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当期目录

    2021年 第0卷 第06期    刊出日期:2021-07-05
    算法设计与分析
    基于改进鲸鱼优化算法的多无人机围捕
    凌文通, 倪建军, 陈颜, 唐广翼
    2021, 0(06):  1-5. 
    摘要 ( 374 )   PDF (1931KB) ( 419 )  
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    无人机围捕是一项具有挑战性和现实意义的任务,为使无人机可以成功有效地围捕移动目标,提出一种基于动态预测围捕点和改进鲸鱼优化算法的多无人机围捕算法。在环境未知,目标运动轨迹未知的情况下,首先利用多项式拟合预测目标运动轨迹,通过动态预测步数得到预测点,在其周围设置围捕点,然后使用双向协商法为无人机合理分配各个目标点。针对鲸鱼优化算法容易陷入局部最优的缺点,提出基于自适应权重和改变螺旋线位置更新的方法,从而提升算法的开发能力和搜索能力。最终在不同实验环境下进行多次实验仿真,实验结果表明了所提出算法的有效性。
    基于改进CHI和TF-IDF的短文本分类的研究
    代继鹏, 邵峰晶, 孙仁诚
    2021, 0(06):  6-11. 
    摘要 ( 333 )   PDF (941KB) ( 134 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为提高对数据量较少的短文本分类效果,有效降低特征空间的特征维度,本文针对传统CHI统计方法和TF-IDF权重计算方法的缺点,提出一种新的类词因子改进特征选择方法,用来提高分类准确性。对于传统CHI统计方法对低频词敏感、TF-IDF权重计算方法忽略特征项在类别间和类别内分布情况,通过引入类词因子来改进传统CHI统计方法和TF-IDF权重计算方法,并将两者结合使用,减少低频词带来的干扰。同时考虑类内和类间特征词分布的特殊情况,使用XGBoost分类算法将提出方法用在数据量少且文本短的话题文本分类实验中,实验结果表明,与传统的CHI和TF-IDF方法相比,加入类词因子的特征选择方法提高了在平衡和非平衡语料集上的分类准确性,大幅度降低了对内存的占用。
    一种基于Inf-ProA框架的能力满足度计算方法
    樊志强, 曹江, 牛婵, 王丽婷
    2021, 0(06):  12-17. 
    摘要 ( 219 )   PDF (743KB) ( 106 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    能力满足度是衡量系统建设意义和作用的重要指标,基于体系结构框架进行能力满足度分析,能够实现在系统设计阶段对能力满足程度的分析判断,避免早期分析不足导致后期建设成本的增加。本文提出一种基于信息主导的体系结构(Inf-ProA)框架的能力满足度计算方法。该方法首先构建一种面向能力的核心体系结构要素追踪关系元模型,然后设计核心体系结构要素的权重计算方法以及满足度计算方法,并基于核心要素的权重、满足度值以及追踪关系链提出一种能力满足度计算方法。最后,对该方法使用应用案例进行了实验验证,实验结果表明该方法能够有效地对能力满足度进行分析。
    DF-SSD:一种基于反卷积和特征融合的单阶段小目标检测算法
    王良玮, 陈梅, 李晖, 李焕军, 施若, 戴震宇
    2021, 0(06):  18-23. 
    摘要 ( 280 )   PDF (1801KB) ( 104 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对经典的单阶段多目标检测算法SSD对小目标物检测效果差的问题,提出DF-SSD算法,其核心技术贡献包括基于反卷积与特征融合的方法和改进后的先验框尺寸计算算法。反卷积与特征融合能够增加浅层特征层的语义信息。改进后的先验框尺寸计算引入了数据集的特点,能有效利用每一个先验框进行训练和预测。改进后的方法DF-SSD与基于SSD改进的R-SSD和RSSD模型相比,具有较高的检测准确率。同时,DF-SSD的检测时间仅是R-SSD的1/2,是DSSD的1/5。改进后的方法在VOC2007和DIOR这2个数据集上的MAP比SSD分别提升了1.4和3.6个百分点。其中ship、vehicle、windmill、cat这4类小目标的MAP分别提升了23.2、12.6、8和4.8个百分点。结果表明:DF-SSD方法有效提高了小目标物的检测正确率,并且具有较快的检测速度。
    基于遗传算法的会计资源共享管理风险评估模型
    杨晓东
    2021, 0(06):  24-28. 
