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ISSN 1000-1239 CN 11-1777/TP

当期目录

2009年 第46卷 第9期    出版日期:2009-09-15
论文
三维动态云快速模拟的新方法
刘世光, 柴佳伟, 闻 媛,
2009, 46(9):  1417-1423. 
摘要 ( 515 )   HTML ( 3)   PDF (1388KB) ( 591 )  
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自然景观真实感的模拟是计算机图形学领域中的研究热点和难点之一.尽管人们对静态云的真实感模拟进行了大量的研究,动态云模拟的工作还比较少.动态云的快速模拟技术在计算机游戏动画、飞行视景仿真、影视广告等许多领域具有重要的应用价值.提出了一种三维动态云快速模拟的新方法.首先,在较低分辨率的网格上求解云运动的物理方程,获得动态云的速度场.然后,采用纹理漂移的方法来增加云的表面细节.通过充分利用GPU的加速性能,该算法可以达到较高的绘制速度.最后,对上述算法进一步优化处理,使其可以适用于多种硬件平台.
基于分级mean shift的图像分割算法
汤 杨, 潘志庚, 汤 敏, 王平安, 夏德深,
2009, 46(9):  1424-1431. 
摘要 ( 739 )   HTML ( 0)   PDF (1975KB) ( 547 )  
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实验发现传统mean shift算法进行分割时常会产生连接通道问题,使得几个分类簇之间无法完全分开.针对该问题,提出一种改进的分级mean shift图像分割算法,在初次迭代获得的聚类中心基础上采用不同的带宽矩阵进行多次聚类,从而获得不同级的聚类中心集合,并建立一个归属树结构,最终通过叶节点与根节点的归属关系进行归类从而完成图像分割.实验证明改进算法可以更好地保留图像的局部信息,同时具有较好的适用性.
基于数字图像三角形剖分的信息伪装算法
余建德, 宋瑞霞, 齐东旭,
2009, 46(9):  1432-1437. 
摘要 ( 534 )   HTML ( 1)   PDF (2161KB) ( 738 )  
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提出按像素的灰度值作图像区域非均匀剖分的思想,并利用这种思想实现了一种信息伪装算法.视像素的灰度值为拟合数据,用最小二乘法作数据拟合,得到数字图像的自适应非均匀剖分算法,并以图像的非均匀三角剖分为例给出了详细剖分过程.将保密图像的三角剖分信息用四进制数记录,并对公开的数字图像作相同的剖分,将剖分信息及保密图像的灰度信息隐藏于公开的图像中,利用三角形剖分下图像的重构,即得到一种图像信息伪装新算法,其突出优点在于极大地降低了编码和解码的时间.通过不同类型图例的实验,表明带隐藏数据的伪装图像不易被察觉带有隐藏信息, 并且重构图像的质量较好,是一种可行的信息伪装新算法.
一种基于二维粒子的自动检测乳腺钼靶片上微钙化点簇的方法
王 磊, 朱淼良, 邓丽萍, 袁 昕,
2009, 46(9):  1438-1445. 
摘要 ( 496 )   HTML ( 3)   PDF (1272KB) ( 586 )  
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乳腺钼靶片上的微钙化点簇是早期乳腺癌的重要信号,目前,无论是采用人工阅片或是计算机辅助诊断系统都很难对微钙化点簇进行可靠的检测.提出了一种基于二维粒子的自动检测乳腺钼靶片上微钙化点簇的方法,以二维粒子为单位进行可疑区域的提取和微钙化点的判别,很好地克服了传统的基于像素级别的检测方法容易受到干扰和基于数学形态学的检测方法很难确定合适结构元素的问题.提出的快速多元分割算法克服了基于经典Fast Marching的多元分割算法在乳腺钼靶片上进行二维粒子分割时运算时间过长的问题,显著提高了二维粒子的分割速度.在DDSM数据库上的实验结果表明,新的检测方法具有比较满意的检测精度和处理速度.
核回归方法的散点拟合曲面重构
赵 亮 赵春霞 张二华
2009, 46(9):  1446-1455. 
