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
2015年第10期, 刊出日期:2018-11-14
  
目次
智能交通领域中地图匹配算法研究
周成,袁家政,刘宏哲,邱 静
计算机科学. 2015, 42 (10): 1-6. 
摘要 ( 166 )   PDF(530KB) ( 791 )   
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地图匹配是智能交通系统领域的研究热点和难点。通过地图匹配来实时获得车辆所在道路及位置信息是一种比较普遍而且成本较低的方法。整理和分析了近年来关于地图匹配算法的文献,将地图匹配的处理算法分为几何匹配的算法、基于拓扑结构的算法、基于概率统计的算法和先进算法,并且系统地介绍了各篇文献中典型的地图匹配算法,比较了各种方法的差异,探讨了其 未来发展趋势。
领域适应学习算法研究与展望
孟娟,胡谷雨,潘志松,周宇欢
计算机科学. 2015, 42 (10): 7-12. 
摘要 ( 163 )   PDF(569KB) ( 511 )   
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领域适应学习旨在利用源领域中带标签的样本来解决目标领域的学习问题,其关键在于如何最大化地减小领域间的分布差异,有效解决领域间数据分布的变化。对当前领域适应学习算法进行了归纳和分类,总结了每类算法的特点,分析了5个相关典型算法并比较了其性能。最后指出了领域适应学习值得进一步探索的方向。
三角网格模型体素特征分割
马元魁,白晓亮
计算机科学. 2015, 42 (10): 13-15. 
摘要 ( 121 )   PDF(568KB) ( 268 )   
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针对现有机械制造领域网格模型分割结果缺少工程含义的现状,提出了一种三角网格模型体素特征分割方法。首先在对三角网格模型分割的基础上,对由网格分割得到的每个子网格进行曲面类型识别,然后在基本体素及典型结构显著特征表示的基础上,把识别出的曲面集合与基本体素及典型结构进行匹配,从而将分割结果分类为自由曲面、基本体素和复杂体素,实现具有工程含义的体素特征分割。该方法可以降低模型重构的难度,加快模型重构的速度。
基于增益字典查询的语音增强算法
庞亮,陈 亮,张翼鹏,黄清泉
计算机科学. 2015, 42 (10): 16-19. 
摘要 ( 121 )   PDF(292KB) ( 283 )   
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对于基于统计模型的语音增强算法,不同分布模型对应于不同的增益函数,由于语音信号的不确定性,没有一种分布函数能准确对语音和噪声谱的分布建模,因此任何一种固定的统计模型均会存在一定的误差。所以提出一种增益字典查询的语音增强算法,该算法通过采用对数谱失真准则对一个语音噪声库进行增益的训练,得到一个增益的字典,其中输入为先验信噪比和后验信噪比的估计值。最后采用ITU-T P.826 PESQ、分段信噪比、总信噪比和对数谱失真对该算法进行了测试,并与基于高斯分布模型、拉普拉斯分布模型的算法进行了对比。实验结果表明,该算法无论在非平稳噪声还是平稳噪声环境下都比其他几种算法增强效果好,且音乐噪声和残留背景噪声也可以得到很好的抑制。
第四届全国可穿戴计算学术会议
面向可穿戴设备的超声波手势识别方法
杨晓东,陈益强,于汉超,刘军发,李展歌
计算机科学. 2015, 42 (10): 20-24. 
摘要 ( 213 )   PDF(454KB) ( 567 )   
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针对传统的基于触摸屏和计算机视觉的手势交互方法无法应对智能可穿戴设备逐渐趋向小型化和低功耗等问题,依据声波的Doppler效应和运动物体能够改变声波频率的特性,提出了一种基于超声波的低功耗鲁棒手势识别方法。该方法利用Goertzel算法进行超声波频率特征提取和分析,得到手势的移动方向并形成时间序列,进而利用隐马尔科夫模型实现用户手势识别。在微软移动终端Surface上的实验表明,此方法在安静和嘈杂的环境下都能达到较高的手势识别准确率、更高的鲁棒性、更低的计算成本和功耗,能够满足可穿戴设备发展对于手势识别的需求。
基于脉搏波的人体窦性心率过缓检测方法
赵海,李大舟,陈星池,李思楠
计算机科学. 2015, 42 (10): 25-30. 
摘要 ( 129 )   PDF(776KB) ( 513 )   
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随着可穿戴技术的快速发展,可穿戴产品中对人体生理信号分析的需求日益强烈。光电容积脉搏波技术作为一种能够体现人体心血管健康状态的重要生理信号已经开始应用到医疗、老人监护和健康监测的众多可穿戴产品之中。采用支持向量机(SVM)的分类算法,设计了一个基于光电容积脉搏波的人体窦性心率过缓检测系统。通过对光电容积脉搏波数据的采集、存储以及特征向量的提取,并利用支持向量机的分类算法,提出了一个判别用户当前心率状态是否处于窦性心率过缓的检测方法。通过实验测试,确定了分类器的最佳设置参数为C=38,g=7,此时分类准确率达94.44%,测试集验证的正确判决率达94.18%。该技术为基于光电容积脉搏波的可穿戴计算产品提供了一种新的应用领域。
面向康复工程的助行可穿戴外骨骼机器人的人类工效学设计
邱静,程洪,过浩星
计算机科学. 2015, 42 (10): 31-34. 
摘要 ( 106 )   PDF(339KB) ( 724 )   
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中国社会正在逐渐进入老龄化,肢体残疾人群数也在不断增加,这逐渐加剧了我国康复专业人才的供需矛盾。为了缓解该矛盾,针对下肢运动功能完全或部分丧失的偏瘫及截瘫患者,设计了PRMI助行外骨骼机器人。该外骨骼系统对其穿戴者提供运动补偿以帮助其自然和有效地独立行走。介绍了PRMI助行外骨骼机器人设计目的。通过对外骨骼的人类工效学设计的分析,对PRMI外骨骼的可调范围、关节的运动范围、最大力矩、运动学上的一致性以及人机交互进行了介绍。
基于支持向量机的人体生理状态判别方法研究
陈星池,赵海,窦圣昶,李思楠,李大舟
计算机科学. 2015, 42 (10): 35-38. 
摘要 ( 124 )   PDF(965KB) ( 358 )   
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针对人体生理状态判别问题,提出从时域中提取脉搏周期和主波高度这2个参数作为支持向量机的输入特征向量,通过有监督学习的训练方法构建二分类模型,从脉搏的角度将人的生理状态分为普通状态和事件状态。通过人体在运动、睡眠、喝酒3种状态下的实验,对SVM的分类性能进行了统计分析和评价,并验证了SVM对人体生理状态判别具有良好的效果。
可穿戴心电信号采集与分析系统的设计与实现
孟妍,郑刚,戴敏,赵瑞
计算机科学. 2015, 42 (10): 39-42. 