    摘要 ( 173 )   PDF (1042KB) ( 95 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    由于会计资源共享管理风险评估值不是全局最优值,导致评估结果不准确,延长了评估时间。本文提出一种基于遗传算法的会计资源共享管理风险评估模型。通过选取会计资源共享管理风险评估指标,采用德尔菲法确定风险评估指标权重,构建会计资源共享管理风险评估量化模型。以此为依据,采用遗传算法计算参数最优解,制定风险程度评估规则判定风险程度,从而实现基于遗传算法的会计资源共享管理风险的评估。通过实验结果可知,与传统的会计资源共享管理风险评估模型相比较,构建的会计资源共享管理风险评估模型极大地减少了评估用时,并能够准确地对会计资源共享管理风险进行评估,充分显示该模型具备更好的评估性能。
    基于信息熵和改进相似度协同过滤算法
    黄皓, 陈荔
    2021, 0(06):  29-34. 
    摘要 ( 185 )   PDF (1831KB) ( 77 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了减少协同过滤算法存在的噪音数据以及数据稀疏性问题,提高算法准确性,本文提出一种基于信息熵和改进相似度的协同过滤算法,使用用户信息熵模型来判断噪音数据,排除噪音数据对实验结果的干扰;使用面向稀疏数据的改进相似度计算方法,使用全部评分数据而不是依靠共同的评分项来计算,对缓解稀疏数据对推荐结果的精确性影响有很大帮助。实验结果表明,该算法能在一定程度上排除噪音数据对结果的影响,缓解数据稀疏对推荐结果精确性的干扰,提高该推荐算法的精确性,且缓解了传统推荐系统算法中常见的一些问题,与传统的协同过滤算法相比,该算法的精确性更高。
    图像处理
    深度学习在手机数据接口缺陷检测中的应用
    刘亚东, 罗印升, 曹阳阳, 宋伟
    2021, 0(06):  35-40. 
    摘要 ( 217 )   PDF (2439KB) ( 82 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了能更好地对手机数据接口的缺陷进行检测,提出一种基于Faster R-CNN的检测算法。将Faster R-CNN检测架构中的RoIPooling替换成RoIAlign,解决RoIPooling计算过程中2次量化造成的目标回归位置的偏差。使用ResNet50融合FPN的网络作为特征提取网络,提高模型对小型目标缺陷的检测效果。最后使用测试集进行预测,实验表明本文提出算法的均值平均精度(mAP)达到了91.17%,比使用VGG为特征提取网络时的mAP提高了24.72个百分点,比单独使用ResNet50为特征提取网络的mAP提高了2.58个百分点,因此,本文提出的算法对手机数据接口缺陷检测有显著的效果提升,为手机数据接口缺陷检测提供了一种更有效的检测方法。
    基于神经网络空时特征提取的动态手势识别
    林智伟, 朱文章, 陈 浩
    2021, 0(06):  41-47. 
    摘要 ( 228 )   PDF (2794KB) ( 105 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对现有的动态手势识别3D卷积方法计算参数量大和对2D卷积长时间序列的空时特征难以提取的问题,提出一种基于2D卷积神经网络和长短期记忆网络相结合的提取时空域特征的动态手势识别方法。首先基于2D卷积神经网络提取空域特征,再通过长短期记忆网络进行序列图像时序上的相互关联提取时间维度上的信息。为验证算法的有效性,使用自采集的7种动态手势动作和IsoGD公开数据集对本文所提算法进行验证。实验结果表明,在线增强算法下实验在自采集的动态手势集上的识别率达到87.14%。在IsoGD公开数据集上的识别率达到57.89%,相对于现有的其他方法有所提升。
    基于改进的NSCT红外可见光图像融合算法
    杨彬, 黄润才, 王从澳
    2021, 0(06):  48-53. 
