整读写请求的优先序列,使读性能获得显著的提升。实验中,通过对固态盘仿真器的设计与实现,对读写调度策略的有效性进行了系统的评估。实验结果表明,在该调度策略下,系统中读延时的最大值和平均值均得到了显著的减少,且降幅分别达到了72%和41%。
一种高效的混合内存布局机制与编码技术
吴炀,付印金,陈卫卫,倪桂强
计算机科学. 2017, 44 (6): 57-62.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.009
摘要 ( 336 )   PDF(474KB) ( 685 )   
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随着大数据和多核技术的发展,传统内存技术的发展已经远远不能满足大量数据密集型应用涌现所催生的内存计算需求。近年来,新型非易失性存储器(NVM)的兴起与发展为打破传统内存技术瓶颈提供了契机。相变存储器(PCM)作为一种典型的新型非易失性存储器(NVM),与传统内存DRAM各有优势,被认为是最有可能代替传统内存DRAM的存储器,在内存应用中具有很好的发展前景。基于DRAM和PCM的混合内存使得同时发挥DRAM与PCM各自的优势成为可能,故提出一种DRAM与PCM混合内存架构,设计针对混合内存布局的高效读写策略及数据迁移机制,并且在混合内存系统中应用纠删码来提高系统的可靠性。实验表明,此混合内存系统能够大大减少能耗,提高数据吞吐量,同时保证读写的可靠性。
网络与通信
软件定义卫星网络的链路故障检测和恢复方案
张芳,邓畅霖,王之,郭薇
计算机科学. 2017, 44 (6): 63-67.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.010
摘要 ( 365 )   PDF(1311KB) ( 1037 )   
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针对具有星间链路的卫星网络,提出了一种软件定义卫星网络架构下的链路故障检测和恢复方案。首先基于软件定义卫星网络架构设计了一种主动上报式故障检测机制,并设计了链路故障检测算法,实现对卫星网络中链路故障的快速发现和准确定位。在此基础上,提出了一种保护加恢复式故障恢复机制来快速恢复因故障导致的业务中断。最后在原型系统中对该方案进行了验证。实验结果表明,该方案可以在毫秒级的时间内快速检测并准确定位到链路故障,并可以在10±2ms的时间内对故障进行快速恢复。同时,该方案可适用于多种卫星网络拓扑。
一种平滑的基于链路排序的节能算法
黄鸿,虞红芳
计算机科学. 2017, 44 (6): 68-74.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.011
摘要 ( 160 )   PDF(578KB) ( 458 )   
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针对目前网络级节能方案中存在的链路状态切换频繁的问题,提出了一种平滑的基于链路排序的启发式节能算法。该算法使用了一种新的排序机制,使得连续两次节能策略下的链路状态切换尽可能小,以达到平滑的目的。此外,该算法还综合考查了线卡能耗与链路能耗,以获得更高的节能效率。仿真实验表明,与一种基于链路排序的贪心节能算法相比,该算法链路状态切换频率更小,且节能效率更高;与追求最优节能效率的greenTE算法相比,在节能效率相差不大的情况下,该方法具有更好的平滑性以及更低的时间复杂度。
无线Mesh网络部署几何连通覆盖问题求解方法
李越,刘乃安
计算机科学. 2017, 44 (6): 75-79.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.012
摘要 ( 234 )   PDF(486KB) ( 504 )   
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用户覆盖和网络连通是无线Mesh网络规划面临的重要挑战,传统上是对它们独立进行分析。为了有效结合二者进行网络部署,将网络的分层特性、用户需求、网络连通、部署开销等因素考虑在内,提出了面向无线Mesh网的几何连通圆盘覆盖问题。利用备选点集选择算法来将连续空间选址问题转变为离散空间选址问题,并采用改进的多目标遗传算法对优化问题进行求解,从而获得Pareto解集。实验结果证明,提出的方案可以有效解决网络部署的优化问题。
基于MapReduce的互联网拓扑特征参数算法研究
朱凯龙,陆余良,张岩庆
计算机科学. 2017, 44 (6): 80-82.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.013
摘要 ( 167 )   PDF(1758KB) ( 558 )   
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针对传统单机算法在计算大规模互联网拓扑特征参数时效率低的问题,基于MapReduce分布式计算框架对网络拓扑特征参数算法进行研究。通过分析单机图算法并行移植时存在的问题,提出了图算法并行化设计的原则和消息传递机制;根据设计原则和消息传递机制,为4个网络拓扑参数设计了并行算法。实验证明,并行的拓扑参数算法能够有效提高计算效率,且具备良好的可扩展性。
基于比较诊断模型的超立方网络诊断算法
陈秒江,梁家荣,张乾
计算机科学. 2017, 44 (6): 83-90.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.014
摘要 ( 185 )   PDF(979KB) ( 424 )   
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一个有效的诊断算法对多处理器系统而言极其重要。在多处理器系统中,识别所有故障节点的能力称为诊断系统的诊断度。在比较模型下,诊断 的执行是通过一个比较器处理器,给与之相邻的一对处理器发送相同的输入信号,并比较两者间的响应状态。为了提高超立方网络的诊断度,提出了一种新型的基于比较模型的超立方故障诊断算法,其利用超立方网络节点连接的特性生成一个拓扑图ES(k;n),最终得出一个3位二进制的诊断症候集,从而确定系统故障节点。该算法的诊断度最优能达到4n,大于传统超立方的诊断度n。
基于网络收缩的节点可复用虚拟网络映射算法
吴果,房礼国,徐晓辉
