当期目录

2019年 第0卷 第04期    刊出日期：2019-04-26

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算法设计与分析

基于优化初始聚类中心的K中心点算法

段桂芹1，邹臣嵩2，刘锋2

2019, 0(04):  1.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.001

摘要 ( 212 )   PDF (800KB) ( 120 )  

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针对K中心点算法的初始聚类中心可能过于临近、代表性不足、稳定性差等问题，提出一种改进的K中心点算法。将样本集间的平均距离与样本间的平均距离的比值作为样本的密度参数，精简了高密度点集合中候选代表点的数量，采用最大距离乘积法选择密度较大且距离较远的K个样本作为初始聚类中心，兼顾聚类中心的代表性和分散性。在UCI数据集上的实验结果表明，与传统K中心点算法和其他2种改进聚类算法相比，新提出的算法不仅聚类结果更加准确，同时也具有更快的收敛速度和更高的稳定性。

一种改进的均方差协同过滤算法

饶钰，陈光，邱天

2019, 0(04):  6.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.002

摘要 ( 194 )   PDF (576KB) ( 112 )  

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由于传统基于均方差的协同过滤算法(MSD)计算相似性时仅考虑评分向量间均方差值，导致其推荐性能不理想，针对这个问题，提出融合评分向量间余弦值和均方差值的改进均方差协同过滤算法(Improved MSD， IMSD)。通过在2个Movielens数据集上进行实验表明，IMSD算法较MSD算法的推荐准确度有所提高。更为重要的是，将IMSD算法进行推广应用，也能够取得较好的效果。本文将其应用于改进另外2种算法,即JAC_MSD和AC_MSD算法,并提出了2种相应的JAC_IMSD和AC_IMSD算法，发现算法的推荐准确度都有所提高。在所研究的几种算法中，AC_IMSD算法推荐准确度最优。

改进的随机平衡采样Bagging算法的网络贷款研究

郭冰楠，吴广潮

2019, 0(04):  11.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.003

摘要 ( 235 )   PDF (869KB) ( 91 )  

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互联网金融中的网络贷款用户数据具有类别不平衡的特性，严重影响传统分类器的性能。随机平衡采样算法在对原始数据集进行重采样的过程中，将所有样本同等考虑，本文在平衡采样的过程中充分考虑样本点的性能，将其分为3类样本：安全的、边界的、噪声的，针对不同类型的样本采用相应的采样方法，得到平衡的新数据集，然后对该数据集进行Bagging集成，提高算法的泛化性能，结果表明本文改进的随机平衡采样(Improved Random Balanced Sampling， IRBS)Bagging算法可以较好地对网络贷款用户进行分类。

一种基于深度学习的云平台弹性伸缩算法

曹宇，杨军

2019, 0(04):  17.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.004

摘要 ( 265 )   PDF (1896KB) ( 148 )  

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为了满足性能要求，降低资源消耗，研究人员提出了许多伸缩调度的算法和方案。但是，它们中的大多数只作用在服务器或应用程序的当前状态，无论是资源实际的调度效果还是算法方案的适用性上都受到了影响和限制。本文提出一种基于长短期记忆网络和BP神经网络的面向应用的弹性伸缩算法。该算法包括工作负载预测模型、响应时间预测模型和资源调整策略模型，能够对云计算应用的工作负载和响应时间进行预测并给出合适的资源调度策略。为了提高工作负载预测的准确度，本文将卷积运算和长短期网络结合起来，更好地提取数据特征并进行准确地预测。而为了提高模型收敛速度,并有效避免模型过拟合的问题，本文则在BP神经网络中使用批标准化运算。在验证实验中，该算法工作负载预测的平均绝对百分误差降低到3.4×10-4，响应时间预测和调度策略模型也达到了不错的效果。在实际平台运行中，该弹性伸缩算法还能够根据Docker容器云平台实际需要提供合适的计算资源调度策略。实验结果表明，相比较其他模型，该弹性伸缩算法在工作负载预测和云平台计算资源调整方面具有较好的性能。

