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当期目录

    2012年 第42卷 第5期 刊出日期:2012-10-20
      
    机器学习与数据挖掘
    不完备系统中基于特征相容块的粗糙集
    杨习贝1,2,黄佳玲1,周君仪3,杨静宇2
    2012, 42(5):  1-6. 
    摘要 ( 457 )   PDF (1017KB) ( 1663 )   收藏
    相关文章 | 多维度评价
    以同时具有遗漏型和缺席型未知属性值的不完备信息系统为研究对象,分析了由特征关系所得到的特征类中并非任意两个元素都满足容差关系这一不足,将最大相容块技术引入到特征类中,提出了特征相容块的概念,不仅对基于特征相容块的粗糙集的基本性质进行了讨论,而且将特征相容块粗糙集与特征关系粗糙集进行了对比分析,研究结果表明,相比于特征关系,采用特征相容块的方法,可以得到更大的下近似和更小的上近似。
    一种基于灰色系统和支持向量机的预测优化模型
    施珺,朱敏
    2012, 42(5):  7-11. 
    摘要 ( 472 )   PDF (1092KB) ( 1247 )   收藏
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    针对传统的灰色系统中预测模型涉及相关因素多,预测效率与精度不足等问题,结合粗糙集理论和支持向量回归机方法,提出了一种改进的预测优化算法。该模型算法首先利用属性约简技术解决影响因子不相容性问题并有效缩减了影响预测值的因子空间,降低计算的复杂性;然后采用灰色模型进行数据预测,并将预测结果作为支持向量机的输入,进而求解优化模型的预测值,最后采用1990~2010年我国人口数据对我国人口进行预测。实验结果表明该预测优化模型在预测效率和精度方面具有较好的表现。
    一种基于“当前”模型的改进卡尔曼滤波算法
    兰义华,任浩征*,张勇,赵雪峰
    2012, 42(5):  12-17. 
    摘要 ( 709 )   PDF (1853KB) ( 1521 )   收藏
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    针对“当前”模型中加速度上下限对卡尔曼算法造成的影响,提出了一种改进算法。该改进算法利用速度预测估计和速度滤波估计间的偏差进行加速度方差自适应调整,避免了加速度极限值对状态估计精度的影响。最后对具有不同加速度极限值参数的卡尔曼滤波算法进行了仿真,验证了加速度上下限对卡尔曼滤波算法精度有一定影响,并进一步对比了所提出的改进算法和基于“当前”模型的标准卡尔曼滤波算法的效果,结果表明改进算法的预测误差小,跟踪精度高。
    化学结构图中化学键信息的自动提取
    孙兰兰1,2, 李存华2*, 管燕2
    2012, 42(5):  18-23. 
    摘要 ( 733 )   PDF (1494KB) ( 1759 )   收藏
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    在化学结构图中,拐点信息异常重要,如果能对化学结构的拐点进行有效的判别,就可使化学键信息提取的有效性得到很大改善。本研究通过对化学结构的图形分析及特征总结,权衡了Hough变换等提取方法的优势和不足,发现了结构图边缘点偏移值的变化具有很强的规律性,其对图形拐点的提取以及化学键键型的判断有着重要作用。基于以上分析,提出了利用化学结构图偏移值变化的规律性进行化学键信息提取的方法。为了论证算法的有效性,实验时选取了100幅化学结构图,对100幅图形的化学键信息进行了提取并进行了统计分析,得出化学键信息的正确提取率为7383%,从而通过实验数据证实了算法的可行性。
    基于包络提取的TOA估计算法
    刘倩1,夏斌1*,彭荣群1,陈乃澍2
    2012, 42(5):  24-29. 
    摘要 ( 602 )   PDF (2905KB) ( 1259 )   收藏
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    针对超宽带无线传感器网络中噪声影响定位精度的问题,提出了一种基于包络提取的到达时间(time of arrival, TOA)估计算法。该算法首先利用小波变换的多分辨率分析有效地去除信号中的噪声成分,之后对去噪的信号进行希尔伯特变换提取其包络,最后选取第一个包络的最大值作为TOA的估计值。仿真结果表明,该算法抑制了噪声对TOA估计的影响,提高了估计精度。
    基于可信计算机制的云计算盲数据处理
    季涛,李永忠
    2012, 42(5):  30-34. 
