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• 2015年, 第10期　刊出日期：2015-10-25 上一期    下一期
  本期栏目： 论文

论文

基于移动医疗大数据平台下深度最优匹配算法的机会网络转发机制  

雒续源1,2，陈志刚1,2，王云华3，吴 嘉1,2，关培源1,2,李乐1,2

2015, 37(10): 1799-1805. doi:

摘要 ( 143 )   PDF (1344KB) ( 222 )   　　

通过分析在移动医疗大数据平台下，机会网络中节点传递信息方式的特点，遍历所有邻接节点，对两节点的数据进行比较，通过最优匹配方式，选择匹配结果最优的邻接节点作为下一跳的节点，从而找出一条使数据高效转发的路径。根据此过程，提出一种基于移动医疗大数据平台下深度最优匹配算法的机会网络转发机制，即DOM算法，用来匹配节点中的数据分组，从而选择一条数据高效转发的路径。通过与机会网络中的经典算法比较，表明DOM算法能够在数据传播的过程中减少冗余数据并且显著提高传输成功率。

云计算环境下安全的极限学习机外包机制

林加润1，殷建平1，蔡志平1，朱明1，程勇2

2015, 37(10): 1806-1810. doi:

摘要 ( 97 )   PDF (454KB) ( 218 )   　　

应用程序中涉及到的数据日益扩大且结构日益复杂，使得在大规模数据上运行极限学习机ELM成为一个具有挑战性的任务。为了应对这一挑战，提出了一个在云计算环境下安全和实用的ELM外包机制。该机制将ELM显式地分为私有部分和公有部分，可以有效地减少训练时间，并确保算法输入与输出的安全性。私有部分主要负责随机参数的生成和一些简单的矩阵计算；公有部分外包到云计算服务器中，由云计算服务商负责ELM算法中计算量最大的计算MoorePenrose广义逆的操作。该广义逆也作为证据以验证结果的正确性和可靠性。我们从理论上对该外包机制的安全性进行了分析。在CIFAR10数据集上的实验结果表明，我们所提出的机制可以有效地减少用户的计算量。

几种确定型量子程序的可达和终止验证

雷红轩1,2,傅丽3

2015, 37(10): 1811-1916. doi:

摘要 ( 106 )   PDF (386KB) ( 161 )   　　

讨论了单量子比特空间中,比特翻转、相位翻转、去极化、幅值阻尼和相位阻尼等量子信道作为特殊的非确定型量子程序—确定型量子程序,从计算基态运行时程序的可达集合和它们终止及发散的情况。研究表明:这些量子信道从计算基态运行时,有的量子程序的终止和发散与刻画量子信道的参数有紧密的联系,而有的量子程序的终止和发散与刻画量子信道的参数没有联系。

FlatVC:云环境下虚拟机集群的扁平化版本控制

胡明昊，张钊宁，李紫阳，彭宇行

2015, 37(10): 1817-1824. doi:

摘要 ( 115 )   PDF (821KB) ( 161 )   　　

IaaS的发展使得云服务能够快速地部署虚拟机集群。然而，在部署过程中虚拟机群的版本控制效率不高。目前的版本控制方法存在网络负载大、操作速度慢的问题。提出一种新颖的虚拟机集群版本控制方法，叫做FlatVC。FlatVC在计算节点增量地生成虚拟机版本，以避免将版本数据传输至存储节点，并在虚拟机版本恢复时按需传输版本数据，因此减小了网络传输负载并加速了版本控制过程。通过使用缓存树结构来共享网络传输数据，FlatVC减小了根节点数据传输压力。此外，我们针对增量版本所构成的版本链进行了I/O优化，避免了版本链导致的性能下降。实验结果显示，FlatVC能有效地实施虚拟机集群版本控制，加速版本生成以及恢复过程。

数字通道传输延迟时间测量方法研究

顾梦霞

2015, 37(10): 1825-1830. doi:

摘要 ( 142 )   PDF (608KB) ( 233 )   　　

