• 2008年第19卷第8期文章目次
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    • 软件可视化和信息可视化专刊前言

      2008, 19(8):1865-1866.

      摘要 (8206) HTML (0) PDF 193.78 K (6815) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • 一种面向图形化建模语言表示法的元模型

      2008, 19(8):1867-1880.

      摘要 (8422) HTML (0) PDF 628.07 K (6525) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于图形化的建模语言,为定义其表示法一般需要解决3个问题:如何定义每个建模元素的图形符号,如何定义图形符号之间的位置关系以及如何将表示法映射到抽象语法.为了方便进行模型转换和代码生成,还需要使用模型化的方式描述建模语言的表示法.通过对UML及其语言家族中的表示法进行总结、分析和归纳,提出了一种表示法定义元模型(notation definition metamodel,简称NDM).针对定义表示法所面临的3个问题,NDM被分成基本图元及其布局、基本位置关系和抽象语法桥三部分.使用NDM定义好的表示法模型还可以通过代码生成技术生成可使用的源代码.将NDM与其他几种定义表示法的方法进行了比较,结果表明,NDM与其他方法相比具有优势.NDM已经在元建模工具PKU MetaModeler中实现.介绍了NDM在实际应用中的几个案例.

    • 基于图文法的动态软件体系结构支撑环境

      2008, 19(8):1881-1892.

      摘要 (7807) HTML (0) PDF 594.24 K (6390) 评论 (0) 收藏

      摘要:使用类型化的属性图及其图文法来直观而形式地刻画软件体系结构和体系结构风格,用图转换来刻画动态体系结构的重配置行为.基于这种刻画,构建了一个动态软件体系结构支撑环境.该环境一方面,通过一个基于图文法的编辑器来支持体系结构图模型的可视化构造和操纵;另一方面,基于内置运行时体系结构技术实现了体系结构图模型在具体系统中的物理实施,并使得图模型上的图转换操作可以自动映射到实际系统的动态重配置上.再加上一系列的辅助设施,形成了一个较为完整的基于图文法的动态软件体系结构支撑环境.

    • 一种基于边的上下文相关图文法形式化框架

      2008, 19(8):1893-1901.

      摘要 (8273) HTML (0) PDF 426.87 K (6060) 评论 (0) 收藏

      摘要:围绕解决图文法中的主要问题——嵌入问题,提出了一种基于边的上下文相关图文法形式化框架,并对由此定义的文法的一些性质及相应的归约算法进行了讨论.对所提出的图文法与已有的文法进行了比较.同时,展望了今后值得进一步研究的一些问题和方向.

    • 可视化语言技术在软件开发中的应用

      2008, 19(8):1902-1919.

      摘要 (12577) HTML (0) PDF 521.73 K (12158) 评论 (0) 收藏

      摘要:可视化语言技术比一维文本语言在描述软件组成方面具有优越性.由于图表和图形概念在系统建模中的广泛使用,可视化语言可以应用于需求分析、设计、测试和维护等软件开发的各个阶段.除了具有直观易见的特点之外,图文法在计算机上的精确建模和验证能力,为设计可视化语言提供了一个坚实的理论基础.讨论了可视化语言的形式理论基础,回顾了相关的可视化图形编程环境.特别提出了一种空间图文法,并且用该图文法定义了统一建模语言的行为语义.基于空间图文法,开发了一种基于模式驱动的框架,以帮助软件架构与设计.

    • 一种用于Marching-Graph图形绘制的快速收敛布局算法

      2008, 19(8):1920-1932.

      摘要 (8243) HTML (0) PDF 616.04 K (5659) 评论 (0) 收藏

      摘要:Marching-Graph是一种将图形隐喻技术和空间隐喻技术集成为一体的新的可视化方法.它为用户提供了高度可交互性地图,使用户可访问那些具有地理属性的信息的逻辑结构.它通过有效的人图交互和跨空间浏览为用户提供了一种可视分析和挖掘未知信息的机制,而不是将已知的信息呈现在地图上.然而,传统的力导向布局算法在达到力量均衡配置方面非常慢.为使一个图形布局收敛,它们通常需花费几十秒的时间.因此,当用户快速行进于地理区间时,那些力导向布局算法就不能满足快速绘制一系列图形的要求.提出了一种快速收敛布局方法,当用户在Marching-Graph中通过力导向布局逐步探究一系列图形时,它可以加速交互时间.通过结合辐射树绘图技术和力导向图形绘制方法来取得能量最小化的快速收敛.

