电子学报

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朱允敏, 张丽伟, 王生原, 董渊, 张素琴

电子学报. 2009, 37(S1): 1-6.

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随着多核处理器的广泛使用以及人们对软件可靠性提出更高要求,多核并行程序验证的重要性日益凸显.本文提出了一个完整的基于多核的并行程序验证框架,该验证框架包括抽象机器定义、目标代码的形式规范、逻辑推理系统、可靠性定理及其证明.我们的目标程序使用自旋锁机制来实现线程间对共享内存的互斥访问.验证框架采用Hoare风格的推导方式,使用高阶逻辑来同时描述机器指令的操作语义和所需要的安全策略.在该框架下,程序员可以对多核并行程序的部分正确性进行验证.

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普适环境下带宽自适应的组播策略

左克, 王怀民, 史殿习, 胡东敏

电子学报. 2009, 37(S1): 7-11.

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提出一种以树状拓扑为主干,Mesh状拓扑为辅助的组播策略.首先定义严格单源树状拓扑,并根据普适环境下结点的自治性行为提出放松单源树状拓扑.其次分析树状拓扑动态性带来的带宽瓶颈问题.通过Mesh状辅助拓扑和结点带宽使用情况动态调整结点状态,实现了自适应的带宽使用策略,保证了较高的使用率和可用性.分析模拟结果表明,与现有的方法相比,该策略能够取得较好的组播性能.

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眼动交互的实时线性算法构造和实现

程成, 杜菁菁, 蓝飞翔

电子学报. 2009, 37(S1): 12-15.

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眼动跟踪技术作为一种新兴的交互手段,具有自然、高效和易于意图理解等优点.我们设计实现了一个桌面眼动跟踪系统作为虚拟装配系统的一个通道,通过摄像机实时采集视频并经过实时的图像处理判断用户对虚拟环境中对象的注视焦点.系统利用了瞳孔-角膜反射向量法理论,设计和实现了一个高效的实时眼动跟踪算法,即线性逼近预测算法.实验证明这一方法很好的解决了眼动通道的实时性问题.

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自然环境下日常动作的在线识别

曹媛媛, 黄飞跃, 陶霖密, 徐光祐

电子学报. 2009, 37(S1): 16-21.

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自然环境下的日常动作识别有着广泛的应用前景和重要的研究价值.不同于以往在结构化和孤立条件下进行的动作识别,自然环境下的日常动作是连续的,视角多变并常发生遮挡.本文提出了分布式视觉系统下日常动作的在线识别方法.时间轴上的滑动窗口每个时刻取一段视频帧,采用基于"包容形状"的视角无关的体态表示方法提取体态特征向量,并用隐马尔科夫模型进行识别.动作类型的搜索空间由环境知识推理得到.遮挡检测和部分遮挡下的体态表示也在文中进行了讨论.实验表明本文提出的日常动作的在线识别方法能够克服日常场景给动作识别带来的困难,结果证实了方法的有效性.

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代码与文档间关联关系的提取方法研究和改进

赖冠辉, 王晓博, 刘超

电子学报. 2009, 37(S1): 22-30.

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在潜在语义模型的基础上融入了软件文档和程序代码的特点,提出了基于类继承关系的代码聚类、代码特征项分类加权、引入相似度词典以及基于文档类型的分类搜索这四种改进策略.实验结果表明,四种策略可以在保持查全率不变的情况下提高查准率15%左右.表明在提取代码与文档间可跟踪性链时,考虑它们的固有特点,将有助于提高检索系统的查全率和查准率.

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自相似网络流量模拟的分布式系统的设计与实现

张华川, 田杰, 许静

电子学报. 2009, 37(S1): 31-35,30.

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随着网络应用的发展,网络流量不断加大,对于网络应用系统的测试也占有越来越重要的地位.良好的网络流量模型能较为真实的反映网络的情况,并能给与应用系统更为全面的测试.根据统计学的结果表明,网络流量在时间上具有自相似性.因此,对自相似流量模型的研究十分重要.为了克服单机生成网络流量的不足,本文对于分形高斯噪声(FGN)模型的算法进行了改进,使其能够并行且高速的生成自相似样本.文中针对改进后的算法提出了分布式系统,并阐述了系统的整体结构和控制机制的设计与实现.本文的工作还包括实现了一个检测网络流量的检测端,并通过它来分析分布式系统所生成的样本.结果表明,本系统所生成的网络流量具有自相似性.

