应用科学学报

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1. 基于机器学习的智能合约漏洞检测技术

刘丽丽, 时忆杰, 秦素娟

应用科学学报 2025, 43 (4): 541-558. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.04.001

摘要（358）

PDF（pc）（1776KB）（149）

针对现有智能合约漏洞检测技术检测效率和自动化程度低、无法实现大规模智能合约样本检测的问题，提出了基于机器学习对智能合约进行漏洞检测的方法。该方法首先对智能合约数据集进行预处理，将智能合约Solidity源码转换为操作码序列，并制定操作码抽象简化规则对其进行约简。在此基础上，利用N-gram模型从简化后的操作码序列数据集中提取到2025维bigram特征，并分别采用嵌入法进行特征选择和主成分分析法进行特征降维，构建3种特征表示方式。然后使用Borderline SMOTE方法对正负样本不均衡数据集进行均衡处理，最后分别使用决策树、支持向量机、随机森林和XGBoost这4种算法构建漏洞检测模型。实验结果表明，随机森林的漏洞检测模型平均准确率达93.60%，总体性能Macro-F1达到93.91%，能够高效地实现多种漏洞的检测。

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2. 基于GEDI、Sentinel-2和机载激光雷达的森林冠层高度反演方法

姬翠翠, 月亮高可, 李晓松, 孙斌

应用科学学报 2025, 43 (4): 694-708. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.04.011

摘要（355）

PDF（pc）（21057KB）（54）

大规模监测森林冠层高度对精准估算森林碳排放和分析森林长势至关重要。本文基于全球生态系统动态调查（global ecosystem dynamics investigation,GEDI）获取的冠层高度指标、Sentinel-2影像光谱信息和ASTER GDEM地形数据，选择四川省西昌市以乔木和灌木为主的森林区域为对象，分别采用随机森林（random forest,RF）、梯度提升决策树（gradient boosting decision tree,GBDT）和多元线性回归（multivariable linear regression,MLR）算法进行森林冠层高度反演。研究发现，选用“光谱信息+植被指数+地形信息”特征参量组合反演精度最佳，且RF算法在森林冠层高度反演上的精度最高，决定系数R²为0.58，均方根误差RMSE为4.78 m，估算精度EA为56%。利用RF算法反演冠层高度，采用大疆无人机获取的激光点云数据进行精度验证，结果显示R²为0.52，RMSE为2.71 m，EA为85%，表明GEDI星载全波形激光雷达数据的小光斑直径和高密度光斑优势可为空间连续森林冠层高度制图提供可能，为精准掌握森林退化及恢复的长势分析提供重要理论依据。

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3. 通用区块链跨链交易形式化定义及实例验证分析

张壮, 邹义林, 林泽鹏, 刘家圆, 訾宗青, 谭良, 佘堃

应用科学学报 2025, 43 (4): 559-585. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.04.002

摘要（290）

PDF（pc）（1765KB）（148）

区块链经历了高速发展，诞生了许多形态各异的底层技术平台，然而无论是基于同一平台还是不同平台构建的应用，都难以便捷地跨平台互通协作。在此背景下，构建可信链间交互渠道的跨链技术逐渐成为业界关注的焦点，但目前学术界和产业界对跨链交易缺乏统一准确的定义，且现有的跨链技术主要聚焦于资产交换和资产互换场景，存在通用性不足、关键技术碎片化、实现方式差异显著等问题。为此，本文分析了当前的主流跨链技术，提出了通用区块链跨链交易形式化定义，并基于该定义以资产交换跨链模式为例设计了跨链算法。最后将上述算法在现有的经典跨链平台BitXHub和Polkadot上进行了实例验证。跨链验证与实验数据表明，本文提出的形式化定义及跨链算法不仅可以为已有跨链平台的进一步完善提供指导，而且还给未出现的或者未实际应用的数据型跨链提供有效参考。

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4. 基于双链结构的高校财务报销系统关键技术

杨要科, 魏雅斌, 王文奇, 杨杜祥, 洪飞阳

应用科学学报 2025, 43 (4): 617-629. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.04.005

摘要（276）

PDF（pc）（1817KB）（22）

本文针对高校财务报销流程中存在的信任缺失、报销效率低下等问题，提出了一种以项目为导向的区块链高校报销平台模型。针对多项目环境下参与者角色的动态性，引入基于属性的访问控制（attribute-based access control,ABAC）模型，实现了细粒度的权限管理。针对传统单链结构难以有效处理项目和发票之间的复杂逻辑关系，设计了主链-副链的双链存储结构以及对应的逻辑交易算法，解决了不同报销状态及与项目之间复杂的对应关系。为提高查询效率，设计了一种基于Merkle树索引表（Merkle tree index table，MTIT）的查询算法。实验结果表明，本设计在不同交易量下均展现出良好的性能稳定性，能够满足高校日常财务管理的需求。

