计算机科学

江海燕,周明全,武仲科,郭迪,张旭

计算机科学. 2014, 41 (5): 1-7. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.001

摘要 ( 300 )

PDF(1892KB) ( 676 )

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综合论述了真实感图形学的主要研究内容之一——物体表面质感。阐明了影响物体表面质感的两个因素:物体表面的光学特性和几何细节。根据光线在物体表面的反射、次表面散射、透射等情况,重点综述了表征物体表面质感的一般模型和具体模型分类。详细分析了具体的BRDF模型、SVBRDF模型、BSSRDF模型、TSVBRDF模型和BTF模型,总结了这几种模型各自的特点、适用范围、绘制效果。展示了真实感表面质感绘制在影视制作、游戏产业、虚拟设计、文化遗产保护等领域的应用情况。最后对真实感表面质感绘制的研究进行了总结和展望。

认知无线网络的认知能力保障方法研究综述

冯光升,郑晨,王慧强,赵倩,吕宏武

计算机科学. 2014, 41 (5): 8-13. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.002

摘要 ( 181 )

PDF(937KB) ( 512 )

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认知无线网络通过对无线环境的感知获得频谱空洞信息,并以动态频谱接入为关键技术,机会地使用空闲频谱,与传统的无线网络相比,具有更高的网络通信资源利用率。认知能力作为认知无线网络的本质属性,其安全保障直接关系到认知无线网络的实用化进程。由于网络结构的复杂性、节点的移动性等问题,认知能力在各个认知环节中均面临不同程度的安全威胁。首先从认知循环:认知通信、资源感知、推理决策和服务适配4个环节分析认知能力保障所面临的安全问题以及相应的解决方案,然后总结现有方法的不足和缺陷,提出认知能力保障策略基于信任机制的发展趋势；最后指出未来认知能力保障领域所面临的挑战,并对该领域的研究方向进行了展望。

CPU-GPU协同计算加速ASIFT算法

何婷婷,芮建武,温腊

计算机科学. 2014, 41 (5): 14-19. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.003

摘要 ( 409 )

PDF(495KB) ( 976 )

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ASIFT(Affine-SIFT)是一种具有仿射不变性、尺度不变性的特征提取算法,其被用于图像匹配中,具有较好的匹配效果,但因计算复杂度高而难以运用到实时处理中。在分析ASIFT算法运行耗时分布的基础上,先对SIFT算法进行了GPU优化,通过使用共享内存、合并访存,提高了数据访问效率。之后对ASIFT计算中的其它部分进行GPU优化,形成GASIFT。整个GASIFT计算过程中使用显存池来减少对显存的申请和释放。最后分别在CPU/GPU协同工作的两种方式上进行了尝试。实验表明,CPU负责逻辑计算、GPU负责并行计算的模式最适合于GASIFT计算,在该模式下GASIFT有很好的加速效果,尤其针对大、中图片。对于2048*1536的大图片,GASIFT与标准ASIFT相比加速比可达16倍,与OpenMP优化过的ASIFT相比加速比可达7倍,极大地提高了ASIFT在实时计算中应用的可能性。

一种改进的优先级列表任务调度算法

李静梅,王雪,吴艳霞

计算机科学. 2014, 41 (5): 20-23. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.004

摘要 ( 180 )

PDF(684KB) ( 1211 )

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异构多核处理器任务调度是高性能计算领域的重要问题。针对优先级列表调度算法中存在的优先级排序方法失当、调度结果不理想的问题,提出一种改进的优先级列表任务调度算法。该算法对传统优先级列表任务调度中以任务执行时间平均值作为参数的优先级计算方式进行优化,提出一种基于异构核性能差异性、依赖任务特征加权优先级的排序方式。在此基础上,以当前格局下每个任务的向后关键路径执行时间为权值作为任务分配到处理器内核的依据,克服贪心思想在内核选择中带来的局部最优解问题。此外,在任务分配阶段利用任务复制和区间插入技术,缩短任务最早开始时间,提高处理器利用率。实例分析和模拟实验结果表明,该算法可有效降低任务的执行时间,能发挥异构多核处理器优势。

基于逻辑门类型的老化路径约减算法

邢璐,梁华国,严鲁明,张丽娜,余天送

计算机科学. 2014, 41 (5): 24-26. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.005

摘要 ( 159 )

PDF(337KB) ( 477 )

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随着CMOS集成电路工艺尺寸的不断缩小,电路可靠性问题日益严重,而由NBTI效应引起的电路老化问题尤其突出。由于实际电路大多比较复杂,路径较多,如果对所有路径进行老化预测,工作量会非常大。针对这一实际难题提出了一种基于电路路径中门种类和数目的迭代算法,用来划分和约减电路中不受老化影响电路功能的电路路径。该方法根据路径中每类门的数目和门种类对电路老化的不同影响程度将电路路径进行分类,约减掉不需要预测老化的路径,减少了老化预测的工作量,提高了电路老化预测的效率。

面向SIMD扩展部件的循环优化研究

侯永生,赵荣彩,黄磊,韩林

计算机科学. 2014, 41 (5): 27-32. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.006

摘要 ( 144 )

PDF(790KB) ( 512 )

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高性能微处理器中普遍采用SIMD向量扩展作为计算加速部件。在深入研究SIMD扩展部件数据依赖关系约束条件的基础上,提出一种基于依赖关系逆向图的Tarjan扩展算法,提高了SIMD并行性识别率,并结合传统向量化方法,实现了面向SIMD扩展部件的循环优化技术,消除了不可向量化语句对可向量化语句在数据重组中不必要的开销。实际程序测试结果显示,其在基于依赖关系的SIMD并行性判定方面优于ICC编译器,经过循环优化后,最终生成的SIMD代码其执行效率平均提高了12%。

一种BIST测试激励的聚类移位压缩方法

涂吉, 王子龙, 李立健

计算机科学. 2014, 41 (5): 33-36. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.007

摘要 ( 173 )

PDF(326KB) ( 517 )

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提出一种针对内建自测试的测试激励聚类移位压缩方法。对难测故障的测试向量进行聚类压缩,将测试向量划分为若干类,每类内的向量相互之间最多只有一比特相异,从每类中只选取一个种子向量存储到ROM中。为了进一步提高测试向量压缩率,对聚类后的种子向量再进行移位压缩。实验结果表明,聚类移位压缩具有较高的测试数据压缩率,能减少难测向量存储单元,且能以芯片频率进行测试。

FPGA芯片的链结构LUT自测试方法研究

张双悦, 李硕, 王红, 杨士元

计算机科学. 2014, 41 (5): 37-40. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.008

摘要 ( 542 )

PDF(339KB) ( 558 )

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基于内建自测试(BIST)思想的FPGA测试方法利用被测芯片中的资源来构建测试所需的TPG或ORA,以减少测试对输入输出引脚和外部ATE的需求。传统的FPGA芯片BIST方法仅考虑自测试结构内被配置为CUT的资源,从而需要进行多次组测试来完成整个芯片的测试。在现有LUT自测试链结构的基础上,通过合理选择TPG的电路结构及测试配置,能够在相同测试开销下增加TPG部分的故障覆盖率,提高测试效率。

