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ISSN 1000-1239 CN 11-1777/TP

当期目录

2006年 第43卷 第9期    出版日期:2006-09-15
论文
实时三维图形平台BH_GRAPH
赵沁平 郝爱民 王莉莉 何 兵
2006, 43(9):  1491-1497. 
摘要 ( 756 )   HTML ( 6)   PDF (662KB) ( 808 )  
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BH_GRAPH是一个面向视景仿真类应用系统开发人员、支持实时三维图形开发与运行的基础软件平台.它提供可扩展的软件体系结构、标准化的场景管理机制、高效率的场景处理方法、方便易用的应用程序接口,为三维图形应用系统的快速开发、高效运行提供完整的技术支撑. BH_GRAPH主要由三维视景绘制引擎、三维对象建模工具、三维场景布置工具以及一系列关键技术构成.概要介绍了BH_GRAPH各主要组成部分的软件结构、基本功能和技术特点.
一种点面混合的复杂三维模型加速绘制方法
郝爱民 田贵芬
2006, 43(9):  1498-1504. 
摘要 ( 370 )   HTML ( 0)   PDF (705KB) ( 509 )  
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在主流个人计算机硬件条件下,为加速百万以上三角面片构成的复杂稠密几何模型的绘制速度,综合基于几何的建模与绘制方法GBMR和基于点的建模与绘制方法PBMR的优点,提出了一种同时使用三角面片和点作为基本单元进行对象建模与绘制的点面混合方法.在预处理阶段,对模型表面进行网格分割,存储子块三角面片和顶点点云数据,同时对顶点点云按顶点重要度排序并序列化为线性结构.在实时绘制阶段,进行视相关的裁剪和背面剔除,不同子块按视点距离分别由三角形或点进行绘制.以上过程充分利用图形处理单元GPU,实现了基于GPU的点面混合的对象连续多分辨率绘制,有效地提高了复杂模型的绘制效率.
一种基于GPU的预计算辐射度传递全频阴影算法
王 京 王莉莉 李 帅
2006, 43(9):  1505-1510. 
摘要 ( 503 )   HTML ( 0)   PDF (836KB) ( 505 )  
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针对基于CPU的实时渲染全频阴影算法中内存使用效率低下、CPU运算能力消耗严重等问题,提出了基于GPU的改进算法.在预计算过程中使用基于小波变换的预计算辐射度传递(PRT)算法生成PRT矩阵,然后将其编码为易于被GPU使用的稀疏形式;在渲染过程中使用具有高度并行性的片断渲染器程序进行稀疏矩阵向量快速乘法计算,以求得最终渲染结果.相对于目前基于CPU的相应算法,算法充分利用了GPU的并行计算能力,平衡了CPU与GPU之间的负载,并同时降低了内存消耗.在一般情况下,算法可以获得超过一个数量级的性能提升.
一种非结构矢量场的线卷积积分方法
何 兵 陈 恺 于兆海
2006, 43(9):  1511-1515. 
摘要 ( 443 )   HTML ( 0)   PDF (471KB) ( 495 )  
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传统的结构化LIC方法不适用于非结构矢量场数据处理的主要原因有两个,一是矢量幅度的表现力不强,二是因分辨率等因素无法有效地应用于采样点位置随机的矢量场.为解决上述问题,可以采用如下方法:在DDA曲线的生成过程中,采用基于数值的计算方法替代结构化LIC中基于网格的计算方法,从而有效地保证了处理结果的分辨率;在DDA曲线的卷积积分(LIC)处理过程中,采用区域标记的策略替代快速LIC方法中的线标记策略,一方面,因为被标记的采样点不再作为以后各轮DAA曲线生成的起始点,从而可以有效地减少计算量;另一方面,区域标记方法能够使LIC处理的结果稀疏化,表现为矢量场中幅度大的区域矢量线密集,而幅度小的区域矢量线稀疏,从而有效地提高矢量场幅度、结构的表现力.
低复杂度的H.264帧间编码的模式判决算法
张冬明, 沈燕飞, 林守勋, 张勇东,
2006, 43(9):  1516-1522. 
摘要 ( 370 )   HTML ( 0)   PDF (648KB) ( 578 )  
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H.264是最新的国际视频编码标准,它能够提供更高的编码效率,但其编码实现也非常复杂,三叉树结构的多编码模式和多帧参考技术是复杂度增加的两个重要因素.针对这两个因素提出一种用于帧间编码的快速模式判决算法FIMDA,它利用编码过程中获得的模式、码率开销等编码信息来减少那些对编码性能影响不大的参考帧和模式的搜索过程,从而降低编码复杂度.实验结果表明,对常用的5帧参考,与全搜索相比,FIMDA可将编码复杂度降低平均85%以上,而PSNR下降仅在0.07dB左右.
