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2017年 11卷 11期 刊出日期:2017-11-01
   
目次
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2017年11期目次
2017 Vol. 11 (11): 0- [摘要] ( 7 ) [HTML 1KB] [PDF 966KB] ( 24 )
综述·探索
1701 李舟军,张江霄,冯春辉,隋春荣
电子现金协议研究综述
随着互联网的快速发展,电子商务的规模越来越大,电子现金(e-cash)作为电子商务的一种重要支付方式,吸引了国内外很多学者对其进行研究,并设计出具有条件性、可分性、可传递性和多银行性的电子现金协议,因此如何设计出安全的具有各个特性的电子现金协议是一个非常重要的研究课题。介绍了电子现金协议的基本模型;从电子现金协议的四个特性出发,介绍了具有各个特性电子现金协议的定义、发展现状和存在问题,并给出每个特性在电子现金协议中的应用场景;分析了构造电子现金协议所需要的重要的密码学原语,以及证明了电子现金协议安全的可证明安全理论;最后综述了电子现金协议存在的问题,同时探讨了电子现金协议的最新研究方向。
2017 Vol. 11 (11): 1701-1712 [摘要] ( 11 ) [HTML 1KB] [PDF 1307KB] ( 28 )
数据库技术
1713 车庆首,李传文,张轶,邓庆绪
GAPI:GPU加速的移动对象并行索引方法
为减少加锁操作对移动对象数据库并行性能的影响并提高其吞吐量,提出一种由GPU加速的网格结合四叉树的索引方法。采用由GPU对出入节点对象进行计数并持续计算节点拆分/合并条件的方式,在不影响CPU计算能力的前提下,将存在性能瓶颈的网格节点转化为四叉树,从而减少对象数据更新时加锁操作造成的其他线程等待时间。该方法结构简单且更适用于对象不均匀分布的场景,避免了现有索引方式或在热点区域存在性能瓶颈,或需花费大量计算资源进行结构平衡等缺点。实验结果表明,该方法与现有移动对象索引方式相比具有数据吞吐量大、响应速度快等特点,在移动对象空间分布不均匀的场景下其优势更为明显。
2017 Vol. 11 (11): 1713-1722 [摘要] ( 7 ) [HTML 1KB] [PDF 1478KB] ( 25 )
1723 刘勇,谢胜男,张巍,朱敬华,王楠
社会网中时间最优的利润最大化算法研究
影响最大化问题是在社会网上寻找最具影响力的种集。目前的研究工作忽略了影响传播最大化和利润最大化的区别,以及影响范围会随着时间的推移趋于平稳。考虑用户动作日志,提出了基于时间长度的影响力分配模型IVA-T(influence value allocation-T),在此基础上首次提出了时间最优的利润最大化问题(time optimal profit maximization,OTPM),并证明了该问题为NP-hard问题。为求解OTPM问题,提出了一个有效的近似算法Profit-Max,并证明了Profit-Max算法的近似比。多个真实数据集上的实验结果表明,该算法可以有效并高效地解决OTPM问题。
2017 Vol. 11 (11): 1723-1732 [摘要] ( 8 ) [HTML 1KB] [PDF 2025KB] ( 37 )
系统软件与软件工程
1733 杜欣,吴晓斌,倪友聪,叶鹏,李松
代理模型帮助的SA层性能差分演化优化算法
为了在庞大空间中搜索软件体系结构(software architecture,SA)层最优性能改进方案,当前已涌现出一些以NSGA-II为代表的性能优化算法。然而这些算法大多未充分考虑性能改进空间的离散特性和性能评估的高计算代价特点,导致了解质量不高和优化时间过长的问题。针对这一问题,提出一种代理模型帮助的SA层性能差分演化优化算法SMDE4PO(surrogate model assisted differential evolution algorithm for performance optimization)。该算法采用多种交叉和变异策略以增大搜索空间和提高收敛速度,并运用随机森林作为代理模型以大幅减少实际性能评估的次数。在4个不同规模案例上的实验结果表明:(1)在贡献度、世代距离和超体积3个指标上SMDE4PO显著优于NSGA-II算法;(2)通过使用随机森林代理模型,在最好情况下SMDE4PO较NSGA-II算法的运行时间可降低48%。