基于多叉树的多权限群组密钥管理

徐旸, 周薇, 杜秋双, 王国军

计算机科学. 2014, 41 (5): 41-45. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.009

摘要 ( 217 )

PDF(437KB) ( 554 )

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在多权限群组通信中,由于用户可根据不同权限获取不同的数据资源,因此其安全问题比传统(单一权限)群组通信更难处理。为此,提出一种新的集中式多权限群组密钥管理方案,即采用多叉树构建密钥图,并为图中节点分配ID,以便用户快速推算出节点间的关系,从而确定需更新的密钥。当群组内的用户关系发生变化时,其他用户可通过单向函数、旧密钥以及密钥更新素材来实现密钥的更新。理论分析与模拟实验显示,相比现有的方案,新方案在保证前/后向安全性的同时,降低了密钥存储和更新的开销,具有更好的性能表现。

一种基于准同步检查点的虚拟机卷回恢复算法

张展, 左德承, 黄友富, 何辉

计算机科学. 2014, 41 (5): 46-49. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.010

摘要 ( 185 )

PDF(377KB) ( 428 )

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针对典型的云平台下虚拟化系统的特点,提出了一种结合选择性日志的准同步检查点算法VM_QSC:保持不同虚拟机节点固有的优化检查点周期,通过物理节点Hypervisor选择性地进行虚拟机的消息日志的稳定存储,在全局监控节点维护虚拟机一致线信息,保持全局的一致性。与传统的准同步检查点和同步检查点相比,该算法维持了虚拟机检查点设置的自主性,并显著降低了虚拟化系统的容错开销,可以有效应用于云计算环境下的虚拟资源管理和动态迁移。

准完全最大距离伪随机测试研究

邬晟峰, 吴悦, 徐拾义

计算机科学. 2014, 41 (5): 50-54. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.011

摘要 ( 183 )

PDF(507KB) ( 480 )

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对超大规模集成电路进行随机测试的测试码之间的距离作了定量分析,在此基础上,改进了最大距离随机测试算法中测试码的生成方法,使得所生成的伪随机测试码集合同时达到最大海明距离与近似最大笛卡尔距离。因此每一个测试码可以尽可能多地独立检测到更多不重复的故障。进而提出了准完全最大距离测试新算法的思想和构建理论,并详细阐述了该算法的执行流程。在ISCAS'85基准电路上进行的大量实验数据分析表明,本方法确实有效地提高了随机测试效率,降低了随机测试成本。

用不同敏化方法提高超速测试的故障覆盖率

魏建龙, 邝继顺

计算机科学. 2014, 41 (5): 55-58. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.012

摘要 ( 158 )

PDF(955KB) ( 716 )

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面向小时延缺陷(small delay detect,SDDs)的测试产生方法不仅要求测试产生算法复杂度低,还要尽可能地检测到小时延缺陷。超速测试避免了因测试最长敏化通路而带来的测试效率过低的问题,而且它要求测试向量按敏化通路时延进行分组,对每组分配一个合适的超速测试频率,再采用一种可快速、准确选择特定长度的路径选择方法来有效地提高测试质量。同时,文中首次通过优先选用单通路敏化标准对短通路进行检测,对关键通路有选择地进行非强健测试,相对采用单一的敏化方法,能以很小的时间代价提高含有小时延缺陷的结点的跳变时延故障覆盖率(TDF)。在ISCAS’89基准电路中对小时延缺陷的检测结果表明:用不同敏化方法进行测试产生,能在低的cpu时间里取得更高的跳变时延故障覆盖率。

一种面向多核的可重构容错方法

张绍林, 杨孟飞, 刘鸿瑾, 姜宏, 王若川

计算机科学. 2014, 41 (5): 59-63. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.013

摘要 ( 272 )

PDF(699KB) ( 492 )

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随着二代导航、载人航天、深空探测等空间应用对星载电子产品的低功耗和抗辐射容错能力提出更高的需求,传统多机冗余设计星载计算机面临着亟需进行设计升级换代。将可重构技术应用到多核片上系统的设计中,提出了一种基于动态可重构的容错体系结构,在硬件层提高系统的容错能力和扩展性对未来空间工程应用具有重要意义。首先介绍了多核片上系统和可重构技术的基本概念,简要分析了国际宇航可重构系统的研究案例。随后提出了一种基于动态可重构的容错体系结构,即通过基于系统降级的重构策略来实现系统级容错。在方案验证环节,采用LEON3作为处理单元,对容错模块功能进行了仿真验证。仿真结果表明,容错控制满足预期的设计需求。最后对后续工作做了简要规划,并对可重构容错方法设计进行了总结。

分布式系统监控资源多目标优化分配

何盼, 袁月, 吴开贵

计算机科学. 2014, 41 (5): 64-67. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.014

摘要 ( 147 )

PDF(431KB) ( 481 )

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针对分布式系统松耦合和动态配置的特点,提出采用监控资源分配进行组件监控周期的选择以达到可靠性保障和资源优化的目的。为了建立监控资源分配模型,首先采用马尔可夫链理论分析了监控策略下的系统可靠性模型；其次分析了监控机制的两种不同代价；再次选择了系统可靠性约束下的多目标监控资源分配模型,它通过最小化监控代价选择恰当的组件监控周期；最后应用遗传算法解决该优化模型。通过实验验证了监控资源分配的必要性和在可靠性优化中的作用,实验表明:监控资源分配能够达到资源优化和可靠性保障的目的；与单目标资源分配相比,多目标分配能够达到更好的优化效果。

一种改进相似性度量的协同过滤推荐算法

文俊浩, 舒珊

计算机科学. 2014, 41 (5): 68-71. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.015

摘要 ( 170 )

PDF(330KB) ( 545 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

协同过滤算法是目前电子商务推荐系统中最重要的技术之一,其中相似性度量方法的效果直接决定了推荐系统的准确率。传统的相似性度量方法主要关注用户共同评分项之间的相似度,却忽视了用户共同评分项和用户所有评分项之间的关系。用户共同评分项和用户所有评分项之间的关系可以通过Tanimoto系数来计算,然而Tanimoto系数是基于二值模式下的运算,因此直接运用于推荐系统中的效果并不理想。基于上述问题提出了修正的Tani-moto系数,并将用户共同评分项和用户所有评分项之间的关系融入到传统的相似性度量方法中。实验表明该算法在一定程度上提高了推荐的效率和准确度。

基于PSO的多目标测试用例预优化

陈云飞, 李征, 赵瑞莲

计算机科学. 2014, 41 (5): 72-77. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.016

摘要 ( 162 )

PDF(524KB) ( 461 )

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随着软件规模的增大,在软件回归测试中,重复执行庞大的全部测试用例集已不再现实。在这种情况下,对测试用例集进行预处理就尤为重要。测试用例预优化是寻找最佳测试用例执行序列的一种技术。在实际的软件回归测试中,基于多目标的测试用例优化技术已逐步取代了单目标优化；应用进化算法解决多目标测试用例预优化是当前研究的热点。但由于进化算法主要是基于种群进行遗传迭代,种群间的交互机制相对复杂,算法的执行效率会随着种群及测试用例集规模的增大而显著下降。针对上述情况,提出了一种基于粒子群优化算法(PSO)的测试用例预优化方法,设计了粒子的表示和状态更新方式,研究了不同粒子更新方式和迭代次数及粒子群大小对多目标测试用例预优化结果的影响。实验结果显示 ,同基于NSGA-Ⅱ的方法相比,所提方法的执行效率显著提高,可以解决实际回归测试中的多目标测试用例预优化问题。