计算机科学. 2017, 44 (6): 91-93.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.015
摘要 ( 172 )   PDF(325KB) ( 510 )   
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针对节点可复用虚拟网络映射中随机节点复用不能较好地利用节点可复用特点的问题,提出了一种基于网络收缩的节点可复用虚拟网络映射算法。通过将网络映射分为网络收缩与映射阶段,将复用节点选择与映射过程分离。在网络收缩过程中,针对收缩网络特性提出了基于邻居节点合并的网络收缩算法,该算法能够在约束最大节点资源需求与最大链路资源需求的条件下,取得较小的网络规模。实验证明,基于网络收缩的节点可复用虚拟网络映射算法具有更优的映射质量以及更少的时间消耗。
基于顶点度数的完全独立生成树研究
林政宽,赵源,樊建席,程宝雷
计算机科学. 2017, 44 (6): 94-96.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.016
摘要 ( 395 )   PDF(293KB) ( 585 )   
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在计算机互连网络中,完全独立生成树在信息的可靠传输、并行传输、安全分发等方面具有重要的作用。假设图G中存在n棵生成树T1,T2,…,Tn,若对于图G中任意两个顶点u和v,满足u和v之间的路径在这n棵树中都是顶点不相交的,则称这n棵树为完全独立生成树(CISTs)。在2015年,Chang等人证明了对于包含n(n≥6)个顶点的任意图G,如果图G的最小顶点度数至少为n-2,那么,G中存在至少 n/3 棵CISTs[1]。在Chang等人的基础上,文中继续深入研究了图G中顶点度数和CISTs的棵数之间的关系。对于包含n(n≥5) 个顶点的任意图G,假设图G的最小顶点度数至少为n-2,得出度数为n-2的顶点的个数、度数为n-1的顶点的个数与图G中CISTs的棵数之间关系的推导等式,并证明了其正确性,从而改进了文献[1]中的结果。
基于改进多属性判决的异构网络接入选择算法
高秀娥,李克秋
计算机科学. 2017, 44 (6): 97-101.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.017
摘要 ( 170 )   PDF(408KB) ( 550 )   
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针对现有多属性切换算法没有考虑所切换的目标网络负载、难以保障网络服务质量的不足,提出基于改进多属性判决的异构网络接入算法。首先,采用万有引力模型简化了复杂多属性判决算法的计算过程,减少了网络接入切换执行时间;其次,在切换执行前,通过加入负载判决模块计算出最优目标网络、次优目标网络负载,从而选出最终切换的目标网络。采用MATLAB和NS2等仿真工具,搭建了WLAN和UMTS融合的异构网络仿真环境。仿真结果表明,算法明显提高了整体网络的负载均衡度和资源利用率,有效降低了移动终端的切换阻塞率。
VANET中基于约束区域中继的协作通信性能研究
叶翔,章国安,吴敏
计算机科学. 2017, 44 (6): 102-107.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.018
摘要 ( 181 )   PDF(493KB) ( 407 )   
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研究了协作通信对车载自组织网络(VANET)性能的影响。中继节点参与通信会提高单链路传输的可靠性,然而大多数研究忽略了采取中继节点会扩大通信干扰范围的影响,从而带来的额外干扰也会影响其他链路的通信。为此,通过构建一个菱形的中继节点选择区域来限制增大干扰区域的不利影响,进而提出一种新的评估协作通信性能的方法,并得到中断概率和网络吞吐量的数学表达式。数值分析和仿真结果表明,协作通信能够显著降低通信中断概率,但其对整个网络的吞吐量性能并不总是有效的,合理地设置中继选择区域大小能有效提高网络吞吐量。
认知无线电中能效优化的子载波匹配策略
赵澄,郝茵茵,华惊宇,姚信威,王万良
计算机科学. 2017, 44 (6): 108-113.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.019
摘要 ( 195 )   PDF(447KB) ( 530 )   
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针对协作认知无线电系统中的能量效率问题,提出一种以最大化能量效率为目标的资源联合分配算法。在满足服务质量要求和功率约束的情况下,首先通过一种能量效率优先的启发式方案对子载波进行匹配,再引入基于拉格朗日对偶算法对其中的功率分配问题进行非线性优化,从而最大限度地提高整个系统的能量效率。仿真实验结果表明,所提算法的能量效率得到显著提升,验证了所提方案的有效性。
可重构信息通信基础网络端到端模型的研究与探索
马丁,庄雷,兰巨龙
计算机科学. 2017, 44 (6): 114-120.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.020
摘要 ( 219 )   PDF(1276KB) ( 447 )   
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作为一种革命式的未来互联网体系结构,可重构信息通信基础网络通过构建并存的虚拟网支持不同的业务类型,通过多态路由机制支持按需配置的寻址方式。为了适应多样性的端系统以及持续变化的底层网络环境,需要以柔性、可扩展的方式有效地管理资源,提供端到端服务。针对这一需求,提出了一种数据面水平分层、管理面垂直分层的二维端到端模型。该模型利用agent的环境感知、自主决策和交互协作能力,实现域内和域间资源、服务、虚拟网、服务路径的自治管理。为了将端系统纳入自治管理框架,设计了新型的端系统体系结构,并提出了端系统到虚拟网的接入机制,实现了自动的通信连接和服务提供。
信息安全
基于OpenFlow的SDN网络攻防方法综述
武泽慧,魏强,王清贤
计算机科学. 2017, 44 (6): 121-132.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.021