    • 用多层次聚类法完成的大规模关系图的可视化

      2008, 19(8):1933-1946.

      摘要 (8184) HTML (0) PDF 1.30 M (5580) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种新的大规模图形可视化技术.它可显示含有几万个接点和边的大规模关系图.为了完成对图形的抽象化,一个多层次的聚类图形从原始的大规模关系图中抽取了出来.这种抽取是建立在大规模关系图的内在结构基础上来完成的.一种递规封入式的几何划分算法被应用来完成对几何空间的优化,在具体的制图技术上,使用了一种用力導向布局算法和环形制图法相结合的新方法,从而完成了对显示空间的优化和美学上的优化.同时也讨论了相关的人机交互技术,所采用的人机交互算法不仅能让使用者从上到下层次式地浏览整个聚类图形,同时也能提供多层次聚类图形的并行浏览.动画技术也同时被运用,以保护使用者的精神图不被打乱.

    • 一种模型驱动的交互式信息可视化开发方法

      2008, 19(8):1947-1964.

      摘要 (12364) HTML (0) PDF 811.11 K (8465) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计与实现面向领域应用的交互式信息可视化软件十分困难.缺乏统一的开发方法与支撑工具箱,为非专家用户提供对层次、网络、多维等数据类型的统一支持,对各种可视化技术与交互技术的统一支持,以及对信息可视化任务的统一支持.针对此问题,提出了一种模型驱动的交互式信息可视化开发方法Daisy.首先,提出了交互式信息可视化界面模型IIVM(interactive information visualization interface model);然后,提出了基于IIVM的交互式信息可视化开发方法Daisy,讨论了该方法的两个核心技术:IIVM建模与描述文件生成方法、系统自动生成方法.同时,给出了Daisy工具箱,包括Daisy建模工具、Daisy系统自动生成工具以及运行时框架与组件库.最后,给出了该开发方法与工具箱的应用实例.实例表明,该方法能够为交互式信息可视化开发的统一支撑方法问题提供一种有效的解决方案.

    • 数据聚类中基于浓度噪音消除的可视化参数选择方法

      2008, 19(8):1965-1979.

      摘要 (7137) HTML (0) PDF 1.02 M (5322) 评论 (0) 收藏

      摘要:可视化技术的发展极大地提高了传统数据挖掘技术的效率.通过结合人类识别模式的能力,计算机程序能够更有效的发现隐藏在数据中的规律和信息.作为聚类分析的重要步骤,噪音消除一直都是困绕数据挖掘研究者的问题,尤其对于不同领域的应用,由于噪音的模型和定义不同,单一的数据处理方法无法有效而准确地去除域相关的噪音.本文针对这一问题,提出了一个新型的可视化噪音处理方法CLEAN.CLEAN的独特之处在于它设计的噪音处理技术和提出的可视化方法有机地结合在一起.噪音处理算法为可视化模型生成所需数据,同时针对噪音处理算法选择可视化方法,从而达到提高整个数据处理系统性能的目的.这样不仅降低了噪音去除过程中主观因素的影响,还可以帮助数据挖掘程序去除领域相关的噪音.同时源数据的质量,算法参数的选择和不同噪音去除算法的精确性都可以在所使用的可视化模型中反映出来.实验表明CLEAN能够有效地帮助空间数据聚类算法在噪音环境下发现数据的自然聚类.

    • 基于社会网络可视化分析的数据挖掘

      2008, 19(8):1980-1994.

      摘要 (10372) HTML (0) PDF 3.93 M (8087) 评论 (0) 收藏

      摘要:把社会等复杂系统看作网络的思想由来已久.利用社会网络分析的方法,能够对各种社会关系进行精确的量化表征和分析,从而揭示其结构,对一系列当代社会的现象进行更加深入而具体的解释.结合社会网络可视化分析和数据挖掘的理论与方法,引入相关的地理信息,对包含1980-2002年间世界范围内1417例恐怖袭击事件的数据库进行教据分析,以这些恐怖袭击事件各要素节点之间关系作为基本分析单位,对恐怖组织之问的活动模式和发展特点等内在规律进行挖掘与解释,得出有意义的结果.提出的方法可以有效地推广应用于蛋白质结构分析、生物基因分析以及各类社会问题的分析过程.