在集成电路测试领域，传输延迟时间tPD是一个非常重要的参数,其不仅反映集成电路对信号的响应速度，也是集成电路测试系统交流参数测量准确的重要影响因素。详细分析了集成电路测试系统传输延迟时间产生的原因，及其对待测器件交流参数测量结果的影响。提出了基于时域反射技术的集成电路测试系统数字通道传输延迟测量方法，并在泰瑞达J750EX集成电路测试系统上进行了实验验证。通过对实验数据的分析，表明该方法能有效测量数字通道传输延迟时间，提高集成电路测试系统交流参数测量准确度。

基于用户身份标识的外设访问控制方法

陈松政，魏立峰

2015, 37(10): 1831-1835. doi:

摘要 ( 95 )   PDF (501KB) ( 148 )   　　

针对现有设备访问控制方法控制粒度粗、控制方式单一的问题，提出一种基于用户身份标识的外设访问控制方法。该方法利用角色外设访问控制列表、用户组外设访问控制列表、用户外设访问控制列表实现了对外设的灵活、细粒度控制。结合Linux操作系统进行了结构设计和实现，通过设备特征数据库实现对各种外设的甄别，通过策略数据库实现对外设的角色、用户组和用户控制，通过访问仲裁实现对外设的灵活访问控制，并对所有操作进行审计。最后，通过功能测试验证了方法的有效性，分析了方法的特点。

基于延时影响因子的应用层多播ASD模型改进研究

崔建群1，王博伦1，熊涛1，吴黎兵2

2015, 37(10): 1836-1842. doi:

摘要 ( 98 )   PDF (600KB) ( 173 )   　　

为提高应用层多播的稳定性和效率，在原ASDTS模型上加以改进，提出一种基于延时因子的ASDDIF模型。该模型可以在新节点探测整个多播网络的基础上自主选择加入方式，使新节点给整个多播组带来的延时最小，构建高效率、高分发度的多播树。仿真实验表明ASDDIF模型在构建多播网络的时候能够构建高效率的转发路径，有效降低多播的时延。

基于历史传输效率的最小传输延迟算法设计

谭紫逸1，陈志刚1，2，吴嘉1，2 ，张魏斌1

2015, 37(10): 1843-1849. doi:

摘要 ( 97 )   PDF (673KB) ( 159 )   　　

机会网络的数据交换不需要完整的路径，且传递数据是基于节点机会移动和机会相遇。相对于传统网络来说，达到了绿色节能的目的。但是，机会网络中节点逐跳传递数据存在较大的传输时延和大量的数据副本，造成传递过程中节点能量的过度消耗，为了取得较小的传输时延和较少的数据副本，本文提出基于历史传输效率的最小传输延迟算法MDBHE算法，根据历史的传输效率构建一条局部效率高且传输时间短的传递路径。仿真实验结果表明，MDBHE算法与传统的机会路由算法相比，缩短了传输时延，提升了机会网络的传递成功率。

基于事件逻辑的改进NeedhamSchroeder协议安全性证明

刘欣倩，肖美华，程道雷，梅映天，李伟

2015, 37(10): 1850-1855. doi:

摘要 ( 112 )   PDF (487KB) ( 151 )   　　

安全协议是现代网络安全的基础，密码协议的安全性证明是一个挑战性的问题。事件逻辑是一种描述分布式系统中状态迁移的形式化方法，用于刻画安全协议的形式化描述，是定理证明的基础。用事件序语言、事件类和一个表示随机数、密钥、签名和密文的原子类，给出身份认证协议可以被形式化定义和强认证性证明理论。利用该理论对增加时间戳的NeedhamSchroeder协议安全性进行证明，证明改进的NeedhamSchroeder协议是安全的。此理论适用于类似复杂协议形式化分析与验证。

一种基于可信计算平台的无线传感器网络标识密钥更新方法

文松,吴钊,郑毅

2015, 37(10): 1856-1861. doi:

摘要 ( 88 )   PDF (479KB) ( 213 )   　　