一种k跳回溯可信QoS重路由机制

杨蕾,王兴伟,黄敏

计算机科学. 2014, 41 (5): 78-81. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.017

摘要 ( 132 )

PDF(670KB) ( 442 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

在可信网络中,由于存在链路或节点失效,需要进行重路由。考虑到用户的服务质量QoS (Quality of Ser-vice)和可信需求且为了减少算法开销,提出了一种k跳回溯可信QoS重路由机制。该机制以k作为最大回溯跳数,从失效节点(或链路)的前一节点开始逐跳进行回溯选路,同时尽可能复用路径的原有链路。构建了网络模型和用户信任评估模型,并给出了用户需求描述、满意度计算方法和路径评判标准。仿真结果表明,该机制是可行和有效的,同现有机制相比,在满足用户需求的同时,提高了重路由成功率和用户满意度,并减少了重路由时间。

基于多探寻局部敏感哈希和单词映射链投票的图像检索方法

许喆,陈福才,李邵梅,李星

计算机科学. 2014, 41 (5): 82-85. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.018

摘要 ( 176 )

PDF(430KB) ( 580 )

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为解决基于欧氏局部敏感哈希(E2LSH)的视觉词典法存在的内存消耗大、在图像背景明显变化时检索精度不高及增大数据库规模导致检索效率降低的问题,在采用多探寻LSH对特征点进行聚类的基础上提出的基于嵌入汉明码的单词映射链投票的图像检索方法。该方法首先采用多单词映射和软量化思想构造单表视觉词典,缩小词典规模以降低内存消耗；然后通过嵌入汉明码生成单词映射链,并提出一种权重赋予函数来增加检索精度；最后对匹配返回的单词映射链进行加权投票完成图像检索。实验结果表明,该方法能有效降低检索的内存消耗,提高检索精度,且适用于大规模数据库条件下的检索处理。

基于模糊综合决策的服务器推送方法

蒋乾悦,张亚英

计算机科学. 2014, 41 (5): 86-90. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.019

摘要 ( 148 )

PDF(415KB) ( 466 )

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传统的服务器推送技术不能根据不同的应用场景动态地调整推送方案。提出了将模糊综合决策模型应用于服务器推送的技术,将传统的长轮询技术和轮询技术相结合,提出了一种基于模糊综合决策的复合式轮询技术。并将此推送技术应用于道路交通实时监控平台,使平台在实时信息发布时既能满足不同用户的实时性要求又能充分利用系统服务器资源。

一种WSN中的三层多维事件协作检测算法

王浩云,刘佼佼,方贺贺,任守纲,徐焕良

计算机科学. 2014, 41 (5): 91-96. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.020

摘要 ( 162 )

PDF(525KB) ( 392 )

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提出了一种适用于无线传感器网络的三层多维事件协作检测算法。传感器节点通过计算均值向量序列的相似度发现异常,并通过投票机制确认事件发生。簇头节点根据边界向量序列的相似度,利用改进的K均值聚类算法对多维事件数据进行分类和合并。汇聚节点利用事件属性数据的概率分布,匹配检测出事件的类型。理论分析和仿真试验的结果表明:与传统集中式的事件检测算法相比,该算法能在噪声干扰下提高对多维事件的检测精度,降低算法的通信量和计算复杂度,延长网络的生存时间。

一种高可靠可控双冗余以太网的设计与实现

王一茗,张可,陈龙

计算机科学. 2014, 41 (5): 97-101. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.021

摘要 ( 312 )

PDF(973KB) ( 948 )

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提出了一种高可靠可控双冗余以太网架构方案,其通过在两个网卡上发送内容相同的数据包,防止出现网络丢包时的信息丢失。在以太网的用户数据头部添加帧冗余标签用于标识冗余和非冗余数据以及区别冗余数据的不同帧,当网络出现故障时,可以达到零故障恢复时间。引入网络诊断功能,通过节点间的软件收发和处理诊断相关的UDP报文来判断网络是否出现故障,并及时记录。通过Winsock SPI和API实现网络的冗余通信和诊断功能,以保持对应用层网络程序透明,同时又保证网络的高可靠性和可用性。实验表明,在局域网内可以容忍多个不同节点到交换机的故障,增加网络发送的数据量,以实现较高的容错率。

基于QoE的VoIP带宽分配机制研究

羊秋玲,金志刚,黄向党

计算机科学. 2014, 41 (5): 102-106. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.022

摘要 ( 186 )

PDF(407KB) ( 384 )

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利用比例积分微分(PID)控制理论控制IP语音(VoIP)数据流带宽需求和用户体验(QoE)之间的平衡关系,并将该信息纳入带宽再分配模型中,提出一个基于QoE的带宽分配机制QBAV(QoE-based bandwidth allocation mechanism for VoIP application),它在满足用户期望QoE的同时兼顾带宽分配的公平性。理论证明该算法满足非线性问题最优化约束条件,所分配带宽满足目标函数全局收敛。仿真结果表明,该算法分别以低于传统NRG算法9%及最新FC-MDI-S算法15%的带宽满足了90%以上用户的期望QoE,避免了现有带宽分配机制针对小部分高优先级数据流的弊端,提高了VoIP业务的整体性能及网络利用效率。

基于地理位置的车载自组织网络路由协议的研究

马志欣,刘海英,谢显中

计算机科学. 2014, 41 (5): 107-110. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.023

摘要 ( 157 )

PDF(937KB) ( 663 )

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由于车载自组织网络(Vehicular ad hoc networks)具有特殊的节点类型和信道特性,采用传统Ad hoc网络路由协议无法取得满意的性能。实现高速可靠的数据传输速率,需要研究新兴的路由算法。基于贪婪算法的地理位置辅助路由是目前VANET路由的主流思路。主要研究基于地理位置的路由协议,对GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing)协议进行改进,引入了向量的概念来改进 GPSR路由协议的贪婪转发模式,即在选择下一跳节点时不仅要考虑到目的节点的距离,还要考虑城市环境中的十字路口节点,并增加了预测模式来预测车辆在十字路口的移动以提高路由协议的效率。

基于SVM的中文类比检索方法

梁超,吕钊,顾君忠

计算机科学. 2014, 41 (5): 111-115. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.024

摘要 ( 179 )

PDF(486KB) ( 368 )

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随着互联网的不断发展,用户因不能准确输入查询关键字而无法准确获取未知领域信息的问题日益严重。作为一种根据已知领域知识获取未知领域知识的全新检索方式,类比检索逐渐成为研究热点。类比检索通过分析词对之间的潜在关系而准确地返回目标信息。例如,给定类比查询请求Q={A:B,C:?},A与B之间具有某种潜在关系,类比检索的目标是得到?所代表的目标词(集)D,其中A与B的关系和C与D的潜在关系相似。类比检索的两个难点是潜在关系挖掘和目标词抽取,这两个问题对于中文而言,更具挑战性。提出了基于SVM的中文类比检索方法(SVM based Chinese Analogy Retrieval,SVMbCAR)。该方法的两个主要成分包括基于SVM的关系代表词抽取和目标词确定。基于真实测试数据集(包含源自人立方的600个人物实体对)的实验表明,SVMbCAR方法抽取关系代表词的准确率为82.3%,抽取目标词的准确率为90.5%。

