小型微型计算机系统

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计算机软件与数据库研究

基于样本不确定性的增量式数据流分类研究

刘三民(1,2),孙知信(2,3),刘涛1

2015, 36(2): 193-196.

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具有概念漂移的数据流分类应用场景逐渐增多,如何解决该类问题成为研究热点.文中根据数据流概念漂移特征,结合增量学习原理实现基于样本不确定性选择策略的增量式数据流分类(IDSCBUC)模型.分类模型用支持向量机作为训练器,基于当前分类器从相邻训练集中按照样本不确定性值选择出“富信息”样本代表新概念样本集,把新概念样本集与支持向量集合并更新分类器,形成新的分类模型.理论分析和实验结果表明该方案是可行的,且具备抗噪声能力.

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计算机软件与数据库研究

软件产品线领域模型与应用模型的通用同步演化方法

丁宝宝,沈立炜,彭鑫,赵文耘

2015, 36(2): 197-204.

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领域模型与应用模型保持一致的同步演化对于软件产品线的长期发展至关重要.然而,为不同类型的模型分别开发同步机制可能成为冗余且容易出错的工作.因此,提出一种软件产品线领域模型与应用模型的通用同步演化方法.该方法的核心是一个被称为SPL-GSync的基于模型的通用同步框架.框架涵盖一个通用元模型,能够通过一种通用的描述方式表示不同种类的产品线模型的内容,尤其是领域模型所包含的可变性.基于该元模型,定义了一套可复用的同步规则集.只需开发不同类型的模型与通用模型的双向转换程序,SPL-GSync便能有效实现不同类型的领域模型与应用模型之间的一致性同步.另外,SPL-GSync已被实现为遵循C/S架构的软件工具原型,本文使用该工具以特征模型间的同步实例展现方法的有用性.

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计算机软件与数据库研究

加入用户偏好的非均匀资源分配推荐算法

原福永(1,2),蔡红蕾(1,2),李莉(3)

2015, 36(2): 205-210.

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二部图网络结构的推荐算法(NBI)根据用户-对象间的选择这种隐式信息进行推荐,在推荐中每个节点具有的代表其推荐能力的资源值平均的分配给相邻节点.加入用户偏好的非均匀资源分配推荐算法 (UBND)对原二部图算法进行改进,把推荐算法中常常看做用户偏好的评分,作为显式信息线性的融合到二部图资源分配中,在分配过程中资源值不是均匀的分配给相邻节点,而是根据用户评分差异以及由此计算出来的用户间相似度对分配系数加以调整,最后使拥有更多资源值的用户下评分高的对象优先被纳入推荐列表呈现给用户.通过在MovieLens数据集上的实验表明,这种改进型二部图推荐算法相比于其他算法,显著提高了平均准确率(MAP)、平均排序倒数(MRR)和标准化折扣增益值(nDCG).这说明,该算法能使推荐列表命中更多对象并且命中的对象排在列表的前端,因此具有很强的应用价值.

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计算机软件与数据库研究

一种基于属性相关度的子空间聚类算法

亢红领,李明楚,焦栋,郭成,徐淑珍

2015, 36(2): 211-214.

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与在所有特征空间寻找聚类不同,子空间聚类的目标是找到嵌在不同子空间的簇,是实现高维数据聚类的有效途径.传统聚类算法主要采用基于距离测量的方法进行聚类,难以处理高维数据.提出一种能够处理高维数据的子空间聚类算法(Attribute relevancy-based subspace clustering algorithm,ARSUB),将属性转化为频繁模式中的项集,将聚类问题转化为频繁模式挖掘问题,然后基于项目对间强相关的关系建立关系矩阵,以衡量任意两个项集之间的相关度,进而得到强相关的候选子空间.最后利用候选子空间进行聚类得到存在于不同子空间中的簇.在合成数据集与真实数据集的实验结果表明,这种方法具有较高的准确度和效率.

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计算机软件与数据库研究

一种代表点的近似折半层次聚类算法

王寅同1,王建东1,陈海燕1,徐涛(1,2),孙博1

2015, 36(2): 215-219.

