计算机与现代化

卜庆伟,陈雄,柴金宝,崔二伟

2018, 0(03): 1. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.001

摘要 ( 149 )

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针对某型号导弹中舵机控制系统进行优化研究。对于具有非线性、时变特性的复杂系统，在分析传统PID控制算法和模糊神经网络控制算法的基础上，提出一种经过改进的模糊神经网络PID控制器。通过采用自组织学习阶段和有教师学习阶段的分阶段学习方式，提高网络的学习效率。建立直流无刷舵机控制系统的数学模型，利用MATLAB进行仿真分析。实验结果表明，所设计的控制器对阶跃响应更加迅速，基本无超调，对舵偏角指令执行准确，相位移动更小。

基于MFC和OpenGL的虚拟人体经络穴位模型实现方法

许玉龙１,2,张佩江1,3,王忠义1,盛梦园1,赵玉梅1,王兵营1

2018, 0(03): 6. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.002

摘要 ( 174 )

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现有人体经络穴位模型较少具有触摸交互功能，本文基于OpenGL(Open Graphics Library)和MFC(Microsoft Foundation Classes)技术框架，仿真实现交互式虚拟人体经络穴位模型系统，并介绍其实现方法和过程。首先建立人体模型以及穴位点、经络线段。然后利用OpenGL和MFC对模型、穴位点、经络线加载和渲染。详细阐述系统实现的框架和流程，以及在开发过程中涉及的关键技术，如使用动态方向调整来显示穴位点名称，使用全局函数传递消息来提高模型加载响应的效率，给出触摸点坐标快速获取的方法。最后将模型成功部署到触摸式一体机上。模型系统具有较好的交互性，无需鼠标，仅用手指触摸即能实现模型的放大、缩小、旋转、定穴、经络循环等操作。模型能够帮助使用者学习经络知识，其穴位记忆功能能够测试使用者对穴位掌握情况，也为穴位爱好者提供较真实的经络穴位学习环境。

基于动作的动态空间推理

谢玉枚1,高海燕2

2018, 0(03): 13. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.003

摘要 ( 111 )

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动态空间关系的表示和推理一直以来都是定性空间推理中的研究重点。通过用矩形关系来表示空间原语实体为区域的定性空间关系，对Bhatt定义的动态空间系统进行细化和扩展，定义空间实体的8个移动动作，并给出拥有多个空间实体的空间场景下区间关系在不同动作作用下的状态转移图和状态转移表，指出状态转移图和概念邻域图的区别。用一个元组对空间场景进行形式化表示，定义动态空间系统中的一个基本任务，即历史场景在空间实体动作作用下推出新空间场景，给出这个任务的解决方法，指出方法的局限和不足，同时给出一个应用场景。

RoboCup3D仿真机器人步态优化研究

何荣义1,李春光2

2018, 0(03): 20. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.004

摘要 ( 177 )

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在RoboCup3D比赛中，拥有一个快速灵活、稳定的步态模式是赢得机器人足球比赛的关键之一。为了获得这样的步态模式，提出一种双足机器人垂直质心高度可变的机器学习训练方法。首先，通过规划双足机器人垂直质心高度的轨迹、利用倒立摆模型和数值化方法控制零力矩点，实现双足机器人的类人行走。然后，采用自适应协方差矩阵进化算法对步态参数优化，为了获得快速稳定的步行，采用累积分层的学习方法在之前优化的基础上进一步优化。最后，采用蜂拥编队壁障算法验证多机器人环境下优化步态的稳定性、灵活性。实验和竞赛结果均表明本文提出算法的有效性。

基于神经网络的人体动作识别方法

董哲宇,汪千军,李万杰,周波

2018, 0(03): 26. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.005

摘要 ( 176 )

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人体动作识别一直是计算机视觉领域的研究重点。为了提高人体动作识别的准确度，本文提出一种基于神经网络的加权识别方法。首先利用ViBe算法提取人体运动前景，计算前景重心，然后将轮廓重心距作傅里叶变换获得傅里叶描述子，最后利用本文提出的基于神经网络的加权识别方法进行分类。实验结果表明，本文方法的识别率在89%以上。

基于改进ViBe的室外行人检测方法

崔莹,陈升东,袁峰,李引

2018, 0(03): 30. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.006

摘要 ( 124 )