摘要 ( 212 )   PDF(2657KB) ( 2780 )   
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软件定义网络(Software Defined Network,SDN)的控制与转发分离、统一配置管理的特性使其网络部署的灵活性、网络管理的动态性以及网络传输的高效性均有大幅提升,但是其安全性方面的问题却比较突出。综述了基于OpenFlow的SDN在安全方面的研究现状,首先根据SDN的三层架构分析了其脆弱性,介绍SDN不同平面面临的安全威胁,并根据网络攻击的流程来介绍当前主要的攻击手段,包括目标网络探测、伪造欺骗实现网络接入以及拒绝服务攻击和信息窃取;其次,针对不同攻击环节,分别从探测阻断、系统加固、攻击防护3个方面对当前主要的防御手段进行论述;最后,从SDN潜在的攻击手段和可能的防御方法两方面来探讨未来SDN安全的研究趋势。
基于复合混沌序列的动态密钥AES加密算法
闫乐乐,李辉
计算机科学. 2017, 44 (6): 133-138.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.022
摘要 ( 224 )   PDF(2069KB) ( 1019 )   
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为了解决传统AES算法因种子密钥固定和密钥空间确定所导致的安全性降低的问题,将混沌序列加密和传统AES算法相结合,提出一种基于复合混沌序列的动态密钥AES加密算法并完成软件实现。该算法采用私钥构造加解密两端的同参Logistic和Tent双混沌系统,通过迭代与明文长度相关的次数产生交叉复合混沌序列,进而量化映射为AES分组的动态初始密钥进行AES加解密。安全性分析、统计检测和性能测试实验的结果表明,该算法具有安全性高、适应性强、运算速度快等优点,非常适用于跨平台无线数据安全传输等应用场合。
不完全数据集的差分隐私保护决策树研究
沈思倩,毛宇光,江冠儒
计算机科学. 2017, 44 (6): 139-143.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.023
摘要 ( 358 )   PDF(489KB) ( 701 )   
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主要研究在对不完全数据集进行决策树分析时,如何加入差分隐私保护技术。首先简单介绍了差分隐私ID3算法和差分隐私随机森林决策树算法;然后针对上述算法存在的缺陷和不足进行了修改,提出指数机制的差分隐私随机森林决策树算法;最后对于不完全数据集提出了一种新的WP(Weight Partition)缺失值处理方法,能够在不需要插值的情况下,使决策树分析算法既能满足差分隐私保护,也能拥有更高的预测准确率和适应性。实验证明,无论是Laplace机制还是指数机制,无论是ID3算法还是随机森林决策树算法,都能适用于所提方法。
位置大数据中一种基于Bloom Filter的匿名保护方法
刘彦,张琳
计算机科学. 2017, 44 (6): 144-149.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.024
摘要 ( 158 )   PDF(1263KB) ( 510 )   
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位置大数据服务应用中存在大量的用户敏感信息,针对服务中海量数据分析的隐私泄露问题,提出一种基于Bloom Filter多哈希散列编码的位置匿名保护方法。采用启发式的隐私度量技术划分匿名区来隐藏真实的位置数据,保持欧氏距离上搜索目标的邻近关系以优化空间匿名框的面积,并在划分策略中引入查询服务相似性因子以减少空间碎片的产生。在移动用户和服务器之间构建可信的第三方位置匿名服务器,能有效地模糊目标节点,从而抵御恶意的隐私攻击。理论分析和仿真实验表明,新算法能有效优化匿名空间区域,提高隐私保护程度,并在海量数据集的构建过程中具有较优的时间复杂度。
结合游程长度与共生矩阵的图像拼接篡改检测方法
苏慧嘉,郑继明
计算机科学. 2017, 44 (6): 150-154.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.025
摘要 ( 281 )   PDF(1102KB) ( 516 )   
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针对拼接图像篡改鉴别问题,研究了运用游程长度和灰度共生矩阵等统计特征进行图像盲检测的算法。该算法将拼接篡改检测问题转换为二分类模式识别问题,在图像的色度通道Cb和Cr中提取游程长度特征,并将其与灰度共生矩阵特征相结合,然后以结合后的新的特征向量训练LibSVM作为最后的分类器,确定所给图像是否被拼接篡改。实验结果显示,在彩色图像测试库CASIA v2.0上,利用融合后的特征检测图像使识别率得到较大提高,同时该算法在复制粘贴篡改方面也有较好的识别性能。
一种空间信息网络中改进的SCPS-SP
廖勇,陈鸿宇,沈轩帆
计算机科学. 2017, 44 (6): 155-160.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.026
摘要 ( 176 )   PDF(2336KB) ( 560 )   
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在互联网安全协议(IPSec)和空间通信协议规范-安全协议(SCPS-SP)的基础上,针对空间信息网络中SCPS-SP在安全级别自适应、抗重放攻击方面对数据保护的不足,提出一种改进的SCPS-SP(M-SCPS-SP)。该协议可以满足不同空间信息网络用户的安全级别需求,同时还具有扩展性,支持不同的高效加密和认证算法。最后,搭建基于SCPS参考实现的仿真平台,验证了所提M-SCPS-SP的可行性和有效性。
一种基于双层语义的Android原生库安全性检测方法
叶益林,吴礼发,颜慧颖
计算机科学. 2017, 44 (6): 161-167.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.027
摘要 ( 370 )   PDF(656KB) ( 626 )   
