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2017年 第0卷 第10期    刊出日期：2017-10-30

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图像处理

基于部位特征和全局特征的物体细粒度识别

陈淑娴，刘建明

2017, 0(10):  1-4,9.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.001

摘要 ( 217 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

目前大部分细粒度识别通常仅对整体特征进行提取并分类，而忽略了角度和姿态引起的部件上视觉差异，为此提出一种基于部位特征和全局特征的物体细粒度识别方法。首先将目标进行姿态聚类，使得相同姿态下展现目标相一致的可见部位，进而提取目标的部位特征，并在各姿态类内结合目标的整体特征做分类。该模型在姿态和视角影响尤其明显的鸟类数据库CUB_200-2011上进行了实验验证，结果表明与现有的同类方法相比，本文方法具有更好的性能。

基于尺度不变特征变换的苹果图像融合

罗晓清，王鹏飞

2017, 0(10):  5-9.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.002

摘要 ( 174 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

提出一种基于尺度不变特征变换的图像融合方法，用于辅助苹果质量检测。首先利用非下采样轮廓波变换将待融合图像分解为低频子带和高频子带；然后对低频子带利用尺度不变特征变换寻找特征描述子，并记录下每个特征描述子在低频子带中的位置，利用特征描述子构造一种内容匹配度指标，提出一种基于内容匹配度的混合融合策略用来融合低频子带；对高频子带利用绝对值取大的融合策略实现高频子带系数的融合；最后利用非下采样轮廓波逆变换生成融合图像。实验结果表明，本文提出的方法在苹果质量检测中是可行的、有效的。

基于自监督学习的河流分割方法

孙 震，王敬东，茅天诒，魏雪迎

2017, 0(10):  10-14.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.003

摘要 ( 170 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对水上桥梁图像受地形、天气、环境的影响，河流情况复杂且形式较多，无法事先采集所有图像中的河流样本等问题，本文提出一种基于自监督学习的河流分割方法，利用K均值聚类与Harris角点相结合的方法自动提取部分河流区域作为自监督学习的河流样本，以及河流样本的颜色和纹理特征，再根据提取的图像的河流特征利用支持向量机（SVM）的单分类功能进行训练学习，通过训练好的分类器完成河流的分割。实验结果表明，本文的河流分割方法能较好地分割出河流并适应不同场景的水上桥梁图像。

基于隐马尔科夫随机场邻域选择的细节保护图像分割

田沁怡 1，田小林 2

2017, 0(10):  15-19.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.004

摘要 ( 189 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

由于马尔科夫随机场（Markov Random Fields，MRF）区域标识模型的滤波效应，在合成孔径雷达（SAR）图像处理过程中，细节结构会被部分保留或者完全丢失。本文提出一种基于散射描述子的自适应邻域系统隐MRF（Hidden MRF，HMRF）图像分割方法，以实现更好地保留图像细节特征和边缘区域，从而改善图像的分割效果。为了提高可靠性和自适应性，将模糊c均值（Fuzzy c-means，FCM）聚类算法与散射变换相结合，实现邻域形状的自适应选择。从不同的邻域形状中，选择具有最高模糊隶属度的邻域形状进行HMRF区域标识过程。实验结果表明，相比较于一般HMRF使用固定形状的邻域系统，本文所提出的算法改善了分割效果，特别是图像细节结构信息得到了很好的保护。

相位标志牌图像识别与缺陷检测

程金芝，郭 玲

2017, 0(10):  20-23,28.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.005

摘要 ( 226 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

相位标志牌是重要的电力设施，通常安装在杆塔的显著位置，由于其长期经受风吹雨淋，容易发生破损、划痕等缺陷。本文提出一种相位标志牌识别和缺陷检测算法。首先采用导向滤波、灰度化方法对图像进行预处理；使用固定阈值和漫水填充算法对图像进行分割；运用基于SURF算法和FLANN算法对提取的相位标志牌进行识别；在识别出相位标志牌信息后，通过计算模板和待检测相位标志牌B通道直方图的相交系数百分比，判断相位标志牌是否存在缺陷。实验结果表明，该算法可有效判别相位标志牌是否存在缺陷，具有很好的实用性和稳定性。

数据库与数据挖掘

基于LEACH协议的数据融合技术

胡乃平,耿同同,周艳平

2017, 0(10):  24-28.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.006

摘要 ( 242 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

提出一种基于LEACH协议的两层数据融合方案（MLDA-LEACH）。根据LEACH协议的分簇结构，首先，簇成员节点使用卡尔曼滤波算法对采集的源数据进行去噪处理；然后，簇首节点采用分布图法对数据进行预处理，再应用自适应加权算法进行数据融合。实验结果表明，这种基于LEACH协议的两层数据融合方案MLDA-LEACH与传统LEACH算法相比有效地减少了冗余数据，降低了传感器节点的能耗，延长了无线传感器网络的生命周期。