基于时空域相关预测的步长自适应运动估计算法

王岩1，朱娟1，2，王连明1，黄继鹏1

2019, 0(04):  25.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.005

摘要 ( 166 )   PDF (1598KB) ( 100 )  

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为了更好地消除视频中空间和时间冗余，快速并有效地获得足够精度的运动矢量，本文提出一种改进的自适应十字搜索算法。本文算法利用时间空间域相关来预测当前块的运动矢量，对于视频的边缘图像采取固定小步长来进行十字搜索，对于图像的非边缘部分则采取由粗到精的方式进行搜索，搜索模板的自适应臂长为预测得到的目标运动矢量的横纵坐标的最大值。通过实验仿真比较传统的自适应十字搜索算法及其他几种经典的运动估计算法，结果表明本文算法增强了搜索预测的准确性，减少了平均每块搜索的次数，提高了搜索速率。

一种作业弹性与截止时间感知的作业调度算法

黄春秋，陈志，荣垂田

2019, 0(04):  30.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.006

摘要 ( 327 )   PDF (974KB) ( 86 )  

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针对采用MapReduce模型的大数据分析作业的调度问题进行深入研究，并分析现有任务调度算法的缺陷，现有算法没有考虑资源分配对于作业截止时间的影响，也未考虑不同类型作业截止时间的敏感性问题。因作业的完成时间随着分配资源的不同而改变，故称之为弹性作业，截止时间敏感性是指不同类型作业对截止时间要求的严格程度不同。针对以上问题，提出一种截止时间感知的弹性作业调度算法（DA）。该算法将作业依据截止时间敏感程度进行分类，在基于作业整体执行时间预测的基础上，通过调控不同的资源分配策略来改变作业完成时间，同时结合用户对于截止时间的需求及作业预执行的收益来提前规划作业的资源分配及调度次序使得整体收益最大化。将算法在仿真拥有210个物理节点的集群中进行实验，实验表明该算法满足了截止时间的限制并使得作业整体收益值平均提高了2.37倍。

人工智能

基于中长期交易电量校核的输电通道选择方法

王岗，汪志成

2019, 0(04):  38.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.007

摘要 ( 169 )   PDF (520KB) ( 102 )  

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随着电网的发展和用电需求的不断提高，电网的中长期电量交易校核越来越多。在分析当前短期校核的不足之后，结合中长期交易电量校核的需求，提出中长期电量交易校核的模型及分区之间输电通道选择的策略。最后，结合具体算例对分区间输电通道选择策略的合理性进行了验证。

基于HLA的火控信息融合仿真系统研究

吴凯1，徐利2，朱婧1，刘晓阳1，鲁娜1

2019, 0(04):  42.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.008

摘要 ( 137 )   PDF (1189KB) ( 108 )  

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针对多传感器信息融合的测试和评估，提出一种仿真系统的设计与实现方法。阐述多传感器信息融合仿真系统的功能，设计仿真系统通用架构，分析实现仿真系统的关键技术，并据此构建一个较完善的多传感器信息融合仿真系统。通过采用组件技术和插件技术，结合操作便捷的模型生成工具，为信息融合算法的研究提供一个理想的平台。

基于深度Q网络的仿人机器人步态优化

袁雯，刘惠义

2019, 0(04):  47.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.009

摘要 ( 222 )   PDF (2070KB) ( 159 )  

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为实现仿人机器人快速稳定的行走，在满足有效参数组合的条件下，提出一种基于深度强化学习的步行参数训练算法以优化机器人步态。首先，从环境中捕获机器人步态模型参数作为DQN的输入；然后，用DQN来拟合机器人行走产生的状态-动作值函数；最后，通过动作选择策略选择当前机器人执行的步态动作，同时产生奖励函数达到更新DQN的目的。选择NAO仿真机器人为实验对象，在RoboCup3D仿真平台上进行实验，结果证明在此算法下，NAO仿人机器人可以获得稳定的双足步行。

