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• 2016年, 第08期　刊出日期：2016-08-25 上一期    下一期
  本期栏目： 论文

论文

高阶路由器结构研究综述

杨文祥，董德尊，雷斐，李存禄，吴际，孙凯旋

2016, 38(08): 1517-1523. doi:

摘要 ( 217 )   PDF (569KB) ( 663 )   　　

随着高性能网络规模的增加，高阶路由器结构设计成为高性能计算中研究的重点和热点。使用高阶路由器，网络能实现更低的报文传输延迟、网络构建成本和网络功耗，同时高阶路由器的应用还可以提高网络可靠性。过去十年是高阶路由器发展最快的时期，对近年高阶路由器的研究进行了综述，并对未来发展趋势进行了预测，主要介绍了以YARC为代表的经典结构化设计以及“network within a network”等近年来涌现的新型设计方法。未来的研究重点是解决高阶路由器结构设计中遇到的缓存和仲裁等各种问题，并利用光互连等技术设计性能更好的结构。

集成I/O硬件压缩加速器的Hadoop系统结构

雷力1，钱斌海1，郭俊1，顾雄礼2，刘鹏1

2016, 38(08): 1524-1529. doi:

摘要 ( 163 )   PDF (521KB) ( 446 )   　　

随着大数据的发展，Hadoop系统成为了大数据处理中的重要工具之一。在实际应用中，Hadoop的I/O操作制约系统性能的提升。通常Hadoop系统通过软件压缩数据来减少I/O操作，但是软件压缩速度较慢，因此使用硬件压缩加速器来替换软件压缩。Hadoop运行在Java虚拟机上，无法直接调用底层I/O硬件压缩加速器。通过实现Hadoop压缩器/解压缩器类和设计C++动态链接库来解决从Hadoop系统中获得压缩数据和将数据流向I/O硬件压缩加速器两个关键技术，从而将I/O硬件压缩加速器集成到Hadoop系统框架。实验结果表明，I/O硬件压缩加速器的每赫兹压缩速度为15.9 Byte/s/Hz，集成I/O硬件压缩加速器提升Hadoop系统性能2倍。

二元域大型稀疏矩阵向量乘的FPGA设计与实现

苏锦柱，邬贵明，贾迅

2016, 38(08): 1530-1535. doi:

摘要 ( 216 )   PDF (580KB) ( 500 )   　　

作为Wiedemannn算法的核心部分，稀疏矩阵向量乘是求解二元域上大型稀疏线性方程组的主要步骤。提出了一种基于FPGA的二元域大型稀疏矩阵向量乘的环网硬件系统架构，为解决Wiedemannn算法重复计算稀疏矩阵向量乘，提出了新的并行计算结构。实验分析表明，提出的架构提高了Wiedemannn算法中稀疏矩阵向量乘的并行性，同时充分利用了FPGA的片内存储器和吉比特收发器，与目前性能最好的部分可重构计算PR模型相比，实现了2.65倍的加速性能。

基于关键列分组排序的列存储结构

徐涛，顾瑜，汪东升

2016, 38(08): 1536-1541. doi:

摘要 ( 127 )   PDF (580KB) ( 421 )   　　

磁盘作为海量数据的主要存储介质，具有容量大、成本低的优点，但是磁盘IO带宽远远落后于数据增长速度，日益成为大数据管理系统的性能瓶颈。因此，优化存储结构、提高读写效率是大数据时代管理系统面临的重要挑战。提出了一种基于关键列分组排序的混合列存储结构KCGSStore，根据关键列分组将关系表划分为存储池，确保池内所有记录在关键列上的取值或取值范围相同，然后逐列进行池合并。合并后的关键列，以池为单位有序排列，执行条件查询时能够有效过滤无关列值，减少数据读取量，提升查询性能。同时利用池号索引，以少量时间空间代价完成记录重组。实验数据表明，与ORCFile、Parquet存储结构相比，KCGSSTORE在存储空间、数据加载、SQL查询等方面都有不同程度的优化。

一种面向三维众核微处理器的新型NoC拓扑结构

陈继承，王洪伟，张闯

2016, 38(08): 1542-1549. doi:

摘要 ( 154 )   PDF (937KB) ( 349 )   　　 评审附件

三维微处理器具有集成度高、全局互连线短及连接部件多的优势，但是传统的三维拓扑结构在大规模系统中无法充分利用垂直方向上低延时高带宽的特性，很难满足大规模众核微处理器低直径、高带宽、高扩展性的需求。针对三维NoC网络直径大、可扩展性要求高以及路由端口多的问题，提出了一种基于多级垂直域的三维拓扑结构—V-Spidergon，其在水平层上采用Spidergon结构，在垂直方向上采用多级垂直域扩展结构，域内及域间均实现全互连。实验数据表明，在8层、16层和32层堆叠下，V-Spidergon结构的延时较3D-Mesh分别降低15.1%、28.5%和55.7%，较NoC-Bus分别降低11.5%、32.7%和77.6%；在15%和100%负载率注入情形下，V-Spidergon的平均延时表现出与水平层数增加不相关的特性。

一种基于Spark在线Web服务的高效低延迟调度资源算法

丁晶晶，张功萱

2016, 38(08): 1550-1556. doi:

摘要 ( 178 )   PDF (588KB) ( 391 )   　　

Spark作为流行的分布式数据处理框架，其资源的调度方式和资源的利用率直接关系到集群计算处理的效率和速度。针对Spark资源调度问题，在Spark自身考虑的资源因素内存和空余核数下，提出新的调度算法。算法通过实时监视工作节点资源利用情况，增加对节点CPU处理速度和CPU剩余利用率的考虑，重新调度与分配资源，为Spark作为Web服务高并发请求、低延迟响应提供优化，还可以减少传统方式没有考虑的资源因素导致出现的资源利用倾斜现象，提高资源的利用率。实验表明，改进的资源调度算法有较好的效果。

面向云联网的云服务协商机制

杨晚林1，王兴伟1，张爽2，黄敏3

2016, 38(08): 1557-1562. doi:

摘要 ( 95 )   PDF (602KB) ( 359 )   　　

随着云计算的快速发展，越来越多的用户开始使用云服务提供商提供的服务，而云联网作为云计算研究的新领域，可以实现跨云服务提供商的服务，当单个云服务提供商无法满足用户的服务需求时，云服务提供商之间以合作的方式为用户提供服务，以便更好地满足用户的服务需求。针对上述情况，提出了面向云联网的云服务协商机制，该机制利用云联网和改进的经典合同网模型来实现云服务提供商的交互协商。为了有效地选出合作伙伴以提高合作效率，还为每一个云服务提供商建立了一个熟人集。实验表明，本文设计的机制可以有效地提高云服务提供商之间的合作效率，并且可以更好地满足用户的服务需求。

一种解决访存调度问题的改进蚁群优化算法

田烁，窦强，王勇，张洪广，周朝兵,李石明

2016, 38(08): 1563-1567. doi:

摘要 ( 136 )   PDF (681KB) ( 455 )   　　 评审附件

存储器的访问调度策略是复杂的，不仅仅要考虑具体的电路时序参数，还有访存节拍数。在分析DRAM的特点以及访存调度策略的基础上，考虑DDR3时序规范，提出一种改进的蚁群优化访问调度策略。采用不同的trace作为测试，同贪婪式调度算法作比较，该算法可以有效降低平均总延迟、提高带宽利用率。

利用多维分级Cache替换策略减少对PCM内存写回量

阮深沉，王海霞,汪东升

2016, 38(08): 1568-1573. doi:

摘要 ( 164 )   PDF (652KB) ( 332 )   　　

寻找新型存储材料代替DRAM内存是当前的一个研究热点。相变存储PCM因其具有低功耗、高存储密度和非易失性的优点受到广泛的关注，然而PCM的可擦写次数有限，要用作内存必须考虑如何减少对其的写操作。针对该问题，一种有效的解决方法是优化Cache替换策略，减少Cache中脏块被替换出的数量。现有研究主要通过在插入和访问命中时给脏块设定较高的保护优先级来达到给脏块额外保护的目的，但是在降级过程中不再对脏块与干净块进行区分，这导致Cache可能在存在大量干净块的情况下仍然先替换脏块。提出一种新型的Cache替换策略MAC，它通过一个多维分级结构在脏块与干净块之间设置了不可逾越的界限，使得脏块能得到更有力的保护。模拟实验表明，相对LRU替换策略，MAC以较低的硬件开销代价平均减少约2512%的内存写，同时对程序运行性能几乎没有影响。

一种面向FPGA异构计算的高效能KV加速器

孙征征，兰亚柱，付斌章

2016, 38(08): 1574-1580. doi:

摘要 ( 58 )   PDF (765KB) ( 251 )   　　

网络功能虚拟化等新兴应用的蓬勃发展对Key-Value查询的能效提出了更高要求。传统的解决方法要么采用基于软件Hash表，要么采用专用的三态内容可寻址存储器（TCAM）芯片进行加速。其中，软件方法实现成本低，但是在数据冲突较高时会导致查表性能急速下降；硬件TCAM方法具有优良的时间特性，但其价格昂贵、耗能巨大。目前，随着基于现场可编程门阵列FPGA的异构计算技术的高速发展，利用系统已经提供的FPGA资源对基于软件实现的Hash表结构进行加速成为一种性价比更佳的解决方案。探讨如何利用FPGA上的RAM资源来实现一种具有高扩展性和高能效比的TCAM逻辑。与传统的TCAM结构不同，提出的架构支持查表范围的动态缩放，从而可以有效减少查表功耗。为了验证方案的有效性，利用Virtex-7系列FPGA对本文方案进行实现和评估，并与软件查表的性能进行详细比较。实验表明，本文方案吞吐量可达到234 Mpps，查表延迟为25.56 ns。相比软件的方法，吞吐量提高780倍，延迟降低240倍。

云计算弹性评测模型的研究与实现

戴荣倩1，左德承1，张展1，李士雷2

2016, 38(08): 1581-1587. doi:

摘要 ( 149 )   PDF (695KB) ( 510 )   　　

当前，越来越多的企业开始将自己的核心业务与数据迁移到云上，其中很多业务需要相应的弹性服务来应对负载的实时变化，因此对弹性的评测正变得越来越重要，然而当前缺少一种较为全面的弹性评测方法。为解决以上问题，从资源分配、QoS、资源配置时间等多个角度，对云计算的弹性进行较为全面的分析，提出适用于供应商和用户两个角度的评测方法。在已有基础上，提出资源分配、资源配置时间两个方面的计算模型，并对现存的罚金模型进行改进。最后，在CloudStack云平台上，使用auto-scaling和scale-out两种弹性扩展策略，以TPC-W为负载验证了所提方法的有效性。

云环境中基于分解的多目标工作流调度算法

李克武,张功萱,朱昭萌

2016, 38(08): 1588-1594. doi:

摘要 ( 146 )   PDF (800KB) ( 390 )   　　

云服务提供商在给用户提供海量虚拟资源的同时，也面临着一个现实的问题，即怎样调度这些资源，以最小的代价（完工时间、执行费用、资源利用率等）完成工作流的执行。针对IaaS环境下的工作流调度问题，以完工时间和执行费用作为目标，提出了一种基于分解的多目标工作流调度算法。该算法结合了基于列表的启发式算法和多目标进化算法的选择过程，采用一种分解方法，将多目标优化问题分解为一组单目标优化子问题，然后同时求解这些单目标子问题，使得调度过程更为简单有效。算法利用天马项目发布的现实世界中的工作流进行实验，结果表明，和MOHEFT算法以及NSGA-II*算法相比较，所提出的算法能得到更优的Pareto解集，同时具有更低的时间复杂度。

基于加速收敛蜂群算法的资源感知调度器

江涛1，袁景凌1，陈旻骋1，宋华明2

2016, 38(08): 1595-1601. doi:

摘要 ( 165 )   PDF (684KB) ( 389 )   　　

为了能有效处理海量数据，进行关联分析、商业预测等,Hadoop分布式云计算平台应运而生。但随着Hadoop的广泛应用，其作业调度方面的不足也显现出来，现有的多种作业调度器存在参数设置复杂、启动时间长等缺陷。借助于人工蜂群算法的自组织性强、收敛速度快的优势，设计并实现了能实时检测Hadoop内部资源使用情况的资源感知调度器。相比于原有的作业调度器，该调度器具有参数设置少、启动速度快等优势。基准测试结果表明，该调度器在异构集群上，调度资源密集型作业比原有调度器快10%～20%左右。

“绑定中测试”“多绑一测”方式对于测试过程的影响

秦振陆1，2，方芳1,王伟1，2,朱侠1，2,郭二辉3,任福继1，2

2016, 38(08): 1602-1608. doi:

摘要 ( 107 )   PDF (628KB) ( 350 )   　　

