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ISSN 1000-1239 CN 11-1777/TP

当期目录

2010年 第47卷 第1期    出版日期:2010-01-15
论文
保细节的网格刚性变形算法
赵 勇, 肖春霞, 石 峰, 彭群生,
2010, 47(1):  1-7. 
摘要 ( 754 )   HTML ( 5)   PDF (1294KB) ( 933 )  
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提出了一种新的保细节的变形算法,可以使网格模型进行尽量刚性的变形,以减少变形中几何细节的扭曲.首先根据网格曲面局部细节的丰富程度,对原始网格进行聚类生成其简化网格;然后对简化网格进行变形,根据其相邻面片变形的相似性,对简化网格作进一步的合并,生成新的变形结果,将该变形传递给原始网格作为初始变形结果.由于对属于同一个类的网格顶点进行相同的刚性变形,可在变形中较好地保持该区域的表面细节,但分属不同类的顶点之间会出现变形的不连续.为此,通过迭代优化一个二次能量函数,对每个网格顶点的变形进行调整来得到最终变形结果.实验结果显示, 该算法简单高效,结果令人满意.
一种基于混合模型的实时虚拟人服装动画方法
毛天露 夏时洪 朱小龙 王兆其
2010, 47(1):  8-15. 
摘要 ( 651 )   HTML ( 1)   PDF (1772KB) ( 672 )  
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实时服装动画生成技术能够为三维虚拟角色实时地生成逼真的服装动态效果,在游戏娱乐、虚拟服装设计展示等领域有着广泛的应用前景.其难点在于如何建立服装动画计算模型,在实时计算的前提下获得最佳的服装动画生成效果.在对服装模型与人体模型在运动过程中发生的位置冲突(collision, 也称碰撞)进行分析的基础上,研究并提出了一种基于混合模型的实时虚拟人服装动画计算模型.首先,根据服装动画样本数据中服装与人体发生位置冲突的信息,对服装与人体的运动相关性进行分析;在此基础上,提出并实现一种新的混合策略,将具有较好服装动态模拟效果的动力学计算模型与具有较高计算效率的几何变形方法进行混合,建立支持实时计算且效率可动态控制的服装动画计算模型.实验结果表明,该计算模型能够实时地生成具有较好视觉逼真性的服装动画.
人脸遮挡区域检测与重建
王志明, 陶建华,
2010, 47(1):  16-22. 
摘要 ( 1094 )   HTML ( 8)   PDF (1661KB) ( 597 )  
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提出一种基于模糊主分量分析技术(FPCA)的人脸遮挡检测与去除方法.首先,有遮挡人脸被投影到特征脸空间并通过特征脸的线性组合得到一个重建人脸.计算重建图与原图的差图像,加权滤波后并归一化作为被遮挡的概率,以此概率为权重由原图和重建图合成新的人脸.在后续迭代中,根据遮挡概率使用模糊主分量分析进行分析重建,并使用累积误差进行遮挡检测.实验结果表明,算法可精确定位人脸遮挡区域,得到平滑自然的重建人脸图像,优于经典的迭代PCA方法.
一种基于奇异值分解的图像匹配算法
赵 峰, 黄庆明, 高 文,
2010, 47(1):  23-32. 
摘要 ( 1119 )   HTML ( 7)   PDF (2084KB) ( 791 )  
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图像匹配技术在计算机视觉、遥感和医学图像分析等领域有着广泛的应用背景.针对传统的相关匹配算法计算量大、对图像旋转敏感等问题,提出一种新的基于奇异值分解的图像匹配算法.首先在待匹配图像中分别提取带主方向的角点作为特征点,通过计算特征点间经旋转补偿的归一化互相关值建立特征点相似度矩阵,然后利用奇异值分解算法生成特征点匹配矩阵并获得特征点间的一一对应关系.在复杂自然图像上的实验结果表明,算法能够匹配任意角度旋转的图像,对局部遮挡、光照变化、随机噪声等具有较强的健壮性,并具有较快的计算速度和较高的匹配精度.此外,该算法易于和其他匹配技术进行融合并获得性能提升,其与SIFT描述子结合的匹配实验结果表明,该算法具有良好的扩展性和实用性.
片相似性各项异性扩散图像去噪
陈 强, 郑钰辉, 孙权森, 夏德深,
2010, 47(1):  33-42. 
