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张巧丽,赵地,迟学斌

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 1-7. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.001

摘要 ( 907 )

PDF(1567KB) ( 2850 )

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目前各类医学影像数据积累迅速,给利用传统影像分析方法实现疾病诊断的医生带来了巨大挑战；计算机视觉领域的深度学习方法日渐成熟,为实现医学影像的自动分析及辅助医生实现疾病的高精度智能诊断提供了新的契机。文中综述了深度学习方法在医学影像领域的最新研究进展。首先,介绍了深度学习方法以及该类方法在医学影像领域的应用情况；然后,从应用深度学习主要研究的几大病症来分析具体的研究进展；最后,总结研究动向,预测研究趋势,并提出深度学习在医学影像研究中可能存在的问题以及建议。

视频和图像文本提取方法综述

蒋梦迪,程江华,陈明辉,库锡树

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 8-18. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.002

摘要 ( 423 )

PDF(2184KB) ( 1770 )

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文本提取在视频和图像中具有重要的应用价值。近年来,大数据时代带来了海量信息检索的迫切需求,大量视频和图像中文本的提取方法涌现出来。回顾了视频和图像中文本提取的算法,从文本提取流程出发,将其分为文本区域检测定位和文本分割两大步骤。在每个步骤中,分析并比较了现有算法的使用范围及相对优缺点,讨论了图像公用数据库,列举了近些年来图像中文本提取的重要应用,指出了当前研究中存在的问题,展望了视频和场景图像文本提取方法的发展趋势。

点云数据集的隐式曲面重构研究进展

徐利敏,吴刚

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 19-23. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.003

摘要 ( 496 )

PDF(1317KB) ( 1861 )

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点云数据的曲面重建就是对扫描设备获得的物体散乱数据点重建三维物体表面,它被广泛应用于计算机动画、目标识别、数据可视化以及地理信息系统。点云的隐式曲面重建由于能够去除点云噪声,修补孔洞和裂缝,不需要拼接和平滑等后续处理,成为点云数据集曲面重构的重要方法。文中综述了目前一些主要的隐式曲面重构方法,就隐式模型以及相应的曲面重构算法的优缺点进行了分析比较,并对隐式曲面重构存在的问题和未来发展方向作了相应的分析和讨论。

数据异常的监测技术综述

吴镜锋,金炜东,唐鹏

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 24-28. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.004

摘要 ( 274 )

PDF(1280KB) ( 3220 )

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在目前大数据的环境下,相对于正常数据,异常类数据更难获取,也显得更加重要。异常检测的目的是检测出异于正常主体的活动数据。异常检测适用于机器故障诊断、数据挖掘以及疾病和入侵检测等多个领域。基于目前大量的异常检测方法,主要从异常类数据的有无来阐述,根据这个框架将主要的异常检测方法进行了分类,并评价了这些方法的优劣；最后重点讨论了基于深度学习的大数据异常检测方法,并分别介绍了不同的方法及相关的应用和未来的研究热点。

人工智能在神经医学中的应用综述

李诗语,王峰,曹彬,梅琪

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 29-32. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.005

摘要 ( 532 )

PDF(1262KB) ( 1725 )

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人工智能影响着人们生活的方方面面,而医疗也成为了人工智能最热门的应用领域之一,越来越多的人工智能设备被用于辅助医生进行诊断和治疗。对人工智能在神经医学中的应用进行了综述,特别针对帕金森病和阿尔兹海默症的诊断进行了详细的归纳分析。首先,阐述了人工智能的发展历史、分类和应用现状；其次,归纳总结了利用人工智能诊断帕金森病和阿尔兹海默症的研究现状,对比分析了其中采用的关键技术；最后,总结了人工智能应用于神经医学中的关键技术,阐明了人工智能应用于医疗领域的重要性,并展望了未来人工智能应用于神经医学中的研究方向。

高层次时序电路可靠度估计方法研究进展

欧阳城添,陈莉莉,王曦

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 33-38. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.006

摘要 ( 469 )

PDF(1471KB) ( 872 )

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时序电路的可靠性问题日益成为人们关注的焦点。讨论高层次时序电路的可靠性评估方法,重点研究分析了贝叶斯可靠性分析方法、多阶段可靠性分析方法和基于概率转移矩阵的时序电路可靠性分析方法。以ISCAS 89基准电路为实验对象,选择几种典型的高层次时序电路可靠性评估方法进行实验和分析。研究结果和实验结果表明,电路的抽象级别越高,评估方法所获得结果的准确性就越低,评估时间开销越小；同一抽象层次上,不同类型的方法相比,仿真模拟方法的准确性高但时间开销大,解析方法省时但准确性较低。

重复模式识别算法及在Web信息抽取和聚类分析中的应用

木妮娜·玉素甫,古丽娜·玉素甫

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 39-45. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.007

摘要 ( 332 )

PDF(1415KB) ( 1015 )

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序列中的重复模式识别算法及应用研究是数据挖掘领域的重要问题,是提取序列中有用信息的主要手段之一。近年来,针对各种重复模式定义、有效的识别算法设计以及重复模式识别算法在有关领域中的应用有了很多研究成果。文中对序列中重复模式的类型与特点作了描述,讨论了识别算法中常用的数据结构,以分类的方式重点回顾并总结了近年来重复模式在一些相关领域中的应用及相关算法的设计思路与技巧,并从加入的领域知识及约束、识别结果与算法扩充性、存在的主要问题等方面进行了讨论,其中包括在网络信息抽取、Web文档特征提取与聚类算法及相关的维文信息处理等领域中的应用。最后,讨论了关于序列重复模式识别算法在各个相关领域中的应用研究所面临的挑战,并探讨了未来的研究方向。

基于消费者行为的点餐推荐算法

丁铛,张志飞,苗夺谦,陈岳峰

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 46-50. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.008

摘要 ( 504 )

PDF(1390KB) ( 1479 )

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随着电子商务的发展,餐饮行业现有的大多数管理系统落后于消费者和管理人员的需要,一种行之有效的方法是将推荐系统应用于餐饮管理,根据消费者的行为数据为用户点餐提供菜品的推荐。针对推荐系统中的冷启动问题,提出基于消费者行为的点餐推荐算法,设计出频度统计、关联规则和Markov链3个推荐引擎的加权组合推荐系统。在实际餐厅订单数据样本上,所提算法能够取得令人满意的推荐效果,且得到具有普适性的3个推荐引擎的组合权值(0.2167,0.5167,0.2666),同时得到最佳的推荐长度为3。

基于新的改进粒子群算法的BP神经网络在拟合非线性函数中的应用

林宇锋,邓洪敏,史兴宇

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 51-54. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.009

摘要 ( 369 )

PDF(1297KB) ( 1237 )

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介绍了一种基于新的改进粒子群算法(NIPSO)的BP神经网络来解决拟合非线性函数所出现的误差较大的问题。此算法在粒子群优化算法基础上,分别让权重和学习因子非线性和线性变化,建立基于新的粒子群优化算法的新模型,再与BP神经网络结合之后来拟合非线性函数。结果表明,新的改进粒子群优化算法更加合理且高效地提高了BP神经网络的拟合能力,减小了拟合误差,提高了拟合精度。

基于分词矩阵模型的模糊匹配查重算法研究

李成龙,杨冬菊,韩燕波

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 55-60. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.010

摘要 ( 413 )

PDF(1502KB) ( 2793 )

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针对中文文本查重的需求,利用分词的结果,将待查重的目标文本和查重样本文本转换为分词矩阵模型,然后扫描和分析矩阵,得到查重结果。由此提出了一种查重算法,并通过实例验证了该算法具有一定的实用效果。

基于多元线性回归的螺纹钢价格分析及预测模型

陈海鹏,卢旭旺,申铉京,杨英卓

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 61-64. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.011

摘要 ( 461 )

PDF(1380KB) ( 1984 )

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通过分析期货黑色系品种螺纹钢产业链上下游的关系,提出了一种基于多元线性回归分析的螺纹钢价格分析及预测模型。首先,收集影响螺纹钢价格的主要因素数据,包括焦炭期货结算价、焦煤期货结算价、铁矿石期货结算价、热卷期货结算价与人民币兑美元汇率中间价；然后,通过散点图与趋势线对这些影响因素进行分析以确定影响因素,借助SPSS与NCSS软件利用收集到的数据构建基于最小二乘法的多元线性回归模型,并通过岭回归分析消除自变量间的共线性,得到修正后的模型；最后,运用此模型对未来一个月交易日的螺纹钢价格进行较为精准的预测。实验表明,该模型拟合度较高,具有一定的实用性。

基于主成分机器学习算法的慢性肝病的智能预测新方法

常炳国,李玉琴,冯智超,姚山虎

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 65-67. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.012

摘要 ( 496 )

PDF(1302KB) ( 1103 )

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运用新一代信息技术快速预测慢性肝病的机理和特征,是提高慢性肝病诊断率的有效途径。运用主成分分析机器学习算法,对描述慢性肝病的多项指标属性项进行降维处理,结合神经网络学习,构建了慢性肝病预测模型。实验分析了125组20维慢性肝病患者的医学检验指标数据项,利用ROC(Receiver Operating Characteristic)曲线优选出13维指标项作为慢性肝病敏感度高的检验指标属性项。通过主成分分析将13维指标项降至5维综合数据项。神经网络训练115组检验指标样本集,剩余10组样本集作为测试样本。与原始20维数据作为神经网络输入相比,所提模型不仅降低了复杂度,且预测精度提高了15.07%。

基于无监督学习的移动心电信号异常诊断研究

李锋,谢嗣弘

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 68-71. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.013

摘要 ( 300 )

PDF(1413KB) ( 1217 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对心电信号异常诊断,提出了一种基于无监督学习的移动心电信号异常诊断方法。该方法利用层次聚类将心电数据进行分类,同时结合特征量的优先级诊断分析法,有效避免了因移动心电信号的数据量过大而产生爆炸的时间复杂度和空间复杂度的问题。最后,通过心电信号实例验证了所提方法具有良好的可靠性和运行效率。

基于EB-RRT*的无人机航迹规划算法研究

陈晋音,李玉玮,杜文耀

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 72-79. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.014

摘要 ( 589 )

PDF(1767KB) ( 751 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

随着小型无人机的广泛应用,无人机的自动巡航能力变得至关重要。无人机航迹规划,是指其在已知环境地图信息下展开航迹规划以实现无碰撞地、平滑地从初始点到达目标点。针对现有算法依然存在收敛速度慢、遍历时间长和航迹曲线化无法满足实际无人机飞行条件等问题,首先提出了EB-RRT*(Efficient B-RRT*)算法,设计自适应避障提高算法收敛速度并减少内存占用；然后采用栅格分区的方法缩短附近节点的遍历时间；最后利用合理的降采样和三次贝塞尔插值算法对折点进行光滑化的处理,使算法最终生成相对平滑的航迹,为无人机实际飞行提供可行航迹规划方法。进行了多组不同环境复杂度的实验,并将该算法与其他算法进行对比,结果验证了所提算法的有效性。

基于PageRank的网站服务质量影响因素的重要性排序算法

齐玉东,何诚,袁伟

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 80-83. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.015

摘要 ( 436 )

PDF(1186KB) ( 801 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

通过德尔菲法进行网站服务质量影响因素的筛选,在分析各个因素之间的关系时,借鉴PageRank的投票思想,将影响网站服务质量的因素间的相互影响视作网页间的相互链接,产生影响视为投票,利用各个因素之间存在的内部关系计算影响力值,最终得到影响网站服务质量的因素重要性排序,为网站服务质量的评价提供了参考和借鉴。

多AGV路径规划方法研究

泰应鹏,邢科新,林叶贵,张文安

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 84-87. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.016

摘要 ( 629 )

PDF(1269KB) ( 4471 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对多自动导引车(Automated Guided Vehicle,AGV)在仓储物流中的路径规划问题,提出一种基于时间窗模型的动态路径规划方法,以实现多AGV的动态路径规划。首先,利用A*算法启发式地为多个AGV规划路径；其次,计算AGV经过路径节点的时间,通过对时间窗的排布和更新解决了多AGV在路径规划中的碰撞冲突问题,而且通过动态地为多AGV分配优先级,提升了系统效率；最后,当路径中出现障碍物时,通过动态更改道路权重,重新进行路径规划,实现了实时避障。仿真实验结果表明,该算法在保证路径最优的条件下能有效避免碰撞冲突,完成无重复、无冲突的系统调度,不仅能提高系统效率,而且在动态环境下具有良好的适应性和鲁棒性。

一种基于局部敏感哈希的SVM快速增量学习算法

姚明海,林宣民,王宪保

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 88-91. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.017

摘要 ( 625 )

PDF(1231KB) ( 1061 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

为了提高大规模高维度数据的训练速度和分类精度,提出了一种基于局部敏感哈希的SVM快速增量学习方法。算法首先利用局部敏感哈希能快速查找相似数据的特性,在SVM算法的基础上筛选出增量中可能成为SV的样本,然后将这些样本与已有SV一起作为后续训练的基础。使用多个数据集对该算法进行了验证。实验表明,在大规模增量数据样本中,提出的SVM快速增量学习算法能有效地提高训练学习的速度,并能保持有效的准确率。

改进的基于语义理解的文本情感分类方法研究

王日宏,崔兴梅,周炜,王成龙,李永珺

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 92-97. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.018

