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大数据挖掘面临的挑战与思考

梁吉业

计算机科学. 2016, 43 (7): 1-2.

摘要 ( 288 )

PDF(111KB) ( 1363 )

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从大数据到大知识:HACE+BigKE

吴信东

计算机科学. 2016, 43 (7): 3-6.

摘要 ( 171 )

PDF(252KB) ( 1348 )

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横切关注点管理中的若干关键问题综述

何成万

计算机科学. 2016, 43 (7): 7-12. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.001

摘要 ( 319 )

PDF(605KB) ( 682 )

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面向方面的软件开发方法区别于面向对象的软件开发方法的关键在于横切关注点的管理。横切关注点的管理应贯穿面向方面的软件开发的全过程。分析了横切关注点在软件开发各阶段的定义及表现形式,阐述了在需求阶段横切关注点的识别、行为约束和演化机制等横切关注点管理中的几个关键问题的研究现状,讨论了今后的研究方向,并提出了一些可能的解决方案。

基于数据挖掘的恶意代码检测综述

黄海新,张路,邓丽

计算机科学. 2016, 43 (7): 13-18. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.002

摘要 ( 409 )

PDF(658KB) ( 1183 )

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数据挖掘是一种基于统计学的自动发掘数据规律的方法,它能通过分析海量样本的统计规律来建立判别模型,从而让攻击者难以掌握免杀的规律,近年来得到了广泛关注和快速发展。综述了数据挖掘技术应用于恶意代码检测领域所取得的研究成果；对所涉及的特征提取、特征选择、分类模型及其性能评估方法等方面的研究成果进行了深入分析和比较；最后提出了基于数据挖掘的恶意代码检测所面临的挑战,并对研究方向进行了展望。

基于体系架构的云计算安全研究进展

程宏兵,赵紫星,叶长河

计算机科学. 2016, 43 (7): 19-27. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.003

摘要 ( 444 )

PDF(850KB) ( 741 )

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云计算凭借其高效、可靠、廉价等优势,正引导着信息技术的又一次重大变革。考虑到云计算技术独有的特性和架构,安全问题一直是其发展和普及的瓶颈。针对云计算安全问题的研究也一直是该领域的重点和热点问题。将云计算体系划分为物理资源层、资源抽象层和服务提供层,并分层定义了体系中数据安全、虚拟机安全、多租户隔离、应用部署安全、数据处理技术、身份控制技术以及审计技术,介绍了相关标准,阐述了近年来的研究进展,指出了云计算体系架构安全领域的挑战与发展契机。

基于云计算的汉字文化数字化平台的架构研究

杨颐,张桂刚,王健,黄卫星,苏海霞

计算机科学. 2016, 43 (7): 28-34. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.004

摘要 ( 341 )

PDF(854KB) ( 581 )

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汉字是中华文明的核心元素,起到了记载中国历史和传承中华文化的重要作用。计算机科学为汉字文化数字化提供了重要的技术手段。在汉字文化的数字化信息日益增多的情况下,引入云计算和大数据技术进行数据存储、管理和分析,成为了汉字数字化的一个重要研究方向。汉字文化数字化系统便是在这种需求下研发的一套交互式汉字文化综合体验软件平台,其架构具有可扩展性、高可用性以及高安全性,并使用了数据预取、缓存机制等技术加快了数据的访问速度。同时,该系统提供了实时、非实时和半实时数据分析的功能,可以支撑汉字文化大数据的分析,更好地满足用户未来对汉字文化大数据的应用服务。该系统架构设计的有效性通过实验得到了验证。

智能主体的等级BDI(信念、愿望和意图)模型

张晓君,林颖,周昌乐

计算机科学. 2016, 43 (7): 35-40. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.005

摘要 ( 632 )

PDF(512KB) ( 667 )

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BDI(信念、愿望和意图)模型是影响最为广泛的主体技术之一。在把无穷值的ukasiewicz逻辑和命题动态逻辑进行融合后对等级BDI主体模型进行形式化的基础上,提出了GBDIPDL+LL逻辑。为了通过概率、必然性和可能性对不确定性行为进行表示和推理,把相应的公理添加到ukasiewicz逻辑中。文中的GBDIPDL+LL主体模型使用多背景系统,清晰地表示了信念、愿望和意图的不确定性。GBDIPDL+LL主体行为则通过添加具体条件的每种背景的不同测度来决定。对信念、愿望和意图的模型进行了公理化,并说明了它们对主体行为的影响,该模型可以很轻易地向包括其他心理状态的主体进行推广。在给出了GBDIPDL+LL模型语言、语义和GBDIPDL+LL逻辑的公理和演绎规则后,证明了此逻辑系统的完全性和可靠性。之后,在对复合行动进行形式刻画的基础上,描述了GBDIPDL+LL模型的不同背景之间的关系。文章立足于不确定性的表示和推理,志在为分布式人工智能提供形式支持。

基于卷积神经网络的多标签图像自动标注

黎健成,袁春,宋友

计算机科学. 2016, 43 (7): 41-45. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.006

摘要 ( 691 )

PDF(704KB) ( 910 )

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如今生活中,图像资源无处不在,海量的图像让人应接不暇。如何快速有效地对这些图像信息进行查询、检索和组织,成为了当前亟需解决的热门问题。而图像自动标注是解决基于文本的图像检索的关键。文中提出的这套基于深度学习模型中的卷积神经网络模型的多标签图像自动标注系统,实现了多标签损失排名函数,完成了多标签数据的训练与测试。在实验验证上,先选取CIFAR-10数据集进行算法的有效性测试,然后选取多标签图像数据集Corel 5k进行定量测试比较,结果表明,该算法的综合性能指标与现有算法相比有较大的提升。

AVS监控档视频的压缩域摘要研究

赵磊,黄华

计算机科学. 2016, 43 (7): 46-50. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.007

摘要 ( 411 )

PDF(1208KB) ( 630 )

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传统的像素域视频摘要方法需要完全解码视频,计算时间长。因此提出了一种在不解码的前提下直接在压缩域生成AVS格式摘要视频的算法。首先对AVS码流中的运动向量(MV)进行分析,提取前景运动宏块；然后跟踪前景宏块,得到有效的运动目标轨迹；最后提取AVS监控档视频中的背景帧,并将它与运动目标轨迹相结合,生成摘要视频。实验表明,该算法能够在压缩域下有效地生成摘要视频,相比于传统方法具有更快的处理速度。

基于关联规则挖掘的跨网络知识关联及协同应用

黄晓雯,严明,桑基韬,徐常胜

计算机科学. 2016, 43 (7): 51-56. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.008

摘要 ( 480 )

PDF(536KB) ( 984 )