基于多帧图像的视频文字跟踪和分割算法
密聪杰 刘 洋 薛向阳
2006, 43(9):  1523-1529. 
摘要 ( 382 )   HTML ( 1)   PDF (523KB) ( 785 )  
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视频中文字的提取是视频语义理解和检索的重要信息来源.针对视频中的静止文字时间和空间上的冗余特性,以文字区域的边缘位图为特征对检测结果作精化,并提出了基于二分搜索法的快速文字跟踪算法,实现了对文字对象快速有效的定位.在分割阶段,除了采用传统的灰度融合图像进行文字区域增强方法,还结合边缘位图对文字区域进行进一步的背景过滤.实验表明,文字的检测精度和分割质量都有很大提高.
基于模糊膨胀模型的细胞核轮廓提取方法
胡 敏 平西建 丁益洪
2006, 43(9):  1530-1536. 
摘要 ( 512 )   HTML ( 0)   PDF (740KB) ( 638 )  
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针对细胞核之间经常出现重叠聚堆的现象,提出了一种新的基于模糊膨胀模型的细胞核轮廓提取方法.结合细胞核的椭圆边界信息,将图像数据映射到反映与细胞核颜色和位置关系的多个模糊域;基于这些模糊映射关系,建立了一种新的主动轮廓模型进行细胞核轮廓跟踪.采用一种自适应的膨胀机制帮助曲线克服局部极小值快速膨胀直到收敛到真实边界.多种信息的融合使得模型具有较强的边界跟踪能力.实验表明,对细胞核边界的残缺或重叠部分具有较好的分割效果,且分割性能很稳定.
基于局部梯度特征的自适应多结点样条图像插值
赵前进, 胡 敏, 檀结庆,
2006, 43(9):  1537-1542. 
摘要 ( 411 )   HTML ( 0)   PDF (578KB) ( 537 )  
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为了获得质量更好的插值图像,提出了一种新的C\+2连续的支撑区间为(-2,2)的三次多结点样条插值核函数.通过增加结点带来的自由度构造了多结点样条插值公式;分析了在适当的边界条件和约束下三次多结点样条插值的逼近阶;将一维多结点样条插值算法推广到二维,建立了用于图像数据的插值公式;如果忽视图像的局部特征,通常双三次多结点样条插值图像的边缘会有模糊的现象,为此,对多结点样条插值应用逆梯度,得到了自适应多结点样条插值算法;实验所得误差图像和实验所得图像的峰值信噪比也证实了用自适应多结点样条插值算法重建的图像具有更高的质量.
一个基于P2P高性能计算的高效数据传输协议
金 海 罗 飞 章 勤 张 浩
2006, 43(9):  1543-1549. 
摘要 ( 445 )   HTML ( 3)   PDF (624KB) ( 581 )  
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针对基于对等网络的高性能计算平台P2HP,设计了一个高效的数据传输协议FDTP. FDTP是一个基于连接的数据管道传输协议,其网络传输通道包括传输控制消息的消息信道和传输任务数据的数据信道.它将数据传输过程分为构建通道、数据传输、关闭通道3步,定义了数据请求方式和数据传输格式,并对传输过程中的数据通道进行管理和容错控制. FDTP通过简化传输控制和减少通信次数来降低通信延迟,进而提高数据传输效率,并最终提高P2HP的运行效率.
时间同步网的可生存性增强
张 永 方滨兴 叶建伟 田志宏 包秀国
2006, 43(9):  1550-1556. 
摘要 ( 423 )   HTML ( 0)   PDF (563KB) ( 430 )  
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研究大规模时间同步网的可生存性问题.时间同步网通过各节点的自主配置,拓扑结构不再是静态的、层次型的,而成为动态的网络结构,增强网络的可生存性.提出搜索世界的概念,针对时间同步网络建立了基于搜索世界的BA模型,并对模型进行优化,使时间同步网络的可生存性更高.动态的网络拓扑在部分节点失效以后受影响的节点能够自愈,给出了节点自愈算法,使节点自愈时对网络负载的影响比较小.
基于用户行为分析的应用层组播树生成算法
罗建光 赵 黎 杨士强
2006, 43(9):  1557-1563. 
