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区间分析在非线性机构位置求解中应用研究.pdf56页
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区间分析在非线性机构位置求解中的应用研究
本文研究内容是将区间分析理论引入机械设计理论的一次尝试与探索。在
机械设计中，一些机构的位置求解最终将转化成非常复杂的非线性方程组的求
解，如空间连杆机构。但求解多元高次非线性方程组非常困难，且难以有保证
地得到全部解，而数学领域的一个新的分支一一区间分析在这方面有着突出的
优势。因此，本文针对机构位置求解中的非线性方程组，提出了一种利用区间
分析的新的区间求解方法。与区间迭代法及其他求解方法不同，新区间法包括
两个部分：区间求解部分和后续点迭代部分。区间求解部分有保证地给出所有
的含有唯一解的子区间；后续点迭代部分在各子区间中收敛到满足精度的各实
值解的近似值。新区间法既避免了区间迭代法的复杂性，又克服了其他迭代方
法收敛结果依赖于迭代起点，难以得到全部解的缺点；这是本文在求解方法上
的创新。另外，在区间求解部分，针对求解并联机构位置正解，提出了基于区
间分析的初始求解域简化方法，使初始求解区间范围的合理选择不再盲目，而
是有了理论依据；这是本文的另一个创新。文中，以六自由度并联机构位置正
解的非线性方程组为例，首先详细阐述了新区间解法的求解思路、具体方法，
座实例进行了验证。
关键词：区间分析；区间迭代；非线性机构；并联机构；机构正解
Solutionof
ofInterval inthePosition
ApplicationAnalysis
NonlinearMechanism
researchcontentinthisdissertationisan
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区间不确定需求下的交通用户平衡分配方法
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2010年&46卷&16期
刊出日期：
2010 16期 目次
2010&Vol. 46&(16):&1-1
蔡剑怀1，2，李茂青1，吴顺祥1
RoboCupSoccer中多机器人协作截球策略
截球策略是决定机器人足球队比赛能力的重要因素。由于信息噪音、命令执行误差、多异构类型和随机异构参数等因素的影响，单纯基于个体技术的截球决策并不一定可靠。首先采用数学解析方法建立截球个体技术模型，利用牛顿迭代法求解最快截球周期、截球点和基本命令队列；然后基于BP神经网络描述两个截球周期相比的截球成功概率；最后机器人基于自己和同伴的角色关系、截球成功概率和截球点所在球场区域进行协作截球决策。实验结果显示基于角色的协作截球效果明显改善。基于此策略的机器人足球队在比赛中取得不错的成绩。
2010&Vol. 46&(16):&1-5
基于效能概念的成本参数估算模型的改进
传统的成本参数估算模型是以技术变量直接作为成本驱动因子，但是提取表征其技术先进性的参量难度较大。改进的参数估算法将效能概念引入建模过程，用作战效能变量代替了技术变量作为成本驱动因子。定义并计算了系统总体技术度，并在其基础上定义设计水平、先进程度和重新设计，改进的参数模型就是这3个新参数的函数。最后考虑了输入参数随机性对估算的影响，对模型进行了Monte Carlo仿真。改进后的参数估算模型层次可调，适用于各种复杂武器系统的成本估算。
2010&Vol. 46&(16):&6-8
李姗姗1，王
日地空间信息分布式协同高性能计算框架
以日地系统活动规律研究为背景，基于美国新近提出的应用于大规模科学计算领域的组件规范CCA（Common Component Architecture），设计提出了日地空间信息分布式协同高性能计算框架DCHF-SI，它集物理模型组件化封装、模拟应用的构建和管理、模型互操作、分布式容错和计算驾驭可视化等服务于一体，能够充分利用网络集成大量的分布式高性能计算资源和空间物理模型资源来构建多物理松耦合模拟应用，支持日地空间信息的分布式协同高性能计算，解决了多物理耦合模拟的复杂性问题，最终为空间天气预报服务系统提供支持。
2010&Vol. 46&(16):&9-11
李俊芳，李铁克，王伟玲
约束满足混合算法求解提前/拖期Job Shop调度问题
针对提前/拖期Job Shop调度问题，建立其约束满足优化问题模型，提出了一种约束满足与禁忌搜索结合的混合算法。该算法基于约束满足思想，通过约束传播技术和启发式修复算法，得到可行调度作为禁忌搜索算法的初始解；再进行关键路径上的邻域变换，优化当前解；并采用一种全局邻域交换策略，扩大搜索空间，改善优化结果。数据实验表明了该混合算法的可行性和有效性。
2010&Vol. 46&(16):&12-15
振，张维明，邓
苏，刘青宝
基于扩展UML的作战信息需求描述方法研究
在广泛研究需求描述方法的基础上，提出了一种基于扩展UML的作战信息需求描述方法。该方法通过作战目标的静态和动态描述，满足了战前和作战过程中的敌情信息需求。通过构建作战功能需求体系，对我方作战单元信息需求进行定性分析和定量描述。最后，与其他信息需求描述方法进行了对比。基于扩展UML的信息需求描述方法对于消除战场“迷雾”，增强战场透明性，实现作战指挥、控制、决策的扁平化、自动化具有重要意义。
