小型微型计算机系统

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面向复杂软件执行网络的关键节点行为分析

张锡哲1，赵国龙1，吕天阳(2,3)，张斌1

2013, 34(6): 1201-1205.

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软件系统的执行是一类极其复杂的交互过程，采用复杂网络的研究方法可有效地分析软件执行行为模式规律.与以往分析软件系统静态拓扑结构不同，本文对软件系统执行过程中的关键方法调用行为进行了建模度量和实验分析.基于典型的开源软件，首先给出了基于方法调用关系的软件执行网络构建方法，然后对执行网络中关键节点的拓扑特征及其邻接网络进行分析.结果表明，具有高度、高介数及高聚集系数的方法节点在软件执行过程中处于特殊地位，起着维系网络连接的重要作用，对于软件的正常执行具有重要意义，相关结论和方法可有助于提高软件质量和更好的运行维护.

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一种面向工业无线网络的能量感知型多径路由机制

易秀双，王兴伟，张登科，黄敏

2013, 34(6): 1206-1211.

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针对工业无线网络对数据传输的实时性、可靠性和节能性的需求，提出一种基于能量感知的多径路由机制.该机制实时在线测量链路质量，基于测量结果自适应调节节点发送功率.在此基础上，引入期望传输次数取代传统的实际跳数以提高传输可靠性，并根据节点剩余能量选择路由转发节点，以保证能量均衡消耗.针对实时与非实时报文的不同传输需求，分别设计了相应的转发策略，在提高传输可靠性的同时，有助于降低能耗.基于OMNeT++和Mobility Framework仿真实现了该机制并进行了性能分析，结果表明该机制是可行和有效的.

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一种延迟容忍网络数据聚集算法

王亚(1，2)，肖明军(1，2)

2013, 34(6): 1212-1215.

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由于延迟容忍网络具有高延迟，低数据传输率，拓扑动态变化等特点，设计有效的路由算法一直是延迟容忍网络研究的热点问题.该文在概率模型的DTN中提出了一种数据聚集算法DADTN(Data Aggregation algorithm for Delay Tolerant Networks).对于目的节点相同的一些数据包可以通过网内聚合(In-network aggregation)方法聚集成为一个数据包.为了衡量每个节点聚集局部数据包和交付数据包到目的节点的能力，算法定义了聚集交付能力的概念.数据包则由聚集交付能力小的节点向聚集能力大的节点进行传输，实施聚集操作.仿真分析表明，与Epidemic和PRoPHET算法相比，DADTN算法能以较低的数据包转发次数获得较高的数据传输成功率.

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一种基于效用最大最小公平性的QAM资源分配算法

王皓轮1，倪宏(1，2)，孙鹏2

2013, 34(6): 1216-1220.

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介绍一种基于IPQAM的接入网下行带宽扩容系统，并针对该系统中的QAM资源分配问题展开研究.将业务的带宽需求描述为带宽上下限和效用函数，以UMM（Utility Max-min,效用最大最小）公平性为研究目标，设计了一种新的单链路UMM公平分配算法.该算法与基于分段线性函数的算法相比，具有更高的计算精确度，而时间复杂度相似.基于该算法，在兼顾带宽利用率和效用公平性的原则下，设计了QAM频点选择算法和单频点带宽分配算法.仿真结果表明，本文的单链路UMM公平分配算法具有较高的精确度，并且，QAM频点选择算法使得多频点间公平性较好.

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密集传感器网络中的结构化地址分配方法

熊宛星，薛开平，洪佩琳

2013, 34(6): 1221-1225.

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SAS(Structured Addressing Scheme)是针对传感器网络资源受限、且存储空间不足的问题提出的结构化地址分配方案.当网络中的节点的邻居较少时，SAS可以通过n维的超立方结构来对各节点分配n维的地址空间，使得网络中的路由方式简单且更加健壮.然而，SAS不适用于密集分布的传感器网络，虽然增加地址维数的方式易于扩展，但对每个节点的存储开销是巨大的；同时，通过SAS方式配置的网络结构相比原密集网络，在网络相似度上也难以控制.本文基于SAS提出了一种密集网络下的改进方案，它能为节点分配二维的地址并尽量保证网络的相似度.本文通过给出分布式算法的机制及仿真结果，表明新的结构化地址分配方法对密集传感器网络具有实用价值.

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认知无线网络中基于约束算子的二进制粒子群频谱分配算法

张丽影,曾志文，陈志刚，邝祝芳

2013, 34(6): 1226-1229.

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无线网络的频谱资源短缺问题日益严重，而动态频谱分配算法是解决此问题的一个有效方法.本文提出一种基于约束算子的二进制粒子群频谱分配算法，若多个次用户使用同一个频谱有干扰，则在对粒子做约束满足操作时，将此频谱分配给当前已获得频谱数较少的次用户，以提高频谱分配的公平性.仿真结果表明：与免疫克隆选择算法和传统的颜色敏感图着色算法［10］相比，在大多数情况下能实现更高的网络总带宽，提升频谱分配的公平性；在频谱干扰严重的情况下，频谱分配公平性提升更大.

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基于粒子滤波的能量高效传感器网络数据查询处理技术

韩秋廷1，郑吉平(1,2)，张慧1

2013, 34(6): 1230-1236.

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能量受限和数据不确定性是传感器网络在现实应用中所面临的重要问题.本文在不确定传感器数据基础上，利用传感器节点不同属性数据之间的关联性建立概率模型，采用粒子滤波技术进行概率推理从而达到节省能量的目的.首先，针对传感器节点不同属性的数据建立概率模型；然后根据传感器节点属性之间的相关性，采用粒子滤波技术通过感知能量代价低的属性值在模型上推理关联的感知能量代价高的属性值，从而达到节约能量的目的；最后，根据传感器节点多个属性值通常符合多元高斯分布，进而采用高斯粒子滤波进行概率推理，提高推理的精度.实验从准确率和运行效率两方面进行评价，结果表明本文所提出的粒子滤波方法处理不确定数据在准确率和运行效率两方面均能达到良好效果.