    • 三维人体运动特征可视化与交互式运动分割

      2008, 19(8):1995-2003.

      摘要 (8463) HTML (0) PDF 676.50 K (9320) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了从运动序列中提取不同类型的运动片段进行人体动画创作,提出一种三维人体运动数据可视化与交互式分割技术.首先,采用人体各主要骨骼夹角作为对原始运动数据的几何特征表示,并提出一种启发式方法自动检测其潜在分割点,最后将提取的运动特征可视化并使用可交互用户界面对其进行精确分割.实验结果表明,该特征表示及交互式分割方法能够更加方便、准确、高效地对包含多种类型的长序列三维人体运动数据进行分割.

    • 地质断层三维可视化模型的构建方法与实现技术

      2008, 19(8):2004-2017.

      摘要 (8500) HTML (0) PDF 804.41 K (7705) 评论 (0) 收藏

      摘要:全面而系统地研究了地质断层三维可视化构模的原理、方法及实施过程.针对地质断层三维构模的特点与要求,设计了一种基于边界表示、面向地质实体并兼顾拓扑关系的三维矢量数据模型,以有效地组织和描述包含断层的复杂地质体几何结构模型.提出了断层与地层的统一构模技术,给出了在其实现过程中所遇到的关键问题(如断层面的推演拟合、地层层面重构、断层与地层的交切处理与局部重构)的解决方案.基于断层的属性、断层数据所反映的断层面的特征和质量,应用3种方法来拟合断层面.在地层层面重构时,考虑到了断层面在地层面网格加密、插值时的约束和屏蔽作用,实现了具有多值面的逆断层网格生成技术.应用三角网切割算法TRICUT来实现断层与地层的交切处理.通过北京奥运公园场区基岩地质模型中的断层构模实例验证了这些技术方法的有效性.

    • >综述文章
    • 数据空间技术研究

      2008, 19(8):2018-2031.

      摘要 (10630) HTML (0) PDF 710.86 K (8017) 评论 (0) 收藏

      摘要:阐述了数据空间概念及其特性,提出了数据空间集成与管理系统框架.在此基础上,进一步从数据模型、数据集成、数据查询、数据更新、存储索引、数据演化和系统实现几个方面对数据空间研究工作进行了总结分析.讨论了数据空间研究面临的挑战和未来的研究工作.

    • XML数据流上的高效聚集算法

      2008, 19(8):2032-2042.

      摘要 (4523) HTML (0) PDF 442.47 K (4662) 评论 (0) 收藏

      摘要:XML数据流的特点是所有元素和值仅允许扫描1次.针对XML数据流上的聚集问题,提出了高效的XML数据流聚集算法.这种算法不但能够有效地支持XML数据流上具有复杂结构聚集查询的处理,而且能够有效地支持具有递归结构XML数据流上的聚集查询处理.理论分析和实验结果表明,算法能够有效地处理XML数据流上的聚集查询,并且具有很好的可扩展性.

    • 语义查询扩展中词语-概念相关度的计算

      2008, 19(8):2043-2053.

      摘要 (5273) HTML (0) PDF 646.25 K (6042) 评论 (0) 收藏

      摘要:在基于语义的查询扩展中,为了找到描述查询需求语义的相关概念,词语-概念相关度的计算是语义查询扩展中的关键一步.针对词语-概念相关度的计算,提出一种K2CM(keyword to concept method)方法.K2CM方法从词语-文档-概念所属程度和词语-概念共现程度两个方面来计算词语-概念相关度.词语-文档-概念所属程度来源于标注的文档集中词语对概念的所属关系,即词语出现在若干文档中而文档被标注了若干概念.词语-概念共现程度是在词语概念对的共现性基础上增加了词语概念对的文本距离和文档分布特征的考虑.3种不同类型数据集上的语义检索实验结果表明,与传统方法相比,基于K2CM的语义查询扩展可以提高查询效果.

    • 基于查询采样的高维数据混合索引

      2008, 19(8):2054-2065.

