应用科学学报

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1. 基于区块链的图像数字版权保护系统

兰亚杰, 马自强, 苗莉, 胡富森

应用科学学报 2025, 43 (2): 315-333. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.02.010

摘要（714）

PDF（pc）（8139KB）（514）

传统的版权管理方法依赖集中式服务器进行存储与验证，这会导致侵权检测困难、版权确权复杂、版权授权流程烦琐，以及缺乏有效的相似性检索机制等问题，使得为版权拥有者提供具有公信力的版权证明变得困难。为此，该文在Hyperledger Fabric区块链网络的基础上，结合尺度不变特征变换相似性检测算法、离散余弦变换零水印算法、混沌映射图像加密算法、星际文件系统分布式存储，提出了一种图像数字版权保护系统。通过系统功能测试及性能分析发现，该系统可以实现确权图像相似性检测、版权所属权证明、去中心化加密存储、版权变更等版权维权功能。该研究为版权拥有者提供了一个透明、安全且开放的图像数字版权交易平台。

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2. 无人机辅助NOMA通信系统中的3D轨迹优化与资源分配

朱耀辉, 王涛, 彭振春, 刘含

应用科学学报 2025, 43 (2): 208-221. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.02.002

摘要（512）

PDF（pc）（2349KB）（147）

无人机辅助通信系统是未来无线通信系统的重要组成部分。为进一步提高无人机辅助通信系统中时频资源的利用率，本文研究了一种基于非正交多址技术的无人机辅助通信架构，并提出了一种基于双延迟深度确定性策略梯度的TD3-TOPATM（twin delayedtrajectory optimization and power allocation for total throughput maximization）算法，以最大化总吞吐量为目标，在满足最大功率约束、空间约束、最大飞行速度和服务质量（qualityof service,QoS）约束的情况下，联合优化无人机的功率分配策略和3D轨迹。仿真实验分析结果表明，与随机算法相比，TD3-TOPATM算法能够实现98%的性能增益；与基于DQN（deep Q-network）的轨迹优化与资源分配算法相比，TD3-TOPATM算法获得的性能增益为19.4%；与基于深度确定性策略梯度的轨迹优化与资源分配算法相比，TD3-TOPATM算法得到的总吞吐量增加了9.7%；与基于正交多址技术的无人机辅助通信方案相比，基于非正交多址技术的无人机辅助通信方案实现了55%的性能增益。

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3. 基于多尺度特征融合和注意力机制的视频异常检测方法

吴祥, 肖剑, 吉根林

应用科学学报 2025, 43 (2): 234-244. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.02.004

摘要（458）

PDF（pc）（851KB）（116）

视频画面中的运动物体在不同时刻往往呈现出多样的尺度大小，这给视频异常检测带来了一定的挑战。尽管传统的生成对抗网络在视频异常检测任务上取得了一定成效，但因其采用单一尺度的特征提取方法，无法充分捕获不同尺度物体的特征，从而限制了其异常检测的性能。针对该问题，本文基于生成对抗网络结构，提出了一种基于多尺度特征融合和注意力机制的视频异常检测方法。使用大小不同的卷积核捕获不同感受野的特征，并将它们进行融合以获得多尺度的特征表示。此外，在生成器的转置卷积层后引入坐标注意力机制，自适应分配特征图权重，从而增强模型对关键特征的感知能力。在公开数据集UCSD Ped2和Avenue上的实验结果表明，本文方法的性能优于其他同类方法。

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4. 基于用户画像相似性的电影评分预测模型

艾均, 李明浩, 苏湛

应用科学学报 2025, 43 (2): 222-233. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.02.003

摘要（410）

PDF（pc）（2419KB）（127）

协同过滤算法在推荐算法中应用广泛，如何实现用户聚类并发现更相似的邻居集合一直是协同过滤推荐算法的研究重点。为了有效提高该类算法分类和预测的准确性，本文提出了一种基于用户画像相似性的电影推荐算法。首先，基于电影内容特征的标签集合，计算用户评分在不同电影内容标签上的频数，建立基于电影内容标签的用户偏好画像矩阵。然后通过该矩阵计算用户间的相似性并进行用户复杂网络建模，计算用户在该网络中的中心性权重。最后，结合用户网络K-core分解得到用户网络的社区权重，并利用邻居用户的中心性权重和社区权重改进评分预测。实验结果表明，该算法在评测指标预测准确性和分类准确性上分别提高2.72%和3.17%，验证了基于用户画像相似性进行复杂网络建模对推荐系统信息利用的有效性。