2010&Vol. 46&(16):&16-19
曹成涛1，2，徐建闽1
单交叉口交通多目标控制方法
建立了在饱和度约束下以延误、停车次数、通行能力为性能指标的单交叉口多目标控制模型；模型可以根据交通状态的不同对交通控制的目标有所侧重：交通状态趋向拥挤时要确保发挥路口的最大通行能力，非拥挤状态时应尽可能减少路口信号控制的延误和停车次数；最后利用遗传算法对模型进行优化。实验结果表明，该模型能较好地适应实际的交通状态的变化，可有效改善交叉口的交通状况。
2010&Vol. 46&(16):&20-22
剑1，2，张
月1，宿绍莹1，陈曾平1
高分辨宽带雷达高速数据大容量存储系统设计
随着现代高分辨雷达带宽的不断提高，雷达系统对大批量数据传输和存储速度有了更高的要求。采用光纤通道磁盘阵列实现大容量雷达数据的存储，通过设计高速CompactPCI总线接口实现雷达数据到主机的数据传输，利用CompactPCI平台实现了大容量数据的高速存储。设计的存储系统实际测试存储速度达到155.6 MB/s，已能满足目前大部分高分辨雷达宽带数据去斜采集的存储要求。
2010&Vol. 46&(16):&23-26
周世兵1，徐振源1，2，唐旭清2
新的K-均值算法最佳聚类数确定方法
K-均值聚类算法是以确定的类数k和随机选定的初始聚类中心为前提对数据集进行聚类的。通常聚类数k事先无法确定，随机选定的初始聚类中心容易使聚类结果不稳定。提出了一种新的确定K-均值聚类算法的最佳聚类数方法，通过设定AP算法的参数，将AP算法产生的聚类数作为聚类数搜索范围的上界kmax，并通过选择合适的有效性指标Silhouette指标，以及基于最大最小距离算法思想设定初始聚类中心，分析聚类效果，确定最佳聚类数。仿真实验和分析验证了以上算法方案的可行性。
2010&Vol. 46&(16):&27-31
研究、探讨
覆盖概率粗糙集的模糊性
在经典覆盖近似空间中定义了论域上任意元素x的最小子覆盖，基于任意元素的最小子覆盖给出了覆盖粗糙集上、下近似新的描述，进而给出了已有覆盖概率粗糙集模型在最小子覆盖意义下的描述。同时，以覆盖概率粗糙集的粗糙隶属函数为基础，应用经典模糊集熵的概念讨论了覆盖概率粗糙集模糊性的度量。
2010&Vol. 46&(16):&32-34
李友雨，张兴芳，李绍勇，屠桂晶
n值乘积逻辑系统中的随机化研究
利用赋值集的随机化方法，在n值乘积逻辑中提出了公式的随机真度，证明了所有公式的随机真度之集在[0，1]中没有孤立点；给出了两公式间的Dπn-相似度与伪距离的概念，并建立了Dπn逻辑度量空间，证明了此空间没有孤立点。
2010&Vol. 46&(16):&35-38
磊，刘明辉，王维平
先验信息不确定条件下贝叶斯网结构学习方法
针对先验信息不确定条件下的贝叶斯网络学习问题，提出了一种非确定先验结构信息贝叶斯网络的结构学习方法。主要在以下几个方面开展了工作：提出了一种贝叶斯网络结构的不确定先验信息表示方法；改进了MDL测度，提出了SMDL测度，使之能在学习过程中考虑先验信息的不确定性；基于模拟退火算法，对问题进行求解。最后通过实验对算法的可行性进行了验证。
2010&Vol. 46&(16):&39-41
黄树峰，秦超英
序贯处理的多传感器航迹融合算法研究
基于分布式的多传感器航迹融合系统，采用序贯处理的方法并结合矩阵加权的融合算法，在估计误差协方差阵迹最小的准则下，提出了估计误差相关条件下的航迹融合算法，从理论上对算法的航迹融合性能进行了分析，并进行了仿真。仿真结果表明了基于序贯处理的融合算法的可行性和有效性。
2010&Vol. 46&(16):&42-45
崔立堃1，2，王
Hopfield神经网络在有限元求解中的应用
计算机本身固有的计算与存储之间是一对很难解决的矛盾，许多工程力学问题因计算规模大等原因还没有突破性进展，因此，需要发展新的理论与计算方法。通过对有限元求解方法和Hopfield神经网络的深入研究，在对Hopfield神经网络适当改造后，得到了有限元的神经网络计算方法，在电路实现中避免了采用高增益传递函数的假设，进而在理论上实现了有限元神经网络计算的无误差求解。
2010&Vol. 46&(16):&46-47
不同蕴涵算子下三I方法的解
以RM、RZ、R0三个蕴涵算子为基础，研究了11种形式的三I算法的解，并在此基础上给出了这11种解的同一形式：B*（y）=SUP{A*（x）∧φ（x，y）}，其中φ：X×Y→[0，1]表示某一函数，而且φ（x，y）与EY的选取依赖蕴涵算子Ri的选取。
2010&Vol. 46&(16):&48-51
郑向瑜，彭
求解旅行Agent问题的自适应蚁群算法
针对现有的蚁群算法在求解旅行Agent问题中所存在的全局最优解的收敛速度不强和一致性欠佳等问题，在蚁群算法的基础上，利用算法的迭代次数来动态自适应地修改选择路径上的信息素的更新规则和信息素的挥发系数，从而使Agent在路径选择中这两方面的能力得到了提高。实验结果表明，相比现有的解决旅行Agent问题的蚁群算法，该算法在求解全局最优解的收敛速度和一致性方面具有更强的优势。
2010&Vol. 46&(16):&52-54
谭桂梅1，于西昌2
连续值命题逻辑中公式的条件相对重言度理论
基于Lukasiewicz命题逻辑系统提出一般性的赋值密度函数，定义了公式的概率真度、条件概率真度的概念，引入了公式的条件相对Γ-重言度，并给出了若干性质。利用公式的条件相对Γ-重言度，定义了公式间的条件相对Γ-相似度，进而导出了伪距离。