随着半导体工艺水平的不断发展，3D芯片技术已成为一大研究热点。“绑定中测试”环节的提出对于芯片的测试流程有了新的要求。但是，“绑定中测试”“一绑一测”的特点会使部分裸片被重复测试，从而带来测试时间的增加。从“绑定中测试”的过程出发，协同考虑测试功耗与“理论制造成本”对于“绑定中测试”的影响，提出“多绑一测”的测试流程。在此基础上提出相应的广度优先遍历算法，结合ITC’02电路的相关参数，体现本文思想在实际生产制造中的现实意义。

一种多处理器平台上的传感器事务调度算法

白天1，李国徽2

2016, 38(08): 1609-1614. doi:

摘要 ( 180 )   PDF (509KB) ( 448 )   　　

如何有效地调度传感器事务以维护数据的时态一致性是信息物理融合系统研究中的一个重要问题。已有的调度算法基本上都是针对单处理器平台来设计的。提出一种多处理器平台上的传感器事务调度算法，算法通过合理地分配和调整事务实例执行所需处理器资源来保证数据的时态一致性约束，通过预先计算出全局重复调度序列来降低运行开销，给出了算法的可调度性分析。实验结果表明，该算法具有较高的调度成功率，其产生的更新负载也较低。

基于动态松弛时间回收的开销敏感节能实时调度算法

张冬松1，王珏1，赵志峰1,吴飞2，孙宪坤2

2016, 38(08): 1625-1632. doi:

摘要 ( 121 )   PDF (723KB) ( 320 )   　　 评审附件

为适应实际系统中任务集的不断变化以及不可忽视状态切换开销的要求，针对多核多处理器系统中常见的周期任务模型，提出一种基于动态松弛时间回收的开销敏感节能实时调度算法DSROM，在每个TL面的初始时刻、任务提前完成时刻实现节能调度及动态松弛时间回收，在不违反周期任务集可调度性的基础上，达到实时约束与能耗节余之间的合理折衷。模拟实验结果表明，DSROM算法不仅保证了周期任务集的最优可调度性，而且当任务集总负载超过某一个值后，其节能效果整体优于现有方法，最多可节能近20%。

一种基于种族分类进化的QoS异构组播路由机制

卢鹏飞1，王兴伟2，李福亮1，马连博2

2016, 38(08): 1633-1639. doi:

摘要 ( 114 )   PDF (565KB) ( 376 )   　　 评审附件

随着新型网络应用的大量涌现，传统的网络技术已无法满足当前应用在带宽、延迟及出错率等方面的需求，IP over DWDM光互联网以其独特性能优势成为研究热点。基于种族分类进化算法，提出了一种IP over DWDM光互联网服务质量QoS异构组播路由机制。具体地，利用概率论方法处理网络状态参数信息的不确定性；引入模糊数学方法，确定用户对QoS的需求并提供柔性QoS支持；综合考虑网络提供方和用户方的利益，设计公平的带宽定价方法。仿真结果表明，该路由机制获得了良好的综合性能指标，可以有效地解决IP over DWDM光互联网中的柔性QoS异构组播路由选择问题。

基于模拟退火粒子群算法的认知引擎研究

薛蒙蒙，马永涛，刘敬浩

2016, 38(08): 1640-1646. doi:

摘要 ( 113 )   PDF (1035KB) ( 408 )   　　 评审附件

认知引擎的基本功能之一就是根据复杂多变的无线环境及业务需求，利用多目标优化策略，自适应地调整无线参数，实现动态环境下的可靠通信。目前，很多研究的重点集中在遗传算法（GA）及其改进算法上，但其收敛速度较慢，不利于复杂多变以及实时性要求较高的系统。对此，提出一种模拟退火粒子群算法（SABPSO），它采用模拟退火与粒子群算法交替迭代的方式，协同寻优。其可有效提高收敛速度，并克服基本粒子群算法易于陷入局部极值的缺点，增强全局寻优能力。最后，在不同通信模式下，利用多载波系统进行仿真，结果表明，SABPSO算法在收敛速度和平均适应度上优于基本算法。

TCP传输中往返时延偏移智能响应机制研究

陈庭平，虞万荣，吴纯青

2016, 38(08): 1647-1653. doi:

摘要 ( 119 )   PDF (962KB) ( 384 )   　　 评审附件

为了提高高丢包率环境下的TCP传输性能，提出一种往返时延偏移智能响应机制。对往返时延偏移值进行标准化处理得到标准延迟因子，用这个因子对拥塞窗口增长和减小量进行修正，实现拥塞窗口增长速度随往返时延偏移自适应调整，能够区分随机丢包和网络拥塞。开发Linux内核模块实现了往返时延偏移智能响应机制，可快速部署到所有基于AIMD策略的拥塞控制机制。仿真结果表明，使用往返时延偏移智能响应机制，平均吞吐量超过cubic算法57%，能够有效提升高丢包率环境的带宽利用率。

嵌入式系统可信虚拟化技术的研究与应用

张伶俐，张功萱，王天舒，程翔

2016, 38(08): 1654-1660. doi:

摘要 ( 115 )   PDF (879KB) ( 399 )   　　 评审附件

嵌入式系统在生活中的应用日益广泛，传统的安全增强手段已无法有效应对各种安全问题，增强嵌入式系统的安全性成为目前亟需解决的问题。为提高嵌入式系统及其应用程序的安全性，结合嵌入式系统的虚拟化技术与可信计算技术，设计并实现基于虚拟TCM的可信计算平台框架，实现了虚拟TCM和基于虚拟TCM的可信增强技术，提出并实现了一个基于虚拟TCM的会话认证方法，将信任链从硬件操作系统层扩展到了虚拟域的应用软件层。实验结果表明，虚拟TCM与物理TCM相结合能够有效保证嵌入式系统、虚拟域和应用程序的安全可信。

P2PSpaceTwist:一种主动式用户协作的位置隐私保护方法

罗健，廖俊国，李雄

2016, 38(08): 1661-1668. doi:

摘要 ( 126 )   PDF (2165KB) ( 379 )   　　 评审附件

随着定位技术和无线移动设备的飞速发展，移动用户能够随时随地获取位置信息，也可能泄露位置信息，甚至导致个人隐私的泄露。提出了一种主动式用户协作的位置隐私保护方法—P2PSpaceTwist，该方法采用了一种带新鲜性的主动式协商机制，通过该机制用户主动与邻居协商，收集邻居信息并广播自身信息；当满足用户的匿名需求后，使用匿名区域内的随机位置代替用户的真实位置并发送给随机选定的代理，通过代理向位置服务器提供商发送增量式的近邻查询，从而获得精确的结果集。实验结果表明，P2PSpaceTwist能够较快地实现匿名查询并获得较精确的结果集，与其他位置隐私保护方法相比，P2PSpaceTwist的通信开销较低。

Android智能电视测试用例生成方法及应用研究

崔凯，周宽久，梁浩然，潘杰

2016, 38(08): 1669-1675. doi:

摘要 ( 96 )   PDF (2452KB) ( 402 )   　　 评审附件

相比传统电视，由于增加上网浏览、音视频文件播放、下载各种应用软件等多种功能，智能电视系统软硬件变得异常复杂，用户使用相对繁琐，这种大批量消费类产品的可靠性是目前智能电视厂家面临的主要问题。提出根据系统设计规格书对智能电视的操作行为采用AutoStar进行层次化状态迁移矩阵（STM）建模，进而转化为具有记忆功能的正则表达式，同时根据正则表达式圈复杂度来递归确定正则表达式中包含所有闭包循环的次数，并生成测试用例，自动转成Python脚本，通过Android提供的ADB接口发送给Android智能电视，最后设计实现Android智能电视测试平台，该平台应用于国内智能电视的测试。

DICOM 数据的语义查询及优化

冯雪1，于戈1，马宗民1，詹永丰2

2016, 38(08): 1676-1681. doi:

摘要 ( 115 )   PDF (608KB) ( 329 )   　　 评审附件

医学信息领域用DICOM类型的数据存储由各类检查设备产生的医学图像信息。DICOM标准的优点是标准化和语义化，它使各类医学图像设备和医学图像处理系统之间有了统一的数据交换模式。一个DICOM图像包含丰富的语义信息，包括患者相关、检查相关和图像相关的信息，但目前各类系统对其应用得还不够，尤其是数据挖掘方面，大多系统是通过构建关系数据库来存储和描述图像相关的信息。针对DICOM图像本身所携带的语义信息进行的挖掘还不够多，这违背了当初创建DICOM标准的初衷。造成这个应用现状的主要原因是国内系统厂商只利用了DICOM标准信息交换的功能，却对其语义的理解有欠缺。为了解决上述问题，对基于DICOM语义信息的数据检索模型、检索方法及检索优化方法进行了研究。根据目前国内业界的应用偏好，对DICOM标准的语义模型进行了扩展，在扩展模型下应用了文本模糊和数据模糊查询方法，最后提出了DICOM语义查询智能Agent的概念。

