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ISSN 1000-1239 CN 11-1777/TP

当期目录

2005年 第42卷 第7期    出版日期:2005-07-15
论文
数字水印技术综述
尹 浩 林 闯 邱 锋 丁 嵘
2005, 42(7):  1093-1099. 
摘要 ( 618 )   HTML ( 7)   PDF (371KB) ( 1875 )  
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数字水印作为一种将特殊信息嵌入媒体数据的技术,近年来已成为国内外研究的热点并有着广泛的应用前景.通常数字水印被应用于数字图像、音频、视频以及其他媒体产品上以进行版权保护和验证多媒体数据的完整性.首先介绍了数字水印技术的特点和应用领域,并对其基本原理和评价标准进行了阐述,同时对数字水印的各种算法进行了分类研究与深入分析,并对不同算法进行了安全性与性能的横向比较,最后指出了数字水印今后的研究方向.
安全协议的攻击分类及其安全性评估
卓继亮 李先贤 李建欣 怀进鹏
2005, 42(7):  1100-1107. 
摘要 ( 599 )   HTML ( 0)   PDF (362KB) ( 1126 )  
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对安全协议的安全性进行全面评估是十分重要的,但难度非常大.目前大量的研究工作主要集中于分析开放网络环境下安全协议的一些特定安全属性,例如,秘密性和认证性等.为了更全面地评估安全协议的安全防护能力,从攻击者的能力和攻击后果两个角度,提出一种新的安全协议攻击分类,并分析了不同攻击类型的特点与机理.在此基础上,探讨了安全协议的一种安全性评估框架,有助于更客观地评价安全协议的实际安全防护能力和设计新的协议.
一种基于有向图模型的安全策略冲突检测方法
姚 键 茅 兵 谢 立
2005, 42(7):  1108-1114. 
摘要 ( 481 )   HTML ( 1)   PDF (422KB) ( 652 )  
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分析了现有安全策略冲突检测方法的不足,研究了分布式系统中元素之间的关系,并统一抽象成有向无环图模型(DAG),提出了一种应用该模型检测分布式系统中安全策略冲突的定量方法,并用该模型对典型的策略冲突实例做了分析.最后,测算了该模型的算法复杂度,并通过实验进行了验证.有向无环图模型(DAG)扩展了策略冲突检测的思路,为策略的实用化提供了基础.
网络服务体系结构及其形式化模型的研究
杨 鹏 吴家皋
2005, 42(7):  1115-1122. 
摘要 ( 373 )   HTML ( 0)   PDF (371KB) ( 413 )  
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下一代网络的本质是以提供网络服务为核心的,能够支撑各国政治、经济、文化、教育、国防等各个领域全面信息化的信息基础设施,单纯基于通信功能来进行层次划分的传统网络体系结构已不能适应下一代网络发展的需要.提出了一种基于交互的网络服务体系结构(INSA),作为从服务角度研究下一代网络的下一代网络服务体系结构参考模型,并详细论述了INSA参考模型的总体结构和各层功能.用构件来描述网络实体,用连接件来描述构件间交互,建立起了下一代网络服务体系结构的形式化模型,为形式化分析和验证网络服务体系结构的总体性质以及进一步研究网络服务体系结构中与服务相关的各种性质奠定了基础.
具有通信时延的AQM控制算法的稳定性
杨洪勇, 孔祥新, 张福增,
2005, 42(7):  1123-1127. 
摘要 ( 509 )   HTML ( 0)   PDF (310KB) ( 450 )  
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具有通信时延的AQM控制算法是一个复杂的动态非线性反馈系统.为了调查通信时延对Internet服务质量的影响,借助广义Nyquist判据研究了具有通信时延的AQM策略的稳定性.通过对网络系统的传递函数的分析,得到了各通信回路时延相同和时延不同条件下网络系统在平衡点的稳定性判据.这些结论表明,影响Internet性能的关键因素之一的通信时延在Internet通信过程中起着重要的作用.最后仿真验证了该判据的有效性.
数据包过滤规则的快速匹配算法和冲突检测
田大新, 刘衍珩, 李永丽, 唐 怡,
2005, 42(7):  1128-1135. 
摘要 ( 1054 )   HTML ( 1)   PDF (452KB) ( 599 )  
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通过分析数据包过滤技术中的性能瓶颈,提出了过滤规则的快速匹配算法BSLT. 该算法采用Trie数据结构存储规则表,并只在叶节点存储相应规则,节省了存储空间,其空间复杂度为O(NW),查找的时间复杂度为O(W);在匹配时采用二分法进行查找,提高了匹配速度,匹配的时间复杂度为O(N).实验证明BSLT的吞吐率在100条规则内比顺序匹配算法提高了近20%,而且规则越多,BSLT的优势越明显. 此外,分析了数据包过滤技术的另一个问题——规则冲突,给出了冲突的理论证明和查找算法.实验证明该算法能准确地检测出冲突规则.