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随着社交媒体的兴起,各种社交媒体服务应运而生,社交媒体多源化现象越来越明显。一种基于关联规则挖掘的方法可以用来分析研究社交媒体多源现象,即通过同一个用户与不同社交媒体上多源数据的行为交互,挖掘社交媒体多源数据知识关联,进而设计跨网络协同的视频推荐应用。本研究框架主要分为3个步骤:(1)基于主题建模的知识发现,对用户和视频进行主题建模,得到其在主题层上的表示；(2)基于关联规则挖掘的跨网络知识关联,以跨网络共同用户作为连接不同网络的桥梁,利用关联规则的方法挖掘不同网络间的知识关联；(3)基于跨网络知识发现的冷启动视频推荐,将用户和视频映射到同一主题空间并进行主题匹配,最终进行视频推荐。实验结果表明,通过跨网络用户协同,该跨网络知识关联方法能得到除了语义关联外更加灵活有效的跨网络关联,并在冷启动的跨网络视频推荐中取得较好的推荐效果。

上下文信息对移动视频推送的影响分析

曾铖淋,王智,张瑾,林永君

计算机科学. 2016, 43 (7): 57-61. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.009

摘要 ( 447 )

PDF(744KB) ( 649 )

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在移动视频内容推送中,用户是否最终接受推送的视频内容不但取决于内容本身,还受用户所处的上下文(包括用户使用视频服务的时间、用户所在的位置,以及用户所使用接受视频内容的设备)的影响。上下文对用户接受移动视频内容的影响对移动视频推送具有重要意义。通过数据驱动的方法,利用大量移动用户在真实移动视频服务中接受视频推荐的记录(包括16天共4千万条移动视频访问日志),研究包括时间、位置、设备等上下文信息对用户最终接受移动视频内容的影响。基于实验数据给出的发现包括:(1)时间的周期性和峰值差异性；(2)位置的差异性和特殊区域的不同影响；(3)移动设备类型、移动操作系统的不同影响。这些研究结果将有助于优化移动视频内容的推送,提高用户的移动视频服务体验,例如,用户可以在偏好的上下文背景下获得更好的移动视频推送服务。

基于聚类的视频专题演化分析方法

谢毓湘,栾悉道,郭延明,李琛,牛晓

计算机科学. 2016, 43 (7): 62-66. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.010

摘要 ( 274 )

PDF(449KB) ( 633 )

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视频专题演化分析有助于从海量的视频数据中发现有价值的模式。研究了基于聚类的视频专题演化分析方法,首先基于二部图对视频的视觉相似性进行分析；在此基础上,为增强同一专题视频之间的关联度以及不同专题视频之间的区分度,采用基于链路分析的方法对视频专题进行聚类,进而对视频专题的演化过程进行分析；最后通过实验证明了所提方法的有效性。

基于双子代差分演化和自适应分块机制的多聚焦图像融合算法

曹春红,张建华,李林峰

计算机科学. 2016, 43 (7): 67-72. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.011

摘要 ( 402 )

PDF(860KB) ( 659 )

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基于分块的多聚焦图像融合算法是多聚焦图像融合领域中的一个重要算法。基于差分演化的多聚焦图像融合算法将图像分块大小作为差分演化算法的种群,通过多次演化,最后获得使融合图像效果最好的图像分块。为克服标准差分演化算法由于丢失父代种群的部分信息导致收敛速度变慢、全局搜索范围较小,以及当对应图像块的清晰度相等时该算法的处理方式会改变源图像的像素值的缺点,在原算法的基础上,引入双子代机制和自适应分块机制,提出一种基于双子代差分演化和自适应分块机制的多聚焦图像融合算法。在演化过程中生成两个子代种群,最大程度上保留父代种群的信息,扩大全局搜索范围,提高算法的收敛性能；利用自适应分块机制,当出现图像块清晰度相等的情况时,将图像块分解成更小的图像块,然后再进行清晰度的比较,使改进算法获得的融合图像比原算法获得的效果更好,而且不会改变源图像的像素值。实验结果表明,基于双子代差分演化和自适应分块机制的多聚焦图像融合算法可以获得比原算法效果更好的融合图像,而且收敛性能更好。

基于似物性的快速视觉目标识别算法

刘涛,吴泽民,姜青竹,曾明勇,彭韬频

计算机科学. 2016, 43 (7): 73-76. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.012

摘要 ( 588 )

PDF(936KB) ( 667 )

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针对视觉目标识别算法实时性较差的问题,基于似物性提出一种面向视觉目标识别的可变部件模型改进算法。该算法首先对图像进行二进制归一化的似物性检测,并利用检测结果形成视觉目标候选框；然后使用目标识别算法对候选区域进行似然判决,比滑动窗口法缩短了搜索时间；最后通过一个快速扩大-缩小算法对检测目标进行尺度修正,提高目标框的准确度。在PASCAL 图像库上的识别结果表明:该识别方法在准确率上优于当前主流的检测模型,计算耗时较级联DPM算法减少约50%。

基于图正则化和稀疏约束的半监督非负矩阵分解

姜小燕,孙福明,李豪杰

计算机科学. 2016, 43 (7): 77-82. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.013

摘要 ( 423 )

PDF(1046KB) ( 930 )

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非负矩阵分解是在矩阵非负约束下的分解算法。为了提高识别率,提出了一种基于稀疏约束和图正则化的半监督非负矩阵分解方法。该方法对样本数据进行低维非负分解时,既保持数据的几何结构,又利用已知样本的标签信息进行半监督学习,而且对基矩阵施加稀疏性约束,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,并且在理论上证明了该算法的收敛性。在多个人脸数据库上的仿真结果表明,相对于NMF、GNMF、CNMF等算法,GCNMFS具有更好的聚类精度和稀疏性。

基于低秩稀疏分解与协作表示的图像分类算法

张旭,蒋建国,洪日昌,杜跃

计算机科学. 2016, 43 (7): 83-88. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.014

摘要 ( 239 )

PDF(746KB) ( 752 )

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目前,大部分图像分类算法为了获取较高的性能均需要充分的训练学习过程,然而在实际应用中,往往存在训练样本不足及过拟合等问题。为了避免上述问题出现,在朴素贝叶斯最近邻分类算法的原理框架下,基于非负稀疏编码、低秩稀疏分解以及协作表示提出一种非参数学习的图像分类算法。首先,基于非负稀疏编码和最大值汇聚操作表示图像信息,并构建具有低秩性质的同类训练图像集的局部特征矩阵；其次,采用低秩稀疏分解结合别类标签信息构建两类视觉词典以充分利用同类图像的相关性和差异性；最后基于协作表示表征测试图像并进行分类决策,实验结果验证了所提算法的有效性。

用于指数熵多阈值分割的改进细菌觅食算法

张新明,涂强,刘艳

计算机科学. 2016, 43 (7): 89-94. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.015

摘要 ( 249 )

PDF(1050KB) ( 654 )

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针对图像多阈值分割中阈值搜索是有序正整数规划的特点,提出了一种用于指数熵多阈值分割的改进细菌觅食优化(Improved Bacterial Foraging Optimization,IBFO)算法。首先,将标准的细菌觅食优化(Standard Bacterial Foraging Optimization,SBFO)算法的趋化算子改成动态趋化算子以增强趋化操作的自适应性；然后,将SBFO中的迁徙算子替换成混合随机和动态的迁徙算子,将迁徙过程划分为两个阶段,第一阶段为随机迁徙,目的是增强全局搜索能力,第二阶段为动态局部迁徙,目的是提高局部搜索能力；随后,丢弃SBFO中的感应机制以便加快运行速度；最后,将IBFO算法进一步修改以满足有序正整数规划的要求,并将其应用于指数熵多阈值分割方法中。图像分割实验结果表明,与SBFO,MBFO和IPSO算法相比,提出的IBFO方法不仅优化效果更好,而且运行速度更快。