摘要 ( 264 )

PDF(1429KB) ( 1223 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

文本分类在信息检索、Web文档自动分类、数字图书馆、自动文摘、文档的组织和管理等多个领域都有着广泛的应用。提出一种改进的基于语义理解的文本情感分类方法,在情感相似度计算中加入情感义原来重新修正定义,并综合情感短语倾向性的研究,侧重情感词与否定词、程度副词的组合形式分析,重点提出否定词程度副词综合处理模块。结合以连词为划分标准的语句情感倾向性分类处理,提出一种文本倾向度算法,以实现基于语义理解的文本情感分类。实验结果表明,与传统的语义理解算法相比,该方法的分类效果有了一定程度的提升。

基于新型不纯度度量的代价敏感随机森林分类器

师彦文,王宏杰

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 98-101. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.019

摘要 ( 667 )

PDF(1364KB) ( 1000 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对不平衡数据集的有效分类问题,提出一种结合代价敏感学习和随机森林算法的分类器。首先提出了一种新型不纯度度量,该度量不仅考虑了决策树的总代价,还考虑了同一节点对于不同样本的代价差异；其次,执行随机森林算法,对数据集作K次抽样,构建K个基础分类器；然后,基于提出的不纯度度量,通过分类回归树(CART)算法来构建决策树,从而形成决策树森林；最后,随机森林通过投票机制做出数据分类决策。在UCI数据库上进行实验,与传统随机森林和现有的代价敏感随机森林分类器相比,该分类器在分类精度、AUC面积和Kappa系数这3种性能度量上都具有良好的表现。

基于改进的LDA模型的中文主观题自动评分研究

罗海蛟,柯晓华

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 102-105. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.020

摘要 ( 446 )

PDF(1425KB) ( 1613 )

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主观题自动评分(Automated Scoring Subjective Responses,ASSR)在语言学习与语言测试领域的诊断信息及信度方面具有重要的应用前景。将主题模型中的隐含狄利克雷分配(Latent Dirichlet Allocation,LDA)引入到中文主观题自动评分中,提出了一种结合专家知识的改进的LDA模型,并采用了一种综合文档-隐含主题概率向量及隐含主题-核心词项概率向量的文本特征表示方式。实验对比了改进的LDA与潜在语义分析(Latent Semantic Analysis,LSA)的自动评分效果,结果表明改进的LDA模型在中文主观题自动评分中切实有效。

基于多输出学习的沪深300指数预测研究

唐艳琴,潘志松,张艳艳

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 106-109. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.021

摘要 ( 391 )

PDF(1261KB) ( 1177 )

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在股票市场中,人们通常会依赖于股票的历史交易数据来进行推测。目前采用SVM方法进行预测的研究较多,但其模型复杂,耗时较长,而且通常只预测未来1天的数据。文中采用多输出的正则化方法来预测未来多天的走势,对多任务的学习方法进行改进,提出了一种基于多输出的学习方法。实验表明,与SVM支持向量机的方法相比,该方法在沪深300指数预测的均方差值上提高了约10倍,运行时长也减少了近3/4。

移动流媒体用户QoE评估模型

熊丽荣,金鑫

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 110-114. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.022

摘要 ( 356 )

PDF(1436KB) ( 1212 )

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HAS(HTTP Adaptive Streaming)能够实现流畅播放和视频质量的平衡,为用户提供更好的服务质量体验。大多数基于HAS的流媒体用户体验质量(Quality of Experience,QoE)模型考虑了当前系统或网络条件,但对用户所处环境的客观影响、用户心理因素的考虑较少。面向移动流媒体客户端的应用场景,从客观感知影响参数和心理效应影响参数两个方面来考虑移动端流媒体的QoE影响因素,设计用户QoE评估模型。提出移动设备抖动状态检测和用户观看位置检测方法,并将设备抖动状态、用户观看位置与流媒体服务质量相结合,再根据心理学系列位置效应来综合评估用户的质量体验情况。最后通过实验证明了所提的用户QoE模型能够提供准确有效且符合用户实际体验的QoE评估结果。

完全支配集的规约算法

骆伟忠,蔡昭权,兰远东,刘运龙

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 115-118. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.023

摘要 ( 501 )

PDF(1401KB) ( 828 )

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完全支配集是一个著名的NP难解问题,在无线传感器网络中具有重要应用。主要研究了能降低问题规模的规约化算法设计。通过对问题结构进行深入分析并对图中顶点进行着色,得到图中顶点之间的新的组合特性,在此基础上提出一系列高效的多项式时间的局部规约规则。证明了规约规则的正确性,并通过仿真实验验证了规约规则的有效性。

具有自适应调整策略的混沌灰狼优化算法

张悦,孙惠香,魏政磊,韩博

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 119-122. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.024

摘要 ( 612 )

PDF(1407KB) ( 1389 )

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灰狼优化算法(Grey Wolf Optimization,GWO)是新型启元优化算法,相比于其他群体智能优化算法,该算法同样存在收敛速度较慢、不稳定、易陷入局部最优等问题。针对上述问题,根据GWO算法的结构特点,提出了一种自适应调整策略的混沌灰狼优化算法(Chaotic Local Search GWO),利用自适应调整策略来提高GWO算法的收敛速度,通过混沌局部搜索策略增加种群的多样性,使搜索过程避免陷入局部最优。最后利用6个测试函数对算法进行仿真验证,并结合其他4种算法进行了横向比较。实验结果证明,所提出的改进算法在收敛速度、精度以及稳定性方面具有明显的优势。

一种改进量子行为粒子群优化算法的移动机器人路径规划

刘洁,赵海芳,周德廉

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 123-128. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.025

摘要 ( 397 )

PDF(1547KB) ( 877 )

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为实现移动机器人最优路径规划,提出了一种改进量子行为粒子群的优化算法(LTQPSO)。针对粒子群算法存在过早收敛的问题,利用个体粒子进化速度与群体离散度来动态调整惯性权重,使惯性权重具有自适应性与控制性,从而避免过早收敛；同时将自然选择方法引入传统位置更新公式中,以保持种群的多样性,加强LTQPSO算法的全局搜索能力,加快算法的收敛速度；将改进后的LTQPSO算法应用于移动机器人路径规划中；最后通过理论仿真与移动机器人平台实验验证了该方法的有效性与可行性。

基于属性重要度的决策树算法

王蓉,刘遵仁,纪俊

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 129-132. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.026

摘要 ( 289 )

PDF(1293KB) ( 964 )

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传统的ID3决策树算法存在属性选择困难、分类效率不高、抗噪性能不强、难以适应大规模数据集等问题。针对该情况,提出一种基于属性重要度及变精度粗糙集的决策树算法,在去除噪声数据的同时保证了决策树的规模不会太庞大。利用多个UCI标准数据集对该算法进行了验证,实验结果表明该算法在所得决策树的规模和分类精度上均优于ID3算法。

基于交变粒子群BP网络的电力系统短期负荷预测

唐承娥

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 133-135. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.027

摘要 ( 391 )

PDF(1358KB) ( 596 )

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短期负荷预测是电力系统正常运行的关键环节,合理的发电计划依靠准确的负荷预测,因此提出交变粒子群算法来优化BP网络模型以预测电力短期负荷。针对依靠先前的经验来确定BP神经网络的权值缺少理论依据的问题,采用交变粒子算法优化BP神经网络权值,以减少通过神经网络预测模型求解电力短期负荷预测带来的误差。实验证明,经过优化的BP神经网络预测模型比传统的BP神经网络预测模型的误差更小,更加接近实际电力负荷。

描述逻辑εL循环术语集的保守扩充

王勇红,申宇铭,聂登国,王驹

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 136-140. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.028

摘要 ( 322 )

PDF(1412KB) ( 577 )

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在计算机科学中,本体是动态的实体。为了适应新领域的发展,需要对原始本体增加新的公理或者与另一个本体融合。在本体的开发过程中,用户根据不同的需求和应用领域选择合适的本体导入另一个本体,从而实现对已建本体的扩充。判定扩充后的本体是否是扩充前本体的保守扩充是非常重要的。如果扩充后的本体不是扩充前本体的保守扩充,那么用户使用扩充后的本体将产生不可预知的影响。Lutz 等研究了描述逻辑εL的保守扩充问题,并且论证了εL的保守扩充是指数时间完全的。在Lutz等人的研究基础上研究了描述逻辑循环术语集的保守扩充问题。首先,给出了循环术语集在最大不动点语义下的保守扩充的充分条件是两个TBox 具有相同的原始概念,并论证了该算法是多项式时间复杂的。其次,给出最大不动点模型来处理循环术语集的保守扩充,并论证了该算法是指数时间复杂的。

一种简化的区间二型模糊系统辨识方法

王哲

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 141-143. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.029

摘要 ( 223 )

PDF(1197KB) ( 1021 )

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KM降阶算法是目前区间二型模糊集合常用的降阶算法,针对其效率低、难以用于实时辨识与控制的缺点,提出了一种简化的区间二型模糊系统辨识方法。该方法采用二型T-S模糊模型,前件参数为区间二型模糊集合,后件参数为普通T-S模糊模型形式。二型T-S模糊模型的解模糊化采用简化的降阶算法,提高了模型的辨识效率,可用于实时辨识与控制。仿真实例表明,所提算法在不降低辨识精度的情况下能够有效提高辨识效率。

基于“逻辑与”算子的双量化多粒度粗糙集模型

陈华峰,沈玉玲,龙建武,瞿先平

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 144-147. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.030

摘要 ( 225 )

PDF(1341KB) ( 571 )

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在多粒度近似空间中,将刻画相对量化信息的变精度粗糙集和描述绝对量化信息的程度粗糙集通过“逻辑与”算子结合起来,建立了基于“逻辑与”算子的双量化多粒度粗糙集模型,并分别从乐观和悲观双量化多粒度粗糙集的角度对模型的一些数学性质进行了讨论。该模型对多粒度近似空间中的相对量化信息和绝对量化信息同时进行了描述,在处理带噪声的数据方面有一定的应用价值,丰富了基于粗糙集理论的知识发现的理论基础。

矩阵前主子式的三角分解改进

苏尔

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 148-153. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.031

摘要 ( 348 )

PDF(1530KB) ( 892 )

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采用部分主元素的Gauss消去法一般不能得到矩阵的各阶前主子式。讨论围绕逐步约化的细分每小步,对一个经过若干行置换后的A0最后实现三角分解,并且依顺序求出A₀各阶前主子式。主要内容是对带有行交换三角形化的通常约化方法实现改进,并以代数表示式结合矩阵乘积运算的递推方法,归纳证明最后约化结果式子为矩阵L-U三角分解的实现依据。逐步约化步骤的同时得到原有矩阵A₀的各阶前主子式。

协同运动状态估计的多目标跟踪算法

袁大龙,纪庆革

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 154-159. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.032

摘要 ( 366 )

PDF(1532KB) ( 1377 )

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多目标跟踪在视频分析场景中有着广泛的应用,如人机交互、虚拟现实、自动驾驶、视频监控和机器人导航等。多目标跟踪问题可以表示为在已有的检测数据上进行目标轨迹关联,检测算法的准确性对跟踪性能起着关键性的作用。在基于检测的目标跟踪框架中,提出了一种协同运动状态估计的跟踪算法,该算法主要关注相邻帧之间的数据关联,从目标检测、目标运动状态估计和数据关联这3个方面来直接解决多目标跟踪面临的挑战。首先,对于目标检测,采用Multi Scale Convolutional Neural Network(MS-CNN)算法作为检测器,这是因为深度学习在检测的效益上优于传统的机器学习方法；其次,为了更好地预测目标的运动状态和处理目标间的遮挡,针对不同状态的目标采取不同的运动估计方法: 采用核相关滤波来评估处于跟踪状态的目标的运动状态,当目标处于遮挡状态时,采用卡尔曼滤波做运动估计；最后,采用Kuhn-Munkres算法对检测目标和跟踪轨迹做数据关联。通过大量的实验证实了算法的有效性,且实验结果表明算法的准确性很高。

基于社会化表示的用户性别识别

朱裴松,钱铁云,吴闽泉

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 160-165. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.033

摘要 ( 229 )

PDF(1389KB) ( 690 )

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由于具有针对性的广告投放和个性化搜索等潜在应用,性别预测引起了巨大的研究兴趣。现有的大多数研究依赖于文本内容,而文本信息有时较难获取,从而使得文本特征很难被提取。对此,提出了一个新框架,该框架仅使用用户ID来对性别进行预测。该框架的关键在于在嵌入式连接空间中表示用户。提出两种策略来修改词嵌入技术,使其应用到用户嵌入当中。这两种策略分别是:1)序列化用户ID以获得社会关系的顺序；2)将用户嵌入大的上下文滑动窗口。在两个真实的新浪微博数据集上进行了广泛的实验,实验结果表明该方法显著优于目前最好的图形嵌入基线方法,其准确率也高于基于内容的方法。

基于自适应角度的三维点云分割方法

卢用煌,黄山

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 166-168. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.034

摘要 ( 314 )

PDF(1254KB) ( 979 )

