• 2015年第26卷第5期文章目次
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    • 稀疏标签传播:一种鲁棒的领域适应学习方法

      2015, 26(5):977-1000. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004575

      摘要 (4192) HTML (224) PDF 1.77 M (5332) 评论 (0) 收藏

      摘要:稀疏表示因其所具有的鲁棒性,在模式分类领域逐渐得到关注.研究了一种基于稀疏保留模型的新颖领域适应学习方法,并提出一种鲁棒的稀疏标签传播领域适应学习(sparse label propagation domain adaptation learning,简称SLPDAL)算法.SLPDAL通过将目标领域数据进行稀疏重构,以实现源领域数据标签向目标领域平滑传播.具体来讲,SLPDAL算法分为3步:首先,基于领域间数据分布均值差最小化准则寻求一个优化的核空间,并将领域数据嵌入到该核空间;然后,在该嵌入核空间,基于l1-范最小化准则计算各领域数据的核稀疏重构系数;最后,通过保留领域数据间核稀疏重构系数约束,实现源领域数据标签向目标领域的传播.最后,将SLPDAL算法推广到多核学习框架,提出一个SLPDAL多核学习模型.在鲁棒人脸识别、视频概念检测和文本分类等领域适应学习任务上进行比较实验,所提出的方法取得了优于或可比较的学习性能.

    • 一种带混合进化机制的膜聚类算法

      2015, 26(5):1001-1012. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004657

      摘要 (4517) HTML (191) PDF 991.58 K (3672) 评论 (0) 收藏

      摘要:膜计算(也称为P系统或膜系统)是一种新颖的分布式、并行计算模型.为了处理数据聚类问题,提出了一种采用混合进化机制的膜聚类算法.它使用了一个由3个细胞组成的组织P系统,为一个待聚类的数据集发现最优的簇中心.其对象表示候选的簇中心,并且这3个细胞分别使用了3种不同的进化机制:遗传算子、速度-位移模型和差分进化机制.然而,所使用的速度-位移模型和差分进化机制是结合了这个特殊膜结构和转运机制所提出的改进版本.这种混合进化机制能够增强系统中对象的多样性和改善收敛性能.在混合进化机制和转运机制控制下,这种膜聚类算法能够确定一个数据集的良好划分.所提出的膜聚类算法在3个人工数据集和5个真实数据集上被评估,并与k-means和几种进化聚类算法进行比较.统计显著性测试建立了所提出的膜聚类算法的优势.

    • 一种基于信息分离的高维多目标进化算法

      2015, 26(5):1013-1036. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004676

      摘要 (3539) HTML (191) PDF 1.67 M (4362) 评论 (0) 收藏

      摘要:高维多目标优化是指对目标维数大于三维的多目标问题(multi-objective optimization problem,简称MOP)进行优化.大多数传统的多目标进化算法采用Pareto支配关系指导搜索,很难在高维多目标优化问题上得到较为理想的结果.为此,提出了一种基于信息分离的高维多目标进化算法(multi-objective evolutionary algorithm based on information separation,简称ISEA).该算法在目标空间中将原坐标系进行旋转,使第1条坐标轴与向量(1,1,…,1)T平行.ISEA定义转换坐标的第1个坐标值为收敛信息(convergence information,简称CI),剩余的坐标代表个体分布信息(diversity information,简称DI).同时,采用一种基于分层选择的邻域惩罚机制,利用一种由两个超圆锥组成的邻域形状保持种群的分布性,当个体被选入归档集后,其邻域内的个体将被惩罚进入下一层选择,防止邻近的个体同时被选入归档集.邻域形状的第1部分利用分布信息覆盖邻近的个体,第2部分覆盖边界上的差个体.与NNIA,e-MOEA, MSOPS,AR+DMO以及IBEA这5种经典算法进行了比较.实验结果表明,ISEA在处理高维多目标优化问题时具有良好的收敛性和分布性.

    • 基于软集的无标记信息代数模型与算法

      2015, 26(5):1037-1047. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004686

      摘要 (2772) HTML (170) PDF 724.87 K (3183) 评论 (0) 收藏

      摘要:在给定的一个初始论域U和参数集E上的全体软集中引入扩展运算与转移运算,研究了它们的性质.在此基础上引入商软集的概念,并在全体商软集中引入联合运算与聚焦运算,得到其构成一个无标记的信息代数,并且若参数集E有限,这个信息代数还是一个无标记的紧信息代数.最后,给出运用无标记信息代数的模型解决软集中不确定问题的决策算法与实例,并与Cagman等人提出的uni-int决策算法做了比较说明.