基于稀疏主成分分析和自适应阈值选择的图像分割算法

卢涛,万永静,杨威

计算机科学. 2016, 43 (7): 95-100. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.016

摘要 ( 423 )

PDF(1029KB) ( 753 )

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图像分割是机器视觉中的基础问题,基于阈值的图像分割算法依赖于参数调整,但参数调整容易受到局部最小值的影响且需要耗费大量时间,从而降低了分割算法的质量和效率。为了实现图像分割过程中的自适应阈值选择,提出了一种基于稀疏主成分分析和自适应阈值选择的图像分割算法。该算法首先利用稀疏主成分分析感知图像的噪声水平以自适应去噪,其次通过二维直方图感知图像的主干区域内容以自适应获得全局分割阈值,然后通过移动平均法的局部阈值分割算法对图像进行分割,最后将全局阈值分割和局部阈值分割图像结合,从而获得最佳的分割图像结果。在伯克利数据集上的仿真实验结果表明:相比传统的阈值分割算法,该算法在分割边缘的准确性和对噪声的鲁棒性上具有一定的优势,在主客观上均具有较好的分割效果,基于稀疏主成分分析的自适应阈值选择方法提高了图像的分割质量。

面向MANET云平台应用的多目标蚁群优化AODV路由协议

卢颖,康凤举

计算机科学. 2016, 43 (7): 101-105. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.017

摘要 ( 262 )

PDF(397KB) ( 657 )

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为增强网络中路由的稳健性,提出了一种优化的AODV路由协议,结合多目标优化和蚁群优化选择最优路由。首先,计算各节点的传输距离、进展、传输延迟、方向和生存时间5个度量；然后,以传输距离、传输延迟和方向3个度量的最小化,以及进展和生存时间两个度量的最大化为优化目标,构造蚁群算法中的移动概率函数,并结合局部最优路径更新全局信息素；此后,在AODV路由协议的基础上,选择移动概率最大的节点作为最佳下一跳节点,生成最优路由。最后,在部署的大学区实验云模型平台上进行了验证。仿真结果表明,与AODV和EN-AODV路由协议相比,新路由协议的报文送达率更高,同时端到端的平均时延和路由开销更小。

基于网络编码的Ad Hoc网络能量感知路由策略

王振朝,蔡志杰,薛文玲

计算机科学. 2016, 43 (7): 106-110. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.018

摘要 ( 252 )

PDF(403KB) ( 562 )

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针对Ad Hoc网络终端节点能量受限对全网路由的影响,提出了一种基于网络编码的能量感知路由协议(Energy-aware Routing Protocol for Ad Hoc Network based on Network Coding,ERPNC)。ERPNC采用数据流速率匹配的方法,利用节点编码机会降低能量消耗,同时通过节点剩余能量值和节点能耗速度预测节点剩余生存时间,并结合路径总能耗和节点剩余生存时间提出新的路由评价函数和路由发现策略。此外,ERPNC通过引入本地路由维护策略来减少路由断裂和数据包重传情况的发生。仿真结果表明:与其他相关路由协议相比,ERPNC能够有效降低传输能耗,均衡网络能量消耗,延长网络寿命,提高网络吞吐量。

基于矢量空间重构的网络流量预测算法

张涛,张颖江

计算机科学. 2016, 43 (7): 111-114. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.019

摘要 ( 192 )

PDF(431KB) ( 565 )

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客户机与服务器之间存在数据存储隐通道,对该通道的网络流量进行准确预测可避免网络拥堵,提高网络流量的调度和管理能力。传统方法采用线性时间序列分析方法进行网络流量预测,没有准确反映流量序列的非线性特征信息,预测精度不高。提出一种基于非线性时间序列分析和矢量空间重构的网络流量预测算法。进行相位随机化处理,使得网络流量数据离散解析化,把网络流量时间序列解析模型分解为含有多个非线性成分的统计量。采用自相关函数法求得矢量空间重构的时间延迟,采用互信息最小嵌入维算法求得网络流量序列的矢量空间嵌入维,实现流量序列的矢量空间重构。在高维矢量空间中,提取网络流量的高阶谱特征,实现网络流量的准确预测。仿真结果表明,采用该算法能有效拟合流量序列的非线性状态特征,对流量状态变化的动态跟踪性能较好,其预测误差比传统方法的低。

无人值守区域智能监测系统的架构设计与实现

李慧,张可,徐良

计算机科学. 2016, 43 (7): 115-119. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.020

摘要 ( 424 )

PDF(655KB) ( 612 )

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针对无人值守区域、环境恶劣区域的目标检测问题,提出一种基于智能检测的检测系统。创新点体现为现有方法的一个创新应用。对系统架构、系统设计(包括帧结构,软件硬件设计)进行了详细的阐述,并进行了测试。研究结果表明,该系统能满足大部分网络场景的应用要求。

M-WiMAX网络中预测LWDF调度算法的稳定性分析

胡永东

计算机科学. 2016, 43 (7): 120-124. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.021

摘要 ( 295 )

PDF(500KB) ( 684 )

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移动无线城域网作为4G标准无线移动网络,其无线信道具有用户依赖和时变信道的特性,具有服务质量保证机制,分组调度算法是系统保证服务质量的核心要素之一。建立一个多用户泊松到达业务流,用Markov链建模一个无线时变信道,Pre-LWDF调度算法在各个用户间调度实时业务流,这样,移动无线城域网在PMP模式下形成了一个M/G/1的排队系统。根据队列理论计算并推导出无线城域网的信道容量域和系统的稳定域,在此基础上,用李雅普诺夫漂移稳定性理论分析证明Pre-LWDF调度算法具有分组级稳定性。进一步在NS2仿真平台上搭建一个移动无线城域网仿真环境,验证Pre-LWDF调度算法的稳定性。仿真结果表明,该算法在移动无线城域网中具有分组级稳定性。

一种基于长链竞争机制的传感器网络能量空洞研究算法

赵湘宁

计算机科学. 2016, 43 (7): 125-130. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.022

摘要 ( 194 )

PDF(750KB) ( 510 )

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在无线传感器网络中,越靠近Sink的节点由于承担更多子孙节点的数据转发,能量消耗越快,极易形成“能量空洞”,大大缩短了网络生命周期。针对能量空洞的问题,提出一种基于长链竞争机制的k-leader算法以延长网络生命周期。k-leader竞争算法将Sink一跳范围内节点的一部分数据量交给距离Sink一跳距离以外两跳范围以内的节点,通过长链直接发送给Sink节点,从而减轻Sink周围节点的负载。同时,k-leader的置换算法又保证了节点能够根据能量损耗的情况轮换担任leader节点和通过长链发送数据的节点,达到能量消耗均衡的目的。分析了leader节点的数量k的优化取值,并通过仿真验证了k-leader算法在网络生命周期、网络能耗均衡等指标上的性能。

