一种面向深度数据包检测的索引拆分Bloom过滤器

高速数据包处理迫切需要时空高效的深度数据包检测(DPI),满足其线速处理和低存储空间需求.Trie位图内容分析器(TriBiCa)采用片上位图Trie树来实现元素的最小完美Hash;但是,TriBiCa存在更新开销高和假阳性访问次数多等问题.共享节点快速Hash表(SFHT)采用片上计数Bloom过滤器(CBF)来实现硬件Hash表的快速查找;但是,SFHT存在更新开销高和存储空间需求大等问题.文中提出了一种索引拆分Bloom过滤器(ISBF).ISBF是由片上多组并行CBF和片外元素集构成,其核心思想是:元素的片外索引值被拆分成多组比特,每组比特采用多个片上并行CBF表示元素集;当查询元素时,每组并行CBF产生多个比特值,并合成候选元素的片外索引值.为了降低ISBF的更新开销,文中又提出了懒惰删除(lazyd eletion)算法和空缺插入(vacant insertion)算法,即采用一个片上删除位图,仅在片上并行CBF中删除或插入元素,而不需要调整其他元素的片外索引值.ISBF是一种时空高效的数据结构,其插入、删除和查询操作的平均片外存储器访问次数均为O(1);与TriBiCa和SFHT相比,ISBF在片上存储空间大小上分别减少2b倍和b倍,其中b为索引拆分的比特位数.实验结果表明,ISBF支持快速和存储高效的查找,即显著地减少片外存储器访问次数、处理时间以及片上和片外存储空间需求.     

基于自适应尺度的遥感影像渐进配准

图像配准是遥感图像处理中的基本问题.本文针对多源多时相遥感影像的特点,提出了一种基于自适应尺度的渐进配准方法,在从粗到细的迭代配准过程中,可以通过上一次配准结果的几何定位误差来确定本次匹配的尺度,并按该尺度提取特征角点和特征邻域进行匹配,与常规金字塔渐进配准方法相比,减少了匹配次数,提高了配准效率.另外,特征提取和匹配过程中提出一种基于Harris-Laplace算法和相位相关算法的遥感影像配准算法,利用Harris-Laplace角点代替原始图像,能够综合区域和特征的优点,对亚像元偏移、旋转、尺度变化具有不变性,同时对对比度和灰度的变化不敏感,具有很强的抗噪性.在特征检测和匹配的过程中采用限定搜索区域、抽稀角点等多种优化策略来提高算法的性能.实验证明,算法具有很好的精度,对几何攻击具有很好的鲁棒性,该算法已经应用于CBERS-02B星3级数据的批量自动化生产,具有很好的应用效果.     

基于图论的多尺度特征点匹配

文中针对在视觉测量系统中双目立体视觉特征点同名点匹配问题,提出基于图论的稀疏特征点全局匹配算法.首先,提出多尺度特征点提取算法来获得特征点的准确位置.算法引入多尺度小波变换,利用变换后的系数构建自相关矩阵从而进一步确定特征点的位置.然后,根据图理论将提取的稀疏特征点构建一个图,从而使特征点匹配问题转化为可用能量最小化方法解决的图的标记问题.此多尺度特征点全局匹配算法利用多尺度分析来提高匹配精度,并且利用特征点构建图降低了图的规模,同时根据极线约束选择潜在视差值进行计算,降低了计算量.实验结果表明此算法可获得精确的匹配结果.     

基于特征识别的增强现实跟踪定位算法

文中提出一种在场景自然特征识别基础上采用关键帧匹配的增强现实跟踪注册算法,实现了基于计算机视觉的户外大场景范围内的实时跟踪定位.算法针对关键帧匹配中的宽基线特征匹配问题,提出采用随机树的模式分类方法实现场景自然特征的离线训练和在线实时精确匹配.同时采用Kalman滤波器对参数估计结果进行平滑解决视觉跟踪定位中的抖动问题.以该算法为核心构建出基于视频透视式头盔显示器的移动增强现实系统,并将其成功应用于圆明园大水法景观的数字重现.真实场景实验验证表明,该方法具有实时、鲁棒的优点,适用于户外跟踪定位.     