摘要 ( 856 )   HTML ( 0)   PDF (3284KB) ( 672 )  
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提出了一种基于片相似性的各项异性扩散图像去噪方法.传统的各项异性图像去噪方法都是基于单个像素点的灰度相似性(或梯度信息),不能很好地保持弱梯度边缘和纹理等细节信息.基于片相似性的非局部图像去噪方法由于利用了邻域像素的灰度相似性,而能够很好地保持纹理等细节信息.将片相似性思想引入到各项异性扩散中,利用片相似性构造扩散函数,同时将片相似性各项异性扩散模型扩展到彩色图像的去噪.实验结果表明,提出的改进方法能很好地保持纹理等细节信息,不存在各项异性扩散普遍存在的明显的阶梯效应,同时比非局部图像去噪方法速度快.医学图像去噪实例也表明所提出方法具有很好的应用前景.
基于软硬数据的多点地质统计法在图像统计信息重构中的应用研究
张 挺, 卢德唐, 李道伦, 杜 奕,
2010, 47(1):  43-52. 
摘要 ( 612 )   HTML ( 3)   PDF (2330KB) ( 683 )  
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仅使用硬数据或无条件数据时,图像统计信息的重构会比较困难而且精度不高.如果在重构过程中加入软数据,则可以提高图像重构的准确性.结合使用软数据和硬数据,提出了一种利用多点地质统计法重构图像统计信息的方法.该方法在再现训练图像特征模式的过程中,将软数据和硬数据同时作为条件数据,因此可以提高重构图像的精度.实验表明,与仅使用硬数据和无条件数据的情况相比,该方法重构的图像具有与真实体数据更为相似的结构特征.
一种基于自适应区域分割的地形模型简化方法
张慧杰, 吕英华, 刘淑华,
2010, 47(1):  53-61. 
摘要 ( 570 )   HTML ( 0)   PDF (2557KB) ( 513 )  
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鉴于统一误差计算模型简化方法自适应性差的问题,提出了一种根据地势特征自适应分割地形区域从而有选择性地进行误差计算和模型简化的方法.针对地形模型数据量大的特点,建立了细节层次结构,并证明了空间快速索引方法的有效性.为了解决平缓地势区域分割困难的问题,提出了基于凸点和扩散点相结合的特征选择算法,并有效控制了特征点的密度.在此基础上提出了多分辨率邻域节点查找与匹配方法,实现了区域的快速粗粒度分割. 提出了地表起伏度计算方法,进一步评价了分割区域的地势特征,从而对部分区域进行细分处理.在真实数据上进行了实验研究,结果表明算法性能以及简化模型的精度和自适应性较好.
基于样例的交互式三维动画的生成
卢涤非 任文华 李国军 斯 进
2010, 47(1):  62-71. 
摘要 ( 541 )   HTML ( 3)   PDF (2735KB) ( 429 )  
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在基于草图的三维动画复制的基础上,提出了基于样例的交互式三维动画生成方法.在保留源动画基本风格的前提下,用户可以加入自己的创作思想.该方法不需要源网格和目标网格有相同的顶点数和三角面片数,也不需要有类似的拓扑信息.该方法由以下几个步骤组成:1)使用线型草图在源网格和目标网格间建立对应关系;2)在目标对象上设置控制点;3)交互地调整控制点,通过优化算法,计算出对应于各个样例姿势的权重,合成适合各个控制点的目标对象的关键帧.该方法直观易用,可以生成逼真的三维动画.通过一系列不同的样例姿势,在不同数量控制点的情况下测试了计算结果,验证了其可行性.
一种挖掘压缩序列模式的有效算法
童咏昕, 张媛媛, 袁 玫, 马世龙, 余 丹, 赵 莉,
2010, 47(1):  72-80. 
摘要 ( 777 )   HTML ( 1)   PDF (1574KB) ( 604 )  
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从序列数据库中挖掘频繁序列模式是数据挖掘领域的一个中心研究主题,而且该领域已经提出和研究了各种有效的序列模式挖掘算法.由于在挖掘过程中会产生大量的频繁序列模式,最近许多研究者已经不再聚焦于序列模式挖掘算法的效率,而更关注于如何让用户更容易地理解序列模式的结果集.受压缩频繁项集思想的启发,提出了一种CFSP(compressing frequent sequential patterns)算法,其可挖掘出少量有代表性的序列模式来表达全部频繁序列模式的信息,并且清除了大量的冗余序列模式.CFSP是一种two-steps的算法:在第1步,其获得了全部闭序列模式作为有代表性序列模式的候选集,与此同时还得到大多数的有代表性模式;在第2步,该算法只花费了少量的时间去发现剩余的有代表性序列模式.一个采用真实数据集与模拟数据集的实验研究也证明了CFSP算法具有高效性.