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基于开源JVM的安全策略强制实施

魏达, 金英, 张晶, 郑晓娟, 李卓

电子学报. 2009, 37(S1): 36-41.

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非信任代码的安全执行是移动代码安全的重要问题之一.携带模型代码(Model Carrying Code)方法同时考虑了移动代码生产者和使用者对安全性的支持和需求,建立了以模型为中心的安全执行非信任代码的理论框架,其中安全策略的定义和强制实施是MCC方法的重要组成部分之一.本文针对已被广泛使用的Java移动代码,以开源JVM Kaffe和Linux操作系统为研究载体,提出了基于开源JVM的安全策略实施模型,并实现从安全策略定义到实施的整个过程.本文在安全策略规范描述,可强制实施的扩展有限自动机(EFSA)模型和进程级监视以捕获系统调用等方面都做了有益的尝试,为完善MCC方法和实现安全策略的强制实施提供很好的方案.

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针对实时视觉通信的图像序列自动提炼

黄沛杰, 朱立华, 刘学慧, 吴恩华, 王传铭

电子学报. 2009, 37(S1): 42-50,56.

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本文提出了一项新技术,它可以实现从任意的图像序列中自动提炼出简洁的表达方式,以便进行高效的视觉通信.我们认为,视觉通信的全过程可分为视频数据的传输和人眼对视觉信号的理解两个阶段.因此,本文以心理学中人对图像的认知规律的相关理论为指导,专注于研究如何同时提高图像的可压缩性和可理解性.我们借助一个缘提取算法来保留对人的视觉系统最为敏感的物体边界,再用一个非线性扩散算法来减弱无足轻重的细节信号.为了使最终生成的动画保持时间上的一致性,本文的技术方案是在整个时空域上设计的.而我们依然能够保持实时的处理速度,因为该方法可以方便地使用GPU作并行计算.为了演示新技术的实用性,我们还建立了一个以本文算法作为处理内核的完整的视觉通信系统并在该系统进行所有实验.统计数据表明,本文方法不仅可以明显地降低传输带宽,而且提高了图像序列的可理解性.

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企业信息系统中基于场景的协同式需求获取方法

刘锋, 张伟, 赵海燕, 梅宏

电子学报. 2009, 37(S1): 51-56.

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本文提出了一种企业信息系统(Enterprise Information System,缩写为EIS)环境下基于场景的协同需求诱导方法,以场景为核心组织不同的利益相关者,使其能够主动且有效地参与需求获取的过程;并给出了具体的步骤指导需求专家如何逐步从现状场景到期望场景再到用况诱导出用户的需求;展示了如何从场景的结构化描述中抽取活动图、场景-角色-数据关系图,以及如何使用这两类视图来对场景描述和需求的完整性、一致性等进行验证.

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一种基于动态语境组装的分布式构件框架的设计与实现

谢德平, 邢阳, 马晓星, 曹春, 吕建

电子学报. 2009, 37(S1): 57-64.

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提出一种新的分布式构件框架ACF,在传统的以共享协同信息为主的语境机制基础上,引入了共享协同对象的动态语境机制,直接支持基于运行时软件体系结构的协同逻辑的表达和动态演化.该构件框架已在集成开发环境Artemis Studio中得到初步实现和应用.

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自适应Agent策略描述语言的设计及编译器的实现

郝小雷, 董孟高, 毛新军, 齐治昌

电子学报. 2009, 37(S1): 65-69.

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当前自适应系统的开发存在自适应逻辑和业务逻辑相互缠绕的问题,使得自适应系统的开发和维护变得极为复杂和困难.论文认为自主性是实现自适应性的基础和前提,提出将自适应逻辑和业务逻辑相分离的思想,设计了一个自适应Agent策略描述语言SADL,用于对系统自适应特征进行描述.自适应Agent基于预定义策略,在运行时根据外部环境和内部状态的变化,通过动态绑定、释放、激活或钝化行为规约展示自适应行为.论文介绍了SADL语言的语法和语义及其编译器的设计和实现.

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ScudCORE: 一个情境驱动的推理引擎

潘纲, 李彤, 任豪毅, 李石坚, 姚敏

电子学报. 2009, 37(S1): 70-74.