2010&Vol. 46&(16):&55-59
李孝忠1，2，李
秋2，张有伟2
新型模糊神经网络模型
分析了已有模糊神经网络模型结构与学习算法的特点，针对它们收敛速度慢、全局逼近能力差等不足，提出了一种新型的模糊神经网络模型，其在模糊化层实现了隶属函数的合成，且结构简单、推理层只有两个节点。实验结果表明该模型具有收敛速度快、全局逼近能力强的优点，具有一定的实用价值。
2010&Vol. 46&(16):&60-62
研发、设计、测试
方加沛，黄
基于单类别文档分类的主题爬虫
主题爬虫设计中关于主题的确立可以采用手工设置关键词集的方法也可以采用构造分类器的方法。前者易于实现，但是依赖于专家的经验，具有关键词缺漏和权值量化不精确的缺点；而后者的主要缺点在于难以获取具有代表性的反例训练样本。针对上述情况，提出了一种基于单类别文档分类的主题爬虫，同时还将分类作用于超链接的anchor text。实验结果充分证明了该主题爬虫的可行性。
2010&Vol. 46&(16):&63-66
李贞培1，李
X3D虚拟场景与Java交互研究
介绍了X3D规范之一的场景访问接口（Scene Access Interface，SAI）的概念及其提供的功能服务，并介绍了X3D虚拟场景通过SAI和Java交互的两种方法的原理和实现过程：通过Script节点的方法和直接与外部程序交互的方法，并举例说明了两种交互方式。应用表明，虚拟场景通过SAI和Java的交互是一种行之有效的交互方法。通过X3D和Java的结合，开发人员能够获得Java功能强大的逻辑控制和网络通信能力以增强虚拟场景的交互性，构建功能更加强大的网络虚拟现实系统应用。
2010&Vol. 46&(16):&67-70
朱建东1，2，齐传辉3，侯锡铭3，王建文3
一种软件开发成本估算方法
针对软件成本估算困难的问题，提出一种基于灰色理论的估算方法。给出了设计思想、关键技术以及估算的过程，并进行了实验验证。该方法主要借鉴灰色理论可以基于小样本和贫信息的特性，结合GM（1，1）和Verhulst各自的优点，利用成本序列及其变化率动态构造灰色理论模型进行软件成本估算。实验结果表明，该方法平均估算误差比线性回归方法低10%~50%。
2010&Vol. 46&(16):&71-73
基于执行轨迹谱分段检测的软件故障定位方法
软件失效发生后，如何自动调试程序和定位引发失效的软件故障是一个非常有价值的研究课题。提出了一个基于执行轨迹谱（ETS）分段检测的软件故障定位方法。该方法在已有基于ETS的故障定位方法的基础上引入分治策略，按照谓词分段的方法，把ETS逐步分段检测，从而逐步排除无故障的代码。此外，还提出一种新的故障可疑度函数，在故障检测的最后阶段进行综合分析，可最终有效定位故障。该方法耗时少，应用范围广，能快速缩减故障定位中代码审查的范围，经实验验证，是一种行之有效的软件故障定位方法。
2010&Vol. 46&(16):&74-77
莫铁强，彭
固定优先级调度的线性近似分析方法
通过线性逼近硬实时系统任务的工作负荷量的方法，一个更加接近精确响应时间的时间上限能有效地降低调度分析时间。同时该上限用于任务集的充分性可调度测试时具有线性时间的复杂度。这种线性上限的可调度性测试能够用于交互的系统工具设计、基于搜索的系统优化以及任务集的动态接纳新任务的设计中。并且新的调度系统模型无时间死线、抖动大小限制，适用范围更广。相关的实验也表明响应时间上限可调度性分析提高了准确调度测试的效率。
2010&Vol. 46&(16):&78-80
网络、通信、安全
王飞鹏1，王
分簇结构无线传感器网络安全协议设计
提出了一种基于分簇结构的无线传感器密钥安全分发协议——SEKD协议，与现有典型分簇结构的安全协议相比，能够提供确定的安全性并显著地降低了网络能耗、存储开销。SEKD协议可以高效动态地为每个簇建立簇密钥，并基于因式分解的困难性，通过簇首一次广播即可实现簇密钥的安全分发，最大程度地节约了通信量和加密解密开销。由于多跳路由数据包，SEKD协议采用多重加密保证了数据的安全性。性能分析和仿真实验显示，SEKD协议在满足安全需求的前提下，能为无线传感器网络高效建立簇密钥与簇间密钥，并显著降低网络能耗，进一步延长网络的生存时间。
2010&Vol. 46&(16):&81-84
密钥m序列与其采样序列的互相关性
研究了GF（p）上周期为pn-1的m序列（ai）与它的采样序列（adi）的互相关函数。对于d=（pn+1）/（p+1）+（pn-1）/2，n为奇数且p≡1（mod 4）时，给出了互相关函数的绝对值的上界，从而对Muller的工作进行了较好的推广。
2010&Vol. 46&(16):&85-87
琛，高宇航
改进的三方口令认证密钥交换协议
基于三方的口令认证密钥交换（3PAKE）协议是客户通过与可信服务器共享一个口令验证元，在两客户进行通信时通过此可信服务器进行会话密钥的建立与共享，从而进行通信。首先对李文敏等人提出的协议进行安全性分析，发现该协议易受离线字典攻击和服务器泄露攻击。提出了一个改进协议，该协议能够提供双向认证、会话密钥机密性和前向安全性，能够有效抵抗多种攻击，包括离线字典攻击和服务器泄露攻击。
2010&Vol. 46&(16):&88-90
玉1，2，刘有源3
无线传感器网络能量异构非均匀分簇路由协议