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针对传统的代表点聚类算法对收缩因子的敏感性和聚类数不适应数据的动态变化等问题,综合研究凝聚型层次聚类问题,提出一种代表点的近似折半层次聚类算法——ABHCURE(Approximate Binary Hierarchical Clustering Using Representatives),有效地解决了离群数据点对聚类结果的影响和聚类数的难确定问题.首先,提出单层多簇合并模式来提高算法的执行效率.其次,为了避免选择离群数据成为簇的代表点破坏原始数据分布,引入准噪声机制收集各层的准噪声数据增强算法的鲁棒性.最后,通过动态最小聚类数确定方式实现聚类数需求和确定难度的折衷.实验结果表明,该算法不仅运行时间相对较短,具有灵活的聚类数,还可以得到更高精确的聚类结果.

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计算机软件与数据库研究

MapReduce环境下支持精确查询的嵌套式数据索引技术

彭敦陆,王丽,霍欢

2015, 36(2): 220-225.

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目前,针对嵌套式数据集上的高效查询处理已成为Web数据检索的一个重要任务.不同于传统信息检索,嵌套式数据集既要存储数据又要存储结构,导致了针对该类数据集查询的低效性,特别是对如何保证精确查询效率更是一个挑战.结合列存储结构和倒排索引技术,首先定义了表达嵌套式数据集中数据位置信息的唯一路径UPath,提出一种新的支持嵌套式数据集精确查询的索引结构——UniHash.在此基础上,给出了生成数据值的唯一路径UPath以及基于MapReduce框架建立UniHash索引的相关算法.通过将其与XPath检索进行对比,验证了UniHash索引结构的有效性.实验表明,将嵌套式数据集进行列式存储并建立UniHash索引,能够明显地提高精确查询的效率.

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计算机软件与数据库研究

异构环境下科学工作流的启发式调度算法

龙浩, 汪浩

2015, 36(2): 226-230.

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针对资源个体与网络链路差异较大、广域互连的分布式系统下科学工作流的时间费用优化问题,提出改进的相对效比调度算法.利用任务配置图描述关联科学工作流过程模型的资源模型,利用任务-资源分配图作为科学工作流调度模型,采用相对效费比迭代调整任务-资源分配图,最终得到优化的工作流调度方案.算法能够避免共享资源访问冲突,合理地筛选候选资源、优化费用,能够很好地适用科学工作流的资源差异较大及任务间存在大量数据传输的特征,模拟实验表明算法性能有较大的提高.

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计算机软件与数据库研究

一种多级元数据按需小费用传输模型及其应用

张建飞(1,2),章昭辉(1,2,3)

2015, 36(2): 231-233.

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针对不稳定且传输代价高的网络传输管道环境下的信息传输,提出一种多级元数据按需小费用传输模型及算法.该传输模型通过提取信息体的元数据,将其组织为元数据二叉树,树中任一个非叶子结点的传输代价均小于或等于它的孩子结点的传输代价.基于此模型的传输算法通过按需传输的元数据决定所要传输的信息体,从而获得尽可能少的传输量.该方法比Yang Yubing的异步断点续传方法的传输代价小.实验结果表明:随着论文数的增加,多级元数据模型传输模型所消耗流量明显小于异步断点续传模型.将该模型及算法应用于科技论文在线手持终端服务平台,对提升该平台的论文传输效率有效可行.

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计算机网络与信息安全

全局基因调控网络构建CPU／GPU并行算法

陈绪伟,钟诚

2015, 36(2): 234-239.

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对基因表达谱分块,使之符合GPU并行计算的线程结构特性,根据GPU线程结构特性设计双层并行模式,并利用纹理缓存实现访存高效;依据CPU二级缓存容量对基本块进一步细分成子块以提高缓存命中率,利用数据预取技术减少访存次数,利用线程绑定技术减少线程在核心之间的迁移;依据多核CPU和GPU的计算能力分配CPU和GPU的基因互信息计算任务以平衡CPU与GPU的计算负载;在设计新的阈值计算算法基础上,设计实现了访存高效的构建全局基因调控网络CPU／GPU并行算法.实验结果表明,与已有算法相比,本文算法加速更明显,并且能够构建更大规模的全局基因调控网络.

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计算机网络与信息安全

MapReduce模型中reduce阶段负载均衡分区算法研究

万聪,王翠荣,王聪,贾朔

2015, 36(2): 240-243.