基于网络编码的无线网络多路径机会路由算法

韩莉,钱焕延

计算机科学. 2014, 41 (5): 116-119. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.025

摘要 ( 134 )

PDF(334KB) ( 411 )

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提出了一个效用优化模型,以最大化整个网络的吞吐量,并在各个流之间均衡分配带宽资源。基于该模型,结合无线网络的广播特性和机会路由的思想,构造单播多路径路由,并应用网络编码简化数据调度。性能分析与仿真实验表明,算法在稠密网络及存在多个流的条件下,可以取得比同类协议更大的吞吐量、更低的网络整体开销和更合理的带宽资源的分配。

一种基于同义词词林的中文大规模本体映射方案

王汀,邸瑞华,李维铭

计算机科学. 2014, 41 (5): 120-123. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.026

摘要 ( 212 )

PDF(353KB) ( 630 )

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本体映射是解决本体异构问题的重要途径和手段,中文知识是网络开放知识库的重要组成部分,但现有的中文本体映射系统在面对大规模本体映射任务时,显得效率较低且可用性不高,目前仍缺乏针对中文大规模本体映射的相关系统。为了解决中文大规模本体的映射问题,设计并实现了一个面向中文的大规模本体映射系统。首先,提出了一种基于拟核力场势函数的大规模本体压缩方法；其次,提出了一种基于同义词词林的中文概念等价关系确定算法；再次,实现了大规模中文本体映射的原型系统；最后,将本系统与相似度计算相关典型算法进行比较,证明其具备一定的可用性和较高的总体性能。

多优先级可调速率队列中延迟与速率优化控制研究

杨天明,刘景宁

计算机科学. 2014, 41 (5): 124-128. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.027

摘要 ( 146 )

PDF(435KB) ( 432 )

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在队列网络中,延迟和速率优化控制是一个复杂的问题。针对多优先级、可调服务速率的M/G/1队列,在约束条件为每种优先级业务的平均延迟的情况下,研究了队列的两种凸优化问题,即最小化平均延迟向量的凸函数和最小化平均业务代价的凸函数,并分别提出了一种优化算法。算法使用虚拟队列技术,对这两种具有动态cμ规则变量的优化问题进行了求解。然后算法自适应选择一个严格的优先级政策,以响应在每个忙阶段中观察时刻前的各种业务级别的延迟。利亚普诺夫漂移分析和仿真结果验证了算法的优化性能,并且表明文中所提优先级政策所花费的队列统计资源有限,或者为0。

一种面向Android平台的多媒体数字版权管理系统

王真,张志勇,常亚楠

计算机科学. 2014, 41 (5): 129-132. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.028

摘要 ( 162 )

PDF(949KB) ( 396 )

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针对移动终端多媒体音视频数字版权保护问题,设计了一种面向Android平台的数字版权保护方案。该方案采用3DES加密算法,并将数字许可证与移动终端设备硬件绑定,实现了多媒体安全播放和使用控制,以及终端设备间的数字权利分享。实验结果表明,该方案安全性高、加解密速度快,使用控制功能满足了Android平台数字内容版权保护的实际需求。

具有不同代理群的多代理多签名方案

刘丹妮,王兴伟,黄敏

计算机科学. 2014, 41 (5): 133-136. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.029

摘要 ( 152 )

PDF(375KB) ( 388 )

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目前在大多数多代理多签名(multi-proxy multi-signature,MPMS)方案中,所有的原始签名人指定同一个代理群生成代理签名。然而在很多实际应用中,每个原始签名人经常需要在自己所在的组织中选择代理群,从而导致各个原始签名人需要选择不同的代理群,代表自己生成代理签名。现有的多代理多签名方案中还没有考虑这方面的需求。提出一个可以指定不同代理群的MPMS方案。在该方案中,可以指定一个多人的验证群合作验证最终签名的合法性。为证明方案的安全性,对现有的安全模型进行改进,在计算Diffie-Hellman假设的基础上,验证所提方案是安全的。与已有方案相比,本方案更加安全和有效。

面向云存储的高性能数据隐私保护方法

孙辛未,张伟,徐涛

计算机科学. 2014, 41 (5): 137-142. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.030

摘要 ( 167 )

PDF(736KB) ( 417 )

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随着云计算和云存储技术的飞速发展,越来越多的企业和个人使用云存储来保存数据或备份数据。但用户将私有数据上传到云端的同时,也丧失了对数据的绝对控制权,用户数据的隐私保护问题成为云存储发展不得不解决的问题。为了解决这一问题,提出一种新的针对云存储的数据隐私保护方法BSBC(Bit Split Bit Combine),它在上传前,将数据按照比特位进行拆分,重新组装后形成多个数据文件,再分别上传到云存储服务器；下载时,先将所有数据文件下载,然后通过位合并再恢复成原始文件。实验证明这种方法可以保护用户数据的隐私,同时可比传统加解密获得17～35倍的性能提升。然后将核心的位拆分、位合并代码模块用汇编语言进行优化,对汇编语言进行指令调度优化,以减少数据冲突和流水线停顿。最终,采用BSBC方法比传统加解密可以获得25～35倍的性能提升。

对改进LMAP+协议的启发式攻击策略

王超,秦小麟,刘亚丽

计算机科学. 2014, 41 (5): 143-149. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.031

摘要 ( 132 )

PDF(597KB) ( 378 )

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随着无线射频识别(RFID)系统的广泛应用,RFID安全问题亟待解决。为了降低标签的计算代价,一系列只运用位与、位或、位异或、循环移位等操作的超轻量级RFID认证协议受到越来越多的关注,但是目前提出的超轻量级RFID认证协议不能保证很好的安全性。针对2012年Gurubani等人提出的改进的LMAP+协议,设计了一种基于模拟退火算法的启发式攻击策略,其能够成功推测秘密数据；并结合Jules等人提出的不可追踪性模型对改进的LMAP+协议进行追踪性攻击,通过重复攻击策略实验,完成全泄漏攻击。实验结果表明在攻击过程中仅利用窃听阅读器和标签间通信数据的被动攻击方法,推测的秘密数据就已逼近真实数据,且在完全泄漏攻击实验中约有70%的概率完全破解秘密数据,攻击过程收敛速度快,达到了较好的攻击效果。

基于混合组合双向拍卖的网格资源分配方案

肖迎春,王汉武,李梦雄

计算机科学. 2014, 41 (5): 150-154. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.032

摘要 ( 134 )

PDF(530KB) ( 542 )

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针对组合双向拍卖中节点或实体在单次拍卖中分别扮演资源提供者和资源需求者时所具有的不同特点,提出了混合组合双向拍卖模式,即在拍卖中节点本身不单是资源提供者同样也是资源需求者。在此前提下,结合信任度在资源分配安全性以及服务质量方面的作用,将信任度引入到定价调整中,从而优化资源的分配。仿真实验结果表明,所提出的资源分配方法在提高拍卖效率和单位效用正向激励以及防止恶意节点方面均优于已有方案。