摘要 ( 486 )   HTML ( 0)   PDF (2215KB) ( 705 )  
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散点曲面重构是计算机图形学中的一个基本问题,针对这个问题提出了一种全新的基于核回归方法的散点曲面重构方法,使用二维信号处理方法中非参数滤波等成熟手段进行曲面重构.这种方法可以生成任意阶数连续的曲面,在理论上保证了生成曲面的连续性,可以自定义网格的拓扑,在曲率大或者感兴趣的局部能够自适应调整网格点的密度,生成的结果方便LOD建模,数据的拟合精度也可以通过调整滤波参数控制,算法自适应调整滤波器的方向,使结果曲面可以更好保持尖锐特征.同时在构造过程中避免了传统的细分曲面方法中迭代、Delaunay剖分和点云数据中重采样等时间开销大的过程,提高了效率.对于采样不均、噪声较大的数据,该算法的鲁棒性很好.实验表明这种曲面建模方法能够散点重构出精度较高的连续曲面,在效率上有很大提高,在只需要估计曲面和其一阶导数时,利用Nadaraya-Watson快速算法可以使算法时间复杂度降为O(N),远低于其他曲面重构平滑方法.同时算法可以对曲面的局部点云密度、网格顶点法矢等信息做有效的估计.重构出的曲面对类似数字高程模型(DEM)的数据可以保证以上的优点.但如果散点数据不能被投影到2维平面上,曲面重构就需要包括基网格生成、重构面片缝合等过程.缝合边缘的连续性也不能在理论上得到保证.
联合OC-SVM和MC-SVM的图像来源取证方法
王 波 孔祥维 付海燕
2009, 46(9):  1456-1461. 
摘要 ( 686 )   HTML ( 0)   PDF (717KB) ( 544 )  
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为了解决现有图像来源取证方法在相机样本较多时准确性较差、无法对未知模型的图像来源取证以及可扩展性差的问题,提出了一种基于一类和多类支持向量机联合的图像来源取证方法.算法利用协方差的统计相关性提高了CFA插值系数的估计精度,并以SFFS算法选择的特征作为分类器输入.采用OC-SVM(一类支持向量机)和MC-SVM(多类支持向量机)联合的策略进行图像来源分类,有效地解决了对未知模型图像来源的鉴别问题以及可扩展性差的问题.实验表明,该方法对28种相机拍摄的图像进行来源取证,能够达到平均90.4%的鉴别正确率,同时对于3种训练模型以外的未知相机模型拍摄图像,能够达到平均79.3%的检测正确率.
基于多例学习的Web图像聚类
路 晶 马少平
2009, 46(9):  1462-1470. 
摘要 ( 427 )   HTML ( 0)   PDF (1989KB) ( 513 )  
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在图像分类和自动标注系统中,多例学习(MIL)是研究的热点.目前MIL中的算法多为监督学习方法.针对非监督学习,在基于EM算法和启发式迭代优化算法的框架下,提出了6种多例聚类算法,并通过它们对来自于真实Web环境下的图像进行聚类以分析用户的搜索兴趣.由于一幅图像含有若干个区域,每个区域可被看为一个样例,属于同一个图像的区域则组成一个包.因此如何理解图像语义内容的问题即转化为多例学习.在多例学习的经典数据集MUSK数据和来自于Web图像集上的比较实验表明,提出的多例聚类算法具有优良的聚类性能.
基于规划图的蚁群规划算法
柴啸龙, 姜云飞, 陈蔼祥,
2009, 46(9):  1471-1479. 
摘要 ( 443 )   HTML ( 0)   PDF (1165KB) ( 432 )  
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图规划是智能规划领域近年来出现的一种重要规划方法,对智能规划的发展起到了很重要的推动作用,图规划算法首先扩展生成规划图,然后通过逐层组合不断回溯的穷举方式进行解提取,这种方式使解提取不仅耗时而且容易陷入局部搜索中.在规划图基础上定义了蚁群智能体,并定义了在规划图上的蚁群搜索方式,提出了蚁群规划算法,使搜索具有较好的全局性和并发性,并具备加速收敛的寻解能力.实验表明,蚁群规划算法在求解一些相对规模较大的规划问题时有更好的优越性.
开放多Agent系统的一个信任信誉系统模型
赵 翔 黄厚宽 董兴业 贺利坚
2009, 46(9):  1480-1487. 
摘要 ( 401 )   HTML ( 0)   PDF (1289KB) ( 444 )  
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信任和信誉对于开放多Agent系统的有效交互是十分重要的.FIRE模型是最近提出的适用于开放环境下问题求解的信任信誉系统模型中的一种,在该模型中没有考虑消费者的个性特征,从而使得消费者给出的评分仅直接反映了提供者的服务质量,这就减弱了该模型的实用价值.提出了扩展模型E-FIRE,引入了消费者的个性特征.其个性特征包括两个方面:消费者对服务质量的预期和消费者采取的态度.这两方面共同影响消费者对待同一服务的评分.因此,消费者的评分不再只反映提供者的服务质量,这样使得该模型更加符合实际情况.同时,在消费者为选择提供者而计算提供者的综合信任评分时,更多地依靠提供证据的消费者对提供者的直接信任,从而减少了Agent 间的通信量.实验结果表明,在交互次数较少时,E-FIRE模型的性能与FIRE模型的性能相当;随着交互次数的增多,E-FIRE模型的性能更优.
