计算机与现代化

黎雨星，梁正友，孙宇

2019, 0(08): 1. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.001

摘要 ( 240 )

PDF (878KB) ( 113 )

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针对传统的构音障碍诊断方法存在耗时高、成本高等问题，提出一种构音障碍语音的计算机自动识别方法。结合Gammatone频率倒谱系数(Gammatone Frequency Cepstrum Coefficients, GFCC)与常用声学特征形成组合声学特征，应用差分演化算法进行特征选择，并使用逻辑回归分类器对构音障碍语音进行识别。将Torgo构音障碍语音数据库分成3个语音子集，分别是非词、短词语、限制句子集，提取24维GFCC和37维常用的声学特征构成组合声学特征，最后使用差分演化算法和逻辑回归分类器进行分类识别。实验表明：使用差分演化算法可以有效选择出具有更佳识别能力的特征，从而显著提高构音障碍识别率。在非词子集上的实验准确率达到98.18%，召回率为98.3%，精确率为98.3%。

基于反馈Hough变换的管道点云检测和识别

张景蓉，陆竹恒

2019, 0(08): 6. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.002

摘要 ( 263 )

PDF (1905KB) ( 119 )

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管道是流程工厂的主体，其几何形状表现为圆柱体或圆台。针对现有管道检测识别方法对噪声较为敏感、检测精度不高、检测结果难以验证等问题，本文提出一种具有轴向反馈修正的三维霍夫变换方法。首先，根据八叉树划分点云空间，计算点云法向量并生成圆柱体或圆台高斯映射图，利用三维霍夫变换法估计初始轴向；然后，基于初始轴向计算圆柱体横截面或圆台投影轮廓，并建立轴向优化目标函数，通过迭代优化获得最终的轴向；最后通过霍夫变换法拟合圆柱体或圆台轴心位置并计算半径值。实验结果表明，该方法可有效提高管道轴向、半径等参数的估算准确度，同时，本文提出的优化目标函数也为检测结果提供了一种新的评价方法。

基于Kinect的运动训练辅助系统

郑轩宇，史畅，崔文成

2019, 0(08): 12. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.003

摘要 ( 288 )

PDF (2562KB) ( 183 )

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针对当下人们自主运动训练时出现的动作不标准且无人监督指导的问题，设计一种基于Kinect传感器的运动训练辅助系统。利用Kinect捕捉人体的关节点坐标提取特征，采用动态时间规整算法实现运动动作的识别，将模板动作与实时动作进行匹配，根据匹配的程度给予评价。实验结果表明该系统对于运动动作的平均正确识别率达到91.25%，正确评价率达到95.9%，能及时有效地反馈评价，起到一定运动训练辅助作用。

基于多层信息融合的实时语义分割及其在电力场景中的应用

周晨轶，王文，卢杉，徐亦白

2019, 0(08): 17. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.004

摘要 ( 242 )

PDF (156KB) ( 193 )

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语义分割是计算机视觉的一项基础工作。本文提出一种新型的结合点卷积与空洞卷积的上采样结构，并基于该结构设计一个能融合多层信息的实时语义分割模型。该模型在Cityscapes数据集上的mIoU能达到72.1%，对于640×360的输入图像，运行速度能达到125 fps，同时该模型在电力场景数据集下也有很好的效果。此外，本文还将该模型移植到移动端，实现一款基于语义分割的电力场景增强现实应用。

强化深度特征融合的行人搜索系统

梅文欣1,2,林志贤1,2,郭太良1,2

2019, 0(08): 23. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.005

摘要 ( 240 )

PDF (6125KB) ( 143 )

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针对行人图像的深度特征缺乏对局部细节的描述，及不完全具备对尺度、旋转、平移及光照变化等各种因素的不变性而导致行人搜索准确率低的问题，本文提出一种具有强化深度特征融合的行人搜索系统。该系统将行人候选网络和行人识别网络两部分整合优化成统一框架。其中，行人候选网络实现行人框的获取及标定，而行人识别网络在获取深度学习特征的基础上融入具有几何不变性的传统特征，建立一个强化深度特征融合网络模型。实验结果表明，本文采用强化深度特征融合的网络模型，在SSM数据集上检测并框出图片中的行人，其Top-1识别正确率高达80.7%，比单纯采用深度特征模型更具优越性。

基于MapReduce框架下的K-means聚类算法的改进

宋阳，石鸿雁

2019, 0(08): 28. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.006

摘要 ( 338 )

PDF (809KB) ( 159 )