    摘要 ( 165 )   PDF (3224KB) ( 66 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对在红外可见光图像融合过程中目标细节信息容易丢失的问题,提出一种使用非下采样轮廓波变换(NSCT)和主成分分析法(PCA)相结合的图像融合算法。首先应用NSCT将源图像分解分别得到低频和高频的子带图像。在低频子带系数中,由于PCA能够突出图像的主要信息,所以选用主成分分析法融合规则。高频子带中,相对来说较高层次系数表达的是源图像中最为细节的信息,可选用绝对最大值法融合规则,而相比之下低层次系数代表了较为粗糙的信息,可选用绝对最大值与区域标准差融合规则。从实验结果可以得出,在红外可见光图像目标信息和细节信息融合效果上该算法优于其他算法,有更好的图像视觉效果。
    人工智能
    基于道路结构的无定位车辆出库转向控制方法
    熊莹, 周亚琪, 毛雪松
    2021, 0(06):  54-60. 
    摘要 ( 138 )   PDF (2106KB) ( 73 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对地下车库内定位信号差,无人驾驶车辆不能获得自身位置信息来完成在全局参考系中路径规划的问题,提出利用道路边沿的几何结构,从理论上推导转向控制的方法以完成车辆的出库。首先,给出车辆的驾驶场景和用于仿真的低速车辆模型;然后根据道路边沿数据,从理论上推导车辆相对于道路的位姿以及转弯处的转向曲率,并给出车辆在各路段的转向角控制方法;最后,在获取理想与非理想的道路边沿数据情况下,分别仿真采用该方法的车辆行驶状况。仿真结果表明,在道路边沿测量误差小于±20 cm的情况下,方法可以实现无定位的自主驾驶。
    基于改进深度度量学习算法的表面缺陷检测
    王伟, 余厚云,
    2021, 0(06):  61-68. 
    摘要 ( 204 )   PDF (2275KB) ( 103 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了解决小批量、多品种工业产品的表面质量检测问题,提出一种基于改进深度度量学习的缺陷检测算法。该算法对VGG16网络模型做改进,更有利于原始图像的隐空间映射。针对产品表面缺陷检测的任务,提出条件三元组损失函数以加强神经网络的拟合能力。同时,在隐空间中进行缺陷判定时,抛弃原始度量学习中基于KNN算法的归类方法,提出基于高斯分布概率的归类模型。在检测新类型产品时,在已训练好的网络模型的基础上,使用新产品的图像数据作为输入对网络进行微调。利用该算法在纽扣缺陷数据集上经K-Fold交叉验证,在只需50个无缺陷样本和50个有缺陷样本的小样本情况下,该算法在不同的查询集上的检测准确率均在90%以上,最高可达99.89%,与传统深度度量学习算法相比,检测准确率提升10%以上。实验结果表明,改进深度度量学习算法可以很好地解决小批量、多品种工业产品的表面缺陷检测问题。
    基于神经网络的配电网负荷预测方法
    李彦生
    2021, 0(06):  69-73. 
    摘要 ( 142 )   PDF (2912KB) ( 120 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    配电网接入高渗透率分布式光伏在一定程度上削减了配电网负荷。由于配电网负荷、光伏出力与气象因素耦合特性存在差异,且均具有较强随机性,致使配电网净负荷预测难度大、随机性高。为实现波动性配电网短时预测净负荷,基于长短期记忆(LSTM),构建神经网络短期预测模型。通过LSTM构建光伏出力短期预测模型及小时前配电网负荷预测模型,并采用交叉验证,对各LSTM预测器结构超参数进行优化。将两者预测结果进行比较,得到配电网净负荷。由实验结果分析可知,LSTM方法可自适应挖掘光伏出力特征、历史负荷预测对象之间的相关性,较支持向量回归(SVR)方法,该方法预测精度高、过程简单。
    网络与通信
    基于LSTM网络的移动云计算多元负载预测模型
    陈丝雨, 庄毅, 李静
    2021, 0(06):  74-85. 