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5. 密集多实例建筑物场景变化检测

邵子龙, 漆林, 陈昆, 许玉斌, 秦昆, 余长慧

应用科学学报 2025, 43 (4): 656-671. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.04.008

摘要（269）

PDF（pc）（7947KB）（29）

针对大范围复杂机场净空区建筑物在进行变化检测时存在受背景噪声影响较大以及检测效率低等问题，设计了一种多实例差异特征网络（multiple instance and differential feature net,MIDF-Net），用以检测轻量级的场景变化。MIDF-Net由密集连接特征提取器、差异特征提取器和多实例分类器3部分构成。密集连接特征提取器使用孪生密集连接网络提取双时相的影像特征，差异特征提取器结合双时相影像特征聚焦于变化差异特征生成，多实例分类器从关键局部语义特征中获得场景分类结果。本文利用7个不同城市的机场净空区影像数据制作了一个建筑物变化检测数据集，在此基础上将MIDF-Net应用于机场净空区建筑物变化检测实验，结果表明了所提网络模型的有效性。同时，通过消融实验验证了MIDF-Net各模块的有效性。

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6. 基于骨骼的脑卒中患者手势识别与康复评估

朱诗逸, 陆小锋

应用科学学报 2025, 43 (5): 817-827. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.05.009

摘要（264）

PDF（pc）（4642KB）（83）

为实现脑卒中患者手功能康复情况的自动、精准定量评估，本文提出一种基于手部骨骼的手势识别与功能评估方法。首先，利用MediaPipe框架提取手部关键点并连接形成手骨骼模型，将传统的RGB视频数据集转化为手骨骼数据集。然后，通过C3D模型进行训练，实现手功能动作的识别。最后，在正确识别的基础上进一步评估，采用动态时间规整（dynamic time warping,DTW）算法，在实现时序对齐的同时引入空间对齐机制，通过计算患者健侧手与患侧手完成同一动作的DTW距离，量化动作执行的相似度，为每个动作找到最佳阈值作为定量评估的标准。实验结果表明，用骨骼数据代替传统视频数据，使手势识别的准确率提升至99.01%，缩短了训练时间，并结合DTW算法，实现了手功能康复情况的自动评估。

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7. 一种基于区块链的数据要素精准授权机制

潘璇, 张抗抗, 程澳

应用科学学报 2025, 43 (4): 600-616. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.04.004

摘要（261）

PDF（pc）（2422KB）（79）

在数据要素流通过程中，各信任域往往采用独立的身份认证体系和权限管理标准，用户在跨域访问时难以实现精准授权。为此，提出了一种基于区块链的数据要素精准授权机制。该机制采用“链上-链下”协同架构：链上，设计智能合约驱动的非同质化通证元数据动态更新机制，通过将用户身份与角色映射为可编码的非同质化通证，实现用户身份与权限的实时更新；链下，部署信任评估模型和动态解析缓存机制，将用户信任值转化为动态授权评估因子，实现异构信任域场景下的分级自动权限映射。实验结果表明，本工作提出的机制能实现更精细的权限管理，在加速策略变更进程的同时，有效隔离潜在风险。

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8. 基于分割分类多任务学习的轻量化脑血管造影质量评估模型

黄逸凡, 陆小锋, 孙军, 唐嘉吕, 刘学锋

应用科学学报 2025, 43 (4): 672-683. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.04.009

摘要（252）

PDF（pc）（3329KB）（57）

为解决脑血管造影人工质控的不稳定和非实时问题，实现实时脑血管造影质量评估，提出了一种轻量化的分割分类多任务学习模型。该模型分为特征提取主干模块、血管分割模块、造影质量分类模块3个部分，并用深度可分离卷积替代传统卷积以降低参数量；提出了一种局部-全局自注意力模块以增强全局信息的提取能力；在血管分割模块中设计了特征聚合模块以优化特征连接。通过结合质量分类模块和分割结果以及主干特征来评估造影质量，并为模型训练设计了联合损失函数。实验结果表明，提出的模型在参数量仅为3.434 2×10⁶的情况下获得了较好的分割与分类性能，质量评估准确率达到0.8182，且实时性高。