摘要 ( 159 )   PDF(857KB) ( 363 )   
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针对传统心电采集设备的移动限制性以及佩戴的不舒适性,根据可穿戴计算特点,设计并实现了穿戴式心电采集与分析系统。系统采用自主研发的12/单导联心电采集模块进行心电信号采集,数据可存于采集设备或经3G网络传输到服务器端,同时所开发的软件可对心电图进行辅助病情分析,实现对佩戴人的心电监护。还研究并制作了插入式电极和织物电极,并通过二者的结合提高了采集心电信号的质量。实际佩戴和使用结果表明,使用插入式织物电极的可穿戴式心电采集设备具有良好的舒适性,心电信号波形的质量能够达到临床监控的要求。
呼吸信号的非接触式测量
单禹皓,陈通,温万惠,刘光远
计算机科学. 2015, 42 (10): 43-44. 
摘要 ( 92 )   PDF(497KB) ( 361 )   
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改进设计了一种基于Kinect体感相机的呼吸信号非接触式测量方法。该方法适用于坐立姿势下呼吸信号的遥测。在控制实验下,遥测得到的呼吸率接近于接触式测量得到的呼吸率(相对误差0.4%),且遥测的呼吸信号可以显示不同的呼吸模式。
网络与通信
基于PaaS的云应用软件部署环境的元模型
刘欢欢,麻志毅,陈泓婕
计算机科学. 2015, 42 (10): 45-49. 
摘要 ( 81 )   PDF(507KB) ( 291 )   
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PaaS是云计算的一种服务模式,用于提供应用程序容器服务。在PaaS上部署云应用软件的主要方式是调用API和编辑配置文件,这需要很大的学习成本并且容易出错。不同PaaS的API和配置文件有不同的语法,在PaaS上很难进行应用的迁移以及跨平台或多平台部署。提出了基于PaaS的云应用软件的部署环境的元模型,它降低了学习成本,使得部署过程更加自动化,简化了应用迁移,使跨平台或多平台部署成为可能。
数据本地性感知的MapReduce负载均衡策略
李航晨,秦小麟,沈尧
计算机科学. 2015, 42 (10): 50-56. 
摘要 ( 102 )   PDF(643KB) ( 296 )   
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现有针对MapReduce的负载均衡调度的研究均未考虑中间数据的分布特点及网络传输的开销,导致额外的网络传输代价与系统效率的下降。为解决上述问题,提出了一种数据本地性感知的负载均衡策略。充分利用YARN中资源管理的新特性,在Map阶段对内存数据溢写的同时进行统计以获取数据分布,根据数据分布情况及各节点的计算能力进行任务调度,减少网络传输开销的同时尽量保证各节点的负载平衡。此外,通过引入细粒度分区与分区的自适应分裂策略,进一步提高在数据倾斜时调度策略的性能。对比实验结果表明,提出的负载均衡调度策略能有效提升性能,同时较好地降低网络总开销。
蚊子产卵交配和模拟退火的混合优化数据副本放置机制
张榜,王兴伟,黄敏
计算机科学. 2015, 42 (10): 57-59. 
摘要 ( 84 )   PDF(328KB) ( 248 )   
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为了提高云存储系统的可扩展性、可靠性,同时改善用户访问能力,通常为其配备多数据副本机制,则不仅需要为数据副本选择合适的存储场地,而且需要实现用户访问请求对数据副本的优化分配。为此,提出了一种基于蚊子产卵交配和模拟退火混合优化数据副本放置机制。该机制以最小化总代价为优化目标,基于蚊子产卵交配思想确定数据副本候选放置方案,基于模拟退火进一步求精得到最优解。基于CloudSim,对该机制进行了仿真实现和性能评价,并且与现有的机制进行了对比分析,结果表明,该机制具有更好的性能,是可行和有效的。
基于关键字的单协议分类
郑杰,李建平
计算机科学. 2015, 42 (10): 60-64. 
摘要 ( 100 )   PDF(406KB) ( 230 )   
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网络协议是网络通信中一系列标准的集合,未知协议的识别和分析对网络监管、保障网络安全具有重大意义。协议识别技术多种多样,但大都不适用于二进制的协议识别。在此针对现有的协议识别技术的局限性,提出了一种在双方单协议通信环境下的多种类型二进制数据帧的协议识别方法。该方法首先利用n-gram技术对数据帧进行分割,然后利用无监督的特征选择算法提取特征串集合,从而利用聚类算法实现协议消息的识别。最后在ICMP上对该方法进行评估,消息识别的准确率和召回率均可达到90%以上。
基于路由需求的空间信息系统星地链路及星间链路特征分析
钟涛,易先清,侯振伟,赵岳
计算机科学. 2015, 42 (10): 65-70. 
摘要 ( 100 )   PDF(496KB) ( 485 )   
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有效的路由算法是空间信息系统需要解决的核心技术之一。由于卫星网络的拓扑结构的变化,空间信息系统的路由算法应充分考虑到星间、星地链路连通性特征及卫星网络的拓扑结构演化规律。分析了空间信息系统卫星网络体系结构,研究了星间、星地链路的几何特性,并利用STK仿真软件对星间、星地链路的性能进行仿真,通过分析仿真结果得到了某些星间链路、星地链路的链路连通性特性,进一步分析得到了空间信息系统信息传输网络拓扑结构的演化规律,其可为卫星链路的设计以及后续空间信息系统路由算法的研究提供一定的参考。
基于距离和概率的能量相关路由协议
王丽珍,张书奎,贾俊铖,王 进
计算机科学. 2015, 42 (10): 71-75. 
摘要 ( 89 )   PDF(408KB) ( 231 )   
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由于传感器节点只携带能量十分有限的电池,如何最大化网络生命周期是传感器应用必须考虑的问题。提出一个新的能量相关路由算法,即基于概率和距离的能量相关协议EPDRP,该协议在选择下一跳时综合考虑节点位置信息和剩余能量这两个方面。使用NS2对GPSR和EPDRP协议进行了实验分析,结果表明EPDRP获得了更短的路径长度和更少的路由负载,可有效延长无线传感器网络的生命周期。
海量教育资源中小文件的存储研究
游小容,曹晟
计算机科学. 2015, 42 (10): 76-80. 
摘要 ( 90 )   PDF(396KB) ( 265 )   
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Hadoop作为成熟的分布式云平台,能提供可靠高效的存储服务,常用来解决大文件的存储问题,但在处理海量小文件时效率显著降低。提出了基于Hadoop的海量教育资源中小文件的存储优化方案,即利用教育资源小文件间的关联关系,将小文件合并成大文件以减少文件数量,并用索引机制访问小文件及元数据缓存和关联小文件预取机制来提高文件的读取效率。实验证明,以上方法提高了Hadoop文件系统对小文件的存取效率。
高斯白噪声信道传感网络能量有效与可靠性研究
陈雪,刘安丰
计算机科学. 2015, 42 (10): 81-87. 