利用离散边界点判断的反向最远邻查询算法

杨秀娟1，宋俊山2，董军1，王丽芬1

2016, 38(08): 1682-1687. doi:

摘要 ( 103 )   PDF (481KB) ( 340 )   　　 评审附件

目前大部分的反向最远邻查询方法对查询点是否存在反向最远邻的情况不进行判断，当查询点不存在反向最远邻的结果集时，也进行全部的操作，增加了查询消耗。针对这种情况，提出了利用离散边界点判断查询点是否存在反向最远邻结果集的方法，利用离散边界点、四分邻域区和半平面修剪策略进行过滤操作，并验证过滤后得到的结果集中数据点的有效性。实验测试了查询点的位置对查询的影响和数据集的大小以及数据分布对查询的影响，并与利用凸包判断的方法进行了对比分析。实验结果表明，当查询点不是离散边界点时，查询消耗几乎为0，当查询点移动到边界时，查询消耗增加。实验表明提出的方法可以得到查询点的反向最远邻结果集。

基于3D塔架配准的绝缘子自爆缺陷检测

翟荔婷1，张冰怡1，冯志勇1，徐超2

2016, 38(08): 1688-1694. doi:

摘要 ( 182 )   PDF (972KB) ( 493 )   　　 评审附件

在航拍图像的绝缘子检测中，图像的拍摄条件会导致背景的复杂程度不同，如何保持在多样背景下的绝缘子检测效果成为急需解决的一个重要问题。提出一种自适应的绝缘子自爆缺陷检测方法，该方法利用3D模型定位，并将绝缘子自身的绝缘子片作为模板检测缺陷。首先利用每种塔架的3D模型图与其对应的标准图进行SIFT点匹配，再利用随机抽样一致性方法找到标准图到待检测图的转换矩阵，从而找到塔架上每个绝缘子的位置；然后将图像转为HSV模型后，利用小波变换处理H通道，再进行二值化；最后通过Radon变换确定二值化图像中绝缘子中轴的大致方向并转正，去掉噪声点，取第一片绝缘子片作为模板在中轴滑动，记录每片绝缘子位置的像素分布直方图，利用地球移动距离EMD方法判断分布是否存在异常，最后再显示出自爆绝缘子片的位置。测试结果表明，该方法的自爆缺陷检测效果良好，具有较高的正确率和鲁棒性。

抽油机井杆管偏磨可视化仿真方法研究

牛文杰1，李辉1，余焱群1，孙保光1，郭吉民2，白永涛1

2016, 38(08): 1695-1701. doi:

摘要 ( 99 )   PDF (973KB) ( 342 )   　　 评审附件

针对油田现场杆管偏磨严重且缺少偏磨可视化仿真系统的现状，设计了一套抽油机井杆管偏磨可视化仿真系统，实现了井眼轨迹、油管的静态可视化仿真以及抽油杆运动状态、杆管接触状态的动态可视化仿真。采用反求三次B样条曲线控制多边形顶点的方法对井眼轨迹曲线进行了重构；提出了等分衔接圆面法解决以任意三维井眼轨迹作为轴线的油管透明及半剖显示问题；采用实时偏磨点与井眼轨迹数据点相结合的方法，实现了抽油杆动态变形及杆管接触状态可视化仿真功能。通过华北油田现场实际验证，能够清晰地显示杆管偏磨的位置及状态，为抽油机井的杆管偏磨诊断及治理提供了依据。

基于中值滤波和小波变换的火电厂炉膛火焰图像去噪方法

安静宇1,马宪民2

2016, 38(08): 1702-1708. doi:

摘要 ( 135 )   PDF (1185KB) ( 387 )   　　 评审附件

针对煤电厂炉膛火焰图像含有脉冲噪声和高斯噪声混合含噪图像的特点，提出了中值滤波和小波变换相结合的火焰图像去噪方法。首先采用自适应权重中值滤波方法对火焰图像去噪，然后再对去噪后的图像进行小波分解，分解后对不同子带采用不同的滤波方法进行有效滤波。实验结果表明，该方法不仅能够有效地滤除图像噪声，提高火焰图像的质量，而且在边缘保持能力上比传统的去噪方法要好。