基于KL距离的非平衡数据半监督学习算法
许 震, 沙朝锋, 王晓玲, 周傲英,
2010, 47(1):  81-87. 
摘要 ( 1073 )   HTML ( 2)   PDF (1561KB) ( 699 )  
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在实际应用中,由于各种原因时常无法直接获得已标识反例,导致传统分类方法暂时失灵,因此,基于正例和未标识集的半监督学习顿时成了理论界研究的热点.研究者们提出了不同的解决方法,然而,这些方法都不能有效处理非平衡的分类问题,尤其当隐匿反例非常少或训练集中的实例分布不均匀时.因此,提出了一种基于KL距离的半监督分类算法——LiKL:依次挖掘出未标识集中的最可靠正例和反例,接着使用训练好的增强型分类器来分类.与其他方法相比,不仅提高了分类的查准率和查全率,而且具有鲁棒性.
一种应用于Deep Web数据集成系统中的查询松弛策略
申德荣 马 也 聂铁铮 寇 月 于 戈
2010, 47(1):  88-95. 
摘要 ( 576 )   HTML ( 0)   PDF (1223KB) ( 491 )  
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针对Deep Web环境中存在的失败查询,提出了一种有效的查询松弛策略.所有Deep Web资源按查询接口属性分组,组成全局数据源关系图(DRG);针对特定查询将DRG转换为对应该查询请求的数据源关系图;利用该DRG,按照特定的规则进行查询松弛和执行处理.针对查询松弛导致的部分结果可能与用户查询请求的相似度较低的问题,提出先通过Skyline方法对结果进行筛选,然后再根据各个结果实例与用户查询的相似度进行Top-k排序,最后将最接近用户要求的结果集返回给用户.通过实验验证了提出的查询松弛策略的有效性.
基于穿行次数的大规模图数据路径查询
许世峰 高 军 杨冬青 王腾蛟
2010, 47(1):  96-103. 
摘要 ( 583 )   HTML ( 4)   PDF (880KB) ( 550 )  
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在涉及复杂图(graph)数据的场景中,图的距离查询和路径查询有着重要的应用.有些应用涉及到规模巨大的图,并且要求快速的查询响应.为此需要高效的查询策略.通过研究可以发现,图内部节点的重要程度往往是不同的,并且可以利用节点的“穿行次数”度量节点的重要性.根据穿行次数为节点构建标签,并保证仅根据节点标签就能处理图的距离查询和路径查询,从而避免对图的遍历,这是一个基本的查询策略.这些标签的规模要尽量小,以降低空间开销、提高查询速度;而其构建过程却要足够快,以保证构建效率.将这个基于穿行次数的查询处理策略称为“穿行次数算法”,最终的实验结果验证了该算法的有效性.
基于路网的不确定性轨迹预测
郭黎敏, 丁治明, 胡泽林, 陈 超,
2010, 47(1):  104-112. 
摘要 ( 969 )   HTML ( 1)   PDF (927KB) ( 900 )  
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移动对象的轨迹预测研究已成为当前移动对象研究中关注的热点,移动对象的轨迹预测技术具有高度的研究价值及广阔的应用前景.目前移动对象的轨迹预测方法主要是针对历史轨迹确定的欧氏空间轨迹预测,但有相当一部分的应用要求预测历史轨迹存在不确定性的移动对象在受限路网中的轨迹.为了解决这一问题,首先提出了不确定性轨迹的生成方法及其表示形式,然后提出了一种基于路网的不确定性轨迹频繁模式挖掘算法,最后给出了利用索引快速查找轨迹模式并进行预测的方法.实验结果表明该方法具有较高的预测准确率、较好的查询效率以及较低的存储空间.
基于Contourlet域特征点的抗几何攻击水印方法
楼偶俊
2010, 47(1):  113-120. 
摘要 ( 653 )   HTML ( 0)   PDF (1785KB) ( 547 )  
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有效抵抗几何攻击的水印算法是目前水印技术研究的难点之一,很小的几何变形就可能使大多数水印算法失效.对图像Contourlet变换和Harris-Affine算子的特性进行了分析和讨论,在此基础上提出了一种以仿射不变特征点的基于Contourlet的抗几何攻击水印算法.首先,用Contourlet变换提取出多尺度、多方向的纹理信息;再用Harris-Affine检测算子从变换域的中、低频方向子带中提取出仿射不变特征点,结合自适应局部结构的特征尺度确定特征区域,并用U变换对其归一化处理,水印就自适应地嵌入到归一化后的区域中;水印嵌入采纳矢量量化的策略,将水印信息重复嵌入到不同方向子带、多个不相交的局部仿射不变特征区域.检测时,利用特征点实现水印的重同步,采用“多数原则”来提取水印的位信息,无需求助于原始图像.仿真结果表明,算法不仅具有较好的透明性,而且对常规信号处理和去仿射攻击均具有较好的鲁棒性
基于位置服务中的连续查询隐私保护研究
潘 晓 郝 兴 孟小峰
2010, 47(1):  121-129. 