基于证据链的电子证据可信性分析

赵志岩,石文昌

计算机科学. 2016, 43 (7): 131-135. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.023

摘要 ( 460 )

PDF(466KB) ( 816 )

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随着信息技术的普及与应用,计算机已经成为了人类生活的必需品,同样也成为了犯罪活动中必不可少的工具。计算机留下的电子证据通常会成为案件侦破或审判的核心证据。但是,由于电子证据的易失性和易篡改性,导致其经常在法庭上遭到质疑,因此证明电子证据的可信性是当前取证领域面临的一大挑战。提出的基于证据链的电子证据可信性分析模型通过构建证据链获取关联电子证据 ,并通过判断证据间一致性的方法,进行推理获得电子证据的可信性。

基于不可见字符的主副式网页信息隐藏算法

翁超,周良,丁秋林

计算机科学. 2016, 43 (7): 136-140. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.024

摘要 ( 397 )

PDF(1039KB) ( 614 )

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目前国内外网页信息隐藏算法大多侧重于研究如何提高隐藏效率和扩充隐藏容量,而忽视了信息隐藏算法的安全性。为此,提出了一种基于不可见字符的主副式网页信息隐藏(PSWIH)算法,即以ASCII编码下的不可见字符为主方式实现信息隐藏,并以改变标签大小写、嵌入与待隐藏信息不相关的不可见字符、改变标签属性对顺序为副方式实现信息检测干扰。实验结果表明,相对于基于标签大小写、基于属性对顺序、基于不可见字符方法,PSWIH算法具有更好的不可感知性、抗提取性及鲁棒性。

基于排列熵与决策级多传感器数据融合的P2P僵尸网络检测方法

宋元章

计算机科学. 2016, 43 (7): 141-146. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.025

摘要 ( 466 )

PDF(534KB) ( 786 )

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提出了一种基于排列熵和决策级多传感器数据融合的P2P僵尸网络检测算法。首先分别构建流量异常检测传感器和异常原因区分传感器:前者利用排列熵刻画网络流量的复杂度特征(该特征并不依赖于特定类型的P2P僵尸网络),通过利用Kalman滤波器检测该特征是否存在异常；后者利用TCP流量特征在一定程度上减弱P2P应用等网络应用程序对P2P僵尸网络检测的误差影响。最后利用D-S证据理论对上述传感器的检测结果进行决策级数据融合以获得最终的检测结果。实验表明,提出的方法可有效检测新型P2P僵尸网络。

基于TrustZone的指纹识别安全技术研究与实现

杨霞,刘志伟,雷航

计算机科学. 2016, 43 (7): 147-152. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.026

摘要 ( 384 )

PDF(1384KB) ( 1117 )

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随着指纹识别技术在智能终端设备中的大量应用,指纹技术本身的安全问题也日益突出。为增强智能终端指纹识别的安全性,借助于ARM TrustZone安全扩展机制,提出了一种基于TrustZone的指纹识别安全保障技术和方法,其为指纹识别程序提供了可信执行环境,以保证其执行过程的安全性并防止恶意程序的攻击。同时,对指纹数据和指纹特征模板进行加密,并将密钥存储在受TrustZone保护的安全区域中以防止被窃取。此外,还实现了指纹数据的安全传输通道,以进一步确保敏感数据传输过程的安全性。最后,设计并实现了一个原型系统来验证所提技术和方法的有效性,实验结果证明所提出的技术和方法是可行的。

一种非对等无线传感器网络环境中安全高效的混合密钥管理机制

王刚,孙良旭,曾子维,杨丹

计算机科学. 2016, 43 (7): 153-156. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.027

摘要 ( 310 )

PDF(441KB) ( 537 )

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密钥管理是实现WSN安全的首要功能。针对非对等无线传感网络中现有密钥管理存在的安全隐患和开销大等问题,提出一种安全高效的密钥管理机制。该机制包括一个基于椭圆曲线密码的轻量级签密算法,该签密不仅计算和通信代价小,还具有较好的前向安全性。基于提出的签密算法设计了完整的簇密钥管理机制,用于保证簇内通信的安全性。该机制基于簇基密钥构建各簇中的对称簇密钥,能够有效解决因簇首被俘而导致簇中所有感知节点失效的问题。为了更好地适应网络的动态性和扩展性,当网络节点变化和移动时,该机制能够基于簇密钥更新链有效地对簇密钥进行更新和维护。同时,还设计了簇密钥安全管理模型,模型能够根据网络环境安全威胁的不同,自适应进行簇密钥的更新,从而进一步提高了簇密钥更新的效率和算法性能。安全分析和性能对比表明,提出的机制在安全性和开销方面均胜于已有的其他密钥管理机制。

一种基于量子密码的卫星网络窃听攻击检测方法

黄静,席博,李鹏,张帆,赵新杰

计算机科学. 2016, 43 (7): 157-161. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.028

摘要 ( 399 )

PDF(461KB) ( 749 )

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鉴于窃听攻击是对卫星网络实施各类高级攻击行为的基础,结合量子密码在未来卫星网络的应用趋势,提出了一种基于量子密码的卫星网络窃听攻击检测方法。首先,基于卫星网络节点在空间分布上的分层特点,构建了层簇式的卫星网络窃听攻击检测模型。实际检测过程中,相邻卫星节点检测到窃听攻击威胁时,将相关预警信息经簇首节点融合后通过安全信道传送到地面控制中心,随后再根据地面控制中心反馈的安全链路构建方案构建节点间的安全通信链路。最后,对方案的安全性及有效性进行了分析。相关成果可为进一步深入开展卫星网络安全防护技术研究打下一定的基础。

无随机预言模型下可否认的基于属性的指定证实人签名方案

任燕

计算机科学. 2016, 43 (7): 162-165. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.029

摘要 ( 428 )

PDF(276KB) ( 604 )

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首次在无随机预言模型下构建了可否认的基于属性的指定证实人签名方案。在该方案中,签名者和指定的证实人均可通过执行相同的协议来对签名的有效性进行确认,同时可以通过执行相同的协议来否认无效的签名。最后,对方案的正确性进行了分析,并在无随机预言模型下证明了方案的安全性。分析表明,本方案具有不可伪造性和隐形性。

2-分解H布尔函数和高非线性度布尔函数

黄景廉,王卓,李娟

计算机科学. 2016, 43 (7): 166-170. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.030

摘要 ( 291 )

PDF(432KB) ( 713 )