摘要 ( 83 )   PDF(934KB) ( 265 )   
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无线传感器网络节点的优化可以提高无线传感器网络的性能。基于传感网络的能量消耗特征及数据传输的可靠性与能量消耗间的关系,提出了一种跨层优化方法。它不仅能够均衡能量消耗,延长网络寿命,而且也可保证无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)在加性高斯白噪声信道(Additive White Gaussian Noise Channels,AWGN)下节点间数据传输的可靠性。首先,从数学上严格给出节点个数N*、节点的部署位置d*和节点的传输结构P*、优化问题有解的条件。其次,针对传感器网络距离Sink近的节点耗能较高而离Sink远的节点耗能较低的这一能量消耗特征以及节点数据传输的可靠性与能量消耗成正相关的情况,采用了跨层优化策略,即对离Sink节点近的节点适当降低其可靠性要求以减少能耗从而延长网络寿命,而对于离Sink节点远有能量剩余的节点提高其可靠性以充分利用其剩余能量,从而使得数据传输的可靠性在满足要求的情况下让网络能量消耗均衡,并延长网络寿命。最后,理论分析和实验结果表明,提出的跨层优化方法可以使网络寿命延长10%~90%,使网络的可靠性提高20%,具有较好的意义。
无线多跳网络上基于网络编码的多源多播算法
韩莉,钱焕延,刘慧婷
计算机科学. 2015, 42 (10): 88-91. 
摘要 ( 101 )   PDF(969KB) ( 223 )   
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考虑到在无线多跳网络中存在多个相互独立的多播流的调度问题,首先提出了一个基于网络编码的动态多源多播模型,并根据该模型设计了一个适用于802.11DCF MAC的多播算法MulSrc。MulSrc以队列积压作为流调度的主要依据,以网络编码作为数据传输和本地恢复的主要手段,无固定的传输路径,在无线网络中实现以丰富的多路径来克服相关丢失、降低延迟的目标,适用于无线网络中大量存在的随机丢包情况。实验证明,在存在多个多播流的网络上,MulSrc可以取得比同类协议CodeCast和MMForests更好的性能。
基于子载波选择配对及功率优化分配的多跳中继系统研究
冯亮
计算机科学. 2015, 42 (10): 92-94. 
摘要 ( 85 )   PDF(299KB) ( 243 )   
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为了提升OFDM协作通信系统的网络覆盖率及网络容量,提出了一种基于子载波选择配对及功率优化分配的多跳中继OFDM系统优化算法。首先,通过在OFDM的系统模型上进行中继配对和非中继配对的性能分析,将子载波选择配对转换为一个整数规划问题,并采用基于匈牙利算法的规划方法进行配对矩阵的计算。接着,根据OFDM系统的功率分配问题,通过KKT条件对中继功率及电源功率进行优化,从而实现中继系统的功率优化分配 。最终的仿真结果表明,与统计质量QoS保证的资源分配方案以及OFDM中继系统异构服务的资源分配算法相比,所提出的方法在提高网络覆盖率和容量上均表现出更好的效果。
分布式星群网络中基于蚁群算法的通信量分类路由
姜楠,何元智
计算机科学. 2015, 42 (10): 95-100. 
摘要 ( 88 )   PDF(494KB) ( 237 )   
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给出了一种分布式星群网络(Distributed Satellite Cluster Network,DSCN)体系架构,阐明了DSCN拓扑变化的特点。在分析网络状态获取方式和路由计算方法的基础上,提出了一种适用于DSCN的基于蚁群算法的通信量分类路由(Ant Colony Optimization Based Traffic Classified Routing,ATCR)算法。ATCR算法将通信量分为时延敏感型通信量A、带宽敏感型通信量B以及提供尽力而为服务的通信量C,并对蚁群算法(Ant Colony Optimization,ACO)收敛慢的缺点进行了改进。仿真实验表明,ATCR算法提高了收敛速度,可以有效平衡网络流量。通信量A和C的端到端时延要小于未采用通信量分类的改进ACO算法。由于减少了重负载链路的数量及拥塞引起的丢包,ATCR算法在分组递交率上的表现优于改进的ACO算法。
基于Mamdani型模糊推理的加权质心定位算法
王万良,石浩,李燕君
计算机科学. 2015, 42 (10): 101-105. 
摘要 ( 77 )   PDF(754KB) ( 261 )   
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为了提高加权质心定位算法在室内环境中的定位精度,提出使用实际环境中的RSS数据通过蝙蝠算法拟合输入隶属度函数,通过Mamdani型模糊推理获得节点间精确的权值,以提高加权质心定位算法的定位精度。在Zigbee平台上实现了该算法,通过实验比较3种不同的质心定位算法,结果表明:Mamdani型模糊推理因采用经过蝙蝠算法优化的隶属度函数而具有更小的平均定位误差。
一种WLAN信道传输干扰预测方法
柳毅,叶远航,凌捷
计算机科学. 2015, 42 (10): 106-112. 
摘要 ( 67 )   PDF(869KB) ( 306 )   
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无线接入点(AP)在公有或私有区域的不合理规划部署容易导致基本服务集(BBS)相互重叠,增加信道干扰。在帧传输前,如何准确预测信道中潜在的干扰因素并采取应对策略,成为WLAN通信技术领域的研究热点。为此提出一种WLAN信道传输干扰预测方法,即在传输期间结合块确认帧实时采集并统计A-MPDU帧传输状态信息,计算干扰发生的概率,预测信道传输干扰因素并采取有效的应对策略。仿真结果表明,所提出的方法不仅能准确预测信道传输干扰因素,还能在多种拓扑环境下进一步利用网络带宽,提升帧传输效率。
一种基于区域划分的DTN路由算法
韩进,石 进,任勇军
计算机科学. 2015, 42 (10): 113-116. 
摘要 ( 78 )   PDF(418KB) ( 251 )   
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在DTN网络组成的无向图中,随机运动节点的运动范围会在一段时间内局限在某个连通度高的区域,因此在该时间段内节点应优先处理目标接收节点 与其同区域的消息,而其离开该区域时,应优先交互接收节点在其它区域的消息。由此,提出基于区域划分的DTN路由算法。该算法使用随机实验的方法实现对DTN网络无向图的区域划分,并以节点自身所在区域及消息接收节点所在区域作为消息中转的依据实现DTN消息的路由。实验结果表明,该算法与PRoPHET、Epidemic、SAW相比,能达到较高的消息传输率,并有效降低消息副本的传输与复制。
基于混沌粒子群算法和小波SVM的P2P流量识别方法
王春枝,张会丽,叶志伟
计算机科学. 2015, 42 (10): 117-121. 
摘要 ( 94 )   PDF(405KB) ( 242 )   
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针对对等网络(Peer-to-Peer,P2P)流量具有的多尺度和突变性等问题,提出了基于小波核函数的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的P2P流量识别算法。进一步,对常用的SVM参数训练方法训练时间过长和易陷入局部极优值等缺陷进行分析,使用混沌粒子群算法对SVM参数进行优化以提高参数训练效率和识别准确率。最后利用真实的校园网网络流量数据对所提方法的有效性进行测试,结果表明,相对于使用传统核函数和参数训练方法的支持向量机P2P流量识别方法,所提方法具有更高的P2P流量识别正确率和计算效率。
基于空时编码和干扰对齐的干扰消除方法
孙江峰,田心记
计算机科学. 2015, 42 (10): 122-125. 