2017 Vol. 11 (11): 1733-1746 [摘要] ( 7 ) [HTML 1KB] [PDF 2629KB] ( 26 )
1747 李吟,方建勇,江梦
面向需求覆盖的Web服务自动化测试框架
Web服务作为W3C认证的面向服务架构(service-oriented architecture,SOA)的实现方式,对外提供可用于黑盒测试的接口文档,如何有效地自动化生成测试用例成为Web服务自动化测试的首要问题。现有的测试工具对WSDL(Web services description language)的文档结构和数据之间的依赖关系考虑不足,且缺乏有效的测试数据生成方法,进而导致测试效率不高以及生成的测试用例无法覆盖全部的测试需求。为此,提出了Web服务自动化测试的技术框架,并实现了支持此框架的原型工具。该框架基于WSDL文档解析获取覆盖结构特征的SOAP(simple object access protocol)骨架集合,并采用可变力度组合测试模型生成满足元素组合的SOAP封装消息,之后通过有限状态机/接口契约模型获取操作序列测试路径,保证了操作序列测试数据的有效性。案例结果表明了所提框架生成的测试数据能够更好地满足测试需求,达到理想的测试覆盖率,并能够检测出更多的错误,且在用例规模上优于现有的方法。
2017 Vol. 11 (11): 1747-1763 [摘要] ( 6 ) [HTML 1KB] [PDF 8809KB] ( 21 )
网络与信息安全
1764 于金霞,赵翠平,张静,汤永利
安全多方空间两平行直线间距离计算
为提高三维空间两平行直线间距离协议的计算效率,基于安全两实数和平方(secure square of two real numbers sum,SSTS)计算协议与Paillier同态加密算法(Paillier homomorphic encryption algorithm,PHEA)分别提出了三维空间两平行直线间的距离计算协议。SSTS协议利用空间任一点到直线的距离推导出三维空间两平行直线间的距离,通过安全两实数和平方计算协议构造辅助数据来隐藏自己的具体数据;PHEA协议通过Paillier同态加密算法将自己直线方程的系数隐藏,能与对方进行交流计算,但不会泄露自己的具体数据;两个协议均能保密地计算出三维空间两平行直线间的距离。分别证明了两个协议的正确性,并利用模拟范例证明了两个协议的安全性。最后,对SSTS协议和PHEA协议与现有协议进行比较分析,结果表明,新协议有较低的计算复杂性和通信复杂性,比现有协议至少降低了50%。
2017 Vol. 11 (11): 1764-1774 [摘要] ( 6 ) [HTML 1KB] [PDF 1304KB] ( 27 )
1775 张燕,杜红乐
结合动态代价和协同标注的网络异常检测
针对网络行为数据中中类样本不均衡、样本标注代价大的问题,结合委员会投票和动态代价思想提出一种针对不均衡数据集的分类算法DC-TSVM(dynamic cost and cooperative labeling transductive support vector machine)。该方法在构建每个子分类器时利用类密度之间的关系动态计算各个类的错分代价,减少分类超平面的偏移,然后利用投票熵选择标注准确性较高的样本进行投票标注,减少错误的累积和传递,提高标注准确率,增强最后分类器的泛化性能。KDDCUP99数据集上的实验结果表明该方法对未知攻击有较高的检测准确率。
2017 Vol. 11 (11): 1775-1782 [摘要] ( 7 ) [HTML 1KB] [PDF 1412KB] ( 24 )
人工智能与模式识别
1783 褚晶辉,卢莉莉,吕卫,李喆
循环谱分析在心律失常分类中的应用研究