    摘要 ( 593 )   PDF (1621KB) ( 1334 )   收藏
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    针对云计算环境下数据处理时敏感数据易受非授权访问和非法篡改的问题,提出一种基于可信计算机制的盲数据处理方法。首先利用可信平台模块在云计算环境中建立可信根,确保敏感数据与云计算系统状态相绑定;然后构建盲数据处理环境,通过可信平台模块加密云间传输的信息,进行系统完整性度量和远程验证;最后采用椭圆曲线加密算法完成从源端到目标端的数据迁移。分析结果表明该方法可以为云计算数据处理提供安全的执行环境。
    基于事件本体的Web不良信息挖掘
    刘东慧1,2,姜薇1*
    2012, 42(5):  35-40. 
    摘要 ( 418 )   PDF (1865KB) ( 1305 )   收藏
    相关文章 | 多维度评价
    为挖掘互联网上的不良信息,本研究借鉴了事件语义分析技术。研究了基于事件本体的Web不良信息挖掘方法,重点是事件本体的构建、文本特征重构。为了验证所提方法的有效性,以信息聚类为例实现了一个基于事件本体的Web不良信息挖掘的原型系统。实验结果表明:基于事件本体和k均值的信息聚类方法的平均准确率为721%,较之传统的基于k均值的信息聚类方法的平均准确率提高了5.3%。
    基于PCA和半监督聚类的入侵检测算法研究
    丁彦,李永忠*
    2012, 42(5):  41-46. 
    摘要 ( 563 )   PDF (1093KB) ( 1442 )   收藏
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    针对网络入侵检测数据存在大量冗余信息和传统聚类算法对离群点检测不足的问题,提出一种基于主成分分析(principal component analysis, PCA)和半监督聚类的入侵检测算法。首先使用PCA对数据进行特征提取,消除数据间的冗余属性;然后利用少量已标记样本和成对约束信息,通过引入竞争凝聚让系统主动学习,以实现对大量未知样本的检测。在入侵检测数据集和UCI基准数据集上的实验结果表明,该算法能有效提高系统的性能。
    使用多尺度LBP特征和SVM的火焰识别算法
    严云洋1,2,唐岩岩2,刘以安2,张天翼3
    2012, 42(5):  47-52. 
    摘要 ( 724 )   PDF (1665KB) ( 3007 )   收藏
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    目前基于视频图像的火灾识别系统是大空间场景中预防火灾的有效方法。为了提高检测性能,基于火焰特定的纹理结构,使用多尺度纹理特征,以获得更全面的特征信息。首先使用火焰的明亮特性定位到疑似火焰区域;然后针对这些区域,采用局部二值模式(local binary patterns, LBP)方法提取多尺度纹理特征;最后将多尺度LBP纹理特征输入到支持向量机(support vector machine, SVM)中进行识别。实验结果表明,该方法计算简单,火焰的检测率较高,误警率较低。

    一种线性插补与自适应滑动窗口价格预测模型
    朱全银1,严云洋1,周培1,谷天峰2
    2012, 42(5):  53-58. 
    摘要 ( 639 )   PDF (1711KB) ( 1407 )   收藏
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    因为基于Web数据挖掘的商品价格预测的准确率都不高,所以为了提高价格预测的准确率,提出了一种基于线性插补与自适应滑动窗口的商品价格预测方法,给出了将线性数据插补方法与自适应滑动窗口结合的商品价格预测模型,并将该商品价格预测模型应用于手机与黄金价格的预测。实验结果表明,该预测模型获得了99%以上的预测准确率,提高了网页商品价格数据抽取的抗噪性能,解决了现有销售商只有历史销售价格数据没有基于多个销售商的预测价格问题,可以为商品的市场预测与分析提供依据。

    基于局部自我相关函数光线照明变化下的人脸检测
    朱洪锦1,范洪辉1,陈兴瑞1,田村安孝2
    2012, 42(5):  59-64. 