针对无线传感器网络使用标识密码的密钥更新问题，设计了一种以可信计算平台为密钥生成中心，利用单向函数构造随机数池的高效密钥更新方案，使得传感器节点既能对密钥更新消息进行验证，又不至于引起过多的网络通信。为保证通信密钥的安全性，使用可信计算平台作为密钥生成中心，保证了密钥源头的安全。密钥更新时，利用可信计算平台的特性对其平台配置情况进行验证，来判断其所发出的消息和密钥的真实性与完整性。利用单向函数产生随机数池，一方面使得传感器节点可以验证消息的真实性，另一方面可以抵抗重放攻击。关键词：

主从交换式以太网中跨多Switch传输消息实时调度研究

檀明

2015, 37(10): 1862-1868. doi:

摘要 ( 101 )   PDF (654KB) ( 119 )   　　

针对FTTSE协议在单Master多交换机的网络扩展结构中存在的消息跨多Switch传输调度问题，给出了消息在每个基本调度周期内到达各交换机输出端口时间的计算方法，提出了单EC内的消息可调度性判定算法，并对算法的可行性进行了证明。在此基础上，设计了基于EDF的消息实时调度算法和准入控制算法。通过确定消息在每个基本调度周期内到达各交换机输出端口时间，所提出的调度算法能针对COTS交换机输出端口的FCFS消息传输机制，实现对单EC内消息传输的精确控制和调度。相对已有的调度算法,仿真实验表明,所提出的算法能更有效地利用网络带宽, 提高了主从交换式以太网通信的实时性。

无线传感器网络分簇路由节能研究

张华南1,2，李石君2，金红2

2015, 37(10): 1869-1876. doi:

摘要 ( 90 )   PDF (817KB) ( 194 )   　　

在大规模传感和环境监测中，节约能源延长传感器节点生命已成为无线传感器网络最重要的研究课题之一。提供合理的能源消耗和改善无线网络生命周期的传感器网络系统，必须设计一种新的有效的节能方案和节能路由体系。方案采用一种聚类算法减少无线传感器网络的能量消耗，创建一种clustertree分簇路由结构的传感器网络。该方案主要目标是做一个理想的分簇分配，减少传感器节点之间的数据传输距离，降低传感器节点能源消耗，延长寿命。实验结果表明，该方案有效地降低了能源消耗从而延长无线传感器网络生命。

基于Tropos+需求模型的软件自适应方法

雷义伟，贲可荣，何智勇

2015, 37(10): 1877-1883. doi:

摘要 ( 96 )   PDF (630KB) ( 164 )   　　

在模型驱动的软件自适应控制过程中，监测、分析、决策和执行等活动均基于共享的知识模型。为便于知识重用和运行时维护，常采用抽象级别较高的需求模型来表示知识。为建模软件的适应性需求，针对传统的Tropos及其扩展方法不能用于软件对异常事件适应性需求建模问题，对Tropos进行上下文和异常条件扩展，记为Tropos+。在此基础上，提出一种由Tropos+需求模型驱动的软件自适应方法，该方法能够用于软件运行环境和异常事件监测以及软件对环境变化和异常事件的自适应处理。最后通过一个案例说明了软件自适应过程。

一种基于扩展不完全Kripke结构的三值逻辑模型检测方法

刘姣，雷丽晖

2015, 37(10): 1884-1889. doi:

摘要 ( 121 )   PDF (1458KB) ( 97 )   　　

多值模型检测是解决形式化验证中状态爆炸问题的一种重要方法，三值模型检测是多值模型检测的基础，其中如何检验不确定状态的真值是一难点。针对不确定状态检验，提出了一种模型检测方法，首先对不完全Kripke结构PKS进行了扩展，然后在扩展后的模型上给出了检测不确定状态真值的方法，最后给出了基于扩展不完全Kripke结构的三值逻辑模型检测算法。与已有的三值逻辑模型检测算法相比，该算法降低了算法复杂度，完善了对于不确定或不一致信息的处理，从而增强了三值逻辑模型检测的实用性。

基于多色集合的冷链物流仓储流程优化

杨玮，高贺云，李丹

2015, 37(10): 1890-1898. doi:

摘要 ( 94 )   PDF (4179KB) ( 199 )   　　

分析陕西某企业冷链物流实际运营情况，利用统一建模语言UML用户界面友好、能有效描述系统以及多色集合理论PS具有严密的数学基础,所建模型易于计算机仿真的特点，构建UML和多色集合相结合的冷链物流仓储作业流程模型，进行模型结构分析和时间可达性分析，保证了作业流程模型的合理性，并提出作业流程优化措施，建立了新的冷链物流仓储系统出入库流程模型。通过对比优化前后作业流程模型的期望执行时间，验证了模型优化的有效性。

空间区域中对象流动模式构建方法研究

刘俊岭1,2，王薇2，于戈1，孙焕良2，许鸿斐1

2015, 37(10): 1899-1908. doi:

摘要 ( 88 )   PDF (4682KB) ( 204 )   　　

随着时空数据获取设备的普及应用，产生了大量反映移动对象活动的位置数据，数据的海量性及分析的复杂性决定了该类数据为典型的大数据。位置数据中的到达和离开可以反映移动对象的流动规律，可以表示为区域的流动模式，本文研究空间区域中移动对象流动模式的构建方法，将区域的流动规律以时间序列进行定量表示，模式可用于指导交通、安全等方面的可预测调度。由于对象流动的随机性，使得构建高预测精度的模式成为一个挑战。提出一种基于层次聚类的流动模式构建模型，模型中通过数据的离散化、序列化、模式训练等步骤实现模式构建；提出偏斜度层次聚类树及异常序列去除方法，可以有效去除局部异常序列及自动聚簇选取，提高了模式的预测精度。利用真实数据集对所提出的模式训练方法进行了充分的实验，验证了所构建的空间区域中的流动模式可以用于表达区域中对象的流动规律，所提出的模式训练方法与现有的训练方法相比具有较高的预测精度。

分布式异构数据库集成系统研究与实现

徐爱萍，宋先明，徐武平

2015, 37(10): 1909-1916. doi:

摘要 ( 102 )   PDF (888KB) ( 191 )   　　

由于历史原因和数据库技术的不断发展，很多部门已经积累并且还会大量积累各种异构数据，其异构性主要表现在数据库类型和数据结构的不同。针对这一问题进行研究，以三峡库区水环境及水文分布式异构数据库为例，在分析水环境和水文数据需求的基础上，构建了水文及水环境数据交换架构和数据共享平台；采用异构多源数据库引擎中间件解决了不同种类数据库之间的数据交换问题；针对大量历史数据的交换问题提供了分批导入数据交换方式；使用数据目录注册的方式使得集成平台的管理和使用便捷通用。本研究的异构多源数据库引擎不仅可以方便地连接目前主流的各种数据库，还基于Web Services技术解决了连接Web数据接口的问题。研究成果可满足不同应用环境的异构数据集成需求。关键词：

噪声先验自适应加权的稀疏表示混合去噪算法

张建明，李沛，吴宏林，黄倩倩

2015, 37(10): 1917-1923. doi:

摘要 ( 79 )   PDF (640KB) ( 153 )   　　

提出了一种结合噪声分布先验知识的稀疏表示混合去噪算法。该算法通过自适应中值滤波器进行初始化来分析噪声分布先验，对稀疏编码中的原子进行自适应加权。然后以当前原子集的极值为基准调整选取阈值，对稀疏编码中的原子进行选择淘汰。本算法避免了传统混合去噪算法的两相检测策略，时间复杂度显著降低。实验表明本算法在峰值信噪比PSNR和去噪效率上都有明显优势。

自适应区域协方差跟踪算法

何儒汉，胡新荣，李登峰，陈迪荣

2015, 37(10): 1924-1932. doi:

摘要 ( 108 )   PDF (755KB) ( 150 )   　　