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点云分割是基于点云数据空间几何信息提取的一项重要工作,它是点云数据特征提取与分析的基础。同时,点云数据通常是离散的和非结构化的,点云数据的分割不是一项简单的数据处理任务,分割效率和分割精度决定了后续数据处理工作的结果。因此,研究点云数据分割具有重要意义。提出一种基于自适应角度的三维点云切割算法,使用PCA算法找到最佳降维投射方向,以降低原始点云数据维度,并利用投射簇的概念实现对原始目标点云的切割获取。

基于压缩感知和SVR的自学习单幅图像超分辨率重建

秦绪佳,单扬洋,肖佳吉,郑红波,张美玉

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 169-174. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.035

摘要 ( 626 )

PDF(1984KB) ( 712 )

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针对依靠外部图像库的超分辨率(SR)重建算法训练耗时长、容易出现错误高频细节的问题,提出了一种基于压缩感知(CS)理论和支持向量回归(SVR)的单幅图像超分辨率重建方法。对降质图像本身训练SVR模型,充分挖掘图像自身的自相似特点。训练过程中先对输入图像边缘进行检测并对图像块进行分类,然后稀疏编码图像块,再根据图像的标签向量和稀疏表示矩阵训练得到SVR模型,并在测试过程中利用该模型预测高分辨率(HR)图像。实验结果表明,与基于外部库方法重建图像的方法相比,该算法所得结果的细节更加真实；与双三次插值方法相比该算法所得结果的边缘更加清晰。

航拍视频中运动目标检测算法研究

唐佳林,郑杰锋,李熙莹,苏秉华

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 175-177. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.036

摘要 ( 311 )

PDF(1544KB) ( 768 )

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针对复杂背景下航拍视频中的运动目标检测问题,提出一种基于改进的特征匹配算法与全局运动补偿的防抖方法,以及结合多帧能量累积的运动目标检测算法。首先,采取局部区域匹配法加快该算法的处理速度,避免运动目标对背景补偿的影响；其次,利用尺度不变的SURF算法,结合快速近似最邻近搜索算法得到匹配点对,并通过双向匹配和K-近邻算法筛选优秀匹配点；然后,建立仿射变换模型,求解运动参数,并进行运动补偿；最后,通过多帧能量累积进行目标检测。仿真结果表明,该方法具有良好的运动目标检测效果。

基于关键帧的连续手语语句识别算法研究

郭鑫鹏,黄元元,胡作进

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 178-183. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.037

摘要 ( 555 )

PDF(1498KB) ( 1301 )

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目前,对于动态手语的识别大多只是针对手语词汇的,对连续的手语语句的识别研究以及相应成果较少,原因在于难以对其进行有效的分割。提出了一种基于加权关键帧的手语语句识别算法。关键帧可以看作是手语词汇的基本组成单元,根据关键帧即可得到相关词汇,并将其组成连续的手语语句,从而避免了对手语语句直接做分割的难点。借助于体感设备,首先提出了一种基于手语轨迹的自适应关键帧提取算法,然后根据关键帧包含的语义对其进行加权处理,最后设计了基于加权关键帧序列的识别算法,得到连续的手语语句。实验证明,设计的算法可以实现对连续手语语句的实时识别。

基于笔画容差带的手绘草图间断多笔画判定与拟合方法

周晶,方贵盛

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 184-188. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.038

摘要 ( 420 )

PDF(1252KB) ( 620 )

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在手绘草图的过程中经常会出现单一线元间断绘制的问题,为了将间断的笔画修整为单一线元以获得规范的设计图,提出了一种基于笔画容差带的手绘草图间断多笔画判定与拟合方法。该方法对输入的笔画进行折线化处理,得到笔画逼近折线段的折点序列,并判断笔画类型；根据笔画走势,绘制假想笔画以及扩展的笔画容差带,判定两笔画是否属于间断多笔画；聚类间断绘制多笔画,将笔画序列转换成子草图序列,并对子草图逐一进行拟合,从而得到规范的几何线元,这为实现由草图到规范设计图的识别提供了基础。

多分辨率双水平集医学图像分割算法

唐文杰,朱家明,张辉

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 189-192. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.039

摘要 ( 257 )

PDF(1464KB) ( 710 )

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由于医学图像通常伴有灰度不均、背景复杂的特点,传统水平集无法对其进行有效分割,因此提出了一种多分辨率改进型双水平集算法。首先,利用小波进行多尺度空间分析,从而获取医学图像的粗尺度图像；然后由改进型双水平集对图像进行分割,提取多目标区域；为了去除医学图像中灰度不均对分割效果的影响,该算法引入偏移场拟合项,以进一步改进双水平集模型,进而对粗尺度分割效果进行优化处理。实验结果表明,所提算法能有效地解决灰度不均与背景复杂的问题,将伴灰度不均的多目标医学图像完全分割出来,从而获得预期的分割效果。

运动状态与尺度估计的核相关目标跟踪方法

朱航江,朱帆,潘振福,朱永利

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 193-198. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.040

摘要 ( 325 )

PDF(1598KB) ( 841 )

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视觉跟踪在视频智能监控和机器人等领域有着广泛应用。基于相关滤波分类器,提出了具有运动状态估计和目标尺度估计的视觉目标跟踪方法。该方法将粒子滤波与核相关滤波方法相结合,首先估算运动目标的位置,然后执行尺度相关滤波器来估算目标的尺度,以使算法对尺度变化的运动目标具有更强的适应能力。该方法在传统的KCF跟踪算法的基础上引入了一种基于概率的运动状态估计方法,可以获得更加稳定的目标信息,并减少背景干扰信息的引入,从而在复杂场景下具有更强的抗干扰性。使用benchmark数据集对所提方法进行了测试实验,并和其他已有的若干视觉跟踪方法进行了对比实验,结果验证了所提算法的高效性,且所提方法在目标尺度变化、光照变化、姿态变化、部分遮挡、旋转及快速运动等复杂情况下均有较强的适应性。

多卷积特征融合的HOG行人检测算法

高琦煜,方虎生

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 199-201. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.041

摘要 ( 328 )

PDF(1337KB) ( 1744 )

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行人检测是计算机视觉领域中的经典问题,HOG结合SVM的方法是解决这一问题的有效途径,HOG对行人特征的有效描述起到了重要作用。卷积神经网络(CNN)作为一种有效的特征提取方法,通过特征图可以实现对特征更好的描述。提出将卷积神经网络(CNN)与传统的HOG+SVM算法相结合的方法。首先利用CNN在下采样层中可以使用不同的卷积核对数据进行不同角度特征描述的特点,对样本进行多角度浅层特征提取；然后用HOG对得到的浅层特征进行进一步的提取；最后采用支持向量机(SVM)完成训练、分类。实验表明,该方法对于行人检测具有很高的识别率,优于传统方法。

PCA与2DPCA的关系

闫荣华,彭进业,汶德胜

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 202-206. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.042

摘要 ( 548 )

PDF(1610KB) ( 829 )

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主成分分析和二维主成分分析是两种经典的数据变换方法。尽管许多学者对PCA和2DPCA进行了大量的研究和实验,但并未给出PCA与2DPCA之间的联系。文中给出二者之间的联系,即PCA与2DPCA在优化时具有相同的最优目标值,同时通过理论推导和在CMU-PIE与CK+库上的实验证明了这一观点。

基于全景图像CNN的隧道病害自动识别方法

汤一平,胡克钢,袁公萍

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 207-211. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.043

摘要 ( 310 )

PDF(1522KB) ( 1292 )

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针对目前隧道衬砌病害检测过程中难以快速、方便地获取隧道内壁全景图像以及难以自动检测识别各种病害等问题,提出一种基于全景图像CNN的隧道病害自动识别方法。首先通过一种全景视觉传感器快速获取隧道内壁的全景图像；然后对全景图像进行处理,主要通过全景图像展开、图像预处理、二值化处理等操作来提取疑似病害区域；最后,采用卷积神经网络对病害进行自动检测分类识别。实验结果表明,所提方法极大程度地简化了检测装置在获取隧道内壁全景图像的结构,通过端对端的卷积神经网络实现了各种隧道病害特征的自动提取、检测和识别,并具有88%的检测识别精度,为隧道的维护、竣工验收提供了有效的技术支撑。

基于非线性重构模型的植物叶片图像集分类方法

刘孟南,杜吉祥

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 212-216. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.044

摘要 ( 193 )

PDF(1472KB) ( 664 )

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提出一种基于非线性重构模型的植物叶片图像集的分类识别方法。该方法首先使用高斯受限玻尔兹曼机(GRBMs)通过非监督预训练来初始化模型的权值；然后针对每一个植物叶片图像集用初始化的模型训练得到一个特定的模型；最后根据测试样本的最小重构误差和测试样本集的最多投票策略来判定测试样本集的类别。该方法通过图像预处理来处理图像,避免了图像在缩放时发生形变,并采用基于k-means的特征提取方法来提取植物叶片图像特征。实验结果表明,该方法能够准确地对植物叶片图像集进行分类识别。

自适应HLBP纹理特征的Meanshift目标跟踪算法

杜静雯,黄山,杨双祥

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 217-220. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.045

摘要 ( 399 )

PDF(1637KB) ( 712 )

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结合Haar型特性局部二元模式(HLBP)的图像纹理特征提取方法,提出一种新的目标跟踪算法,并将其运用到Meanshift框架中。将Visual Studio 2010和opencv2.4.9作为实验平台,将所提算法的实验结果与传统Meanshift跟踪算法、基于局部二元模式(LBP)纹理特征的Meanshift跟踪算法进行对比分析。实验结果表明,所提算法在背景复杂或背景简单的情况下都表现出了稳健而准确的跟踪特性,且在部分遮挡的情况下仍可以正确地跟踪目标。

基于DCT变换的多通道特征的行人检测

刘春阳,吴泽民,胡磊,刘熹

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 221-224. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.046

摘要 ( 234 )

PDF(1458KB) ( 980 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

在行人检测中,针对目前多通道检测算法特征利用不充分的问题,提出一种基于DCT变换的多通道特征级联的行人检测算法。通过一种2层卷积网络模型将图像信息DCT变换后的数据进行整理,形成新的频域通道特征,该通道能描述行人的复杂纹理特征。结合梯度方向直方图特征、颜色空间特征和DCT频域特征,基于Adaboost算法训练了低开销的多通道特征行人检测器。在典型的公开行人库上的实验结果表明,该方法能提高检测的性能,在较低误检率时效果更加显著。

基于频率敏感三维自组织映射的视差估计算法

任云,程福林,黎洪松

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 225-227. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.047

摘要 ( 371 )

PDF(1169KB) ( 750 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

提出基于频率敏感三维自组织映射的立体视频视差估计算法,视差预测采用基于亮度分类频率敏感三维自组织映射(Classified Frequency Sensitive Three-Dimensional Self-Organizing Map,CFS-3DSOM)的视差模式识别(Disparity pattern recognition,DPR)算法。其基本思想是对视差图像的低亮度区域和高亮度区域分别进行预测,在训练模式库时引入频率敏感方法。实验表明,与传统基于块的视差估计算法相比,CFS-3DSOM-DPR算法的视差预测图像的平均峰值信噪比提高了0.78~1.78dB,时间减少了70%。

融合颜色与纹理的复杂场景下的服装图像分割算法

郭鑫鹏,黄元元,胡作进

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 228-232. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.048

摘要 ( 265 )

PDF(1841KB) ( 761 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对复杂场景下拍摄到的服装图像的分割问题,提出一种基于先验知识的融合颜色和纹理特征的无监督分割算法。首先利用块截断编码思想将传统的三维颜色空间截断成为六维空间,得到更为精细的颜色特征,并结合改进的局部二值模式纹理特征实现对图像的特征描述；然后根据目标区域和背景区域在图像中出现的统计规律,提出了一种基于先验知识的两分法来对图像进行分割。由于对图像做了分块处理,因此在子图像块的基础上进行的图像分割将更加高效。实验表明,设计的算法能快速有效地将目标区域从各类不同的复杂场景中分割出来,且整个过程无须人工设定任何参数,对后续的图像理解和图像检索具有重要意义。

基于视频的夜间车辆检测与跟踪算法研究

董天阳,朱浩楠,王浩

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 233-237. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.049

摘要 ( 530 )

PDF(1387KB) ( 1003 )

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针对夜间高速光照条件差、车灯种类多样、环境因素干扰等导致的车辆难以检测的问题,提出了一种基于视频的夜间车辆的检测与跟踪算法。该方法首先将OTSU与一维最大熵阈值分割算法相结合来实现车灯的提取,剔除非车灯光源；然后利用车灯的时空特性完成车灯的匹配,解决了一车多灯和并排同速车辆的问题；最后利用kalman滤波器完成车灯的预测跟踪。在交通弱光流畅交通、正常光流畅交通和正常光拥堵交通3种应用场景下对所提算法进行应用和结果分析,实验结果表明所提方法在保证实时性的同时具有较高的准确率。

基于CNN的工件缺陷检测方法研究

乔丽,赵尔敦,刘俊杰,程彬

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 238-243. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.050

摘要 ( 505 )

PDF(1685KB) ( 1793 )