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基于粒子滤波的能量高效传感器网络数据查询处理技术

韩秋廷1，郑吉平(1,2)，张慧1

2013, 34(6): 1230-1236.

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能量受限和数据不确定性是传感器网络在现实应用中所面临的重要问题.本文在不确定传感器数据基础上，利用传感器节点不同属性数据之间的关联性建立概率模型，采用粒子滤波技术进行概率推理从而达到节省能量的目的.首先，针对传感器节点不同属性的数据建立概率模型；然后根据传感器节点属性之间的相关性，采用粒子滤波技术通过感知能量代价低的属性值在模型上推理关联的感知能量代价高的属性值，从而达到节约能量的目的；最后，根据传感器节点多个属性值通常符合多元高斯分布，进而采用高斯粒子滤波进行概率推理，提高推理的精度.实验从准确率和运行效率两方面进行评价，结果表明本文所提出的粒子滤波方法处理不确定数据在准确率和运行效率两方面均能达到良好效果.

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SWALLOW:一个稳定的WLAN区域定位系统

易飞滔(1，2)，黄刘生(1，2)，刘刚(1，2)，徐宏力(1，2)

2013, 34(6): 1237-1241.

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介绍WLAN定位系统SWALLOW的设计与实现.本系统对WLAN中携带定位卡的人员或设备实施定位，考虑到定位卡的成本与能耗，本系统采用接入点而非定位卡收集RSSI值.而各接入点对定位卡同一信号的RSSI测值往往存在缺失和不同步，因此传统的基于点的RSSI特征比对算法稳定性不好.本系统使用了一个新的基于区域的定位算法，该算法在最小信号距离比对的初步结果上，通过在生成树上寻找最近公共祖先的方法实现平滑.分析和实验表明，该算法能将静止定位稳定度从50%提高到95%，并保持90%以上的移动定位准确度和10s以下的延时.目前，SWALLOW系统已应用到资产管理系统中.

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一种半监督联合模型下的异常流量检测算法

许倩，程东年，程国振

2013, 34(6): 1242-1247.

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网络异常通常表现在多维特征中，而当前检测方法局限于一维特征或者多维特征的简单组合，使系统检测率低、误报率高.同时，有监督学习需要大量训练数据，而无监督学习准确率不足.因此，本文提出半监督联合模型(Semi-Supervised Combination, SMC)对数据的多维特征进行检测，通过解决非线性优化问题使联合过程信息损失最小化，较好地处理了噪声与孤立点.半监督学习方式利用少量已标记数据使模型更准确.本文以模糊C均值聚类（Fuzzy C-Means, FCM）作为基本检测器，经过实验验证，在目标误报率下基于SMC模型的异常检测算法的准确率比单个基本检测器提高了10%到20%.

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多跳无线网络启发式网络编码协议研究

李懿雯(1,3)，陶雯2，白光伟(1,3)，曹磊3

2013, 34(6): 1248-1252.

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当前许多研究表明，在多跳无线网络中，网络编码技术可以显著提高网络通信性能.首先深入分析研究现有的机会网络编码机制及存在的问题，在此基础上，提出一种通用启发式网络编码协议(GHNC).该协议包含机会转发节点选举、吞吐量计算和动态调整三个过程.其核心思想是：根据网络状况的变化，采用启发式方法自主地改变参与竞争转发节点的个数，以最大化网络吞吐量.另外，考虑到多跳无线网络的动态变化特性以及对服务质量的需求，分别提出动态启发式网络编码协议(DHNC)和快速启发式网络编码协议(FHNC).仿真结果表明，GHNC、DHNC以及FHNC能够快速适应网络环境的变化，显著提高网络性能.

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面向多处理器的实时周期任务容错调度算法研究

李杰(1，2，3)，郭锐锋1，邵志香(1，2)，于金刚1

2013, 34(6): 1253-1256.

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主副版本策略是多处理器系统实时任务调度中处理容错问题的一种重要方式.根据分布式控制系统的特点，本文提出一种改进的FTRMBF算法—PR-FTRMBF，以提高系统周期任务的可调度性.在FTRMBF等已有的调度算法中，当没有处理器分配给当前副版本时，将为副版本分配新的处理器；本文提出的改进算法则以回溯的方式重新分配主版本.在保证系统实时性能和容错能力的前提下，节省了处理器数目.仿真实验表明，与FTRMBF算法相比，改进算法显著提高了系统任务的可调度性.

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交叉扭立方体互联网络及其性质

史胜男,梁家荣,何高兴

2013, 34(6): 1257-1260.

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扭N立方体是近年来提出的一种新型变体网络结构.通过X-变换操作使得存在
2（n）个顶点的超立方体的网络直径从N减少到N-1，减少了网络规模增大时所需要的网络开销，从而受到了广泛的欢迎.与超立方体一样，扭N立方体也存在缺点，如果增加扭N立方体的维数，会成倍增加扭N立方体的顶点个数.为了解决这一问题，本文通过扭N立方体的结构，提出了交叉扭立方体的定义，并给出了相应的拓扑结构网络图，证明了交叉扭立方体的部分子网与超立方体网络同构，同时研究了交叉扭立方体的网络直径、连通度等问题.通过上述拓扑结构的基本性质的研究，得到了交叉扭立方体的性能优于扭N立方体的重要结论.

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一种新的动态组播源认证方案

武涛1，郑雪峰2，白丽珍1

2013, 34(6): 1261-1265.