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5. 可验证的隐私保护个性化联邦学习

杨哲, 任艳丽, 钟月歌, 冯国瑞

应用科学学报 2025, 43 (3): 463-474. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.03.008

摘要（409）

PDF（pc）（631KB）（33）

为了解决联邦学习中存在的隐私泄露、异构数据下表现不佳的问题，提出了一种可验证的隐私保护个性化联邦学习方案。该方案使用同态加密来保护用户的隐私信息，在密文上计算模型更新的相似度来为用户定制个性化模型，基于环上误差学习困难问题实现了个性化更新的可验证。理论和实验分析表明，所提方案实现了隐私保护，服务器和用户均无法获得其他用户的本地更新和个性化更新，并且隐私保护产生的额外计算开销和通信开销也是可接受的。在非独立同分布和独立同分布场景下，所提方案在2个公开数据集上的准确率高于联邦平均和已有个性化方案。

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6. 面向交互智能合约运行的正确性判定

王嘉诚, 蒋佳佳, 李丹, 张玉书

应用科学学报 2025, 43 (2): 195-207. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.02.001

摘要（396）

PDF（pc）（706KB）（157）

交互智能合约相较于单一智能合约，存在相互调用等复杂的交互关系。然而，现有的智能合约检测、验证方法仅考虑单个智能合约存在的问题，无法保证交互智能合约运行的正确性。因此，本文提出一种能够对交互智能合约运行的正确性进行判定的方法，对交互智能合约系统进行行为交互优先级（behavior-interaction-priority,BIP）建模，并引入Solidity部署图（Solidity deployment diagram,SDD）描述合约之间的交互关系。该方法采用形式化的方法对交互智能合约运行的正确性进行验证，并实现了对交互合约代码的重构。实验结果表明，该方法可以实现对交互智能合约系统运行正确性的有效判定。

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7. 基于并行解码和聚类的课程实体关系联合抽取

孙丽郡, 徐行健, 孟繁军

应用科学学报 2025, 43 (2): 334-347. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.02.011

摘要（328）

PDF（pc）（1640KB）（213）

实体关系联合抽取作为构建知识图谱的核心环节，旨在从非结构化文本中提取实体-关系三元组。针对现有联合抽取方法在解码时未能有效处理实体关系间的相互作用，导致对语境理解不足，产生冗余信息等问题，提出一种基于并行解码和聚类的实体关系联合抽取模型。首先，利用BERT（bidirectional encoder representations from transformers）模型进行文本编码，获取语义信息丰富的字符向量。其次，采用非自回归并行解码器增强实体关系间的交互，并引入层次凝聚聚类算法及多数投票机制进一步优化解码结果以捕获语境信息，减少冗余信息。最后，生成高质量的三元组集合，以构建课程知识图谱。为评估该方法的性能，在公共数据集NYT和WebNLG以及自建C语言数据集上进行实验，结果表明，该方法在精确率和F1值上优于其他对比模型。

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8. 基于文本水印的AIGC用户溯源技术

宋轶旻, 刘功申

应用科学学报 2025, 43 (3): 361-369. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.03.001

摘要（312）

PDF（pc）（564KB）（57）

本文主要针对文本水印技术在中文语境下研究的不足，使用修改式水印与生成式水印两种方案对于中英文文本水印技术进行了实现。利用针对英文的Bert模型和针对中文的WoBert模型，设计了可移植的词替换水印模块，通过替换源文本中指定词元的方式在源文本中嵌入水印信息。对于生成式水印，采用对抗生成式文本水印模型，在中文语料上进行了针对性地修改与迁移，以适应中文文本的语义结构和语言习惯。使用中英文下的人类-ChatGPT对比语料库进行实验，结合准确与语义两方面的文本水印评估指标对2个数据集下不同模型的水印质量进行了评估，以说明水印在多种语料下的有效性。

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9. 基于知识图谱与门控机制的专家再学习推理问答方法

房晓, 王红斌

应用科学学报 2025, 43 (2): 288-300. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.02.008