一种提高稳定性和公平性的主动队列管理机制
汤德佑, 骆嘉伟, 张大方, 张白妮,
2005, 42(7):  1136-1142. 
摘要 ( 503 )   HTML ( 0)   PDF (489KB) ( 436 )  
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结合平均队列和负载衡量拥塞, 实现选择性丢包,提出早期选择性丢包算法(ESD). ESD采用指数函数计算丢包概率,使丢包概率随拥塞程度增大而指数递增;引入记录活跃连接状态信息的虚队列,并在虚队列上假轮转,以检测发送速率大的连接;区分非响应性连接和响应性连接,挑选丢包的候选连接,拥塞时优先丢弃候选连接在队列头部的数据包.实验结果表明,ESD可提高队列稳定性,降低Web流和RTT较大连接的丢包率,提高连接占用带宽的公平性,缩短应用响应时间.
CoPenML:基于XML的笔式用户界面构件体系结构
李 杰 秦严严 田 丰 戴国忠
2005, 42(7):  1143-1152. 
摘要 ( 467 )   HTML ( 0)   PDF (538KB) ( 341 )  
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笔式用户界面在许多领域得到了广泛应用,但现有的笔式界面技术不能支持高层次、多领域的可视化界面制作,很难实现面向软件构件的重用.因而提出一个新的解决方案,面向构件的体系结构CoPenML. 该方案基于XML语言抽象描述了笔式界面的配置组成.可用于快速生成界面原型及二次开发接口,并且在系统实现级以及场景图级两个层面上实现软件构件的重用.设计了CoPenML的体系结构并给出了界面描述语言规范.最后开发了基于CoPenML的笔式界面制作环境以及相关工具.结果表明该方案对于笔式用户界面制作是十分有效的.
基于Mediator的Web Services无回溯反向链动态合成
刘家茂 顾 宁 施伯乐
2005, 42(7):  1153-1158. 
摘要 ( 399 )   HTML ( 0)   PDF (392KB) ( 556 )  
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提出了一个基于Mediator的Web services无回溯反向链动态合成框架,在该框架下提供了一种产生式建模方法和一种用于消除合成语义冲突的参数级本体,然后使用一种无回溯反向链算法进行合成.该合成方法避免了对合成方案的优化,它的参数级本体在合成语义处理上也比前向链合成中的属性级本体的效率高,特别适合于对同样的用户输入和Web services进行多次合成以生成相同的或者不同的输出.
协同学习环境中的嵌套式知识空间模型和感知处理
詹永照 王进峰 毛启容
2005, 42(7):  1159-1165. 
摘要 ( 323 )   HTML ( 0)   PDF (389KB) ( 450 )  
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为使协同学习环境能提供合理的学习导航和灵活的感知处理,提出了嵌套式知识空间模型,其中包含知识域、知识域之间的4种关系和知识空间等.根据该模型建立的协同学习环境,可以对系统中的文档资料进行有效的组织和管理,帮助学习者找到学习目标以及所需的资料进行学习.为了消除用户在远程协同学习环境中的“孤独感”,在嵌套式知识空间模型的基础上,提出了协同学习环境中的多级感知处理模型.它包括两种感知方式:多层感知空间方式和定制监测方式.此外在感知处理模型中,为用户提供了信息过滤器和隐私保护器,可有效地进行信息过滤和隐私保护.
模糊栅格区域的层次拓扑关系模型
虞强源 刘大有 王生生
2005, 42(7):  1166-1172. 
摘要 ( 406 )   HTML ( 0)   PDF (432KB) ( 453 )  
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空间区域拓扑关系建模是空间推理和地理信息系统(GIS)等领域的一个主要研究内容,近年来模糊空间区域建模及其拓扑关系分析显现出越来越重要的作用.根据栅格数据模型下模糊区域的特征和实际应用领域中拓扑关系分析的特点,提出了一种模糊栅格区域的层次拓扑关系模型,该模型利用3个谓词的真值来分析栅格区域间的拓扑关系,将分明栅格区域作为特例统一处理,能够根据谓词的多种真值实现模糊栅格区域在多个层次上的拓扑关系分析.该模型表达能力强、易于实现,并且在实际应用中得到了令人满意的结果.
基于水平集的3D左心室表面重建
周则明, 王元全, 王平安, 夏德深,
2005, 42(7):  1173-1178. 