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原生代码已在Android应用中广泛使用,为恶意攻击者提供了新的攻击途径,其安全问题不容忽视。当前已有Android恶意应用检测方案,主要以Java代码或由Java代码编译得到的Dalvik字节码为分析对象,忽略了对原生代码的分析。针对这一不足,提出了一种基于双层语义的原生库安全性检测方法。首先分析原生方法Java层语义,提取原生方法函数调用路径,分析原生方法与Java层的数据流依赖关系以及原生方法函数调用路径的入口点。对于原生代码语义,定义了数据上传、下载、敏感路径读写、敏感字符串、可疑方法调用5类可疑行为,基于IDA Pro和IDA Python对原生代码内部行为进行自动分析。使用开源机器学习工具Weka,以两层语义作为数据特征,对5336个普通应用和3426个恶意应用进行了分析,最佳检测率达到92.4%,表明所提方法能够有效检测原生库的安全性。
基于网格的Ad Hoc网络签密算法及应用
陈少华,樊晓光,丛伟,黄金科,孙贤明
计算机科学. 2017, 44 (6): 168-173.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.028
摘要 ( 220 )   PDF(455KB) ( 458 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
基于身份的签密算法具有计算开销小的优点,适用于Ad Hoc网络的密钥管理,能有效确保消息的机密性和认证性。针对现有基于身份的签密算法的不足,以低负载、可扩展性强、高连通性的网格为逻辑结构,提出了一种高效的基于网格的签密算法,并将其应用于Ad Hoc网络的密钥管理中,降低了系统密钥管理的通信代价和计算代价。经分析表明,在随机预言机模型下该签密算法是安全的,相应的密钥管理方案比传统方案更安全高效,网络的抗攻击能力更强。
周期为pq的四元广义分圆序列的线性复杂度
魏万银,杜小妮,李芝霞,万韫琦
计算机科学. 2017, 44 (6): 174-176.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.029
摘要 ( 298 )   PDF(240KB) ( 459 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
基于Gray映射和Ding-广义分圆理论,在Z4上构造了一类周期为pq的四元广义分圆序列。在有限域Fr(r≥5为奇素数)上研究了新序列对应的傅里叶谱序列,并依据傅里叶谱序列的重量确定了新序列的线性复杂度。结果表明,新序列具有良好的线性复杂度性质,能够抗击B-M算法的攻击,是密码学意义上性质良好的伪随机序列。
软件与数据库技术
基于自适应粒子群优化的组合测试用例生成方法
包晓安,杨亚娟,张娜,林青霞,俞成海
计算机科学. 2017, 44 (6): 177-181.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.030
摘要 ( 222 )   PDF(417KB) ( 488 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
最小覆盖表生成是组合测试研究的关键问题。基于演化搜索的粒子群算法在生成覆盖表时能得到较优的结果,但其性能受配置参数的影响。针对此问题,将one-test-at-a-time策略和自适应粒子群算法相结合,以种群粒子优劣为依据对惯性权重进行自适应调整,使其在覆盖表生成上具有更强的适用能力。为进一步提升算法性能,构造了一个优先级度量函数用于度量每个组合的权值,优先选取权值最高的组合用于单条测试用例的生成。最后,编程实现该算法,并将其与原有粒子群算法在组合测试用例集生成上展开对比性实验分析,结果证实该算法在规模和执行时间上具有竞争力。
基于故障树分析的嵌入式系统AADL模型可靠性分析方法
李东民,李静,林华锋
计算机科学. 2017, 44 (6): 182-188.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.031
摘要 ( 164 )   PDF(535KB) ( 869 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
采用架构分析与设计语言(AADL)建立嵌入式系统的半形式化模型,实现从AADL模型到静态故障树(Static Fault Tree,SFT)模型的转换,并根据故障树定量分析法对系统可靠性进行分析。首先结合AADL错误模型附件建立可靠性模型;然后设计了从AADL模型到SFT模型的语义映射规则,并实现了将AADL模型中的基本元素转换为静态故障树中相对应的元素;最后结合飞机车轮刹车系统实例,使用文献中提出的方法对其进行可靠性分析,从而验证 所提方法的可行性和有效性。
人工智能
基于区间数单簇聚类-单分类器的异常检测
孙强,魏伟,侯培鑫,岳继光
计算机科学. 2017, 44 (6): 189-198.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.032
摘要 ( 160 )   PDF(3279KB) ( 627 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
异常检测是系统运行维护的重要工作。在系统运行过程中可获得大量正常的运行数据,但异常数据的获取成本较高,因此可引入单分类器的思想来处理异常检测问题。测量不确定性、环境噪声、存储设备等导致监测数据可能存在不确定性。利用区间数描述不确定的监测数据,提出区间数样本的核可能性1-均值单簇聚类-单分类器异常检测算法。分别考虑聚类中心位于输入空间与特征空间两种情况,并考虑区间数样本具有的区间宽度不均衡性,提出区间细分检测策略。结合人工数据集与UCI数据集给出的算例验证了所提算法的有效性,其与现有SVM-OCC相比具有更高性能。
LBSNs中的群体行程推荐方法
李效伦,丁志军
计算机科学. 2017, 44 (6): 199-205.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.033
摘要 ( 195 )   PDF(1089KB) ( 518 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