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室外动态环境的行人监控检测一直是研究的难点，存在光照变化、树叶摇晃、小动物经过等复杂干扰。本文提出一种基于改进视觉背景抽取法(Visual Background Extractor，ViBe)的室外行人检测方法，该方法采用基于区域的改进ViBe更新策略，该策略在加快鬼影消除速度的同时，提高了行人目标提取的完整度，然后在前景目标提取的过程中通过背景差的方法过滤复杂背景导致的误报区域，最后在此基础上根据一定的逻辑规则执行行人检测。实验结果表明，该方法既可以提高鬼影消除速度，也有效降低复杂多变背景的干扰，在室外场景进行行人检测具有较高的准确性、鲁棒性。

非线性尺度配准NLORB和亮度模板融合的方法

董浩1,吕东岳2

2018, 0(03): 38. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.007

摘要 ( 166 )

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视频场景的图像拼接方法需要拥有实时性、尺度旋转不变性和较好的融合效果。ORB尺度不变性较差，SIFT时间复杂度高，并且没有充分保持边缘细节，因此在非线性尺度与ORB的基础上，介绍改进的配准方法NLORB和基于YUV亮度模板的均值坐标融合法。NLORB采用非线性尺度消除噪声并保持边缘，使用图像熵确定尺度参数，设置合适的关键点间距，多尺度空间搜寻极值点，构造稳定的ORB特征和描述向量，采用RANSAC进行匹配。通过仿真实验对比，NLORB能改善ORB尺度不变性和分布均匀性，提高匹配的成功率，亮度模板的均值坐标法加强了融合效果。

基于一维最大熵的视频图像运动背景减除

李亚,王颖

2018, 0(03): 44. doi: 10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.008

摘要 ( 82 )

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视频图像的背景减除是实现运动目标检测与跟踪的关键。由于视频图像种类多且背景复杂多变，没有一种背景减除方法适用于所有复杂或运动背景的视频图像的目标检测。本文基于图像一维最大熵实现复杂及运动背景视频图像的运动目标检测，将目标与背景信息熵最大的灰度值作为目标检测阈值，尽量多地保留运动目标信息。与帧差法、高斯混合建模方法相比发现，一维最大熵方法运算速度快，获得的目标信息完整准确，适用于复杂背景和运动背景的视频图像目标的实时检测。

基于Orbital Shrinking的数据中心虚拟机最优放置算法

孙庆恭,陈海彪,林楠,吴金铭

2018, 0(03): 48. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.009

摘要 ( 181 )

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摘要：虚拟机放置技术能够控制智能电网数据中心物理服务器的资源使用，将有效提升资源使用效率。虚拟机放置策略的思路主要基于时间、空间、计算资源和能耗的综合均衡，其主要面临的瓶颈包括鲁棒性和灵活性的平衡矛盾，以及有限资源的非均衡分配问题。根据当前电力数据中心结构复杂和资源利用率低的问题，本文提出一种基于Orbital Shrinking的数据中心虚拟机最优放置算法，首先研究虚拟机放置的数据中心适用性问题，有效地从多维目标优化和边界动态约束这2方面分析数据中心的资源状态。基于Orbital Shrinking模型，建立计算资源、时空状态和能耗条件的多维背包模型，实现虚拟机放置策略的整体平衡。通过实验仿真表明，新算法能够有效提升数据中心服务器的计算资源利用效率9.8%，降低数据处理时延10.3 s。

基于交叉与变异组合的TSP问题研究

刘志勇1,2,周杰1,张琳3,张家鑫1,张倩1,莎仁1

2018, 0(03): 54. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.010

摘要 ( 160 )

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遗传算法是一种在自然选择与遗传机制基础上的随机化的搜索类算法，是求解TSP(Travelling Salesman Problem)问题的一种常用算法。但是该算法在解决TSP问题时，存在着收敛速度过慢，容易出现早熟的问题。本文针对该问题,创新性地提出使用5种交叉算法和3种变异算法进行组合的算法设计，得出15种不同的组合方法，然后使用Java语言进行编程实验，最后通过对中国144个城市相对坐标（CHN144）的实例进行测试，证明了在使用交叉算法与变异算法进行组合得出的15种组合方法中，使用三交换交叉算法与逆序变异算法进行结合，这种组合方式的遗传算法在解决TSP这一问题时能够取得最优的效果。

特定领域的命名实体识别方法的研究

张磊

2018, 0(03): 60. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.011

摘要 ( 179 )