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针对K-means算法处理海量数据的聚类效果和速率，提出一种基于MapReduce框架下的K-means算法分布式并行化编程模型。首先对K-means聚类算法初始化敏感的问题，给出一种新的相异度函数，根据数据间的相异程度来确定k值，并选取相异度较小的点作为初始聚类中心，再把K-means算法部署在MapReduce编程模型上，通过改进MapReduce编程模型来加快K-means算法处理海量数据的速度。实验表明，基于MapReduce框架下改进的K-means算法与传统的K-means算法相比，准确率及收敛时间方面均有所提高，并且并行聚类模型在不同数据规模和计算节点数目上具有良好的扩展性。

基于差分演化和粒子群优化的改进WSN覆盖算法

易文周

2019, 0(08): 33. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.007

摘要 ( 222 )

PDF (1799KB) ( 155 )

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动态部署传感器节点随机性大，无法保证特定目标区域的覆盖质量，引入智能优化算法后有效提高了节点动态部署的质量，但一般的智能优化算法在动态部署时存在“早熟”等缺陷。为了进一步提高节点动态部署的质量，针对节点的覆盖问题进行研究，结合粒子群优化和差分演化的优点，前期用粒子群优化算法，发挥粒子群擅长前期搜索收敛较快的特点，后期用差分演化算法，发挥差分演化擅长局部搜索的特点，这样取双方所长，克服双方所短，从而使算法有更好的搜索能力。仿真结果表明，本文提出的算法相对于改良惯性权重的粒子群算法、结合虚拟力的粒子群算法以及基本差分演化算法，具有更好的搜索能力，优化后的网络覆盖率更高。

基于平面不封闭图形切割的路径规划

陈婷，余小平，陈俊凤，邓鹏，龚代平，邓小红

2019, 0(08): 39. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.008

摘要 ( 254 )

PDF (891KB) ( 144 )

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在平面切割环节中，如何确定更短切割路径以减少加工成本、降低设备损耗和提升切割质量是工业应用和学术研究的重点。目前国内外对平面切割路径的研究主要集中于封闭图形，为此，针对在激光刀模行业中不封闭图形的问题，提出一种基于禁忌搜索的贪婪算法和贪婪准则的局部优化。首先使用构建型的贪婪算法和改进型的禁忌搜索算法相结合的方式对加工过程中的图元路径进行优化排序，随后提出贪婪准则的局部优化系数，削弱贪婪算法的“贪心”思想，解决加工路径的规划和优化问题。实验数据表明，禁忌搜索的贪婪算法和局部优化在对切割路径的规划和空行程优化上有显著效果，空行程减少50%以上，并且其优化性能和图元数量成正比，能有效地解决刀模行业以及其他激光雕刻行业中图形不封闭的切割难题。

SAR系统收发通道幅相误差实时校正

李畅1,2,张志敏1

2019, 0(08): 44. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.009

摘要 ( 163 )

PDF (1780KB) ( 113 )

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分辨率是衡量合成孔径雷达系统性能的重要指标，由于系统收发通道带内幅相误差的存在会造成回波信号失真，相应的脉冲压缩效果也随之恶化，继而影响SAR成像的距离向分辨率。为对其进行实时校正，提出用相关加窗法提取误差，并用复切比雪夫逼近法设计复系数FIR滤波器的方案。结果显示，校正后的脉冲压缩效果得到改善，且校正效果与FIR阶数有关。最后得出校正后的峰值旁瓣比和积分旁瓣比会随着滤波器阶数增加而降低，并趋于稳定的结论。

面向网络流量的缓存替换算法比较与分析

曹作伟1,2,陈晓1,倪宏1

2019, 0(08): 50. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.010

摘要 ( 213 )

PDF (1365KB) ( 116 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

缓存替换算法对优化网络处理应用的性能起到关键作用，但目前面向网络流量的缓存替换算法研究主要集中在算法设计和领域应用方面，较少有文献对现有的缓存替换算法在网络环境下的性能进行分析比较。对此，本文针对主要的6种缓存替换算法进行分析和比较。通过分析网络流量的新近度与频度特征，为基于最近最少使用(Least Recently Used, LRU)和最近最不常使用(Least Frequently Used, LFU)的缓存替换算法给出实际依据。对仿真环境和实际系统的实验结果表明，类LRU算法较LFU算法更适用于网络流量，而缓存空间较大时，随机替换算法较LRU算法更适用于多核环境。

单总线通信技术在手持报警仪调校中的应用

王博文

2019, 0(08): 57. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.011

摘要 ( 208 )

PDF (1432KB) ( 103 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

矿用手持报警仪如甲烷、一氧化碳、硫化氢等报警仪在出厂之后必须定期地调校才能保证电化学元件的精度，否则影响检测结果。传统调校是基于单个报警仪利用按键控制进行的调校，而本文所提出的调校是利用单总线技术对多个报警仪进行的调校。单总线通信技术是数字通信最原始的形态，使用单根铜线作为通信介质，与RS485/RS232、SPI、I2C等通信技术相比实现最为简单，占用的硬件资源最少，成本最为低廉。将单总线通信技术应用于多手持报警仪的调校，在节省硬件资源的情况下，必将极大地节省人力物力，提高劳动生产率。