摘要 ( 462 )   HTML ( 0)   PDF (386KB) ( 441 )  
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提出了基于分层2D MRI图像重建3D左心室表面的算法.分层2D MRI图像能够跟踪左心室边界在成像平面内的变形,但由于缺少层间数据,层间边界形变的信息难以获取.为了重建左心室的形状,使用基于形变模型的方法:首先建立变形曲面的动力学方程;再将成像坐标系中的图像平面映射到重建坐标系,根据图像数据构造外力,使用平均曲率构造变形曲面的弹性力,然后用水平集数值解法求解动力学方程以重建左心室的表面.实验结果证明了算法的有效性.
Snake模型与深度凹陷区域的分割
王元全, 汤 敏, 王平安, 夏德深, 徐 晔,
2005, 42(7):  1179-1184. 
摘要 ( 626 )   HTML ( 0)   PDF (388KB) ( 640 )  
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在基于Snake模型的图像分割中,深度凹陷区域的分割是一个难点.尽管GVF Snake模型极大地改善了这个问题,但它需要事先求解一个偏微分方程组,增大了计算量;同时,GVF Snake模型在初始化时还存在一个“临界点”问题.探讨了深度凹陷区域的分割,用离散轮廓上顺序3点所成三角形内切圆圆心来定义离散轮廓的曲率,该曲率既能反映轮廓的弯曲程度,又具有合理的方向.基于该曲率定义了曲率外力项,构造了基于Snake模型的两阶段算法,先采用传统Snake模型使离散轮廓逼近目标边缘,然后在曲率外力的作用下使离散轮廓进入目标的凹陷区.曲率外力项的引入能较好地解决深度凹陷区域的分割问题,也可以扩展该外力项来扩大Snake模型的捕捉范围.实验结果表明该方法是有效的.
视觉语音参数的自动估计
王志明, 蔡莲红, 艾海舟,
2005, 42(7):  1185-1190. 
摘要 ( 481 )   HTML ( 0)   PDF (374KB) ( 361 )  
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视觉语音参数估计在视觉语音的研究中占有重要的地位.从MPEG-4定义的人脸动画参数FAP中选择24个与发音有直接关系的参数来描述视觉语音,将统计学习方法和基于规则的方法结合起来,利用人脸颜色概率分布信息和先验形状及边缘知识跟踪嘴唇轮廓线和人脸特征点,取得了较为精确的跟踪效果.在滤除参考点跟踪中的高频噪声后,利用人脸上最为突出的4个参考点估计出主要的人脸运动姿态,从而消除了全局运动的影响,最后根据这些人脸特征点的运动计算出准确的视觉语音参数,并得到了实际应用.
一种新的利用多帧结合检测视频标题文字的算法
王蓉蓉 金万军 吴立德
2005, 42(7):  1191-1197. 
摘要 ( 366 )   HTML ( 0)   PDF (514KB) ( 551 )  
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视频中的标题文字通常在视频信息索引和检索中起到重要作用.提出了一种新的视频标题文字的检测算法.首先采用一种新的多帧结合技术来降低图像背景的复杂度,它基于时间序列对多帧图像进行最小(或最大)像素值搜索,搜索的具体方式由Sobel边缘图来决定.然后以块为单位来进行文字与非文字的分类,即用一扫描窗口对图像进行扫描,以Sobel边缘为特征,判断其是否为文字.一个2级的金字塔被用来检测不同大小的文字.最后,提出一种新的迭代的文字区域分解方法,它能够更精确地定位文字区域的边界.实验结果表明,这种文字检测算法能够取得很高的精度和召回率.
一种新的低比特率图像压缩编码算法
王向阳, 杨红颖,
2005, 42(7):  1198-1203. 
摘要 ( 402 )   HTML ( 3)   PDF (372KB) ( 403 )  
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提出一种新的低比特率图像压缩编码算法,该算法能够通过以下措施提高SPIHT算法工作效率:①结合人眼视觉掩蔽特性,对不同区域内图像信息所对应的小波系数赋予不同视觉权值,以保证优先传输视觉上的最重要系数;②结合增设预先测试及合并前两次扫描,优化了SPIHT编码方案的分集排序过程.仿真实验结果表明,所提出的图像编码方法是一种高效的图像压缩算法,其压缩效果明显优于SPIHT等编码方法(特别是低比特率下).
基于泛逻辑学的概率命题逻辑的研究与分析
王万森, 何华灿,
2005, 42(7):  1204-1209. 