摘要 ( 726 )   HTML ( 0)   PDF (1330KB) ( 608 )  
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近年来,伴随着移动计算技术和无限设备的蓬勃发展,位置服务中的隐私保护研究受到了学术界的广泛关注,提出了很多匿名算法以保护移动用户的隐私信息.但是现有方法均针对snapshot查询,不能适用于连续查询.如果将现有的静态匿名算法直接应用于连续查询,将会产生隐私泄露、匿名服务器工作代价大等问题.针对这些问题,提出了δp-隐私模型和δq-质量模型来均衡隐私保护与服务质量的矛盾,并基于此提出了一种贪心匿名算法.该算法不仅适用于snapshot查询,也适用于连续查询.实验结果证明了算法的有效性.
一般性粒子滤波算法收敛特性
曲彦文 张二华 杨静宇
2010, 47(1):  130-139. 
摘要 ( 766 )   HTML ( 5)   PDF (1032KB) ( 489 )  
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粒子滤波算法在处理最优滤波问题时受到了广泛的重视,对此类算法的收敛性研究是该领域研究的热点问题.首先介绍了一种变换的一般性粒子滤波算法,与一般性粒子滤波算法不同,在每次执行重要性采样步骤后,新算法需要判别是否需要重新执行重采样步骤和重要性采样步骤.随后对新算法的几乎必然收敛性进行了分析,并将对新算法的收敛性讨论推广到一般性粒子滤波算法中.研究了当感兴趣函数在扩展状态后验联合分布下四阶距存在并且递归次数有限时,由一般性粒子滤波算法得出的估计几乎收敛于最优估计的充分条件.最后,通过一组仿真实验来说明一般性粒子滤波算法的几乎必然收敛性.
一种用于信任管理的新主观逻辑
王 进, 孙怀江,
2010, 47(1):  140-146. 
摘要 ( 628 )   HTML ( 2)   PDF (716KB) ( 503 )  
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提出了一种新主观逻辑.原主观逻辑是进行不确定性推理的一个理论框架,它建立在D-S证据理论的框架之上,是标准逻辑和概率演算的扩展,由于其在信任管理中的成功应用而被广泛关注.但是它要求鉴别框架元素必须是互斥的.提出的新主观逻辑是在Dezert-Smarandache理论的框架上对原主观逻辑的一个扩展,解决了这个强约束,能够同时处理不确定和矛盾的信息.另外,推导了3个逻辑算子,并且证明是原主观逻辑的逻辑算子的扩展.定义了两个证据算子,并指出原主观逻辑的合意算子的缺点.最后,通过实验说明其计算复杂度是可以接受的.
基于离散微粒群算法的动态Web服务选择
范小芹, 蒋昌俊, 方贤文, 丁志军,
2010, 47(1):  147-156. 
摘要 ( 636 )   HTML ( 0)   PDF (2083KB) ( 529 )  
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Web服务作为一种新型的Web应用模式近年来得到了迅速的发展.如何高效动态地把现存的各种Web服务整合起来以形成新的满足不同用户需求的增值的复杂服务,已成为新的应用需求和研究热点.针对服务选择问题,设计了一种面向动态Web服务选择的离散微粒群算法,并结合服务选择研究背景,提出了3种速度计算算子和一种位置进化方程.针对进化算法容易陷入局部极值这一共同缺陷,定义了微粒无希望/重希望准则,以保证微粒群的多样性,增强全局搜索能力.理论分析和实验结果表明,该算法不仅具有较快的收敛速度,而且具有较好的全局收敛性能;同时说明Max运算在服务选择中具有较好的综合性能.
工作流管理系统中一种概率性分析和调整时间约束的方法
韩 锐 刘英博 闻立杰 王建民
2010, 47(1):  157-163. 