面向海量水利数据的索引方法研究

冯 钧，徐维纲，冯读庆，陆佳民，徐 欢

2017, 0(10):  29-35,41.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.007

摘要 ( 160 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

水利数据的存储形式多样、数据量庞大以及水利实体种类丰富，针对每一类水利实体对象，不仅存在基础描述信息，也存在一系列测量业务信息，这2类数据存储和更新频率不相同。水利业务检索不仅要求能实现对象基础信息的快速检索，还要求根据基础描述信息和业务信息之间的依赖进行组合查询，而目前云环境中，尚缺能满足此类兼顾多类型数据之间依赖关系的高效索引方法。此外，水利数据量的急剧增长，给系统检索性能带来了巨大的挑战。为此，本文提出基于Hadoop的分布式双层索引结构HRB，针对不同的数据类型建立不同的索引。经实验验证，HRB索引与常规分布式索引相比，索引创建效率更优，且在数据量达到千万级别时，HRB检索速度更快，表明HRB具有一定的使用价值。

针对动车组全生命周期集成管理的多源异构数据融合框架设计

张 春，袁天宁

2017, 0(10):  36-41.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.008

摘要 ( 336 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

随着我国动车组产业的不断发展，对动车组全生命周期数据的管理成为人们关注的焦点。首先，本文分析动车组全生命周期数据现状与存在问题；其次，针对动车组全生命周期多源异构数据的特点，提出一种利用动车组本体知识库的数据融合框架；最后，针对其中的模式匹配问题，提出一种基于组合模式相似度的模式匹配方法。实验结果表明，该方法对动车组多源异构数据的模式匹配结果良好，能够在很大程度上提高动车组多源异构数据融合的自动化程度。

基于曼哈顿距离的不确定移动对象概率Skyline查询

李金阳,陈嘉良

2017, 0(10):  42-48.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.009

摘要 ( 201 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

在众多应用中，由于受到测量仪器精度、更新延迟、网络带宽等限制，不同形式的数据不确定性广泛存在。目前，不确定数据中的信息查询受到数据库研究领域学者的关注，并且为不确定数据寻找高效的分析方法也成为了一个热门课题。本文针对基于曼哈顿距离的不确定移动对象概率Skyline查询问题,提出一个基于曼哈顿距离的概率Skyline模型用于求解不确定移动对象在某时刻是Skyline的概率，并得到一个p-t-Skyline结果集，此集合包含所有在t时刻Skyline概率至少是p的移动对象。在实际应用中，计算大量不确定移动对象的Skyline概率过程繁琐，代价高昂。为提高概率Skyline查询过程的计算效率，本文提出包含“采样-限定-修剪-精炼”4个步骤的解决方案。同时，为进一步减少Skyline运算开销，本文使用一个多维索引结构VCI树以加快数据检索的效率。实验结果表明该解决方案在不同数据规模以及维度的数据集上均具有较高的效率。

基于均匀抽样的二阶差分聚类数确定方法

陈 艳 1,陈 光 1,易叶青 2,刘 强 1

2017, 0(10):  49-52,65.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.010

摘要 ( 159 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

目标函数二阶差分方法利用目标函数值随类别数的梯度变化作为判定准则，直接利用目标函数值与聚类数的关系，实现在不同数据集上自动得到正确的聚类数,但计算最佳聚类数会占用一定时间。当样本总数较大时，采用该方法得到最佳聚类数计算量非常大。针对此问题，本文提出基于均匀抽样的二阶差分聚类数确定方法，首先采用改进的均匀抽样设计，然后在所得到的数据子集上进行二阶差分设计。实验结果表明，该方法在减少计算量的同时达到了期望的正确判断。

人工智能

基于T矩阵归一化PLDA的说话人确认

缑新科，王 跃

2017, 0(10):  53-56.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.011

摘要 ( 172 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

利用i-vector/PLDA模型进行说话人确认时，对于不定时间的语音，由于将长度归一化后的i-vector转化到PLDA模型时，伴随着不确定性的扭曲和缩放，影响识别率。本文通过对全变量空间矩阵T的列向量执行归一化，代替在PLDA模型上对i-vector进行长度归一化，避免因在i-vector上执行长度归一化，导致转移到PLDA模型上产生不良的扭曲。实验结果表明，该方法得到和长度归一化相似的效果，部分效果要优于长度归一化。

基于D-S证据融合的风力发电机组的故障预测

田艳丰,刘石磊,井艳军,杨 轶

2017, 0(10):  57-61,71.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.012

摘要 ( 169 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对风力发电机组在机械和电气方面的故障，提出一种基于电气特征向量和振动特征向量的D-S证据融合方法。在2种信号的特征空间下分别构造2个经过参数优化的支持向量机，经过D-S融合之后给出最终的预测故障种类。相对于传统发电机故障诊断中分别针对机械故障和电气故障安装振动传感器和电流传感器，通过频谱特征来区分不同故障，证据融合方法能将电流信号用于机械故障的诊断，也能将振动信号用于电气故障的诊断。通过大量实测数据分析验证，本文提出的融合模型相比于只用单一信号构造的故障分类器具有更高的分类准确率。