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9. 一种基于边缘特征引导的低照度图像细节增强方法

江泽涛, 杨建琛, 李孟桐, 程留明, 张路豪

应用科学学报 2025, 43 (6): 948-961. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.06.005

摘要（252）

PDF（pc）（16759KB）（34）

目前低照度图像增强方法主要采用单一特征重构目标图像，其中堆叠上采样-下采样操作在实现特征缩放时不可避免地造成高频信息的不可逆损失，最终导致增强后的图像存在细节信息模糊的问题。针对这一问题，本文提出一种基于边缘特征引导的低照度图像细节增强方法，该方法包含边缘特征提取模块、增强模块及边缘特征引导模块3个部分，采用Transformer由粗到细并借助边缘特征引导，渐进式地生成高质量的增强图像。首先，边缘特征提取模块通过使用并行窗口的Transformer模块（parallel window transformer block,PWTB）从低照度图像中获取边缘特征，引导图像的增强过程；然后，在增强模块中使用由粗到细的Transformer模块（coarse-to-fine transformer block,CFTB），该模块包括通道Transformer模块(channel transformer block,CTB)和PWTB，分别对全局粗粒度特征与局部细粒度特征进行提取，并对Transformer中前馈网络进行了修改；最后，由边缘特征引导模块将边缘特征嵌入到图像特征空间中，缓解了黑暗区域严重丢失细节的问题。实验结果表明，本文所提出的方法在LOL-v1，LOL-v2-real和LOLv2-synthetic数据集上，峰值信噪比分别达到24.97 dB，23.20 dB和25.92 dB，结构相似性指数分别达到0.873，0.865和0.941，均高于目前的主流方法；在主观质量方面，生成的图像较好地保持了图像细节信息。

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10. 基于信誉值的RV_IOTA共识算法

王成翔, 赵金东, 刘韦淇, 刘明灏, 单佳

应用科学学报 2025, 43 (4): 586-599. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.04.003

摘要（245）

PDF（pc）（923KB）（52）

针对IOTA网络中的节点恶意攻击，提出了一种基于节点信誉值的共识机制RV_IOTA。在RV_IOTA中引入时间衰减的动态信誉值系统，即根据历史交易表现调整节点的信誉值，若交易有效则提升信誉值，若交易冲突（如双花攻击）则降低信誉值，从而限制恶意节点的影响力。RV_IOTA根据节点信誉值优化选择Tips算法，根据信誉值和交易累积权重调整Tips的被引用概率，使高信誉节点发布的交易更容易被验证。本文提出的机制有效抑制了网络初期的双花攻击，降低了攻击的成功率，并限制了恶意节点的交易投放能力，促使诚实节点主导共识过程，保证了网络的稳健性和安全性。实验结果表明，在500节点规模下，RV_IOTA实现39 TPS的吞吐量，较传统IOTA提升了15%，同时高信誉节点的交易确认时延缩短至1.2 s。通过将Tips选择验证范围从全局缩减至邻域，算法复杂度也得到了降低，在仅增加25%内存开销的情况下，所提机制为物联网应用提供了高效可靠的去中心化解决方案。

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11. 基于预言机组件技术的跨链系统研究与实现

何旭荣, 方有轩, 郑旭晓, 辛艳双

应用科学学报 2025, 43 (4): 630-642. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.04.006

摘要（237）

PDF（pc）（692KB）（38）

现有跨链技术在不同区块链系统的互通性、事务完整性和跨链安全性方面存在不足，限制了区块链技术的广泛应用。为解决这些问题，本文提出了一种基于预言机的区块链双向跨链解决方案。该方案通过聚合多个可信数据源，利用复合国密技术，有效提升了跨链交易的完整性和安全性。实验结果表明，与传统跨链方案相比，本文提出的方案在跨链适应性、事务可靠性和安全性方面具有显著优势，为异构区块链系统之间的跨链问题提供了新的解决思路，也为区块链技术在更多领域的应用奠定了基础。

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12. BalChain：一种基于信誉与负载的分片区块链系统

陈强斌, 姚中原, 田浩, 斯雪明

应用科学学报 2025, 43 (5): 863-876. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.05.012