摘要 ( 391 )   HTML ( 0)   PDF (701KB) ( 783 )  
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应用层组播采用终端主机转发数据的方式,在一对多的媒体内容分发方面具有广阔的应用前景.与IP组播相比,应用层组播具有灵活和易实施的特点,但是因为终端主机可以自由地退出组播树,应用层组播也存在数据传递易中断的缺点,这对实时性要求严格的视频直播应用的影响尤为严重.通过对超过1000万条实际视频直播系统的真实用户记录进行统计分析,发现用户平均剩余在线时间随着已经在线时间的增大而增大,并据此提出了一种适用于视频直播的应用层组播树生成算法.模拟结果表明,算法对减少视频直播应用下应用层组播树的数据传递中断次数有明显作用.
P2P网络中基于矢量空间的分布式信任模型
郭磊涛 杨寿保 王 菁 周金洋
2006, 43(9):  1564-1570. 
摘要 ( 320 )   HTML ( 2)   PDF (715KB) ( 500 )  
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传统安全方案已无法解决P2P网络中诸如服务欺骗和节点滥用资源的问题.基于信誉的信任系统可以抑制该类恶意行为,但容易受到节点有策略的改变服务质量和提供不诚实回馈信息的攻击.借助社会网络信任关系模型,利用“时间敏感因子”来提高信任模型检测节点行为的敏感性,通过基于矢量空间模型的推荐可信度来防止节点的串谋和诋毁攻击,从而构建了一个基于矢量空间的分布式信任模型,并基于R-Chain给出了该模型的分布式实现方案.模拟实验和分析表明,该模型简单有效,且具有较好的工程可行性.
基于Mobile Agent技术的负载平衡模型研究
田俊峰 刘玉玲 杜瑞忠
2006, 43(9):  1571-1578. 
摘要 ( 317 )   HTML ( 0)   PDF (668KB) ( 465 )  
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为更好地实现分布式系统中的负载平衡,结合自主设计的分布式数据库服务器系统DDSS(distributed database server system),抽象出分布式冗余系统的3层管理框架,从对负载索引的客观描述与定义着眼,引入服务请求消化率、阈值负载贴近度等概念及主动负载平衡的思想,提出并实现了基于移动代理技术的负载平衡模型MMA,并对其性能进行了分析.通过分析表明,基于移动代理技术的负载平衡模型MMA具有代价小、智能性好、效率高及具有对负载索引的刻画客观准确等优点.
基于DHT的P2P系统的负载均衡算法
李振宇, 谢高岗,
2006, 43(9):  1579-1585. 
摘要 ( 611 )   HTML ( 2)   PDF (556KB) ( 498 )  
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在基于DHT的结构化P2P系统中,DHT的使用以及节点处理能力的不同导致系统中节点的负载不均衡.现有的负载均衡算法存在两个不足:①负载的转移没有考虑节点之间的链路延迟;②算法依赖于系统中固定位置的某些节点.提出了分布式负载均衡算法:每个节点周期性的收集系统局部负载信息,然后选择链路延迟较小的节点进行负载转移.算法依赖于系统中的所有节点,解决了单点失败问题.同时,负载的转移是在链路延迟较小的节点之间进行的.仿真实验表明,①对于各种系统利用率,该算法都可以获得理想的负载均衡效果;②算法可以使负载转移开销减少45%以上.
MFPQT:IPv4-IPv6过渡阶段的一种流媒体调度算法
宛 斌, 苗忠良, 夏仕林, 金卫健, 张飒兵, 吴介一,
2006, 43(9):  1586-1592. 
摘要 ( 423 )   HTML ( 0)   PDF (560KB) ( 499 )  
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为了解决在IPv4向IPv6过渡期间使用现有的基于IPv4环境的流媒体调度算法和策略导致的质量下降问题,提出基于细分播放通道类型和细分传输数据包类型的流媒体调度算法和策略.当所在网络中同时存在纯IPv4节点和IPv6节点时,通过在调度算法中细分IPv4和IPv6的播放节点、接收节点和多播通道,分别对其加以处理和调度,从而提高了面向不同类型用户节点进行节目流调度的效率和总体性能.
基于平衡树的良性蠕虫扩散策略
王佰玲, 方滨兴, 云晓春, 张宏莉, 陈 博, 刘乙璇,
2006, 43(9):  1593-1602. 