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组播作为一种非常重要的网络技术，具有减少网络拥塞等诸多优点，必将得到广泛的使用.但缺乏安全机制严重限制了组播在各种网络业务中的应用和推广.源认证作为安全组播的核心问题之一倍受关注.简要介绍了现存的组播源认证方案，指出其优点和缺点.分析了组播源认证目前所面临的问题，探讨和总结了组播源认证的研究现状及发展趋势.同时，基于流签字认证技术，提出了一种新的动态组播源认证方案，该方案通过接收方对丢包率的反馈信息动态调整算法的步长，根据网络的实时状态，采用最合适的流签名算法，减少了哈希运算的次数及对缓存的需求，提高了认证速度，同时降低了通信量，缓解了网络拥塞.最后与相关的方案进行了性能分析和对比.

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一种基于信道盲估计的簇内协同节点的选择方法

钟晓强(1,2), 张青波1

2013, 34(6): 1266-1269.

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针对能量受限的无线传感器网络，提出一种能耗较低的簇内协作节点的选择方案.该方案先根据预设的能量阈值确定可选的协同节点集，再采用一种数据量要求小的盲信道估计算法，分别估计出这些可选簇内协同节点与簇首节点间的信道信息.通过把盲无线信道估计问题先转化为一个无约束的优化问题，再采用二次规划迭代重加权方法解决该优化问题，有效地盲恢复出无线信道信息.该算法对数据量的要求小，能有效减少无线传感器网络的能耗，选择剩余能量大于阈值，信道增益最好的节点作为簇首节点的簇内协作节点.理论分析和数学建模仿真结果表明，在不增加运算量的前提下，借助很小的数据量，新方法能获得节点间的信道信息，而且有很好的抗干扰性.

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一种面向领域需求与业务流程间一致性的检测方法

柳金杜，沈立炜，彭鑫，赵文耘

2013, 34(6): 1270-1275.

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BPMN是软件开发领域中较为常用的描述业务流程的建模标准.在包含业务流程可变性的软件产品线中，基于BPMN的业务流程模板可支持针对领域需求的业务流程描述，并且能够高效地生成面向特定应用需求的业务流程实例.然而，领域需求与业务流程模板之间往往存在不一致情况.针对该问题，提出一种面向领域需求与业务流程一致性的模型检测方法，该方法使用变数线性时态逻辑(FLTL)描述领域需求，同时使用状态进程公式(FSP)描述BPMN实例，在持续的迭代过程中使用自动化模型检测工具发现领域需求与业务流程之间的不一致，并将其反馈给相关人员实施修正.

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用静态信息流分析检测Android应用中的日志隐患

彭智俊，张源，杨珉

2013, 34(6): 1276-1281.

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与传统计算平台相比，移动平台拥有大量涉及用户隐私的私密信息.随着Android移动平台日趋流行和应用商城模式的普及，如何保护用户隐私这一安全性课题日益受到关注.本文发现当前Android日志系统存在泄漏用户隐私数据的安全性风险，设计并实现了一个基于静态信息流分析的Android应用程序检测工具LogMiner，用于辅助应用商城在应用发布时的安全性检测工作.LogMiner对200个Android应用程序进行检测，成功分析177个应用，平均每个应用分析时间为4.3分钟，其中33个应用中存在日志安全性隐患，占总数的18.6%.这一结果表明现实生活中的Android应用程序的确存在着这类安全隐患.最后，本文对现有日志系统提出了改进方案.

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资源预留调度算法在虚拟化环境中的设计与实现

吴昊, 顾宗华

2013, 34(6): 1282-1287.

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虚拟化技术在服务器领域已经得到广泛应用，可以在一台服务器或服务器集群上同时运行几个不同的操作系统，诸多优点包括：故障隔离、高效利用资源、负载均衡、安全性等.常用的虚拟化系统如VMware、Virtual PC等采用全虚拟化技术，比较消耗资源，因此不适用于嵌入式领域的应用.而Xen采用半虚拟化技术，性能方面得到了很大提升，为虚拟化技术在嵌入式领域的应用创造了条件.由于嵌入式设备有着数据实时采集、现场控制、高危环境等特殊应用背景，嵌入式系统对实时性都有一定的要求.目前的虚拟化技术没有很好的方法来保障系统的实时性.本文在XEN虚拟化环境中设计并实现基于资源预留的实时调度算法，即在虚拟机监视器（Virtual Machine Monitor，VMM）层面实现常量带宽服务器（Constant Bandwidth Server，CBS）调度算法，用于有效调度实时和非实时的虚拟机子系统，并保障不同子系统之间的性能隔离.

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ZDC-tree:一种支持面向数据流Skyline查询的高效索引结构

彭敦陆，衣少君，段凯, 霍欢

2013, 34(6): 1288-1294.

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数据流上的Skyline查询是近年来数据管理与数据挖掘领域的研究热点.该文针对数据流场景下基于滑动窗口Skyline查询问题，采用基于剪枝策略和分而治之思想，并结合Z-order曲线的性质，提出一种可以在一个分支上进行查询和更新操作的ZDC-tree索引结构，并给出可有效维护Skyline查询计算的ZDCSK算法.算法采用自底向上的方式，归并递归返回Skyline结果集，具备较好的 Skyline查询效率.论文从理论和实验上证明了在ZDC-tree上进行Skylike查询的高效性、稳定性及可扩展性.

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一种对象粒度的Java程序并发错误检测框架

王笛，杨珉，周曦

2013, 34(6): 1295-1300.