基于节点状态的多接口多信道WMN信道分配算法

多接口多信道无线Mesh两络信道分配的目的在于提升网络容量以及保持网络连通的同时,降低干扰,增强信道负载平衡.由此,提出一种基于节点状态的信道分配方案.该方案是一种基于优先级的多项式时间贪婪混合式算法.NS2仿真结果表明,该算法不仅可以较好地解决信道负载平衡,提升网络容量,而且即使在节点接口的数量少于有效信道数量时,也能使信道得到有效的分配,保证网络的连接通畅.     

基于移动设备云迁移的节能决策算法

随着云计算的兴起,云迁移计算开始成为移动设备获取计算资源和降低功耗的有效方式.云迁移的主要想法是将移动终端的复杂任务经由无线网络迁移到云端执行,然后再接收计算结果.然而,无线网络的不稳定性和数据传输的高功耗限制了云迁移计算在移动设备中的应用.不同于已有工作,本文通过引入数据压缩的方法完善了云迁移计算决策模型,并且基于对未来时段网络期望的预测,提出了一种节能迁移计算决策算法——EPVAD.基于实际的3G网络带宽数据和开发测试平台,实验结果显示:EPVAD算法的节能效果较同类算法平均优14.9%,并且算法自身的系统开销可忽略.     

含分布发电配电系统的孤岛划分

提出了一基于背包问（tree knapsack problem,TKP）含分发电（distributed generation,DG）配电系统最优孤岛划分新模型;并利用深度优先动态规划算法（depth-first dynamic programming algorithm,简为DPA）进行求.该模型及了负荷优先级、可控性/不可控性,以及功率平衡、电压、设备载流量约,符合实际工程要求.所算法将含多DG的配电系统孤岛划分问分成多个TKP,然后利用DPA逐个对这些问进行求,并经过孤岛合并过程而找到最优孤岛划分方案;最后通过可行性校验和调节而到最孤岛划分方案.本文算法具有较强理论基础,算时间复杂度低,能够在有限时间内找到近似最优.算例算果验证了本文算法有效性.     

面向装配的复杂模型几何及结构轻量化技术研究

复杂三维模型轻量化是节约存储空间、加快处理速度和实现信息隐藏的有效途径.为了快速有效地生成装配体的轻量化模型,提出了一套面向装配的复杂模型轻量化算法框架及处理流程,以零部件抑制、基于特征缝合的模型表面处理和模型整体抽壳等关键技术为手段,实现了复杂装配模型几何与结构的简化表示.该算法已顺利地运用到相关企业的装配设计,模型轻量化效率比较高,为复杂装配模型的网络协同设计和运动仿真等后续应用提供了一种有益的途径.     

开放环境中基于自适应分布控制的群体机器人多目标搜索方法

多目标搜索问题是群体机器人一个重要的研究方向.现有工作多集中在带边界空间内的多目标搜索问题,而在开放环境中,探索机制会导致群体分散性过强而减弱探索能力.本文通过引入自适应扩散回归策略,在带有假目标的开放环境中,提出了具有高鲁棒性和适应性的群体机器人多目标搜索算法.文中首先从初始状态和处理假目标两方面对现有的主流群体机器人多目标搜索算法进行优化;基于机器人分布控制,本文对自适应群体机器人粒子群优化算法进行优化,提出基于自适应分布控制的群体机器人粒子群优化算法;其次,基于概率有限状态机搜索算法(PFSMS)对开放环境中的多目标搜索算法进行进一步的探索,本文以搜索时间为切入点,在PFSMS原有三种状态的基础上,添加回归状态作为附加状态,提出了基于自适应分布控制的概率有限状态机搜索算法(DPFSMS).当智能体的探索时间超过阈值时,智能体的速度由回归分量和扩散/搜索分量构成. DPFSMS算法给出了在无边界开放环境中的搜索策略,通过限制群体的扩散速度来自适应地调整智能体在无适应度值区域的运动随机性.最后,本文将DPFSMS算法与现有方法进行了对比,在对比实验中DPFSMS算法取得了目前最好的效...     

一种生成渐进动画网格模型的改进算法

在计算机图形学中,动画网格模型被广泛地用来表示时变数据,而模型的渐进网格表示方法经常可以用来加快处理、传输和存储速度.文中提出一种生成渐进动画网格模型的高效方法.该方法使用一种改进的基于曲率的二次误差测量准则来计算边折叠代价,可以有效地保持曲面上更多的局部特征.同时,定义了原始动画序列的变形程度权值,并将其加入到累加的边折叠代价中,这样动画模型中的动作变形特征就得到了有效的保持.最后,对动画序列提出了一种优化算法,可以有效地减少动画输出的视觉跳变,提高相邻帧的时间一致性.实验结果证明,本方法高效、易于实现,并且可以在任意细节层次上生成高质量的渐进动画网格模型.     