一种基于最小二乘优化的快速压缩感知算法

张永平1，张功萱2

2016, 38(08): 1709-1714. doi:

摘要 ( 140 )   PDF (436KB) ( 465 )   　　 评审附件

压缩感知方法可以以远低于传统采样定理规定的采样率对信号采样。针对压缩感知重构信号的时间较长且随信号增大以极高速率快速增长的问题，提出了面向图像信号的快速压缩感知算法FBWRFI。FBWRFI基于最小二乘方法实现信号的优化重构，利用新定义的整体相关性度量参数选择针对图像信号的最相关原子，引入分块重构理论并重新设计分块大小和测量矩阵，有效降低了重构操作的计算复杂度和计算规模。实验结果表明，FBWRFI算法可以显著降低信号的重构时间，并使随信号增大而高速增长的重构时间的增长趋势变为线性,证明了算法的有效性。

基于证据价值的冲突证据合成方法

丁文静1，刘以安1，薛松2

2016, 38(08): 1715-1720. doi:

摘要 ( 114 )   PDF (424KB) ( 354 )   　　 评审附件

证据理论作为一种不确定性推理，广泛应用于人工智能、信息融合等方面。针对高冲突证据在组合过程中易产生各种与事实相悖的结论，提出了基于证据价值的冲突证据合成方法。此方法首先定义了证据价值的标尺，借用欧氏距离的概念计算证据自身价值，并规则化作为权重，然后引入未知项，修正证据源，再利用D-S合成公式对证据进行合成。实例分析表明，此方法在处理冲突证据时是有效、可行的。

面向嵌入式穿戴医疗的快速经验模态分解方法

王洁，冯玉杰，陈伟浩，侯刚，周宽久

2016, 38(08): 1721-1726. doi:

摘要 ( 111 )   PDF (598KB) ( 346 )   　　 评审附件

智能照护系统通过人体感知智慧衣实时采集心电（ECG）等生理数据，却不可避免地混入运动伪影造成信号失去形态学特征。经验模态分解算法（EMD）通过获得本征函数分量去除非静态、非线性信号，去除ECG信号中的运动伪影。但是，传统EMD算法计算量大，不适用于低功耗的嵌入式移动设备。提出一种Fast-EMD算法，通过采用不同的运动状态来控制相应迭代次数的方式取代计算复杂边界值SD。实验结果表明，该方法既简化了算法执行流程，又提高了R点捕获准确率，有效提升了嵌入式设备上滤波处理性能。

基于多重阈值的变精度多粒度粗糙集模型

徐怡1,2，李策2

2016, 38(08): 1727-1734. doi:

摘要 ( 92 )   PDF (425KB) ( 371 )   　　 评审附件

传统变精度多粒度粗糙集模型是基于单一变精度阈值的，而多粒度粗糙集模型是从多角度和多层次处理数据，数据往往是多源的或者是分布式的，其噪音数据的含量也各不相同。因此，不同知识粒度层次所应具有的变精度阈值也不相同，这使得现有的模型难以适应多粒度环境。为克服上述缺点，提出了基于多重阈值的变精度多粒度粗糙集模型，该模型使得不同知识粒度层次的变精度阈值可独立调整，更符合多粒度粗糙集模型的数据特征。该模型更好地结合了多粒度粗糙集模型和变精度粗糙集模型，可从多角度分析解决问题又兼具更灵活的容错能力。

局部搜索自适应核模糊聚类方法

刘汉强,郑朋

2016, 38(08): 1735-1740. doi:

摘要 ( 103 )   PDF (572KB) ( 404 )   　　 评审附件

核模糊C-均值聚类KFCM是利用核函数将数据映射到高维空间，通过计算数据点与聚类中心的隶属度对数据进行聚类的算法，拥有高效、快捷的特点而被广泛应用于各领域,然而KFCM算法存在对聚类中心的初始值敏感和不能自适应确定聚类数两个局限性。针对这两个问题，提出一种局部搜索自适应核模糊聚类方法，该方法引入核方法提高数据的可分性，并构造基于核函数的评价函数来确定最优的聚类数目和利用部分样本数据进行局部搜索以寻找初始聚类中心。人工数据和UCI数据集上的实验结果验证了该算法的有效性。