      摘要 (4061) HTML (0) PDF 708.59 K (4561) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了改进高维数据库查询的效率,通常需要根据数据分布来选择合适的索引策略.然而,经典的分布模型难以解决实际应用中图像、视频等高维数据复杂的分布估计问题.提出一种基于查询采样进行数据分布估计的方法,并在此基础上提出了一种支持最近邻查询的混合索引,即针对多媒体数据分布的不均匀性,自适应地对不同分布的数据使用不同的索引结构,建立统一的索引结构.为了实现混合索引,采用构造性方法:首先通过聚类分解分割数据并建立树状索引;然后使用查询采样算法,对数据实际分布进行估计;最后根据数据分布的特性,把稀疏数据从树状索引中剪裁出来,进行基于顺序扫描策略的索引,而分布比较密集的数据仍然保留在树状索引中.在4个真实的图像数据集上进行了充分的实验,结果显示,该索引方法明显优于iDistance,M-Tree等度量空间索引,在维数达到336时,查询效率仍高于顺序扫描.实验结果显示,该查询采样算法在采样数据量仅为(N为数据量)的情况下即可获得满足索引需要的分布估计结果.

    • 数据流处理中确定性QoS的保证方法

      2008, 19(8):2066-2079.

      摘要 (4434) HTML (0) PDF 1.15 M (3517) 评论 (0) 收藏

      摘要:与以往尽最大努力的查询服务提供方式不同,讨论了数据流处理中确定性QoS的保证问题.以网络演算为理论基础,提出了一种数据流处理中的QoS建模和QoS保证方法.系统运行前验证所有查询在满足各自的QoS前提下的可调度性.在运行时为通过QoS可调度性验证的每个查询分配代表其QoS需求的服务曲线,从而保证各查询期望的QoS.为了提高查询处理效率,还讨论了保证QoS的批调度和查询共享.实验结果表明,该QoS保证方法能够有效地为数据流上的连续查询提供确定性的QoS保证.

    • XML流数据查询结果的缓存管理

      2008, 19(8):2080-2088.

      摘要 (4121) HTML (0) PDF 439.09 K (4361) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种系统地处理XML数据流的返回结果集的方法.在该方法中,用户对数据的兴趣用XQuery表示,能够处理递归文档以及同时处理多个查询;通过运行时栈驱动的基于二进制的前缀编码,在运行时确定结果集中节点之间的关系,避免了大量结果集之间的连接操作,能够有效减少内存耗费,提高处理性能.

    • 传感器网络中基于虚拟坐标的节点调度方案

      2008, 19(8):2089-2101.

      摘要 (4319) HTML (0) PDF 609.86 K (4394) 评论 (0) 收藏

      摘要:首先,建立了极大相似分布模型;其次,引入节点的虚拟坐标的概念,用来替代节点实际的位置坐标.在此基础上,提出了一种分布式的、与节点位置无关的节点调度方案.方案由一个覆盖算法和一个连通算法组成,方案中的覆盖算法利用虚拟坐标信息进行分组.在不需要节点位置信息的条件下,使各个分组内的传感器节点较为均匀地分布在目标区域.该方案不仅解决了任意分组中的节点充分覆盖目标区域的问题,而且保证了网络的连通.仿真实验表明,该节点调度方案在覆盖率、维持分组连通时额外加入到分组内的节点个数以及网络生存时间等性能上均优于与节点位置无关的节点随机调度协议.

    • 基于规则推导的特权隐式授权分析

      2008, 19(8):2102-2113.

      摘要 (3666) HTML (0) PDF 509.79 K (4027) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了一种研究系统特权安全问题的方法.由于其特有的迁移系统安全状态的能力,使得分析及保护系统特权都很困难,因此,传统访问控制研究中所采用的技术无法复制到该领域.在访问控制空间理论下,检查了系统特权的来源问题及其特点,从而将系统规则划分为约束规则与执行规则两类,分别描述授权的限制与效果.进一步对规则逻辑形式进行推导,发现特权操作间的特殊授权关系以及相关属性,并设计了一种快速构造授权推导图的算法.在此基础上,分析隐式授权安全问题可能存在的滥用特权威胁.最后对POSIX(portable operating system interface)标准的权能机制进行形式化描述,计算并构造其授权推导图.对标准设计中存在的滥用威胁提供了对策,有效地实现了与最小特权原则的一致性.

    • 一种基于关键属性的优化数据一致性维护方法

      2008, 19(8):2114-2126.