基于Smith-Waterman算法的并行分而治之生物序列比对算法

生物序列比对是生物信息学中最常见的问题之一, 基于动态规划思想的Smith-Waterman算法是序列比对中最基本的算法. 然而现有的并行Smith-Waterman算法都需要庞大的内存, 且无法处理大规模的数据串, 随着生物数据的急剧增长, 这些并行算法对内存空间的需求已成为需要迫切解决的问题. 由此提出一种并行生物序列比对算法, PSW-DC算法, 该算法采用分而治之的方法把query序列划分为若干片段, 并分配给相应的各个处理器, 而后并行地按Smith-Waterman算法与目标(subject)序列进行比对, 再通过按一定规则的扩展过程求取序列的优化匹配. 与其他并行算法相比, 该算法有效地降低了内存空间的需求, 并实现了对大规模数据串的并行处理. 为实现该算法, 给出了一种称作C&;E的拓展规则及实现方法. 且该方法已经在实际系统中得到实现.     

窄带雷达自旋目标成像

在详细分析自旋目标窄带雷达回波特性的基础上,提出基于复数后向投影算法的自旋目标成像算法,由于该算法利用旋转散射点的相位进行匹配搜索成像,因此具有较高的分辨率以及成像效率.同时,本文分析了该算法的分辨率及其对雷达脉冲重复频率(PRF)的要求.若目标转速较高而系统PRF无法满足,则根据压缩感知理论以及自旋目标ISAR数据的稀疏性特点,建立了方位欠采样条件下的成像模型,并提出基于正交匹配追踪的自旋目标成像算法.不同条件下的仿真结果验证了算法的有效性.     

融合块结构的等周算法及其在CT图像分割中的应用

等周分割是一种基于图谱理论的分割算法,能有效提高图像分割质量且有较高的效率及稳定性.本文提出了一种融合块结构的等周分割算法.该算法采用块结构来减少图中节点数.并根据CT图像特征,将该算法应用到CT图像分割中.实验结果表明,融合块结构的等周分割算法在CT图像分割中取得较好的分割效果,并大大提高了分割效率.     

一种多跳无线传感器网络中基于SMAC协议的性能分析模型

本文针对基于SMAC协议的多跳无线传感器网络,将节点建模为一个带关闭机制的有限队列单服务台系统,并考虑节点睡眠机制和竞争退避机制建立了二维Markov节点状态模型.基于该模型可准确推导出网络平均丢包率、网络吞吐量、数据包平均延时以及网络平均功率消耗等网络性能的表达式.通过与仿真实验给出的网络性能结果进行对比,发现模型给出的网络性能表达式有效逼近了仿真结果曲线,从而验证了模型的准确性.同时,运用该模型能准确分析多跳无线传感器网络在能量效率和QoS性能的折中关系,并为占空比、缓存队列容量等网络协议参数的优化提供理论指导.     

一类基于B2（mod m）序列的准循环LDPC码

基于B2(modm)序列,提出一种构造二元低密度奇偶校验(LDPC)码的新方法.这类编码的校验矩阵列重为3、行重为任意整数,并且具有准循环(QC)结构.校验矩阵对应的Tanner图围长至少为8,对应的最小距离至少为12.当m为素数时,提出一种减少8环的方法,使得Tanner图中4类可能的8环中两类被完全消除.仿真结果表明,m为素数时新LDPC码的译码性能优于渐进边增长(PEG)算法随机产生的(准)规则LDPC码.此外,提出一种基于邻域扩展搜索的启发式算法,利用该算法可以获得长度接近或达到上界的B2(modm)序列.     

基于复杂网络挖掘的用户行为感知机制

用户行为感知是进行网络管理、安全检测以及应用趋势分析的基础.针对基于流量统计特征检测方法具有计算复杂度高和"概念漂移"的缺陷,提出了一种基于用户复杂网络图的用户行为感知机制算法(UBP-CN).算法将用户标识{IP,Port}和用户交互分别抽象为一个点和一条边,构建了用户复杂网络图;应用社团挖掘算法将复杂网络图划分为互不相交的行为子簇,使得用户之间的通信抽象为一种"社会团体";通过定义基于相对熵的"用户行为模式"(UBM),表征了各个子簇背后表现出的行为特性,并使用"UBM+Port"对各个子簇进行标签映射,实现了用户行为的有效感知.仿真结果表明:在不牺牲用户行为分类准确率的前提下,算法不仅能克服"概念漂移"问题,还能有效降低算法的计算复杂度.     