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MapReduce是一种处理大规模数据的并行计算模型,针对传统模型中reduce阶段各个结点负载不均衡的问题,提出一种reduce阶段负载均衡分区算法.算法将map阶段产生的中间数据划分为更多的分区,减少了每个分区的工作量,每次给reducetask分配一个分区,reducetask完成一个分区的工作之后会继续获得新的分区,直到所有的分区都被分配完毕,实现了动态调节reducetask的负载.还改进了MapReduce的通信协议来支持算法并且设计了新的容错机制.最后,通过重写Hadoop平台内核实现了算法并进行了实验分析,结果表明,该算法在不影响MapReduce模型的情况下显著的缩短了任务的处理时间.

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计算机网络与信息安全

基于冗余分支汇集螺线的源节点位置隐私路由保护策略

易险峰, 樊晓平

2015, 36(2): 244-251.

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针对以往源节点位置隐私保护研究中存在的不足.提出一种基于多冗余分支汇集螺线的路由策略来有效保护源节点位置.策略的主要核心是:首先通过建立螺旋状主干路由;然后,在节点能量较为充裕的区域产生多个虚假的分支路由,这些虚假的分支路由与真实源节点的分支路由都汇集到螺线状主干路由上.从而将真实的源节点产生的路由分支隐蔽在众多的虚假分支路由中,因而起到了增强源节点隐私保护的目的.从另一方面,本文的策略虽然增加了众多的干扰分支,但是,由于干扰分支的产生都是在能量充裕的区域产生的,因而并不影响网络寿命.经过本文的理论与实验分析结果表明,本文的策略在隐私保护强度上面提高了数倍,而网络寿命与相关研究相等.

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计算机网络与信息安全

一种压缩感知的异构传感网络分簇路由算法

蒋文贤,赖超

2015, 36(2): 252-256.

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分簇路由算法对用于事件监测的无线传感器网络具有较好的节能性,压缩算法可以降低节点传输的数据量,但增加了分簇簇首的计算能耗和汇聚中心的时间复杂度,而由高端节点担任簇首可以实现能量均衡并提升服务性能.设计了一种适应多级能量异构网络的压缩感知算法,簇首当选的概率由异构节点的剩余能量大小确定,簇首负责收集簇内成员节点的数据,进行稀疏、压缩,减少传输的数据量,簇间路由采用多跳最小的代价函数传输,而汇聚中心通过重构算法将少量信息解码得出原始数据.仿真结果表明,该算法能有效解码目标源,减少死亡节点数量,并且能均衡异构节点的能耗.

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计算机网络与信息安全

一种实现MAC层冲突反馈的跨层TCP拥塞控制机制

戚龙飞1,雷磊1,陈楚碧1,朱钢1,董涛2

2015, 36(2): 257-260.

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详细分析了传统的TCP拥塞控制算法在无线多跳网络环境下面临的问题,指出无线多跳环境下的MAC层信道竞争以及TCP拥塞窗口的过激增长机制是影响TCP性能的主要原因,提出一种新的TCP跨层拥塞控制机制TCP-CR.该机制中节点通过MAC层维护的链表信息,将冲突概率定时向源节点的传输层进行反馈,源节点根据获取的反馈信息做出拥塞窗口调整.仿真结果证明,该机制中源节点能有效根据当前MAC层网络状况做出及时动态调整,从而提高TCP的吞吐量.

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计算机网络与信息安全

基于缓冲区反馈的差异化多路径并发传输数据分配算法

杜文峰,吴真,李坚强

2015, 36(2): 261-265.

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多路径并发传输模型在差异化路径中会出现严重的数据包乱序现象,导致接收端缓冲区阻塞,极大地降低了偶联的整体传输性能.本文在分析了影响路径性能因素的基础上,给出了传输路径性能评估模型,并提出了一种基于缓冲区反馈的差异化多路径并发传输数据分配算法.该算法以缓冲区反馈来动态调节路径的发送比例,减少传输性能差的路径对整体吞吐量的影响.分析和实现结果表明,本算法能够比默认的轮询数据分配算法取得更好的性能.

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计算机网络与信息安全

路网中双色反向k近邻查询处理

卢秉亮1,崔晓玉1,刘娜2

2015, 36(2): 266-270.