摘要 ( 74 )   PDF(288KB) ( 207 )   
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对于每个用户配置4根天线的X信道,提出了一种基于空时编码和干扰对齐的干扰消除方法。设计了4×4的速率为2的空时码字,并且在码字中引入零向量。首先通过干扰对齐将每个接收端接收到的非期望接收码字对齐,然后对接收信号进行线性操作以消除非期望接收的码字,最后对接收信号进行非线性运算使得期望接收的码字互不干扰。所提方案的自由度为16/3,分集增益为8。仿真结果显示,所提方案的可靠性优于相同场景中的已有方案。
基于乱序修正框架的物联网复杂事件检测模型
许冬冬,袁凌云,李晶
计算机科学. 2015, 42 (10): 126-131. 
摘要 ( 78 )   PDF(602KB) ( 225 )   
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针对物联网应用系统中存在的时间戳乱序问题,给出了物联网语义事件定义,对时间戳乱序问题进行了描述,同时基于混合驱动的空间回收机制,构建了基于哈希结构的复杂事件乱序修正框架,并提出了一种基于乱序修正框架的复杂事件检测算法(ORFCED)。该算法提取事件的2个特征参数来计算哈希地址,利用时间戳特性将事件存入循环单链表进行局部排序,从而解决了时间戳乱序问题。仿真结果表明,所提出的ORFCED算法不仅具有较高的处理正确率和可靠性,而且可以对乱序流及时地作出反应,弥补了现有方法存在的不足。最后通过案例研究验证了所提算法的有效性和可行性。
信息安全
基于半监督聚类的文档敏感信息推导方法
苏赢彬,杜学绘,夏春涛,曹利峰,陈华成
计算机科学. 2015, 42 (10): 132-137. 
摘要 ( 86 )   PDF(504KB) ( 320 )   
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针对当前多文档聚合推导引起的敏感信息泄露问题存在风险大、隐蔽性高的特点,提出了一种基于半监督聚类的文档敏感信息推导方法。首先,为确保在较小的时间开销下获得高质量的约束信息,设计了一种新颖的二阶约束主动学习算法,它通过选择不确定性最大的样本点来生成信息量最大的约束闭包;然后,在引入约束信息的基础上结合DBSCAN提出一种新的半监督聚类算法,它能够有效解决DBSCAN算法存在的边界模糊问题,提高文档聚类准确性;最后,在半监督聚类结果的基础上,对相似文档进行敏感信息可能性测度。实验表明,半监督聚类算法准确率提升明显,推导方法能够有效推导出敏感信息。
一种基于移动Agent的云端(Cloud-P2P)数据复合销毁机制
徐小龙,龚培培,章 韵,毕朝国
计算机科学. 2015, 42 (10): 138-146. 
摘要 ( 90 )   PDF(1399KB) ( 293 )   
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云端融合计算(Cloud-P2P)融合了云计算与对等计算环境的所有节点资源,实现了最大范围的协作与资源共享。数据销毁机制是保障用户数据的安全性和可控性的重要措施之一,然而云端计算环境本身的特性也给数据的有效销毁带来了困难。针对云端数据存储系统对数据的主动销毁、定时销毁和自销毁等复合需求,提出一种基于移动Agent的数据复合销毁机制,该方法不依赖第三方,利用移动Agent技术实现对过期、废弃型数据及时、有效、灵活的销毁,并在恶意主体对数据实施攻击时主动实施防御性数据销毁,有效增强了用户数据的安全性。针对节点上数据的具体销毁,还提出一种新颖的“数据折叠”的数据覆写方法,它充分利用数据本身进行销毁,有效降低了系统的开销。
位置隐私保护中基于虚拟轨迹的用户协作伪装
赵耘华,白光伟,沈航,狄海阳,李瑞瑶
计算机科学. 2015, 42 (10): 147-153. 
摘要 ( 89 )   PDF(806KB) ( 249 )   
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提出位置隐私保护中基于虚拟轨迹的用户协作伪装算法(VTPP)。该算法不依赖可信第三方代理,通过用户节点的自组织通信,生成节点虚拟轨迹,进行用户的协作,形成凸多边形伪装区域来保护用户的位置隐私,从而提高了位置伪装的质量和查询结果的准确性。仿真结果表明,该算法能够在不可信的环境下较好地保护位置隐私,匿名成功率较高,系统平均响应时间较短。
一种面向网络信息系统的TCP应用架构设计
金雷,徐开勇,李剑飞,成茂才
计算机科学. 2015, 42 (10): 154-158. 
摘要 ( 78 )   PDF(487KB) ( 211 )   
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针对可信计算平台在网络信息系统中的应用需求,提出了一种面向网络信息系统的TCP应用架构TCPAA。将该架构主要分为访问认证子系统和信息交互子系统两部分来进行设计。在访问认证子系统中,为了增强可信计算应用的灵活性,提出一种基于证明代理的可信验证机制PATAM,并对改进的访问认证模式进行了协议设计和流程说明。在信息交互子系统中,设计了内外网之间数据的可信传输流程,并提出了一种改进的金字塔可信评估模型PTAM。最后通过测试实验验证了该架构的良好性能。研究结果表明,该方案对于网络信息系统环境内可信计算平台的应用开发具有良好的通用性。
基本初等函数的保密云计算服务协议
刘新,李顺东,陈振华
计算机科学. 2015, 42 (10): 159-159. 
摘要 ( 82 )   PDF(414KB) ( 250 )   
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目前云计算已经成为解决很多问题的一个有力平台,同时也带来了大量的安全隐患。其中,关于基本初等函数的保密计算是所有云计算的基础和核心。 提出了所有基本初等函数的保密云计算服务协议,其基本思想是将原始数据做变换后,把计算复杂部分发给云平台,通过云计算将结果反馈给接受服务方,从而保密地计算相应函数。通过广泛接受的模拟范例证明了协议的安全性。协议中接受计算服务方可用很少的计算资源解决复杂的计算问题,保证了较低的计算复杂度和通信复杂度,因此提出的协议是有效可行的,可以成为云保密计算中的基础子协议。
抗合谋理性多秘密共享方案
张恩,孙权党,刘亚鹏
计算机科学. 2015, 42 (10): 164-169. 
摘要 ( 163 )   PDF(497KB) ( 406 )   
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提出了一种可抗合谋的理性多秘密共享方案。分析了成员合谋行为及防范对策,设计了可计算防合谋均衡方法,构建了预防参与者合谋的博弈模型,使得参与者所采取的策略满足可计算防合谋均衡,合谋成员不清楚当前轮是真秘密所在轮,还是检验参与者诚实度的测试轮,参与者采取合谋策略的期望收益没有遵守算法的收益大,因此,理性的参与者没有动机 合谋攻击。另外,在方案中分发者不用为参与者分配秘密份额,在秘密重构阶段,无需可信者参与,也没有利用安全多方计算。最终,每位参与者可以得到多个秘密。解决了参与者合谋问题及理性单秘密共享效率低下的问题。
软件与数据库技术
面向故障定位的基于MC/DC的测试用例约简方法
王瑞,田宇立,周东红,李 宁,李战怀
计算机科学. 2015, 42 (10): 170-174. 