摘要（307）

PDF（pc）（700KB）（84）

现有使用预训练语言模型和知识图谱的图神经网络问答的方法主要集中于构建知识图谱子图及推理过程的研究，这类方法忽略了问题上下文与知识图谱的语义差异，不能深层次挖掘文本表示形式与知识图谱表示形式的语义特征，且缺失两种表示形式的知识源对答案预测贡献度不同的综合考虑。针对上述问题，本文提出了一种基于知识图谱与门控机制的专家再学习推理问答方法。该方法将问题上下文表示及推理后的知识图谱表示进行拼接融合，并将融合后的表示向量随机分配至专家网络中，再次学习问题上下文与知识图谱所关联的实体语义特征来挖掘深层隐含知识，并结合门控机制对问题上下文及推理后的知识图谱表示精准打分，通过动态调整两种表示形式的知识源对答案预测的贡献，提升答案预测精度。在CommonsenseQA数据集和OpenBookQA数据集上进行了实验，实验结果表明所提方法的准确率比QA-GNN方法分别提高了2.08%和1.23%。

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10. UFMC系统中融合窗函数的干扰分析与最优窗设计

谢禹, 闻建刚, 倪郑威, 华惊宇

应用科学学报 2025, 43 (2): 257-273. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.02.006

摘要（273）

PDF（pc）（913KB）（79）

本文首先在理论上研究了存在载波频率偏移（carrier frequency offset,CFO）的加窗通用滤波多载波（universal filtered multi-carrier,UFMC）系统信号和干扰分析，推导了系统信干噪比（signal-to-interference-plus-noise ratio,SINR）表达式；然后基于误符号率（symbol error rate,SER）与SINR的关系式，构建了以最大化子载波SINR几何平均为目标的窗函数设计最优化模型；其次采用逐次凸近似算法求解了该最优化问题，得到了最优窗函数；再次通过仿真对比了不同窗函数下系统的SER。仿真结果表明，窗函数可以有效降低CFO导致的UFMC系统干扰。与传统窗函数相比，本文设计的最优窗函数具有更好的信噪比适用范围，并且能够显著改善系统SER。

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11. 混合模因算法求解软集群容量约束弧路径问题

寇亚文, 周扬名, 王喆

应用科学学报 2025, 43 (2): 274-287. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.02.007

摘要（269）

PDF（pc）（683KB）（34）

软集群容量约束弧路径问题是经典的容量约束弧路径问题的一种扩展。由于其NP-hard特性，求解它在计算上具有挑战性。针对该问题，本文提出一种有效的混合模因算法（hybrid memetic algorithm,HMA）。该算法集成了3个独特的算法组件：基于组匹配的交叉操作来产生有希望的子代解、双层变邻域搜索执行局部优化以及考虑解的质量和距离的种群更新以维持一个高质量的种群。实验结果表明，HMA在求解质量和计算时间上均优于现有精确算法。

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12. 基于多源点云特征信息的网格简化

蒋萧, 邱春霞, 张春森, 葛英伟

应用科学学报 2025, 43 (2): 301-314. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.02.009

摘要（268）

PDF（pc）（27649KB）（19）

针对基于二次误差函数的网格简化算法存在重要地理实体结构特征丢失的问题，提出一种基于多源点云特征信息的网格简化方法。首先，融合激光点云与影像密集匹配点云，以提高网格模型的质量。其次，结合点云颜色、高程及曲率等信息，基于超体素的区域生长算法对融合点云进行分割及特征信息的确定。最后，基于点云的特征信息对二次误差矩阵进行更新，从而实现基于融合点云的高精度网格简化。以融合点云构建的三维网格为实验数据，采用所提算法对其进行网格简化，并与QEM、QEF和Low-poly算法进行对比，结果表明：相较于其他三种算法，所提算法的简化精度平均提升39.49%。

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13. 基于暗区域引导的低照度图像增强

汪婉灵, 熊邦书, 欧巧凤, 余磊, 饶智博

应用科学学报 2025, 43 (2): 245-256. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.02.005