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目前,路网中反向最近邻查询引起了广泛关注,有很多算法被提出.在实际路网中,由于移动数据对象的种类多种多样,单色反向最近邻查询有时并不能完全满足要求.因此,研究路网双色反向最近邻查询具有重要的实际意义.考虑到这种情况,提出一种路网中双色反向最近邻查询算法.通过PMR四叉树索引路网,采用Dijkstra算法遍历路网.为了保证连续监控,为查询点和对象分别设置安全区.为了验证候选对象,为其设置验证监控区.由于双色查询中,对象的种类不同,因此分别采用两个集合来保存这两类对象.通过实验对比,证明该算法具有较好的有效性和稳定性.

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计算机网络与信息安全

NDN中一种基于数据响应时间的动态概率存储策略

黄胜,陈胜蓝,滕明埝,张卫

2015, 36(2): 271-274.

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在命名数据网络中,链路拥塞或节点负载较高会造成数据的响应时间较长,即节点由发出请求与接收数据的时间间隔较大,从而影响用户获取数据的时间,针对这一问题,提出一种基于数据响应时间的动态概率存储策略.节点根据估计响应时间与容忍响应时间,存储响应时间较长的数据,使用户下一次能够从本节点获取数据,降低数据的响应时间.仿真结果表明,本策略能够有效地提高网内的存储命中率,降低用户获取数据的时间以及缩短用户获取数据的距离.

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计算机网络与信息安全

一种动态自适应HTTP流媒体码率切换算法

夏勃(1,2),林浒2,李鸿彬2,杜威(1,2)

2015, 36(2): 275-279.

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近年来,基于HTTP的动态自适应流媒体技术,已经被各种网络视频播放服务广泛采用.针对客户端缓冲区受限和网络环境不稳定的情况,提出一种基于客户端缓冲区长度的动态自适应码率选择算法.该算法通过对缓冲区进行分级实现了带宽的不同比例的缩放,并采用滑动窗口技术对带宽进行平滑处理.同时,通过设置每个缓冲区等级的带宽持续上升或下降时间的限制和采用高低带宽的中间码率等级,使码率等级不会剧烈变化.实验结果表明,该算法能在带宽利用和视频质量的平滑之间取得较好的平衡,提供良好的视频播放用户体验.

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计算机网络与信息安全

NetMagic平台上正则表达式匹配技术实现

徐成成,陈曙晖

2015, 36(2): 280-284.

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在基于有限状态自动机的正则表达式匹配技术中,存储需求和匹配性能是一对相互制约的因素.统计分析发现,对于给定的自动机,状态的访问概率分布呈Zipf规律.为解决存储和性能的矛盾,设计并实现了基于NetMagic的两级存储的匹配引擎;根据状态的访问概率特性,将访问概率较高的状态配置在小容量的高速存储器中,访问概率较低的状态配置在大容量的低速存储器中,从而达到存储与性能的平衡.同时利用FPGA内部多RAM块特性,实例化多个匹配引擎,进一步使匹配速度线性提升.在资源充裕的条件下,理论上可达到65Gbps的吞吐量.实验表明单位存储代价大幅降低,但受限于NetMagic存储资源、频率及端口速率,实际性能为2.1Gbps.

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人工智能与算法研究

证据理论的模糊折扣方法

柯小路,马荔瑶,朱儒,王永

2015, 36(2): 285-289.

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证据理论是常用的一种决策级信息融合方法,能有效处理不确定性信息.然而该方法在融合冲突证据时却可能会得到与常理相悖的结论.针对这一问题,对已有解决方法进行了总结,在此基础上提出一种新的折扣方法,综合考虑了证据之间的相互冲突情况和各证据自身的区分能力.鉴于冲突、区分能力等概念的定义具有模糊性,引入模糊集合予以表示,定义了它们的模糊隶属函数,并设计了相应的模糊推理规则以获取折扣值.算例表明,新方法对一致性证据影响甚微,而对冲突证据能够进行有效处理,得到合理的融合结果.

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人工智能与算法研究

完备置换阵列的两种代数枚举方法

彭立

2015, 36(2): 290-295.

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完备置换阵列(CPA)是定义在集合Zn=｛1,2,…,n｝上的所有n!个排列,n个正整数的每一种排列称为一个置换.随着n的增加,n!个置换的完全排列是很困难的工作.本文提出两种n!个置换的枚举方法,不同于传统的比较回溯法和字典排序法,而是借助于完好定义的操作函数来执行从一个置换到另一个置换的状态转移,所形成的完备置换阵列具有天然的组合结构特征.第一种方法是将完备置换阵列按照格雷码的结构特征进行排序,通过有限状态机执行操作函数来达到枚举基于格雷码排序的n!个置换的目的.第二种方法是基于组合数学的方法,借助于循环移位拉丁方来形成n!个置换的排列.