摘要 ( 130 )   PDF(421KB) ( 405 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
对不断更新的软件进行回归测试时,持续增加的测试用例会造成累计测试用例数量庞大,进而影响测试成本。在故障定位领域,已有研究在考虑语句覆盖、路径覆盖等的基础上,提出了CMR&PVR等不同的测试用例约简方法。然而,这些方法在一定程度上影响了原始测试用例集的MC/DC(修订的条件/判定)覆盖率。提出一种以MC/DC覆盖为基础的综合测试用例约简方法MCDCR,利用该方法对原始测试用例集约简后,在确保原有故障定位准确性并保持较高约简比的同时,大幅提高了测试用例对程序的MC/DC覆盖率。采用Ochiai方法在Siemens 程序集上进行了实验及验证,结果表明MCDCR约简方法的综合效果明显优于已有的约简方法。
基于泛函网络的软件可靠性多模型综合预测方法
王二威,吴祈宗
计算机科学. 2015, 42 (10): 175-179. 
摘要 ( 121 )   PDF(385KB) ( 294 )   
参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
将泛函网络引入软件可靠性预测,利用其比神经网络更好的解释性及其他性能,提出了基于泛函网络的软件可靠性多模型综合预测方法。首先阐述了泛函网络的结构和学习过程,然后将多个单一模型的预测值作为泛函网络的输入,将实际值作为输出,建立泛函网络结构,给出了泛函网络的学习算法,制定了3种训练策略,并进行了实验分析。实验结果表明:在第三种训练策略下,基于泛函网络的软件可靠性多模型综合预测方法有较高的预测精度,其预测效果比单个模型和Lyu提出的线性综合模型都好。
测试任务流中或分支的完整性验证
方清华,苏锦海,凌祖让,滑冬冬
计算机科学. 2015, 42 (10): 180-183. 
摘要 ( 81 )   PDF(387KB) ( 209 )   
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测试任务流中或分支的完整性验证是保证任务流模型正确、稳定、完备的必要条件。基于测试任务流中或分支的完整性分析,给出或分支约束条件集的完整性定义,将问题转换为约束条件集的完整性验证。借鉴哈夫曼树的思想,构造一棵或分支完整性判定树,完成测试任务流或分支的完整性验证。
可组合的描述符泄露类型检查
李沁,缪瑨
计算机科学. 2015, 42 (10): 184-188. 
摘要 ( 79 )   PDF(421KB) ( 246 )   
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应用程序通过操作系统的系统调用对文件描述符进行操作并管理文件资源。如果应用程序对资源描述符的管理出现错误并发生描述符泄漏,会严重影响系统的可用性。据此,提出了一种检查程序是否会导致描述符泄漏的类型系统,给出了描述符操作方法的语义和类型约束,证明了类型系统的可靠性定理。此外,还初步讨论了该类型系统在并发程序下的扩展。
基于规则的软件体系结构层性能优化模型
杜欣,汪春燕,倪友聪,叶 鹏,肖如良
计算机科学. 2015, 42 (10): 189-192. 
摘要 ( 104 )   PDF(346KB) ( 292 )   
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针对大多数基于规则的软件体系结构层性能优化方法在优化过程中未充分考虑规则的使用次数和使用顺序而导致搜索性能改进空间受限,难以获取最优性能改进方案的问题,设计一种规则序列执行框架,并进一步将软件体系结构层性能优化抽象为求解最优规则序列的数学模型,以精确刻画规则的使用次数、使用顺序与最优性能改进方案之间的数学关系,为搜索更大的性能改进空间、提高优化质量提供支持。
基于CURE聚类算法的静态R树构建方法
李松,崔环宇,张丽平,经海东
计算机科学. 2015, 42 (10): 193-197. 
摘要 ( 118 )   PDF(413KB) ( 226 )   
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R树索引结构在空间对象查询和复杂空间关系查询方面具有重要作用。传统空间索引结构R树是动态生成的,树的结构是根据连续插入算法实现的,通过分裂子节点直至生成R树的根节点。动态生成算法会导致R树节点最小外包矩形之间的大量重叠,影响空间查询效率,且空间利用率不高。为了弥补动态生成R树的不足,提出了基于CURE算法的静态R树生成方法,给出CU_RHbuilt建树算法,该算法不仅能有效地处理海量数据,识别任何形状的簇,减少矩形重叠度,而且采用划分技术可较大程度地减小计算代价,空间利用率较高。进一步提出了基于CURE算法的R树节点分裂方法。理论研究与实验表明,所提方法具有较高的查询效率。
基于数据世系的微博信息管理与检索算法研究
黄庆宇,卢珞先
计算机科学. 2015, 42 (10): 198-201. 
摘要 ( 79 )   PDF(330KB) ( 247 )   
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在微博平台中用户的消息以流的形式按照时间顺序到达系统,对微博数据流的有效管理可以及时地响应用户的查询操作。基于数据库的数据世系思想,提出了一种基于数据世系的微博信息管理方法。首先,根据事件的产生、发展以及变化,将同一社会事件包含的消息定义为数据世系;其次,将微博消息流划分为不同的数据世系,并根据新消息动态地维护数据世系集合;最后,应用数据世系中的文本消息响应用户的查询。实验表明,基于数据世系的微博信息管理方法使用的内存少,运行效率高,可用于微博消息流的实时处理及查询响应工作。
SQL能耗建模及优化研究
国冰磊,于 炯,廖 彬,杨德先
计算机科学. 2015, 42 (10): 202-207. 
摘要 ( 86 )   PDF(600KB) ( 255 )   
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IT系统能耗的节节攀升,使得设计新一代DBMS时必须考虑其能耗效率问题。由于SQL语句的执行过程大约消耗70%~90%的数据库资源,因此对SQL进行能耗建模及优化对提高数据库的能源使用效率具有重要的意义。在对SQL查询处理机制进行研究的基础上,构建了SQL能耗模型,并对一系列查询优化原则进行了实验,以表明不同优化原则对性能提升及能耗减少的有效性。实验及能耗数据分析表明:CPU利用率是影响系统功耗的最关键因素,SQL能耗优化方法可忽略内存优化且应该均衡考虑性能优化及功耗优化两方面,提出的SQL能耗模型及节能优化方法具有较强的应用价值。
基于Bigtable与MapReduce的Apriori算法改进
魏玲,魏永江,高长元
计算机科学. 2015, 42 (10): 208-210. 
摘要 ( 92 )   PDF(334KB) ( 370 )   
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为提高Apriori算法挖掘频繁项目集的效率,引进了Bigtable技术与MapReduce模型来对Apriori算法进行优化,设计出大数据环境下挖掘频繁项目集的新算法BM-Apriori算法。与单纯基于MapReduce模型的Apriori改进算法相比,新算法利用Bigtable的时间戳属性代替了键/值对的产生,只需扫描数据库一次即可,节约了模式匹配的时间。同时,BM-Apriori算法在项集列表中新增事务标号列,自动获取事务标号以计算支持度。将BM-Apriori算法在Hadoop平台上进行了实验,结果表明Bigtable技术的融入使得BM-Apriori算法具有更高的效率与可拓展性。
人工智能
精英正交学习萤火虫算法
周凌云,丁立新,何进荣
计算机科学. 2015, 42 (10): 211-216. 