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普适计算对推理引擎提出了有别于传统方法的诸多新挑战.面向普适计算的推理引擎需要基于情境驱动,可灵活应对情境时变频繁、实时性、开放性等问题.本文在分析了普适计算中情境感知特性的基础上,提出了一个以一阶谓词逻辑为基础的情境驱动的推理引擎ScudCORE(Scud COntext-driven Reasoning Engine).ScudCORE采用情境过滤机制弱化了由情境时变频繁带来的推理过度频繁、效率低下的问题;采用本体建模技术使推理引擎内外之间的情境信息能相互共享、重用、理解,从而实现推理引擎的主动触发;通过规则管理器增强规则的动态管理功能,提高推理引擎的灵活性.

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基于结构光源的大屏幕交互技术

秦永强, 喻纯, 史元春

电子学报. 2009, 37(S1): 75-78.

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本文提出采用结构光源充分表达用户手部运动的想法,设计了结构光源和识别软件,从光点序列中提取出光点运动轨迹和用户手势的旋转信息,搜索光点位置序列的平坦区段锁定目标位置,将旋转手势解释成交互原语以扩充激光笔的交互语义.最后的性能评估结果表明,结构光源在丰富交互语义和加速目标选择方面都有着较大的改进.

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图像和视频亮度的自动调整

王想, 郭延文, 杜振龙, 武港山, 张福炎, 彭群生

电子学报. 2009, 37(S1): 79-86.

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对曝光不足的图像和视频进行亮度调整具有重要的理论研究意义和实际应用价值,本文提出一种基于梯度域操作的图像和视频亮度自动调整算法.对于静态图像,算法首先将图像分割为不同的亮度区域;然后分别计算各区域的亮度调整算子;最后通过求解一个梯度约束方程得到结果图像.我们进而将该算法延伸到视频,首先选取若干关键帧并使用上述图像亮度调整算法进行处理;然后对非关键帧进行分割并通过光流算法确定非关键帧上的分割区域与前后关键帧区域的对应关系;最后利用对应关系通过关键帧区域的亮度调整算子以及调整后的亮度指导非关键帧上各区域的亮度调整,并生成结果视频序列.本文算法可以有效处理空间和时间上曝光不足和不均的图像和视频,并能够较好地保持图像、视频的细节纹理信息,实验结果表明了算法的有效性.

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一种基于身份信息无可信中心无随机预言的群签名

蔡永泉, 刘岩

电子学报. 2009, 37(S1): 87-91.

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本文提出了一种标准模型下基于身份的无可信中心的群签名方案,解决了群签名的前向安全性,并分析了新方案的正确性和安全性.分析结果表明,合法的群成员可以代表群得到有效群签名,仲裁者可以打开签名,且可以判断群管理者是否伪装成合法的群成员.本文还利用对时间段信息的管理实现了该签名的前向安全性,以抵抗密钥泄漏等情况.

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基于改进K-means聚类和霍夫变换的稀疏源混合矩阵盲估计算法

付宁, 乔立岩, 彭喜元

电子学报. 2009, 37(S1): 92-96.

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混合矩阵的估计是稀疏源盲分离的关键组成部分,其估计精度直接影响到源信号的估计精度.本文首先针对K-means聚类算法依赖初始值选取的问题,将微分进化算法思想引入到K-means聚类算法中,提出了一种改进的K-means聚类算法.利用该算法,对稀疏源混合信号数据进行聚类,保证了聚类结果的鲁棒性.然后利用霍夫变换,对每一类数据的聚类中心进行修正,从而估计出混合矩阵,提高了混合矩阵的估计精度.仿真实验表明,相比于经典的稀疏源混合矩阵盲估计算法,本文算法具有更强的鲁棒性和更高的估计精度.

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DMSS-动态Merkle可信树签名方案

蔡永泉, 刘芳

电子学报. 2009, 37(S1): 97-101.

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本文通过构造子树及密钥的动态循环更新实现了二叉树的动态更新,改进了Merkle可信树签名方案中,签名数量的增加使得二叉树庞大导致签名效率低下的缺陷,使签名的数量不在受到二叉树大小的影响.此外,本文对改进后的方案进行了安全分析,分析结果表明,该签名方案具有原始Merkle可信树签名方案的安全性,并且,由于采用了分时间段的密钥管理方式,该方案还具有前向安全性.

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一种新的基于身份的门限签名方案

蔡永泉, 张雪迪, 姜楠

电子学报. 2009, 37(S1): 102-105.