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人工智能与算法研究

量子粒子群混合优化算法求解约束优化问题

陈义雄(1,2),梁昔明(1,3),黄亚飞1,龙文4

2015, 36(2): 296-300.

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针对标准粒子群优化算法和量子行为粒子群优化算法的特性,将两种算法融合在一起,提出一种量子粒子群混合优化算法用于求解约束优化问题.此算法充分发挥了标准粒子群优化算法中通过个体与群体之间的相互学习,加强粒子间的信息交互,更新粒子的搜索速度;又兼顾了在量子行为粒子群优化算法中以概率密度函数的方式进行全局搜索,促使粒子跳出局部极值点,有效避免了粒子的早熟收敛.仿真结果表明:改进的混合优化算法,有效提高了算法的全局搜索能力和收敛速度,对处理约束优化问题具有一定的研究价值.

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人工智能与算法研究

化学反应优化算法求解最小顶点覆盖问题

郑光勇(1,2),李肯立2,潘果2,徐雨明(1,2),蒋伟进3,焦铬1

2015, 36(2): 301-305.

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给出了基于化学反应优化算法(CRO)求解最小顶点覆盖问题的一个新方法.首先根据最小顶点覆盖问题的无向图邻接矩阵,设计了参与化学化反应优化算法的分子编码和适应度函数;同时针对最小顶点覆盖问题的特性创造性地设计了化学反应优化算法中分子操作的四个重要算子;最后通过模拟化学反应中分子势能趋于稳定的过程,在问题的解空间中搜索其最优解.实验结果表明,通过与遗传算法(GA)、蚁群优化算法(ACO)等比较分析,所提的新方法对于求解无向图的最小顶点覆盖问题是有效的,并且与一般遗传算法相比在求解速度等方面有明显的改善.

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人工智能与算法研究

贝叶斯网络结构学习的简化贪婪算法

刘浩然1 ,李轩(2*) ,马明2 ,李世昭(2)

2015, 36(2): 306-309.

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基于数据的贝叶斯网络结构学习是一个NP难题.基于条件约束和评分搜索相结合的方法是贝叶斯网络结构学习的一个热点.基于互信息理论提出一种最大支撑树(MWST)机制,并基于最大支撑树结合贪婪搜索的思想提出一种简化贪婪算法.简化贪婪算法不依赖先验知识,完全基于数据集.首先,通过计算互信息建立目标网络的最大支撑树;然后,在最大支撑树的基础上学习初始网络结构,最后,利用简化搜索机制对初始结构进一步优化,最终完成贝叶斯网络的结构学习.数据仿真实验证明,简化贪婪算法不仅具有很高的精度而且具有高效率.

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人工智能与算法研究

C程序映射到FPGA的寄存器快速评估技术

朱国辉,张晶,武继刚

2015, 36(2): 310-315.

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在基于FPGA的软硬件协同设计中,对硬件面积和延迟时间进行快速准确地评估是快速生成片上异构多处理器系统的关键步骤.使用传统的逻辑综合工具将会耗费大量的时间才能获得面积-时间的度量值,导致在软硬件协同设计流程中,抑制了设计空间的有效探索.本文关注将C程序映射到FPGA,对寄存器数量进行快速和准确的评估.提出的技术以高级综合工具LegUp和底层虚拟机LLVM为基础,利用信号位宽优化信息、特殊指令信息以及编码方式对寄存器进行评估.实验结果表明,该技术能够对CHStone基准测试程序进行寄存器数量的评估;以Altera Cyclone Ⅱ和Stratix Ⅳ FPGA为平台,实验结果的误差分别只有1375％和1048％,与使用Quartus工具的逻辑综合运行时间相比,能够实现84倍的加速.

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人工智能与算法研究

位运算和核属性快速识别下的粗糙集属性约简算法研究

赵洁1,梁俊杰2,董振宁1,唐德玉3

2015, 36(2): 316-321.