摘要 ( 77 )   PDF(483KB) ( 284 )   
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针对萤火虫算法后期收敛较慢以及求解精度不高的问题,提出了精英正交学习萤火虫算法。该算法利用精英萤火虫采用正交学习策略来构造指导向量,以保存和发现最优方向信息,从而引导群体更准确地飞向全局最优区域。同时,还采用了自适应步长技术来更好地平衡算法探索与开发能力,采用最小吸引力参数保证高维空间距离过大的个体之间的相互吸引。在6个经典测试函数上与标准萤火虫算法及其它3种改进的萤火虫算法进行了对比,实验结果表明,提出的算法具有较快的收敛速度和较高的收敛精度。
事件常识的获取方法研究
王亚,陈 龙,曹 聪,王 驹,曹存根
计算机科学. 2015, 42 (10): 217-221. 
摘要 ( 109 )   PDF(528KB) ( 363 )   
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在动态语义学的基础上,以事件的语义、文法和常识为标准构建多层次的事件分类体系,并使用该分类体系提取事件的常识知识。事件采用框架的方式来表示,称为事件框架。事件框架的内容包括事件的定义、事件之间的关系、事件的文法表达、事件的谓词表示、事件的例句、事件的前提常识和后果常识。利用事件框架的内容提取事件的常识。为了说明该方法的实用性,以事件分类体系中典型的“交易类”事件为例来描述事件常识的获取方法。
基于扩展窗口的时序不完备诊断方法研究
柴瑞亚,朱怡安,陆 伟,史佳龙
计算机科学. 2015, 42 (10): 222-225. 
摘要 ( 110 )   PDF(384KB) ( 233 )   
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离散事件系统诊断中,由于系统复杂度较高,对系统建模时要获得系统的完备行为非常困难。传统的诊断方法往往基于模型完备的假设,在模型不完备时会出现得不到诊断解释的问题。针对模型定义不完备中的一种情况——事件顺序定义不完备,提出了一种基于扩展窗口的时序不完备诊断方法,该方法利用相关事件无序信息,在增量诊断时通过动态改变观测窗口大小,结合两个观测窗口的观测序列,在一定程度上解决了不完备的诊断问题。该方法不仅扩展了模型完备条件的约束,得到了合理的诊断结果,而且改进了观测延迟导致的观测乱序情况,扩大了模型诊断的适用范围。最后,通过算法分析和实验结果证明该诊断方法在复杂度较低的情况下能够得到合理的诊断结果。
一种自适应柯西变异的反向学习粒子群优化算法
康岚兰,董文永,田降森
计算机科学. 2015, 42 (10): 226-231. 
摘要 ( 123 )   PDF(480KB) ( 787 )   
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针对传统粒子群优化算法易出现早熟的问题,提出了一种自适应变异的反向学习粒子群优化算法。该算法在一般性反向学习方法的基础上,提出了自适应柯西变异策略(ACM)。采用一般性反向学习策略生成反向解,可扩大搜索空间,增强算法的全局勘探能力。为避免粒子陷入局部最优解而导致搜索停滞现象的发生,采用ACM策略对当前最优粒子进行扰动,自适应地获取变异点,在有效提高算法局部开采能力的同时,使算法能更加平稳快速地收敛到全局最优解。为进一步平衡算法的全局搜索与局部探测能力,采用非线性的自适应惯性权值。将算法在14个测试函数上与多种基于反向学习策略的PSO算法进行对比,实验结果表明提出的算法在解的精度以及收敛速度上得到了大幅度的提高。
一种基于用户网络签到行为的地点推荐方法
周而重,黄佳进,徐欣欣
计算机科学. 2015, 42 (10): 232-234. 
摘要 ( 83 )   PDF(315KB) ( 192 )   
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基于位置的地点推荐服务日益强调用户的个性化需求。对此,可通过社交网站上用户与其好友之间、用户与签到地点以及地点与地点之间的关联,来从用户的网络签到行为中总结出用户的出行特点,从而提出一种基于用户网络签到行为的个性化地点推荐方法。该方法通过融合用户对地点的个人偏好程度、地点自身属性对用户的影响程度以及用户好友对地点的推荐程度,来筛选出候选地点中满足用户个性化需求的地点。实验结果验证了该方法在一定场景下的可行性和有效性。
鲁棒的光滑支持向量机
胡金扣,邢红杰
计算机科学. 2015, 42 (10): 235-238. 
摘要 ( 77 )   PDF(289KB) ( 236 )   
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光滑支持向量机(Smooth Support Vector Machine,SSVM)是传统支持向量机的一种改进模型,它利用光滑方法将传统支持向量机的二次规划问题转化成无约束优化问题,并使用Newton-Armijo算法求解该无约束优化问题。在光滑支持向量机的基础上提出了鲁棒的光滑支持向量机(Robust Smooth Support Vector Machine,RSSVM),其利用M-estimator代替SSVM中基于L2范数的正则化项,并利用半二次最小化优化方法求解相应的最优化问题。实验结果表明所提方法可以有效地提高SSVM的抗噪声能力。
生物事件触发词识别方法研究
魏小梅,黄 钰,陈 波,姬东鸿
计算机科学. 2015, 42 (10): 239-243. 
摘要 ( 102 )   PDF(408KB) ( 195 )   
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从生物文献中抽取生物事件对于生物领域的知识挖掘起着重要的作用,而事件触发词的识别是生物事件抽取的一个关键步骤。系统分别采用词汇及其上下文特征、短语标记特征、词聚类特征以及统计的词典特征构造不同的基于词级的CRF模型,用于生物事件触发词的标记。然后针对不同的触发词类型选择对应最优的标记模型,构造了一个混合CRF模型。在BioNLP 2009 ST语料库上进行了实验评估,结果表明提出的方法取得了很好的性能,为生物事件的抽取建立了良好的基础。
基于Petri网的CSP并发系统验证技术研究
刘彦青,赵岭忠,钱俊彦
计算机科学. 2015, 42 (10): 244-250. 
摘要 ( 84 )   PDF(904KB) ( 288 )   
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通信顺序进程(CSP)和Petri网是两种重要的并发系统建模工具。CSP语言具有高度抽象性,可有效刻画并发进程之间的各种相互作用,但在物理结构的描述与验证分析方面显得不足。Petri 网是一种形式化、图形化的并发系统建模和分析工具,侧重于系统的物理结构描述和性质分析。结合两者优点,首先利用CSP描述待验证的并发系统,然后将其转化为Petri网来分析系统的动态行为特性,最后利用性质分析工具TINA对系统性质进行分析和验证。实验结果表明,传统的CSP进程性质验证工具不能验证CSP进程的安全性,但其转化为Petri网后可有效地分析出导致安全性不能满足的危险因素,从而扩大了CSP描述的并发系统可验证性质的范围。
基于特征变换的DGA诊断范例推理方法
高明磊,张钟江,姬 波
计算机科学. 2015, 42 (10): 251-255. 