摘要（267）

PDF（pc）（21823KB）（31）

针对现有增强方法在图像照度分布不均匀时出现的局部过度增强、颜色失真以及细节丢失问题，提出了一种结合暗区域引导与注意力机制的低照度图像增强方法。首先，采用简单线性迭代聚类方法生成暗区域引导图，指导网络在保障正常曝光区域不过度增强的情况下，重点增强图像曝光不足区域；其次，设计通道注意力模块，提高网络对颜色信息的提取能力，更好地恢复图像颜色，保证颜色自然度；再次，设计全局上下文模块，增加网络全局感知能力，丰富图像细节信息；最后，增强网络融合输入特征和暗区域注意力网络输出特征，实现图像对比度再增强。在6个公共数据集上进行多组对比实验，分别从主观与客观两方面进行性能对比，结果表明所提方法能够有效解决低照度图像存在的颜色失真、细节丢失和曝光不均匀问题，具有较好的视觉增强效果与泛化性。

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14. 基于双层路由注意力和自校准卷积的豹个体识别

杨婉, 陈爱斌, 赵莹, 武阅, 甑鑫, 肖治术

应用科学学报 2025, 43 (2): 348-360. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.02.012

摘要（252）

PDF（pc）（3495KB）（201）

自然环境中豹的图像在用于个体识别任务时，个体与环境融合度高、类间相似性高这两个因素会导致识别困难，为此结合自校准卷积和双层路由注意力，提出了一种改进的EfficientNet模型。自校准卷积能够自适应地在每个空间位置周围构建远程空间和通道间的依赖关系，并显式地结合更丰富的信息来增强对细节特征的识别能力，解决了类间相似性高带来的识别难题。双层路由注意力结合自顶向下的全局注意力和自底向上的局部注意力，解决了个体与环境融合度高的问题。实验结果显示，改进后的模型在豹个体识别任务上的准确率达到了95.56%，显著高于原始的EfficientNet模型，证明了所提出的模型在处理豹个体识别任务上的有效性和先进性。

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15. 基于对比学习的半监督加密流量分类模型

金彦亮, 方洁, 高塬, 周嘉豪

应用科学学报 2025, 43 (3): 437-450. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.03.006

摘要（250）

PDF（pc）（1092KB）（29）

针对大多数加密流量分类（encrypted traffic classification,ETC）模型由于标签数据稀缺而导致的性能下降问题，提出了一个基于对比学习的半监督加密流量分类（semisupervised encrypted traffic classification based on contrastive learning,SSETC-CL）模型。通过比较样本之间的相似性和差异性，SSETC-CL模型能够从大量无标注数据中学习到有用的表示，从而获得一个通用且优秀的特征编码网络，降低了下游任务对标签数据的依赖。本文在公有数据集ISCXVPN2016以及两个自采数据集上对SSETC-CL模型进行了评估。与其他基准模型相比，SSETC-CL模型在设定任务上的表现最佳，准确率最大提升了8.92%。实验结果表明，SSETC-CL模型不仅在预训练模型已知的流量上具有较高的精度，而且具备将预训练模型所获得的知识应用于未知流量的迁移能力。

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16. 基于关键帧的频域多特征融合的Deepfake视频检测

王金伟, 张玫瑰, 张家伟, 罗向阳, 马宾

应用科学学报 2025, 43 (3): 451-462. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.03.007

摘要（241）

PDF（pc）（1379KB）（41）

现有的Deepfake视频检测方法为节约计算资源，避免数据冗余，大多随机选取视频的多帧或部分段作为检测对象，因而会降低检测对象的表征能力以及限制检测的性能。此外，现有算法在单一数据集上的检测效果良好，但在跨数据集检测时性能下降严重，泛化能力有待进一步提升。为此，提出了一种基于关键帧的频域多特征融合的Deepfake视频检测算法。利用频域的均方误差提取关键帧作为检测对象，并将频域学习主帧的伪影特征和关键帧间的时间不一致性进行融合后输入到全连接层中，从而获得最终的检测结果。实验结果表明，所提算法在跨数据集检测任务中的性能优于现有算法，具有较强的泛化性。

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17. 双臂空间机器人预定时间轨迹跟踪控制

洪梦情, 王群, 刘家银

应用科学学报 2025, 43 (3): 530-540. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.03.013