Hadoop云平台中基于信任的访问控制模型

刘莎, 谭良

计算机科学. 2014, 41 (5): 155-163. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.033

摘要 ( 166 )

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Hadoop云计算平台是当下最流行的云平台之一,其现有的访问控制模型采用Kerberos进行身份验证,结合基于ACL的访问授权机制,通过Delegation Token和Block Access Token等令牌,实现了该平台中简单的访问控制。该模型具有明显的缺点,即仅仅在授权时考虑了用户身份的真实性,没有考虑用户后期行为的可信性,而且权限一经授予就不再监管。提出一种适用于Hadoop云平台的基于信任的访问控制新模型——LT。LT模型基于现有的Hadoop访问控制模型,为每个用户设定信任值,通过用户在集群中的行为记录实时地更新用户信任值,并根据这个信任值动态地控制用户对平台的访问。与Hadoop平台现有的访问控制模型相比,该模型所实现的访问授权不再是一个关口控制,而是一个实时动态的过程,其粒度更细并且具有更高的安全性和灵活度。实验证明,该模型不仅正确有效,而且克服了现行Hadoop平台中访问控制安全性不足的缺点,能够动态、有效地控制用户对集群中资源的访问及使用。

基于概率分布自适应的化学反应的元启发式优化算法运用于包匹配

王则林,吴志健,尹兰,邓长寿

计算机科学. 2014, 41 (5): 164-167. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.034

摘要 ( 135 )

PDF(377KB) ( 433 )

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包匹配是防火墙、路由器等设备中重要的研究焦点,它的速度直接影响着设备的性能。根据当前群的样本信息,把信息熵和直方图的理念引入当前群的信息统计,进而运用这些信息去动态调整化学反应的元启发式算法的相关参数。首次从当前群样本的角度,而不是假设全体样本的分布去分析问题。从实验结果看,其达到了很好的预期效果。基于化学反应的元启发式智能算法由于参数的动态调整,包匹配的规模和性能之间的联系更弱,从而使此智能算法更适合包匹配。

社交网络中一种基于社区推荐的信任模型

张丰,王箭,赵燕飞,杜贺

计算机科学. 2014, 41 (5): 168-172. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.035

摘要 ( 275 )

PDF(418KB) ( 443 )

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信任度计算一直是社交网络中备受人们关注的问题,而对陌生节点的信任度计算更是其中的研究热点。目前多数的信任模型由于推荐证据的不完整使得对陌生节点信任度计算准确性不高。随着社区数量的不断增多,基于社区的社交网络成为当今社交网络发展的一种趋势,引入社区推荐模型替代原有的节点推荐模型来提高推荐证据的完整性和可靠性,进而提高陌生节点信任度计算的准确性；同时考虑友群信任度对社区信任度的影响,并给出社区关联度因子来解决社区推荐可能存在的合谋攻击。最后,通过仿真实验验证了该模型的合理性和有效性。

基于多子网交汇点的以太网物理拓扑发现算法

曾光,陈性元,杜学绘,王超

计算机科学. 2014, 41 (5): 173-177. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.036

摘要 ( 189 )

PDF(1296KB) ( 435 )

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首先介绍了目前以太网物理拓扑发现的主要算法及存在的问题,然后提出了一种基于多子网交汇点的拓扑发现算法。算法围绕交汇点和利用最小需求地址转发表信息来推理、约简和建立物理拓扑连接关系。结合一种典型的多子网拓扑进行了算法推导。理论与应用分析表明,该算法能够利用不完整的地址转发表构造出整个网络拓扑结构,在发现效率和准确性等方面都有了较大提高,适用于解决包含哑设备的大型、异构的多子网拓扑发现问题。

基于离群点挖掘的工业控制系统异常检测

陈庄,黄勇,邹航

计算机科学. 2014, 41 (5): 178-181. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.037

摘要 ( 365 )

PDF(425KB) ( 582 )

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目前,工业控制系统广泛应用于我国电力、水利、污水处理、石油天然气、化工、交通运输、制药以及大型制造行业,针对工业控制系统的攻击越来越频繁,而目前市场上工业控制系统的安全产品十分稀少。虽然主流的组态软件具有控制变量报警功能模块,但其只能处理单一变量超过阈值时的报警,不能识别出由多个变量共同引起的异常。为此,针对工业控制系统的变量数据、通信协议、高实时性等特点,提出了基于自适应聚类的离群点挖掘方法——ACBOD方法,该方法包括数据采集、聚类、簇的标识以及簇的离群点检测4个阶段,对工业控制系统OPC Server上的变量数据进行数据分析。实验证明,该方法可以很好地发现工业控制系统中的异常数据,并能够发现未知的异常,能够极大地提高工业控制系统的安全防护能力。

基于(t,n)门限的数据库水印算法研究

王具龙,陈继红

计算机科学. 2014, 41 (5): 182-185. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.038

摘要 ( 225 )

PDF(331KB) ( 421 )

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在已有水印算法的基础上提出一种基于(t,n)门限的数据库水印算法。算法首先利用改进的Lagrange插值多项式秘密地将版权水印分存,得到分存后的二进制水印信息,然后采用单向Hash函数对数据库中的元组进行标记,根据该标记和候选属性MSB位之间的奇偶关系确定水印嵌入位置,最终引入一种匹配关系将二进制水印信息嵌入到数据库的数值型属性中。实验结果表明,该算法具有很好的安全性和抗攻击能力。

面向自主Web服务的态势信息监视模型及其实现技术

陈超,张红军,毛新军,尹俊文,侯富

计算机科学. 2014, 41 (5): 186-189. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.039

摘要 ( 132 )

PDF(359KB) ( 450 )

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为了应对互联网环境的开放性和动态性,需要加强传统服务的自主性并对其服务态势状况进行有效监视和管理,从而为自主Web服务的灵活应用以及适应调整提供有效支持。在传统的SOA架构基础之上,对Web服务进行了自主化扩展,提出了自主Web服务的态势模型及其监视架构,设计和实现了相应的软件平台,并开展了案例分析来验证模型和实现技术的可行性。

构件近似匹配的度量研究

吴新星,胡国胜,陈仪香

计算机科学. 2014, 41 (5): 190-195. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.040

摘要 ( 168 )

PDF(997KB) ( 419 )

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针对构件在实际应用中往往不能完全满足用户需求的问题,通过比较需求的前置和后置与构件的前置和后置间的关系,提出了一种评估构件对需求近似匹配性的度量方法,来定量地刻画构件的具体实现与用户需求的近似关系。在此基础上,通过复用构件之间的约束关系,给出了基于构件的软件对用户需求近似匹配的度量规则。

一种将需求模型转换为软件体系结构模型的方法

谢仲文,李晓燕,李彤,代飞,于倩,张璇

计算机科学. 2014, 41 (5): 196-203. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.041

摘要 ( 292 )

PDF(702KB) ( 482 )