随着GPS设备(如智能手机、GPS导航仪、GPS记录仪等)的广泛应用,其产生的位置信息也越来越多。基于位置的社交网络(Location-Based Social Networks,LBSNs)推荐系统受到了更多的关注。旅游行程推荐是LBSNs中非常热门的研究课题之一,但是现有研究主要侧重向单个用户推荐旅游行程,缺乏向群体推荐行程的工作。因此提出了一种LBSNs中的群体行程推荐方法。该方法首先根据用户的签到记录,使用K-means和谱聚类方法挖掘用户群体及其偏好;然后综合考虑群体对行程的时间和价格的约束,设计了行程推荐算法向群体用户推荐符合其偏好的旅游行程;最后,使用新浪微博用户的真实签到记录进行实验分析,结果表明所提出的群体行程推荐方法具有良好效果。
第2类U型装配线平衡问题的双阶段蚁群算法
郑巧仙,何国良,李明,唐秋华
计算机科学. 2017, 44 (6): 206-211.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.034
摘要 ( 219 )   PDF(529KB) ( 451 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对电子、汽车等行业中普遍存在的第2类U型装配线平衡问题(UALBP-2),提出了一种双阶段蚁群算法。强调全局搜索的第一阶段算法利用探路蚁,根据操作选择和分配策略以及迭代压缩机制快速得到问题的较优解,减小搜索空间;注重局部搜索的第二阶段算法利用搜索蚁,根据所提的信息素减小更新策略在包含最优解且不断减小的搜索空间中搜索各工位的不同精英负载,基于精英复制策略利用精英蚁将其组合为问题的可行解。对18个标杆算例的33个实例的求解结果验证了所提算法的有效性和稳定性。
基于线性回归和属性集成的分类算法
强保华,唐波,王玉峰,邹显春,柳正利,孙忠旭,谢武
计算机科学. 2017, 44 (6): 212-215.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.035
摘要 ( 164 )   PDF(393KB) ( 522 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
对于高维度小样本数据的分类问题,高维属性的复杂性限制了分类模型预测的准确率。为了进一步提高准确率,提出了基于线性回归和属性集成的分类算法。首先,采用线性回归为每一个属性构建属性线性分类器(Attri-bute Linear Classifier,ALC);其次,为了避免因ALC数量过多而导致准确率下降,利用经验风险最小化策略中的经验损失值作为评估标准来优选ALC;最后,应用多数投票法来集成被筛选的ALC。采用高维度小样本的基因表达数据集进行实验,结果显示该算法具有比逻辑回归、支持向量机和随机森林算法更高的准确率。
多领域自然语言问句理解研究
冶忠林,贾真,尹红风
计算机科学. 2017, 44 (6): 216-221.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.036
摘要 ( 415 )   PDF(545KB) ( 476 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
问句理解是问答系统的主要任务之一。现有的问句理解方法大多是针对简单句的,且侧重于某种句式结构的理解。提出一种多领域问句理解研究方法,其涉及领域包括人物类、电影类、音乐类、图书类、游戏类、应用类。首先基于CRF算法对问句进行分类和主体识别,然后使用谓词词典和句法分析识别出问句的谓词,最后提出一种谓词消歧方法来解决相同问句具有不同表达方式的问题。实验结果表明,在封闭测试中,所提方法的问句分类和主体识别的平均F-measure值分别为93.88%和92.44%,谓词识别和问句理解的平均准确率分别为91.03%和81.78%。因此,所做的工作基本能满足问句理解的需求。
基于均匀设计的差分进化算法的参数设定
白芸,张天军,赵高长,刘杰
计算机科学. 2017, 44 (6): 222-225.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.037
摘要 ( 227 )   PDF(295KB) ( 853 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
差分进化算法参数的设定多采用经验选取方式,其缺点是试验运行量大以及难以得到最优参数组合,从而在很大程度上影响了算法的寻优能力。将均匀设计的试验方法引入差分进化算法的参数设定中,通过对单峰函数、多峰函数和病态函数等3种不同类型的标准测试函数进行均匀设计试验,找出适合不同类型标准测试函数的最优参数组合,从而达到对差分进化算法的参数进行设定的目的。结果显示,将经过均匀设计试验得到的两组最优的参数组合用于差分进化算法时,所获得的平均全局最优解为4.3215,平均标准差为3.650。可见,利用均匀试验设计方法对基本差分进化算法的参数进行设定是可行且有效的,同时具有较好的稳定性。
结合HS算法与ESN算法的光伏发电短期出力预测
温润,谭丽
计算机科学. 2017, 44 (6): 226-231.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.038
摘要 ( 175 )   PDF(522KB) ( 514 )   
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为提高光伏发电系统短期出力预测的精度,提出了一种和声搜索(Harmony Search,HS)算法与回声状态网络(Echo State Network,ESN)算法相结合的预测模型。该模型以光伏电站的历史发电量数据和气象数据为基础。首先通过相似日选择算法挑选出预测日的相似日,将相似日的气象特征向量和预测日的气象特征向量的差值作为预测模型的输入变量;然后选择训练样本,并用和声搜索算法优化后的回声状态网络模型(HS-ESN)对样本进行训练和预测;最后以甘肃某光伏电站为例进行实例验证。实证分析表明,利用和声搜索算法优化回声状态网络预测模型的储备池参数可有效提高回声状态网络的预测精度,因此该模型具有较好的实用价值。
基于FP-Growth的图上随机游走推荐方法
卞梦阳,杨青,张敬伟,张会兵,钱俊彦
计算机科学. 2017, 44 (6): 232-236.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.039
摘要 ( 285 )   PDF(411KB) ( 471 )   