算法分析与设计

基于交叉熵算法的NC-OFDM系统导频设计

徐碧赢 1,孙 慧 2

2017, 0(10):  62-65.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.013

摘要 ( 167 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

交叉熵算法是目前逐步优化而形成的的一种计算方法，在解决多种优化组合的问题上具有较好的性能。在基于信道均方误差的准则下，本文基于交叉熵算法，提出一种适用于非连续正交频分复用（Non-contiguous Orthogonal Frequency Division, NC-OFDM）系统上的导频设计方法。该方法先按照伯努利分布生成导频位置的随机样本，得出信道估计的最小均方误差（Minimum Mean Square Error, MSE）的样本值，然后通过更新规则对分布参数进行更新，经过几次迭代得到较优的导频位置。仿真结果表明，使用该方法得到的信道具有更好的MSE性能及误比特率(Bit Error Rate,BER)性能。

一种无刷同步发电机旋转整流器故障快速识别方法

唐军祥,崔 江

2017, 0(10):  66-71.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.014

摘要 ( 198 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对目前无刷同步发电机旋转整流器故障识别方法识别速度慢的问题，提出一种基于改进极限学习机的故障快速识别技术。该方法通过鸡群算法优化极限学习机的参数，得到优化的识别模型，并将其应用于无刷同步发电机旋转整流器的故障识别中。实验结果表明，经过优化的极限学习机与现有分类方法相比，具有很好的诊断性能和较高的分类速度。该方法适用于无刷同步发电机旋转整流器故障快速识别和定位。

基于词库匹配的网络文本分类及预测

杨雨诗,何博侠,周 鑫，刘慧丽，葛方丽

2017, 0(10):  72-75.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.015

摘要 ( 224 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为实现中文文本的准确分类，提出一种基于词库匹配的分类方法。在测试集中采用向量空间模型进行特征表达，用基于词逆向文档频率(TF-IDF)的主成分分析法计算权值，筛选并建立47个行业的索引词库，然后根据与索引词库的余弦相似度判断文本行业类别，建立自回归积分滑动平均(ARIMA)模型，预测其未来10天发展趋势。实验结果表明，索引词库的平均分类效果指标F值为85.6%，预测模型的平均相对误差为3.41%，证明该分类方法是有效的。

基于User Profile的微博用户推荐

蒋宗礼,康亚如

2017, 0(10):  76-80,86.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.016

摘要 ( 238 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

传统微博用户推荐算法采用的数据来源单一，模型简单，导致推荐准确率不高。针对这一问题，本文提出一种基于标签的User Profile推荐算法，根据微博数据的特点，深入研究“微博文本”、“标签”、“社交关系”和“用户自身基本信息”等因素对微博个性化推荐的影响，通过训练LDA主题模型和SVM分类器将它们转换为标签，并赋予权重来描述用户兴趣，进行用户推荐以提高推荐准确性。实验结果表明，与传统VSM模型方法相比，该算法进行用户推荐效果更佳。

基于参数学习和运动预测的在线多目标跟踪算法

李鹏飞 1,2，雷 宏 1

2017, 0(10):  81-86.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.017

摘要 ( 170 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对在线多目标跟踪中的短时遮挡和检测器误差造成的误检和漏检问题，提出一种结合参数学习和运动预测的在线多目标跟踪算法。采用逐帧关联的方式，首先利用目标的历史轨迹建立卡尔曼滤波器模型预测目标当前帧的可能位置，然后计算目标和当前观测之间的关联度建立代价矩阵。对于多目标跟踪被建模为指派问题，采用Hungarain算法求解，此外制定策略处理目标出现、消失和遮挡等异常情况。而对于多目标跟踪系统中的参数，设计一种新的二分类参数学习方案。实验结果验证了参数学习的有效性以及对误检、漏检和遮挡的鲁棒性，并且与若干经典算法的性能比较中，在多个指标上表现出一定优势。

基于高斯和滤波的高轨双星高超音速目标跟踪

曹亚琴 1,2，秦宁宁 1,2，杨 乐 1,2，李 曦 3

2017, 0(10):  87-94.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.018

摘要 ( 243 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对基于高轨双星时频差观测的无源跟踪问题，提出一种适用于跟踪高超音速巡航目标GMM-AEKF算法，该算法使用基于Euler采样建立的WGS-84椭球下的目标离散时间运动方程，在已有的GMM-EKF跟踪框架的基础上引入时差均匀高斯混合（GMM）表示、替代扩展卡尔曼滤波（AEKF）和基于Kullback-Leibler散度的高斯分量管理。仿真实验结果表明，AEKF的引入使得跟踪算法的状态更新运算变为线性，其估计精度收敛速度较快，适用于高超音速目标跟踪。