基于质心的混合域半脆弱音频水印算法

针对现有很多(半)脆弱音频水印算法采用二值图像作水印所存在的安全缺陷问题,以及基于内容或特征的第二代数字水印技术所存在的适用范围有限,部分特征点易被水印操作和信号处理所淹没的问题,提出了一种新的基于质心的混合域半脆弱音频水印算法,推导给出了客观评价水印不可听性的信噪比理论下限,并理论分析了水印嵌入容量和篡改检测能力.该算法对每个音频帧计算质心并实施密码学中的Hash运算生成水印,将水印加密后在DWT和DCT构成的混合域嵌入到含有质心的音频子带上.理论分析和实验结果表明:该算法具有很好的水印不可听性,对不同类型音频均能实现准确的篡改定位,同时具有良好的容忍非恶意常规信号处理的能力.与现有算法相比,不仅有效解决了音频内容真实性和完整性的可靠认证问题,而且推广了基于内容的音频水印算法的适用范围.     

一种基于自体集层次聚类的否定选择算法

否定选择算法是用于产生人工免疫检测器的重要算法,然而传统的否定选择过程需要将随机生成的候选检测器与全部自体数据进行匹配以排除识别了自体的无效检测器,该匹配过程导致检测器的生成效率过低,极大地限制了免疫算法的应用.为此,文中提出了一种基于自体集层次聚类的否定选择算法CB-RNSA.算法首先对自体数据进行层次聚类预处理,然后用聚类中心取代自体数据点与候选检测器进行匹配,以减少距离计算代价.在生成检测器的过程中,候选检测器被限定在非自体空间的低覆盖率区域内,以降低检测器冗余.对检测器的非自体空间覆盖率进行了概率分析,给出了中止生成检测器的条件,该条件较传统的预设检测器数量的中止条件更为合理.理论分析表明CB-RNSA的时间复杂度与自体集规模无关,从而解决了经典的否定选择算法的时间复杂度随自体数量呈指数增长这一难题,极大地提高了大自体样本空间下的检测器生成效率.对比实验结果表明:在相同的实验数据集与期望覆盖率下,CB-RNSA的检测率比经典的RNSA与V-detector算法分别提高了12.3%与7.4%,误警率分别降低了8.5%与4.9%,产生检测器的时间代价分别降低了67.6%和75.7%.     

基于信道统计特性的中继选择与功率分配算法

针对放大前传多源协同通信网络,在保证系统满足一定中断概率的前提下,以最小化系统总发射功率为目标,提出一种基于信道统计特性的中继选择与功率分配算法.由目的节点根据源节点的优先级因子,依次确定是需要直传还是选择中继进行协同前传,以及相应的源节点和中继节点的最优发射功率.该算法运算复杂度低,且无需在传输中实时更新,能节省系统开销.仿真结果表明,与直接传输和AF策略相比,该算法能有效节省传输所需要的总发射功率,且性能优于凸松弛算法,与最优穷举搜索算法相近.     

基于棋盘分割插值的多描述视频编码

为了提高恶劣信道上视频传输的鲁棒性, 提出了一种基于棋盘式分割插值的多描述视频编码算法, 即将输入图像按照棋盘模式分割并插值形成两路相同分辨率的近似图像, 并对这两路近似图像进行独立的运动预测、补偿和编码. 使用这种编码算法, 接收端可以在同时收到两路描述时得到相当好的重建图像质量, 而在由于误码或丢包等使其中一路描述丢失或受损时也能得到可以接受的重建图像质量. 此外, 编解码器之间的不匹配可以通过对两路描述之间差信号的部分编码得以有效的控制. 在双向通信应用中编码器还可以根据反馈信息来主动跟踪解码器的状态从而消除误差积累. 由于充分利用了分块DCT编码所固有的块间相关性, 该算法与同类算法相比具有更好的冗余率失真性能. 模拟实验表明, 该算法在保持较高压缩效率的前提下, 具有很好的鲁棒性, 在高误码信道上相对于传统的单描述视频编码可以得到更为稳定的重建图像质量, 并且编解码器之间的不匹配和误差积累都得到了有效的控制.