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首先基于多个位向量算法和改进的数组键哈希表,设计快速正区域算法;之后深入研究全局正区域与核属性之间关系,提出并证明核属性的识别特征优化求核过程,设计求核算法,从而快速识别核属性;并在最大增益属性算法选择属性的过程中通过舍弃已识别属性不断缩减搜索空间从而提高效率;最后基于上述子算法得到高效属性约简算法.通过UCI中16个决策集验证算法是正确、高效、完备的,且其效率不受实体数量、属性多少影响,尤其适合处理大型决策表.

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人工智能与算法研究

一种改进的混合查询树防碰撞算法

曹洁,窦聪

2015, 36(2): 322-326.

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针对射频系统中混合查询树算法产生的问询前缀与空闲时隙数多的问题,提出了一种改进的混合查询树算法.该算法首先对标签信息进行一次预处理;然后利用标签信息中“1”的奇偶数对其进行分组;符合查询前缀的标签统计除去前缀的后两位信息中“1”的个数,并决定其推迟几个时隙进行响应.性能分析结果表明,改进的算法与混合查询树算法相比,减少了问询前缀数、空闲时隙数以及平均时延,识别效率明显提高.

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图形与图像技术

基于OpenCL的三维可视化加速模型

袁健,高勃

2015, 36(2): 327-331.

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由多张相关的二维图像构建成在屏幕上显示的三维立体图像的三维可视化技术对医学诊断具有重要意义,但若绘制时间过长将限制该技术在实践中的应用,研究既能满足医生临床诊断需要,又能快速实现三维可视化的加速模型具有实用价值.提出的基于OpenCL的三维可视化加速模型是一种基于OpenCL架构,通过合理设计内核函数实现改进的光线投射算法在GPU上并行和并发运行的三维可视化加速模型,该模型实现代码可不用修改在两大主流显卡平台NVIDIA和AMD上任意移植,实验证明,该模型绘制三维图像速度与NVIDIA的CUDA实现模型相当,快于传统GPU模型,但其图像渲染更逼真和清晰,实现代码具有显卡平台移植性.

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图形与图像技术

结合超混沌序列和移位密码的数字图像加密算法

廖琪男1,卢守东1,孙宪波2

2015, 36(2): 332-337.

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为了实现对数字图像信息的有效保护和提高加密图像的抗噪声攻击等能力,提出基于超混沌序列和移位密码的数字图像加密算法.首先对Chen超混沌序列进行改进,使Chen超混沌序列的随机性能提高;然后用改进的Chen超混沌序列的一个序列加密像素位置,利用移位密码结合另外的序列对像素值进行扩散和混淆,从而实现像素位置和像素值双重加密.理论分析与实验结果表明,该算法具有较好的加密效果和较强的抗剪切攻击能力,并且可以抵御穷举攻击和统计分析攻击;与基于异或XOR操作的加密算法相比,具有更强的抗噪声和抗JPEG压缩攻击能力,可以将加密图像以JPEG格式保存和传输.

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图形与图像技术

具有仿射不变性的彩色图像配准方法研究

黄友文,黄雅兰,袁春经

2015, 36(2): 338-342.

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经典SIFT算法在特征提取及特征匹配阶段存在耗时过长的问题,而SURF算法对仿射角度大的图像配准时错配率较高;且已有算法对彩色图像的处理均把彩色信息转为灰度信息,从而丢失了表征图像的颜色信息.提出一种具有仿射不变性的彩色图像配准算法:C-ASURF算法,通过模拟仿射变换得到一系列模拟图像,对模拟得到的图像计算颜色不变量,再对其进行特征点的检测及特征点的匹配,因此,它能够很好的解决图像配准时因图像仿射角度过大而造成的配准失效问题,且能够保留彩色图像的彩色信息.实验结果表明,C-ASURF算法的运行速度比具有仿射不变性的SIFT算法要快很多,且图像配准的准确率也很高,能够满足图像配准的高效性及实时性要求,具有很好的稳定性.

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图形与图像技术

海量数据流的提升小波变换并行算法研究

刘光敏1,陈庆奎(1,2),王海峰(3)

2015, 36(2): 343-348.

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提升小波变换算法在图像去噪中有广泛的应用,但是对于海量数据流该算法计算速度缓慢无法达到实时性.为了提高计算速度,提出一种基于图形处理器(GPU)的并行计算策略,把传统提升小波变换算法映射到CUDA编程模型,利用具有大规模并行计算特征的GPU作为计算设备,结合GPU存储器的优势实现了基于滑动窗口的提升小波变换并行算法.实验的测试结果表明,在现有的实验条件下,随着图像的增加,提升小波变换并行算法可以把计算速度提高50倍,效率提高明显.本文提出的方法也可以用其他图像处理算法的并行化.