    • 一种基于高斯混合模型的轨迹预测算法

      2015, 26(5):1048-1063. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004796

      摘要 (5072) HTML (168) PDF 1.59 M (10219) 评论 (0) 收藏

      摘要:在智能交通控制系统、军事数字化战场、辅助驾驶系统中,实时、精确、可靠的移动对象不确定性轨迹预测具有极高的应用价值.智能轨迹预测不仅可以提供精准的基于位置的服务,而且可以提前监测和预判交通状况,进而推荐最佳路线,已经成为移动对象数据库研究的热点,亟需设计准确而高效的位置预测方法.针对现有方法的不足,提出了基于高斯混合模型的轨迹预测方法GMTP,主要步骤包括:(1) 针对复杂运动模式利用高斯混合模型建模;(2) 利用高斯混合模型计算不同运动模式的概率分布,进而将轨迹数据划分为不同分量;(3) 利用高斯过程回归预测移动对象最可能的运动轨迹.GMTP是高斯非线性概率统计模型,其优势在于:计算结果不仅是位置预测值,更是关于移动对象未来所有可能运动轨迹的概率分布,可以利用概率统计分布特性获得某种运动模式(如匀加速运动)下的位置预测.大量真实轨迹数据集上的实验结果表明:与相同参数设置下的高斯回归预测和卡尔曼滤波预测法相比,GMTP的预测准确性平均提高了22.2%和23.8%,预测时间平均缩减了92.7%和95.9%.

    • 云平台下基于粗糙集的并行增量知识更新算法

      2015, 26(5):1064-1078. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004590

      摘要 (4975) HTML (197) PDF 1.09 M (4145) 评论 (0) 收藏

      摘要:日益复杂和动态变化的海量数据处理,是当前人们普遍关注的问题,其核心内容之一是研究如何利用已有的信息实现快速的知识更新.粒计算是近年来新兴的一个研究领域,是信息处理的一种新的概念和计算范式,主要用于描述和处理不确定的、模糊的、不完整的和海量的信息,以及提供一种基于粒与粒间关系的问题求解方法.作为粒计算理论中的一个重要组成部分,粗糙集是一种处理不确定性和不精确性问题的有效数学工具.根据云计算中的并行模型MapReduce,给出了并行计算粗糙集中等价类、决策类和两者之间相关性的算法;然后,设计了用于处理大规模数据的并行粗糙近似集求解算法.为应对动态变化的海量数据,结合MapReduce模型和增量更新方法,根据不同的增量策略,设计了两种并行增量更新粗糙近似集的算法.实验结果表明,该算法可以有效地快速更新知识;而且数据量越大,效果越明显.

    • 基于MapReduce与相关子空间的局部离群数据挖掘算法

      2015, 26(5):1079-1095. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004659

      摘要 (5034) HTML (166) PDF 1.04 M (4900) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高维海量数据,在MapReduce编程模型下,提出了一种基于相关子空间的局部离群数据挖掘算法.该算法首先利用属性维上的局部稀疏程度,重新定义了相关子空间,从而能够有效地刻画各种局部数据集上的分布特征;其次,利用局部数据集的概率密度,给出了相关子空间中的局部离群因子计算公式,有效地体现了相关子空间中数据对象不服从局部数据集分布特征的程度,并选取离群程度最大的N个数据对象定义为局部离群数据;在此基础上,采用LSH分布式策略,提出了一种MapReduce编程模型下的局部离群数据挖掘算法;最后,采用人工数据集和恒星光谱数据集,实验验证了该算法的有效性、可扩展性和可伸缩性.

    • 一般间隙及一次性条件的严格模式匹配

      2015, 26(5):1096-1112. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004707

      摘要 (4859) HTML (177) PDF 1.03 M (3769) 评论 (0) 收藏

      摘要:具有间隙约束的模式匹配是序列模式挖掘的关键问题之一.一次性条件约束是要求序列中每个位置的字符最多只能使用一次,在序列模式挖掘中采用一次性条件约束更加合理.但是目前,间隙约束多为非负间隙,非负间隙对字符串中每个字符的出现顺序具有严格的约束,一定程度上限定了匹配的灵活性.为此,提出了一般间隙及一次性条件的严格模式匹配问题;之后,理论证明了该问题的计算复杂性为NP-Hard问题.为了对该问题进行有效求解,在网树结构上构建了动态更新结点信息的启发式求解算法(dynamically changing node property,简称DCNP).该算法动态地更新各个结点的树根路径数、叶子路径数和树根-叶子路径数等,进而每次可以获得一个较优的出现;之后,迭代这一过程.为了有效地提高DCNP算法速度,避免动态更新大量的结点信息,提出了Checking机制,使得DCNP算法仅在可能产生内部重复出现的时候才进行动态更新.理论分析了DCNP算法的时间复杂度和空间复杂度.大量实验结果验证了DCNP算法具有良好的求解性能.