FRESG:一种模糊描述逻辑推理机
王海龙 马宗民 殷俊夫 程经纬
2009, 46(9):  1488-1497. 
摘要 ( 588 )   HTML ( 2)   PDF (1480KB) ( 515 )  
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作为语义Web的逻辑基础,描述逻辑可为其提供推理支持,因而描述逻辑推理机是语义Web付诸应用的根本载体.基于模糊描述逻辑F-ALC(G),设计并实现了模糊描述逻辑推理机FRESG1.0,它支持含有模糊用户定制数据类型谓词的模糊数据类型信息的表示和推理.简要介绍了FRESG1.0的主要推理功能以及所使用的编程语言;详细描述了FRESG1.0的总体结构及其主要组成部分的设计与实现,其中着重阐述了FRESG1.0推理机的特色和设计实现过程中所采用的算法、实现技术.通过测试案例可以看出,FRESG1.0推理机具备较强的推理能力,尤其具备目前其他推理机所不具备的推理模糊用户定制数据信息的能力.FRESG1.0具有较强的模块化结构,有很好的可扩展性,为今后对其进行深入研究和扩展奠定了基础.
一种混合的贝叶斯网结构学习算法
冀俊忠 胡仁兵 张鸿勋 刘椿年
2009, 46(9):  1498-1507. 
摘要 ( 565 )   HTML ( 0)   PDF (1406KB) ( 572 )  
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贝叶斯网是人工智能中一个重要的理论模型,也是现实世界中不确定性问题建模的重要工具.针对贝叶斯网的结构学习问题,提出了一种将约束满足、蚁群优化和模拟退火策略相结合的混合算法.新算法首先利用阈值自调整的条件测试来动态地压缩搜索空间,在加速搜索过程的同时保证学习的求解质量;然后在基于MDL的蚁群随机搜索中引入模拟退火的优化调节机制,改进了算法的优化效率.实验结果验证了所提策略的有效性,与最新的同类算法相比,新算法在保持较快收敛速度的前提下具有更好的求解质量.
一种基于案例的Agent多议题协商模型
童向荣, 黄厚宽, 张 伟,
2009, 46(9):  1508-1514. 
摘要 ( 575 )   HTML ( 0)   PDF (930KB) ( 411 )  
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不完全信息条件下的Agent协商最优回价策略一般采用间接学习对手偏好的方式;另一方面,Agent一般拥有或多或少的经验和知识,这将帮助它们取得更好的协商结果.这启发了用基于案例的方法直接学习得到最优回价,提出了不完全信息条件下基于案例和对策论的Agent多议题Pareto最优协商模型.所给出的算法计算复杂度为多项式级,且当案例库规模控制在一定范围内时低于Fatima工作的计算复杂度.实验结果显示,采用该算法的Agent能够取得比人类更优的效用和更短的达成一致时间,且优于Lin等人的实验效果.改进了Fatima等人的工作.
基于核矩阵的Isomap增量学习算法研究
王耀南, 张 莹, 李春生,
2009, 46(9):  1515-1522. 
摘要 ( 831 )   HTML ( 0)   PDF (2021KB) ( 545 )  
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Isomap算法嵌入向量求解依赖于所有的初始样本,在增加新数据时需要较长时间重新计算所有数据样本间的测地距离.为了提高运算速度,提出一种基于核函数的增量学习Isomap算法,将测地距离矩阵当作一个核矩阵,并通过常数增加的方法保证测地距离矩阵满足Mercer条件,算法只需要计算新增点与原有数据点间的测地距离.与核主成分算法一样,新增点的投影值计算变为核矩阵上的特征分解.在Swiss,Helix和多姿态人脸数据中的实验结果表明,算法大大降低了计算复杂度,有利于快速发现隐藏在高维空间的低维流形分布.
量子Mealy自动机和量子Moore自动机的等价
席政军 王 鑫 李永明
2009, 46(9):  1523-1529. 