    摘要 ( 160 )   PDF (2341KB) ( 77 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对移动云主机负载变化大、难以精准预测的问题,提出一种联合特征选择下基于长短期记忆网络的AR-LSTM-ED负载预测模型,能够对云主机负载进行单步和长时间多步预测。首先采用联合特征选择的方法得到与目标预测负载序列相关的其他负载序列,并且利用适用于在线预测的无抽取的小波变换方法将目标预测特征分解成更加易于预测的子序列。最后将这些序列和目标预测序列一起输入AR-LSTM-ED模型中,AR-LSTM-ED模型利用长短期记忆编-解码网络对目标负载进行预测,具有能够捕捉负载中的长期依赖关系的优点,且进一步结合了自回归模型(AR)以预测负载中的线性数据。在真实的Google云计算数据集上验证算法,对比实验结果表明,本文提出的方法取得了更好的性能。
    一种适用于凹陷型山地地形的无线传感器网络路由算法
    张彦虎, 鄢丽娟, 孔淑梅
    2021, 0(06):  86-90. 
    摘要 ( 145 )   PDF (860KB) ( 65 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    无线传感器网络已广泛应用于人们的生活中,本文基于WSN(Wireless Sensor Networks)自组织及能耗特性,以LEACH路由协议算法为基础,提出一种优化了节点信息传送方向的适用于凹陷型山地地形的无线传感器网络算法。算法改进了WSN的组网方法,采用优先选择距离基站更近的簇头进行组网的方法。首先,网络随机产生首批簇头节点;其次,各簇头节点收集簇内节点信息,同时收集各节点剩余能量、位置坐标信息,汇总后发送至基站;再次,基站根据所获信息确定下一轮次的簇头节点,并向全网广播;最后,各节点选择距离基站更近的簇头组网入簇,进行信息的传送。通过在Matlab仿真软件上进行模拟测试,实验结果表明,本文所述算法在凹陷型山区地形中能有效提高无线网络的生命周期,在一定程度上均衡了无线网络各节点的能量消耗,延长了网络使用寿命。
    基于HBase的大数据架构下负载平衡技术
    雷鸣, 姜罕盛, 武国良, 赵玉娟, 梁健
    2021, 0(06):  91-95. 
    摘要 ( 178 )   PDF (1129KB) ( 87 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    随着气象数据规模和种类的不断增长,气象数据已经逐渐进入海量服务阶段,而基于大数据背景提供更敏捷的数据服务已经成为业务发展的迫切需求。本文针对气象中的半/非结构化数据,提出基于HBase系统的负载平衡算法和策略。在实际测试对比中发现,系统可以满足200多万个格点,100个并发的场景,查询速度在2 s以内,与未曾增加负载平衡算法相比,系统数据响应速度提升了42.69倍,能够有效地满足实际业务需要。
    基于FPGA的高精度频率计
    董勃, 王直, 于航, 刘博
    2021, 0(06):  96-99. 
    摘要 ( 241 )   PDF (1334KB) ( 92 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了满足硬件工程师对高精度和高带宽测频仪器的需求,设计一种基于FPGA的高精度频率计。频率计包括外围的电压跟随电路和串口通信电路以及FPGA上的分频器模块、频率计量模块和串口通信模块,并使用Altera公司的Cyclone Ⅳ芯片作为控制核心。首先待测信号经过电压跟随器的稳压和隔离,然后将稳压信号接入分频器模块,分频器模块会把频率信号以1 kHz为界限分为低频和高频信号,并对低频信号和高频信号分别采用周期测频法和脉冲计数法测频。测量的频率数据可实时通过串口上传至上位机。经过测试,频率计能够实现1 Hz的精度、200 MHz的测频带宽以及多通道检测。
    信息安全
    一种可抵抗关键词猜测攻击的动态非对称可搜索加密方案
    李智译, 汪学明, 王泽贤
    2021, 0(06):  100-106. 