摘要 ( 70 )   PDF(425KB) ( 283 )   
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Pearson相关系数是一种衡量变量间线性关系的方法,广泛用于变压器中油中气体故障诊断(DGA)的范例推理匹配算法。但是,现有方法存在偏袒数据区间较大的特征以及认为所有特征对相关系数判定的贡献相同这两个问题。因此,在深入分析DGA色谱数据的基础上,提出采用对数特征变换方法缩小特征值域来解决偏袒大数据区间特征的问题,采用均方差特征赋权区分特征贡献度的方法进一步提高DGA故障检测效果,并构造了基于特征变换和特征权重的Pearson相关系数DGA诊断(FTW_Pearson)算法。实验结果表明,FTW_Pearson算法的DGA诊断正确率优于业界普遍使用的大卫三角形法、未考虑特征变换和权重的Pearson相关系数法以及贝叶斯算法和神经网络算法。
基于改进LSH的协同过滤推荐算法
李红梅,郝文宁,陈刚
计算机科学. 2015, 42 (10): 256-261. 
摘要 ( 114 )   PDF(499KB) ( 703 )   
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协同过滤是个性化推荐系统中应用较为成功与广泛的技术之一,影响协同过滤推荐质量的关键在于获取目标用户的k近邻用户,然后基于k近邻对其未评价的项目进行评分预测与推荐。针对用户评分数据的规模大、维度高、高度稀疏以及直接进行相似性度量的实时性差等对推荐性能的影响,提出一种基于LSH的协同过滤推荐算法,并对其进行改进。该算法基于p稳态分布的局部敏感哈希对用户评分数据进行降维与索引,并采用多探寻的机制对其进行改进,缓解多个哈希表对内存的压力,快速获取目标用户的近邻用户集合,然后采用加权方法来预测用户评分并产生推荐。标准数据集上的实验结果表明,该方法能有效克服评分数据的高维稀疏,并在保证一定推荐精度的前提下,大幅度提高推荐效率和降低内存消耗。
移动支付市场三大服务商博弈研究
帅青红,芮婷婷,黄 涛
计算机科学. 2015, 42 (10): 262-265. 
摘要 ( 103 )   PDF(330KB) ( 234 )   
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随着移动互联网和移动支付市场的快速发展,移动支付业务已经成为当前移动增值业务发展的重点。为了获取最大利润,移动支付市场的主要参与者已经展开激烈的竞争以抢占市场份额。从移动运营商、银行、第三方支付服务提供商视角出发,结合实际,建立了移动支付市场完全信息的古诺模型和不完全信息古诺模型,通过求解和分析模型,提出了适合我国国情的移动支付市场运营模式,即移动运营商与银行合作且由第三方支付服务提供商协助支持。
一种基于聚类模式的RDF数据聚类方法
袁柳,张龙波
计算机科学. 2015, 42 (10): 266-270. 
摘要 ( 80 )   PDF(772KB) ( 303 )   
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如何有效管理并利用日益庞大的RDF数据是当今Web数据管理领域面临的挑战之一。对大规模的RDF数据集进行聚类操作从而得到数据集的有效划分是RDF数据存储和应用时通常采取的策略。针对现有RDF聚类过程中忽略RDF三元组自身模式特征的问题,在对RDF聚类结果的形式深入分析的基础上,定义了3种不同类型的聚类模式,从而提出基于模式的聚类方法。通过对RDF数据集的重新描述,自动生成适用于RDF数据集特征的聚类模式,在此基础上实现数据聚类的任务。在不同测试集上的实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。
不完备XML信息系统的粗糙集模型
殷丽凤,邓武
计算机科学. 2015, 42 (10): 271-274. 
摘要 ( 86 )   PDF(292KB) ( 237 )   
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随着XML成为网络信息表示和交换的标准以及不确定数据的广泛存在,不确定XML数据库管理技术成为了当今研究的热点。首先,允许XML文档叶子节点的信息值为丢失的或遗漏的空值,提出不完备的XML信息系统;其次,提出节点的相容关系、限制相容关系以及阈值相容关系等概念,基于粗糙集理论分别定义这3种关系对应的粗糙集模型;最后,通过实例分析表明,限制相容关系模型能克服相容关系模型分类粗糙的缺点,阈值相容关系模型通过合理地设置阈值可达到更好的分类效果,从而提高了对XML数据的预测、分类的精确度。
一种面向领域文档的结构化检索模型及其在农技处方检索中的应用
刘彤,倪维健
计算机科学. 2015, 42 (10): 275-280. 
摘要 ( 94 )   PDF(881KB) ( 217 )   
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各种专业领域中的文档往往具有显著的结构化特征,即一篇文档往往是由具有不同表达功能的相对固定的多个文本字段构成,同时这些字段蕴含了相关的领域知识。针对专业文档的结构化和领域化特征,设计了一种面向结构化领域文档的信息检索模型。在该模型中,首先对领域文档集进行挖掘以构建能够反映领域知识的结构化模型,之后以此为基础设计了结构化文档检索算法来为用户查询返回相关的领域文档。选择一类典型的领域文档——农技处方开展了应用研究,利用一份现实的农技处方文档数据集将提出的方法与传统的信息检索方法进行了实验对比分析,并开发了农技处方检索原型系统。
基于粗糙集的加权KNN数据分类算法
刘继宇,王 强,罗朝晖,宋 浩,张绿云
计算机科学. 2015, 42 (10): 281-286. 
摘要 ( 113 )   PDF(464KB) ( 270 )   
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粗糙集是处理不精确、不确定性问题的基本方法之一。采用粗糙集理论与方法进行数据分析具有不必具备数据集的先验知识、不需人为设定参数等优点,因而它被广泛应用于模式识别与数据挖掘领域。针对粗糙集训练过程中从未遇到过的样本的分类问题进行了探讨,根据条件属性的重要性确定加权系数,采用加权KNN的方法来解决无法与决策规则精确匹配的样本分类问题,并与加权最小距离方法进行了对比实验;同时对其他一些现有的粗糙集值约简算法进行了分析与研究,提出了不同的观点。对UCI多个数据集的大量数据进行了实验,并与近期文献中的多种算法进行了性能对比,实验结果表明,提出的算法的总体效果优于其他算法。
图形图像与模式识别
基于滑动扫描框的高速物体的图像实时跟踪算法
郑远力,胡志坤
计算机科学. 2015, 42 (10): 287-291. 
摘要 ( 78 )   PDF(926KB) ( 341 )   
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TLD(Tracking-Learning-Detection)算法是近期广受关注的单目标长期跟踪算法。该算法由跟踪器、检测器、学习器协同工作,解决了目前大部分跟踪算法在目标丢失后不能重新识别目标的问题。但是由于检测器的计算量很大,该算法的实时性较差。针对这个问题,提出了一种动态生成检测扫描框的方法。输入的图片先采用跟踪器的前后向金字塔光流法加以计算,估计出目标的大概位置。然后在该位置区域生成滑动扫描框来检测。该方法可以有效缩小检测区域,减少检测器的计算量。将改进后的算法与原始算法以及Camshift、CT(Compress Tracking)算法进行了比较实验。结果表明,对于实时摄像头监控,改进的算法比原始算法具备更快的跟踪速度和更高的跟踪准确率。对于固定的图像序列,改进的算法的精度和速度都超过Camshift、CT算法。
基于可变形运动模型的多角色语义化运动合成
王鑫,陈秋迪,梁朝凯,王万良
计算机科学. 2015, 42 (10): 292-296. 