卫星星座设计仿真软件综述

周砚茜，冯旭哲，代建中

2019, 0(08): 63. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.012

摘要 ( 1292 )

PDF (1872KB) ( 760 )

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卫星星座的发展具有数量规模越来越大、网络功能多种多样、网络构成种类复杂的趋势，对星座设计和仿真提出了更高的要求。因此本文从卫星星座设计过程中，确定星座构型和设计星座网络这2个关键步骤出发，对现行的卫星星座设计软件和网络仿真软件进行了深入介绍和比较。从软件功能、软件特性以及软件对于卫星星座的支持程度这3个角度进行分析和比对。最后得出2套通用性较强的仿真方案：基于Linux平台的ns-3(Network Simulator 3)与SaVi(Satellite Constellation Visualization)，有更好的灵活性和开放性，且免费、开源；商用软件OPNET Modeler与STK(Satellite Tool Kit)，功能模型库更加强大，图形界面完善，易于快速开发和使用。在目前的软件开发条件下，这2种方案能够较好适应星座的仿真设计需求。

不完备系统中一种增量式属性约简算法

王光琼1,2

2019, 0(08): 69. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.013

摘要 ( 161 )

PDF (724KB) ( 121 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

实际应用中，信息系统的数据常常是动态变化的，当对象增加时，原始的属性约简集不一定有效。针对不完备决策系统对象增加的情况，提出基于条件熵的增量式属性约简算法。首先定义不完备决策系统中的条件熵，然后分析对象增加时条件熵的变化机制以及对约简集的影响，提出增量式属性约简算法，当对象增加时，该算法能够更高效地进行属性约简。最后，实验验证本文算法的有效性和高效性。

神经网络算法与机理模型融合的#br# 冷连轧轧制力智能预报模型

崔晨耕

2019, 0(08): 74. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.014

摘要 ( 271 )

PDF (1621KB) ( 248 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

冷轧带钢的生产模式正在向多品种、小批量、低库存转变，这直接导致了轧制过程中需要更频繁地切换品种规格。由于变规格过程中轧制工艺状态变化较大，传统机理模型加常规自学习和自适应方法很难保证规格切换后首卷产品设定精度。为提高变规格过程中轧制力预报精度，本文提出一种机理模型与轧制过程海量历史数据相融合的复合模型。该方法建立在轧制力理论模型的基础上，采用遗传算法优化BP神经网络的方法对模型轧制力进行校正。使用该算法进行轧制力预报，使变规格后首卷钢轧制力预报的平均相对误差控制在±5.5%内，远高于常规机理模型的设定精度，该方法具有现场应用价值。

基于Qt和GLSL的双线偏振雷达高分辨率资料快速显示

管理，戴建华

2019, 0(08): 79. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.015

摘要 ( 245 )

PDF (3546KB) ( 112 )

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伴随全国部分省市业务用多普勒天气雷达升级双线偏振雷达工作的逐步推进，预报员能够获取更多变量和更高分辨率的数据进行天气预警和天气形势综合研判。与此同时，传统的基于GDI+的雷达资料显示方式已难以应对，高分辨资料的快速显示问题已成为亟待解决的问题。有鉴于此，本文以上海市气象局布设的美国进口WSR-88D双偏振雷达为例，利用Qt图形界面库设计交互窗体界面，利用OpenGL着色器语言(GLSL)将色彩映射、图像平移缩放等核心功能融入片段着色器中提升显示效率和精度。经实际业务检验发现，本设计方案能够在提供友好人机交互体验的同时，兼顾复杂图像的高效和精确渲染，进而能够为精准化天气预报预警工作提供一定技术支持。

利用网格计算加速基因大数据分析的方法实现

杨双浩1，2

2019, 0(08): 85. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.016

摘要 ( 250 )

PDF (1250KB) ( 104 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为解决基因测序数据量大、数据分析时间长，搭建FPGA、GPU计算平台成本高昂且计算软件兼容不足的问题，运用分布式计算思想设计高通量测序数据分析架构Sequence Grid(SeqGrid)。该架构安装centos开源操作系统，利用网格引擎Sun Grid Engine(SGE)、普通CPU、机械硬盘和SSD硬盘，通过并发调度生物信息软件bwa、GATK等实现数据分析。结果表明：单人全外显子组30 GB数据分析时间从15 h缩短至1 h，计算速度达到串行流程的15倍，有效提高了数据分析效率。