基于分簇的无线传感器网络路由协议，采用多跳路由方式传输数据至基站，容易造成靠近基站的节点转发大量数据而过早失效。另外，分簇协议通常假定网络节点是能量同构的，不能有效解决节点能量异构的问题。因此，从非均匀分簇的角度出发，结合局部竞争簇首机制，提出了一种基于能量异构的分簇协议（EHUC）。仿真结果表明该协议能够有效应用于能量异构的无线传感器网络，并延长网络的生命周期。
2010&Vol. 46&(16):&91-93
周强强，彭
军，朱腾飞
无线mesh网中网关部署的优化设计
无线mesh网中的流量经路由器聚集后主要是通过少量网关至因特网的，容易在网关处形成导致网络性能的瓶颈。针对此问题，首先对网关和路由器作等效节点化处理，利用无线通信阴影效应的对数-正态分布模型，设计加权目标函数保证节点的连通性和覆盖率，得到候选网关节点的位置部署；在此基础上根据网关部署的约束条件和网络生成连通图，设计启发性基于度/权值的树集分割（TSP）算法，选择出满足吞吐需求、有较好连通性的候选节点担任网关设置。NS2仿真结果验证了该设计方法对改善网关节点的吞吐容量和信号覆盖连通率的有效性。
2010&Vol. 46&(16):&94-98
威，杨育红，张伟光
用户多中继两跳MIMO系统中的容量分析
针对多中继MIMO无线通信系统，分析了多中继纯两跳情况下的中继处理方法，并将单中继多用户系统中的中继处理技术推广到多中继情况，同时应用脏纸编码算法，分别得到了两种中继处理技术下的信道容量，最后对它们的性能进行了仿真和比较。
2010&Vol. 46&(16):&99-101
李照奎，王
岩，石祥滨
利用分群与缓存的P2P路由
针对结构化P2P系统中由于动态性带来的路由性能低的问题，提出一种利用分群和缓存的路由改进算法，该算法重点考虑了位置信息的分群，同时采用了自适应内容缓存机制和自适应路径缓存机制。最后的实验表明，改进后的路由算法路由性能明显改善，查找成功率高，较好地适应了P2P网络的动态性。
2010&Vol. 46&(16):&102-104
一种新的标准模型下的门限签名方案
针对徐静提出的门限签名方案，构造了一种合谋攻击．通过在部分签名中添加签名成员私有密钥的方法，基于Waters签名方案和Gennaro的分布式密钥生成协议，设计了一种新的无可信中心的门限签名方案。该方案能有效抵抗合谋攻击和伪造签名攻击．最后，对新方案进行了安全性和有效性分析。
2010&Vol. 46&(16):&105-107
余梅生，关
健，吴晓娟
安全的多层分布式私钥元分配方案
移动Ad Hoc网络（MANET）通常采用分布式CA认证方案，但针对认证服务中私钥元分配之前的安全审核方案很少，且已有方案是基于门限方案的单层结构，当一个节点的单跳邻居节点数目小于系统门限值时就无法正常工作。采用多层分布式技术，提出一种安全的多层分布式私钥元分配方案，一方面可以对申请私钥元的节点进行严格审核，防止多个恶意节点合谋重构系统私钥；另一方面可以使网络边缘或其他特殊位置的节点通过代理邻居节点获得正确的担保证书，解决了担保证书低于门限值的问题。
2010&Vol. 46&(16):&108-110
曾文丽，裴廷睿，何振华，郭德志
UMTS与WiMAX之间的网络切换技术研究
通用移动通信系统（UMTS）为移动用户提供了较广阔的覆盖范围，而无线广域网WiMAX能在局部热点地区提供较高的接入带宽。两种网络的显著优势能够相互结合，为处于异构网络覆盖的地区提供无缝连接。在分析WiMAX与UMTS 的融合结构和切换的基础上，提出了一种以接收信号强度（RSS）、迟滞电平和迟滞时间的结合作为切换判决基准的切换策略，并且在判决过程中，对实时与非实时业务进行了区分。仿真结果表明，该切换决策能有效减少“乒乓效应”和时延。
2010&Vol. 46&(16):&111-113
朱 锦，张曦煌
异构无线网络的快速垂直切换改进方案
异构无线网络间的切换延迟是影响无线网络融合实时应用的重要问题。采用IEEE802.21标准所定义的媒介独立切换功能（MIHF），基于FVHMIPv6提出了一种新的快速垂直切换方案，并详细描述了该方案的执行过程。最后的切换分析表明，结合了MIHF的FVHMIPv6方案可以优化和加强原先FVHMIPv6的性能。
2010&Vol. 46&(16):&114-116
张 健，李 鸥
改进的无线传感器网络TDOA定位算法
针对TDOA定位算法存在的不足，提出了一种改进算法。采用在同一节点上测量时差的方法消除了TDOA定位算法中对节点时间同步的要求，利用滚动平均法削弱了多径传播和随机噪声的影响。改进算法无需额外的硬件支持，计算量小，定位精度高，具有较好的实用性。
2010&Vol. 46&(16):&117-120
邓泽林，傅
明，刘翌南
基于生成树的网络链路层拓扑发现算法
为了进行链路层拓扑发现，依据生成树的特点提出了一种自顶向下的算法。从生成树的根节点开始递归，依据交换机直接连接的规则，确定交换机-交换机连线；对于不能依据本规则确定连接的端口，则引入哑节点Hub，以发现交换机-Hub的连接关系。测试结果表明，该算法能够高效地发现网络拓扑结构。
2010&Vol. 46&(16):&121-123
数据库、信号与信息处理
李锦珑，杨鸿武，梁青青，裴
东，刘慧娟
歌词到歌曲转换系统的实现
将文语转换技术与语音修改技术相结合，实现了一个歌词到歌曲的转换系统。首先利用一个文语转换系统将输入的歌词转换为语音，同时从歌曲的MIDI文件中提取歌曲的旋律参数，最后通过旋律控制模型对语音信号的声学特征进行修改，实现由歌词到歌曲的转换。实验结果表明，系统合成的歌曲达到了3.29的平均MOS得分。