摘要 ( 739 )   HTML ( 4)   PDF (668KB) ( 516 )  
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随着大数分解的量子算法和量子搜索算法的给出,量子计算进入了一个全新的迅速的发展时期.量子自动机是近十年来兴起的量子计算理论,是一个很活跃的研究领域,量子自动机的研究已经相当丰富.首先定义了字符集上的有限维Fock空间,给出基于有限维Fock空间的量子Mealy自动机和量子Moore自动机的定义,考虑在不受外界环境影响下的两种量子自动机构成的封闭的量子系统,详细地研究了量子Mealy自动机和量子Moore自动机的演化过程,利用量子力学中密度算子的基本理论给出量子Mealy自动机和量子Moore自动机生成的量子语言.最后,在考虑纯态的情形下证明了量子Mealy自动机与量子Moore自动机是等价的.
基于概率推理模型的博客倾向性检索研究
廖祥文, 曹冬林, 方滨兴, 许洪波, 程学旗,
2009, 46(9):  1530-1536. 
摘要 ( 438 )   HTML ( 1)   PDF (831KB) ( 587 )  
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近年来博客作为一种新兴的大众化新闻发布媒介越来越受到人们和业界的关注.博客之间通过互相引用、互相推荐形成一个巨大的博客空间.在博客空间中,人们既可以自由发表对现实生活各种问题的观点,表达自己的情感,也可以对市场上出现的新产品进行评论.准确检索出博客空间中人们对重要话题、热点事件的观点看法对市场调研、网络舆情发现与预警等应用有重要意义.博客倾向性检索的目标是检索出与给定查询既要主题相关又要有与该查询相关评论的博文.为实现该目标,把概率推理模型应用于博客倾向性检索中,提出一个基于概率推理模型的博客倾向性检索算法.该算法把主题相关性评分和倾向性评分合并到一个统一的概率推理理论模型,能够有效计算博文中出现的主题描述与查询的主题相关性,合理度量倾向性词描述查询主题的倾向性强弱,并融合二者分数形成最后整体评分.实验表明,该算法能够有效地识别博客空间中与给定查询相关的观点,获得较好的结果.
基于身份密码学的安全性研究综述
胡 亮, 刘哲理, 孙 涛, 刘 芳,
2009, 46(9):  1537-1548. 
摘要 ( 785 )   HTML ( 0)   PDF (1132KB) ( 1763 )  
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目前IBE已经成为公钥加密领域的一个研究热点,而安全性是构建IBE方案的重要因素.在设计公钥加密方案时,通常主要考虑在各种攻击模型下所要达到的安全目标,使用安全目标与攻击模型相结合的方式来定义安全性.在对已提出的IBE方案进行归纳分析的基础上,概括了IBE安全性的形式化定义;总结了安全性所依赖的各种数学难题基础,对各种数学难题之间的强弱关系进行了分析;进而,基于这些强弱关系描述了IBE安全性之间的相互转化规律以及达到高安全性的转化方法,这些方法有一个共同点,就是在加密方案的构造过程中使用了某种测试;接下来,从安全性和效率的角度对比了已提出的典型IBE方案,指出低安全性向高安全性转化必然会带来额外开销,导致效率下降;最后,总结了IBE的缺点、未来研究趋势以及开放性问题.
基于非抽样Contourlet变换的图像模糊取证
王俊文 刘光杰 戴跃伟 张 湛 王执铨
2009, 46(9):  1549-1555. 
摘要 ( 489 )   HTML ( 3)   PDF (1772KB) ( 562 )  
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数字图像被动盲取证技术是对图像的完整性和真实性进行鉴别.图像遭受篡改操作后,为了消除图像伪造在拼接边缘产生畸变,伪造者通常会采用后处理消除伪造痕迹,其中,模糊操作是最常用的手法之一.因此提出了一种针对人工模糊的取证方法.首先,利用非抽样Contourlet变换分析图像边缘点特征进行边缘点分类;然后通过统计正常边缘点与模糊边缘点之间的差异鉴别模糊边缘;最后引入局部清晰度来区分人工模糊与离焦模糊,从而最终标定人工篡改边缘痕迹.实验表明该方法能够有效地检测出图像人工模糊篡改操作,较为准确地定位图像篡改边界.伪造图像边缘模糊越严重方法的检测效果越好.与其他模糊检测方法相比所提方法具有像素级别定位能力.
一种基于模糊形式概念分析的程序聚类方法
许佳卿 彭 鑫 赵文耘
2009, 46(9):  1556-1566. 