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推荐是促进诸如社交网络等应用活跃度的重要模式,但 庞大 的节点规模以及复杂的节点间关系给社交网络的推荐问题带来了挑战。随机游走是一种能够有效解决这类推荐问题的策略,但传统的随机游走算法没有充分考虑相邻节点间影响力的差异。提出一种基于FP-Growth的图上随机游走推荐方法,其基于社交网络的图结构,引入FP-Growth算法来挖掘相邻节点之间的频繁度,在此基础上构造转移概率矩阵来进行随机游走计算,最后得到好友重要程度排名并做出推荐。该方法既保留了随机游走方法能有效缓解数据稀疏性等特性,又权衡了不同节点连接关系的差异性。实验结果表明,提出的方法比传统随机游走算法的推荐性能更佳。
基于复杂网络映射的房颤脉检测
李晗,赵海,陆育卉,邵士亮
计算机科学. 2017, 44 (6): 237-239.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.040
摘要 ( 184 )   PDF(327KB) ( 460 )   
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为了探索脉搏波中蕴含的复杂性及简便快速地检测心房颤动,结合中国传统医学中“房颤脉”的概念,设计了一种基于复杂网络的房颤脉检测方法。将光电容积脉搏波的时间序列按可视图法映射成复杂网络,将平均心率与复杂网络的度分布作为支持向量机的输入,基于高斯径向核函数设计了二分类的支持向量机。针对阵发性房颤患者的实验表明,这种方法可以有效地分辨病人的发病状态和正常状态。
一种动态调整惯性权重的自适应蝙蝠算法
裴宇航,刘景森,李煜
计算机科学. 2017, 44 (6): 240-244.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.041
摘要 ( 307 )   PDF(372KB) ( 480 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
为了加快蝙蝠算法的收敛速度并提高寻优精度,提出一种动态调整惯性权重的自适应蝙蝠算法。该算法在速度公式中加入惯性权重,并采用一种服从均匀分布和贝塔分布的随机调整策略,动态地调整惯性权重的大小,以加快算法的收敛速度。另外,引入了速度纠正因子,在每次迭代时,算法可根据当前种群的迭代次数动态地约束每一代蝙蝠的移动步长,从而使算法具有一定的自适应性。仿真实验结果表明,改进后的算法的寻优性能显著提高,具有较快的收敛速度和较高的寻优精度。
可变多重代价决策粗糙集模型
陈玉金,李续武,贾英杰,张鑫
计算机科学. 2017, 44 (6): 245-249.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.042
摘要 ( 154 )   PDF(355KB) ( 398 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
通过分析乐观决策粗糙集和悲观决策粗糙集的不足之处,提出一种δ-可变多重代价矩阵的融合规则,进而建立一种可变多重代价决策粗糙集模型。引入非线性映射sigmoid函数,将可变域拓展到实数域范畴。研究了可变多重代价决策粗糙集、乐观决策粗糙集和悲观决策粗糙集的性质和关系,分析了它们之间的度量和代价关系。实例分析结果验证了该模型的可行性。
基于MapReduce的改进的Apriori算法及其应用研究
赵月,任永功,刘洋
计算机科学. 2017, 44 (6): 250-254.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.043
摘要 ( 222 )   PDF(1132KB) ( 500 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
随着移动通信和互联网技术的迅猛发展,如何高效地分析移动用户的需求并及时推送有用信息成为数据挖掘领域的热点之一。针对上述问题,提出一种基于云计算Hadoop平台的分布式关联规则MRS-Apriori算法。该方法在经典Apriori算法的基础上优化了数据库编码规则,增加了判断标记Judgemark来判断事务项是否频繁,提高了MRS-Apriori算法在连接时扫描数据库的效率。在编码的基础上,采用Hadoop平台下的MapReduce编程框架模型实现并行化处理,提高了迭代时连接步骤的效率,降低了大规模数据样本运算的时间开销。实验结果表明,改进的MRS-Apriori算法可以有效地减少运算时间,在处理大规模数据集上具有较高的准确性。
类别严重不均衡应用的在线数据流学习算法
赵强利,蒋艳凰
计算机科学. 2017, 44 (6): 255-259.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.044
摘要 ( 188 )   PDF(439KB) ( 400 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
集成式数据流挖掘是对存在概念漂移的数据流进行学习的重要方法。对于类别分布严重不均衡的应用,集成式数据流挖掘中数据块的学习方式导致样本数多的类别的分类精度高,样本数少的类别的分类精度低的问题,现有算法无法满足此类应用的需求。针对上述问题,对基于回忆机制的集成式数据流学习算法MAE(Memorizing based Adaptive Ensemble)进行改进,提出面向类别严重不均衡应用的在线数据流学习算法UMAE(Unbalanced data Lear-ning based on MAE)。UMAE算法为每个类别设置了一个样本滑动窗口,对于新到达的数据块,其样本依据自身的类别分别进入相应的滑动窗口,最后利用各类别滑动窗口内的样本构建用于在线学习的数据块。与5种典型的数据流挖掘算法的比较结果表明,UMAE算法在满足实时性的同时,不仅整体分类精度高,而且对于样本数很少的小类别的分类精度有大幅度提高;对于异常检测等类别分布严重不均衡的应用,UMAE算法的实用性明显优于其他算法。
图形图像与模式识别
面向可视化系统设计与开发的嵌套增量模型
崔迪,胡万祺,郭小燕,陈为
计算机科学. 2017, 44 (6): 260-265.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.045