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将卷积神经网络(CNN)应用于工件缺陷检测,来检测工件在生产过程中表面出现的缺陷,以提高工件的生产质量。利用CNN可以对工件的图案进行识别,但识别无法检测出细微缺陷的问题。在CNN进行工件图案识别的基础上,研究一种利用CNN实现缺陷检测的方法。该方法通过扩充缺陷样本,利用CNN识别的中间输出参数,定义了缺陷分辨率的概念来衡量缺陷的程度,当缺陷分辨率达到一定水平时则认为是无缺陷图案,否则认为其存在缺陷。实验验证了提出的CNN工件缺陷检测方法的有效性,数据表明缺陷检出率可达到 93.3%。

基于视觉曲率估算的文物线图绘制方法

刘军,周明全,耿国华,沈映泉

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 244-250. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.051

摘要 ( 521 )

PDF(1727KB) ( 1175 )

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针对表面富含噪声的文物三维模型特征线的有效提取问题,分析了预处理阶段导致纹理细节丢失的原因,提出了一种基于视觉曲率估算的文物线图自动绘制方法。首先,对三角网格模型顶点的高度函数空间进行均匀采样,通过统计高度函数中极值点的个数,实现对模型顶点的视觉曲率估算；然后,根据多尺度约束下模型顶点的视觉曲率分布,将模型划分为平坦区域和特征区域；接着,依据考古领域均值对特征区域的顶点进行锐化滤波,计算出新的三角网格模型的顶点坐标；最后,对三角网格模型提取特征轮廓线,实现对文物线图的自动绘制。实验结果表明,基于视觉曲率的特征轮廓线在保留文物模型表面纹理细节的同时,有效避免了简单脊线/谷线法绘制线图呈现的尖锐现象。

面向移动终端的三维模型简化与碰撞检测方法研究

沈瑛,王辉,王立晖,吴青青

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 251-256. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.052

摘要 ( 264 )

PDF(1581KB) ( 1033 )

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移动终端三维场景的绘制与漫游由于其庞大的模型数据量和复杂的外观形态使得实现清晰的场景快速绘制十分困难。为了加快模型的绘制,提出了一种面向移动终端的三维模型的简化与碰撞检测方法,以优化绘制过程。该方法通过二次测量误差半边折叠算法来简化三维模型,并利用八叉树技术对不能显示在屏幕中的场景进行剔除,从而实现三维场景的快速读取、组织和绘制。针对移动设备的屏幕尺寸以及计算能力等限制,实现了适用于移动平台的碰撞检测算法,减少了计算量。实验结果表明,该方法能有效地简化模型,并提高绘制效率,同时减少碰撞检测的计算时间,因而可应用于三维场景的快速逼真绘制。

基于改进的Harris角点检测的车型识别方法

张彤,张萍

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 257-259. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.053

摘要 ( 452 )

PDF(1369KB) ( 1017 )

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利用角点信息作为车辆正面图像的特征点对车型进行识别,将Harris角点检测的方法进行改进,将不同方向的特征值之比加入角点响应,提高了角点检出率；考虑到视频中行进车辆的位置变动,将车牌中心点位置作为定位点,计算不同车型的角点匹配率作为判定车型的依据。实验结果证实了所提方法的有效性。

非接触式心率检测方法的颜色空间选择

曹剑剑,冯军,汤文明,余瑛

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 260-262. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.054

摘要 ( 465 )

PDF(1210KB) ( 1082 )

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采用非接触式方法进行人体心率检测,较传统接触式的测量方法更加便捷舒适。基于图像光学容积(iPPG)的非接触式心率测量方法,简要分析该方法的实现流程及颜色空间产生测量误差的机理,设计实验来对比不同颜色空间的测量误差,一方面证明了在非接触式心率测量过程中进行颜色空间选取的必要性,另一方面获得了可用以提高心率测量精度的最优颜色空间。实验结果表明,与同一时刻采用心电测量仪(ECG)得到的心率相比,采用RGB颜色空间进行心率测量的误差最小,实验的平均误差达到1.68 bpm。因此,在非接触式心率测量中选择RGB颜色空间可以达到更高的精度。

基于因素分解模型的两步人脸识别

程载和

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 263-266. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.055

摘要 ( 188 )

PDF(1402KB) ( 710 )

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为了减轻人脸识别中表情以及姿态等因素变化对识别结果的影响,Xu提出了利用原始样本和对称样本的两步人脸识别算法。但当人脸图像受外在因素干扰产生较大变化时,该方法的识别结果并不理想。因此提出了一种基于因素分解模型的两步人脸识别算法。新算法在特征提取过程中利用因素分解模型将“身份因素”和“表情因素”从人脸图像中分离出来,加以控制。然后提取测试集图像中的新身份和新表情,并将其与训练集中的旧身份或旧表情相互作用,合成新的人脸图像。同时为了保证分类精度,在识别阶段针对原始样本和合成样本分别采用两步人脸识别的方法,充分利用了分数层次融合的优势,进一步提高了算法的识别效果。

改进2DPCA算法在人脸识别中的应用

冯飞,姜宝华,刘培学,陈玉杰

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 267-268. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.056

摘要 ( 499 )

PDF(1181KB) ( 788 )

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随着二维主成分分析法在人脸识别中的应用,许多基于2D的分析方法日益成熟。相比于PCA算法基于向量的特征提取,2DPCA算法是基于矩阵的特征提取。与依赖于特征矩阵的列或特征矩阵的全部矩阵的方法不同,提出了基于特征矩阵行的距离测量方法,该算法与KNN算法进行了结合。通过使用该方法可以缓解 2DPCA算法相比于基于主成分分析的算法(PCA)需较多系数的问题。在人脸数据库上的实验结果表明,所提方法的分辨精度比2DPCA方法高,在准确性和存储容量方面超过了2DPCA算法。

显著性特征约束的交互式协同分割

王怡,徐文迪,余慧斌,郑河荣,潘翔

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 269-272. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.057

摘要 ( 446 )

PDF(1412KB) ( 755 )

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针对背景区域干扰导致无法准确计算共同对象相似性的问题,提出利用图像显著性和SIFT流对齐算法改进图像协同分割质量。该算法首先计算图像显著性特征,然后通过SIFT流与交互式分割结果进行对齐和匹配,从而通过显著性与匹配结果得到像素标签的可能性,最后采用最小割理论进行分割边界优化。实验结果表明,与已有的协同分割算法相比,该算法能够提高分割质量。

基于单目视觉测量运动物体速度的研究

巴全科,傅成华,艾茜苴,李云

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 273-275. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.058

摘要 ( 393 )

PDF(1316KB) ( 3239 )

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为了实时准确地测出运动物体的速度,提出了一种基于单目视觉测量运动物体速度的方法。该方法采用便携式摄像机对运动小球进行视频采集,以VS2010平台下的开源库OpenCV为开发平台,利用帧差法对运动目标进行检测。所设计的测速算法能够实现对运动小球的水平速度和垂直速度的检测。实验证明,所提测速方法能有效地测出运动物体的速度,且准确度比较高。

轨道交通实时以太网交换机启动性能的分析与优化

佘磊,赵曦滨,陈渝,施鹤远,韦康

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 276-280. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.059

摘要 ( 274 )

PDF(1331KB) ( 826 )

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轨道交通实时以太网交换机作为新一代列车通信网络的重要组成部分,保障了列车状态信息与控制命令的交换和传输。实时以太网交换机基于嵌入式Linux系统构建,系统启动包括BootLoader启动、内核镜像加载、内核启动、用户空间初始化4个部分,其启动耗时直接影响着交换机甚至整个列车通信网络的性能。通过对嵌入式Linux启动过程与JFFS2,UBIFS等文件系统在嵌入式系统上挂载耗时的研究与分析,针对交换机启动过程提出相应的加速策略。采用内核裁剪、调整文件系统类型与优化系统启动参数等优化策略,使交换机的启动性能大幅提升。实验表明,交换机系统的启动时间从原有的26.69s减少至7.15s,启动时间减少了73.2%。

一种射频能量捕获无线传感器网络的分层分步数据收集策略

田贤忠,林初超

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 281-285. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.060

摘要 ( 278 )

PDF(1414KB) ( 576 )

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在射频能量捕获无线传感器网络中,采用多跳的方式将数据发送给网络中的Sink节点能够减少节点间的通信距离,从而减少能量的消耗,但增加了转发节点的收发数据量。为了减少网络中转发节点的负载,延长网络的生命周期,提出了一种分层分步的数据收集方法(Layer-Step Data Collection,LSDC)。通过对网络中节点能量进行捕获和在能量消耗过程进行建模,得到节点的剩余能量。通过运用多次“跳”命令的方式通知网络中的传感器节点分步地将采集到的数据传递给Sink节点。在传递节点的选择上,以能量状况最佳的节点作为传递节点,最终达到高效地将网络中的数据全部收集到Sink节点进行处理的目的。理论分析与仿真实验结果表明,与采用逐层收集数据的方法(Layer-By-Layer Data Collection,LDC)相比,所提方案更节能,能量消耗更均衡,能够延长网络的生命周期。

多云环境的虚拟应用网络部署决策方法研究

朱华旻,吴礼发,赵鹏

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 286-292. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.061

摘要 ( 332 )

PDF(1605KB) ( 614 )

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多云环境下,用户能够基于虚拟应用技术与基础设施虚拟技术自由组合基础设施资源以部署虚拟应用网络,并且能够快速构建具有一定业务功能的分布式应用系统。鉴于现有多云部署决策方法,以及在部署描述及处理用户多目标需求方面的不足,首先给出了基于开放虚拟格式文档的虚拟应用网络部署描述方法；其次研究定义了基础设施资源组合的常见服务质量指标及多目标优化模型,并使用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-II)和多目标粒子群优化(MOPSO)算法求解模型；最后给出了一种基于模糊决策的最终满意解确定方法。多次实验统计表明,两种算法均能在合理时间内实现较好收敛,NSGA-II适合2～3个目标的场景,而MOPSO能够用于更多目标场景,且均有更好表现；模糊决策所得最终解能够最佳匹配用户的目标偏好。

RFID室内实时定位系统的数据滤波方法

关炀,闫国玉,王颖,蒋遂平

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 293-296. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.062

摘要 ( 263 )

PDF(1294KB) ( 868 )

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在射频识别室内实时定位应用中,由于场景的复杂性和定位系统的精度有限,定位系统报告的物品的连续两个位置可能出现在不同的区域内,物品的运动轨迹可能出现穿过墙壁等异常。为此,提出了一种避免这种异常的室内定位系统的数据滤波方法。首先,将场景离散化为一幅“灰度图像”,图像像素表示场景中的点,图像像素的灰度表示不同的区域/房间、墙壁或房门；在定位过程中,将物品的连续两个场景坐标分别映射到两个图像像素,利用连接这两个像素的线段上的像素的“灰度”来判断是否出现穿墙等异常,并修正物品当前在图像上的位置；最后,将图像中的位置映射回场景坐标。实验表明,所提方法快速且高效,能有效避免物品运动轨迹中的异常。

基于地图信息和位置自适应修正的粒子滤波室内定位方法

宦若虹,陈月

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 297-301. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.063

摘要 ( 244 )

PDF(1466KB) ( 717 )

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现有以航位推算为基础的室内定位算法存在累积误差大、定位精度较低等缺点,为此提出一种基于地图信息和位置自适应修正的粒子滤波室内定位方法。该方法利用已知的室内地图信息在定位过程中控制粒子的生灭,在重采样过程中根据粒子的退化情况对补偿粒子的位置进行自适应调整,从而修正目标位置。实验结果表明,该定位方法克服了航位推算算法的累积误差问题,有效提高了定位精度。

LEO卫星网络中一种改进的Vegas算法

魏德宾,陶顺利,石怀峰,廖德林

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 302-307. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.064

摘要 ( 446 )

PDF(1577KB) ( 796 )

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针对SCPS-TP(Space Communications Protocol Standards Transport Protocol)协议的Vegas算法在LEO (Low Earth Orbit)卫星网络中吞吐量下降的问题,提出了一种自适应Vegas-AD(Adaptive)拥塞控制算法。该算法在分析Vegas的基础上,细化往返时延RTT的计算方法,使其能够更加精确地调整拥塞窗口；优化拥塞窗口的增长策略,提高了拥塞避免阶段的带宽竞争力；同时,提出基于网络拥塞程度的自适应窗口调整因子。仿真结果表明,Vegas-AD算法的带宽竞争力明显高于Vegas,并且该算法能较大幅度地提高网络吞吐量。

互连网络的m层二进制图模型

师海忠,师越

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 308-311. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.065

摘要 ( 293 )

PDF(1246KB) ( 604 )

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超立方体、交叉立方体、Mbius立方体以及折叠立方体等都是著名的互连网络。它们有一个共同的弱点:其结点度随着网络规模(结点数)的增大而增大。这意味着依此互连网络设计出的超级计算机的扩展性很差。能否构建出既能保持它们已有特性又能使结点度固定的互连网络呢？现提出互连网络的m层二进制图模型,并依此模型设计了分别由超立方体、交叉立方体、Mbius立方体以及折叠立方体等生成的m层超立方体、m层交叉立方体、m层Mbius立方体以及m层折叠立方体。特别地,m层超立方体有一个特点:结点度可以不随网络规模的增大而增大,而且具有超立方体的特性。另外,还提出了由已知图生成m层图的概念。

基于贪婪策略的NAND FLASH存储器的磨损均衡算法研究

贾鑫,张少平

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 312-316. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.066

摘要 ( 375 )

PDF(1420KB) ( 1450 )