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需求模型到软件体系结构(SA)模型的转换是软件工程领域的一个研究热点。针对DERM所建立的ACP风格的需求模型,以扩展Petri网风格的SA模型为模型转换的目标,以行为映射为模型转换的依据,提出了一种将需求模型转换为SA模型的方法。首先,讨论了模型转换的整体思路；其次,将行为特征模型中的各个结点转换为SA模型中的构件和连接件,并提出了相应的转换规则；再次,讨论了属性特征模型中主动属性特征的转换,并提出了子系统划分的策略；最后,通过案例研究展示了该方法在从需求模型到SA模型的转换中的有效性。

状态图描述的动态切片技术

苗春雨,陈丽娜

计算机科学. 2014, 41 (5): 204-207. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.042

摘要 ( 154 )

PDF(397KB) ( 374 )

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众所周知,动态切片技术在串行计算机程序的理解、分析和验证方面非常有用,但传统的动态切片定义不适合Statechart描述。首先规范定义了适合动态切片的形式化语义模型(可观察语义),然后提出了更自然的Statechart描述的动态切片概念,正式定义了动态切片准则、动态切片生成算法和最小动态切片的概念,解释了如何提供有效的动态切片准则,并提出一种简单实用的、借助可观察语义生成最小动态切片的近似算法。

C程序控制流程模型的提取技术与实现

杨昌坤,许庆国

计算机科学. 2014, 41 (5): 208-214. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.043

摘要 ( 168 )

PDF(520KB) ( 511 )

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控制流图描述了函数执行时可能采取的执行路径。绝大多数静态分析工具都在抽象语法树之上生成控制流图并据此对程序的运行行为进行分析。在模型检测过程中,提取正确的控制流图是构建系统模型的关键。在分析C程序的抽象语法树和控制结构的基础上,设计并实现了程序控制流图提取的算法,并分析了算法的正确性。基于提取的控制流程,可对C程序的某些性质进行模型检验。

判定粗糙XML函数依赖的一种算法

殷丽凤,邱占芝

计算机科学. 2014, 41 (5): 215-218. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.044

摘要 ( 146 )

PDF(321KB) ( 408 )

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为了刻画和处理不确定XML数据,利用粒计算方法研究粗糙XML树信息系统中粗糙XML函数依赖的判定问题。基于粗糙集给出粗糙XML树信息系统的上近似、下近似的定义,借助粗糙相似关系进一步给出粗糙XML函数依赖；分析如何利用位模式表示粗糙XML树信息系统中的信息值；提出粗糙XML树信息系统中路径间的依赖关系的判定算法,并对算法的时间复杂性进行了分析。实例分析表明,信息值采用位模式时,数据格式更接近机器的内部表示,该方法可以快速判定粗糙XML函数依赖,算法的运算效率与速度也得到了提高。

一种基于图结构的Web实体排序方法

徐曜,赵政文,陈群,刘海龙,杜晶,胡嘉琪,李战怀

计算机科学. 2014, 41 (5): 219-222. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.045

摘要 ( 167 )

PDF(617KB) ( 399 )

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现阶段,用户常常希望利用搜索引擎获得期望的实体,然而传统搜索引擎只能返回包含关键字的多个文档,并不能直接返回用户想要的答案,且现有的实体排序技术主要采用权值叠加的方法,需要很多先验知识对权值进行训练。文中从搜索引擎返回的文档中提取多个候选实体,并提出一种基于图结构的算法PERA(Probabilistic Entity Ranking Algorithm),利用随机游走的思想,在不需要知道相关先验知识的情况下,将候选实体排序。经过实验验证,各个类型的正确实体均有着较高的排序分值。

一种基于排序的XML文档数据交换算法

任柯,杨霞

计算机科学. 2014, 41 (5): 223-226. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.046

摘要 ( 139 )

PDF(407KB) ( 370 )

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在XML数据交换过程中,XQuery和XSLT将XML文档以树的形式在内存中转换,不仅速度慢,而且仅能处理小文件。为了快速并高效地处理大型的XML文档,定义了XML模式的表结构,应用排序方法实现了一个三阶段的数据交换算法。首先将源XML文档转换成符合源模式的表结构,然后按照目标模式对该表进行排序,最后将排序后的表转换成符合目标模式的XML文档。实验表明,该算法不但能高效地进行XML文档的转换,而且对大型的XML文档有着很好的扩展性。

基于加权Bayes分类器的流数据在线分类算法研究

卢惠林

计算机科学. 2014, 41 (5): 227-229. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.047

摘要 ( 166 )

PDF(333KB) ( 476 )

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传统的分类算法在对模型进行训练之前,需要得到整个训练数据集。然而在大数据环境下,数据以数据流的形式源源不断地流向系统,因此不可能预先获得整个训练数据集。研究了大数据环境下含有噪音的流数据的在线分类问题。将流数据的在线分类描述成一个优化问题,提出了一种加权的Nave Bayes分类器和一种误差敏感的(Error Adaptive)分类器,并通过真实的数据集对提出的算法进行了验证。实验结果表明,文中提出的误差敏感的分类器算法在系统没有噪音的情况下分类预测的准确性要优于相关的算法；此外,当流数据中含有噪音时,误差敏感的分类器算法对噪音不敏感,仍然具有很好的预测准确性,因此可以应用于大数据环境下流数据的在线分类预测。

带共轭梯度算子的爆炸搜索算法

曹炬,李艳姣,陈钢

计算机科学. 2014, 41 (5): 230-234. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.048

摘要 ( 147 )

PDF(399KB) ( 416 )

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爆炸搜索算法作为一种全局优化算法,在迭代后期会出现收敛速度慢、精度低的问题,而传统的优化算法恰好能克服这些缺点。因此,引入一种传统算法——近似共轭梯度法,即用差商代替导数的共轭梯度法。在此基础上,提出了带共轭梯度算子的爆炸搜索算法,先引入了新的变异算子来提高算法的全局搜索能力,再运用共轭梯度法添加一个新的算子——共轭梯度算子,实现对最优炸点的局部搜索,从而提高算法的收敛速度与精度。6个常用的benchmark函数的测试结果说明,改进算法的优化结果明显优于原算法。

基于忠诚度的多智能体联盟效用分配策略

曹义亲,张贞,黄晓生

计算机科学. 2014, 41 (5): 235-238. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.049

摘要 ( 207 )

PDF(333KB) ( 367 )

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为增强多智能体系统中联盟成员效用划分的合理性,促使agent形成稳定的全局最优联盟,提出了一种基于忠诚度的多智能体联盟效用分配策略。新策略引入agent忠诚度的概念,根据agent每次参与联盟后是否服务到任务结束来对agent忠诚度进行评价,从而表示各agent的忠诚度大小,将忠诚度与各agent完成任务的能力相结合,共同决定联盟内各agent效用如何划分。理论分析和实验表明,新策略提高了对联盟效用分配的合理性,较好地满足了联盟形成机制的全局最优性、强稳定性、时效性、简单性等要求。

一类改进的埃尔米特核函数

田萌,王文剑

计算机科学. 2014, 41 (5): 239-242. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.050

摘要 ( 244 )

PDF(695KB) ( 527 )