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以布尔函数的导数和自定义的e-导数为主要研究工具,研究满足一次扩散准则、可2-分解为两个子函数乘积的一类H布尔函数的非线性度、相关免疫性和代数免疫性等密码学性质。得到了这类H布尔函数的相关免疫阶与两个子函数的关系,以及这类H布尔函数的相关免疫阶可达到 n2 －1的结论。还得到了利用两个子函数使布尔函数的非线性度易于求解的方法,以及这类H布尔函数的最低代数次数零化子与两个子函数的关系。进一步地,在这类H布尔函数上述特点的基础上,利用导数和e-导数构造出了非线性度提高到2n－2+2n－3、具有相关免疫性和2阶代数免疫性的一族H布尔函数。由此,解决了提高布尔函数的非线性度问题,以及同时具有较高非线性度、扩散性、相关免疫性和较高阶代数免疫性的布尔函数的存在性问题。

基于GMDH因果关系的软件缺陷预测模型

张德平,刘国强,张柯

计算机科学. 2016, 43 (7): 171-176. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.031

摘要 ( 282 )

PDF(485KB) ( 785 )

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软件缺陷预测是软件可靠性研究的一个重要方向。基于自组织数据挖掘(GMDH)网络与因果关系检验理论提出了一种软件缺陷预测模型,借鉴Granger检验思想,利用GMDH网络选择与软件失效具有因果关系的度量指标,建立软件缺陷预测模型。该方法从复杂系统建模角度研究软件度量指标与软件缺陷之间的因果关系,可以检验多变量之间在非线性意义上的因果关系。最后基于两组真实软件失效数据集,将所提出的方法与基于Granger因果检验的软件缺陷预测模型进行比较分析。结果表明,基于GMDH因果关系的软件缺陷预测模型比Granger因果检验方法具有更为显著的预测效果。

一种目标驱动的移动业务流程的分析方法

刘春,刘勇,王雅倩,韩道军

计算机科学. 2016, 43 (7): 177-179. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.032

摘要 ( 269 )

PDF(356KB) ( 897 )

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随着移动互联网的发展,如何改进现有的业务流程来更好地满足用户的需求成为企业普遍面临的问题。然而,对于企业中哪些业务需要移动化以及如何移动化,目前仍然缺乏相应的分析方法。针对该问题,提出一种基于目标的移动业务流程分析方法。该方法认为企业的各个业务流程都是为了满足一定的用户需求,因此提出建立企业业务流程模型与用户需求模型之间的对应关系,然后通过识别移动环境下用户需求的变化来改进企业的业务流程。以一个医院的业务流程为案例说明了所提方法的可行性。

一种基于UML类图和活动图的故障树生成方法

徐慧,燕雪峰,周勇

计算机科学. 2016, 43 (7): 180-185. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.033

摘要 ( 287 )

PDF(741KB) ( 688 )

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针对UML活动图在生成故障树的过程中只能反映活动事件流故障导致的系统失效,不能反映系统静态状态故障的问题,提出了一种活动图结合类图生成故障树的方法。在原有活动图的基础上,使用类图增加系统静态状态信息,设计活动图和类图到故障树模型的转换规则,将活动图中动态行为信息和类图静态状态信息转化为故障树中的节点要素。基于转换规则设计算法逆向遍历活动图和类图,自顶向下生成故障树。经过实例建模生成故障树,表明该方法能反映系统的动态行为和静态状态两方面的故障信息,为故障树生成提供了一种新的有效途径。

基于Adaboost算法的软件缺陷预测模型

熊婧,高岩,王雅瑜

计算机科学. 2016, 43 (7): 186-190. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.034

摘要 ( 490 )

PDF(437KB) ( 882 )

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将Adaboost算法应用到软件缺陷预测模型中是软件缺陷预测的一种新思路,Adaboost算法原理通过训练多个弱分类器构成一个更强的级联分类器,有效地避免了过拟合问题。通过采用美国国家航空航天局(NASA)的软件缺陷数据库的仿真实验,分别对原始BP神经网络算法和Adaboost算法进行分析对比,其中Adaboost的弱分类器采用神经网络。实验结果表明,Adaboost级联分类器有效地提高了软件缺陷预测模型的预测性能。

基因表达数据中局部模式的查询

姜涛,李战怀,尚学群,陈伯林,李卫榜

计算机科学. 2016, 43 (7): 191-196. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.035

摘要 ( 305 )

PDF(607KB) ( 786 )

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基因表达数据分析一般是通过挖掘局部模式来实现的。保序子矩阵是局部模式挖掘中一种经典的模型,可以获取到在若干条件下表现出一致趋势的一组基因。高通量基因微阵列技术的进步,促进了海量基因表达数据的产生,使得对高性能基因表达数据分析算法的需求极为迫切。现有方法大多数是通过批量挖掘的方法来分析数据,即使有通过查询方式来获取精确结果的方法,其全面性与性能也有待提高。为了提高数据分析的效率与准确性,首先提出一种基于前缀树的基因表达数据索引gIndex,然后给出了一种基于列关键词查询的保序子矩阵分析方法GEQ_c。其不经过批量挖掘,只需要建立索引并通过关键词来完成正相关/负相关/时滞等模式的查询。实验结果表明,与现有方法相比,所提算法具有良好的数据分析效率与可扩展性。

面向Cassandra数据库的高效动态数据管理机制

王博千,于齐,刘辛,沈立,王志英,陈微

计算机科学. 2016, 43 (7): 197-202. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.036

摘要 ( 278 )

PDF(525KB) ( 721 )

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Cassandra数据库是当前通用的数据库之一,同时也被Apache列为重点发展的顶级项目。针对Cassandra分布式数据库系统而言,大量的写请求会造成过多分散的SStable结构以及过高的数据冗余度,进而造成用户读取请求响应速度下降。该问题可以通过系统自动触发的局部数据合并机制或人为干预的整体数据合并机制来解决。然而,不合时机的系统自动局部合并过程会严重降低用户正在执行的读取操作的性能,而过长时间的人为整体数据合并过程又会长时间地占用系统资源,严重制约系统的整体性能。针对此问题,提出了一种面向Cassandra数据库的动态数据管理机制。首先,实时监测系统环境,将数据按照写入时间和大小进行分层分级管理,对合并的时机、参与合并的文件及合并过程分别制定相应的执行策略；其次,通过特定优化手段减少数据的合并时间,以降低合并过程对系统性能的影响。测试结果表明,该管理机制优化了Cassandra数据库的合并过程,提升了系统整体的读取响应速度。

基于分布式内存数据库的移动对象全时态索引

周翔宇,程春玲,杨雁莹

计算机科学. 2016, 43 (7): 203-207. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.037

摘要 ( 281 )

PDF(521KB) ( 642 )

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针对现有移动索引仅对内存/磁盘两层结构进行优化,忽略了索引节点在内存中的缓存敏感性,提出一种基于分布式内存数据库的全时态索引结构DFTB^x树。该索引结构针对存储器Cache、内存和磁盘3层结构进行优化,根据Cache行、指令数量和TLB失配数等多个条件设计内存索引节点的大小。同时,根据磁盘数据页的大小设计历史数据迁移链节点的大小,使得Cache和内存能够一次读取索引节点和迁移链节点数据,避免多次读取数据带来的延迟。此外,构建历史数据迁移链,实现历史数据持久化,从而支持移动对象全时态索引。实验结果表明:与B^x树、B^dual树、TPR*树和STRIPES算法相比,DFTB^x树具有较高的查询和更新效率。