协方差跟踪算法由于其优秀的特征描述能力在近年获得众多关注，但其全局遍历搜索策略使其仍不够高效。提出一个通用的、自适应的协方差跟踪算法，该算法利用了自适应积分区域计算策略和简单的遮挡检测处理方法，前者远快于积分图像计算并自适应于跟踪目标和跟踪环境，后者用于动态调整搜索窗口的大小。积分图像计算和全局协方差跟踪可以看作所提算法的一种特例。所提算法自然统一了局部搜索策略和全局搜索策略，并可根据跟踪环境（如遮挡、突然偏移）自然切换。所提算法既获得了在正常情况下局部搜索所带来的高效、偏离的健壮性和稳定的轨迹，又获得了在非正常情况下的由更大搜索窗口所带来的遮挡处理和重新识别定位目标的能力。通过在部分视频序列上的实验，所提算法展现出优秀的目标表达能力、更快的跟踪速度和更好的健壮性。

基于DNA序列的彩色图像加密算法

涂正武，金聪

2015, 37(10): 1933-1939. doi:

摘要 ( 144 )   PDF (1038KB) ( 200 )   　　

结合混沌系统和DNA密码学，提出了一种基于DNA序列的彩色图像加密算法。该算法应用了DNA序列的加法、减法、异或运算，并且把彩色图像分解为位平面进行处理。首先对彩色图像位平面分解、DNA编码；然后对DNA平面置乱、DNA加法运算、DNA异或运算；最后进行DNA解码、位平面合并，得到密文图像。实验结果表明，原始图像加密后的图像类似噪声，加密后的直方图变得更平滑，对密钥有很高的敏感性，密文图像的随机性好，密文图像相邻像素之间相关性低。

一种基于本体的视频检索技术研究

梁俊杰，熊亚军，余敦辉

2015, 37(10): 1940-1946. doi:

摘要 ( 83 )   PDF (2329KB) ( 166 )   　　

传统的视频检索大多采用基于关键词的方法，难以获得让用户满意的查准率和查全率。为此提出一种基于本体的视频检索技术，该技术借助于领域本体，以其基本概念为关键词通过互联网图像搜索引擎在线获取样本图像组，提取SIFT特征建立图像特征词典，抽取图像特征直方图并计算相似度，辅助完成视频的自动标注，初始化视频检索库；同时，借助于领域本体，对从用户的查询输入中抽取的关键词进行语义扩展，将以扩展概念集进行检索的结果返回给用户，以此实现基于本体的视频检索。最后，结合实例对该算法进行实现和分析，表明了该方法的可行性和有效性。

基于视差和SIFT的双目视觉移动目标识别和追踪的研究

胡涛，朱黎，郑明辉，毛雷

2015, 37(10): 1947-1951. doi:

摘要 ( 150 )   PDF (761KB) ( 256 )   　　

开展基于视差和尺度不变特征变换（SIFT）的双目视觉移动目标识别和追踪的研究。首先采用基于梯度的立体匹配算法得到较准确的左右视图视差映射，其次通过视差映射提高基于SIFT特征的左右视图运动目标的匹配精度，最后利用视差映射和区域增长的方法相结合分别在左右视图完成运动目标的追踪。实验结果表明，基于视差信息和SIFT的双目视觉移动目标识别与追踪算法具有很好的准确性，能够在连续视频中完成左右视场中对同一物体的追踪。

基于情感从属和最大熵模型的细粒度观点挖掘

马长林，谢罗迪，司琪，王梦

2015, 37(10): 1952-1958. doi:

摘要 ( 74 )   PDF (565KB) ( 154 )   　　

目前许多观点挖掘方法挖掘粒度过大，导致反馈信息不足。为解决该问题，对标准LDA模型进行改进，提出主题情感联合最大熵LDA模型进行细粒度观点挖掘。首先，考虑到词的位置和语义信息，在传统LDA模型中加入最大熵组件来区分背景词、特征词和观点词，并对特征词和观点词进行局部和全局的划分；其次，在主题层和单词层之间加入情感层，实现词语级别的细粒度情感分析，并引入情感转移变量来处理情感从属关系，同时获取整篇评论和每个主题的情感极性，实验验证了所提模型和理论的有效性。

一种基于局部加权回归的分类方法

徐晓丹1,2，刘华文2，姚明海1，刘日仙1

2015, 37(10): 1959-1964. doi:

摘要 ( 73 )   PDF (721KB) ( 207 )   　　

分类是数据挖掘和数据分析中最有应用价值的技术之一。传统的积极学习方法需要预先对模型空间进行假设，并且没有充分考虑到实例之间的相关性，其泛化能力将会受到一定程度的影响。针对上述问题，提出了一种基于新型映射关系的局部加权回归方法MLWR。该算法首先找出测试样本在训练集中的近邻样本，然后建立测试样本和近邻样本的回归函数，根据建立的回归模型和近邻样本的标签，计算得到测试样本的标签。实验与当前流行的多种分类方法在UCI的9个数据集上进行测试。实验结果表明我们的方法能有效地提高分类精度，对较大样本数据也有较好的适用性。

一种高效的K值自适应的SA-KNN算法

孙可1,3，龚永红1,2，邓振云1,3

2015, 37(10): 1965-1970. doi:

摘要 ( 129 )   PDF (553KB) ( 242 )   　　

传统的K近邻（KNN）分类算法在实际应用过程中存在一些缺陷：没有考虑去除噪声样本，也没有考虑到在样本数据空间变换过程中保持样本数据本身的流形学结构，并且没有使用样本间属性的相关性。为此，提出引入稀疏学习理论，利用训练样本重构测试样本的方法，重构过程使用了样本间的相关性，也用到局部保持投影LPP保持数据结构不变，同时引入l2,1范数用于去除噪声样本的方法来寻找投影变换矩阵W，进而利用W确定KNN算法中K值的SA-KNN算法。在UCI数据集上的仿真实验结果表明，该方法比传统的KNN分类算法和EntropyKNN算法有更高的分类准确度。

基于余弦距离的局部敏感哈希的KNN算法在中文文本上的快速分类

戴上平1，冯鹏1，刘盛英杰1，舒红2

2015, 37(10): 1971-1976. doi:

摘要 ( 110 )   PDF (663KB) ( 432 )   　　

文本分类是文本挖掘中最重要的研究内容之一。为了克服目前以距离衡量的近似分类算法在海量数据下耗费大量时间的缺陷，提出了结合基于余弦距离的局部敏感哈希的方式将KNN算法在TFIDF下对中文文本进行快速分类。同时结合文本数据的特性给出了不同的哈希函数级联方式分别进行实验。在实验过程采用了布尔向量的方式规避重复访问，使分类的结果在可以允许的范围内，分类速度比原始KNN提高了许多。

基于欧氏空间相似度的云模型协同过滤算法

廖列法，黎晨，孟祥茂

2015, 37(10): 1977-1982. doi:

摘要 ( 82 )   PDF (499KB) ( 199 )   　　

传统的基于余弦相似度度量的云模型协同过滤推荐算法未考虑特征向量的长度和维度，忽略了三个重要数字特征云期望、熵和超熵的关系，如各数字特征具有不同的性质和权重，导致特征丢失、区分度过小的问题。针对这些问题，提出了一种采用标准化的多维欧几里德相似度计算方法，通过将三个数字特征映射为三维空间的点，计算经指数函数标准化的欧几里德相似度，生成更合理的用户k近邻集，最终产生推荐。实验结果表明，该相似度计算方法能够为云特征向量提供更显著的区分度，并在一定程度上提高了推荐质量。

基于链接相似度和作弊系数的Spam网页识别算法

陆钊1,2，李石君2

2015, 37(10): 1983-1988. doi:

摘要 ( 71 )   PDF (556KB) ( 180 )   　　

Spam网页主要通过链接作弊手段达到提高搜索排名而获利的目的，根据链接作弊的特征，引入链接相似度和作弊系数两个指标来判定网页作弊的可能性。借鉴BadRank算法思想，从Spam网页种子集合通过迭代计算链接相似度和作弊系数，并根据与种子集合的链接指向关系设置权重，将待判定的网页进行度量。最后选取AntiTrust Rank等算法作对比实验，结果验证了本文算法在准确率和适应性方面优于对比算法。