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核函数及其参数的选择是决定支持向量机(support vector machine,SVM)分类性能的关键。基于埃尔米特多项式,利用三角核函数构造并证明了一类改进的埃尔米特核函数——三角埃尔米特核函数。该类核函数含两个核参数,其中一个核参数可由样本点到样本均值的距离简单确定,而另一个核参数仅在自然数集中选取,从而简化了该类核函数的参数优化。在双螺线数据集、棋盘格数据集及7个UCI数据集上的实验表明,该类核函数比常见的多项式核函数、高斯核函数及文献[6]提出的埃尔米特核函数有着更好的泛化性能和鲁棒性。

基于二次规划的直觉模糊数的多属性决策方法

张市芳

计算机科学. 2014, 41 (5): 243-244. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.051

摘要 ( 167 )

PDF(231KB) ( 470 )

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针对属性权重完全未知且属性值为直觉模糊数的多属性决策问题,提出了一种新的决策方法。首先引入了直觉模糊数的一些运算法则、得分函数和精确函数等概念。然后构建了一个二次规划模型,通过求解该模型获得属性的权重。接着利用直觉模糊加权平均(IFWA)算子对属性值进行集结,得到方案的综合属性值。最后利用得分函数和精确函数对方案进行排序并择优。给出的算例说明了该方法的实用性和可行性。

适合大样本的线性SVMs快速集成模型

胡文军,王娟,王培良,王士同

计算机科学. 2014, 41 (5): 245-249. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.052

摘要 ( 186 )

PDF(425KB) ( 404 )

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线性SVM具有算法简单、训练和测试速度快等优点,但不能用于解决线性不可分问题。为此,将样本数据集划分为多个集合并分别构造它们的LSVM,然后运用径向基函数的非线性组合来拟合非线性的决策函数,从而解决线性不可分问题。鉴于此,提出了一种适合非线性大样本分类的LSVM快速集成模型FMELSVM。该模型利用径向基函数RBF改善了LSVM的非线性输出能力,同时引进了优化权来提升LSVM的集成效果。UCI数据集的实验结果表明,FMELSVM在处理大样本方面具有较好的性能优势。

军事概念模型分层次验证方法研究

顾闯,杜晓明,刘彬,王桂起

计算机科学. 2014, 41 (5): 250-253. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.053

摘要 ( 347 )

PDF(364KB) ( 563 )

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概念模型验证是建模与仿真校核、验证与确认中的重点和难点。军事概念模型的内涵丰富、层次多、种类多,因而难以在一个层次上验证其全部内容。鉴于此,提出了军事概念模型分层次验证方法,将其划分为系统层、模型层、设计层3个层次,然后分析了各个层次的验证内容、验证指标、验证过程和验证方法。该方法的优点是明确了概念建模各个阶段的验证内容和验证方法,分解了验证工作的复杂性,增强了验证工作的阶段性、层次性、针对性和可操作性。

带数据约束实时系统的模型检测

倪水妹,曹子宁,李心磊

计算机科学. 2014, 41 (5): 254-262. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.054

摘要 ( 142 )

PDF(1610KB) ( 386 )

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带数据约束的实时系统是指一种既带有时间约束又带有数据变量约束的计算系统。目前将离散数据约束和连续时间约束统一在一个模型中的规范及验证研究较少。文中提出了一种既带有连续数据约束又带有离散数据约束的规范——基于连续时间的ZIA规范,并给出它的时序逻辑。MARTE是UML在嵌入式实时系统领域的建模规范,在工业界的应用非常广泛,但是目前对其模型检测的研究较少。在MARTE的基础上扩展Z,提出了Z-MARTE,并将Z-MARTE转换为基于连续时间的ZIA模型,在实现对连续时间ZIA模型检测的同时,也实现了对Z-MARTE的模型检测。最后通过一个实例进行验证,说明此方法可行有效。

基于加权Euclid范数的MTS异常检测

郭小芳,李锋,宋晓宁,刘庆华

计算机科学. 2014, 41 (5): 263-265. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.055

摘要 ( 199 )

PDF(312KB) ( 489 )

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为了提高时间序列的异常检测算法的精度,根据主成分的累积贡献率选择序列及其主成分,在k_近邻局部离群点检测算法中采用加权Euclid范数距离作为k_近邻距离,从而实现对多变量时间序列的异常检测。为了验证算法的有效性,对测试数据进行了异常检测。实验结果表明,算法的精度和查全率比传统方法具有更大的优越性。

基于无监督提取表情时空特征的情感识别

王金伟,马希荣,孙济洲

计算机科学. 2014, 41 (5): 266-269. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.056

摘要 ( 206 )

PDF(622KB) ( 403 )

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情感识别是解决智能教学系统中情感缺失问题的关键技术。针对识别时如何从视频中有效提取人脸表情时空特征的问题,提出一种采用堆叠卷积独立子空间分析模型进行无监督特征提取的识别方法,来对疑惑、愉快和厌倦3种学习中最常出现的情感进行识别。该方法检测视频中的人脸区域并进行规范化处理,采用堆叠卷积独立子空间分析模型从视频块中无监督地学习表情的时空特征,采用线性支持向量机进行分类。实验结果表明,相比使用人工特征的方法,该方法能够更有效地提取视频中人脸表情的时空特征,获得更高的识别率,同时符合实时性要求。

基于逐层剪枝的中文高频重复模式快速提取算法

张海军,刘战东,木妮娜

计算机科学. 2014, 41 (5): 270-274. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.057

摘要 ( 200 )

PDF(480KB) ( 547 )

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为了从大规模语料中快速提取高频重复模式,以递增n-gram模型为基础,使用散列数据结构提取重复串,并提出了一种基于低频字符和层次剪枝的逐层剪枝算法,用于过滤低频垃圾字串,减少I/O读写次数。在此基础上,应用改进的字串排序算法,使字符串排序可在O(n)时间内完成,从而有效提高重复模式的提取效率。实验表明,该算法是一种有效的重复模式提取算法,其I/O读写次数同语料规模呈线性关系,远小于使用首字符进行语料划分的方法,能快速有效地从规模远大于内存容量的文本语料中提取重复模式,特别适合于大规模语料的高频重复模式提取,对以重复模式为基础的新词识别、术语抽取等具有重要的支撑作用。

基于复杂网络理论的电力基础设施网络关键组件辨识

张颖淳,王淑良

计算机科学. 2014, 41 (5): 275-279. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.058

摘要 ( 185 )

PDF(981KB) ( 461 )

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电力网络作为典型的关键基础设施网络,其组件的关键性辨识对于分析、理解、识别电力网络的脆弱性,进而提出相应的保护措施和改进策略有着重要的意义。基于此,利用复杂网络理论和方法,从复杂网络统计指标、扰动下电力网络性能变化两个不同角度探讨了电力网络的关键组件辨识方法,获取了电力网络的关键节点与关键边。通过识别网络的关键组件可以控制级联故障,指出哪些组件需要重点保护,并采取缓解策略来降低其在扰动下的脆弱性。

基于项相关图的协同过滤算法

王丽萍

计算机科学. 2014, 41 (5): 280-282. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.059

摘要 ( 124 )

PDF(334KB) ( 370 )