2010&Vol. 46&(16):&124-126
丽1，崔卫东2，邱保志1
基于划分与层次方法的混合聚类算法
为了更好地实现聚类，在汲取传统的划分算法、层次算法特性的基础上，提出了一种新的基于划分和层次的混合聚类算法（MPH），该算法将聚类的过程分为分裂和合并两个阶段，在分裂阶段反复采用k-means算法，将数据集划分为多个同质的子簇，在合并阶段采用凝聚的层次聚类算法。实验表明，该算法能够发现任意形状、任意大小的聚类，并且对噪声点不敏感。
2010&Vol. 46&(16):&127-129
一种带变异操作的粒子群聚类算法
针对基本粒子群算法的早熟收敛和收敛较慢的问题，提出了一种带变异操作的粒子群聚类算法。算法中对出现早熟收敛的种群采取变异操作，使其能够跳出局部最优解。对Iris植物样本数据的测试结果表明：该算法具有很好的全局收敛性和较快的收敛速度。
2010&Vol. 46&(16):&130-131
滑动窗口中数据流频繁项集挖掘方法
根据数据流的流动性与连续性，提出了一种滑动窗口中频繁项集挖掘算法NSW，满足了人们快速获取最近到达数据中频繁项集的需求。该算法采用二进制矩阵表示滑动窗口中的事务列表，通过直接删除最老事务、不产生候选项集等方法控制时间和空间的开销。实验表明，该算法具有较好的时间和空间效率。
2010&Vol. 46&(16):&132-134
丽，韩习武
双语词典在统计机器翻译中的应用
在当前的基于统计的翻译方法中，双语语料库的规模、词对齐的准确率对于翻译系统的性能有很大的影响。虽然大规模语料库可以改善词语对齐的准确度，提高系统的性能，但同时会以增加系统的负载为代价，因此目前对于统计机器翻译方法的研究在使用大规模语料库的基础上，同时寻求其他可以提高系统性能的方法。针对以上问题，提出一种把双语词典应用在统计机器翻译中的方法，不仅优化了词对齐的准确率，而且得出质量更高的翻译结果，在一定程度上缓解了数据稀疏问题。
2010&Vol. 46&(16):&135-139
张忠平，郭
静，韩丽霞
MLFI：新的最大长度频繁项集挖掘方法
在理解现有的最大长度频繁项集挖掘问题的定义，探索最大长度频繁项集的几个具体应用后，提出了一种新的基于FP-tree（Frequent Pattern tree）结构的最大长度频繁项集挖掘方法——MLFI算法。该算法仅对初始的FP-tree实现遍历操作，从而完成对最大长度频繁项集的挖掘。在算法整个执行过程中，仅用到了一棵初始的FP-tree。理论分析和实验证明，该算法加快了挖掘速度，提高了挖掘效率。
2010&Vol. 46&(16):&140-142
吴莉莉，曹
ICA和线性神经网络在带噪语音分离中的研究
用基于独立分量分析（ICA）的盲源分离方法对强噪声背景下的混合语音信号进行分离时，如果忽略噪声的影响则会产生很差的分离效果。为克服此不足，结合噪声对消和盲源分离，提出了一种在强噪声背景环境下的混合语音分离方法，即先将带噪观测信号通过线性神经网络构成自适应噪声对消器，然后采用ICA进行分离，与增加一路噪声作为源信号的分离方法相比，该方法具有更好的分离效果。
2010&Vol. 46&(16):&143-146
Vague集在多传感器信息融合中的应用
采用Vague集来表达传感器的模糊测量信息，提出了一种基于Vague集的多传感器信息融合方法。该方法利用Vague值的记分函数，构造传感器测量值的有序加权平均对，再结合诱导有序加权平均算子确定传感器的权重，根据综合记分函数给出了信息融合方法。仿真实例验证了方法的有效性和具有较高的可信度。
2010&Vol. 46&(16):&147-149
杨卫锋，曾芳玲
一种新的线性系统模型参数估计方法
分析了使用区间分析进行参数估计的原因，由此在未知但有界（UBB）误差假设下，提出了线性系统模型参数估计的区间分析方法，同时，对Matlab区间算法工具箱INTLAB进行了简介，并将INTLAB应用于使用所提算法的算例中。通过数值算例，将此算法与Fogel椭球算法和最小二乘算法进行了比较，算例结果表明了所提算法的有效性和可行性。
2010&Vol. 46&(16):&150-152
谭鹏许，张来顺
采用树自动机推理技术的信息抽取方法
提出了一种利用改进的k-contextual树自动机推理算法的信息抽取技术。其核心思想是将结构化（半结构化）文档转换成树，然后利用一种改进的k-contextual树（KLH树）来构造出能够接受样本的无秩树自动机，依据该自动机接收和拒绝状态来确定是否抽取网页信息。该方法充分利用了网页文档的树状结构，依托树自动机将传统的以单一结构途径的信息抽取方法与文法推理原则相结合，得到信息抽取规则。实验证明，该方法与同类抽取方法相比，样本学习时间以及抽取所需时间上均有所缩短。
2010&Vol. 46&(16):&153-156
张春生，宋琳琳
分段支持度Apriori算法及应用
首先指出单支持度的Apriori算法的局限性，分析了目前为克服单支持度Apriori算法的局限性而提出的多支持度的Apriori算法的不完备性，针对事务中的一些潜在规则，提出了一种分段支持度Apriori算法。算法不是简单地对经典Apriori算法进行扩展或改进，而是从理论上破坏了Apriori算法全局、高频两个性质，采用分段支持度的方法对数据库进行数据挖掘，可以发现经典和多支持度Apriori算法不能发现或很难发现的强关联规则，并以较快的速度得以实现。