    • 面向海量数据流的基于密度的簇结构挖掘算法

      2015, 26(5):1113-1128. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004717

      摘要 (3783) HTML (219) PDF 1.65 M (3913) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种基于密度的簇结构挖掘算法(mining density-based clustering structure over data streams,简称MCluStream),以解决数据流密度聚类中输入参数选择困难和重叠簇识别等问题.首先,设计了一种树拓扑CR-Tree索引结构,将直接核心可达的一对数据点映射成树结构中的父子关系,蕴含了数据点依赖关系的CR-Tree涵盖了一系列subEps参数下的基于密度的簇结构;其次,MCluStream算法采用滑动窗口的方式更新CR-Tree,在线维护当前窗口上的簇结构,实现了对海量数据流的快速演化聚类分析;再次,设计了一种快速从CR-Tree提取簇结构的方法,根据可视化的簇结构,选择合理的聚类结果;最后,在真实和合成海量数据上的实验验证了MCluStream算法具有有效的挖掘效果、较高的聚类效率和较小的空间开销.MCluStream可适用于海量数据流应用中自适应的密度聚类演化 分析.

    • >综述文章
    • 云计算访问控制技术研究综述

      2015, 26(5):1129-1150. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004820

      摘要 (8971) HTML (708) PDF 1.32 M (8437) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着云计算规模化和集约化的发展,云安全问题成为云计算领域亟待突破的重要问题.访问控制技术是安全问题的重中之重,其任务是通过限制用户对数据信息的访问能力及范围,保证信息资源不被非法使用和访问.主要对目前云计算环境下的访问控制问题进行研究,首先介绍访问控制理论;然后分析了云计算环境下的访问控制技术体系框架,重点从云计算访问控制模型、基于ABE(attribute-based encryption)密码体制的云计算访问控制、云中多租户及虚拟化访问控制这3个方面对云计算环境下的访问控制问题进行综述,并且调研了工业界云服务提供商和开源云平台的访问控制机制;最后对未来的研究趋势进行了展望.

    • 内存取证研究与进展

      2015, 26(5):1151-1172. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004821

      摘要 (5917) HTML (671) PDF 1.35 M (6176) 评论 (0) 收藏

      摘要:网络攻击内存化和网络犯罪隐遁化,使部分关键数字证据只存在于物理内存或暂存于页面交换文件中,这使得传统的基于文件系统的计算机取证不能有效应对.内存取证作为传统文件系统取证的重要补充,是计算机取证科学的重要组成部分,通过全面获取内存数据、详尽分析内存数据,并在此基础上提取与网络攻击或网络犯罪相关的数字证据,近年来,内存取证已赢得安全社区的持续关注,获得了长足的发展与广泛应用,在网络应急响应和网络犯罪调查中发挥着不可替代的作用.首先回顾了内存取证研究的起源和发展演化过程;其次介绍了操作系统内存管理关键机制;然后探讨了内存取证的数据获取和分析方法,归纳总结目前内存取证研究的最新技术;最后讨论了内存取证存在的问题、发展趋势和进一步的研究方向.

    • 安全的无证书聚合签名方案

      2015, 26(5):1173-1180. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004654

      摘要 (4418) HTML (232) PDF 725.71 K (5032) 评论 (0) 收藏

      摘要:无证书密码系统既解决了密钥托管问题,又不涉及公钥证书;而聚合签名可以有效地减少计算代价和通信开销.结合二者的优点构造无证书聚合签名是很有意义的.尽管无证书聚合签名方案的构造已经取得了重要进展,但是现有的方案仍然不能同时达到既可抵抗两类超级攻击者又具有运算的高效性.使用双线性映射并引入状态信息来设计具有强安全性的无证书聚合签名方案.在随机预言模型中,该状态信息被用于嵌入给定困难问题的部分信息.结果显示,该方案的安全性基于计算Diffie-Hellman问题的困难性并可以抵抗超级攻击者的攻击.同时,由于充分利用公开信息和双线性映射的性质,它在个体签名和聚合签名验证过程只需4个双线性映射.另外,在该方案中,用户知道状态信息后可独立完成个体签名而无需交换信息,所以它允许用户动态地加入聚合签名.故它可应用于多对一的通信系统中.