心电信号心律失常分类性能主要取决于有效的特征提取和分类器设计。针对传统心律失常分类研究中,多数研究直接利用时域或者频域特征实现心律失常分类,对于多类别的分类性能仍有待提高。鉴于此,选用循环谱分析方法实现心律失常多分类任务。假设信号处于非平稳状态,建立更符合心电信号实际状态的模型去捕捉心电信号中的隐含周期实现心律失常分类。在提取形态特征和时频域小波系数特征之外,利用循环谱技术提取了谱相关系数特征用于后续多分类任务。除此之外,比较了人工神经网络、传统支持向量机和超限学习机分类器在该实验环境下的分类性能,通过多组对比实验,结果表明,利用循环谱技术结合超限学习机分类器进行心律失常分类,可以区分10类心律失常并在MIT-BIH心律失常数据库上实现了98.13%的平均分类准确率。
2017 Vol. 11 (11): 1783-1791 [摘要] ( 6 ) [HTML 1KB] [PDF 2115KB] ( 24 )
1792 何豪杰,桂彦,李峰
具有重复场景元素的复杂自然图像颜色编辑
提出了一种针对具有重复场景元素的复杂自然图像的颜色编辑方法,在提供极少量用户交互的情况下,该方法能够快速、准确地对复杂自然图像进行颜色编辑。首先在图像中进行简单的颜色线条标记,并且使用SLIC(simple linear iterative clustering)超像素分割快速地生成图像子块区域;然后结合纹理特征和颜色特征,定义鲁棒的外观相似性距离度量,以能够捕获图像中所有的重复场景元素;最后在颜色传递过程中采用基于局部特征相似的颜色分配和基于全局的颜色传递方法进行重着色编辑处理。实验结果表明,该方法不仅极大地提高了颜色编辑的时间效率,而且在颜色编辑结果中保证了颜色传递的一致性和连续性,从而能够获得高质量的颜色编辑结果。
2017 Vol. 11 (11): 1792-1803 [摘要] ( 6 ) [HTML 1KB] [PDF 10295KB] ( 21 )
1804 杨文博,孙博文
双约束条件下PMVS的改进算法
PMVS(patch-based multi-view stereo)算法以其良好的表现,在多视立体领域得到广泛应用。然而,算法存在重建模型细节丢失与重建点位置不够精确的问题,这种情况在输入图片较少,重建场景纹理不明显时尤为严重。针对这些不足,对去除候选误匹配点及对种子点置信度的排序进行了研究:引入USAC(Universal-RANSAC)去除候选误匹配点方法;提出双约束条件策略,筛选出候选空间点中置信度较高的点作为种子点。重建模型细节与原物体的契合度有了很大提高,纹理较少模型的重建点云数明显增加,漏洞也明显减少。通过在真实数据集上的实验,验证了改进算法具有更强的有效性和实用性。
2017 Vol. 11 (11): 1804-1815 [摘要] ( 7 ) [HTML 1KB] [PDF 4589KB] ( 28 )
1816 严宇,宋 威
颜色和纹理混合描述符图像检索方法
如何从数据庞大的图像数据库中建立索引并准确检索出相关图像是现阶段急需解决的问题。从图像的局部2×2像素网格提取图像的颜色和纹理特征,其中颜色特征从经过非均匀量化的HSV颜色空间提取,定义了5类新颖的纹理结构描述符用来描述图像的纹理。通过分别提取每个颜色值的纹理特征结构得到最终的具有旋转和尺寸不变性的颜色和纹理混合特征描述符(color and texture hybrid descriptor,CTHD)。在Corel标准图片库和Corel-5K图片库中进行了实验,经过与其他图像检索方法对比,所提方法具有更好的检索准确率。
2017 Vol. 11 (11): 1816-1825 [摘要] ( 6 ) [HTML 1KB] [PDF 3330KB] ( 22 )
1826 申婧妮,王慧琴,吴萌,杨文宗
MCA分解的唐墓室壁画修复算法
壁画数字化修复工作极大降低了手工修复时带来的不可逆的风险。根据唐墓室壁画人工修复时先整体结构、后局部纹理的思路,提出一种基于形态学成分分析(morphological component analysis,MCA)分解的唐墓室壁画修复算法。首先结合唐墓室壁画的特点,采用改进的MCA方法进行图像分解,得到结构部分和纹理部分;然后根据图像分解后纹理和结构的复杂程度与稀疏程度,分别采用简化的全变分(total variation,TV)算法和K奇异值分解(K-singular value decomposition,K-SVD)算法进行修复。实验结果表明,该算法可兼顾纹理与结构的修复效果,唐墓室壁画中的裂缝现象的破损修复精度得到提高。
2017 Vol. 11 (11): 1826-1836 [摘要] ( 7 ) [HTML 1KB] [PDF 6609KB] ( 16 )