    摘要 ( 530 )   PDF (1668KB) ( 1143 )   收藏
    相关文章 | 多维度评价
    针对照明变化条件下人脸图像检测精度相对较低的问题,以照明变化下的人脸检测为研究对象,提出局部自我相关函数(local autocorrelation, LAC),研究基于Adaboost算法下采用局部自我相关函数为前处理的光照变化下人脸检测。提出了局部自我相关函数定义模型,对局部自我相关函数的物理特性进行分析,从理论上验证局部自我相关函数对线性照明变化的鲁棒性。采用卡内基梅隆大学的人脸照明变化数据库(CMU PIE Database)作为检测数据验证基于局部自我相关函数的光线照明变化下的人脸检测,实验结果证明了局部自我相关函数消除照明变化对人脸检测精度影响的有效性。
    化学分子结构图分割算法
    管燕,李存华*,仲兆满,孙兰兰
    2012, 42(5):  65-70. 
    摘要 ( 849 )   PDF (1446KB) ( 1473 )   收藏
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    为了将化学分子结构图中化学键与杂原子、基团分割开,提出了基于区域尺寸和弯曲度的化学分子结构图分割算法。首先,根据连通区域尺寸大小,将化学分子结构图分割成两部分:一部分是由化学键组成的所有大尺寸连通区域的组合,另一部分是杂原子、基团和单化学键等小尺寸区域的组合。然后,根据弯曲度将小尺寸组合图中的表示化学键的单线段和类线段“I”、“l”、“-”提取出。最后根据位置等信息将“I”、“l”、“-”和单线段进行区分,将单线段的化学键和大尺寸连通区组合,实现了化学键与杂原子、基团的分离。实验结果表明,该图像分割算法准确率高达983%,与人类视觉感知具有一致性。这为后续的化学分子结构图像信息的自动提取奠定了基础。
    基于广义旋转不变性核函数的人脸识别
    郭慧玲,王士同*,闫晓波
    2012, 42(5):  71-79. 
    摘要 ( 545 )   PDF (1630KB) ( 1571 )   收藏
    相关文章 | 多维度评价
    旋转不变性核函数广泛应用于人脸识别等各个领域,但抗噪能力并不理想。本研究引入广义旋转不变性核函数,在忽略分布的具体形式的前提下,将原始的非线性问题转化为线性问题,同时降低了参数估计的难度。广义高斯函数指数α是其峰值的主要决定因素,根据这一性质在旋转不变性核函数中引入指数r,通过控制指数r的变化来观察算法的识别率,然后再人为的给实验数据加上不同的高斯白噪音,以此来验证算法的抗噪能力。实验结果证明了这一方法的优越性,随着指数r的变化,识别率几乎成线性变化,而且总能找到最佳的r值,使得识别率达到最好,并且总优于旋转不变性核函数。在同等实验条件下,本方法大幅度的提高了抗噪声能力。
    基于APSO-WLSSVR的水质预测模型
    徐龙琴1,刘双印1,2,3,4*
    2012, 42(5):  80-86. 
    摘要 ( 606 )   PDF (1761KB) ( 1557 )   收藏
    相关文章 | 多维度评价
    为解决传统预测方法和标准最小二乘支持向量回归机(least squares support vector regression, LSSVR)在水质预测中存在预测精度低、鲁棒性差等问题,提出了自适应粒子群优化加权最小二乘支持向量回归机(adaptive particle swarm optimization weighted least squares support vector regression, APSO-WLSSVR)的水质预测模型。根据样本对模型重要性不同为各样本赋予不同权重,建立了加权最小二乘支持向量回归机(weighted least squares support vector regression, WLSSVR),实现对样本数据“重近轻远” 的优化选择,避免标准LSSVR算法因没有考虑样本重要性差异致使预测精度低的问题;采用自适应粒子群优化算法对模型参数组合进行优化选择,克服了标准LSSVR算法因试凑法获取参数的盲目性和人为因素的影响。为验证该模型的性能,对江苏省宜兴市集约化河蟹养殖水质进行预测,并与其他预测方法对比分析,结果表明该模型预测精度明显提高,还具有较好的鲁棒性和泛化能力,能够满足集约化水产养殖水质管理的实际需要。
    基于词贡献度的垃圾短信分类方法
    张永军1,刘金岭2,于长辉3
    2012, 42(5):  87-90. 