基于GQM模型的工业控制系统风险评估方法

叶茜1,王玉斐2,傅毅3,唐玉兰1

2019, 0(08): 92. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.017

摘要 ( 247 )

PDF (1012KB) ( 146 )

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风险评估是保证工业控制系统安全的重要机制，当前，信息安全和功能安全的耦合越来越紧密，考虑到不同组织的业务目标和运营环境多样化程度高，工控系统信息安全风险评估应紧密结合业务目标。基于目标-问题-度量（GQM）模型，从目标确定、问题描述、度量指标定义工控系统风险评估流程，以工控系统所承载的业务目标为指引，基于风险场景模型提出问题，围绕提出的问题收集信息，根据收集的信息和数据对度量指标进行关联分析和评价。最后，以PLC风险评估为实例，具体说明和验证了基于GQM模型的工业控制系统风险评估方法的有效性。

基于危机事件的自适应访问控制模型

杨阳，曹彦

2019, 0(08): 98. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.018

摘要 ( 215 )

PDF (1032KB) ( 147 )

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访问控制作为一种限制用户对资源使用的技术，常用于应用系统中提供一定的资源保护能力，通过对资源请求者的自身条件、使用条件、使用义务等要素进行约束，来限制资源请求者的行为。在复杂系统中，通常使用访问控制技术来对系统中的可访问资源进行管理。当系统中有危机事件发生时，传统的访问控制模型难以给动态变化的系统环境提供足够的灵活程度。本文提出一种基于危机事件的自适应访问控制模型，接着给出模型的动态调整方法，最后基于案例对模型动态调整过程中可能产生的策略冲突问题进行分析，确定策略冲突的消解规则。

城市表层土壤重金属污染评价

代永强，王联国

2019, 0(08): 105. doi: 10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.019

摘要 ( 101 )

PDF (3966KB) ( 76 )

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针对重金属污染破坏土壤环境，直接或间接危害人体健康的现状，提出一种基于投影寻踪和地统计学模型的城市表层土壤重金属污染评价方法。该方法通过对某城市城区土壤中8种重金属进行分析，运用投影寻踪模型获得重金属对城市表层土壤污染指数，进而对城市各区表层土壤重金属整体污染水平做出评价；运用地统计学模型研究重金属的空间分布特征，在此基础上对重金属污染影响因素进行定量分析，确定污染源位置。研究成果对于研究城市地质环境演变和制定预防措施具有一定的参考价值。

基于众包的图片标注系统

陈峙宇1,2,3,吕坦悦2,王菲2,段震伟2

2019, 0(08): 112. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.020

摘要 ( 279 )

PDF (2623KB) ( 170 )

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在机器视觉系统的训练过程中，需要大量带有标签的图像来增强识别能力。传统的方法是召集一部分人进行独立注释，效率低，质量差。本文设计一个基于众包的图像标注系统。该系统利用协同过滤技术将图片推送给具有相应专业或兴趣爱好的志愿者，然后通过语义处理算法对同一幅图片的标签集进行整理和归类，最后得出准确有效的标签。实验结果表明，该系统比传统图像标注方法有更好的鲁棒性和更高的效率。

省级气象资料传输监控平台的设计及实现

李涛1,刘寰1,李亚玲2,向筱铭1

2019, 0(08): 117. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.021

摘要 ( 179 )

PDF (1550KB) ( 126 )

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气象资料是开展气象预报、气象服务的根基。针对省级气象资料传输切换到CIMISS（China Integrated Meteorological Information Service System）系统后市县级缺乏有效资料监控手段的问题，在分析气象资料传输流程的基础上，本文给出气象资料传输监控平台的总体设计方案，提出利用时间单元偏移的方法来进行监控日志采集，完成数据库设计方案以及平台展示方案设计。监控平台采用MVC框架以及HTML、AJAX等技术实现气象资料的传输监控和质量统计等功能。平台面向省市县三级用户，为改进省级气象资料的传输质量提供可靠的技术保障。

基于多特征融合的电影推荐系统

黎丹雨

2019, 0(08): 121. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2019.08.022

摘要 ( 346 )

PDF (982KB) ( 183 )

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协同过滤算法（CF）根据用户-物品的评分矩阵做推荐，未考虑物品自身属性。本文将MovieLens数据集上的电影属性，作为影响推荐结果的因素，融合电影的简介、评论、评分、导演和演员等多种因素，进行推荐。使用CNN（卷积神经网络）和Word2Vec（Word to Vector,词向量模型）处理电影简介；使用AFINN（Finn rup Nielsen情感词典）处理评论，并对结果进行映射；对导演和演员数据进行建模，得到该因素下的预测评分，最后将各因素下的结果进行加权融合，通过调整权重，得到最佳效果。经验证，该方法的推荐性能优于传统的CF算法。

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