图像处理

个性化三维虚拟试衣系统研究

朱红强1，程恺1，陈智1，李灵杰1，童晶1,2，江超群1

2019, 0(04):  52.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.010

摘要 ( 228 )   PDF (4798KB) ( 112 )  

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为满足用户对虚拟试衣的个性化需求和提高虚拟试衣体验，提出一种包括自动化蒙皮、基于单张图片人脸三维自动重建、人体参数化变形以及服装模型穿透处理等模块的个性化虚拟试衣系统。设计了自动化蒙皮算法，解决已有虚拟试衣服装模型制作成本高的问题；通过基于单张图片的三维人脸自动重建和人体参数化变形，满足消费者个性化需求;运用基于自动透明贴图计算的服装穿透处理方法，改进系统试衣效果。实验表明，所提出的系统能够以较低的构建与运行成本实现较好的试衣效果，提供良好的个性化虚拟试衣体验。

 改进的Fast-CNN模型在绝缘子特征检测中的研究

纪超，黄新波，曹雯，朱永灿，张烨

2019, 0(04):  59.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.011

摘要 ( 162 )   PDF (4463KB) ( 95 )  

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针对目前电网巡检系统中采用红外成像检测绝缘子串特征的效果受环境影响，提出联合显著区域和Fast-CNN网络（改进后的卷积神经网络）用于绝缘子特征检测研究。显著区域检测首先采用超像素描述各区域位置的整体信息；然后基于各超像素的特征协方差信息计算各超像素的显著度得到大致显著区域；再通过区域模块化和局部复杂度对比提取显著特征，同时将2种方法提取的显著特征分别输入改进后的Fast-CNN网络进行显著区域检测，同时引入动态自适应池化模型和余弦窗处理中间层，最后通过多次迭代训练得到绝缘子特征，避免CNN模型耗时的全图搜索。将本文算法在红外图像库中进行测试，本文算法的F-Measure以及平均误差MAE均优于当前流行算法。

关联规则对监控下行人属性识别影响的研究

李雪1,2，郭会明3

2019, 0(04):  65.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.012

摘要 ( 171 )   PDF (1226KB) ( 119 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对监控视频下的行人多属性识别问题，提出一种结合神经网络与关联规则的多分类方法。首先通过Faster-RCNN检测算法与改进的AlexNet多分类网络得到监控视频下行人各个属性的置信度，再采用关联规则Apriori算法对训练数据进行处理，进而结合神经网络分类的置信度和关联规则的处理结果，提出一种对分类置信度进行优化的算法。最后，统计关联规则优化后的某些行人属性准确率。结果表明，将神经网络与关联规则有效结合后可以提升某些属性识别的准确率。

基于改进SURF特征与模糊推理的复杂图片中的文字识别

陶筱娇，卢锦

2019, 0(04):  72.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.013

摘要 ( 176 )   PDF (832KB) ( 82 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

鉴于现有文字匹配算法在位置、方向和亮度变化上缺乏足够的鲁棒性，根据汉字结构的特殊性，本文采用改进的SURF算法——SSURF来提取文字特征。首先，计算所有训练样本的SSURF描述符，并将同一类别样本的描述符互相匹配，然后计算匹配次数超过1/2的关键点的匹配率，最后用训练样本SSURF描述符的均值和SSURF描述符与均值的最大欧氏距离来建立类数据库。在识别过程中，计算待识别文字的所有关键点，并将关键点的最大模糊匹配度作为该点的模糊匹配度，最后基于模糊推理实现文字识别。实验结果表明，本文算法识别性能更好。