摘要（229）

PDF（pc）（708KB）（81）

分片技术是提高区块链系统扩展性的重要手段，现有的分片设计往往忽略了分片间负载不均以及节点异质性的问题，从而导致资源浪费和系统性能的下降。为此，本文提出了一种基于信誉与负载的分片区块链系统BalChain，用来提升系统吞吐量和安全性。BalChain采用双链架构，包括交易链和誉载链，分别使用Raft协议和集体签名的拜占庭容错共识机制，确保交易的高效处理和系统的安全防护。本文还提出了一种誉载相配分片算法，根据分片的负载情况动态分配计算资源，充分利用节点的异质性。同时，系统通过Metis图划分算法减少了跨分片交易的发生，进一步提升了交易处理效率。实验结果表明，BalChain在吞吐量、延迟和跨分片交易处理效率等方面均优于现有的分片区块链系统，证明了该设计在实际应用中的有效性和可扩展性。

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13. 基于多粒度集成学习的地震相聚类分析技术

罗红梅, 王长江, 杨培杰, 管晓燕, 周小杰, 余航

应用科学学报 2025, 43 (4): 643-655. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.04.007

摘要（226）

PDF（pc）（7441KB）（79）

为了更有效地降低地质结构差异对储层预测的影响，提出了一种基于多粒度集成学习的地震相聚类分析技术。首先从粗粒度、细粒度和微粒度三个角度分别提取地震数据的不同尺度特征。粗粒度特征利用斯皮尔曼相关系数反映地层间的宏观关系；细粒度特征基于长短期记忆网络学习波形之间的细节特性；微粒度特征则基于动态时间规整距离捕捉单一波形的微观差异。在此基础上，利用自组织映射方法获得不同粒度下的聚类结果，并采用基于软配准的集成学习技术融合不同粒度下的聚类结果，有效解决了单一粒度受地质结构差异影响较大的问题。实验结果表明，所提出的多粒度集成学习算法能够更好地改善地震相聚类结果，并为不同区域的储层预测提供有效参考。

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14. 基于模式转换的LPFG气压传感器性能研究

王朝垣, 伍华焱, 周毅, 黄荷雨, 周爱

应用科学学报 2025, 43 (5): 721-729. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.05.001

摘要（225）

PDF（pc）（5422KB）（124）

本文提出了一种基于模式转换增敏的长周期光纤光栅（long period fiber grating,LPFG）气压传感器，该传感器由LPFG和两层聚合物涂层组成。内层聚乙烯醇（polyvinylalcohol,PVA）的高折射率特性可以将LPFG的工作区间调谐至模式转换区。外层聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane,PDMS）具有多孔特性，可作为传感器的气压敏感材料。实验结果表明，当PVA厚度为244 nm时，传感器灵感度达612 pm/kPa，比未激发模式转换的LPFG传感器提升约50倍。PVA和PDMS对温度敏感，因此串联了一个光纤布拉格光栅（fiber Bragg grating,FBG）进行温度补偿。利用模式转换增敏的LPFG气压传感器具有灵敏度高、制备简单等优点，有望应用于高精度气压传感领域。

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15. 泵浦配置对高锗掺铋硅基光纤U波段放大性能影响研究

田晋敏, 郭梦婷, 李昕, 王璠, 陈慈郢, 张磊, 王孟, 于春雷, 胡丽丽

应用科学学报 2025, 43 (6): 909-921. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.06.002

摘要（217）

PDF（pc）（2184KB）（92）

本文基于100 m长自研高锗掺铋硅基光纤实现了1 650~1 750 nm的U波段宽带放大，并在1 720 nm处获得了28.34 dB的最高增益。同时，通过实验和数值模拟系统地研究了泵浦配置对掺铋光纤放大器放大性能的影响。模拟与实验结果表明：在低泵浦功率下双向泵浦更有利于获得高增益和低噪声指数。此外，前向泵浦下的增益受输入信号功率的影响较大，双向泵浦下次之，后向泵浦下最为稳定。该研究可为U波段掺铋光纤放大器的设计优化和应用提供参考。

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16. 基于特征融合网络的两阶段器官分割

黄田田, 马秀丽, 黄微

应用科学学报 2025, 43 (5): 808-816. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.05.008

摘要（213）

PDF（pc）（3431KB）（49）

由于注释图像的昂贵和稀缺，基于半监督学习的医学图像分割受到了广泛关注，而如何有效利用无标记数据则成为一个极具挑战的任务。为了充分利用无标记数据，同时解决标记数据和无标记数据之间的经验分布不匹配问题，设计了一种基于多尺度特征融合网络的两阶段分割模型。该模型在第一阶段使用标记数据训练一个教师模型，第二阶段联合无标记数据共同训练学生模型。为了提升教师模型的鲁棒性，使用复制-粘贴增强策略来增加数据的多样性。为了缓解在第二阶段生成的伪标签带来的错误指导问题，引入基于分类噪声过程假设的置信学习，减少伪标签引起的潜在偏差。在两个公开器官数据集上进行了综合实验和消融实验，结果表明所提出的模型实现了高精度分割。

