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2024年 第42卷 第2期    刊出日期：2024-03-30

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2024, 42(2):  0-0. 

摘要 ( 15 )   PDF (93KB) ( 9 )  

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2024, 42(2):  1-0. 

摘要 ( 14 )   PDF (47KB) ( 8 )  

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通信工程

基于双流自适应时空增强图卷积网络的手语识别

金彦亮, 吴筱

2024, 42(2):  189-199.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.001

摘要 ( 39 )   PDF (1979KB) ( 50 )  

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针对提取手语特征过程中出现的信息表征能力差、信息不完整问题，设计了一种双流自适应时空增强图卷积网络（two-stream adaptive enhanced spatial temporal graph convolutional network，TAEST-GCN）实现基于孤立词的手语识别。该网络使用人体身体、手部和面部节点作为输入，构造基于人体关节和骨骼的双流结构。通过自适应时空图卷积模块生成不同部位之间的连接，并充分利用其中的位置和方向信息。同时采用残差连接方式设计自适应多尺度时空注意力模块，进一步增强该网络在空域和时域的卷积能力。将双流网络提取到的有效特征进行加权融合，可以分类输出手语词汇。最后在公开的中文手语孤立词数据集上进行实验，在100类词汇和500类词汇分类任务中准确率达到了95.57%和89.62%。

基于深度强化学习的无人机路径规划与无线电测绘

王鑫, 仲伟志, 王俊智, 肖丽君, 朱秋明

2024, 42(2):  200-210.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.002

摘要 ( 42 )   PDF (3338KB) ( 26 )  

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针对传统无人机轨迹优化设计方法在构建通信模型上具有局限性的问题，本文面向蜂窝连接无人机通信方式，引入一种基于深度强化学习的无人机路径规划与无线电测绘方法。该方法利用扩展后的双深Q网络模型，结合无线电预测网络，生成无人机轨迹并预测由于动作选择而累计的奖励值。此外，基于Dyna框架将实际飞行和模拟飞行相结合，进一步训练双深Q网络模型，从而大大提高学习效率。仿真结果表明，与Direct-RL算法相比，该方法能更有效地利用学习到的覆盖区域概率图，使无人机避开弱覆盖区域，减小飞行时间和预期中断时间的加权和。

LoRa扩频信道干扰与扩展性分析

雷芳, 陈博, 吕京昭

2024, 42(2):  211-221.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.003

摘要 ( 15 )   PDF (2049KB) ( 17 )  

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为了提高LoRa通信系统节点的接入量，对LoRa通信系统的干扰及扩展性进行了详细分析。首先分析了LoRa相同扩频信道间和不同扩频信道间的干扰，得出相同扩频信道干扰严重的原因，以及不同扩频信道存在一定的干扰的情况，进而发现扩频信道间的码片间距越近干扰越严重；其次提出了一种LoRa不同扩频信道间的干扰消除算法，通过仿真验证了该算法能有效消除低扩频信道干扰的可行性；最后从理论上对LoRa原有调制解调算法进行了扩展性分析，结合LoRa技术的特点及干扰仿真结果得到LoRa技术新增扩频信道与相邻扩频信道的码片数之差大于等于128，并仿真验证了4条典型新增扩频信道的抗噪声性能、可行性，系统节点的可接入量能增加36.94%。

基于CP重构的高时间传输效率CP-UFMC接收方法

郑晓康, 闻建刚, 邹园萍, 王安定, 华惊宇

2024, 42(2):  222-236.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.004

摘要 ( 18 )   PDF (819KB) ( 25 )  

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针对循环前缀（cyclic prefix，CP）不足的情况对循环前缀通用滤波多载波（cyclic prefix-universal filtered multi-carrier，CP-UFMC）系统的影响进行了数学推导，提出了一种基于CP重构的高时间传输效率CP-UFMC接收方法来改善系统性能，并进一步研究了选择性重构方法的性能。之后仿真研究了不同CP长度，不同载波频率偏移和不同正交振幅调制阶数时的系统误符号率（symbol error rate，SER）表现。仿真结果表明，基于CP重构的CP-UFMC接收方法可以改善CP不足导致的系统SER恶化问题，使其接近CP充足时的SER，并优于对比的其他通用滤波多载波系统接收方法。