摘要 ( 464 )   HTML ( 2)   PDF (1295KB) ( 548 )  
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程序聚类通过将与同一个需求或设计元素相关的代码单元聚集在一起来辅助程序理解及系统结构分析.其中,形式概念分析(FCA)是一类被广泛采用的程序聚类技术.然而现有基于FCA的程序聚类方法都是基于二值属性构建的,无法处理模糊信息.提出将模糊概念分析用于基于文本分析的程序聚类,提出了一种支持模糊信息的程序聚类方法.该方法包括模糊属性的采集过程以及相应的模糊概念格的构造算法.在此基础上,开发了一个半自动化的程序分析工具,并将其应用到一个商业软件分析中.初步的实验结果表明该方法能够有效地支持基于模糊特征的程序聚类,对于提高遗留系统的维护效率有明显的帮助.
一种基于过程图模型的编译优化测试程序自动生成方法
陶秋铭, 赵 琛, 王永吉,
2009, 46(9):  1567-1577. 
摘要 ( 563 )   HTML ( 0)   PDF (1679KB) ( 699 )  
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近年来,以数据依赖分析为基础的高级编译优化成为现代编译器的重要研发内容.针对这类编译优化的测试问题提出了一种测试程序自动生成方法,能够根据指定的数据依赖特征生成测试程序.首先设计了LoSpec语言用以描述测试程序,然后采用一种便于表示数据依赖关系的模型——过程图作为中间表示模型实现了测试程序的自动生成,并开发了自动测试工具LoTester.与已有方法相比,该方法对高级优化更具针对性,自动化程度较高. LoTester目前在一款面向多媒体应用的优化编译器EECC的开发中得到应用并获得了良好效果.
基于Time Petri Nets的实时系统资源冲突检测
周 航, 黄志球, 胡 军, 祝 义,
2009, 46(9):  1578-1585. 
摘要 ( 471 )   HTML ( 1)   PDF (813KB) ( 529 )  
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Time Petri Nets在实时系统的建模和性能分析中得到广泛应用,而冲突是Petri网及其扩展模型的重要行为,解决冲突是正确分析模型动态行为的关键.目前随机Petri网、混合Petri网和区间速率连续Petri网的冲突检测方法由于没有考虑到时间约束因此无法在TPN网中使用.时间约束的引入使得Time Petri Nets模型的使能和触发语义比Petri网模型的语义复杂,冲突检测变得更加困难.为了计算冲突发生的时间和概率,首先根据时间约束,给出了变迁持续使能时延迟区间的计算方法,并证明了该方法的合理性和完备性;然后在此基础上定义并证明了Time Petri Nets模型中不冲突的检测方法;并提出了Time Petri Nets模型的冲突检测方法,给出了冲突时间区间和变迁实施概率的计算方法;最后通过实例验证说明了该方法的正确性和有效性.
基于类别分布的特征选择框架
靖红芳, 王 斌, 杨雅辉, 徐 燕,
2009, 46(9):  1586-1593. 
摘要 ( 588 )   HTML ( 0)   PDF (851KB) ( 551 )  
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目前已有很多种特征选择方法,但就目前所知,没有一种方法能够在非平衡语料上取得很好的效果.依据特征在类别间的分布特点提出了基于类别分布的特征选择框架.该框架能够利用特征的分布信息选出具有较强区分能力的特征,同时允许给类别灵活地分配权重,分配较大的权重给稀有类别则提高稀有类别的分类效果,所以它适用于非平衡语料,也具有很好的扩展性.另外,OCFS和基于类别分布差异的特征过滤可以看作该框架的特例.实现该框架得到了具体的特征选择方法,Retuers-21578语料及复旦大学语料等两个非平衡语料上的实验表明,它们的Macro 和Micro F1效果都优于IG, CHI和OCFS.
基于改进TextTiling方法的用户新兴趣发现的研究
邹博伟 张 宇 范基礼 郑 伟 刘 挺
2009, 46(9):  1594-1600. 
摘要 ( 679 )   HTML ( 0)   PDF (852KB) ( 489 )  
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个性化信息检索可以根据用户的检索兴趣返回个性化的检索结果.提出了用户新兴趣发现子任务,根据用户检索对象的变化识别包含新检索兴趣的查询.同时,引入TextTiling方法并对其进行改进,使系统可以自动选择合适的动态阈值并准确发现用户检索兴趣的转移.在构建的标准评测集上的实验结果表明,改进的TextTiling方法使得用户新兴趣发现系统性能提高了16.4%,而且此子任务使得最终的个性化检索系统的性能提高了3.8%.