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由于多线程程序执行的复杂性和不确定性，Java程序中的并发错误难以被检测和修复.不变式检测方法作为目前最为有效的检测手段，采用提取正确程序行为的方式，能自动识别程序并发错误.但是，传统的不变式检测方法基于单个字段分析程序行为，不考虑程序中的关联变量间的依赖关系，所以无法检测多个关联变量引发的并发错误.针对这一问题，本文实现了一个对象粒度的不变式检测框架OBJ-D，基于对象操作分析程序行为.OBJ-D通过记录对象的读写依赖，能反映同一对象中多个变量间的依赖关系，为检测多变量并发错误创造了条件.测试表明，在不影响训练敏感度和性能开销的前提下，OBJ-D能同时有效检测单变量和多变量引发的并发错误，并只引入很少的假阳性.

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访问控制中的角色工程

马晓普1，李瑞轩2，胡劲纬3

2013, 34(6): 1301-1306.

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基于角色的访问控制机制与传统访问控制机制相比具有众多的优点，从而成为企业建立安全应用的首选模型.而要体现基于角色访问控制机制的优点，则首先需要通过角色工程技术从企业也已存在的非角色访问控制系统出发构建适合企业安全需要的基于角色的访问控制系统，从而推动了角色工程技术成为计算机学科的一个热点研究课题.文中从基于角色的访问控制机制的优点出发，简要介绍了角色工程技术的基本原理，总结了角色工程技术及角色优化的分类，评述了自顶向下和自底向上角色工程技术的特点，阐述了角色更新的意义，最后对角色工程技术的发展趋势进行了展望.

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访问控制中的角色工程

马晓普1，李瑞轩2，胡劲纬3

2013, 34(6): 1301-1306.

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基于角色的访问控制机制与传统访问控制机制相比具有众多的优点，从而成为企业建立安全应用的首选模型.而要体现基于角色访问控制机制的优点，则首先需要通过角色工程技术从企业也已存在的非角色访问控制系统出发构建适合企业安全需要的基于角色的访问控制系统，从而推动了角色工程技术成为计算机学科的一个热点研究课题.文中从基于角色的访问控制机制的优点出发，简要介绍了角色工程技术的基本原理，总结了角色工程技术及角色优化的分类，评述了自顶向下和自底向上角色工程技术的特点，阐述了角色更新的意义，最后对角色工程技术的发展趋势进行了展望.

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用代码缓存复用技术提升Android即时编译器效率

周波，张源，杨珉，周曦

2013, 34(6): 1301-1306.

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选择性编译能降低程序编译开销和生成代码的存储空间需求，但面临热方法检测延时和编译延时问题.现有降低这些延时的方法因需要复杂数据结构、算法或特殊硬件的支持而不适合嵌入式虚拟机平台.针对嵌入式平台，提出使用将可执行代码缓存至文件并按需复用的方法来降低这两种延时.为此，本文以Android系统虚拟机的即时编译器为基础，设计实现了轻量级的CCARF(Code Cache and Reuse Framework).CCARF为即时编译器设计了位置无关代码生成算法，使编译生成的代码不含位置依赖信息，从而保证代码可被正确复用；基于该算法，CCARF实现了一个代码管理器，高效地将位置无关代码缓存并复用.SPECjvm98基准测试集的测试结果表明，CCARF能在控制生成代码增长的前提下，平均提升基准测试程序性能约11%.

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用代码缓存复用技术提升Android即时编译器效率

周波，张源，杨珉，周曦

2013, 34(6): 1307-1312.

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选择性编译能降低程序编译开销和生成代码的存储空间需求，但面临热方法检测延时和编译延时问题.现有降低这些延时的方法因需要复杂数据结构、算法或特殊硬件的支持而不适合嵌入式虚拟机平台.针对嵌入式平台，提出使用将可执行代码缓存至文件并按需复用的方法来降低这两种延时.为此，本文以Android系统虚拟机的即时编译器为基础，设计实现了轻量级的CCARF(Code Cache and Reuse Framework).CCARF为即时编译器设计了位置无关代码生成算法，使编译生成的代码不含位置依赖信息，从而保证代码可被正确复用；基于该算法，CCARF实现了一个代码管理器，高效地将位置无关代码缓存并复用.SPECjvm98基准测试集的测试结果表明，CCARF能在控制生成代码增长的前提下，平均提升基准测试程序性能约11%.

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基于哈希规则的分布式文件系统的设计与实现

段翰聪,梅玫，李林

2013, 34(6): 1313-1316.

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随着全球数据量猛增，分布式文件系统逐渐成为存储技术的研究重点.文章设计与实现了基于哈希规则的分布式文件系统，它是一个可扩展的集群文件系统，并提供了一个具有两层结构哈希规则，规则为客户端提供了文件定位服务，其伪随机性也将文件均匀的分布到了不同的服务器中，起到了一定的负载均衡的作用；系统中采用桶来管理文件元数据与文件数据，桶的独立性与灵活性使得桶便于迁移，增加了系统的可扩展性；系统中同时采用了Lazy机制来达成系统性能与文件副本可用性之间的平衡.文中首先介绍了系统的整体架构，然后描述了系统中采用的关键技术与系统典型流程，最后,对系统的性能进行的测试证明了其高效性.

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基于合并控制消息的分布式文件系统优化机制

刘扬宽，蔡涛，鞠时光，詹永照

2013, 34(6): 1317-1320.

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目前将控制消息通信与数据通信分离能大大提高分布式文件系统的性能，但大量的控制消息通信仍然是影响分布式文件系统性能的重要因素.在分析pNFS中控制消息通信协议的基础上，基于操作语义，提出一种基于合并RPC的控制消息通信协议，通过减少控制消息通信的数量，达到提高分布式文件系统读写性能的目的；并在pNFS-2.6.33的基础上实现一个原型系统，使用Filebench以及多种负载数据集进行了测试与分析，实验结果显示在文件大小达到2GB以上时读写性能比之前提高了约5%.

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基于谓词动态切片技术的AOP测试用例生成方法研究

王波，柴玉梅，王黎明

2013, 34(6): 1321-1327.