基于语义文法的地理实体位置关系的获取

周琦,陆叶,李婷玉,王亚,张再跃,曹存根

计算机科学. 2016, 43 (7): 208-216. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.038

摘要 ( 447 )

PDF(824KB) ( 1042 )

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地理信息与数据是客观知识世界的重要组成部分。研究如何从大量非结构化的信息中自动抽取地理实体位置关系具有重要意义。提出一种基于语义文法的地理实体位置关系获取方法,该方法可准确地从网页文本中获取多个地理实体之间的复合位置关系。首先,设计一种反映地理实体位置关系的语义文法GeoRSG。GeoRSG反映了地理实体位置关系的层次分类关系,并采用基于规则的方式刻画地理实体位置关系在文本中的语言表达方式。然后,实现地理实体位置关系解析器GeoRSG Parser。该解析器利用GeoRSG对文本进行解析,获得谓词表达形式的位置关系知识。实验结果显示,该方法从1000条语句中获取了81条三元和816条二元地理实体位置关系,并且取得了88.85%的正确率。

大数据驱动的投诉预测模型

周文杰,杨璐,严建峰

计算机科学. 2016, 43 (7): 217-223. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.039

摘要 ( 640 )

PDF(612KB) ( 1123 )

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随着电信行业市场竞争的不断加剧,用户对服务质量要求逐步提高,导致用户投诉率不断攀升。在此情况下,通过准确预测用户投诉行为来降低用户投诉率成为运营商关注的重点。目前传统的投诉预测模型仅从分类算法和人工调研特征来讨论,而没有充分利用运营商的大数据。因此,提出了在Hadoop/Spark大数据平台上使用并行随机森林来构建用户预测投诉模型,它不仅用到了业务支持系统数据,而且还用到了运营支持系统数据和客服工单数据,并在此基础上进一步增加了反映用户相互关系的图特征和二阶特征。基于上海市某运营商数据的实验结果表明,利用多来源、高维度的特征来训练用户投诉预测模型的精度会明显高于传统方法,在此基础上有针对性地对目标用户采取安抚措施,可以降低用户投诉率,获得较高的商业价值。

基于用户自描述标签的层次分类体系构建方法

刘苏祺,白光伟,沈航

计算机科学. 2016, 43 (7): 224-229. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.040

摘要 ( 460 )

PDF(881KB) ( 611 )

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模式层知识对于语义万维网的发展非常重要,然而当前开放链接数据(LOD)中模式层知识的数量十分有限,为突破这一局限,提出一种基于社交网络中用户自描述标签的层次分类体系构建方法。该方法首先设计基于搜索引擎的标签分块算法,将描述相同话题的标签划分到同一标签块中,然后采用基于半监督学习的标签传播算法挖掘相同标签块中标签间的上下位关系,最后运用基于启发式规则的贪心算法来构建层次分类体系,从而在社交站点中构建出大规模且高质量的层次分类体系。实验结果表明,该构建方法与现有相关工作相比在准确率、召回率以及F值上均有明显提高。

一种解决英语动名词搭配错误的模型

杜一民,吴桂兴,吴敏

计算机科学. 2016, 43 (7): 230-233. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.041

摘要 ( 370 )

PDF(464KB) ( 753 )

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英语学习者易犯动名词搭配错误。通过分析CLEC中的动名词搭配错误,提出一种纠正中国学习者的动名词搭配错误的模型。首先构建了一个动名词搭配库,接着提出了一种度量搭配间的相似度的方法,通过计算目标搭配和搭配库的相似度得到粗略的相似搭配集,使用分类的方法过滤掉相似搭配集中不能将测试句划为正确类的搭配,得到候选结果集,最后使用语言模型对候选结果集打分排序,得到最终的纠正建议。在使用BNC构造的测试集上,这种综合相似性推理和上下文特征的方法对动名词搭配纠错具有显著效果。

基于逐步优化分类模型的跨领域文本情感分类

张军,王素格

计算机科学. 2016, 43 (7): 234-239. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.042

摘要 ( 196 )

PDF(515KB) ( 655 )

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跨领域文本情感分类已成为自然语言处理领域的一个研究热点。针对传统主动学习不能利用领域间的相关信息以及词袋模型不能过滤与情感分类无关的词语,提出了一种基于逐步优化分类模型的跨领域文本情感分类方法。首先选择源领域和目标领域的公共情感词作为特征,在源领域上训练分类模型,再对目标领域进行初始类别标注,选择高置信度的文本作为分类模型的初始种子样本。为了加快目标领域的分类模型的优化速度,在每次迭代时,选取低置信度的文本供专家标注,将标注的结果与高置信度文本共同加入训练集,再根据情感词典、评价词搭配抽取规则以及辅助特征词从训练集中动态抽取特征集。实验结果表明,该方法不仅有效地改善了跨领域情感分类效果,而且在一定程度上降低了人工标注样本的代价。

医院信息系统持续使用意愿研究——基于技术接受模型和期望确认理论

代意玲,顾东晓,陆文星,梁昌勇

计算机科学. 2016, 43 (7): 240-244. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.043

摘要 ( 541 )

PDF(475KB) ( 1280 )

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基于技术接受模型与期望确认理论,从患者视角对医院信息系统持续使用意愿进行了实证研究。结果显示感知易用性、感知可用性和系统满意度对系统持续使用意愿均有显著影响。其中感知易用性是最关键的影响因素,期待满足度也通过对感知可用性和系统满意度的作用来对系统持续使用意愿产生影响。基于研究结果,提出了进一步推进医院信息化与信息管理水平的若干建议。

一种面向非平衡数据的多簇IB算法

江鹏,叶阳东,娄铮铮

计算机科学. 2016, 43 (7): 245-250. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.044

摘要 ( 286 )

PDF(558KB) ( 605 )

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信息瓶颈(Information Bottleneck,IB)方法在处理非平衡数据集时,倾向于将大簇中的数据对象划分到数据规模较小的小簇中,造成了聚类效果不理想的问题。针对该问题,提出了一种面向非平衡数据的多簇信息瓶颈算法(McIB)。McIB算法采用向下抽样方法来降低非平衡数据集的倾斜度,使用先划分再学习后合并的策略来优化IB算法处理非平衡数据的合并抽取过程。整个算法包含3步:首先根据分离标准来确定抽样比例参数；然后对数据进行初步的聚类,生成可信赖的多个簇；最后再利用簇之间的相似性对簇进行合并,组织多个簇代表每个实际的簇来得到最终的聚类结果。实验结果表明:所提算法能够有效地解决IB方法在非平衡数据集上的“均匀效应”问题；与其他聚类算法相比,McIB算法的性能更优。

PODKNN:面向大数据集的并行离群点检测算法

苟杰,马自堂,张喆程

计算机科学. 2016, 43 (7): 251-254. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.045

摘要 ( 286 )

PDF(481KB) ( 739 )