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图形与图像技术

层次化结构信息的视频重着色

李晓莉,郭丹,洪日昌

2015, 36(2): 349-354.

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视频重着色可以有效地提高色盲用户对多媒体信息的可访问性,但是目前视频重着色研究存在颜色不一致性问题.针对该问题,提出一种基于层次化结构信息的视频重着色的方法.该方法在视频层次化结构中应用基于CIELAB颜色空间旋转的重着色方法,采用颜色空间量化和哈希表相结合的方式实现实时性,同时既使每个镜头中的颜色变换函数保持相同,又使场景中镜头之间的颜色变换函数变化缓慢,实现场景内颜色的一致性.实验结果表明,对于不同种类的视频,该方法都能有效地使视频更好地被色盲用户感知,为视频重着色在多媒体搜索中的应用起到推动作用.

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图形与图像技术

应用改进视觉显著性度量方法进行图像分割

陈沅涛(1,2),徐蔚鸿(1,2),吴佳英(1,2),向智武3

2015, 36(2): 355-359.

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视觉注意机制是人类与生俱来的特有属性.在视觉注意机制的协助下,人类视觉系统可以有选择性地针对视觉信息进行处理并有效解决有限信息处理资源与海量视觉信息之间的矛盾.与现有基于计算机视觉机制的图像分割方法比较,本文提出改进视觉显著性度量方法生成的系统显著图能够更加准确表现原始图像中各个像素点的显著性值,根据系统显著图进行阈值分割便可以对前景目标和背景区域进行区分,不需要加入其他方法,这样既可以降低运算时间复杂度,又可以使得图像分割结果更符合人类视觉特点.本文算法对于包含前景目标可得到优良的图像分割结果,但本方法对于背景较复杂同时前景目标模糊的原始图像的图像分割效果不够理想.

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其它

灵活列选路模式下构造紧致逻辑阵列的高效算法

贺佩兰,姜桂圆

2015, 36(2): 360-364.

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当前成百上千的处理器可以集成到同一个芯片上,而高密度处理器阵列在高速并行处理的时候经常发生故障.一种有效的解决方法是构造一个不包含故障单元的逻辑阵列,使得原始任务能够继续执行.我们研究在灵活列选路模式下构造逻辑阵列的高效算法,使得所构造的逻辑阵列不仅规模最大而且互连网络长度尽可能短.我们提出的算法TCA首先使用现存算法构造一个最大逻辑阵列,之后优化各个逻辑列来减少阵列的互连网络长度,我们把优化每个逻辑列的问题转化为带权图上的最短路径问题求解.实验结果表明我们的方法显著减少了逻辑阵列互连网络长度.

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其它

GJK算法的一种特殊情形的形式化验证和应用

安育龙1,施智平1,叶世伟2,李晓娟1,张杰3,魏洪兴4

2015, 36(2): 365-369.

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计算几何算法经常用于机器人避碰运动规划等安全攸关领域,对这些算法进行正确性证明非常重要.用形式化方法对算法进行验证是一种十分有效的手段,尤其是定理证明的方法用严格的数学公理和定理推理证明逻辑模型的性质,对所验证的性质而言是完备的.基于GJK算法设计了计算空间两条线段间距离的算法,用定理证明器HOL4对其相关的定义和定理进行形式化定义和证明,进而基于霍尔逻辑完成形式化表示和证明,对该算法的正确性实现了形式化验证.最后,给出了这一经过验证的算法在双臂机器人无碰撞运动规划中的应用.

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求解车间作业调度问题的混合遗传模拟退火算法

周鑫(1,2),马跃2,胡毅2

2015, 36(2): 370-374.

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为了克服传统遗传算法解决车间作业调度问题的局限性,结合遗传算法(GA)和模拟退火算法(SA)的优点,提出一种混合遗传模拟退火算法(GASA),以便高效地解决车间作业调度问题.该算法既发挥了遗传算法收敛速度快、模拟退火算法搜索面广的优点,又克服了前者收敛容易早熟而后者收敛速度较慢的问题.在算法的操作细节上,加入自适应调整的遗传操作及最优个体保留策略,以及增加记忆功能的模拟退火操作与收敛准则.从而既防止了算法会陷入局部最优解的问题,又提高了算法的收敛速度及搜索效率.将提出的混合遗传模拟退火算法(GASA)应用于Muth和Thompson基准问题的实验运行,证明了该算法的高效性和有效性.