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面向方面程序设计是面向对象程序设计技术的补充和完善，高效的面向方面程序测试方法是面向方面程序的质量保证.提出一个基于谓词动态切片技术的测试方法.首先，构造完整的AOP语句控制流图，它包含AOP的方面、切入点、连接点、建议等因素.然后，根据完整的AOP语句控制流图生成所有路径，针对每条路径，构造其分支函数，计算得到相应的测试数据，若路径不可执行，则不再计算其测试数据.在这个过程中，通过构建简化动态依赖图来生成谓词动态切片，再用谓词动态切片来帮助调整测试数据.最后，将各路径的实际输出数据与期望输出数据相比较，即可判断该程序是否有错误.经实例分析和实验验证，此方法可以系统地测试一个完整的面向方面程序，提高了测试数据的生成效率，并产生有效的测试用例.

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基于k-best树模式的树流分类算法研究

贾敏杰，王黎明

2013, 34(6): 1328-1333.

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对结构化数据的分类方法大多是基于频繁子结构挖掘，然后通过排序剪枝等处理将频繁子结构与类关联得到结构规则进而分类.本文针对树形结构数据提出一种基于重要树模式的数据流分类方法TSC，首先使用相关度量发现k个与类相关的最具有判别能力的树模式，在该过程中，使用分支界限法提高搜索效率，无需挖掘完全模式，另一方面对参考度不断更新从而避免后剪枝操作，得到的树模式可直接用于分类.同时，和以往的方法相比，TSC是无启发式算法，只需用户设置最大规则集数目.然后，采用经典adwin思想处理演变树流中的局部概念漂移.实验表明，与以往的方法相比，TSC生成更少的有效规则集使得测试时间大大降低，总运行时间相对较短的同时可达到较高正确率，简单高效.

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回卷恢复模型下容错实时系统的可调度性分析

郭锐锋2，刘娴(1，2)，丁万夫(1，2)，李杰(1，2)，王鸿亮(1，2)

2013, 34(6): 1334-1338.

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实时任务的超时完成将会导致灾难性后果，因此实时系统必须具备严格的实时性及可靠性保障.考虑实时系统的容错需求，本文基于回卷恢复模型，对容错实时系统的可调度性分析进行研究.在基于任务最坏响应时间的可调度性分析方法中，容错优先级配置是决定系统可调度性的关键.为了改进系统的可调度性，提出一种容错优先级可降低的配置策略，并推导出此策略下任务最坏响应时间的计算公式，以判断系统的可调度性.降低策略下低优先级任务可挪用高优先级任务的空闲时间来满足自身的截止时限要求.仿真实验表明，降低任务的容错优先级可以有效提升系统的容错能力.

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不确定树数据库中的动态聚类算法

郭鑫1,颜一鸣1,徐洪智1,董坚峰(1,2)

2013, 34(6): 1339-1343.

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针对现有的树聚类算法不能适应数据的动态变化和不确定性等问题，研究不确定数据的聚类问题，提出一种在不确定树数据库中的动态聚类算法，有效地解决了因数据的动态变化而导致的无法聚类的问题.首先，提出转变树集、相似分组和树类集等概念来描述一个不确定树数据库的聚类模型.其次，为了更加准确的度量子树之间的相似性，考虑到子树即具有结点语义特征，又具有结构化特性，提出了一种语义相似度计算方法与结构相似度计算方法，同时对两者赋予一定比例的权值并求和得到最终的相似度.再次，设计了一个动态聚类过程，采用自适应获取聚类阈值，较大程度上减少了人为干扰导致聚类结果不准确的影响，使得具有相似结构的子树聚集在同一个相似分组中，不同分组之间的子树相似度达到最小化，同时对每个相似分组，定义一个提取代表性子树的公式，将其作为树类组成树的类集.最后，通过模拟数据和真实环境两部分实验可以表明，算法有效可行，聚类结果较准确且具有较好的运行效率.

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不确定树数据库中的动态聚类算法

郭鑫1,颜一鸣1,徐洪智1,董坚峰(1,2)

2013, 34(6): 1339-1343.

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针对现有的树聚类算法不能适应数据的动态变化和不确定性等问题，研究不确定数据的聚类问题，提出一种在不确定树数据库中的动态聚类算法，有效地解决了因数据的动态变化而导致的无法聚类的问题.首先，提出转变树集、相似分组和树类集等概念来描述一个不确定树数据库的聚类模型.其次，为了更加准确的度量子树之间的相似性，考虑到子树即具有结点语义特征，又具有结构化特性，提出了一种语义相似度计算方法与结构相似度计算方法，同时对两者赋予一定比例的权值并求和得到最终的相似度.再次，设计了一个动态聚类过程，采用自适应获取聚类阈值，较大程度上减少了人为干扰导致聚类结果不准确的影响，使得具有相似结构的子树聚集在同一个相似分组中，不同分组之间的子树相似度达到最小化，同时对每个相似分组，定义一个提取代表性子树的公式，将其作为树类组成树的类集.最后，通过模拟数据和真实环境两部分实验可以表明，算法有效可行，聚类结果较准确且具有较好的运行效率.

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基于框架的虚拟计算环境关键技术研究

张千，梁鸿，关新全，石琎

2013, 34(6): 1344-1348.

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通过分析目前几种虚拟计算环境的现状、特点及适用范围，针对中小规模、异构零散的的计算需求，提出一种基于框架技术的虚拟计算环境的实现方法，并结合框架技术设计了分层服务模型.基于复杂多样的、性能差距明显的计算资源的调度问题，提出了一种基于对等模式的随机自适应调度算法.该算法提供对关联任务的调度，适合异构的、资源规模较大的环境，尤其是计算资源差异明显的异构计算环境.实现了基于框架技术的虚拟计算原型系统，并通过实验测试对比算法的调度性能，最后将计算环境应用于实际的地震资料处理中.