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NAND FLASH存储器是无线传感器网络节点的存储设备。传感器节点在监控区域中不断获取数据信息,并进行节点之间的数据交互,使得NAND FLASH存储器频繁地进行写操作,从而造成物理块的擦除次数不均衡,缩短了存储器的使用寿命,最终影响整个传感器网络的使用寿命。针对上述问题,提出了贪婪策略的分区地址映射磨损均衡算法。该算法根据磨损擦除的参数进行贪婪选择,选择出擦除次数小的物理块进行写操作,而对擦除次数大的物理块进行配置与实验数据迁移,进入等待擦除。通过软件测试的方式,证明了所提算法可以有效地实现并优化NAND FLASH存储器的磨损均衡。

基于签名与数据流模式挖掘的Android恶意软件检测系统

宁卓,邵达成,陈勇,孙知信

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 317-321. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.067

摘要 ( 536 )

PDF(1290KB) ( 867 )

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随着Android软件开发和维护的不断增多,以及恶意软件的抗检测能力逐渐增强,主流的静态检测方法开始面临一些问题:签名检测虽然检测速度快,但是对代码混淆、重打包类的恶意软件的检测能力不强；基于数据流的检测方法虽然精度高,但检测效率低。针对上述技术存在的缺点,提出了一种混合型静态检测系统。该系统改进了多级签名检测方法,通过对method与class签名进行多级匹配,提高了对代码混淆类恶意软件的检测能力。系统还改进了传统数据流分析技术,通过数据流模式挖掘,找出恶意软件频繁使用的数据流模式,省去了人工确认环节,提高了数据流分析的自动化程度与效率。两种技术的结合使得系统在检测精度与效率两方面达到一个合理的折中点。实验结果表明,该系统对于代码混淆和重打包的恶意软件具有较好的检测能力,对主流恶意软件的检测精确度达到88%。

面向数据泄漏的Web沙箱测试方法

孙雅静,赵旭,颜学雄,王清贤

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 322-328. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.068

摘要 ( 424 )

PDF(1500KB) ( 788 )

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数据泄漏是导致Web沙箱逃逸的重要原因,即在未授权情况下,程序可以访问系统的敏感数据。已有的Web应用安全分析方法不完全适用于发现Web沙箱的数据泄漏。设计一种面向数据泄漏的Web沙箱测试方法,在JavaScript对象建模的基础上,首先,采用深度优先的策略遍历浏览器的原生对象,获取程序可直接访问的对象集合；其次,设计敏感点导向的封装对象测试算法,获取程序间接访问的对象集合；再次,设计了多程序数据泄漏的测试算法,获取程序间可能的通信路径；最后,对比测试结果和Web沙箱的规格,以识别Web沙箱的数据泄漏。设计并实现了Web沙箱测试系统(WSTS),同时测试了不同版本的ADsafe沙箱,实验结果显示,所提方法具有良好的数据泄漏发现能力。

基于混淆的广播多重签名方案

李磊,贾惠文,班学华,何宇帆

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 329-333. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.069

摘要 ( 440 )

PDF(1463KB) ( 1064 )

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基于Lin等人于2016年提出的不可区分混淆,提出了一个新的广播多重签名方案,其使用混淆后的验证电路作为验证密钥,对部分签名和多重签名进行验证。在本方案中,每个签名成员生成自己的部分签名,签名收集方只需要将每个成员的部分签名进行模乘,即可得到多重签名。每个签名方的部分签名的长度、签名算法和验证算法的复杂度不随签名人数的多少而变化。本方案满足不可伪造性和不可否认性等性质,同时可以抵抗外部量子攻击。

基于深度包检测的防火墙系统设计

路琪,黄芝平,鲁佳琪

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 334-337. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.070

摘要 ( 436 )

PDF(1336KB) ( 1783 )

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随着互联网的飞速发展,防火墙作为网络安全防护的重要手段已经成为了人们研究的重点。为了能够高效地过滤无关数据报文、抵御恶意攻击、保障网络的安全稳定运行,在研究深度包检测技术的基础上,提出了一种基于现场可编程门阵列、三态内容可寻址寄存器架构而实现的硬件防火墙系统。测试表明,该系统能够满足实际要求。

基于N-Gram的计算机病毒特征码自动提取的改进方法

杨燕,蒋国平

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 338-341. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.071

摘要 ( 447 )

PDF(1393KB) ( 1340 )

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随着计算机技术的发展和普及,计算机病毒带来的危害日趋严重。传统N-Gram算法难以提取不同长度的特征,导致有效特征缺失,并产生庞大的特征集合,造成空间的浪费。针对这些问题,提出一种改进的基于N-Gram的特征码自动提取方法。该方法在原有N-Gram 特征提取算法的基础上引入变长N-Gram特征,提取不同长度的有效特征,生成不定长病毒特征码。综合考虑特征频率的相关性,利用特征浓度对N-Gram特征进行有向筛选,生成数据字典,节省存储空间。实验结果表明,与单纯使用定长N-Gram的算法相比,该方法能有效降低特征码自动提取的误报率。

云计算中基于属性的可搜索加密电子病历系统

李晓蓉,宋子夜,任婧怡,徐磊,许春根

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 342-347. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.072

摘要 ( 580 )

PDF(1551KB) ( 1193 )

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电子病历是医学报告在云计算技术迅速发展下的一个重要产物,它的出现方便了医院和患者对病历的管理。然而, 患者的相关隐私数据存储在云上,就必然面临着隐私泄露、非法访问等隐患。为保护存储在云端的电子病历数据的私密性,提出了一个基于属性的可搜索加密方案,并给出了它在电子病历系统中的重要应用。与传统的可搜索加密方案相比,本方案降低了多用户环境下密钥管理的难度,且方案中的陷门可以在非安全信道上传输。此外,该方案可隐藏访问结构,具有细粒度访问控制,可根据数据拥有者的请求增加或撤销用户的访问权限。安全性分析表明,该方案保护了关键词的隐私性,可抵抗关键词猜测攻击,能有效防止隐私数据的泄露。关键词陷门匹配算法仅需一次双线性对运算,大大提高了搜索效率。

基于符号约束的PLC程序正确性验证

张晔,陆余良

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 348-352. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.073

摘要 ( 238 )

PDF(1271KB) ( 675 )

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符号约束描述了程序中的变量关系,被广泛运用于模型检测、符号执行等程序的静态分析方法中。将符号约束应用于可编程逻辑控制器(PLC)程序的正确性验证,能够发现程序中的逻辑错误。人工计算符号约束不仅冗杂枯燥,而且错误率高。针对语句表形式的PLC程序,提出一种基于符号约束的正确性验证方法,通过分析PLC源代码的控制流及数据流,构造程序的控制流图并将其转换为静态单赋值形式的三地址码,最后使用迭代计算的方法求出每个变量的符号约束。

MacDroid:一种Android轻量级内核层强制访问控制框架

李尼格,马媛媛,陈牧,陈璐,徐敏

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 353-356. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.074

摘要 ( 420 )

PDF(1368KB) ( 826 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

智能移动终端已成为移动互联网时代重要的信息处理平台,其面临的安全威胁越来越严重,针对传统计算机的安全防护架构已无法适应智能移动终端安全防护的特殊需求。通过对智能移动终端操作系统的特点和层次进行分析,设计了一种轻量级内核层强制访问控制框架——MacDroid,深入研究了MacDroid 的安全策略定义、安全策略编译、安全策略实施等关键问题。提出了MacDroid 的安全策略描述语言——PSL,对PSL 的词法和语法进行了形式化定义。最后通过实验测试了MacDroid 访问控制框架对智能移动终端不同层的恶意软件行为的控制效果。实验结果表明,MacDroid框架对Android智能移动终端应用层、本地层和内核层的恶意软件行为均有较好的控制效果。

基于集对理论的矢量地图水印算法评价模型

杨猛

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 357-361. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.075

摘要 ( 311 )

PDF(1303KB) ( 652 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

随着地理信息系统的发展,矢量地图在生活的各个领域已经得到广泛的应用。作为一种数字化数据,矢量地图具有易被非法复制、篡改、传播等特点,从而导致数字矢量地图的版权保护问题日益严峻。目前学者们提出了众多针对矢量地图版权保护的数字水印算法,但由于鲁棒性标准各不相同,因此很难得到一个比较公正的评价。通过分析现有的矢量地图水印算法,总结矢量地图水印攻击类型,结合集对理论,提出一种比较通用的适用于矢量地图水印算法的评价模型。

基于成对生成策略的无线网络群密钥产生及其分析

代东明,吴晓富

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 362-365. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.076

摘要 ( 292 )

PDF(1266KB) ( 712 )

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使用无线信道的物理层信息在无线设备间生成私密密钥用于确保移动环境的安全, 如今受到了广泛关注。然而在现实环境中,在多个设备之间生成群密钥以确保群安全通信的问题仍然存在挑战。针对无线网络星型拓扑结构,提出一种基于中心节点成对生成策略的群密钥产生方案。相比于文献中提出的利用群内节点间的接收信号强度差分实现提取群密钥的方案,详细分析了它们各自能实现的群密钥容量并给出了数值计算结果。分析表明,提出的基于成对生成策略的群密钥产生方法在密钥率方面优于文献中的差分提取方案。

面向SWIM系统改进的服务调度算法

吴志军,刘中,胡涛涛

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 366-371. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.077

摘要 ( 249 )

PDF(1443KB) ( 704 )

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广域信息管理(System Wide Information Management,SWIM)是“航空云(Aeronautical Cloud)”的基础设施,用于航空交通运输相关信息的传输与共享。SWIM系统的可靠性和生存能力对航空交通运输的安全运行具有重大影响。设计了面向SWIM系统生存能力的弹性灾难恢复方案。该方案采用Linux虚拟服务的组织架构,改进了Linux虚拟服务中的加权最小连接WLC(Weighted Least-Connection)调度算法,提高了SWIM服务的连续性。实验结果表明,改进后的加权最小连接算法可以有效提升SWIM系统的灾难恢复能力,满足SWIM系统的弹性灾难恢复需求。

基于灰色聚类的系统群安全评估方法

丁立彤,范九伦,刘意先

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 372-376. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.078

摘要 ( 478 )

PDF(1384KB) ( 988 )

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目前大多数信息系统的安全评估工作基于某个单一系统,根据其各个属性分层评估其安全状态,而面向系统群来评价信息系统安全等级的方法较少。针对信息系统的安全需求,提出一种基于系统群的安全等级评估方法。考虑到灰色系统理论中的灰色聚类分析方法采用白化权函数将一些评价对象分为几个等级,适合于系统结构复杂、不确定性高、有效信息缺乏的系统分析,文中使用白化权函数来确定信息系统的安全评估等级。首先,从参与评价的信息系统的角度,采用高效快速的K-均值聚类算法确定白化权函数；其次,运用白化权函数得出各个信息系统的灰级灰色聚类系数；最后,得出各个信息系统的安全状态等级。实例结果表明,该方法可快速有效地对信息系统群的安全等级进行评估。

改进的隐藏访问结构的CP-ABE方案

翁岸祥,凌捷

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 377-380. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.079

摘要 ( 343 )

PDF(1262KB) ( 1618 )

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隐藏访问结构的密文策略属性基加密(CP-ABE)算法能将访问结构隐式地嵌入密文中,用户即使多次尝试不同的属性组合,也无法得出访问结构,而避免了加密方的相关信息的泄露,但是同时也导致了计算复杂、访问效率低等问题。文中提出了一种改进方案,将双线性对的运算量减少了近一半,有效地提高了效率,并且证明了在DBDH(判定双线性问题)假设下,该方案在标准模型下是选择明文安全的。

安全迁移支持向量机

周国华,巢海鲸,申燕萍

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 381-384. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.080

摘要 ( 535 )

PDF(1431KB) ( 667 )

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迁移学习方法是一种新的机器学习框架,它将源领域数据通过学习迁移到相似的目标领域中,减弱了对已标记数据的依赖。但迁移学习方法中一个重大问题是使用目标领域数据与源领域数据得到的分类器很可能比仅利用目标领域数据得到的分类器的效果更差,从而造成一种“负迁移”现象。针对此问题,提出一种基于目标领域已标记数据知识的安全控制机制,并通过结合近年出现的一种迁移学习分类器(TL-SVM)提出了一种安全迁移支持向量机(SATL-SVM),从理论上解决了TL-SVM的负迁移问题,在人工数据集和真实数据集上的实验结果表明了所提方法的有效性。

基于兴趣的社交网络用户聚类及可视化

汤颖,钟南江,孙康高,秦大康,周伟华

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 385-390. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.081

摘要 ( 482 )

PDF(1626KB) ( 1575 )

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随着社交网络的流行,从各种各样的社交网络数据中提取出有效信息并进行清晰直观的可视化分析,从而为用户提供有价值的潜在知识,显得尤为重要。聚类分析是数据挖掘中的重要分析手段,传统的面向社交网络数据的用户聚类分析大都仅考虑网络的拓扑链接结构,未考虑用户的兴趣相似度。文中基于贝叶斯概率模型来计算用户兴趣相似度并进行聚类,进一步设计交互可视化方式来展示上述聚类结果。具体地,针对社交网络中的用户评分数据建立潜在语义模型来提取表示每个用户兴趣特点的特征向量；基于用户的特征向量对用户进行聚类,得到具有不同特征的人群,并通过实验和热度图选择合适的人群聚类数；最后提出了基于层次气泡图的可视化展现和分析方案,将用户、电影类型、电影等多维信息在图形中交互展示,支持用户从全局概览到局部细节的推进式探索,从多角度可视化人群特征。对豆瓣网用户和电影评分数据进行了实验和分析,结果验证了所提方法的有效性。