基于光纤光栅的多点拉锥光纤柔性曲率传感器

吴锴, 龚华平, 倪凯, 毛邦宁, 赵春柳

2024, 42(2):  237-247.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.005

摘要 ( 22 )   PDF (4062KB) ( 22 )  

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针对现有曲率传感器存在制造工艺繁琐、成本较高的问题，提出了一种基于光纤光栅的反射式拉锥光纤柔性曲率传感器，通过将单模拉锥光纤植入聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）材料中实现对曲率的柔性传感，同时，利用光纤布拉格光栅（fiber Bragg grating，FBG）的波分复用特性，将其与多个拉锥光纤曲率传感器级联，实现了多点拉锥光纤柔性曲率传感，可同时感知多点的曲率信息。实验结果表明，薄膜状的PDMS柔弹性良好，拉锥光纤与PDMS膜能同步弯曲，弯曲灵敏度约为0.593 48~0.606 96 dB/m^-1。基于FBG的多点拉锥光纤柔性曲率传感还具有较好的抗串扰能力。进一步地，使用该柔性传感器对喉咙处及手腕处的人体活动监测进行了应用研究，结果表明该传感器不但能检测到人体微小的肌肉变化，也能检测到幅度较大的动作，在人体活动监测领域具有良好的发展前景。

双膜结构FBG土压力传感器优化设计及灵敏度分析

邢广志, 陈博智, 吴文婧

2024, 42(2):  248-261.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.006

摘要 ( 18 )   PDF (3541KB) ( 20 )  

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为实现桩基础结构安全及其服役状态的监测和有效评估，提出一种双膜结构土压力传感器，以光纤布拉格光栅（fiber Bragg grating，FBG）为传感元件，通过保护结构中增加的温度补偿膜，实现温度作用与外部荷载作用的彻底分离。基于双膜结构土压力传感器的工作原理，讨论了传感器压力灵敏度系数特性。结合有限元分析和实验研究，对灵敏度系数的影响参数展开了系统分析。数值分析结果表明，膜片厚度对压力敏感度系数的影响最大，结构半径和膜片厚度可选取为20 mm和1.8 mm；实验结果表明，在0~2 MPa范围内，压力灵敏度系数达3.32 pm/kPa。

基于微波原理的高精度液位传感器

崔志刚, 刘锦程, 鲁恩龙, 赵绪新, 张琦

2024, 42(2):  262-268.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.007

摘要 ( 20 )   PDF (1082KB) ( 19 )  

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本文提出并演示了一种基于微波谐振原理的带有电阻消能结构的高精度液位传感器，在0~50 mm的量程范围内，分辨率可达微米级。微波谐振原理传感器第一反射点是传感器自带的固定点，第二反射点为液面，即为可变点，两反射点之间形成谐振腔结构。当液面的高度发生变化时，第二反射点发生移动，会导致两个反射点之间的距离发生变化，因此改变谐振腔长，通过测量谐振腔长的大小即可确定液位的变化量。同时，所加入的电阻在提高量程范围的基础上，还大幅提升了频谱质量和测量精度。实验结果表明，该液位传感器在0~50 mm的量程范围内具有1 μm数量级的分辨率和-1.927 2 mm/mm（谐振波长变化/液位）的灵敏度。该新型微波液位传感器具有机械鲁棒性强、易于制造、成本低和高分辨率等优点，有望应用于水利水电的量水堰监测等领域。

信号与信息处理

一种大视场汇聚型双目立体视觉标定方法

崔帅华, 余磊, 何茜, 熊邦书, 欧巧凤

2024, 42(2):  269-279.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.008

摘要 ( 26 )   PDF (1750KB) ( 16 )  