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一种采用消隐技术的锁无关栈算法

张连法(1,2)，杨东升2，秦承刚(1,2)

2013, 34(6): 1349-1354.

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随着对实时系统的实时性和系统服务要求的不断提高，基于多核/多处理器硬件平台的实时系统成为发展趋势.相应的高性能实时操作系统需具有更高的硬实时性和可靠性，并避免优先级逆转、死锁.相比阻塞同步，非阻塞同步在提高实时系统性能、确定性和容错性等方面具有优势，有利于实现上述要求.设计锁无关数据结构是实现非阻塞同步的方法之一.文章介绍了锁无关算法的基本结构，提出一种采用消隐技术的锁无关栈算法及证明锁无关算法正确性的理论方法，并证明了该锁无关栈算法的正确性.实验结果表明，该算法提高了访问共享数据的执行速度，并避免了死锁、优先级逆转、低容错性等缺点.

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面向可能性数据库的异构双极信息查询策略研究

赵法信1，马宗民2

2013, 34(6): 1354-1358.

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在日常交流中，人们常常会对同一事物同时使用正面的描述和负面的描述来表达其愿望和不满，由于不要求正、负面的描述必须相互对称，此类信息因而被称为异构双极(Heterogeneous bipolarity)信息.传统信息系统中的模糊查询方法，不能很好地处理用户查询需求中所含有的异构双极信息.本文基于可能性数据库，在限定的条件下，以在模糊查询选择操作的基本查询条件中，能够处理异构双极信息为目标，将Vague集用于异构双极信息的建模，并给出了在基本查询条件中含有异构双极信息的情况下，查询结果相关可能性测度和必要性测度的计算公式，同时还通过实例讨论了该方法的语义、特点及其与基于可能性理论方法的一致性.

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一种类数据流驱动的可重构众核流处理器设计

许牧1，安虹(1,2)，汤旭龙1，周伟1

2013, 34(6): 1359-1364.

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传统的片上多核结构存在着计算资源粒度固定的缺点，无法满足应用在不同阶段对计算资源的差异化需求.针对上述问题，本文设计了运行时逻辑核可调整的可重构众核流处理器及流程序映射方案，以期满足应用各个阶段对计算资源的需求，且不造成资源浪费.通过在时钟精确软件模拟器上评估不同类型应用的性能表现，分析了处理器主要设计参数对性能的影响.实验结果表明，与具有同样计算资源的固定粒度流处理器相比，本文设计的可重构众核流处理器能够获得10%-30%的性能提升.

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一种邻节点状态感知的NoC可重构容错路由

陈庆强，罗兴国，陈韬，刘静，张士鉴

2013, 34(6): 1365-1370.

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芯片特征尺寸的减小导致NoC的故障发生率越来越高.针对传统NoC容错算法中容错路由路径过长的问题，提出了一种可重构容错路由算法.该算法基于扩展的细粒度功能故障模型，对邻节点的故障情况及时掌握，并结合新的路由端口优先级策略和奇偶转向模型，实现了数据包的无死锁最优化容错路由.实验表明，该算法的路由路径更接近于最短路由路径，同时以增加较少的硬件开销为代价，获得了更优的容错性能，并具有更低的延迟和更高的吞吐量.

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全数字延时锁定环的研究进展

徐太龙，陈军宁，孟坚，徐超，柯导明

2013, 34(6): 1371-1374.

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全数字延时锁定环在现代超大规模系统芯片中具有极其重要的作用，被广泛地用于解决系统时钟的产生和分布问题，因此详细分析其研究进展具有一定的理论意义和实际应用价值.首先在分析延时锁定环工作原理的基础上，阐明了全数字延时锁定环相对于全模拟和混合信号延时锁定环具有的优点.其次详细阐述了全数字延时锁定环的发展过程、研究现状和存在的问题，尤其在指出传统逐次逼近寄存器延时锁定环存在谐波锁定、锁定时间没有达到理论值和死锁三个问题的基础上，对各种改进型逐次逼近寄存器延时锁定环的性能进行了对比分析.最后对全数字延时锁定环的未来发展趋势进行了展望.

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基于有穷自动机的自动信任协商策略

李健利,刘博,邓潇

2013, 34(6): 1375-1381.

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自动信任协商通过协商策略协调协商双方间访问控制策略、信任证的交互披露以逐步建立信任.现有的访问控制策略规则的理论表示缺乏直观性，在分析和构造策略算法时带来不便.本文将有穷自动机形式化定义与自动信任协商相结合，提出一套基于有穷自动机的信任协商定义体系，并构造有穷自动机状态转换图对相应的访问控制策略进行图形化表示，便于分析和构造协商策略.针对积极策略缺乏安全性和谨慎策略缺乏高效性的问题，提出了基于有穷自动机的协商策略，该策略在谨慎策略的基础上加入记忆链结构，以减少协商双方交互次数，提高协商效率.经证明，该策略具备完备性和安全性，并通过仿真实验证明相对于谨慎策略，该策略具备高效性.

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无双线性对的可证安全的高效的代理签名方案

谷科1，贾维嘉2，李超良1，姜春林1

2013, 34(6): 1382-1386.

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目前已提出的代理签名方案存在两个问题，首先缺乏在完整的代理签名安全模型下证明方案的安全性；其次一些安全性可归约于CDH问题或者其他问题的方案都含有双线性对的计算，由于双线性对的计算需要较多的时间，因此这些方案的计算性能不高.本文在EDL签名方案的基础上提出一种新的代理签名方案—Proxy-EDL签名方案，该方案是对EDL签名方案的扩展，方案中没有双线性对的计算，具有较高的计算性能，同时新方案在代理签名安全模型下被证明具有在自适应选择消息攻击下存在代理签名不可伪造性，其安全性可归约于CDH问题.与目前已有的代理签名方案相比，本文的代理签名方案具有更高的安全性和更好的计算性能.