摘要 ( 402 )   HTML ( 0)   PDF (892KB) ( 505 )  
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网络蠕虫已对网络系统安全造成重要威胁,传统防范措施已不再适用.使用良性蠕虫来对抗蠕虫正成为一种新的应急响应技术.提出了良性蠕虫基于网络拓扑信息的扩散技术,并重点研究了基于平衡树的良性蠕虫扩散算法、平衡树的动态生成规则和稳定性增强策略.最后给出一个蠕虫对抗模拟实验,结果表明,和已有的传播策略相比,采用扩散平衡树策略的良性蠕虫扩散速度更快,产生流量影响更小.
一种分布式动态描述逻辑
蒋运承, 史忠植, 汤 庸, 王 驹,
2006, 43(9):  1603-1608. 
摘要 ( 444 )   HTML ( 0)   PDF (455KB) ( 503 )  
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分析了目前描述逻辑(DL)的研究现状和存在的问题,特别是动态描述逻辑(DDL)作为语义Web逻辑基础所存在的问题.针对语义Web的特点和需求,对DDL进行了扩充,提出了一种新的描述逻辑,即分布式动态描述逻辑(D3L),给出了D3L的语法和语义,并研究了D3L的推理机制,提出了两种推理方法: 直接推理和转化推理.与动态描述逻辑DDL相比,该D3L可以为语义Web提供更为合理的逻辑基础,弥补了DDL作为语义Web逻辑基础的不足.
修剪算法的信息几何分析
刘蕴辉 罗四维 黄 华 李爱军
2006, 43(9):  1609-1614. 
摘要 ( 433 )   HTML ( 1)   PDF (455KB) ( 714 )  
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修剪法是确定和优化神经网络结构的重要方法之一.当前对修剪法的研究大多集中在方法描述上,对于修剪法内在机理的研究尚不多见,而研究修剪的内在机理可以为修剪策略提供理论基础和依据.从信息几何的角度研究了修剪法的内在机理,给出了神经网络结构修剪法的信息几何理论解释,利用神经流形参数结构的层次性,将修剪法表述为一系列从当前模型流形到其子流形的信息投影过程,在此基础上提出了新的修剪算法,并给出了算法可行性与有效性的实验验证.
基于水平集的遗传算法优化的改进
李庆华 杨世达 阮幼林
2006, 43(9):  1624-1629. 
摘要 ( 405 )   HTML ( 1)   PDF (412KB) ( 450 )  
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现有的遗传算法大多数没有给出收敛性准则,且存在早熟收敛和收敛速度较慢的难题,为此提出一类新型遗传算法.该算法首先从被优化函数的因变量出发,引入了水平集的新概念,对每一代种群进行分类,把与目标相关的所有信息有机地结合在一起,从而提高了算法的优化速度;其次通过对变异算子进行改进,提高了种群的多样性,有效地避免了遗传算法的早熟收敛;同时还证明了变异算子能提高种群多样性以及新算法能收敛于全局最优解,最后给出了算法的收敛准则.实验表明,该算法正确有效,搜索效率与精度均优于其他方法.
基于推理的安全数据库审计框架
严和平, 王正飞, 汪 卫, 施伯乐,
2006, 43(9):  1630-1638. 
摘要 ( 476 )   HTML ( 1)   PDF (794KB) ( 525 )  
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信息技术的发展给安全数据库带来了新的挑战,各种安全策略明确以法律条文形式颁布,这要求采用有效的手段证实,对数据库的访问与安全策略的一致性,审计访问数据库的各种查询正好能实现这一目标,但常规的审计方法只能对单个查询的查询结果进行审计,而蓄意破坏的用户可能利用多个查询的查询结果进行推理来访问敏感信息,这就要求审计的同时也应具备基本的推理能力,提出了切实可行的安全数据库推理审计框架,该框架具有①MVD推理审计能力;②FFD推理审计能力;③FD推理审计能力,而且具有审计方法快速、准确、细粒度等特点.
基于k均值分区的数据流离群点检测算法
倪巍伟 陆介平 陈 耿 孙志挥
2006, 43(9):  1639-1643. 
摘要 ( 482 )   HTML ( 0)   PDF (376KB) ( 594 )  
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离群知识发现是数据挖掘研究的一个重要方面,数据流离群点挖掘更因其挖掘对象具有动态性、不可复读性、数据量大等特点而成为离群知识发现研究的一个难点.提出一种基于k均值分区的流数据离群点发现算法,先对数据流进行分区做k均值聚类生成中间聚类结果(均值参考点集),随后在这些均值参考点中,根据离群点的定义找出可能存在的离群点.理论分析和实验结果表明,算法可以有效解决数据流离群点检测问题,算法是有效可行的.