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双目摄像机汇聚型摆放易导致标记点出现散焦模糊和透视形变，使标记点定位出现偏差，在大视场环境下会引发不可忽视的标定误差，进而影响测量精度。为解决上述问题，提出了一种基于标记点定位偏差度加权的大视场汇聚型双目立体视觉标定方法。首先，利用靶标在摄像机坐标系下的位姿，计算标记点散焦模糊量和透视形变度；其次，根据标记点定位偏差度设置相应权重；最后，将标记点权重系数加入目标函数，引导标定参数优化。实验结果表明：在观测值为505 mm的情况下，该方法测距均方根误差和标准差可达0.809和0.290，不但有效提高了大视场汇聚型双目立体视觉标定精度，而且具有良好的稳定性。

CT用于非人体目标几何体的三维重建

董静娴, 马婧闻, 蔡鸿森, 李欣, 邓先波, 侯文广

2024, 42(2):  280-289.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.009

摘要 ( 17 )   PDF (7333KB) ( 17 )  

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当被扫描物体存在镂空、遮挡和狭小空间时，需要大量图像拍摄或激光扫描工作；利用三维点云构建三角网格时，需要大量人工交互操作，且三维面绘制容易丢失特征信息。为解决上述问题，提出了采用CT对非人体目标几何体进行三维重建，再用体绘制进行显示的方法。基于医用CT对瓷器、陶器、木器和青铜器等材质的工艺品进行三维扫描，直接基于体绘制算法进行三维显示，同时提取CT图像轮廓点实现面绘制建模。结果表明，CT扫描重建精度高、体绘制效果好且人工工作量小、速度快。因此CT扫描及体绘制在非人体目标的三维重建中具有可行性，并且可以提高效率和精度。

基于直方图间隙特征的伽马校正参数估计

王闻娟, 姚恒

2024, 42(2):  290-301.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.010

摘要 ( 19 )   PDF (1515KB) ( 15 )  

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本文分析了经过伽马校正图像的直方图间隙分布特征和在此基础上进行伽马逆变换后直方图的零值特征，并应用逆变换后直方图的零值特征对篡改图像进行精确参数估计。具体来说，首先根据原始图像直方图零间隙的特征判断图像是否经过伽马校正，然后比较直方图两端零值的数量大小来判断参数所在区间，最后通过逆变换后直方图零值特征对待估计参数进行精确估计。实验结果表明，所提出的方法不仅在参数估计准确率方面优于现有方法，且在变换前为不同质量因子的JPEG图像上同样具有较好鲁棒性。

基于Hilbert变换的条纹-灰度线性投影三维测量

翟亚宇, 王美慧, 杨诚, 鹿靖, 李游

2024, 42(2):  302-313.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.011

摘要 ( 22 )   PDF (9284KB) ( 21 )  

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针对传统的条纹投影测量中绝对相位求解方法存在投影图像数量较多以及算法复杂程度高的问题，提出了一种基于Hilbert变换的条纹-灰度线性投影策略及相位求解方法，该方法仅使用3幅投影图像——1幅高频条纹图和2幅灰度线性变化图，通过Hilbert变换求得包裹相位，采用灰度线性变化图像得到基础相位，联立包裹相位和基础相位可得到条纹级数，进而得到绝对相位。通过构建的主动双目系统得到的三维重构结果发现，该方法可以有效恢复被测物体的三维形状，测量精度可达0.1 mm。

复杂背景和光照下双旋翼直升机桨尖间距实时测量方法

曾乐平, 熊邦书, 易晖, 欧巧凤, 余磊

2024, 42(2):  314-322.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.012

摘要 ( 24 )   PDF (12640KB) ( 7 )  

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针对现有双旋翼直升机桨尖间距测量方法不适应室外复杂环境的问题，提出一种基于深度网络的桨尖间距实时测量方法。首先，采集桨尖图像制作数据集，搭建并训练YOLOv3-tiny网络；其次，利用训练好的网络定位桨尖区域；再次，采用OTSU分割区域图像并提取桨尖轮廓，定位上下桨尖气动中心，计算桨尖间距；最后，通过在模拟和真实环境分别开展测量实验，模拟实验结果表明本文方法精度高，相机离桨尖20 m时桨尖间距测量的最大误差为1.99 mm；真实实验结果表明本文方法适应能力强和速度快，可以适应不同复杂背景和光照下的桨尖间距测量，帧率达50 fps，已用于现场实验。