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容错处理器阵列的并行重构及VHDL实现

周美婷1,武继刚1,姜桂圆2

2015, 36(2): 375-380.

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网格连接的处理器阵列是一种应用广泛的高性能体系结构,而容错处理器阵列的重构技术是近年来的研究热点之一.现有的研究多数集中在串行重构算法上,忽视了该结构重构时内在的可并行性.本文根据阵列结构的特点设计了一种基于VHDL语言的重构算法,该算法从第一行的各个无故障处理器单元同时向下选路,具有潜在的并行性,.实验结果表明,与现有的串行算法相比,本文提出的并行算法同样能够生成最大规模的目标阵列并且当物理阵列大小为48×48,本文提出的并行算法加速重构将近20倍.

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一种正多边形零件连续车削加工的方法

刘峰(1,2),张孟豪(1,3),郑飂默(1,2),韩旭(1,2)

2015, 36(2): 381-384.

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为了提高端面为正多边形的零件的加工效率,提出一种基于内摆线的连续车削加工的方法,提高了正多边形零件的加工效率和加工精度.工件轴与刀盘同步旋转时,刀尖相对于工件的轨迹为内摆线,选取合适的加工参数,可以实现正多边形的连续加工.首先分析了机床加工原理以及正多边形零件的形成原理,然后研究了确定正多边形的加工参数的方法,设计了多边形加工数控指令,建立正多边形车削加工车床仿真模型,仿真实验证明了可以通过该方法加工正多边形零件.

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基于分类策略的术语识别系统融合

张华,叶娜,周俏丽,蔡东风

2015, 36(2): 385-390.

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近年来,基于机器学习方法的术语识别取得了不错的效果.然而,不同系统往往由于采用不同的学习方法或特征集而各有特点,他们在统计意义上性能接近的同时,在具体表现上却存在差异,那么,如何融合各个系统的不同特点和差异以求进一步提升术语识别的效果变得很有价值.针对该问题并结合这些系统自身的特点,提出一种基于分类策略的术语识别系统融合方法.该方法将融合问题看作一个二分类问题,同时,在分类器的设计过程中更加灵活和更多地整合了上下文信息和依存句法信息.在中文术语识别实验中的结果验证了该方法的有效性,融合后的结果好于每一个单系统.

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一种基于向量空间模型的NSGA-II改进算法

黄超,胡德敏,余星

2015, 36(2): 391-396.

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带拥挤距离排挤机制的非支配排序遗传算法(NSGA-II)在多目标优化领域具有广泛的应用,NSGA-II算法具有个体分布不均匀以及重复个体较多等缺陷.针对这些缺陷提出一种基于向量空间模型的NSGA-II改进算法VSMGA(Vector Space Model Genetic Algorithm),VSMGA算法在NSGA-II算法的基础上引入了向量空间模型,利用目标权重向量之间的余弦距离代替原来的拥挤距离,提出一种距离排挤机制和重复个体排除规则.实验结果表明与NSGA-II算法比较,VSMGA算法具有更好的分布性和稳定性.

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基于Chroma-based BOW特征的多版本音乐识别

张秀(1),李念祖(1),李晓强2,王淞昕3,李会永4,李伟(1,5)

2015, 36(2): 397-400.

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多版本音乐识别,作为音乐信息检索领域内的一个重要课题,得到了人们的广泛专注.受海量音乐资源的驱动,人们对高效算法的需求呼之欲出.词袋模型是一种在自然语言处理和数字图像处理领域中的广泛应用的特征表示模型,本文将其引入到多版本音乐识别技术研究中,基于目前业界广泛应用的Chroma特征,提出一种新的高层次特征,Chroma-based BOW特征对歌曲的旋律信息进行表示,实现了特征空间到线性矢量的降维映射.同时,设计并实现了一套完整的多版本音乐识别算法.实验证明该特征对于多版本音乐识别是有效的,相应的识别算法能够大幅度提高了传统音乐识别系统的效率.

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