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在电子商务中,准确的推荐结果可以提高商品的成交量,从而给企业带来更多的收益。为了提高推荐算法的准确性,提出了一种基于项相关图的协同过滤算法。以商品作为顶点,以共同购买两个商品的用户数作为连接这两个顶点的边,将用户-项评分矩阵转换成一个项相关图。根据项相关图确定项与项之间的相似性,设计了一种综合了项相关图相似性和平均值相似性的推荐算法。实验结果表明,提出的推荐算法具有很好的预测准确性,明显优于相关的项推荐算法。

基于面向分类准则的维数约简及其在人脸识别中的应用

殷飞,焦李成

计算机科学. 2014, 41 (5): 283-287. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.060

摘要 ( 301 )

PDF(941KB) ( 373 )

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针对高维数据导致的维数灾难问题,提出了一种基于面向分类准则的维数约简方法。所提准则使每个训练样本在特征空间中与同类样本尽可能接近,而与异类样本尽可能疏远。首先对每个训练样本定义同类样本加权平均距离和异类样本加权平均距离。然后基于上述两个概念分别定义总体同类距离和总体异类距离。以最小化总体同类距离和最大化总体异类距离为目的提出了面向分类的准则(Classification Oriented Criterion,COC)。最后,基于面向分类的准则推导出了一种新的维数约简方法。在公共人脸数据库ORL和Yale上的实验表明所提方法性能优于有代表性的维数约简方法。

基于属性学习的图像分类研究

林武旭,成科扬,张建明

计算机科学. 2014, 41 (5): 288-291. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.061

摘要 ( 160 )

PDF(1121KB) ( 488 )

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图像中所蕴含的属性对于图像识别有着重要作用,以往的传统分类方法往往忽略了这些特性,为此,提出一种将稀疏表示和属性学习结合用于图像分类的新方法。该方法首先对图像特征进行稀疏分解,利用系数稀疏表示重构图像特征,然后将重构的特征数据用于属性学习,通过属性分类器的训练学习完成对目标图像的属性识别,达到识别出图像种类的目的。在植物数据集上的对比试验证实了该算法的有效性和在识别准确率上相对于传统识别算法的提升。

基于图像矩的板材细胞图像取样方法研究

王建华,高巍巍,赵磊

计算机科学. 2014, 41 (5): 292-295. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.062

摘要 ( 156 )

PDF(1110KB) ( 374 )

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精确识别细胞的前提是细胞采样。利用图像矩的旋转不变性和平移不变性,提出利用图像矩的概念对细胞进行采样处理,进而提取细胞的相关数学参数。首先利用动态阈值的方法分割灰度化后的细胞图像；然后利用图像细化算法对粘连细胞进行分割处理；最后利用图像矩提取样本细胞。实验证明该方法有较好的稳定性和鲁棒性。

基于嘴部状态分类的内唇开度估计算法

黄秀清,黄巍,高强,陆云,陈传波

计算机科学. 2014, 41 (5): 296-298. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.063

摘要 ( 159 )

PDF(605KB) ( 488 )

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为了准确地识别嘴部张合程度,提出了一种基于嘴部状态分类的内唇开度估计算法。将嘴部局部图像从RGB空间转化到YIQ空间,利用牙齿、嘴唇和舌头所对应的Q值的极值点数量和位置分布将嘴部状态分为3类,对每一类分别确定不同的一阶差分范围,使得能在有舌头、牙齿存在的情况下准确地定位出内唇边界点的位置,进而计算出内唇开度值。实验结果表明,基于嘴部状态分类的内唇开度估计算法计算出的内唇开度估计值与实际值之间的相关度达95%,比经典的Saha方法提高了5%。

一种改进的小波域图像修复算法

胡文瑾,刘仲民,李战明

计算机科学. 2014, 41 (5): 299-303. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.064

摘要 ( 168 )

PDF(925KB) ( 435 )

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针对全变分小波图像修复算法在平滑区易产生阶梯效应并且噪声抑制不充分的缺陷,提出一种新颖的小波域图像修复模型。通过优化一个全变分和图像梯度的二范数的能量泛函来实现小波域的图像修复,使得在去除噪声的同时较好地保留了图像的边缘,在平滑区域削弱了阶梯效应,并利用有限差分法对所建立的扩散方程进行数值求解。实验结果表明:所提方法对于不同丢失比例的图像以及噪声图像都取得了较好的修复效果,尤其当小波系数丢失率较高时更为明显。

结合非局部均值的快速FCM算法分割MR图像研究

张翡,范虹,郝艳荣

计算机科学. 2014, 41 (5): 304-307. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.065

摘要 ( 165 )

PDF(1219KB) ( 447 )

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针对FCM算法分割医学MR图像存在的运算速度慢、对初始值敏感以及难以处理MR图像中固有Rician噪声等缺陷,提出了一种结合非局部均值的快速FCM算法。该算法的核心是首先针对MR图像中存在的Rician噪声,利用非局部均值算法对图像进行去噪处理,消除噪声对分割结果的影响；然后根据所提出的新的自动获取聚类中心的规则得到初始聚类中心；最后将得到的聚类中心作为快速FCM算法的初始聚类中心用于去噪后的图像分割,解决了随机选择初始聚类中心造成的搜索速度慢和容易陷入局部极值的问题。实验表明,该算法能够快速有效地分割图像,并且具有较好的抗噪能力。

轻量级的全息道路交通状态视觉检测的研究

汤一平,黄磊磊,严杭晨,马宝庆

计算机科学. 2014, 41 (5): 308-314. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.066

摘要 ( 229 )

PDF(941KB) ( 582 )

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针对道路拥堵检测难、交通基本参数获取计算复杂度高等问题,提出了一种轻量级的全息道路交通状态视觉检测方法。为了能在嵌入式系统上同时实现道路拥堵状态和各种交通基本参数的视觉自动化检测,首先通过定制道路区域并自动生成均匀分布的采样点,采用以点代面的设计思想,来减少图像处理的计算资源和存储资源；其次,采用背景差法和帧间差法相结合的处理方法分别得到非存在采样点、存在采样点、移动存在采样点和静止存在采样点；接着,采用非存在采样点实现精准快速的道路背景建模,根据存在采样点的空间分布情况获取一些重要的交通基本参数,并利用静止存在采样点的空间排列情况进行拥堵分析。实验结果表明,文中提出的检测算法具有计算效率高、耗费资源少、检测范围广、鲁棒性强等优点,能快速并准确地检测出各种交通基本参数和道路拥堵状态。

结合过渡区的多元线性回归昆虫图像分割方法

兰红,王璇

计算机科学. 2014, 41 (5): 315-319. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2014.05.067

摘要 ( 161 )

PDF(940KB) ( 465 )

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针对多元线性回归模型对含阴影的昆虫图像边界分割不准确的问题,提出一种结合过渡区的多元线性回归优化算法。算法首先对多元线性回归模型进行范数优化。即根据图像的RGB三色板信息建立多元线性回归基本模型,再利用余弦范数对模型进行优化。优化后算法对图像的分割效果有所改进,但仍保留了图像阴影部分,因而引入过渡区算法对边界和阴影进行分割,实现图像边界的二次分割优化。与单独应用多元线性回归算法相比,新算法提高了昆虫图像的分割精度,具有较强的鲁棒性。