摘要 ( 83 )   PDF(1467KB) ( 258 )   
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对于一个完整的虚拟环境而言,智能的人群运动会使其更为生动、逼真。针对人群运动数据存在维度高、可控性差的问题,提出一种多角色可变形运动模型,其将人体运动分解为几何与时间变化两部分,并使用PCA算法进行有效降维,构建可变形运动模型的低维语义空间。实验结果表明,提出的方法能根据语义需求调节语义参数,实现多角色的语义化运动分析与合成。
基于GPU的图像特征并行计算方法
张杰,柴志雷,喻津
计算机科学. 2015, 42 (10): 297-300. 
摘要 ( 117 )   PDF(678KB) ( 295 )   
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特征提取与描述是众多计算机视觉应用的基础。局部特征提取与描述因像素级处理产生的高维计算而导致其计算复杂、实时性差,影响了算法在实际系统中的应用。研究了局部特征提取与描述中的关键共性计算模块——图像金字塔机制及图像梯度计算。基于NVIDIA GPU/CUDA架构设计并实现了共性模块的并行计算,并通过优化全局存储、纹理存储及共享存储的访问方式进一步实现了其高效计算。实验结果表明,基于GPU的图像金字塔和图像梯度计算比CPU获得了30倍左右的加速,将实现的图像金字塔和图像梯度计算应用于HOG特征提取与描述算法,相比CPU获得了40倍左右的加速。该研究对于基于GPU实现局部特征的高速提取与描述具有现实意义。
基于稀疏级联回归的快速人脸配准方法及其在移动设备上的应用
邓健康,杨静,孙玉宝,刘青山
计算机科学. 2015, 42 (10): 301-305. 
摘要 ( 106 )   PDF(1027KB) ( 248 )   
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如何在计算和存储能力受限的移动平台上实现高效的人脸配准是移动平台人脸应用需要解决的关键问题。主要研究了移动平台上的快速人脸配准问题,为了降低配准模型的计算与存储要求,提出了稀疏约束的级联回归模型。该模型采用稀疏性约束学习回归矩阵,不但能够筛选鲁棒的特征,而且模型的存储空间被压缩到原来的5%左右。基于稀疏级联回归模型,进一步构建了移动平台上人脸配准的快速算法。首先,在人脸检测的基础上,利用二值特征快速定位眼角、嘴角和鼻尖的关键点,估计出人脸的姿态,旋正人脸图像;然后,根据人脸的姿态,选择相应的正脸或侧脸模型,进行稀疏约束的级联回归配准,定位人脸关键点。大量实验结果表明,提出的配准方法精度高、速度快、模型小。在三星Note3智能手机上,每幅人脸图像的配准时间在10ms左右,整个apk文件大小仅为4MB,非常适合移动平台的人脸应用。
基于最佳缝合线的序列遥感图像拼接融合方法
秦绪佳,王 琪,王慧玲,郑红波,陈胜男
计算机科学. 2015, 42 (10): 306-310. 
摘要 ( 175 )   PDF(1190KB) ( 297 )   
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在图像融合过程中常采用重叠区域像素加权融合方法,这会存在鬼影现象。为解决这一问题,提出了一种改进的最佳缝合线生成算法和沿最佳缝合线的融合方法,并将其应用于序列遥感图像的拼接融合。首先在重叠图像中,对重叠区域的边赋予权值,然后进行最大流最小割,最终获取最佳缝合线。在计算边权值时引入了图像梯度信息,使缝合线更准确。在图像融合时,沿最佳缝合线生成一个条带形融合区域,采用渐入渐出法对缝合线两侧的条带形融合区域图像进行过渡处理,使拼接后的图像更为真实。在序列遥感图像拼接上,采用捆绑调整算法调整拼接图像的参数来实现全局误差最小化。实验表明,该方法能够有效消除鬼影并且能获得准确的拼接图像与融合,对于序列遥感图像的拼接融合能够获得很好的效果。
用于脑部核磁共振图像分割的具有抗噪能力的BCFCM算法
栾方军,周佳鹏,曾子铭
计算机科学. 2015, 42 (10): 311-315. 
摘要 ( 133 )   PDF(1311KB) ( 276 )   
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脑部核磁共振成像(MRI)是脑疾病临床诊断的重要手段,而脑组织的准确分割则是其中一个重要的环节。然而MRI图像中普遍存在的噪声和偏移场给脑组织的准确分割造成了很大的困难。在MRI图像分割算法中,偏移场矫正模糊C-均值算法(BCFCM)在模糊C-均值聚类算法(FCM)的基础上增加了对偏移场的估计和空间信息的使用,可以很好地消除图像偏移场对分割造成的影响。但是BCFCM算法由于没有考虑到噪声对偏移场估计的影响,因此对高噪声图像的分割效果欠佳。针对MRI脑组织分割,在图像预处理过程中提出一种快速的分割方法来去除颅骨及其附属物。此外,提出基于BCFCM的改进算法,该改进算法在迭代过程中可以通过对噪声强度的估计来自适应地改变目标函数窗口的大小。同时,该算法引入高斯核函数对偏移场进行平滑处理,并通过阈值限制偏移场的估计值,以有效地避免偏移场的错误估计对分割结果的影响。实验结果表明,改进后的算法不仅可以有效准确地 分割脑组织,而且具有较强的抗噪声和处理偏移场的能力。
基于多尺度LBP与GBP特征的火焰识别
卢英,王慧琴,柴 茜,秦立科
计算机科学. 2015, 42 (10): 316-320. 
摘要 ( 112 )   PDF(940KB) ( 382 )   
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为了提高大空间建筑场景中基于视频图像的火灾的识别率,提出了一种基于多尺度LBP与GBP纹理特征的火焰识别算法。首先在RGB颜色空间对连续数帧火灾图像进行预处理,并进行频闪特性分析以提取疑似火焰区域;建立疑似火焰图像高斯差分尺度空间,利用局部二值模式(LBP)和全局二值模式(GBP)提取火焰局部纹理特征和全局纹理特征;最后将多尺度的纹理特征输入到支持向量机进行识别。实验结果表明,LBP与GBP相结合的方法具有对光照不变的特性,获得了较好的火焰识别率。
大量类别下非纹理对象实时检测与识别
陶军,刘建明,王明文,万剑怡
计算机科学. 2015, 42 (10): 321-324. 
摘要 ( 79 )   PDF(828KB) ( 202 )   
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现有的对象检测方法主要针对特定对象,当类别比较多时,难以实现实时检测与识别。提出了一种基于Objectness和梯度方向模板的大量类别下非纹理对象的实时检测与识别算法。该方法首先通过计算图像Objectness值来评价待测图像中可能出现对象的区域,大量减少可能匹配的窗口。在此基础上,在可能出现对象的区域,采用基于模板主方向和查找表的模板匹配方法,实现大量类别下非纹理对象的实时检测与识别。该方法对非纹理物体的鲁棒性较好,同时在匹配的过程中也是方向无关的。