摘要 ( 607 )   HTML ( 1)   PDF (1282KB) ( 478 )  
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时间管理是工作流管理系统应提供的重要功能,其中一个关键问题是分析时间约束的可行性,并调整时间约束以避免可能出现的违反.然而,在高度不确定的工作流环境下,传统定性的时间约束分析结果过于严格.因此,提出概率时间约束工作流网来描述时间约束下的工作流流程.基于该网提出一种方法,以随机的形式分析活动满足时间约束的概率.该概率能帮助流程管理者灵活地分析时间约束的可行性,进一步为时间约束调整提供精确的指导.此外,用一个实际工作流管理系统中的例子验证工作的有效性.
E-R模型的回答集编程表示
李 鑫, 李 凡, 边杏宾, 刘启和,
2010, 47(1):  164-173. 
摘要 ( 790 )   HTML ( 0)   PDF (1048KB) ( 542 )  
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作为一种广为接受的语义数据模型,E-R模型被广泛地应用于数据库设计阶段.但是E-R模型自身却存在某些缺陷,这些缺陷制约了对其进一步的应用.针对E-R模型的改进,目前主要存在基于图形表示和描述性逻辑表示两种途径.但是,前者仍然不具有自动推理能力,而后者却存在表示能力弱、与数据库兼容性不足等缺陷.为克服以上缺陷,提出一种利用回答集编程(answer set programming)表示E-R模型的新方法.首先,对应于数据库的E-R模式被区分为基本和扩展两种类型,并分别完成它们的语法与语义定义.其次,利用回答集编程完成以上两类模式的逻辑编程表示.最后,完成表示的正确性证明.提出的方法不仅为E-R模型提供了一种新的逻辑表示途径,而且相对原有的两种E-R模型改进途径具有明显的优势.更为重要的是该研究成果使得应用E-R模型实现异构数据库之间的语义协作成为可能.
GPE:一种基于图模型的NFS有意义结果确定模型
李晓光 宋宝燕
2010, 47(1):  174-181. 
摘要 ( 590 )   HTML ( 0)   PDF (1081KB) ( 485 )  
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XML非完全结构查询(NFS)允许用户利用部分XML结构信息,甚至仅仅是关键字来描述查询要求,是在缺乏完整的XML文档结构信息情况下的重要查询手段.针对图模型下的NFS有意义结果判断问题,在PE模型基础上提出一种基于图的有意义结果判断模型GPE,包括结果粒度、模式实体定义、等价模式定义和判断规则;针对标签歧义性和复杂的结构语义, GPE提出一种结合基于领域字典的语境受限的标签语义相似性和模式结构相似性的等价模式计算方法.通过在实际数据集和XML实验数据上的实验表明,GPE模型在查准率和查全率上均有较大提高.
一种服务器透明的外包数据库查询验证方法
张 敏 洪 澄 陈 驰
2010, 47(1):  182-190. 
摘要 ( 581 )   HTML ( 1)   PDF (1484KB) ( 574 )  
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查询验证作为外包数据库(ODB)重要安全需求之一,旨在向用户证明其所得查询结果集的正确性与完备性.目前大多数查询认证方法以服务器为验证中心,这不仅需要扩展数据库服务器功能,而且增加了服务器负担.提出一种服务器透明模式的查询验证方法 (签名链,简称CES),将验证对象 (VO)嵌于外包数据库表内部,数据库服务器通过常规的数据库服务实现数据内容与验证对象的检索.该方法避免了对服务器功能扩展或成为计算瓶颈,并且保证了ODB并发更新操作时VO的一致性.
支持块编辑距离的索引结构
王 斌, 郭 庆, 李中博, 杨晓春,
2010, 47(1):  191-199. 
摘要 ( 684 )   HTML ( 1)   PDF (1767KB) ( 536 )  
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在近似字符串匹配中,传统的编辑距离不能很好地衡量诸如人名、地址等数据的相似关系,而块编辑距离可以很好地衡量两个字符串的相似性.如何有效地支持块编辑距离,进行近似字符串查询处理具有重要的意义.计算两个字符串的块编辑距离是一个NP完全问题,因此希望提供有效的方法可以增强过滤能力,并减少假通过率.设计了一种支持移动编辑距离的新颖的索引结构SHV-Trie,通过研究移动编辑距离的操作特性,使用字母出现的频率作为支持移动编辑距离操作的一个下界,并且提出相应的查询过滤算法,同时,针对索引SHV-Trie的空间开销过大的问题,提出一种优化字母排列的索引结构和一种压缩的索引结构及相关查询过滤算法.真实数据集上的实验结果与分析显示了所提出的索引结构具有良好的过滤能力,并通过减少效率假通过率提高查询的效率.