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抵制多敏感属性关联攻击的(l,m)-多样性模型

罗方炜，韩建民,鲁剑峰,刘华文

2013, 34(6): 1387-1391.

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现有的微数据发布隐私保护匿名模型均没有考虑敏感属性间的关联关系，不能抵制基于敏感属性间关系的攻击.为此，论文提出抵制敏感属性关联攻击的(l,m)-多样性模型，该模型要求匿名数据的每个等价类中，每维敏感属性上多样性至少为l，并且当某一敏感值从等价类中删除后，该等价类剩下的敏感值仍满足(l-1,m)-多样性.本文也提出了实现(l,m)-多样性的两个算法—BottomUp算法和TopDown算法.实验表明，所提出的算法均能实现面向多敏感属性的(l,m)-多样性模型，有效保护多敏感属性微数据的个体隐私.

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理性多秘密分享

李继国，王飞，李艳琼，张亦辰

2013, 34(6): 1392-1395.

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主要研究已有的理性秘密共享方案中存在的参与者欺骗问题，在以往的理性秘密分享方案中，理性参与者为了最大化自己的利益选择发送自己的子秘密，如果存在参与者发送错误的子秘密则共享秘密不能被重构，这对其他诚实的参与者来说是不公平的；针对此问题，提出将欺骗者从参与重构的集合中排除的解决方案，以保证对其他诚实的参与者的公平性，在方案中使用承诺值来验证本轮是否为有意义轮，利用单向函数来验证参与者发送的子秘密的正确性.结合多秘密分享，提出了一个对诚实的参与者公平的理性多秘密分享方案.

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一种用计算域分解的等几何分析并行化方法

郭利财，黄章进，顾乃杰

2013, 34(6): 1396-1399.

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提出一种按照计算域分解的并行化方法来构建等几何分析的刚度矩阵和右侧向量.将计算域分解成为若干个不相交的子区域，然后为每个区域分配一个处理器，所有处理器并行进行子区域上面的计算，所有处理器完成子区域的计算以后，使用一个快速的归并算法完成线性系统的装配.实验表明，本文提出的方法在8核的机器上可以达到6.46的加速比，能够在4秒左右的时间计算680万个矩阵元素个数.使用Intel MKL 稀疏求解器来求解线性系统，本文的等几何分析求解器能够在大约10秒的时间内求解52万的自由度,本文的方法比ISOGAT速度要快上万倍.

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一种重复视频的快速检测算法

刘大伟(1，2)，朱明(1，2)

2013, 34(6): 1400-1404.

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随着网络多媒体应用的增加，各种网络视频应用需求大规模重复视频检测的方法，尤其对检测的快速和有效性要求逐渐增高.提出一种基于多层视频内容分析的快速有效检测重复视频的算法.从视频关键帧中提取的局部特征采用一种新的自适应局部敏感哈希算法进行索引.通过样本学习并设定一些参数，使检索过程不需要进行高维距离计算，从而有效的提升了处理速度.检索得到的特征向量备选集经过特征过滤和两层匹配方法完成重复视频的检测流程.在标准数据集上的实验表明，与其他最新的方法相比，本文提出的算法有效的提高了大规模重复视频的检测速度.

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融合GVF Snake与肤色模型的手势轮廓提取方法

覃文军1，杨金柱1，宋相满2，赵大哲1

2013, 34(6): 1405-1412.

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针对在基于视觉的手势识别系统中手势轮廓难以准确提取问题，本文提出一种融合GVF Snake和肤色模型的手势轮廓提取方法.首先把图像由RGB空间转换到YCb′Cr′空间，利用该空间上的椭圆肤色模型检测出手势区域并提取手势轮廓作为GVF Snake模型的初始轮廓曲线；然后根据图像分块思想把检测出的手势所在图像区域分割出来，并计算该图像分块的梯度值；最后在图像分块和初始轮廓曲线的基础上通过GVF Snake模型迭代搜素准确提取手势轮廓.实验结果表明，本文提出的手势轮廓提取方法无需人工参与，准确性上优于肤色模型、传统Snake模型，实时性上优于GVF Snake模型，满足手势识别系统中手势轮廓提取的实时性和准确性要求.检测准确、实时性高.

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一种改进的谱聚类彩色图像分割方法

钱素静,彭宏京,刘越

2013, 34(6): 1413-1416.

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提出一种改进的基于谱聚类的彩色图像分割方法，首先引入Levin′s Affinity的权函数代替传统的高斯核函数建立相似矩阵来构造带权无向图，从而更精细地刻画出数据间的特征相似性；其次，采用线性映射将图嵌入到一个由部分特征向量生成的子空间中，使得数据映射到新的空间后也能较好的保留其在原空间中的结构；最后，在生成的子空间中用K均值聚类算法进行聚类从而为每个像素点分配类标签达到彩色图像分割的目的.与相关谱聚类算法进行图像分割的结果比较证实了改进算法的有效性和显著性.

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高效的大型图聚类方法研究

王浩成，马静

2013, 34(6): 1417-1423.

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对于大规模的图数据，当前的图聚类算法的时间和空间扩展性较差，且倾向于细粒度的簇.本文提出k层邻接点概念，从而避免单层邻接点导致的聚类细化.提出一种基于割集的分布式聚类算法，通过连通性判断搜索最小代价割集，从而降低图分片的关联性，提高算法的并行度和可扩展性.通过实际数据集上的大量实验表明，本文所提出的聚类方法较传统方法在时间和空间效率上具有较大优势，并且可以发现更高质量的簇.

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作用于块奇偶性的二值图像数据隐藏算法研究

王国才，王芳，柯福送，陈思

2013, 34(6): 1424-1427.