信息安全

一种基于仿生元胞自动机的图像加密算法

平 萍，黄李麟，毛莺池，许国艳

2017, 0(10):  95-99.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.019

摘要 ( 174 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对一维元胞自动机加密密钥空间小、扩散速度慢、安全性不高，以及有些二维元胞自动机需额外增加规则存储空间，加密后效果不理想等问题，提出一种基于仿生元胞自动机的图像加密算法。该算法首先将明文图像像素值转换为二进制矩阵，再将二进制矩阵分成大小相同的2部分作为仿生元胞自动机的2个初始状态，然后选取一个仿生元胞自动机规则作为密钥，利用仿生元胞自动机的演化进行加密。实验结果表明，本文提出的图像加密方案具有较大的密钥空间，对明文和密钥敏感，可以更好地保障加密图像的安全。

支持时间属性的隐私需求建模与一致性验证

马薇薇 1,姜家鑫 1,张 锐 2

2017, 0(10):  100-104.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.020

摘要 ( 167 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

随着互联网的迅速发展，个人隐私信息保护问题越来越受关注。如何刻画不同服务提供者的隐私需求，并保证不同参与方隐私需求在全局应用上一致无冲突是隐私保护的一个核心问题。本文提出一种支持时间属性的声明式的隐私需求描述语言。为了验证不同隐私需求间的一致性，给出到SCIFF框架中完整性约束的映射。最后通过在线购物服务场景进行实例分析，验证本文方法的可行性。

一种抵御差分侧信道分析的椭圆曲线同构方法

邬可可，高月芳，闫立军

2017, 0(10):  105-110.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.021

摘要 ( 160 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

椭圆曲线密码（ECC）被广泛应用于便携式密码设备中，虽然ECC具有很高的安全级别，但在密码设备的实现上则很容易受到差分侧信道攻击（DSCA）。现有的研究成果都是以增加ECC的冗余操作来抵御DSCA攻击，这会降低ECC的运行效率，从而影响ECC在计算资源受限的密码设备中的使用。基于同构映射理论，建立椭圆曲线等价变换模型，设 计一种能防御DSCA攻击ECC的安全方法，几乎不增加ECC的计算开销。安全性评估表明，该方法能够防御DSCA攻击。

应用与开发

 基于微信公众平台的第三方管理平台

李鹏树,范 辉

2017, 0(10):  111-115,120.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.022

摘要 ( 289 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对目前微信公众平台的应用状况，以及企业与个人对微信公众号使用的普遍性，利用微信公众平台的功能和特点，进行微信公众平台第三方管理平台的设计与实现。通过对第三方管理平台的功能需求分析，采用Spring MVC，Spring Security，MyBatis，JSP等Web开发技术，设计一种第三方操控微信公众平台的管理平台，为企业与个人用户对公众平台的控制与开发提供方便，并有效地降低了用户的工作量，使其更加专注业务逻辑。

基于硬件运行时间的Android应用非线性能耗模型

蒋厚明，胡 牧，曹海涛

2017, 0(10):  116-120.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.023

摘要 ( 171 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

Android应用能耗分析一直是移动应用测试的重要组成部分，通过对移动应用和底层移动终端硬件特性的分析，提出一种基于硬件运行时间的非线性能耗模型，与使用复杂但精度高的硬件测量能耗相比，该模型将单个硬件在不同状态的能耗列为基本能耗单元，然后以此为基础结合时间变量刻画终端的功耗，由于运行时间容易精确获取和测量，从而能够快速估算应用程序运行时所产生的能耗。实验结果表明，通过此模型进行的能耗估算结果与通过硬件测量得到的能耗相比平均误差不超过6%，能够为用户快速检测应用程序所消耗的电量提供有效评估。

基于FPGA的USB3.0通信架构设计与实现

吴春春，胡怀湘，金 达，陈相宇

2017, 0(10):  121-126.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.10.024

摘要 ( 315 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对USB设备与主机通信存在的带宽瓶颈问题，设计一款基于USB3.0协议的高速通信架构，为嵌入式设备与PC之间的USB数据高速通信提供一种可选方案。本设计采用Cypress的EZ-USB FX3芯片作为USB的外设控制器，以FPGA作为整个硬件系统的主控芯片，通过对FPGA硬件系统进行设计，对设备固件进行设计与调优，该架构支持USB 2.0/3.0接口自适应，能够实现主机、国产嵌入式CPU、SRAM之间的两两可变帧长通信，硬件传输速度达到360 MB/s，数据连续传输速度达到148 MB/s。