    摘要 ( 176 )   PDF (915KB) ( 69 )  
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    密文搜索可以用于保护用户存储在云端的文件,防止隐私的泄露,允许用户在不泄露明文信息的情况下进行搜索,根据使用密钥体制的不同,可分为对称可搜索加密和非对称可搜索加密。但是现有大多数的PEKS方案的索引构造都是基于文件-关键词对,每次搜索都需要遍历所有文件,这会使方案的搜索效率较为低下,并且现有的PEKS方案大都只支持静态的搜索操作,云端的文件不能进行动态更新必然带来资源上的浪费和使用上的不便。针对存在的问题,提出一种较为高效的动态公钥可搜索加密方案,与其他同类方案相比具有一定的优势,并在随机预言模型下证明该方案具有适应性动态选择关键词攻击下的安全性,且可抵抗敌手的关键词猜测攻击。
    基于复合混沌的鲁棒型医学图像加密算法
    高国静, 吕庆文
    2021, 0(06):  107-112. 
    摘要 ( 177 )   PDF (3711KB) ( 82 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    当前单一混沌图像加密算法的图像置乱程度低,导致加密结果易受到已知明文攻击,存在安全性低的问题。本文提出基于复合混沌的鲁棒型医学图像加密算法。设置图像密文反馈机制作为算法实现的理论支持,并读取鲁棒型医学原始图像。根据混沌模型的建立条件,构建复合混沌模型。选择Logistics混沌映射,生成复合混沌序列并进行多次迭代后,置乱加密鲁棒型医学初始图像像素值并进行替换与扩散,生成对应的密钥,从而实现鲁棒型医学图像的加密。通过与传统加密算法的对比,本文方法的置乱位数增加了886位,即置乱程度提升了8.7%,且明密文序列相关性较低、抗明文攻击能力较强,实验结果表明该鲁棒型医学图像加密算法的安全性较高。
    基于矩阵四向扩散的超混沌图像加密算法
    葛滨, 陈刚, 方睿, 廖忠智
    2021, 0(06):  113-119. 
    摘要 ( 217 )   PDF (3603KB) ( 104 )  
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    目前高强度的超混沌图像加密方法普遍在一维序列上实现扩散过程,但较慢的加密速度导致其实用价值不高。基于此,本文提出一种基于矩阵四向扩散的超混沌图像加密算法。首先,量化重构超混沌系统迭代产生的原始序列,生成与明文图像尺寸相同的密钥矩阵;然后,由低维混沌系统生成扩散过程所需的初始向量;最后,在图像矩阵上以行向量、列向量为计算单元,依次从上下左右4个方向完成像素信息的全局扩散。仿真实验结果表明,本文算法能够抵御选择明文、差分分析等攻击手段,同时算法时间复杂度仅为线性阶,兼具安全性能和运行效率,在图像实时保密通信领域具有较好的效果。
    混沌加密的三维网格模型盲水印算法
    姚晓璐, 张国有, 王江帆, 崔健
    2021, 0(06):  120-126. 
    摘要 ( 181 )   PDF (3823KB) ( 74 )  
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    从保护三维模型数据的版权信息为出发点,提出一种基于Logistic混沌加密的三维模型盲水印方法。该算法首先采用点阵字体生成的二值图像作为水印信息,对水印图像进行置乱加密处理,然后利用网格简化的方法对三维网格模型进行多分层显示,计算中层每个顶点的局部集面积,再修改中层面积较小且密集的顶点进行水印信息嵌入,最后根据该顶点的邻域的曲率自适应地嵌入水印强度。水印的检测是水印嵌入的逆过程。实验结果表明,该算法对仿射变换、简化、平滑等攻击具有鲁棒性,不仅达到了保护三维模型版权的目的,而且提高了水印系统的安全性。