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针对现有离群点检测算法在运用于大规模数据集时时间效率较低的问题,提出一种基于K近邻的并行离群点检测算法PODKNN (Parallel Outlier Detection Based on K-nearest Neighborhood)。该算法利用划分策略对数据集进行预处理,在规模较小的子集中寻找K近邻并计算离群度,最后合并结果并遴选出离群点,设计算法过程使其符合MapReduce的编程模型,实现并行化,从而提高了离群点检测算法处理大规模数据的计算效率。实验结果表明,PODKNN具有较高的加速比及较好的扩展性。

一种基于簇中心点自动选择策略的密度峰值聚类算法

马春来,单洪,马涛

计算机科学. 2016, 43 (7): 255-258. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.046

摘要 ( 489 )

PDF(425KB) ( 926 )

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针对基于密度峰值的聚类算法(CFSFDP)无法自行选择簇中心点的问题,提出了CFSFDP改进算法。该算法采用簇中心点自动选择策略,根据簇中心权值的变化趋势搜索“拐点”,并以“拐点”之前的一组点作为各簇中心,这一策略有效避免了通过决策图判决簇中心的方法所带来的误差。仿真实验采用5类数据集,并与DBSCAN及CFSFDP算法进行了对比,结果表明,CFSFDP改进算法具有较高的准确度及较强的鲁棒性,适用于较低维度的数据的聚类分析。

基于增加相似度系数的加权二部图推荐算法

李镇东,罗琦,施力力

计算机科学. 2016, 43 (7): 259-264. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.047

摘要 ( 503 )

PDF(507KB) ( 685 )

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基于二部图的推荐算法是个性化推荐领域的一个研究热点,其中,如何科学地利用用户的评分资源,在评分数据不全的情况下对目标用户进行准确高效的推荐是研究难点,也因此受到众多学者的关注。因此,提出了一种以单调饱和函数为权,利用目标用户和其他项目共同评分个数相对用户总数均值的正切值作为传统相似度系数的推荐算法；同时,对调整系数后的相似度进行降序排列,利用前K个最近邻居集对目标用户进行推荐。实验结果表明,改进后的算法提高了推荐的准确性,降低了复杂度。

多节点规模下的抑郁症功能脑网络分类研究

程忱,郭浩,陈俊杰

计算机科学. 2016, 43 (7): 265-267. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.048

摘要 ( 316 )

PDF(381KB) ( 789 )

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脑网络作为复杂网络分析方法在神经影像领域的应用已得到广泛的认可。研究发现脑网络中的节点规模对网络的拓扑属性会产生重要的影响。利用静息态功能影像数据,在5种不同的节点规模下分别完成抑郁症患者和正常对照的脑网络构建,比较了网络拓扑属性的变化,并选择了4种不同的分类算法进行脑疾病分类研究。结果表明,网络节点数量不仅对拓扑属性产生了影响,而且对分类模型的构建也有直接作用。支持向量机(RBF核函数)模型在节点规模为250时,分类效果最好,平均正确率为83.18%。该研究结果在抑郁症的临床诊断中具有重要的应用价值,为基于脑网络的机器学习分类研究在网络节点规模的选择上提供了重要的参考依据。

基于改进风驱动算法的非等间距直线阵综合

任作琳,田雨波,孙菲艳

计算机科学. 2016, 43 (7): 268-274. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.049

摘要 ( 475 )

PDF(621KB) ( 561 )

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针对风驱动优化(WDO)算法在解决非等间距直线阵方向图综合问题时收敛精度不高和局部寻优能力不足等缺陷,提出一种小波变异风驱动优化(WDOWM)算法,其中的小波变异算子采用随机化思想丰富了种群多样性。应用该算法综合不同数目阵元到非等间距直线阵方向图实例中,采用二阶多因素多水平的均匀设计方法确定算法参数组合。仿真结果表明,在要求低旁瓣电平和给定方向零陷的情况下,该算法的收敛精度和收敛速度均优于基本风驱动优化算法；与采用粒子群(PSO)算法优化此问题的已有文献相比,所提算法综合的效果更佳。仿真结果说明了所提算法性能良好,适用于天线阵综合问题。

AS-FOA优化GRNN网络的财务预警研究

王英博,柴佳佳

计算机科学. 2016, 43 (7): 275-280. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.050

摘要 ( 306 )

PDF(493KB) ( 573 )

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针对果蝇算法在复杂情况下寻优时易陷入局部最优等缺陷,提出一种自适应变步长果蝇算法(AS-FOA)。采用改进果蝇算法寻找GRNN网络最优参数,并利用财务数据进行危机预警以验证算法的可行性。AS-FOA算法通过赋予果蝇两次随机方向,同时引入稳定阈和适应度步长因子的概念,界定了果蝇的活跃与稳定状态,有效解决了寻优过程中因陷入局部最优而导致的收敛缓慢和低精度问题。实验表明:AS-FOA能够快速找到GRNN网络中的最佳参数,且应用于财务数据后达到的预警准确率较高。

大数据下基于信息流的快速种子用户识别

谢杨晓洁,赵凌

计算机科学. 2016, 43 (7): 281-284. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.051

摘要 ( 276 )

PDF(321KB) ( 699 )

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针对大数据下的种子用户的精准识别,分析了影响用户成为种子用户的两大因素:时间优先和属性特征,以及种子信息传播的两大特征:传播时差和方向性。据此,提出了一种快速寻找种子用户的方法,即先将用户按属性特征分到不同的组中,通过分析所有组之间短信流通关系和传播时差找到信息流,即方向性,从而逐步缩小了搜索范围,再通过阈值筛选备选种子。最后验证备选种子,建立树状评价模型,设计种子用户的评价体系,由评价体系的最后得分寻找出种子用户。

一种基于隐马尔科夫模型的步态识别算法

张向刚,唐海,付常君,石宇亮

计算机科学. 2016, 43 (7): 285-289. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.052

摘要 ( 518 )

PDF(753KB) ( 828 )

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步态是指人体走路时的姿态,步态识别是近年来生物特征识别领域一个备受关注的研究方向。步态阶段的区分是步态识别的重要内容。以隐马尔科夫模型(HMM)为基础,基于安装在膝关节的编码器和大腿部的加速度传感器,在外骨骼辅助行走中识别步态的不同阶段。首先进行数据预处理和特征提取；其次对隐马尔科夫步态识别算法进行设计,包括结构的建立、参数的训练和最终的识别；最后对性能进行评估,总体正确率达到91.06%,说明HMM用于步态阶段识别具有较好的性能。

基于图割和水平集的肾脏医学图像分割

时永刚,谭继双,刘志文

计算机科学. 2016, 43 (7): 290-293. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.053

摘要 ( 603 )

PDF(1200KB) ( 714 )

