应用科学学报

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2018, 36(4): 0-0.

摘要 ( 290 )

PDF (52KB) ( 184 )

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表面芯光纤器件实验室

关春颖

2018, 36(4): 567-579. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.04.001

摘要 ( 637 )

PDF (23645KB) ( 252 )

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由于光纤端面尺寸小且可以长距离传输，功能单元和功能材料易于微纳尺度纤内集成，因而更适合发展集成器件.Lab-on-fiber集成器件已成为纤维集成光学的研究热点.该文详细介绍了两种具有较强倏逝场的表面芯光纤（外表面和内表面），重点研究表面芯光纤光学特性及基于表面芯光纤的器件传感应用.该类器件制备简单，在生物化学传感领域有重要应用.

多信道协同合作需求感知MAC协议

高凯强, 赵海涛, 李大鹏

2018, 36(4): 580-588. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.04.002

摘要 ( 515 )

PDF (2967KB) ( 256 )

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车辆自组织网络中的应用可以分为安全性和非安全性两种.安全性应用主要处理紧急路况等问题，对通信的时延和可靠性有严格要求.为此，提出一种基于多信道协同合作的需求感知介质访问控制协议，该协议由路边单元广播安全询问数据包以提前预约控制时隙，实现车辆节点无碰撞地发送紧急信息的目的，并根据安全数据的需求量动态划分控制时隙和服务时隙，促使每一个节点都能通过路边单元动态调度的方式按序广播安全信息，降低了分组碰撞的概率.仿真结果表明，所提出的介质访问控协议与传统的IEEE 802.11p协议相比，能够提高网络吞吐量，降低端到端的传输时延.

改进粒子群算法在水下盲语音分离中的应用研究

王光艳, 耿艳香, 陈雷

2018, 36(4): 589-600. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.04.003

摘要 ( 752 )

PDF (8542KB) ( 304 )

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针对粒子群优化（particle swarm optimization，PSO）算法收敛速度慢、易陷入局部最优等缺点，提出了一种基于改进PSO算法优化的独立分量分析（independent componentanalysis，ICA）算法，用于水下语音和噪声混叠信号的盲分离.采用规范四阶累积量的绝对值作为ICA中的目标函数，通过改变惯性因子ω和压缩因子k来增强粒子的自适应寻优能力.对比实验结果表明，该算法在收敛速度、算法稳定性和分离效果方面的性能更优.

基于四元数旋转的改进彩色图像加密算法

胡曼, 吕东辉, 任艳丽

2018, 36(4): 601-610. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.04.004

摘要 ( 823 )

PDF (17881KB) ( 224 )

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图像加密是信息安全领域的重要内容之一.为此，提出一种基于四元数旋转理论的彩色图像加密方案，并给出了四元数旋转的详细定义及图解，把彩色图像的3个颜色分量作为一个整体进行加密，以实现同步处理.首先将原始图像分解成两个相同尺寸的子图像，并转化成纯四元数矩阵；然后运用四元数的旋转变换性质由给定初始密钥迭代产生大量加密时所需要的密钥，并通过迭代循环的结构体系实现加密.实验结果表明，该方案能够获得较好的彩色图像加密效果，具有较强的安全性以及较快的加解密速度.

大容量的密文域图像可逆信息隐藏算法

何志红, 秦川, 周青

2018, 36(4): 611-627. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.04.005

摘要 ( 1031 )

PDF (10296KB) ( 252 )

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提出了一种新的用于加密图像的可逆信息隐藏算法.使用同一密钥对原始图像中每个不重叠分块中的像素进行加密，在保证原始图像内容安全的同时，利用块内相邻像素相关性特征和游程编码在加密图像中嵌入秘密信息.对于嵌入信息后的加密图像可直接用加密密钥解密，得到与原始图像视觉上相似的解密图像；也可以通过嵌入密钥正确地提取嵌入信息；在拥有这两个密钥的条件下，既可以正确地提取嵌入信息，又可以完全无误地恢复原始图像.实验结果表明：与已有方法相比，该方法不仅提高了加密图像的信息嵌入量，而且实现了原始图像的可逆恢复.