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在特定领域的命名实体识别技术中，针对不同领域有各种不同的识别方法。不同领域文本具有其独特的文本特征，这导致已有领域的识别方法难以适应新的特定领域。针对该问题，提出一种基于条件随机场、半监督学习和主动学习相结合的方法，将其形成一个统一的技术框架来适应各个特定领域的命名实体识别。该方法首先选取特定文本的基本通用特征构建特征集合，训练条件随机场对特定领域进行命名实体的初步识别，再通过主动选取置信度低于选定阈值的样本进行人工标注，并迭代扩展训练样本来达到高识别效果。为验证所提方法，针对轨道交通领域文本进行了实验，实验结果表明该方法行之有效，在轨道交通领域取得了较好的识别效果。

零一膨胀二项混合回归模型的改进EM算法

吕敏红1,闫奕荣2,吴成晶1

2018, 0(03): 65. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.012

摘要 ( 143 )

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首先对存在过多0和1的观测数据提出了零一膨胀混合回归模型，由于EM算法一般会使得估计收敛到局部最优解上，所以提出了一种修正EM算法,对具有有限混合成分的零一膨胀二项回归模型（ZOIB）的参数进行估计。最后通过模拟研究说明该方法的有效性。

基于差值矩阵分解的推荐算法

成鹏,刘文斌

2018, 0(03): 69. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.013

摘要 ( 139 )

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矩阵分解已经成为预测用户对物品评分的一种常用方法。传统的矩阵分解技术没有考虑到用户评分之间的差异性，针对上述问题在矩阵分解的基础上，提出差值矩阵分解模型。算法将每个用户对物品的评分减去与其社会属性相似用户对该物品评分的平均分，得到一个差值矩阵，然后对差值矩阵进行分解。在Movielens 1M数据集的实验结果表明，该算法的预测精度较贝叶斯概率矩阵分解、矩阵分解、融合用户属性的隐语义模型都有较为明显的提升。

基于劳伦茨信息值的水下大坝裂缝提取算法

范新南,吴晶晶,史朋飞,张学武

2018, 0(03): 73. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.014

摘要 ( 136 )

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针对水下图像光照不均衡、对比度低、模糊不清以及噪声严重的问题，提出一种新的基于劳伦茨信息值的水下大坝裂缝检测算法。首先根据劳伦茨信息值去除不含有裂缝信息的图像块，接着提取连通域的圆形度、面积特征，采用k均值聚类算法，提取最终的裂缝区域。实验结果证明，本文算法能够在复杂的水下环境中准确、高效地提取大坝表面裂缝。

基于降噪自动编码器的推荐算法

武玲梅,陆建波,刘春霞

2018, 0(03): 78. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.015

摘要 ( 202 )

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传统的推荐算法一般采用用户项目评分矩阵学习潜在因素，了解用户的个人偏好并作出推荐，但在实际应用中，评分矩阵通常非常稀疏。针对传统推荐算法的不足，提出一种基于降噪自动编码器的推荐模型。首先用2个自动编码器来训练用户和项目的潜在因子矩阵，然后将学习到的隐含特征向量输入一神经网络来进行评分预测，最后根据新的评分矩阵作出推荐。实验结果表明，该算法提高了推荐结果的召回率，同时缩小了重构误差。

改进Smote算法在不平衡数据集上的分类研究

易未1,毛力1,孙俊1,吴林海2,3

2018, 0(03): 83. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.016

摘要 ( 131 )

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在不平衡数据集中，过抽样算法如Smote(Synthetic Minority Oversampling)算法、R-Smote算法与SD-ISmote算法可能会模糊多数类与少数类的边界以及使用噪声数据合成新样本。本文提出的ImprovedSmote算法使用少数数据集的簇心与其对应类别的少数集数据，在簇心与不大于样本属性数的对应类别少数集数据形成的图形内随机插值来生成新数据。ImprovedSmote算法结合C4.5决策树与神经网络算法在实验数据集上的结果比Smote, R-Smote与SD-ISmote算法更好，可以有效地提高分类器分类性能。

因果图法的改进及算法实现

张志,王敏

2018, 0(03): 89. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.017

摘要 ( 134 )

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为提高多条件组合问题的测试用例设计效率，提出用因果表达式取代因果图。制定因果表达式的语法规则,确定决策表的数据结构,并通过可视化设计实现多条件组合的测试用例设计工具,工具实现测试输入编辑、测试用例自动生成、测试用例维护和设计过程查看等功能。与因果图法相比较，采用因果表达式不用绘制因果图，易于实现测试用例自动生成，能提高测试用例设计和维护效率。

一种安全可行的数字水印协议

展虎,毛力

2018, 0(03): 96. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.018

摘要 ( 146 )