2010&Vol. 46&(16):&157-159
吴洪丽1，2，朱颢东2，周瑞琼1
使用特征分辨率和差别对象对集的特征选择
特征选择是文本分类的关键步骤之一，所选特征子集的优劣直接影响文本分类的结果。首先简单分析了几种经典的特征选择方法，总结了它们的不足，然后提出了特征分辨率的概念，并提出了一个基于差别对象对集的属性约简算法，最后把该属性约简算法同特征分辨率结合起来，提出了一个新的特征选择方法。该方法首先利用特征分辨率进行特征初选以过滤掉一些词条来降低特征空间的稀疏性，然后利用所提属性约简算法消除冗余，从而获得较具代表性的特征子集。实验结果表明此种特征选择方法效果良好。
2010&Vol. 46&(16):&160-162
高国坪1，陈水仙2
语音编码器中的分数基音估计算法
在保证同等音质的前提下，为降低语音编码器中分数基音估计的复杂度，提出一种基于多项式拟合的分数基音估计算法。以整数点相关度序列为基础，在其最大值点附近进行多项式拟合，解析给出分数基音估计值。与现有的基于采样函数插值的分数基音估计算法相比，不使用常数插值表，无插值、遍历和比较操作，实现运算量与插值因子无关，典型情况下的运算复杂度仅为现有算法的1/25。在实际语音编码器中，所提算法对各类语音的客观及主观测试结果表明，其长时预测增益和编码音质都与现有算法相当。
2010&Vol. 46&(16):&163-165
图形、图像、模式识别
孙晓欢，张
无抽样方向滤波器组用于图像去噪的方法研究
提出一种基于无抽样方向滤波器组的图像去噪新方法，首先，将一维半带滤波器（half band filter）转换成二维低通滤波器，通过对此滤波器的各种操作获得4方向、8方向和16方向等无抽样方向滤波器组，同时，将各频域方向滤波器转换成空域模板；其次，采用Contourlet变换中的多尺度分解方法，利用上述空域模板实现图像方向分解，获得噪声图像的各尺度多方向系数；最后，根据各方向系数的统计特性，合理设定去噪阈值，方向合成只需各方向子带图像相加，多尺度合成过程与Contourlet变换相同，完成图像去噪。实验结果表明：该方法不仅有效地去除了图像噪声，而且能很好地保留图像的边缘纹理信息，并很好地去除了Contourlet变换去噪中无法避免伪吉布斯现象所引起的视觉失真，与现有阈值去噪方法相比，图像信噪比明显提高。
2010&Vol. 46&(16):&166-169
驰1，2，张红云3，苗夺谦3
改进的主曲线算法在指纹骨架提取中的应用
在指纹识别系统中，指纹骨架的提取是一个重要而困难的环节，传统的细化算法得到的骨架很容易受到噪声的干扰。因此，在研究指纹数据特点和Kégl的主曲线算法的基础上，提出了一种改进的主曲线算法。实验结果表明：改进算法与传统算法相比有着更好的效率和效果，它所提取的指纹骨架包含更多的信息且具有更高的准确性、可靠性和抗噪声性。
2010&Vol. 46&(16):&170-173
谭永杰，马 苗
位平面与Gray码相结合的图像置乱方法
针对数字图像的传输安全问题，提出一种将位平面分解与Gray码相结合的图像置乱方法。该方法首先将图像分解成8个位平面，通过位异或操作改变携带图像有用信息的高4位位平面的值，然后对得到的初步置乱图像的灰度值进行Gray码变换，进一步置乱图像，从而得到加密图像。初步实验结果显示，该方法置乱效果明显优于Arnold法、Hilbert法等现有置乱方法，且实现简单。
2010&Vol. 46&(16):&174-177
锐1，2，3，王卷乐2，郭复胜4，杜锦华3
Fourier-Mellin变换不同时相遥感影像自动配准研究
多时相遥感影像配准是变化检测的关键步骤。由于不同时相的遥感影像差异，且在传感器参数未知情况下，很难完成其自动配准。基于傅里叶-梅林变换（Fourier-Mellin Transform，FMT）影像配准其实就是基于傅里叶变换和对数极变换的全局相位相关。这种方法在进行频域计算时找到了配准的变换参数，并且对噪声和遮挡等很鲁棒。提出了一种基于Fourier-Mellin算法的改进配准方法。Fourier-Mellin变换由于旋转的频谱混叠和旋转变换中插值误差而产生错误。为了得到更好的配准结果，通过加窗和滤波来提高峰值、减少频谱混叠、增加鲁棒性。
2010&Vol. 46&(16):&178-181
张秀琼1，2，陈
使用二维EMD的红外和彩色可见光图像融合
针对红外和彩色可见光图像的融合，提出了一种基于二维经验模式分解（BEMD）的新的融合方法。源图像由BEMD分解成为本征模式函数集（IMFs）和残余；再将红外图像的IMFs和残余分别与对应可见光图像的IMFs和残余进行灰度范围匹配后，用加权平均方法进行融合；最后由BEMD重构成融合图像。用此法所得的融合图像增强了红外图像的细节并具有与可见光图像相似的自然色彩。实验中将此法与传统的小波变换方法和主成分分析方法进行了比较，还与经验模式分解（EMD）和复经验模式分解（CEMD）的方法进行了比较，实验结果都证明了该方法的融合效果最优。
2010&Vol. 46&(16):&182-184
刘向乐，冯象初
小波域三维块匹配图像去噪
提出了一种关于图像去噪的三维块匹配算法（BM3D算法）的改进算法。它不仅保留了三维块匹配算法好的性质，而且最大的优点是能大大减少计算量，缩短运算时间。算法包括三个步骤：首先，对含噪图像进行小波分解；其次，对小波分解后的高频分量用三维块匹配（BM3D）算法进行去噪处理；最后，用处理后的结果进行小波重构得到去噪图像。给出了该算法的详细实现过程，并把它与以前的三维块匹配算法进行了比较。结果表明，改进后的算法，不但保留了三维块匹配算法在去噪方面好的性质，而且大大减少了运算量。