一种融合聚类与用户兴趣偏好的协同过滤推荐算法

何明,孙望,肖润,刘伟世

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 391-396. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.082

摘要 ( 548 )

PDF(1465KB) ( 1013 )

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协同过滤推荐算法可以根据已知用户的偏好预测其可能感兴趣的项目,是现今最为成功、应用最广泛的推荐技术。然而,传统的协同过滤推荐算法受限于数据稀疏性问题,推荐结果较差。目前的协同过滤推荐算法大多只针对用户-项目评分矩阵进行数据分析,忽视了项目属性特征及用户对项目属性特征的偏好。针对上述问题,提出了一种融合聚类和用户兴趣偏好的协同过滤推荐算法。首先根据用户评分矩阵与项目类型信息,构建用户针对项目类型的用户兴趣偏好矩阵；然后利用K-Means算法对项目集进行聚类,并基于用户兴趣偏好矩阵查找待估值项所对应的近邻用户；在此基础上,通过结合项目相似度的加权Slope One算法在每一个项目类簇中对稀疏矩阵进行填充,以缓解数据稀疏性问题；进而基于用户兴趣偏好矩阵对用户进行聚类；最后,面向填充后的评分矩阵,在每一个用户类簇中使用基于用户的协同过滤算法对项目评分进行预测。实验结果表明,所提算法能够有效缓解原始评分矩阵的稀疏性问题,提升算法的推荐质量。

HDFS数据副本均衡放置策略的改进

袁丽娜

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 397-399. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.083

摘要 ( 263 )

PDF(1269KB) ( 1234 )

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HDFS默认的数据副本放置策略仅仅只根据磁盘空间使用单个指标进行负载衡量,无法实现各节点真正的负载均衡。提出了一种基于性能的副本负载均衡放置改进策略,从磁盘空间负载能力、CPU处理能力、内存处理能力、磁盘读写处理能力、带宽等5个方面考究节点实际工作负载,并定义了一个负载能力模型。实验结果表明,该改进策略比默认策略能更好地实现副本的均衡放置。

基于交互感知的探索式搜索中资源的推荐方法

孙海春,李欣

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 400-402. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.084

摘要 ( 497 )

PDF(1353KB) ( 738 )

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基于关键词匹配的信息搜索技术日渐成熟,人们期待搜索引擎更加智能,能够根据模糊需求启发用户找到正确的信息,探索式搜索由此出现。已有依据关键词之间的语义关联进行搜索推荐的探索式搜索方式,能够启发用户找到与当前查询相关的其他信息。然而,这种随机式的推荐方式仅适用于用户对不熟悉的领域进行初步了解的应用场景。针对有特定搜索意图的用户,如何有效利用用户提供的信息,让信息推荐以符合认知规律的方式进行,并且能够使计算机智能地理解用户的下一步信息需求的意图是研究的关键。提出一种基于交互感知的信息推荐方法,设定交互的基本规则,便于系统尽快确定模糊用户需求的搜索意图。示例展示这种方式能够对有效交互进行定量分析,并能有效减少用户与系统之间交互的步数。

基于密度峰值和网格的自动选定聚类中心算法

夏庆亚

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 403-406. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.085

摘要 ( 244 )

PDF(1347KB) ( 1330 )

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针对快速搜索和发现密度峰值的聚类算法(DPC)中数据点之间计算复杂,最终聚类的中心个数需要通过决策图手动选取等问题,提出基于密度峰值和网格的自动选定聚类中心的改进算法GADPC。首先结合Clique网格聚类算法的思想,不再针对点对象进行操作,而是将点映射到网格,并将网格作为聚类对象,从而减少了DPC算法中对数据点之间的距离计算和聚类次数；其次通过改进后的聚类中心个数判定准则更精确地自动选定聚类中心个数；最后对网格边缘点和噪声点,采用网格内点对象和相邻网格间的相似度进行了处理。实验通过采用UEF(University of Eastern Finland)提供的数据挖掘使用的人工合成数据集和UCI自然数据集进行对比,其聚类评价指标(Rand Index)表明,改进的算法在计算大数据集时聚类质量不低于DPC和K-means算法,而且提高了DPC算法的处理效率。

面向大数据的多维粒矩阵关联分析及应用

吴珺,王春枝

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 407-410. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.086

摘要 ( 266 )

PDF(1283KB) ( 1210 )

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当前日益增长的大数据备受青睐,大数据的核心是数据分析。然而聚焦大数据的动态、多维特性,传统数据分析方法难以获取可靠且准确的分析结果,数据分析方法面临着重要的发展机遇和严峻的挑战。对动态大数据的多维关联性分析问题进行研究和探讨,以动态大数据为研究对象,以粒计算(Granular Computing,GrC)理论为研究基础,提出粒矩阵思想,研究构建面向动态大数据的粒矩阵方法,分析粒矩阵的逻辑约简运算,确定了基于粒矩阵的动态大数据多维关联性分析模型。本文旨在为高效利用动态大数据进行多维关联性分析和揭示数据隐含的客观规律提供科学依据,对大数据的可持续发展也具有重要意义。

文本数据主题挖掘与关联搜索研究

朱卫星,徐伟光,何红悦,李雯

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 411-413. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.087

摘要 ( 260 )

PDF(1393KB) ( 1480 )

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文本数据是存储和交换信息最自然的方式,文本挖掘技术可以发现海量文本数据中隐藏的潜在知识模式。研究了文本数据主题挖掘与关联搜索技术,首先通过文本解析提取、分词预处理和索引等进行文本信息处理,然后利用基于潜在语义关系的主题发现模型挖掘大量文本数据中隐藏的主题信息,最后利用主题模型计算关键词间的关联程度进行查询扩展,从而实现关联搜索。实现了一个文本数据挖掘与关联搜索的原型系统,对Tancorp数据集进行主题发现和关联搜索,并以视化和网页同步显示关联搜索的过程。

一种基于XML的非结构化数据转换方法

杨晶,周双娥

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 414-417. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.088

摘要 ( 500 )

PDF(1238KB) ( 1104 )

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XML作为半结构化的语言,因其能预先定义标记等优势被普遍应用于非结构化到结构化信息的转换中。利用POI技术把网络上繁杂的非结构化数据转化为XML半结构化数据,把半结构化数据转化为结构化数据,使用户能够简便地查询所需信息。通过实验对SAX,DOM的解析效率进行了对比,实验表明解析相同大小的XML文件,SAX比DOM效率更高,而且此种差距会随着XML文件的增大而逐渐增大。

引入时间机制的网络舆情演化分析方法研究

郑步青,邹红霞,胡欣杰,王桢

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 418-421. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.089

摘要 ( 391 )

PDF(1278KB) ( 875 )

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网络舆情的迅速发展使舆情发展成为研究热点,它对舆情的预测预警具有重要意义。从文本聚类入手,针对舆情的演化分析过程,在时间序列上进行K-means聚类研究,得到聚类中心,又依此对聚类中的词频统计进行时序加权处理,使统计所得关键词更具有代表性。通过对时间聚类法和时序加权统计法所得关键词的分析,得到了舆情演化的趋势。研究结果表明该方法降低了聚类的维数,减少了噪声,提高了聚类的准确度,增强了演化分析的可信度。

基于语义词典和词频信息的文本相似度计算

董苑,钱丽萍

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 422-427. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.090

摘要 ( 582 )

PDF(1469KB) ( 1011 )

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为了克服传统的文本相似算法缺乏综合考虑语义理解和词语出现频率的缺点,在基于语义词典的词语相似度计算的基础上,提出了一种基于语义词典和词频信息的文本相似度(TSSDWFI)算法。通过计算两文本词语间的扩展相似度,找出文本词语间最大的相似度配对,从而计算出文本间的相似度。这种相似度计算方法利用语义词典,既考虑了不同文本间词语的相似度关系,又考虑了词语在各自文本中的词频高低。实验结果表明,与传统的语义算法和基于空间向量的文本相似度计算方法相比,TSSDWFI算法计算的文本相似度的准确度有了进一步提高。

基于熵值法的加权最小二乘支持向量机

刘畅,范彬

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 428-431. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.091

摘要 ( 344 )

PDF(1303KB) ( 833 )

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支持向量机是一种以统计学习理论为基础的机器学习算法,着重解决小样本的建模问题,并且对非线性高维数据具有较好的处理能力。通常对于多维特征的数据,会对每一维数据做归一化处理以消除量纲的影响,但缺点在于忽视了各维特征的权重差异。提出了一种加权最小二乘支持向量机的建模方法,通过熵值法确定每一维特征的权重,根据特征权重对数据进行加权处理,最后由最小二乘支持向量机建立该系统模型。实验表明,对于多维特征的数据,所提方法具有更好的建模效果。

中文文本的主题关键短语提取技术

杨玥,张德生

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 432-436. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.092

摘要 ( 405 )

PDF(1371KB) ( 1488 )

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在大数据时代,信息量暴增,人们接触最多的信息就是文本信息,每天在互联网上都有无数文本信息被上传或下载。快速掌握这些文本信息内容的重要方法之一就是关键词提取。然而,在传统关键词提取算法中,通常忽略了两个重要的方面:词语长度和文本主题。针对以上两方面问题,提出了提取中文文本的主题关键短语技术。将LDA主题模型与频繁短语发现算法相结合,生成不同长度的频繁候选短语；然后,利用所提的完整性筛选和排序函数对候选短语进行筛选和排序；最后,根据排序结果选择最终的主题关键短语。

小样本贝叶斯网络结构学习的KDE-CGA算法

许建锐,李战武,徐安

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 437-441. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.093

摘要 ( 539 )

PDF(1451KB) ( 1205 )

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针对小样本数据条件下的贝叶斯网络结构学习,首先利用核密度估计(Kernel Density Estimation,KDE)对小规模样本数据进行拓展,然后引用云遗传算法(Cloud Theory-based Genetic Algotithm,CGA)对贝叶斯网络结构进行学习。通过优化改进核密度函数及其窗宽提高数据拓展效果；通过将云理论引入遗传算法中,自适应地改变交叉率和变异率,避免了算法局部寻优问题。仿真结果验证了该算法的有效性。

基于区间数的多维不确定性数据UID-DBSCAN聚类算法

魏方圆,黄德才

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 442-447. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.094

摘要 ( 659 )

PDF(1519KB) ( 817 )

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不确定性数据聚类方法的研究日益受到广泛关注,其中UIDK-means算法与U-PAM算法继承了基于划分算法无法识别任意形状簇和对噪声点敏感的缺陷。FDBSCAN算法事先假定不确定性数据的概率分布函数或概率密度函数是已知的,然而这些信息在实际应用中往往难以获取。针对上述算法的不足,提出一种基于区间数的多维不确定性数据聚类UID-DBSCAN算法。该算法利用区间数结合数据的统计信息合理地表示不确定性数据,采用低计算复杂度的区间数距离函数衡量不确定性数据对象间的相似度,首次提出区间数的密度、密度可达与密度相连等概念,并将其用于扩展簇中,同时结合数据集的统计特征自适应地选取算法的密度参数来实现自动聚类。实验结果表明,UID-DBSCAN算法能够有效识别噪声,处理任意形状簇,具有较高的聚类精度和较低的计算复杂度。

基于大规模网络日志的模板提取研究

崔元,张琢

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 448-452. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.095

摘要 ( 274 )

PDF(1402KB) ( 1693 )

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针对直接从大型网络日志中提取网络事件困难的问题,提出了基于大规模网络日志的模板提取方法。该方法可将海量的、原始的网络日志主动转换为日志模板,从而为了解网络事件的根因和预防网络故障的发生提供重要的前期准备。首先分析日志的结构,将日志中的词划分为模板词和参数词两类；然后从3个不同的角度切入,分别对日志进行模板提取研究；最后使用互联网公司中的实际生产数据,采用Rand_index方法来评估3种提取方法的准确有效性。结果表明,在从服务集群中收集来的4种不同消息类型中,基于标签识别树模型提取到的日志模板的平均准确率达到99.57%,高于基于统计模板提取模型和基于在线提取模板模型的准确率。

网格聚类分析天文光谱数据

陈淑鑫,孙伟民,王丽丽

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 453-456. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.096

摘要 ( 233 )

PDF(1245KB) ( 1130 )

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应用互联网+融合信息技术,天文大数据研究实现了海量观测数据及次生数据的高效存储、检索、数据分析及信息挖掘。现结合我国自主知识产权的大科学工程LAMOST望远镜巡天第四期(DR4)发布的经定标后的光谱数据,运用R语言中RFITSIO软件包读写光谱专用文件FITS格式,读取LAMOST发布的恒星天文数据,结合统计学和数据挖掘方法设计了有监督的网格聚类验证方案,处理并识别光谱数据,经降维提取光谱特征,归一化连续谱,保留吸收谱线特征,再划分网格聚类波长定标中心,利用相似度量函数来描述识别观测光谱数据。