    摘要 ( 660 )   PDF (1003KB) ( 1533 )   收藏
    相关文章 | 多维度评价
    针对垃圾短信分类问题, 提出了一种以词贡献度为基础的分类方法。该方法引入词贡献度的概念表达词在不同短信分类中的权重差别,通过构建词贡献度——分类矩阵和计算矩阵行均方差来实现降维,以词贡献度为基础计算短信隶属于短信分类的隶属度,并通过比较隶属度密度的方法解决分类冲突问题。实验结果表明,该方法在分类效果和实时性方面优于其他常用垃圾短信分类方法。
    基于粗糙集理论的瓦斯灾害信息特征提取技术
    李慧1,2,胡云1,3,李存华1
    2012, 42(5):  91-95. 
    摘要 ( 521 )   PDF (1101KB) ( 1404 )   收藏
    相关文章 | 多维度评价
    为了准确预测煤与瓦斯突出的危险性,建立有效的煤矿瓦斯预警支持系统,针对煤矿瓦斯灾害的特点,本研究提出了一种新颖的基于粗糙集的瓦斯灾害特征提取算法。该算法首先利用维数化简技术对瓦斯灾害信息矩阵进行优化,并在此基础上,利用信息论中熵的概念和最大熵原理构建瓦斯灾害信息特征提取模型。通过实际应用,证实了粗糙集理论在瓦斯灾害特征提取与瓦斯灾害预测中的有效性和实用性。
    面向路网限制的位置隐私保护算法
    孙岚,罗钊,吴英杰,王一蕾
    2012, 42(5):  96-101. 
    摘要 ( 586 )   PDF (1616KB) ( 1376 )   收藏
    相关文章 | 多维度评价
    目前关于位置服务中的位置隐私保护研究大多是面向欧式空间,其相关模型及算法无法直接用于解决路网环境下位置服务中可能存在的隐私泄露问题。本研究针对公路网络下用户分布不均可能导致的推断攻击,设计出一种面向路网限制的位置隐私保护算法。本算法通过对公路网络的边权进行排序,并结合路段地理位置分布,进行隐匿边集的构造,以达到降低边权不均引起推断攻击的风险。通过实验对本算法的可行性及有效性与同类算法进行了比较分析。实验结果表明,本算法是有效可行的。
    土木工程
    隧道浅埋偏压段超前预测与围岩稳定控制研究
    吕国仁1, 张寿龙2
    2012, 42(5):  102-107. 
    摘要 ( 562 )   PDF (2535KB) ( 1261 )   收藏
    相关文章 | 多维度评价
    为研究浅埋偏压段的围岩稳定性,以烟海高速解家河隧道为例,采用地质雷达进行了地质超前预测,并针对探测结果,进一步优化施工方案,确定了超前注浆、超前小导管的施工方法。最后采用现场监控量测的方法对浅埋偏压段进行监测,结果表明,监测数据稳定,所采用的施工方案可行;浅埋偏压段洞室稳定,确保了隧道施工的顺利进行,对类似工程具有一定的借鉴意义
    水泥混凝土路面早期裂缝影响因素分析
    1,李鹏程2*,毛洪录2,孙仁娟2,葛智2
    2012, 42(5):  108-112. 
    摘要 ( 665 )   PDF (1799KB) ( 1094 )   收藏
    相关文章 | 多维度评价
    利用美国HIPERPAV软件对水泥混凝土路面早期裂缝的主要影响因素进行模拟。系统分析研究了路面板厚度、粉煤灰掺加量、养护方式、施工时间、施工季节和切缝等各因素对早期裂缝的影响规律。数据分析结果表明,夏季施工的路面板应力强度比与冬季施工的路面板应力强度比相比要低很多;不切缝的路面板要比切缝的路面板容易产生早期裂缝;另外,选择合理的混凝土配合比、施工时间和养护方式对早期裂缝也有着明显地改善作用。
    化学与环境
    基于RAFT聚合的蜂窝状有序多孔膜的制备及表征
    王利平1,2,吕新虎2*,李光2,邓爱霞2
    2012, 42(5):  113-117. 