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17. 基于字符识别的无载体隐写

鲁桢, 吴建斌

应用科学学报 2025, 43 (4): 684-693. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.04.010

摘要（207）

PDF（pc）（932KB）（64）

为提高无载体隐写的隐藏容量，注意到半构造式方法的特点，本文采用英汉谚语翻译构造原则，结合深度学习方法，提出并实现了一种利用汉字字符小图标作为构造元素的无载体隐写方法。构建汉字字符小图标载体库，设计小图标与二进制流之间一一映射的关系。在发送端将输入的秘密消息按照12 bits进行分组，从载体库中寻找对应的汉字小图标拼接成含密载体图像。在接收端，对含密载体图像进行分割，利用深度学习方法识别载体图像中的汉字，根据汉字与二进制流之间的映射关系，实现秘密消息的提取。此外，为了提高该方案的鲁棒性，引入了数据增强方法人工合成文本图像数据集。实验和测试结果表明，与同类无载体隐写方法相比，该方法大大提升了隐藏容量，并且具有良好的鲁棒性。

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18. OFDM系统中基于遗传算法的SR-NYQ脉冲成形滤波器设计

李依静, 闻建刚, 邹园萍, 华惊宇, 盛彬

应用科学学报 2025, 43 (5): 730-739. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.05.002

摘要（207）

PDF（pc）（715KB）（64）

在带限数字通信系统中，平方根奈奎斯特（square-root Nyquist,SR-NYQ）滤波器通常同时应用于系统的发送端和接收端，可以有效减少符号间干扰（inter symbol interference,ISI）。本文提出了一种基于遗传算法（genetic algorithm,GA）的线性相位SR-NYQ滤波器设计方法，其中滤波器ISI、通带和阻带波纹被融合构造为适应度函数。得益于GA强大的全局优化能力，该方法设计的原型滤波器在更加接近奈奎斯特条件的同时，提供了优于传统根升余弦滤波器的设计灵活性。此外，本文设计的SR-NYQ滤波器在正交频分复用系统中作为匹配和成型滤波器进行测试，并与传统的根升余弦滤波器进行对比。仿真对比结果表明，本文所设计的SR-NYQ滤波器具有更好的频率响应，可以显著降低符号错误率。

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19. 航空影像引导的LiDAR点云语义分割

刘永畅, 杜怡颖, 吴翠莹, 刘亚文

应用科学学报 2025, 43 (6): 922-934. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.06.003

摘要（206）

PDF（pc）（9323KB）（100）

融合多源数据的点云语义分割模型极大提高了点云在地物混合区域的分类精度，如何有效地融合不同模态的特征是多模态点云语义分割的关键和难点问题。本文针对城市地物提出了一种单视航空影像引导的LiDAR点云语义分割网络（image-guided LiDAR point cloud semantic segmentation network,IG-Net），从航空影像和LiDAR数据中提取多尺度、多层级的特征和上下文信息，利用航空影像特征对LiDAR点云特征进行注意力引导加权融合，强化了点特征表达力，优化了LiDAR点云语义分割结果。在实验数据集上，本文模型得到了较好的效果，与基准模型RandLANet相比，全局精度OA提高了2.32%，平均交并比mIoU提高了2.58%，F1均值提高了2.13%。

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20. 通过可迁移性差距提升对抗可迁移性

王金伟, 王海桦, 吴昊, 罗向阳, 马宾

应用科学学报 2025, 43 (5): 799-807. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.05.007

摘要（194）

PDF（pc）（4935KB）（28）

现有的迁移攻击仅聚焦于经验风险的最大化，未考虑到迁移攻击的期望风险，从而导致迁移性不足，为此本文提出了一种基于可迁移性差距的迁移攻击。将迁移攻击的目标定义为一种期望风险的形式，并进一步定义了可迁移性差距，用来衡量迁移攻击的经验风险和期望风险之间的绝对误差。可以发现，当可迁移性差距较小时，最大化经验风险近似等价于最大化期望风险，从而获得可迁移的对抗样本。所提方案在最大化经验风险的同时，引入对抗机制，在最小化和最大化可迁移性差距之间寻求平衡。这种对抗思想使得该方案能够在最难迁移的情况下寻找到迁移能力最强的攻击算法，因此保证了对抗样本的高度可迁移性。实验结果表明，所提方案的性能优于最新的一些迁移攻击，可实现高可迁移性的对抗样本快速生成。

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