计算机科学与应用

基于实例分布约束的事件语义自动划分

高剑奇, 骆祥峰, 裴昕淼

2024, 42(2):  323-333.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.013

摘要 ( 19 )   PDF (656KB) ( 8 )  

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针对离散分布于新闻文本集合中的事件语义难以聚合的问题，提出了基于实例分布约束的事件语义自动划分算法。首先，利用远程监督方法，构建用于事件语义划分的训练数据集；其次，设计基于实例分布约束的事件语义分类器，用于判断新的事件触发词的加入是否影响事件语义的聚合；最后，在该分类器的基础上设计事件语义集合生成算法，在不需要预先设定事件类型的情况下，将分布离散的事件触发词自动地划分到不同的事件语义集合中。结果表明本方法可有效实现事件语义的自动划分，为事件语义的高质量聚合提供了一种新的探索。

基于改进SKNet-SVM的网络安全态势评估

赵冬梅, 孙明伟, 宿梦月, 吴亚星

2024, 42(2):  334-349.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.014

摘要 ( 23 )   PDF (1949KB) ( 16 )  

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为提高网络安全态势评估的准确率，增强稳定性与鲁棒性，提出一种基于改进选择性卷积核卷积神经网络和支持向量机的网络安全态势评估模型。首先，使用改进选择性卷积核代替传统卷积核进行特征提取，提高卷积神经网络感受野变化的自适应性，增强特征之间关联性。然后，将提取的特征输入到支持向量机中进行分类，并使用网格优化算法对支持向量机中的参数进行全局寻优。最后，根据网络攻击影响指标计算网络安全态势值。实验表明，基于改进选择性卷积核卷积神经网络和支持向量机的态势评估模型与传统的卷积神经网络搭建的态势评估模型相比，准确率更高，并且具有更强的稳定性和鲁棒性。

直觉模糊的结构化最小二乘孪生支持向量机

张法滢, 吕莉, 韩龙哲, 刘东晓, 樊棠怀

2024, 42(2):  350-363.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.015

摘要 ( 21 )   PDF (1179KB) ( 9 )  

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针对最小二乘孪生支持向量机（least squares twin support vector machine，LSTSVM）对噪声或是异常数据敏感和忽略数据内在结构信息的问题，提出了一种直觉模糊的结构化最小二乘孪生支持向量机（intuition fuzzy and structural least squares twin support vector machine，IF-SLSTSVM）。首先采用孤立森林对输入样本点进行预处理；然后通过直觉模糊数的概念，赋予输入样本点不同的权重以减少噪声或是异常数据对分类超平面产生的影响；最后采用K-Means算法，以协方差的形式获取输入样本点之间的结构信息。IFSLSTSVM在LS-TSVM的基础上，考虑了输入样本点在特征空间中的分布信息及输入样本点之间的关系，提高了模型的鲁棒性。实验采取UCI数据集，在0%、5%、10%以及20%的不同比例噪声环境对IF-SLSTSVM算法的有效性进行验证。结果显示相较于6种对比算法，IF-SLSTSVM算法有更好的鲁棒性。

关键路径预搜索的符号执行智能合约漏洞检测

王泽旭, 文斌

2024, 42(2):  364-374.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.016

摘要 ( 21 )   PDF (2151KB) ( 9 )  

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针对传统符号执行在不必要、不相关的路径上消耗大量时间与资源，效率低等问题，提出了利用静态检测预扫描智能合约关键路径优化符号执行验证，避免非必要路径搜索增加的资源消耗，实现基于关键路径预搜索的符号执行。该方法与现有主流检测工具进行对比实验，结果显示：Gas耗尽拒绝服务漏洞覆盖率达98%，检测准确度为84.3%，远高于均值37.2%；对存储覆盖漏洞合约的全覆盖，检测准确率为86.1%，验证了该方法的高效性与稳定性。