    摘要 ( 535 )   PDF (2087KB) ( 1550 )   收藏
    相关文章 | 多维度评价
    以苯乙烯为单体,S,S′-(a, a′-二甲基-a″-乙酸)三硫代碳酸酯(BDAAT)为链转移剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,进行苯乙烯(St)的可逆加成——断裂链转移(RAFT)自由基聚合,同时以传统的自由基本体聚合方法制备聚苯乙烯(PS)。然后以两种方法制备的PS和聚乙二醇(PEG)为成膜物质,通过水滴模板法在高湿氮气下制备了微观多孔膜。探讨了聚苯乙烯多孔膜的形成机理,研究了聚合方式、聚合物溶液质量分数及溶剂的挥发性等对微观多孔膜结构的影响。研究结果表明,多孔薄膜的形貌受线性聚合物的末端基团以及亲水性物质等综合因素的影响,膜孔径随聚合物溶液质量分数的增大而减小。
    其他
    基于最小熵产法的大功率LED散热器的结构优化
    赖艳华,魏露露,吕明新,赵琳妍,岳虹,刘存芳
    2012, 42(5):  118-122. 
    摘要 ( 601 )   PDF (1639KB) ( 2002 )   收藏
    相关文章 | 多维度评价
    为了提高自然对流条件下大功率LED灯的平直肋片散热器的散热性能,对该类散热器开展了结构优化分析。利用最小熵产法分析了平直肋片的厚度、数量和高度,散热器质量、风速等因素对散热器流场及传热特性的影响,结果表明:随着肋片个数量的增加,无量纲熵产和温度熵产先增加后减小,温差熵产是摩擦熵产的10倍左右。此外在热流密度不变情况下,存在最佳肋片的几何尺寸使得无量纲熵产最小,据此优化散热器肋片结构使得散热器性能达到最优。
    故障限流装置中MOV能量吸收及热特性研究
    唐宗华1, 2,谭震宇2,温惠2,孙树敏1
    2012, 42(5):  123-129. 
    摘要 ( 667 )   PDF (2060KB) ( 1870 )   收藏
    相关文章 | 多维度评价
    金属氧化物限压器(metal oxide voltage limiter, MOV)作为串联谐振型故障限流器的关键部件,其可靠运行尤为重要。以110kV单相线路为例,利用电磁暂态分析程序对MOV在系统短路故障过程中能量吸收的特性进行仿真分析。仿真结果表明,短路故障时间越长,MOV需要吸收的能量越多;快速开关闭合时间的长短决定了MOV短时吸收能量的大小。进一步利用有限元计算方法,以MOV单元阀片和MOV本体结构为研究对象,对暂态过程中MOV的热特性进行研究,得出了MOV阀片温升与短路故障时间及注入能量之间的变化曲线,同时计算出MOV单元阀片及MOV本体的温度场分布,分析了其温度分布特性。在此基础上,制作了实际MOV本体模型,并进行了MOV温升的实验测定,结果表明实验测量与相应的理论计算符合较好,证明了相应计算方法的可靠性。研究结果为设计故障限流装置保护配置策略及MOV温升保护策略提供了工程参考,为MOV的本体设计提供了理论依据。
    基于正态分布区间数的云滴获取算法
    李修海1,于少伟2*
    2012, 42(5):  130-134. 
    摘要 ( 590 )   PDF (1394KB) ( 1514 )   收藏
    相关文章 | 多维度评价
    为解决逆向云构建中云滴难以获取的问题,在深入分析传统的逆向云发生器算法的基础上,在“所有模糊隶属函数曲线可构成一个模糊隶属函数曲线簇,模糊隶属函数曲线簇可看作近似云”的思想启发下,提出基于正态分布区间数的云滴获取算法。该算法通过在期望曲线上生成正态随机数并依次代入各隶属函数的方法来获取云滴。实验分析表明:该算法可以以较少的调查数据获取大量的云滴且获取的云滴符合正态云的分布规律。