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提出一种作用于奇偶性矩阵之上的二值图像数据隐藏算法.算法首先对原始图像进行分块，获取原图的奇偶性矩阵和标志矩阵；再对这些矩阵进行二次分块，使用标志矩阵衡量块的可嵌入性，选取可嵌入的奇偶性矩阵块并在其上修改至多一个值来嵌入数据.嵌入过程中，从要修改的奇偶性矩阵值对应的原始图像块中翻转可修改程度最高的像素，使得奇偶性矩阵块所代表的信息和嵌入信息相一致.文中对算法隐藏容量、数据嵌入后图像质量和安全性进行了分析.实验结果表明，该算法有图像质量好、修改像素少、嵌入容量大等优点，并能很好地应用于二值图像的认证中.

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基于抽样的正交多项式混合模型图像分割

刘哲(1，2)，宋余庆2

2013, 34(6): 1428-1432.

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针对有限混合模型中参数估计方法对先验假设存在过分依赖和图像数据量大的问题，提出了一种基于抽样的非参数余弦正交序列的图像混合模型分割方法.首先，基于图像的直方图进行分层随机抽样得到样本数据，根据样本数据构建非参数正交多项式混合模型，对于模型的平滑参数采用最小均方差方法进行估计；其次，采用NEM(Nonparametric Expectation Maximum)算法求解混合模型中正交多项式系数和模型的混合比；最后，根据贝叶斯准则进行图像分割.此方法能够克服参数模型的基本假设与实际的物理模型之间存在的差异，实验表明该方法比GMM和Hermite混合模型分割方法分割质量高，而且分割速度快.

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小波系数扩散的多步图像去噪方法

刘晨华1，冯象初2

2013, 34(6): 1433-1436.

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为了研究小波和偏微分方程在图像去噪方面的相关性，对小波阈值去噪过程进行了分析，得到了基于小波变换的偏微分方程关系式.利用小波变换的模代替梯度算子的模检测边缘，能较好地实现对图像特征的平滑.在此基础上进一步研究了该关系式的解法，提出了小波系数扩散的多步图像去噪方法.该方法通过对小波系数归一化，把得到的状态权通过各向异性扩散后作用在原小波系数上，采用多步方法实现了图像去噪，达到了既保护边缘又去除噪声的目的.数值实验结果表明：该方法使峰值信噪比平均提高约1.9dB，视觉效果也有较大提高.

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一种二进制可分辨矩阵修正方法及其求核

任倩(1，2), 罗月童1, 姚光顺2

2013, 34(6): 1437-1440.

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传统的二进制可分辨矩阵不适用于不相容决策表，而改进的二进制可分辨矩阵虽然适用于不相容决策表，但需要先进行等价类的计算.为了解决因决策表存在不相容性造成构建二进制可分辨矩阵要计算等价类的问题，提出一种二进制可分辨矩阵修正方法.首先对传统二进制可分辨矩阵进行分析，根据矩阵中各行的取值情况，得到修正论域；然后利用其对矩阵进行局部修正，得新的二进制可分辨矩阵，避免了等价类的计算，并证明了新二进制可分辨矩阵与改进的二进制可分辨矩阵是等价的；其次给出了基于新二进制可分辨矩阵的求核方法，并证明了所求核与基于正区域的核是等价的；最后通过实例证明了此方法的正确性.

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认知推理的家庭服务机器人演示学习研究

陈世佳，尹东，张荣，王德建

2013, 34(6): 1441-1445.

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提出一种基于对比示范的演示学习方法，旨在指导家庭服务机器人快速智能地学习指定任务决策.在模拟家庭环境下，首先利用视觉手段检测和跟踪任务对象，获取"教师"演示正反例关键信息，通过动作识别和状态检测将信息抽象成符号形式，然后经过认知推理得到演示任务的执行决策和约束条件，并通过动作共享指导机器人重现任务.给定演示实例，在真实移动机器人平台上进行了多次成功演示验证，结果表明本方法在家庭服务机器人快速准确的任务学习方面是有效的.

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一种改进的自适应优化粒子滤波算法研究

于金霞，汤永利，许景民

2013, 34(6): 1446-1450.

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粒子滤波算法在非线性滤波领域受到广泛关注，但是该算法存在样本退化问题.为了改进粒子滤波算法的性能，这里结合自适应优化机制对粒子滤波算法的建议分布选择机制及重采样技术进行改进.对于粒子滤波的建议分布选择，提出一种基于自适应退火参数优化的混合建议分布方法.通过混合建议分布不足的分析，利用退火参数来优化控制状态转移先验分布函数和观测似然函数之间的比例，同时，基于自适应参数优化机制来动态调整退火参数的值.对于粒子滤波的重采样，提出了基于部分分层重采样优化算法的自适应重采样技术.通过有效样本大小的评估来执行自适应重采样策略，此外，基于部分分层重采样算法，利用权重优化的思想对其重采样前后权重计算的方法进行优化.通过相关算法的性能比较，所提改进粒子滤波算法的有效性得以验证.

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基于声学上下文的语音情感特征提取与分析

白李娟1，赵小蕾1，毛启容1，吴宝凤2

2013, 34(6): 1451-1456.

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针对语句之间的情感存在相互关联的特性，本文从声学角度提出了上下文动态情感特征、上下文差分情感特征、上下文边缘动态情感特征和上下文边缘差分情感特征共四类268维语音情感上下文特征以及这四类情感特征的提取方法，该方法是从当前情感语句与其前面若干句的合并句中提取声学特征，建立上下文特征模型，以此辅助传统特征所建模型来提高识别率.最后，将该方法应用于语音情感识别，实验结果表明，加入新的上下文语音情感特征后，六类典型情感的平均识别率为82.78%，比原有特征模型的平均识别率提高了约8.89%.

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