2010&Vol. 46&(16):&185-187
振，李朝锋，吴小俊
GHSOM在遥感图像分割中的应用
提出一种基于自组织增长分级神经网络（Growing Hierarchical Self-Organizing Map ，GHSOM）的遥感图像分类方法。首先详细分析了GHSOM方法的基本原理和算法，然后成功将其应用于遥感图像分类。实验结果表明了GHSOM通过分级的分类方法有效解决了SOM分类中的混分问题，大大提高了分类精度和效率，是一种新的有效的无监督遥感图像分类方法。
2010&Vol. 46&(16):&188-190
王国强1，2，石念峰1，3，欧宗瑛2
基于图像矩阵判别局部保持投影的人脸识别
提出一种基于图像矩阵判别局部保持投影的人脸识别方法。图像矩阵判别局部保持投影是在局部保持投影基础上进行了扩展，考虑了类标签信息并在其目标函数中增加类间散度约束，使得求解的特征更具判别性。另外，图像矩阵判别局部保持投影是直接处理图像矩阵而不需要将矩阵转化为向量，保留了像素间的空间位置关系，避免了奇异性问题。实验结果表明该方法是有效的。
2010&Vol. 46&(16):&191-196
超，何明一，付
基于背景重建的运动目标检测与阴影抑制
提出了一种静止摄像机条件下的运动目标检测和去除阴影的方法。该方法采用以图像亮度和能量大小为判断依据的分块背景重建方法来快速更新背景，并结合背景相减法，网格化连通域检测，形态学滤波等步骤来检测和提取运动目标，同时运用边缘检测获取阴影边缘信息，并结合形态学运算来去除阴影区域，恢复出完整物体目标。实验结果表明，该方法能够有效地检测出运动目标和抑制阴影。
2010&Vol. 46&(16):&197-199
黎云汉，楼京京
混合目标模型的Mean Shift跟踪算法
但固定目标模型的Mean Shift算法采用直方图进行匹配，而直方图是一种比较弱的目标特征，当背景和目标的颜色分布较相似时其跟踪效果欠佳。针对这一缺点，提出了一种采用混合目标模型的Mean Shift算法。该算法在匹配过程中使用的目标模型包含了初始帧和前一帧的信息，克服了固定目标模型难以对与背景相似目标以及旋转目标进行准确描述的缺点，获得了较好的跟踪效果。
2010&Vol. 46&(16):&200-203
钟家民，郭新志，李
三维不规则三角网格的精确裁剪算法
给出了一种基于约束Delaunay三角剖分的三维不规则三角网格的精确裁剪算法。算法结合TIN数据的生成特点，首先将TIN投影到二维平面，然后利用约束Delaunay三角剖分把裁剪多边形的每条边嵌入三角网中，再利用边-三角形的拓扑关系删除裁剪多边形外部多余三角形，最后利用边-点的拓扑关系对裁剪多边形顶点高程进行插值，使生成裁剪后的TIN模型。对不同复杂程度的三维TIN模型进行裁剪实验，发现二维投影策略极大地提高了三维TIN裁剪效率。算法的程序实现简单，且符合工程需求。
2010&Vol. 46&(16):&204-206
吴会军，周治平，孙子文
基于提升整数小波变换的虹膜识别
提出了一种基于小波提升方案的虹膜识别算法。与传统基于卷积的小波变换方法相比，该方法在特征提取上计算简单，运算速度快，而且实现的是从整数到整数的变换，更有利于虹膜信息的量化。先对虹膜图像进行提升整数小波变换，然后对子图进行量化编码得到特征，采用屏蔽了噪声位的汉明距来进行模式识别。实验结果表明，基于提升整数小波变换的虹膜识别方法在识别率和等错率方面都能达到好的识别效果，在特征提取速度上也得到了较大提升，更能满足实时性的要求。
2010&Vol. 46&(16):&207-209
工程与应用
焦国帅1，孔金生1，万百五2
基于IGA优化WNN的产品质量建模方法
针对某轧钢厂的热连轧产品质量生产过程，对遗传算法（GA）的交叉和变异操作进行改进，给出了基于改进的遗传算法（IGA）优化小波神经网络（WNN）结构的产品质量建模方法。仿真实例表明：该建模方法既保留了GA的全局搜索能力和WNN学习算法简单有效的特点，又具有网络训练速度快、建模精度高等优点，表明了该方法的有效性。
2010&Vol. 46&(16):&210-212
强1，李湘萍2
使用危险理论的多传感器故障检测
现有的免疫故障检测理论用于多传感器检测对象时，易产生计算开销过大的问题。引入危险模式理论对其进行建模。将免疫算法与危险模式理论相结合，提出了一种基于危险信号的多测点免疫故障检测算法。通过定义和计算危险信号和危险程度信号提高系统故障识别的准确性。仿真结果表明：使用该文提出的模型和算法不但简化了系统计算过程，而且能有效地提高系统对虚假故障的甄别能力。
2010&Vol. 46&(16):&213-215
王晓原，邢
车道变换决策仿真模型
由于影响车道变换因素的多样性、因素自身变化的随机性和影响因素的难测性，正确反映驾驶员换道行为的不确定性，是微观交通流模拟模型中的难点，也是驾驶员车道变换模型相对于跟驰模型落后的最主要原因之一。从驾驶员心理-物理特性的角度出发，利用层次分析法，对驾驶员决策思维的递阶层次进行量化，建立了基于层次分析的驾驶员车道变换决策模型。经过实测数据验证，该方法用于车道变换决策模型的研究是可行的。
2010&Vol. 46&(16):&216-220
昕，秦现生，刘
峰，尤向荣