数据库与数据挖掘

伴随时空特性的雷电预测BP-ANN模型研究

李芬1，肖建2，林志强2，李志鹏1

2019, 0(04):  76.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.014

摘要 ( 148 )   PDF (757KB) ( 105 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为提高雷电预测模型的准确率和学习性能，提出一种基于增量学习和时空特性的雷电预测BP-ANN二项分类器。通过增量方式和依据数据的时空特征进行历史数据的学习，建立多种BP-ANN模型，分别对新的数据进行预测分类，然后采用多数投票方式确定新数据的类别。分别构建基于增量学习的BP-ANN模型、基于时空特性的BP-ANN模型以及结合基于增量学习和时空特性的BP-ANN模型这3种雷电预测模型，并在真实雷电数据集上进行预测准确度和学习性能的测试，结果表明了增量学习、时空特性以及二者结合的优劣。

融合高维随机矩阵数据分析模型的 #br# 企业级业务系统间数据交互

严彬元，魏力鹏，周琳妍

2019, 0(04):  82.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.015

摘要 ( 155 )   PDF (2148KB) ( 82 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

通过分析企业级业务系统的发展现状，结合现阶段部分企业在系统建设方面缺乏规范化和标准化的数据共享机制，提出一种融合高维随机矩阵大数据分析模型(Large Data Analysis Model of High Dimensional Random Matrix， LDAMMHDRM)的企业级业务系统间数据交互方法。该方法利用高维随机矩阵解调隐藏信息求取隐藏频次序列，构造大数据分析模型，降低了企业级业务系统间数据交互应用所需运行存储量。通过仿真实验结果显示，本文方法能够有效提高企业级业务系统间数据交互应用能力，模型的容错性非常好。

 基于ARIMA模型的渔业经济预测及其优化

蔡格菁1，傅海彬1，蒋仁斌1，黄斌2，张政2，张恒1

2019, 0(04):  87.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.016

摘要 ( 163 )   PDF (686KB) ( 118 )  

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渔业作为国民经济的重要基础之一，对其进行预测十分必要。本文采用时间序列ARIMA模型对渔业总产值进行预测，根据模型预测结果进行误差分析。考虑通货膨胀对预测模型的影响，利用居民消费价格指数（CPI）对模型进行进一步优化。进而以江苏省渔业总产值为例，将1995—2014年的数据作为训练样本，建立模型并结合CPI指数对其优化，以2015—2018年数据作为测试样本，验证了优化模型具有较好的预测效果。

基于Logistic模型的社会安全治理公众参与意愿实证分析

牛菊玲，杨立敏，侯云霞

2019, 0(04):  92.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.017

摘要 ( 148 )   PDF (888KB) ( 80 )  

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社会安全与公众的利益息息相关，因此社会安全的治理离不开公众的参与。为了分析社会安全治理中公众参与意愿的影响因素，本文以知信行理论和计划行为理论为理论基础，设计相关问题进行实地调研。运用Logistic回归方法研究分析发现：公众的个体特征对公众参与社会安全治理的意愿影响具有差异性；公众对社会安全的认知、态度、主观规范、知觉行为控制对公众参与社会安全治理的意愿具有正向影响。藉此探索公众在社会安全治理方面参与维度及途径，为公众有序合理地参与社会安全治理工作提供参考。

无失效数据机载多余度EWIS可靠性研究

肖楚琬1，邓力2，张真3

2019, 0(04):  98.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.018

摘要 ( 170 )   PDF (694KB) ( 95 )  

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针对高可靠度机载多余度EWIS各组成部分寿命服从指数分布但参数未知的情况，提出采用无失效数据可靠度分析方法评估EWIS的可靠度水平。通过Monte-Carlo仿真方法对连接形式为“先并联、后串联”EWIS各组成部分寿命进行抽样，利用“最小最大值”方法获得系统寿命的抽样值，用概率纸检验法初步判断EWIS寿命是否服从威布尔分布，再用Pearson拟合优度检验法判断EWIS寿命是否服从威布尔分布。结合无故障飞行时间的样本值与EWIS寿命服从威布尔分布的假设，采用无失效数据分析方法评估EWIS的可靠度水平。研究方法对机载多余度EWIS无失效数据可靠度分析有一定的贡献。