1837 冯贺,常国权,郭晓波
超复数Fourier变换耦合位置扰乱的彩色图像哈希算法
当前图像哈希算法大都是通过将彩图三分量RG、B转换成灰度图像来生成哈希,丢失了色度信息,降低了算法对篡改内容的检测精度与敏感性的不足,为了解决上述问题,提出了超复数离散傅里叶变换耦合位置随机扰乱的彩色图像哈希认证算法。首先,通过构建新的扩散系数,从而改进偏微分模型PED(partial differential equation),对输入图像进行预处理,增强算法对图像缩放的鲁棒性,从而最小化图像信息丢失对算法的影响;再引入对数极坐标变换机制,将预处理图像变成二次图像;基于超复数理论与Fourier变换,将彩图三分量RGB视为四元数的虚部,建立四元离散Fourier变换机制,提取抗旋转篡改的图像特征;并基于Logistic混沌映射,设计位置扰乱机制,对四元离散Fourier变换低频幅度系数进行随机置乱;根据置乱后的幅度系数,构建图像哈希模型;最后,引入汉明距离,优化认证阈值,建立图像哈希相似度计算模型,以评估初始图像与用户接收图像的哈希相似度,完成图像内容的真伪认证。实验结果显示:与当前图像哈希算法相比,在处理彩色图像时,该算法具有更强的鲁棒性与安全性,呈现出更好的ROC曲线特性,能够有效识别亮度、旋转、噪声以及缩放等篡改攻击。
2017 Vol. 11 (11): 1837-1848 [摘要] ( 6 ) [HTML 1KB] [PDF 5375KB] ( 16 )
1849 夏克付,李鹏飞,陈小平
基于改进粒子滤波的移动机器人行人跟踪
移动机器人对行人进行跟踪,是体现机器人智能的一个重要方面,具有广阔的发展前景和应用价值。然而环境的复杂性和行人运动的不确定性给行人的跟踪带来了极大的挑战。为此,在分析粒子滤波框架的基础上,对基本粒子滤波算法进行了两方面改进,提出了适用于移动机器人的行人跟踪方法。一方面在相似性估计阶段结合颜色信息、深度信息和社交力概念,提高了跟踪的精度;另一方面提出了二级粒子的概念,解决了粒子多样性缺失问题,提高了跟踪的准确度。在移动机器人turtlebot和公开数据集IAS-Lab上对改进的粒子滤波、序贯重要性重采样(sequential importance resampling,SIR)粒子滤波和扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法进行对比,实验结果表明,改进的粒子滤波算法明显优于其他两种算法。
2017 Vol. 11 (11): 1849-1859 [摘要] ( 6 ) [HTML 1KB] [PDF 3503KB] ( 19 )
理论与算法
1860 彭家寅
剩余格的犹豫模糊滤子理论
将犹豫模糊集概念应用于剩余格的滤子理论中,提出了剩余格的犹豫模糊滤子、犹豫模糊蕴涵滤子、犹豫模糊正定蕴涵滤子、犹豫模糊MV-滤子及犹豫模糊正规滤子的概念,研究了它们的性质,讨论了它们之间的关系,获得了它们的若干等价刻画。给出了犹豫模糊集成为犹豫模糊滤子,及犹豫模糊滤子成为犹豫模糊(正定蕴涵、MV、正规)蕴涵滤子的条件。探究了各种犹豫模糊滤子与其对应的水平滤子之间的关系,建立了剩余格的犹豫模糊Boolean滤子和犹豫模糊正规滤子的扩张定理。
2017 Vol. 11 (11): 1860-1870 [摘要] ( 6 ) [HTML 1KB] [PDF 989KB] ( 24 )
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· 《计算机科学与探索》入选中国科学引文数据库(CSCD)核心期刊(2017-2018)
· 《计算机科学与探索》杂志社更名公告
· 《计算机科学与探索》入编《中文核心期刊要目总览》2014年版
· 《计算机科学与探索》2017年第9,10期稿费已于2017年10月27日寄出
· 《计算机科学与探索》2017第10期刊物,于2017年10月11日寄出
· 2017年全国高性能计算学术年会(HPC China 2017)会议通知
· 2017年全国高性能计算学术年会(HPC China 2017)征文通知(第三轮)
· 第五届中国计算机学会大数据学术会议(CCF BigData 2017)征文通知
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