基于动态BoW模型的密文JPEG图像检索

韦秋含, 梁海华, 张新鹏

2018, 36(4): 628-634. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.04.006

摘要 ( 639 )

PDF (8130KB) ( 392 )

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为了实现高效的密文JPEG图像检索，提出了一种基于加密图像AC系数统计直方图的动态检索方案.首先，根据密文图像的AC系数采用自适应k-均值聚类构建动态词袋（bag-of-word，BoW）模型.其次，借助BoW模型将图像块的AC系数统计特征转化为全局直方图特征.最后，由服务器根据直方图特征来判断相似性，从而提高检索效率.即使密文图像库动态更新，如密文图像的新增与删除，该检索方案也是鲁棒高效的.实验结果表明，该方案在保证检索准确度的同时大大提高了检索效率，具有实际应用价值.

基于满足度评估的遥感应用需求聚类算法

巫兆聪, 项伟, 李俊, 杨志

2018, 36(4): 635-643. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.04.007

摘要 ( 767 )

PDF (783KB) ( 210 )

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在进行大规模遥感卫星体系论证时，针对单个用户部门、一星一议式的遥感卫星需求的传统分析方法已不再适用.为了解决这个问题，以光学遥感应用需求为研究对象提出一种遥感应用需求聚类算法.首先，通过需求指标分析提取出空间分辨率等5个体系级需求指标，以实现需求结构化表达；然后，构造基于需求满足度评估的相似性测度，并以需求满足度作为衡量需求间相似性的量化指标；最后，设计基于满足度测度的最大最小距离聚类算法，进而提取出中心类别需求.实验结果表明，该方法可以很好地合并同类需求，所得结果能支撑后续的体系设计与载荷研制工作.

面向DEM构建的点云四叉树和R树混合索引研究

彭宝江, 钟若飞, 孙海丽, 耿雨馨

2018, 36(4): 644-654. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.04.008

摘要 ( 945 )

PDF (15696KB) ( 207 )

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机载激光扫描点云数据量大，导致处理点云数据的效率不高.为此，借助四叉树对空间的快速分割和R树的自平衡特性，提出一种基于四叉树和R树混合空间索引的数字高程模型（digital elevation model，DEM）构建方法.首先针对原始点云数据建立外存索引；然后遍历索引以便将符合要求的区域点云分别导入内存，并以形态学滤波法对不同区域内的点云进行同步滤波处理；最后对于分区域处理得到的地面点数据，采用反距离加权内插法得到DEM.实验证明，在确保DEM精度的基础上，应用该索引方法能够极大地提高DEM构建的效率.

福建省建设用地资源“山-海-原”一体化优化配置

李通, 张丽, 韩向旭, 郑艺

2018, 36(4): 655-666. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.04.009

摘要 ( 935 )

PDF (16567KB) ( 209 )

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针对福建省建设用地后备资源紧缺等问题，从“山-海-原”（“山”指低丘缓坡地，“海”指沿海滩涂地，“原”指低效用地）角度对建设用地资源进行优化配置.利用经济发展适宜性和生态安全评价指数数据，基于多目标规划模型理论创建建设用地“山-海-原”一体化优化配置模型，优化配置2020年福建省土地开发指标.研究表明，1）利用夜间灯光数据评价的经济发展适宜性与GDP年际变化显著正相关.福建省经济发展适宜性从东部沿海向内陆逐渐降低.2）到2020年，福建省新增建设用地空间的71.09%（约14.1万公顷）可来源于低丘缓坡地（“山”），集中于中部和西部地区；28.51%（约5.6万公顷）来源于低效用地（“原”），集中于东部沿海地区；0.39%（约0.087万公顷）来源于沿海滩涂（“海”），主要为晋江市和东山县.建设用地“山-海-原”一体化优化配置方法可为多山多丘陵的地区合理配置建设用地开发空间.