信息安全

结合公钥加密和关键字可搜索加密的加密方案

曾琦，韩笑，曹永明

2019, 0(04):  103.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.019

摘要 ( 275 )   PDF (678KB) ( 140 )  

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带关键字搜索的公钥加密(PEKS)是一种有用的加密原语，它允许用户将在加密数据上搜索的功能委托给不可信的第三方服务器，而不影响原始数据的安全性和隐私性。但是，由于缺乏对于数据的加密以及解密能力，PEKS方案不能单独进行使用，必须与标准的公钥加密方案(PKE)相结合。因此，Baek等人在2006年引入了一种新的加密原语，称为结合PKE和PEKS的加密方案(PKE+PEKS)，它同时提供了PKE和PEKS的功能。目前，已有文献提出了几种PKE+PEKS方案。然而，他们都没有考虑关键字猜测攻击的问题。本文提出一个新的高效且能够抵抗关键字猜测攻击的PKE+PEKS方案，与已有方案相比，该方案在性能上有很大的提升，并且在生成关键字和数据密文时，不需要使用双线性对，极大地降低了计算和存储成本。安全性分析表明，本文中所提出的方案能够满足密文隐私安全性、陷门不可区分性和抗关键字猜测攻击的安全性。效率分析表明，本分提出的方案更加高效。

基于国密算法的北斗短报文安全防护系统的研究与实现

杨储华1，周航帆2，马军2，傅宁2

2019, 0(04):  108.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.020

摘要 ( 229 )   PDF (1511KB) ( 120 )  

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针对目前国内北斗短报文通信在电力系统中越来越广泛的应用，加之电力系统安全防护要求的发布，本文以用电信息采集系统为例，分析北斗短报文通信应用现状及安全风险，结合电力系统安全防护要求，提出基于国密算法的北斗短报文通信的用采系统安全防护方案，实现北斗短报文用采系统业务数据的安全信息交换，包括双向身份认证、密钥协商和数据加密。最后，通过实验测试分析并证明其有效性。

用于变电站终端入侵检测的熵权融合定位算法

籍天明1,庄岭2，俞俊1，朱广新1，王召1，缪静文1

2019, 0(04):  114.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.021

摘要 ( 123 )   PDF (1112KB) ( 107 )  

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智能机器人、移动作业终端的应用加速了变电站的无人值守，需对此等各类设备进行统一网络管理和监控，尤其是对非法接入的终端要进行检测和甄别。由于无法排除非法终端伪造MAC地址信息的可能性，因此需以位置信息作为终端身份标识，从而实现对于非法终端的检测甄别。目前，对于机器人的定位方法主要有计算距离法与数据库匹配法。本文结合三角距离计算与数据库匹配法得出一种新的融合定位算法，依据信息论中信息熵的概念确定熵权，提高智能机器人定位准确度，提升对非法终端的检测能力。

基于不完全信息博弈模型的信息系统安全风险评估方法

弭乾坤1，吴斌2，杜宁1，秦晰1

2019, 0(04):  118.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.04.022

摘要 ( 160 )   PDF (1482KB) ( 107 )  

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博弈理论具有的目标对立性、关系非合作性和策略依存性等特征与网络攻防对抗过程保持一致，将博弈理论应用于网络信息安全已经成为研究热点，但目前已有的研究成果大都采用完全信息博弈模型，与网络攻防实际不符。基于此，为提高信息系统风险评估的准确性，本文构建不完全信息条件下的静态贝叶斯攻防博弈模型，将其应用于网络信息系统安全风险评估，构建相应的信息系统安全风险评估算法。通过仿真实验验证了本文模型和方法的有效性，能够对信息系统安全威胁进行科学、有效的评估。