结合初始中心优化和特征加权的K-Means聚类算法

王宏杰,师彦文

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 457-459. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.097

摘要 ( 362 )

PDF(1299KB) ( 2409 )

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为了提高传统K-Means聚类算法的聚类准确性,提出一种结合初始中心优化和特征加权的改进K-Means聚类算法。首先,根据样本特征对聚类的贡献程度获得初始特征权重,构建一种加权距离度量。其次,利用提出的初始聚类中心选择方法获得k个初始聚类中心,并结合初始特征权重进行初步聚类。然后,根据聚类精度来调整特征权重并再次执行聚类过程。重复执行上述过程直到聚类精度不再变化,获得最终的聚类结果。在UCI数据库上的实验结果表明,与现有相关K-Means聚类算法相比,该算法具有较高的聚类准确性。

面向图书主题的爬虫算法研究

张莉婧,曾庆涛,李业丽,孙华艳,字云飞

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 460-463. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.098

摘要 ( 255 )

PDF(1377KB) ( 785 )

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针对图书信息爬取结果中包含大量无用数据的问题,提出一种面向图书主题的爬虫算法。该算法主要由两部分组成:一部分是基于开放式分类目录系统(ODP)的动态关键词扩充的主题描述方法；另一部分是基于词项语义扩展度的向量空间模型(VSM)主题相关度算法。通过实验对新算法、基于关键词的VSM算法以及基于ODP的VSM算法进行了对比分析,结果表明新算法在图书主题爬虫中更具有优势。

SMART:一种面向电商平台快速消费品的图推荐算法

卿勇,刘梦娟,银盈,李杨曦

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 464-469. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.099

摘要 ( 298 )

PDF(1491KB) ( 1091 )

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提出一种针对电商平台快速消费品的图推荐算法SMART。该算法在传统二部图推荐算法的基础上增加商品种类节点及其与用户和商品两类节点的关联边,且利用每个用户对商品种类和单个商品的兴趣倾向设置无向边的权重,通过节点间转移概率的差异实现有倾向性的随机游走；经过多次迭代,用户节点到所有节点的游走概率会收敛到稳定值,收敛后的游走概率能够在一定程度上体现用户对商品的购买概率；最后考虑每个用户对商品所属商家的兴趣偏好,对用户节点到各商品节点的游走概率进行调整,并根据调整后的游走概率计算每个用户的TOP-N推荐列表。在京东生鲜类商品的评论数据集上对所提出的推荐算法进行性能评价,实验结果表明该算法的确能够提供高质量的推荐,与基本二部图推荐算法相比,准确率提高了1.32%,召回率提高了1.48%。

基于云模型的指挥信息多重协同过滤算法研究

杜波,俞岩,戴刚

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 470-475. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.100

摘要 ( 320 )

PDF(1596KB) ( 674 )

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针对传统协同过滤算法在构建指挥员与指挥要素间的协同过滤关系时面临着数据稀疏、冷启动等问题,提出了一种面向反恐任务的指挥信息多重协同过滤算法。该算法首先通过作战类型对指挥要素进行基于云模型的预协同过滤,然后将凝聚子集分析融入基于用户的协同过滤中,挖掘特定战斗类型下的指挥员与指挥要素间的相似性关系,进而实现精准推荐。实验表明,该算法贴合面向作战任务的指挥信息系统应用实践,有效提高了系统的推荐效率和准确度。

基于不同排序方法的快速霍夫曼编码硬件实现

李宜珂,王旃

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 476-479. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.101

摘要 ( 678 )

PDF(1404KB) ( 1477 )

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价

针对软件霍夫曼静态编码计算量大,而动态霍夫曼编码使得解码器同样复杂的缺点,提出了一种准动态霍夫曼硬件编码器。该编码器每次对一组数据序列进行静态编码,然后将编码并行输出,从而使得编码器具有较高的编码速度,而其延迟时间仅为一次编码过程的总时间。首先,为了充分利用硬件并行特性,分别使用动态排序和静态排序两种排序网络,以适应不同场合的编码需要。然后,使用数据流驱动的硬件二叉树构建和解析结构得到信源符号对应的霍夫曼编码。最后,将储存在FIFO中的输入数据查表并输出。设计结果表明,当使用Nexys4 DDR平台时,该编码器可以工作于100MHz以上的频率,同时具有吞吐高、延迟低、编码效率高和译码器简单的特性。

功能需求到测试用例的可追溯性研究

翟宇鹏,洪玫,杨秋辉

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 480-484. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.102

摘要 ( 519 )

PDF(1355KB) ( 1157 )

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软件开发主要由需求收集、设计、实现、测试和维护等几个阶段构成,其中维护始终是主要开销。在维护阶段,开发人员必须理解程序才能定位缺陷,而系统的需求和源代码、测试用例等之间的可追溯性连接能帮助减少开发人员在理解程序时的工作量。研究现有的功能定位技术和可追溯性方法,通过对现有方法的改进,提出了一种集成动态执行信息和IR技术的方案来建立需求到测试用例的可追溯性连接,用以辅助开发人员在维护阶段的工作。

面向对象程序蜕变关系构造方法

张兴隆,于磊,侯雪梅,侯韶凡

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 485-489. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.103

摘要 ( 328 )

PDF(1596KB) ( 736 )

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针对面向对象软件类级测试中蜕变关系构造不充分的问题,提出一种由错误类型指导面向对象程序蜕变关系构造的方法。首先分析类方法中包含的基本操作,根据错误发生位置和作用效果将错误分成3类；其次按照执行效果的不同将类中方法分成两类；再针对错误类型对每个方法分别构造蜕变关系；最后通过Rectangle类的实验对比该方法与其他方法。实验证明提出的由错误类型指导蜕变关系构造的方法的检错率有所提高,并且有助于错误定位。

安全关键信息物理系统的时序可预测性

李曦,孙贝磊,万波,陈香兰,周学海

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 490-493. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.104

摘要 ( 451 )

PDF(1228KB) ( 786 )

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安全关键的信息物理系统分为信息系统和被控的物理系统两个并发的子系统。其中信息系统具有分布式硬实时系统的特征,需要满足及时性和安全性要求,而时序可预测性是支持系统满足上述性质的关键。学术界对信息物理系统的时序可预测性的定义尚无统一认识。综述了信息物理系统的时序可预测性研究现状,总结提出了衡量系统可预测性的两个关键属性,包括时间可预测性和顺序可预测性。最后提出具有可预测性的信息物理系统的若干实现策略。

CS-Chord:基于聚类分离的分布式高维向量索引

袁鑫攀,汪灿飞,龙军,彭成

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 494-497. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.105

摘要 ( 284 )

PDF(1498KB) ( 706 )

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M-Chord是一种基于P2P网络的高维向量索引,其聚类边缘的向量容易与搜索圆频繁相交,使得查找的区域增多,降低了M-Chord的效率。提出一种基于聚类分离的分布式高维向量索引(CS-Chord),将边缘区域的高频检索向量从Chord环中分离出来,集中存储在服务器上,中心区域的向量仍存储于Chord环中,节省了大量资源的定位时间,从而提高检索效率。实验结果表明:在查询半径为0.2时,CS-Chord距离计算次数约为2000,比M-Chord减少了约2500次；CS-Chord消息转发次数约降低150次,仅为M-Chord的50%。

一种加入时间维的船舶轨迹高效离线压缩算法研究

徐凯,邱家瑜,李燕

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 498-502. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.106

摘要 ( 315 )

PDF(1469KB) ( 1111 )

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全球船舶轨迹大数据加工的一个重要步骤是对船舶轨迹进行压缩。以经典船舶轨迹离线压缩算法思路为基础,探讨了传统算法在压缩效果和压缩效率方面存在的问题。例如,经典Douglas-Peucker压缩算法没有考虑时间维,导致压缩后的数据对船舶的速度与航行状态信息的保留效果不佳。但是,动态Douglas-Peucker算法虽然考虑了时间维,却因此增加了计算量,导致压缩效率不高。在上述算法的基础上,将考虑时间维的轨迹压缩算法对应到向量空间中,利用向量的内积、外积的几何性质,对算法压缩效率和效果进行了改善,并提出了快速Douglas-Peucker算法。经过实验验证,该算法较经典算法效率提高了约30%以上,压缩效果比已有算法更优。

基于多目标飞蛾算法的电力系统无功优化研究

李伟琨,阙波,王万良,倪立洲

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 503-509. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.107

摘要 ( 342 )

PDF(1562KB) ( 829 )

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鉴于电力需求的日益增长与传统无功优化方法的桎梏,如何更加合理有效地解决电力系统的无功优化问题逐渐成为了研究的热点。提出一种多目标飞蛾扑火算法来解决电力系统多目标无功优化的问题,算法引入固定大小的外部储存机制、自适应的网格和筛选机制来有效存储和提升无功优化问题的帕累托最优解集,算法采用CEC2009标准多目标测试函数来进行仿真实验,并与两种经典算法进行性能的对比分析。此外,在电力系统IEEE 30节点上将该算法与MOPSO,NGSGA-II算法的求解结果进行比较分析的结果表明,多目标飞蛾算法具有良好的性能,并在解决电力系统多目标无功优化问题上具有良好的潜力。

共享集群基于HDFS的数据块密度调度策略

杜红光,雷州,陈圣波

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 510-515. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.108

摘要 ( 541 )

PDF(1523KB) ( 656 )

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随着云计算技术和海量数据处理技术的发展,共享集群逐渐采用HDFS作为分布式文件系统并通过虚拟化的方式管理计算资源,为计算框架和应用提供运行资源,造成应用运行过程中计算资源和数据存储的分离。海量数据处理应用的数据本地性是影响其性能的关键因素之一。目前,共享集群管理框架调度器的研究主要集中在通过提升调度的并行度来提高系统的吞吐量和资源利用率,而其在调度的质量方面还存在一些缺陷,如应用的数据本地性问题。提出基于数据块密度的调度策略,来提高应用的数据本地性, 根据数据块的密度为应用等比例分配计算资源,减少应用运行过程中的跨主机I/O,从而提升应用的性能。实验表明,基于数据块密度的调度策略能够有效减少数据密集型作业的运行时间,该策略能够使应用达到90%的数据本地性。在测试应用WordCount和TeraSort中,该策略使应用缩短了20%左右的运行时间。

HDFS中海量小文件合并与预取优化方法的研究

郑通,郭卫斌,范贵生

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 516-519. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.109

摘要 ( 543 )

PDF(1333KB) ( 1869 )

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HDFS在存储海量文件时具有明显的优势, 但在存储小文件占绝大多数的海量文件时,HDFS单个NameNode的存储架构会导致其性能严重降低。为此,提出一种基于合并思想的方案,即将小文件合并为大文件,同时建立小文件到合并文件的映射关系,并将其存于HBase中。为了提高读取速度,建立了基于LRU的预取机制。实验表明,该方法能明显提高HDFS在处理海量文件时的整体性能。

四旋翼无人机自主移动降落方法研究

贾配洋,彭晓东,周武根

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 520-523. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.110

摘要 ( 518 )

PDF(1388KB) ( 1707 )

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近年来,四旋翼无人机在自主完成各种复杂任务中扮演着愈发重要的角色。移动降落技术是无人机智能处理系统的关键技术,包含3个环节:目标检测、目标跟踪、位置预估及降落。提出了一种基于Apriltags的跟踪降落算法,提升了识别性能,通过Kalman滤波及拟合函数等方法预估运动目标轨迹,采用PID算法控制无人机稳定飞行、快速响应,实现了无人机对移动目标的智能识别、稳定跟踪及移动降落。

基于Spark的并行DBSCAN算法的设计与实现

黄明吉,张倩

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 524-529. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.111

摘要 ( 502 )

PDF(1682KB) ( 1430 )

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随着云应用对运行时间和性能水平要求的逐步提高,以及内存价格的持续走低,基于内存的分布式计算框架Spark获得了前所未有的关注。主要研究DBSCAN算法在Spark上并行化的设计与实现,通过整体分析找到算法并行化可能的性能瓶颈,并从Spark的角度设计了并行DBSCAN算法的DAG图,优化了算法的并行化策略,最大化地降低了shuffle频率和数据量。最后将并行DBSCAN算法与单机DBSCAN算法进行性能对比,并通过实验分析不同参数对聚类结果的影响。结果表明,与单机DBSCAN算法相比,基于Spark的并行DBSCAN算法在聚类精度没有明显损失的情况下,数据量在3百万行时运行效率提高了37.2%,且加速比达到1.6。

基于Zynq的图像角点及边缘检测系统的设计与实现

潘青松,张怡,杨宗明,秦剑秀

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 530-533. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.112

摘要 ( 494 )

PDF(1613KB) ( 1112 )

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以Zynq芯片为基础,采用软硬件协同设计的方法设计并实现整个系统。Zynq芯片内部采用ARM+FPGA的异构架构,既具备ARM处理器的灵活性,又拥有FPGA并行处理的能力。本系统的设计充分发挥了Zynq芯片的优势,在软硬件划分上, 通过ARM处理器来实现图像的采集；图像角点及边缘检测用FPGA来完成,即通过硬件加速提升系统的整体性能。ARM处理器与FPGA通过AXI4总线进行数据交互,在Zynq上实现集图像采集、图像特征提取、图像显示为一体的片上系统。最终系统测试结果表明,采用硬件加速实现图像特征提取的相关算法比在ARM处理器软件上实现的算法的速度提高了6～8倍。