摘要 ( 239 )   PDF(2061KB) ( 706 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
在数据时代,可视化系统开发的需求越来越大,如何制定可视化系统开发的范式已经成为一个热门的研究问题。现从软件工程的角度出发,提出针对可视化系统开发的嵌套增量模型,帮助和指导用户进行可视化系统开发,并结合一个手机基站数据可视化系统作为实例,诠释嵌套增量模型的开发流程,阐述如何针对人群移动模式分析这一具体场景从而做好需求分析、数据处理、可视化设计和增量迭代等工作。
基于SML和PCNN的NSCT域多聚焦图像融合
谢秋莹,易本顺,柯祖福,李卫中
计算机科学. 2017, 44 (6): 266-269.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.046
摘要 ( 240 )   PDF(2393KB) ( 670 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
针对融合规则带来的虚假边缘、伪影等问题,提出了改进拉普拉斯能量和(Sum-modified Laplacian,SML)和脉冲耦合神经网络(Pulse Coupled Neural Network,PCNN)相结合的非下采样Contourlet变换(Non-Sampled Con-tourlet Transform,NSCT)域融合方法。首先,采用NSCT将每幅源图像分解成包含基本信息的低频子带图像和多幅包含细节信息的带通子带图像。然后,计算各尺度分解图像的SML值,根据值的大小对低频子带图像各像素点进行像素选择。对于带通子带部分,将计算的SML作为PCNN的输入激励,PCNN输出的点火映射图用来选择各子带图像的像素值。最后,将处理后的各子带系数进行NSCT重构得到融合图像。实验结果表明,此算法能很好地改善融合图像的聚焦清晰度,并且与现有的SIDWT,DTCWT,NSCT以及基于PCNN的融合方法相比,所提算法在互信息量、结构相似度以及边缘信息保留量等客观指标方面得到了提高。
基于模板的骨骼参数自动测量方法
王淋,何坤金,陈正鸣
计算机科学. 2017, 44 (6): 270-273.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.047
摘要 ( 192 )   PDF(1102KB) ( 563 )   
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为快速测量骨骼形态参数,提出基于模板的自动测量方法。首先通过在骨骼模型上构建参考实体、设置层次化语义参数,生成测量模板;然后先对待测量骨骼向测量模板做刚体配准,再对测量模板向待测量骨骼做非刚体配准;最后将变形后的测量模板作为待测量骨骼的替代模型,同时根据测量模板上标定的特征点实现骨骼参数的自动计算。以股骨为例,实验结果表明,利用基于模板的测量方法可以快速测量出股骨的一整套形态参数,且测量结果与现有软件测量结果基本一致;部分骨骼参数具有较强相关性,且大多数参数分布形态基本对称,接近正态分布。这为后期对股骨形态参数作进一步分析以及接骨板的参数设计提了供科学的理论依据。
基于改进双树复小波和灰度-梯度共生矩阵的纹理图像检索算法
翟奥博,温显斌,张鑫
计算机科学. 2017, 44 (6): 274-277.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.048
摘要 ( 211 )   PDF(1772KB) ( 555 )   
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针对双树复小波变换缺少不同尺度纹理的空间分布特征的缺陷,提出了一种改进双树复小波和灰度-梯度共生矩阵相融合的纹理图像检索新算法。首先,该算法将图像进行非均匀分块,并对分块的图像进行双树复小波变换,以此增加不同尺度下的空间信息;其次,利用灰度-梯度共生矩阵提取4个统计量特征;然后, 融合 两种方法提取的纹理特征以得到图像检索的纹理特征;最后,用Canberra距离进行相似性度量并输出图像检索的结果。实验结果表明,该方法对纹理图像有较好的检索效果。
基于改进布谷鸟优化的模糊聚类图像分割
朱春,李林国,郭剑
计算机科学. 2017, 44 (6): 278-282.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.049
摘要 ( 186 )   PDF(1062KB) ( 551 )   
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模糊C均值聚类算法(FCM)是一种应用非常广泛的聚类算法,但是它受初始聚类中心影响较大,容易陷入局部最优。 在标准布谷鸟算法(CS)的基础上 提出改进布谷鸟优化算法(ICS),将发现概率P由固定值转变成随迭代次数逐渐减小的变量,这样不仅可以提高搜索种群的质量,而且保证了算法的收敛。因此,可以将改进布谷鸟优化算法用于FCM算法聚类中心生成的过程(ICS_FCM),从而有效地避免FCM陷入局部最优。改进的算法具有良好的聚类效果和运行速度。实现基于改进布谷鸟优化的FCM图像分割,并与基于模拟退火的FCM算法(SA_FCM)进行对比。由实验结果可知,该算法(ICS_FCM)不仅取得了较好的分割效果,效率上也有明显的提高。
一种基于改进PLSA和案例推理的行为识别算法
涂宏斌,岳艳艳,周新建,罗锟
计算机科学. 2017, 44 (6): 283-289.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.050
摘要 ( 166 )   PDF(1863KB) ( 515 )   
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针对行为人发生的行为因遮挡或者自遮挡可能导致行为歧义性的问题,提出基于改进PLSA和案例推理算法的行为识别方法。该算法既可以克服传统PLSA算法中生成式模型对观察特征序列的独立性假设会导致过拟合的缺点,又可以消除由于遮挡等原因引起的歧义性带来的识别精度降低问题。实验表明该方法能有效地提高人体行为识别准确率。
HEVC中的变换系数熵编码优化算法
单娜娜,周巍,段哲民
计算机科学. 2017, 44 (6): 290-293.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.051
摘要 ( 271 )   PDF(392KB) ( 1058 )   