摘要 ( 367 )   HTML ( 1)   PDF (313KB) ( 482 )  
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概率逻辑是不确定推理的一个重要逻辑基础,但其目前还不太完善.泛逻辑学是何华灿教授在探索各种不确定性问题求解中建立起来的一种新的柔性逻辑体系.理论上,概率逻辑仅是泛逻辑学的一个特例.在对目前比较典型的几种概率逻辑模型进行分析的基础上,基于命题泛逻辑学的思想和方法,指出了概率命题逻辑中存在的一些主要问题,探讨了解决这些问题的思路与方法.
EM-GMPF:一种基于EM的混合高斯粒子滤波器算法
李 静, 陈兆乾, 陈世福,
2005, 42(7):  1210-1216. 
摘要 ( 502 )   HTML ( 1)   PDF (476KB) ( 475 )  
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粒子滤波器算法是一种基于贝叶斯推理和蒙特卡罗方法的非线性、非高斯动态系统的实时推理算法.因其具有灵活、易于实现、并行化等特点,成为统计学、信号处理、人工智能等领域新的研究热点,并被广泛地应用于目标跟踪等领域中.粒子滤波器算法中存在的主要问题是再取样步骤带来的粒子枯竭,从粒子滤波器的表示方法角度出发,提出了一种基于EM的混合高斯粒子滤波器算法,仿真数据和可视化跟踪实验表明,与传统的粒子滤波器算法和基于单高斯模型的粒子滤波器算法相比,该方法在降低对粒子数目需求的同时显著提高了粒子滤波器的估计性能.
一种连续值属性约简方法ReCA
商 琳, 万 琼, 姚望舒, 王金根, 陈世福,
2005, 42(7):  1217-1224. 
摘要 ( 458 )   HTML ( 1)   PDF (448KB) ( 437 )  
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属性约简是Rough集理论的主要应用和研究内容之一.现有的各种属性约简方法大多适用于离散值属性.对于连续值属性的数据处理,通常做法是先对其进行离散化.这种先期对数据进行的处理会丢失一些信息,易于使约简产生错误.针对连续值信息系统,提出了一种新的属性约简方法ReCA,该方法将连续值属性离散化与属性约简过程融为一体,以基于信息熵的不确定性度量作为适应度函数,通过进化计算同时得到约简属性集合和离散化的断点集合.实验表明,该方法不仅可以有效地进行属性约简,而且与Rough集及C4.5两种方法相比,得到的属性数目少、测试精度较高.
一种基于FBMA算法的整像素运动估计芯片的VLSI设计
何卫锋 毛志刚 吕志强 尹海丰
2005, 42(7):  1225-1230. 
摘要 ( 572 )   HTML ( 0)   PDF (417KB) ( 378 )  
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给出了一种基于全搜索块匹配算法的运动估计电路的改进结构,并完成了VLSI设计.通过采用多端口匹配策略和双时钟方案,使得在提高先前帧搜索区域像素数据重复利用率的同时,将脉动阵列的计算效率提高到74.9%. 采用TSMC 0.25μm 1P5M CMOS工艺, 完成了运动估计芯片的VLSI实现,其芯片面积为3.37mm×3.37mm, 最高工作频率为110MHz. 综合后仿真表明在89.4MHz的频率下,该电路可以对支持MPEG-4 AS Profile标准的ITU-R601格式视频图像(720×480@30Hz/NTSC或720×576@25Hz/PAL)进行基于整像素的实时运动估计.
一种改进的适合并行计算的TFQMR算法
刘 杰, 迟利华, 胡庆丰, 李晓梅,
2005, 42(7):  1235-1240. 
摘要 ( 699 )   HTML ( 0)   PDF (402KB) ( 468 )  
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TFQMR算法是一种Krylov子空间算法,常用来求解大型稀疏线性方程组.通过改变TFQMR算法的计算次序,提出了一种改进的TFQMR(ITFQMR)算法.对比TFQMR算法,ITFQMR算法的数值稳定性和TFQMR算法相同,几乎没有增加计算量,但考虑了在MIMD并行机上实现时并行算法的性能,其同步开销减少为TFQMR算法的一半,并且所有内积计算以及矩阵向量乘是独立的,没有数据相关性,可以进行计算与通信的重叠.从理论和实验两个角度来讨论ITFQMR算法的性能,当处理机台数较多时,ITFQMR算法的计算速度快于TFQMR算法.实验说明了在有64台处理机机群上进行,最快的并行ITFQMR算法的计算速度大约比TFQMR算法快20%.
最佳匹配问题的DNA表面计算模型
陈治平 李小龙 王 雷 林亚平 蔡立军
2005, 42(7):  1241-1246. 