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针对已提出的数字版权维护协议中存在的买方频繁参与交易，以及过多第三方参与的问题，提出一种安全高效的数字水印协议。该协议引入具有同态性的Paillier加密算法以及虹膜识别技术，解决了匿名、未绑定、盗版追踪等相关安全问题。并且交易过程中参与方之间的通信数据均采用加密、数字签名认证等形式表示，以确保通信数据的保密性与完整性。除此之外，买方选用交易应用程序完成信息传递、购买的操作，使得协议更加贴近日常的交易模式，易于实现。

基于国密算法和PUF的企业用户身份认证系统

徐睿1,2,游佳1,2,刘坤1,2,马锋1,2,段珂2,钟焰涛3

2018, 0(03): 102. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.019

摘要 ( 169 )

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针对当前企业信息系统登录方法安全性和可扩展性的不足，设计一种基于国密算法和PUF（物理不可克隆函数）的企业用户身份认证系统。该系统借鉴FIDO U2F（线上快速第二因子身份认证）认证框架，以身份识别令牌作为认证第二因子，使用国产加密算法实现安全性的自主可控，同时在身份令牌中集成了PUF和真随机数发生器，以达到提升安全性和可扩展性的目的。安全性分析表明，该系统的安全性显著高于现有技术实现。实验测试结果表明，该系统运行开销较低，稳定可靠，能够方便、快捷地部署在企业信息系统中。

基于Hadoop的Lorenz超混沌加密算法设计

温贺平1,鲍晶晶2,柯居鑫1,刘树威1

2018, 0(03): 108. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.020

摘要 ( 120 )

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针对大数据环境中存在的数据安全及隐私保护问题，提出一种基于Hadoop大数据平台的超混沌数据加密算法。利用超混沌Lorenz系统更加复杂的动力学行为以及所产生的序列具有更好的随机性等特点，结合Hadoop平台的MapReduce并行编程模型，设计具有较高执行效率和安全性的密码算法。实验结果表明，相比于AES算法，本文设计算法的执行效率提高了近40%。在安全性方面，算法具有密钥空间大、密钥敏感性良好的特性。

双点辅助定位的移动终端掌纹识别系统

王天华1,冷璐2,袁明汶3

2018, 0(03): 112. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.021

摘要 ( 133 )

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移动终端掌纹识别中难以控制手掌摆放位置和姿态，并且受到复杂场景和差异光照的干扰以及硬件资源的限制。针对上述技术挑战，本文在Android平台上自主设计和实现双点辅助定位的新型掌纹识别系统，并解决整个工程实现中的多个技术难题。拍摄时由辅助点和辅助框共同限定手部位置和姿态，确定食指和中指之间以及无名指和小指之间的2个指间谷底点为关键点，旋转掌纹图像使两点连线与坐标系横轴平行，最终裁剪感兴趣区域用于特征提取和识别。本文提出的辅助定位方案增强了掌纹预处理抵御干扰因素的稳健性和系统实时性。

基于手机信令数据的城市区域间交通流分析及可视化

曹仲,李付琛,杨皓斐

2018, 0(03): 116. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.022

摘要 ( 149 )

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近年来基于包含时间和空间信息的手机信令数据进行各类交通出行问题的研究日益成为一个热点。本文提出一种Spark和MongoDB相结合的技术方案对手机信令数据进行处理，并生成手机用户交通出行轨迹，然后进行城市区域间交通流的分析。以北京市海淀行政区和三里屯商业区为例，分析区域间交通流量的吸引和发生关系，最后使用OpenLayers提供的JavaScript类库将研究结果进行可视化。

基于增强现实的英语视听说移动教学软件设计与实现

黄敏,兰红

2018, 0(03): 122. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2018.03.023

摘要 ( 111 )

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由于当前大多数笔记本电脑不再配置光驱，但英语教材依然以光盘形式提供视频资料，影响学习效果，因此采用Unity3D集成Vuforia SDK设计实现基于增强现实技术的英语视听说移动教学软件VBook。系统首先构建识别图数据库存于云端，根据识别图名称命名对应的视频文件；然后利用Unity3D设计和渲染场景，设计ImageTarget对象的虚拟视频播放按钮，编写脚本代码实现对识别图数据库及其相应视频的访问；最后生成便于用户使用的移动端应用。用户只需将Camera镜头对准书本插图，即可呈现出虚实叠加的视觉效果，实现移动设备的英语教学视频播放。将增强现实技术应用于英语视频教学，能使用户享受到新颖的学习方法和虚实结合的交互体验。

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