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在高性能视频压缩标准中,由于熵编码算法的高度复杂性和变换系数的庞大计算量,使得变换系数编码成为影响视频编码效率的瓶颈之一。根据变换系数大都是零或一些绝对值较小的数,以及两类熵编码方法各自的特点,提出一种针对变换系数熵编码的优化算法,通过减少上下文自适应算术编码字节的数量达到提高变换系数熵编码效率的目的。实验结果证明,与标准的HM 10.0算法相比,采用所提算法可以在QP为2,12和22时分别减少37.31%,26.34%和20.63%的编码时间。
基于最小外接矩形的直角多边形拟合算法
柳娜,孙晓亮,谭毅华
计算机科学. 2017, 44 (6): 294-297.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.052
摘要 ( 594 )   PDF(1523KB) ( 1871 )   
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提取房屋的边缘轮廓时,区域分割的不准确通常会导致提取出的轮廓出现内凹或外凸的不规整情况,需要进一步拟合。角点检测在轮廓的边缘形状提取中具有重要作用。传统的基于边界链码的角点检测是通过计算曲线的最大曲率点方式进行的。该方法求出的角点完全依赖于轮廓的曲率变化趋势,不对轮廓自身的凹凸具有修复性,因而无法排除因区域分割不准确带来的干扰角点,导致最终提取出的多边形不准确。针对此情况,提出一种基于最小外接矩形的直角多边形拟合算法。该算法利用最小外接矩形作为轮廓外界,计算待拟合轮廓与矩形外界之间的差值,并对差值设置适当阈值取舍角点,从而拟合出多边形的直角。所提方法无需通过轮廓曲率来计算角点即可得到紧紧包络目标轮廓的直角多边形,简单高效。
基于图正则化和稀疏约束的增量型非负矩阵分解
孙静,蔡希彪,姜小燕,孙福明
计算机科学. 2017, 44 (6): 298-305.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.053
摘要 ( 200 )   PDF(2545KB) ( 840 )   
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非负矩阵分解(Nonnegative Matrix Factorization,NMF)不仅可以很好地描述数据而且分解后的矩阵具有直观的物理意义。为了提高算法的有效性和识别率,提出了一种更为合理的算法——基于图正则化和稀疏约束的增量型非负矩阵分解(Graph Regularized and Incremental Nonnegative Matrix Factorization with Sparseness Constraints,GINMFSC)。该算法既保持了数据的几何结构,又充分利用上一步的分解结果进行增量学习,而且对系数矩阵施加了稀疏性约束,最后将它们整合于单个目标函数中,构造了一个有效的更新算法。在多个数据库上的仿真结果表明,相对于NMF,GNMF,INMF,IGNMF等算法,GINMFSC算法在降低运算时间的同时,还具有更好的聚类精度和稀疏性。
基于个性化情绪感染的人群动画生成方法
曹梦晓,张桂娟,黄丽君,刘弘
计算机科学. 2017, 44 (6): 306-311.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.054
摘要 ( 176 )   PDF(2287KB) ( 582 )   
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当前基于情绪的人群动画方法没有考虑个性对情绪感染的影响。现实中的人群情绪(如恐慌、焦虑等)往往存在个体差异性,从而会对人群的情绪感染产生重要的影响。为生成更为逼真的人群动画,提出一种基于个性化情绪感染的人群动画生成方法。该方法包含3部分:首先,建立了一个基于情绪感知因子的个性化Durupinar情绪感染模型(Personalized Durupinar,P-Durupinar),该模型能够有效体现人群情绪的个体差异性;其次,将P-Durupinar情绪感染与人群运动耦合,结合相对速度障碍法,利用个性化情绪驱动人群运动;最后,使用真实感渲染方法生成人群动画。实验结果表明,基于个性化情绪感染的人群动画生成方法能够更逼真地仿真人群的社会行为。
基于压缩感知的图像处理算法研究
陆钊,朱晓姝
计算机科学. 2017, 44 (6): 312-316.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.055
摘要 ( 336 )   PDF(1028KB) ( 702 )   
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在对图像数据进行识别和恢复的过程中,由于图像的相似性,存在数据的稀疏性。在压缩感知恢复图像的过程中,由于缺乏对统计数据先验信息的利用,导致计算复杂度高,并且恢复精度低。针对此问题,采用压缩感知的改进算法对图像进行恢复,对矩阵的相似性和相似距离进行定义,根据定义应用主成分分析映射以及贝叶斯先验信息对图像的迭代恢复算法进行改进。实验结果显示,所提方法的准确性明显高于其他恢复算法,并且恢复的图像清晰度高。根据计算复杂度的对比,所提算法的计算复杂度低,计算时间少。
一种残差-预测重构的视频分布式压缩感知实现方法研究
赵慧民,裴真真,才争野,王晨,戴青云,魏文国
计算机科学. 2017, 44 (6): 317-321.  doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.06.056
摘要 ( 171 )   PDF(1066KB) ( 538 )   
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为了降低计算成本并节约系统功耗,信号处理最新出现的理论-分布式压缩感知(Distributed Compressed Sensing,DCS)成为视频技术的应用焦点。为此,一种基于多假设预测的视频DCS(VDCS)方案被提出。在VDCS的解码端,当前帧的预测来自于以前重构的参考帧(CS帧),而残差作为重构条件用于改善视频的重构质量。实验结果表明,提出的残差-预测VDCS方法重构视频信号的峰值信噪比(PSNR)优于MH-BCS-SPL和传统的JSM-DCS处理方法。