摘要 ( 532 )   HTML ( 0)   PDF (332KB) ( 441 )  
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基于最佳匹配问题的问题解空间,采用荧光标记的策略,给出了一种新的最佳匹配问题的DNA表面计算模型,该模型首先将问题解空间的DNA分子固定在固体载体上,然后通过进行相应的生化反应来求得最佳匹配问题的所有解.与已有的最大匹配问题的DNA表面计算模型相比,新模型在检测边的过程中不需要使用观察法,且边的排列顺序不影响解空间的生成过程.因此,新模型具有更好的性能.
软件体系结构分析与评价方法评述
刘 霞, 李明树, 王 青, 周津慧,
2005, 42(7):  1247-1254. 
摘要 ( 532 )   HTML ( 0)   PDF (374KB) ( 572 )  
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近年来,软件体系结构逐渐成为软件工程领域的研究热点以及大型软件系统开发和产品线开发中的关键技术.体系结构分析评价的目的是为了识别体系结构设计中的潜在风险,帮助开发人员进行设计决策.从软件体系结构的概念出发,分类介绍了体系结构描述的不同观点,评述了国内外有代表性的分析评价方法和工具.最后探讨了软件体系结构分析评价研究中存在的不足及其原因,作为总结,给出体系结构分析评价未来的发展方向.
一种基于数据融合和方法融合的时空综合预测算法
徐 薇, 黄厚宽, 王英杰,
2005, 42(7):  1255-1260. 
摘要 ( 647 )   HTML ( 2)   PDF (397KB) ( 1026 )  
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时空数据挖掘是数据挖掘中的重要研究内容,其中时空预测的应用领域最为广泛.针对目前时空预测方法中的不足,提出了一种基于数据融合和方法融合的时空综合预测算法.该方法首先采用统计学原理对目标对象本身的时序进行预测;然后通过神经网络解算相邻对象的空间影响,继而对混合数据序列使用时空自回归预测模型;最后使用线性回归将单个的时间预测、空间预测和时空预测有效地融合在一起,得到综合预测结果.应用该方法预测铁路客流,突破了传统铁路客流预测方法的局限,实验结果表明了算法的有效性.
基于互关联后继树的XML索引技术
雷向欣 胡运发 杨智应 刘 勇 张 凯
2005, 42(7):  1261-1271. 
摘要 ( 565 )   HTML ( 1)   PDF (700KB) ( 370 )  
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提出了一种新的根树节点编码方法——基于叶序区间的节点编码(LOINS).编码方法只需对根树后序遍历一次即可完成,能实现常数时间内对任意两个树节点间前后代关系的判断.同时,结合互关联后继树模型(IRST)的标引性、可压缩性等特点,提出基于IRST的根树索引模型IsBaRTI-I,及对该模型空间优化的索引模型IsBaRTI-II. IsBaRTI-I,II采用树节点名称(标签)及其在根树(XML文档树)中的出现计数索引节点间的父子关系和节点叶序区间编码,实现索引结构和节点编码的相互统一. IsBaRTI-I,II索引建立时间、空间代价小,可快速查询满足XPath表达式在XML文档树中的节点序列和路径.
服务体模型与操作系统内核设计技术
李 宏 陈香兰 吴明桥 龚育昌 赵振西
2005, 42(7):  1272-1276. 
摘要 ( 376 )   HTML ( 2)   PDF (246KB) ( 458 )  
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操作系统内核通常分为宏内核和微内核两类,前者可扩展性与可维护性很差,而后者效率低下,缺乏实用性.服务体模型是一种新型的操作系统构造模型,该模型使其存储抽象与运行抽象相分离,并采用一种新的基于消息推动的通信机制,既保持了微内核模型灵活和可扩展性,又具有很高的运行效率. MiniCore是基于服务体模型的一个原型操作系统,通过将该操作系统应用于路由器硬件实验平台,以实例说明了所提出操作系统构造模型的优越性.
适用于扫描测试中的测试响应压缩电路设计
韩银和, 李晓维, 李华伟,
2005, 42(7):  1277-1282. 
摘要 ( 479 )   HTML ( 0)   PDF (329KB) ( 362 )  
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测试向量响应压缩电路分为组合压缩电路和时序压缩电路两种.提出一种新的时序压缩电路:锥-压缩器.由于该电路是单输出的,所以总能保证最大压缩率.根据扫描测试中故障出现的特点,通过引入等价概念和两条设计规则来保证该响应压缩电路能够避免2,3和任何奇数个错误位抵消的情况.这两条设计规则同样适用于处理测试响应中出现未知位的情况.提出的基于随机选取生成算法可以自动生成该压缩电路.最后用实验数据从性能和代价两方面分析了锥-压缩器的适用性.