      摘要 (3572) HTML (0) PDF 527.10 K (4984) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对关键属性更新的易描述、更新项较小和弱相关性三个特点,提出一种基于关键属性的优化数据一致性维护方法.在该方法中,首先分离出用户提交的更新请求中关于关键属性的更新;然后采用基于延迟-覆盖的更新传播模型进行更新传播,即基于副本间的网络延迟选择具有最大和最小网络延迟的结点转发更新,并在传播过程中记录和综合考虑更新的确定传播和不确定传播两条路径;在对关键更新冲突分类的基础上,采用更新缓冲区和更新日志两层更新协商机制并结合最新写胜出和分而治之规则,优化关键更新冲突的发现和解决;更新日志信息是方法中各种策略开展的基础,讨论了更新日志中信息管理方法以及结点失效和网络划分发生时信息的维护方法.关键属性更新的优化处理使得不会产生因为关键属性更新的延迟而降低系统基于关键属性的资源定位效率,满足面向Internet的P2P系统的要求.模拟测试结果表明,该方法在一致性维护开销、资源定位开销与资源访问开销以及鲁棒性方面均具有较好的性能.

    • 无线局域网EDCA机制MAC接入延时分析

      2008, 19(8):2127-2139.

      摘要 (5542) HTML (0) PDF 581.76 K (5343) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种分析模型,基于信号流图和母函数方法分析了无线局域网中EDCA(enhanced distribution channel access)机制的MAC(medium access control)接入延时.得到了MAC接入延时的概率分布和相关的数字特征,包括接入延时的均值、方差、标准差和变异系数.仿真结果与模型的分析结果吻合良好,验证了模型和计算方法的正确性.进一步分析了各类AC(access category)的发送概率、碰撞概率、挂起概率和延时均值随终端数目变化的规律;分析了MAC接入延时的成因;指出了AIFS(arbitration inter frame spacing)值对MAC接入延时的影响;指出接入延时的变异系数大于1,因此,采用负指数分布作为MAC接入延时的近似分布,会错误地估计系统的服务能力.

    • 网络入侵检测中的自动决定聚类数算法

      2008, 19(8):2140-2148.

      摘要 (4726) HTML (0) PDF 439.80 K (5800) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对模糊C均值算法(fuzzy C-means algorithm,简称FCM)在入侵检测中需要预先指定聚类数的问题,提出了一种自动决定聚类数算法(fuzzy C-means and support vector machine algorithm,简称F-CMSVM).它首先用模糊C均值算法把目标数据集分为两类,然后使用带有模糊成员函数的支持向量机(support vector machine,简称SVM)算法对结果进行评估以确定目标数据集是否可分,再迭代计算,最终得到聚类结果.支持向量机算法引入模糊C均值算法得出的隶属矩阵作为模糊成员函数,使得不同的输入样本可以得到不同的惩罚值,从而得到最优的分类超平面.该算法既不需要对训练数据集进行标记,也不需要指定聚类数,因此是一种真正的无监督算法.在对KDD CUP 1999数据集的仿真实验结果表明,该算法不仅能够得到最佳聚类数,而且对入侵有较好的检测效果.

    • 基于混合跳链条件随机场的异构Web记录集成方法

      2008, 19(8):2149-2158.

      摘要 (4159) HTML (0) PDF 572.84 K (4979) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种混合跳链条件随机场序列统计学习模型,以实现异构Web记录与关系数据库的模式匹配.该模型可以在由手工标注样本和关系数据库记录组成的联合样本集上进行训练,减少了对繁琐手工标注样本的依赖.此外,通过在线性链条件随机场模型上增加对跳边的支持,使得该模型能够有效地处理状态变量间的长距离依赖.在多个领域的真实数据集上的实验结果表明,所提出的方法能够显著提高异构Web记录语义模式匹配的性能.

    • 基于Weil对的多接收者公钥加密方案

      2008, 19(8):2159-2166.

      摘要 (4542) HTML (0) PDF 395.76 K (5294) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种多接收者公钥加密方案,称为基于双线性映射的多接收者公钥加密(pairing-based multi-recipient encryption,简称PBMRE).该方案使用椭圆曲线上的Weil对和Shamir的秘密分享方法来构造.利用秘密分享方法处理私钥,可以将一个解密私钥转换成多个用户私钥.利用Weil对的双线性,在解密时可以重新组合解密私钥.经过分析,给出的多接收者公钥加密方案效率高,并且能抵抗多个接收者的合谋攻击.基于间隙双线性Diffie-Hellman假设,证明了该体制具有抗自适应选择密文攻击的不可区分安全性(indistinguishability under adaptive chosen ciphertext attack,简称IND-CCA2).

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