一种基于计算迁移的智能终端商标识别方法

张金, 冯帆, 孙承君, 宫晓利

2018, 36(4): 667-678. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.04.010

摘要 ( 549 )

PDF (7508KB) ( 249 )

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在移动终端进行商标识别时，使用图像处理技术的传统方法已不再适用.针对这一问题，提出基于计算迁移的智能终端商标识别方法.首先通过分析商标识别应用的组织架构来划分商标识别应用的任务节点；然后构建基于任务节点的应用成本图，设计计算迁移的约束条件；最后制定计算迁移的目标函数，以实现应用能耗与应用时长的均衡.实验结果表明，该方法可以提升移动终端商标识别应用的性能，降低本地能耗，增强用户体验.

基于紧密度的模糊加权kNN数据分类方法

刘诚诚, 姜瑛

2018, 36(4): 679-688. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.04.011

摘要 ( 827 )

PDF (1468KB) ( 267 )

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模糊k-最近邻（fuzzy k-nearest neighbor，FkNN）及其改进的分类方法忽略了样本存在分布不均匀以及噪声样本的情况，不能充分体现每个类样本特征的差异性，影响了分类的准确率.为此，提出了一种基于紧密度的模糊加权kNN数据分类方法.首先基于样本间紧密度计算样本的隶属度；然后根据特征的模糊熵值分别计算每个类样本特征的权重，并使用加权欧氏距离确定近邻训练样本；最后根据待分类样本所属的每个类别的隶属度确定其类别.对UCI多个数据集的实验结果表明该方法是有效的.

DBN在测井解释中的研究与应用

段友祥, 徐冬胜, 孙歧峰, 李钰

2018, 36(4): 689-697. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.04.012

摘要 ( 954 )

PDF (6765KB) ( 219 )

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测井解释就是将测井信息加工解释成地质信息，以往大多通过数学方法建立解释模型或者使用最基本的反向传播（back propagation，BP）网络来完成这项工作.针对BP网络存在学习训练效率不高的问题，提出了将深度置信网络应用于测井曲线解释.针对测井解释的特点，选择4条测井曲线数据作为输入进行泥砂分层以及孔隙度的预测实验，并与BP网络的预测结果进行对比分析.实验表明，深度置信网络可用于测井曲线解释，其分类精度较一般BP算法有所提高并且训练时间有所降低.

采用多变量RBF神经网络的非线性内部迭代预测控制

姜雪莹, 苏成利, 施惠元, 李平, 刘思雨

2018, 36(4): 698-710. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.04.013

摘要 ( 935 )

PDF (7468KB) ( 222 )

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针对工业过程中被控对象往往具有复杂、强非线性、多变量的特性，提出一种基于多变量径向基函数（radial base function，RBF）神经网络的非线性内部迭代预测控制方法.采用多个RBF神经网络在线逼近多输入多输出的非线性系统，得到一个近似模型作为预测模型.同时为了减少求解系统控制律的计算量，将每个输出预测值沿着输入轨迹展开，从而把求解复杂非线性优化问题转化为求解简单的二次规划问题，解决了在线实时递推控制律时求解非线性微分方程的困难.最后通过t次内部迭代直至满足迭代条件，得到了最优的控制律.pH中和过程的仿真结果表明了该算法是有效而可行的.

基于波动模态组的公共自行车复杂网络调度预警

彭雅丽, 曾欣怡, 吕铃, 杨雨鑫, 尹红

2018, 36(4): 711-722. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2018.04.014

摘要 ( 736 )

PDF (2728KB) ( 282 )

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为解决公共自行车网点何时调度的问题，提出了一个可行而高效的解决方案.选择某市公共自行车数据管理中心公共自行车的使用记录，借助统计物理学的方法进行研究.紧密跟踪边界值的波动变化并用模态化方法建立存量波动变化模态组，构建了多时序组合波动模态组复杂网络.运用复杂网络方法分析该波动模态组的变动情况、变化规律以及影响因素.研究结果表明，运用存量波动复杂网络模型能为动态调度提供有效指导，并为同类问题提供新的借鉴思路.

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