    • 云计算环境中支持关系运算的加密算法

      2015, 26(5):1181-1195. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004656

      摘要 (3963) HTML (193) PDF 1.01 M (4076) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着云计算的深入发展,隐私安全成为云安全的一个关键问题.加密是一种常用的保护敏感数据的方法,但是它不支持有效的数据操作.为了提供云计算环境中的隐私保护,设计了一种随机数据结构——随机树,并构建了基于随机树的保序加密算法OPEART(order-preserving encryption based on random tree).OPEART通过引入随机性实现了对数据的加密,并支持加密数据的任何关系运算(>,<,>=等).安全分析和性能评估表明:OPEART是IND- DNCPA(indistinguishability under distinct and neighbouring chosen plaintext attack)安全的,并能高效地实现对加密数据的关系运算.

    • 密钥弹性泄漏安全的通配模板层次委托加密机制

      2015, 26(5):1196-1212. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004693

      摘要 (3135) HTML (156) PDF 1.15 M (4215) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的密码方案假定密钥对可能的攻击者来说是完全隐藏的(只有算法是公开的),敌手无法获得有关密钥的任何信息.但在实际系统中,攻击者可在噪声信道或由侧信道攻击获得有关密钥的部分信息.密钥弹性泄漏安全的加密方案通过改进密码算法达到在密钥存在可能部分泄漏情况下的语义安全性.设计了一个抗密钥弹性泄漏的可委托层次模板加密方案.在该方案中,用户身份关联到含有通配符的身份模板,并可以实现再次密钥委托.该方案是抗泄漏的层次身份加密方案(hierarchical identity-based encryption,简称HIBE)和隐藏向量加密方案(hidden vector encryption,简称HVE)的一般扩展,可有效地抵抗密钥弹性泄漏,并达到自适应语义安全性.同时给出该方案的安全性证明和系统抗泄漏性能,分析显示,该方案具有较好的密钥泄漏容忍性.

    • >综述文章
    • 3D多尺度几何分析研究进展

      2015, 26(5):1213-1236. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004822

      摘要 (5684) HTML (654) PDF 1.83 M (4952) 评论 (0) 收藏

      摘要:3D多尺度几何分析是图像、视频和几何模型等数字可视媒体处理的技术基础,其目的在于高效地表示这些媒体中存在的点、线、面奇异.为此,依据不同变换捕获奇异的能力演进及其非线性逼近效率的提高,从2D图像多尺度几何分析的研究进展切入,着重阐述视频3D多尺度几何分析的发展,并将其归纳为3类:由2D基函数直接扩展的3D多尺度几何分析、基于3D基函数的3D多尺度几何分析和基于时空非局部相关性的3D多尺度几何分析,深入探讨了各种典型变换方法的主要思想、非线性逼近效率、计算复杂度、优势和不足.同时,概要介绍了数字几何模型的3D多尺度几何分析研究进展.在此基础上,对3D多尺度几何分析的未来发展趋势进行了展望.

    • PalmPhasor算法性能的理论分析

      2015, 26(5):1237-1250. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004594

      摘要 (4211) HTML (171) PDF 925.52 K (3362) 评论 (0) 收藏

      摘要:模板的安全性和隐私性是掌纹系统实际应用的关键问题,然而生物特征保护的多项指标通常相互冲突并且难以同时满足.作为解决上述冲突的一种可撤销掌纹编码算法,PalmPhasor实现了高效、安全的掌纹认证.建立了系统分析PalmPhasor性能的完整框架.为了便于具体分析,将情景分为4种情况,并且提供了支持相应分析的预备知识,包括辅助定理以及Gabor滤波掌纹图像实部和虚部分布特性.在统计学基础上建立的理论分析和实验结果均表明:即使在用户口令被盗的情况下,多方向分数级融合增强的PalmPhasor算法也可以同时有效地满足可撤销生物特征的4项指标.

    • 耳廓点云形状特征匹配的路径跟随算法

      2015, 26(5):1251-1264. DOI: 10.13328/j.cnki.jos.004699

      摘要 (3089) HTML (182) PDF 1.19 M (3702) 评论 (0) 收藏

      摘要:路径跟随算法结合凸松弛方法与凹松弛方法,通过跟随凸凹问题的解路径,近似地求解图匹配问题,具有较高的匹配精度.将路径跟随算法用于耳廓特征图的匹配问题:首先,基于PCA方法构造耳廓点云的显著性关键点集合;然后,采用乘积型参数域上的单值二次曲面方法拟合关键点邻域内的点集,并将曲面的局部形状特征定义为耳廓的局部形状相似测度;第三,对关键点集合进行Delaunay三角剖分,得到关键点集合在三维空间内的拓扑结构图,并定义关键点图的整体结构差异测度;最后,记耳廓关键点图的组合差异测度为关键点图的整体结构差异测度与关键点上的局部形状相似测度的线性组合,并基于路径跟随算法快速求解关键点图之间的精确匹配.相关实验结果表明:与其他相关算法相比,该算法具有较高的匹配效率和匹配精度.

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