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门限签名能够分散签名权力,比普通单人签名具有更高的安全性.目前大多数门限签名都是随机预言模型下可证明安全的.本文利用椭圆曲线上的双线性对,以Paterson签名方案为基础,提出了一种无随机预言的基于身份的门限签名方案.该方案需要一个可信任的私钥生成中心来生成和管理私钥.在标准模型下对该方案进行了安全性证明,表明该方案是健壮的,并且能够抵抗适应性选择消息攻击.

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协同系统体系结构模型的形式化语义

侯金奎

电子学报. 2009, 37(S1): 106-111,105.

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针对模型驱动的协同应用系统开发,将范畴理论、代数规范和进程代数相结合,为软件体系结构模型提出了一种新的语义描述方法.该方法在构件规约描述的基础上,用态射表示构件之间的关系,态射类型蕴含了构件关系的不同语义,从而用类型范畴图表来描述软件体系结构模型,用函子描述体系结构模型之间的映射关系.体系结构模型的形式化描述可用于判断一个转换是否满足某些特性或约束.以一个协同编著系统为例说明了该方法的应用.

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利用大位移视图修复单幅图像的透视畸变优化算法

刘春晓, 彭群生, 杨颖振, 王进, 陈为

电子学报. 2009, 37(S1): 112-117.

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本文提出一个利用大位移视图可靠地恢复目标图像上含有复杂结构信息的较大信息丢失区域的图像修复新算法.依次经过基于单应矩阵的大位移视图变形、基于能量优化的重叠像素对应和基于能量优化的丢失像素估计三个步骤,一个由粗到细的畸变校正算法对大位移视点图像进行透视畸变校正后再用来补全目标图像上的受损区域.最后,我们采用泊松图像融合算法消除修复区域与其周围像素之间存在的鬼影现象,获得无缝的修复效果.实验证明本文方法优于已有的图像修复算法.

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基于个性化原型的人脸衰老图像合成

王章野, 曹玫璇, 李理, 彭群生

电子学报. 2009, 37(S1): 118-124.

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本文提出了一种新的个性化人脸衰老图像合成方法.基于已建立的黄种人脸图像数据库,提出了一种基于人脸外轮廓局部曲率标准差的个性化原型匹配算法,通过计算出表征人脸的脸型特征点的局部曲率标准差,在人脸图像数据库中匹配找出多幅图像,进行纹理增强的原型合成,再通过形状和颜色变换模型实现了人脸衰老图像的生成,能达到皱纹增加、眼袋生成、皮肤光泽减退、毛发变花白等具有真实感的衰老合成效果.实验表明本方法能方便逼真地合成不同种类的人脸在不同年龄段的衰老图像.

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面向TTCN-3分布式测试执行平台的测试适配器框架的研究与设计

王冠, 吴际, 徐珞, 金茂忠

电子学报. 2009, 37(S1): 125-130,117.

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由于分布式系统具有物理分布、并发访问、时序敏感、平台异构等特点,所以分布式测试系统必须适应上述特点.TTCN-3分布式测试执行平台能够满足分布式测试的要求,但TTCN-3测试系统静态绑定测试适配器的特点导致测试系统在单个测试执行节点上不具备同时和多种被测系统交互的能力,因此本文提出测试适配器框架的概念.该框架支持TTCN-3标准接口规范,在具备基本测试适配功能的基础上,整合面向多种被测系统的测试适配器,并在测试执行过程中根据测试脚本和被测系统的不同动态选择并调用适合的测试适配器,满足了TTCN-3分布式测试执行平台的需求,同时也增强了TTCN-3在分布式测试领域的应用能力.

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基于切割的检测器生成与匹配算法

蔡涛, 鞠时光, 仲巍, 牛德姣

电子学报. 2009, 37(S1): 131-134,86.

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检测器生成和匹配算法直接影响到人工免疫系统的检测效率和非法抗原的检测率.为了改进现有算法存在的生成检测器与识别非法抗原的时间和空间开销较大、对非法抗原检测率较低等问题,本文提出基于切割的检测器生成与匹配算法.针对现有检测器表示方法存在的缺陷,用正超立方体表示检测器,为减少匹配算法的时间和空间开销提供了基础;依据空间包含关系设计基于空间包含的匹配算法,减少了选择检测器和检查抗原的时间和空间开销,使得分析检测器所覆盖的非法抗原较方便;依据自体在论域空间的分布,引入切割空间的方法生成检测器,消除所生成检测器间的冗余信息,减少了检测漏洞,使得所生成的检测器具有较高的非法抗原检测率和检测效率.文中建立了算法的原型系统,构造不同类型的数据集,测试识别非法抗原所需的检测器数量,以及当系统中保存不同数量的检测器时所具有的非法抗原检测率,与现有算法进行比较,验证了基于切割的检测器生成与匹配算法能有效的提高否定选择算法的性能.