竹地板选片工艺的机器视觉化研究及实现
针对竹地板加工中的“选片工艺”，构建了基于机器视觉的竹片缺陷检测与颜色分拣平台，研究了竹片缺陷与颜色检测过程中图像采集、光学成像、光学照明等关键问题，设计了竹片缺陷检测及颜色识别的图像处理算法及软件流程，并探讨了竹片缺陷检测与颜色分拣平台的机械传动、分拣执行装置及电控实现。仿真实验表明，提出的竹片缺陷检测及颜色识别算法能够对采集系统摄取的竹片图像进行准确的检测与识别，能够完成竹片6种常见的缺陷检测以及4种以上的色差识别，对提高选片工艺的生产效率具有重要意义。
2010&Vol. 46&(16):&221-225
刘秀玲，杨国杰，王洪瑞，杜欢平，郭
动态生理信息融合在人体健康评价系统的应用
针对人体健康状况实时评价问题，将生理医学理论与信息融合技术相结合，设计了一种基于动态生理信息融合的健康评价系统。利用扩展的卡尔曼滤波辅助方法进行预处理及特征提取，将模糊逻辑引进神经网络，推进了模型一致性推理过程，选取基于数值优化改进的BP算法。仿真结果及健康增进型运动平台的实际应用表明该系统能够快速、准确完成人体健康状况的评价。
2010&Vol. 46&(16):&226-228
宋书强，叶春明
用MC-QPSO算法求解并行流水车间调度问题
针对并行流水车间调度问题的特点，提出了一种基于多种群协同进化的改进量子粒子群算法（MC-QPSO）进行求解。首先将整个量子粒子种群分解为多个子种群，然后各个子种群独立地演化，并通过周期性共享搜索信息，以获得对自身信息的更新。最后，通过具体仿真实例进行了求解验证，结果表明，在求解并行流水车间调度问题时，基于多种群协同的量子粒子群算法，在收敛速度、寻优性能等方面，都要优于遗传算法。
2010&Vol. 46&(16):&229-231
博，王社伟，陶
改进粒子群算法在高维复杂函数寻优中的应用
针对粒子群算法应用于复杂函数优化时可能出现过早收敛于局部最优解的情况，提出了一种改进的算法结构，命名为多阶段多子群粒子群算法（Multi-stage Multi-subpopulation Particle Swarm Optimization，MMPSO），该方法主要通过多子群之间阶段性的重分组策略，强化不同群体之间的信息交流，增大其搜索到全局最优解的概率，同时，为了保留粒子群算法高效优化的特点，通过分阶段搜索模式的转变，将全局最好模型收敛的快速性和局部最好模型收敛的全局最优性进行折中，确保改进后的粒子群算法拥有更强的全局搜索能力和尽量高的收敛速度。仿真实验证明，MMPSO算法相对于基本粒子群算法而言具有明显的精度优势。
2010&Vol. 46&(16):&232-234
亮1，池天河1，毕建涛2
螺旋线多维可视化模型及其应用
提出一种新的多维数据可视化方法，将风暴潮的多维信息有效结合。该数据表示模型，将多维信息按照空间圆柱螺旋线的方式进行排列，提供用户参与选择的交互窗口，并利用空间螺旋线的重复性和独特的旋转特性，将该螺旋线坐标系上的坐标轴投影到二维平面或三维体上，从而实现多维数据的可视化分析。以2006年福建台风“珍珠”的原始观测数据为例进行测试，实验结果表明，该模型能有效地将风暴潮特性数据表示出来，为应急处理等提供直观、及时的信息服务，同时对进一步的分析提供有力帮助。
2010&Vol. 46&(16):&235-237
罗玉娟1，李熙莹2，蔡志岗1，王嘉辉1
采用均匀颜色空间的竹片分类研究
竹片作为装饰用材对颜色的统一性要求严格。利用CIE1976 L*a*b*颜色空间的等距性和高分辨率的特点，将竹片的RGB颜色特征转换成L*a*b*空间颜色特征进行分析，选取能恰当表征竹片颜色的特征参数，再结合BP神经网络分类器对竹片进行细分类。实验表明，分类正确率可达96％，满足工业上的要求，解决了人工目测分类的各种问题。
2010&Vol. 46&(16):&238-240
具有模糊资金需求的银行卡网络决策模型
在分析国内银联网络资金需求情况的基础上，采用模糊变量表示各银行现金和非现金需求的不确定性，建立了以银行卡网络成本最小为目标的决策模型。当资金需求刻画为三角模糊变量时，模型可转化成清晰等价形式，因而可以采用传统的优化算法求解；当资金需求刻画为一般模糊变量时，应用混合智能算法求解。最后，给出一个案例，在不同的置信水平下仿真计算，结果表明模型是有效的。
2010&Vol. 46&(16):&241-244
张忠元1，章祥荪2
NMF的数据分类方法在肿瘤分类上的应用
在生物信息学中，一个重要的问题是基于微芯片技术将肿瘤分类到不同的类别中去。和许多传统的分类问题相比，这个问题的主要困难是基因空间的维数很高，而要分类的样本数量很小。非负矩阵分解（NMF）在微芯片数据聚类问题中已经成功地解决了这个问题。将非负矩阵分解拓展到数据分类，尤其是肿瘤分类中去取得了很好的效果。基于非负矩阵分解的方法有三个优点：良好的分类成绩，无参数和良好的可解释性。
2010&Vol. 46&(16):&245-248
编辑部公告
&&&计算机工程与应用
&&&&&&&&(1964年创刊 半月刊)
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主　　办：华北计算技术研究所
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社　　长：谭继红
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