基于HTML模式代数的Web信息提取方法
李石君, 于俊清, 欧伟杰,
2006, 43(9):  1644-1650. 
摘要 ( 395 )   HTML ( 2)   PDF (486KB) ( 487 )  
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高效地生成提取Web信息的包装器有着广阔的应用前景,同时也是至今没有得到有效解决的难题.为此,提出了基于HTML文档的模式代数,该代数包括一致模式集等重要概念以及模式的加法运算.在此基础上,提出了一种提取Web信息的新方法,该方法采用在整个训练例子中学习表示各属性提取规则的一致模式集,再由多个模式组成的一致模式集提取数据,适用于提取具有缺省属性、多值属性、属性具有多种不同顺序的表结构网页和层次结构网页,其有效性在原型系统中通过实验得到验证.
度量空间一种自底向上索引树构造算法
刘 兵 严和平 段江娇 汪 卫 施伯乐
2006, 43(9):  1651-1657. 
摘要 ( 406 )   HTML ( 0)   PDF (587KB) ( 522 )  
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在多媒体或复杂对象数据库中,相似性搜索是一种非常重要的操作,这些操作一般可以归结为度量空间的相似性查询.提出一种新的度量空间索引数据结构(bu-tree),它是基于自底向上的分层聚类来构造索引结构,而传统的度量空间数据结构大部分是基于自顶向下构造的方法.相对于传统的构造方法,bu-tree可以在更小的索引半径内包含更多的对象,这样有利于查询的筛选.给出了bu-tree的构造算法以及相应的范围查询算法.实验表明,bu-tree的性能好于sa-tree,特别是在度量空间不是均匀分布或者查询具有较低的选择度情况下.
基于中心语块扩展的短语对齐
张春祥 李 生 赵铁军
2006, 43(9):  1658-1665. 
摘要 ( 361 )   HTML ( 0)   PDF (624KB) ( 554 )  
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短语等价对在词典编纂、机器翻译和跨语言信息检索中有着广泛的应用.提出了一种新的短语对齐方法,使用可信度较高的词典对齐结果来抽取源语言短语的译文中心语块,依据译文扩展可信度来确定源语言短语的译文统计边界.从译文中心语块出发,结合译文统计边界生成源语言短语的所有候选译文.对候选译文进行评价,从中选出最可靠的译文.同时利用贪心算法消除源语言短语译文边界之间的交叉冲突.实验结果表明,所提出的方法在开放测试中其正确率达到了82.76%,性能好于其他方法.
双十字搜索算法的快速块匹配运动估计
刘海华, 雷 奕, 谢长生,
2006, 43(9):  1666-1673. 
摘要 ( 572 )   HTML ( 0)   PDF (1040KB) ( 524 )  
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在块运动估计中,不同形状、不同大小的搜索模型对搜索速度和搜索质量有很大的影响.通过运动矢量概率分布分析,发现了运动矢量概率分布具有除中心十字偏置特性以外的方向性特性,提出了一种快速的双十字搜索(DCS)运动估计算法.该算法首先根据运动矢量概率分布的中心十字偏置性,采用小十字搜索模型(SCSP)和大十字搜索模型(LCSP)对小运动矢量进行搜索,从而减少搜索点数.然后,根据运动矢量概率分布的方向性,使用非完全对称十字搜索模型(NFSCSP)对大运动矢量进行搜索,进一步提高了搜索速度.在保持相当搜索质量的前提下,双十字搜索算法与菱形搜索算法(DS)和十字-菱形搜索(CDS)算法相比,搜索速度分别可提高70%和40%.实验结果证明双十字搜索算法是非常有效的,且具有较强的鲁棒性.
静态图像中的自适应阈值肤色检测算法
张明吉 王伟强 郑清芳 高 文
2006, 43(9):  1674-1680. 
摘要 ( 492 )   HTML ( 3)   PDF (721KB) ( 707 )  
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提出了一种基于自适应阈值的肤色检测算法.相对于固定阈值的直方图检测方法,该算法可以针对不同的图像内容产生相应的最优分割阈值.通过对肤色概率分布直方图(SPDH)的观察分析,可以提取出4点线索来帮助寻找最优阈值,在此基础上训练出一个人工神经网络分类器来确定最优阈值.同时提出了一种图像逻辑运算,可以最大限度地去除混淆背景.提出的算法在寻找最优阈值的过程中无需迭代计算,因此速度快,适合于实时应用.实验结果表明其性能优于广泛采用的固定阈值肤色检测方法.