基于VC++与SQL Server数据库的风电场有功出力的仿真软件实现

马万成,袁铁江,张恒,刘兆霆

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 534-537. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.113

摘要 ( 243 )

PDF(1434KB) ( 533 )

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针对当前风电场有功出力的研究多侧重于理论方面,缺少具体软件平台的实现,开发了基于VC++与SQL Server数据库的风电场有功出力仿真软件平台。首先,利用VC++丰富的函数库对风电场的有功出力进行软件实现,基于VC++中MFC(微软基础类库)强大的数据处理与数据可视化功能,对风电场有功出力的数据进行图形化显示；其次,利用SQL Server数据库的数据存储与管理功能,实现了该软件的信息浏览、查询以及远程数据调用的功能,并基于此软件平台提出了一种软件系统构架方法；最后,利用新疆某地风场的实测风速数据进行了仿真验证,结果表明了此风电场有功出力仿真软件可以将风电场各个时刻的有功出力形象且具体地以曲线的形式表现出来,并证明了该软件平台具有较好的工程应用性,对风电系统的完善和研究具有重要意义。

基于MEAN+SpringMVC的服务管理平台的设计与实现

张传国,王伶俐

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 538-541. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.114

摘要 ( 571 )

PDF(1269KB) ( 736 )

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随着互联网的快速发展,对API实现高效便捷的管理、安全可靠的访问是目前面临的难题。针对API管理和访问的问题,以MEAN+SpringMVC为基础,设计并开发了服务管理平台,提出服务即API组的概念。基于此平台,实现了服务管理、凭证管理、用户管理、统一访问入口等功能,很好地解决了传统API管理中的难题,提高了API访问的安全性,减轻了API汇聚、分发的工作量。

多核系统动态温度管理TAPE策略的形式化验证

屈媛媛,洪玫,孙琳

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 542-546. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.115

摘要 ( 306 )

PDF(1480KB) ( 705 )

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多核系统中,分布式DTM策略因其良好的可扩展性得到了广泛应用。在部署分布式DTM策略前,必须验证其可靠性。为了克服传统分析方法的局限,模型检测技术被应用于分布式DTM策略的分析中。提出使用统计模型检测技术来验证多核系统中分布式DTM策略(以TAPE策略为例)的方案。使用UPPAAL SMC对TAPE策略的验证证明了TAPE策略的安全性、有效性、活性以及稳定性,从而验证DTM策略方案的可靠性。

基于种群多样性的FPSO算法在空中加油区域配置中的应用

何旭,景小宁,冯超,程越

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 547-551. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.116

摘要 ( 540 )

PDF(1438KB) ( 743 )

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空中加油区域配置是完成空中加油任务的关键环节。针对运输机的空中加油点选取问题,考虑总耗油量和运输时间要求,引入威胁代价,建立数学模型。设置加油区域配置参数,并使用基于种群多样性的模糊粒子群优化(Diversity-guided Fuzzy Particle Swarm Optimization,DG-FPSO)算法对其进行仿真实验,验证了算法的优越性,并得到了最优加油点。

一种基于计数型布隆过滤器的分子相似性算法研究

王山,孙莉,吴杰,冯锋,王洪伟

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 552-556. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.117

摘要 ( 476 )

PDF(1403KB) ( 776 )

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分子相似性是虚拟筛选技术的重要环节,在计算机辅助药物设计中有着关键作用。在2D Fingerprint相似性判别过程中,一些典型的分子相似性评估过程使用了Hash函数进行分子指纹映射,然而Hash函数固有的冲突问题极易降低分子指纹的映射精度。提出了一种基于计数型布隆过滤器的指纹映射方法,对相似性判别过程进行了有效改进,并采用DUD LIB VS 1.0数据集对改进方法进行了比较验证,将ROCE,AUC,awROCE,awAUC值作为评价标准。与其他原始分子相似性方法相比,所提方法有效地提高了相似性判断的准确性和骨架跃迁能力。

基于MATLAB遗传算法的优化断路器温控工艺

李洪,徐丽丽,李劲

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 557-560. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.118

摘要 ( 319 )

PDF(1405KB) ( 960 )

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在研究断路器温度变化的过程中,控制其温度变化是一项极为重要的工作。实验分析由于在温度变化过程中会受到各种影响因素的干扰,因此需要利用实验设计筛选出关键影响因子进行重点改进。在结合一次对断路器温变过程的全面调查所获得的实际数据的基础之上,首先在实验次数相近时, 利用均匀设计与正交设计对均匀性更好、更具代表性的特点进行实验分析；然后通过响应面法(RSM)构建断路器温度变化的回归模型,并且利用带惩罚函数的遗传算法(GA)进行优化,找到一组能够获得最佳温控值的数据组合。

基于Android的信息系统故障查询App的设计与实现

李梦伟,董正宏,杨帆

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 561-564. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.119

摘要 ( 212 )

PDF(1372KB) ( 754 )

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信息系统是实现信息化的一个重要工具,如何快速找到并解决信息系统连接故障以实现其互联互通尤为重要。采用Android Studio开发软件结合关系数据库和专家系统,利用SQLite数据库建立了“信息系统故障数据库”,设计了基于Android平台的信息系统故障诊断App,既可以为用户诊断系统故障提供支撑,又可以成为故障数据的收集平台。故障查询App具有很好的便携性,操作界面友好,能够在很大程度上提高用户解决故障的效率,对于维护信息系统的稳定性具有重要意义。

低冗余二维码汉字编码研究

杨康,袁海东,郭渊博

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 565-569. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.120

摘要 ( 532 )

PDF(1360KB) ( 989 )

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随着二维码应用领域的不断扩大,二维码的优化和改进也势在必行。二维码在汉字编码过程中采用定长编码模式,忽略了汉字使用频率对二维码汉字编码效率的影响,存在着较大的编码冗余。采用变长编码算法可以减少高频汉字的编码长度,降低二维码汉字编码的平均编码长度,增加编码容量。首先,结合常用汉字的使用频率,对二维码的汉字编码进行分段处理,分析并制定基于汉字使用频率的变长汉字编码表；其次,在不破坏二维码原有编码结构的情况下,仅对二维码的汉字编码采用变长编码方式；最后,分析并比较二维码定长汉字编码算法和二维码变长编码算法的时间性能和空间性能,给出优化及改进思路。实验证明,二维码变长编码算法可降低二维码汉字编码18.4%的冗余。

基于PXI平台的MEMS电场传感器自动测试系统的设计

胡欣宇,陈博

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 570-572. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.121

摘要 ( 497 )

PDF(1302KB) ( 812 )

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针对MEMS电场传感器的传统测试系统复杂、测试效率低和兼容性差等问题,设计了一种新型电场传感器自动测试系统。该系统基于高度集成的NI PXI平台,采用LabVIEW图形化编程语言,构成了传感器自动测试系统虚拟仪器框架。系统采用集散控制理念,将控制器与操作站分离,实现了对标准电场发生装置的控制、传感器微弱信号的采集与处理、数据的分析与存储等；并且基于数字化相关解调技术,实现了电场传感器对直流电场和交流电场的高精度标定测试。通过实验验证了测试系统工作的稳定,传感器的测试精度小于1%。

面向智能终端的校园教育互联系统的研究与实现

贾宁

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 573-576. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.122

摘要 ( 580 )

PDF(1458KB) ( 619 )

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校园教育互联系统,是一个基于物联网和移动互联网应用,运用射频识别技术、无线通讯技术、网络通讯技术、云存储技术开发的,学生、家庭、学校、教师之间无缝联接沟通的全新运营模式的校园教育管理沟通系统平台,实现了真正意义上的校园信息智能化、家校沟通便捷化。该系统充分利用手机短信、定位、摄像头服务、RFID识别等功能,获取学生在校相关信息,并将其存储至云平台中,家长也可以登录终端应用系统,随时随地操纵相关硬件设备查询学生的在校信息,从而达到增强学校和家长之间联系,实现学校和家长更好沟通的目的。

基于区间可信度下界的多目标优化算法研究及应用

闫红

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 577-579. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.123

摘要 ( 245 )

PDF(1322KB) ( 798 )

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旨在填补多目标优化算法研究的不足,以制造业中多因素耦合作用下的多目标优化问题为研究对象,首先提出区间可信度和占优关系等概念；其次基于区间可信度和占优关系建立基于区间可信度下界的多目标优化算法；最后通过多目标数值优化对所建立的优化算法进行探究。结果显示,在γ的取值相同时,H测度与进化代数呈现正相关,可以说明随着个体进化代数的增大,所提出的基于占优可信度下界的算法得到的γ-Pareto前沿越能反映真实的Pareto前沿；通过文中建立的算法与IP-MOEA和SPGA的比较可以看出,文中所建立的基于区间可信度下界的多目标优化算法与实际情况的吻合度更高,说明所建立的算法可以填补多目标优化算法的不足。

精确求解进港飞机调度双目标优化问题的epsilon约束算法

王璐,张小宁,孙智慧,吴辉

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 580-582. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.124

摘要 ( 547 )

PDF(1256KB) ( 1196 )

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随着机场客流的持续增长,航班延误日益严重。同时,对于机场最重要的跑道资源而言,积雪结冰等会造成飞机打滑,从而出现事故。对于机场管理者,周期性地维护跑道至关重要,以防雨雪天气出现飞机打滑事故。该研究主要针对跑道上的航班调度问题,考虑恶劣天气环境下跑道的周期性维护(如周期性喷洒除雪盐等)。为了在保证航班的服务质量的同时提高机场跑道的使用效率,文中以最小化航班总延误和跑道使用时间为优化的双目标。首先,提出该双目标优化问题混合整数规划模型；其次,为了精确求解出Pareto前沿,开发出epsilon约束算法；最后,给出算例来说明模型和算法的可行性。通过数学规划理论建模并开发精确求解算法,为机场资源优化研究提供参考。

基于Android平台的电动自行车租赁系统的设计与实现

关晓菡,刘征

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 583-585. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.125

摘要 ( 281 )

PDF(1216KB) ( 585 )

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基于Android平台的电动自行车租赁系统主要完成了对服务端与客户端的程序设计。相比于目前国内的一些租车软件,该系统除了实现了用户登录、车辆预约、门店查看、订单查看等基本功能外,还新增了限速功能。软件中的数据显示采用了异步加载机制,服务器与客户端的通信采用定义接口的方式进行传输。同时采用二级缓存机制有效避免了图片加载时内存溢出等问题。该软件不仅运行流畅,而且安全性高。

基于三层混合编程模型的Petri网并行算法研究

周杰,李文敬

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 586-591. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.126

摘要 ( 324 )

PDF(1587KB) ( 719 )

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为解决多核机群Petri网并行化过程中,运用MPI+OPenMP混合编程实现同步会出现死锁的问题,提出了基于三层混合编程模型的Petri网并行算法。首先,根据事务内存的同步优势,在多核机群环境下构建MPI+OPenMP+STM的三层编程模型；然后,对Petri网的几何模型与代数模型的并行化进行分析,建立MPI+OPenMP+STM三层结构的Petri网并行模型,并对三层混合编程模型的Petri网并行算法进行设计与分析；最后,通过示例进行编程验证,该算法的运行效率明显优于其他编程模式,而且Petri网的规模越大,其并行计算的效果就越明显。因此,该算法是多核机群环境下模拟Petri网并行运行的一种高效且可行的算法。

一种用于气体绝缘开关设备异物清扫与检测的机器人系统

马飞越,游洪,佃松宜,杨家勇,彭新智,王博,丁培

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 592-595. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.127

摘要 ( 286 )

PDF(1389KB) ( 679 )

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针对现有对GIS管道的检测方法不能同时兼顾异物清理的问题,研制了一种基于Inter Edison平台的用于GIS管道内腔异物清扫与检测的机器人系统。从硬件结构、机器人运动学建模以及人机交互平台3个方面对设计的机器人系统进行了详细的介绍。其中硬件上采用集成化程度高的Inter Edison处理器作为模块化设计的中心；在人机交互平台上,基于Android开发平台,实时实现系统的3D动态显示、运动过程控制、机器人姿态控制等功能。实验表明:该机器人结构独特,能在GIS管道腔内平稳地运行；机器人能实现左右各20°的移位；摄像头拍摄无死角；人机交互中心视频画面清晰；整个机器人系统满足GIS检测清理机器人各项功能的任务要求。

基于NodeJS +Express框架的轻应用定制平台的设计与实现

王伶俐,张传国

计算机科学. 2017, 44 (Z11): 596-599. doi:10.11896/j.issn.1002-137X.2017.11A.128

摘要 ( 379 )

PDF(1293KB) ( 1055 )

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在“互联网+”浪潮的推动下,需要通过技术手段来实现企业级的移动应用。如何工作高效化、响应及时化、成本最小化、收益最大化,是目前面临的难题。在分析轻应用基本概念的基础上,总结了轻应用突出于原生应用的特点。同时,利用NodeJS+Express框架,搭建了快速定制及发布轻应用的平台。基于此平台,能降低开发者开发应用的难度,提高应用开发效率,减少研发成本,同时缩短应用发布周期。但应用模块库中模块数量及类型不足,页面编辑智能化也需后续进一步完善。