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肾脏医学图像分割是医学图像分析和非侵入式计算机辅助诊断系统中的关键步骤。从CT、MRI图像中分割出肾脏及肾皮质,计算其体积和皮质厚度等信息,有助于评估肾脏的功能,从而制定相应的治疗方案。根据肾脏序列图像相邻切片之间结构灰度分布的相似性,提出了一种基于图割和水平集方法的自动肾脏及肾皮质分割方法。选取皮质区域具有足够对比度和清晰度的切片为初始参考图像,使用霍夫森林算法检测肾脏区域,对前景、背景进行均值聚类以估计其灰度分布,获取图割模型能量函数,分割出肾脏整体；通过形态学处理得到相邻切片肾脏的分割候选区域,重复上述分割。以此初步分割结果作为水平集方法的初始轮廓,进一步分割得到三维的肾脏整体和肾皮质区域。实验结果表明,基于图割和水平集的肾脏分割方法能够比较准确地分割出肾脏及肾皮质。

基于改进双域滤波的视频降噪算法

权利,胡越黎,诸安骥,燕明

计算机科学. 2016, 43 (7): 294-296. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.054

摘要 ( 480 )

PDF(1110KB) ( 475 )

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传统的视频降噪滤波在空域或者时域中进行,若视频中的噪声过大,其滤波效果较差。最新的有着较高性能的BM3D算法必须进行块匹配处理,且对于部分有着平滑过渡色彩的图像并不适合。基于双域滤波算法提出了一种改进的算法,其更加适合视频降噪。通过空域和频域分别对分层图像进行降噪, 有效地滤除大噪点和小噪点,在时域上的双边滤波不仅提高了滤除噪声的能力,而且更好地保留了图像边缘特征。仿真实验表明,改进的双域滤波视频降噪算法在PSNR值上较DCT算法提高了约1dB,与原双边滤波算法相比,无论是在主观视觉还是客观评价上,所提算法均有较好效果及优势。

应用引导滤波器和成像系统特性的多光谱与全色图像融合算法

李旭寒,董安国,封建湖

计算机科学. 2016, 43 (7): 297-302. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.055

摘要 ( 384 )

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为了提高多光谱与全色图像融合的质量,提出一种应用引导滤波器和成像系统特性的多光谱与全色图像融合算法。该算法采用引导滤波器建立降质全色图像与多光谱图像的关系,进而利用这种关系对多光谱图像进行插值；再对待融合的多光谱和全色图像进行区域划分和NSCT变换,然后结合LCCS、FOCC和图像成像系统特征对图像高频系数进行区域融合,最后进行逆NSCT变换得到融合图像。实验数值表明,该算法在充分保留了多光谱图像光谱信息的同时,尽可能多地注入了全色图像的细节信息,提高了多光谱图像的融合效果。

基于多特征融合的三维模型检索算法

周燕,曾凡智,杨跃武

计算机科学. 2016, 43 (7): 303-309. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.056

摘要 ( 268 )

PDF(1890KB) ( 671 )

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针对三维模型检索中单一特征检索效果差的难题,首先提出了三维模型的3类特征向量提取算法,即刻画模型表面特性的扩展高斯球面特征向量、反映模型内部结构的Radon变换球面分布特征向量、代表模型投影层次的视图分层压缩感知特征向量。其次,以样本模型的查询结果分类信息熵作为指标并结合监督学习过程,给出了一种多特征融合的加权系数估算方法。最后,设计了融合多特征的模型间相似度度量,完成基于查询示例的模型检索过程。仿真实验表明,提出的3类特征向量具有较好的可区分性,多特征融合检索算法的查全率与查准率有明显提升。

基于双搜索蜂群算法的四元数彩色遥感图像边缘检测

蒲国林,邱玉辉

计算机科学. 2016, 43 (7): 310-313. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.057

摘要 ( 338 )

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随着遥感图像大数据的出现,常见的彩色遥感图像边缘检测方法运算量大、速度慢、效果差等缺点越来越明显。以四元数表示彩色像素为基础,改进人工蜂群算法的单一搜索方程,加大雇主蜂搜索范围,加入跟随蜂莱维飞行因子,提出了基于双搜索方程的人工蜂群算法。实验结果表明,该算法具有计算量小、去噪能力强、边缘检测效果好等优点。该算法能有效地应用于从遥感图像中获取识别目标。

基于脉搏IMF时频特征和SVDD的驾驶员疲劳检测

蒋建春,蒋丽,唐慧,张卓鹏,吴雪刚

计算机科学. 2016, 43 (7): 314-318. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.058

摘要 ( 268 )

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针对传统时频特征难以很好地描述脉搏这类非平稳信号与驾驶员疲劳脉搏样本相对较少的问题,提出一种基于脉搏信号本征模函数(IMF)时频特征和支持向量数据描述(SVDD)的驾驶员疲劳检测方法。该方法充分利用了IMF适合表征非平稳信号和SVDD擅长处理不平衡样本分类问题的优势。首先,将脉搏信号进行经验模态分解；然后,提取各IMF时频特征:归一化能量、最大瞬时频率和瞬时幅值平均值；最后,用SVDD分类器对驾驶员疲劳状况做出判别并给出疲劳等级。对比实验表明,该方法能有效检测出驾驶员的疲劳状况。

一种基于颜色拮抗感受野的轮廓检测模型

吴璟莉,刘袁静

计算机科学. 2016, 43 (7): 319-323. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.059

摘要 ( 162 )

PDF(943KB) ( 669 )

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轮廓检测在目标识别、图像分割和模式识别等图像分析领域有着非常重要的意义。根据视觉的生物学原理,研究人员已提出了针对灰度图像的轮廓检测方法,并取得了较好的检测结果。但是,颜色信息可以表示出图像的大部分信息,在轮廓检测中发挥的作用不可忽视。杨开富等人提出的CO模型可以较好地提取图像中的目标轮廓,但该模型的计算效率还有待提高。文中提出一种轮廓检测模型CRFM(Color-opponent Receptive Field Model),该模型依据视觉信息处理机制,分别模拟视网膜神经节细胞和外侧膝状体细胞感受野的响应。此外,CRFM采用两个不同尺度的高斯偏导函数之差来模拟初级视皮层细胞的颜色双拮抗感受野响应,拟合视觉特征,且由于模拟双拮抗感受野的滤波器通常产生较小的数值,因此加快了其与图像信息卷积的计算速度,降低了运行开销。利用BSDS300数据库的图像进行实验,结果表明,CRFM模型能够获得较好的轮廓检测效果,且具有较CO模型更高的执行效率,具有较好的实用性。

基于激光扫描技术的行人检测方法研究

张志刚,孙立才,汪沛

计算机科学. 2016, 43 (7): 328-330. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2016.07.061

摘要 ( 215 )

PDF(1134KB) ( 790 )

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基于激光测距传感器,通过激光扫描实时获取周围环境的激光点云数据,并处理和分析点云数据,实现对环境中行人的检测。提出的行人检测算法基于实时获取的点云数据,采用帧逐差的方法初步确定行人所对应的点云,并通过估计行人身体尺寸和对应点云数量来提高检测率。实验中测试了角分辨率、扫描频率、行进路线以及行进速度的多种组合下行人检测的准确率,通过分析激光传感器参数配置对行人检测的影响及不同行进方向上的检测性能,得出最优传感器配置和检测方案。实验结果验证了利用激光测量传感器检测行人的方法的可行性,并得出了初步的检测步骤及思路。