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基于模拟退火算法的过程挖掘研究

宋炜, 刘强

电子学报. 2009, 37(S1): 135-139.

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模拟退火过程挖掘算法是为了更好地挖掘过程模型中非自由选择结构而提出的.模拟退火算法用于过程挖掘的基本思想,是以因果矩阵模拟事件日志行为,通过退火操作对因果矩阵进行处理,并对挖掘结果不断进行量化衡量.本文的主要工作包括:(1)在过程挖掘的环境下实现模拟退火算法;(2)用因果矩阵作为内部表示;(3)在退火操作选择过程中引入启发式规则;(4)对挖掘结果进行量化衡量,并通过过程挖掘的测试平台Prom进行实现和检测.

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扩展方面机制的软件产品线体系结构建模及构件组装实现

沈立炜, 彭鑫, 赵文耘

电子学报. 2009, 37(S1): 140-145.

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软件产品线是提高软件开发效率与质量的有效途径,它以体系结构(SA)为蓝图,定义组成产品线的构件与构件之间相互作用的关系,指导基于构件的应用产品组装实现.现有的基于接口连接式的体系结构仅能描述构件间的直接交互,却无法支持产品线可变性所带来的更为复杂的构件交互情况.因此,本文提出一种扩展方面机制的软件产品线体系结构建模及构件组装实现方法,其核心是一套扩展xADL2.0、结合面向方面机制的软件产品线体系结构描述语言.它能支持基于可变性的产品线体系结构设计与定制,并指导应用产品的构件组装过程.在此方法的基础上,我们开发了原型工具FdSPLC,提供对体系结构的可视化建模以及应用产品的自动化生成.

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移动计算用户界面可用性评估的眼动方法

程时伟, 石元伍, 孙守迁

电子学报. 2009, 37(S1): 146-150.

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为了降低传统可用性评估方法中的主观影响和误差,本文应用眼动跟踪技术分析人机交互过程中的认知情况,提出移动计算用户界面可用性评估方法.该方法选取凝视时间、凝视数目、感兴趣区转移频次矩阵等眼动指标,并结合交互任务与自顶向下的视觉认知机制对界面进行分析,建立可用性评估模型,考察视觉搜索和信息加工等认知效率,进而为界面设计优化提供指导.以手机用户界面为对象的评估实例表明,该方法可有效分析界面认知内因,获取可用性问题清单,与用户主观评估保持较高一致性,验证了其实用性与有效性.

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一种基于光照补偿的图像增强算法

蒋永馨, 王孝通, 徐晓刚, 黄华

电子学报. 2009, 37(S1): 151-155.

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针对局部光照不均图像的增强问题,提出了一种新的基于光照补偿的图像增强方案.该算法将待增强图像分别乘以不同的照射系数来获得不同光照补偿后的多幅图像,利用限邻域经验模式分解(Neighborhood Limited Empirical Mode Decomposition,NLEMD)提取各光照补偿后图像的细节信息和照射分量,所有图像的细节信息叠加来增强纹理细节,照射分量用Retinex算法进行增强处理,最后重构出增强结果.实验表明,该增强方案可以对图像的细节有效地增强,同时有效地解决了光照补偿问题.

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基于内容的音乐节拍跟踪

陈哲, 许洁萍

电子学报. 2009, 37(S1): 156-160.

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节奏是音乐的三大要素之一,对其准确的分析和提取具有重要的研究意义.节奏特征主要分为音乐节拍和速度.本文首先提出了一种利用自相关相位-熵序列分析音乐节拍结构及音乐速度的方法.利用该方法对50首流行歌曲及50首纯乐器音乐速度的分析结果可达到97%;在速度分析结果基础上,文中还给出了节拍点求解过程的近似贝叶斯模型,使得节拍点序列在整体上与音乐信号的长时速度保持一致;文中在最后给出了利用动态规划思想进行音乐节拍跟踪的新方法,完成了音乐节拍跟踪实验,并通过与其它实验的结果比较,验证了算法的有效性.

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2009年, 第37卷, 第S1期　刊出日期：2009-12-25

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