摘要（241）

PDF（pc）（1082KB）（29）

针对受到未知外部扰动的自由漂浮双臂空间机器人末端轨迹跟踪问题，提出了一种预定时间非奇异滑模控制方法，使双臂末端可以在预先设定的时间内达到稳定状态。首先，利用拉格朗日法建立双臂空间机器人的动力学模型。其次，基于预定时间稳定理论，设计了一种预定时间非奇异滑模面。所设计的滑模面不仅可以预先设置系统稳定时间，而且有效避免了预定时间控制中的奇异性问题。通过构造Lyapunov函数对闭环控制系统进行稳定性分析。最后，以平面两关节双臂空间机器人为研究对象进行仿真实验，仿真结果验证了所提控制算法的有效性。

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18. 一种基于改进深度确定性策略梯度的移动机器人路径规划算法

张庆玲, 倪翠, 王朋, 巩慧

应用科学学报 2025, 43 (3): 415-436. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.03.005

摘要（239）

PDF（pc）（2864KB）（60）

深度确定性策略梯度（deep deterministic policy gradient,DDPG）算法采用ActorCritic框架结构，保证移动机器人运动的连续性。但Critic网络在计算值函数（Q值）时，没有充分考虑各种状态和动作的差异，导致Q值估计不准确；其次，DDPG奖励函数设置过于稀疏，容易导致模型训练时收敛慢；另外，随机均匀采样方式无法高效且充分地利用样本数据。针对上述问题，该文在DDPG的基础上，引入决斗网络来提高Q值的估计精度；优化设计奖励函数以引导移动机器人更加高效合理地运动；将单一经验池分离为双经验池，并采用动态自适应采样机制来提高经验回放的效率。最后，利用机器人操作系统和Gazebo平台搭建的仿真环境进行实验，结果表明，所提算法与DDPG算法相比，训练时间缩短了17.8%，收敛速度提高了57.46%，成功率提高了3%；与其他算法相比，该文所提算法提高了模型训练过程的稳定性，大大提升了移动机器人路径规划的效率和成功率。

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19. 基于虚拟块的加密域图像可逆信息隐藏算法

唐鑫, 付耀文, 张逸, 陈海欣, 周艺腾

应用科学学报 2025, 43 (3): 504-518. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.03.011

摘要（238）

PDF（pc）（4544KB）（14）

自适应最高有效位预测（adaptive most significant bit prediction,AMP）是当前实现加密域可逆信息隐藏的一种重要算法。通过比较分块内首像素与其余像素，提取出公共最高有效位并用于像素预测，可节省空间嵌入秘密信息。然而，分块内首像素与其他像素差异较大，会制约嵌入容量。为解决这个问题，本文将分块内嵌入数据时没有变化的像素聚集，构建为虚拟像素块。通过对虚拟像素块再次执行AMP算法，实现对当前方案嵌入容量的提升。为进一步增加虚拟像素块的数量，本文提出一种填充策略。以2×2的像素块为例，在分块嵌入容量足够大时，通过填充固定比特位增加像素相关性，使得嵌入过程中前两个像素保持不变，这样全部可用来构建虚拟块。因为填充策略构建T字段并提出新的32 bits像素结构，该结构能够提升像素相关性从而提升嵌入容量。通过在真实世界数据集上开展实验，结果表明本文所提算法相比当前的主流AMP算法，能够在保证可逆的前提下大幅提高嵌入容量。

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20. 基于土壤质地的南平市建阳区耕地土壤有机碳预测

叶晴, 许业辉, 李慧川, 马丹, 张黎明

应用科学学报 2025, 43 (3): 519-529. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2025.03.012

摘要（232）

PDF（pc）（1644KB）（81）

针对丘陵山地耕地土壤有机碳预测精度低的问题，研究了一种基于多时相遥感影像构建土壤质地的混合随机森林（random forest,RF）模型的数字土壤制图方法。以2008年979个土壤样点数据、2007—2010年30 m的Landsat 5 TM影像、12.5 m的数字高程模型（digital elevation model,DEM）、1 km的气象数据为数据源，提取遥感因子、地形因子和气象因子，然后分别构建基于土壤质地类型的RF模型和基于土壤质地分类概率的混合RF模型，对比分析单时相与多时相的全局RF模型精度，并进一步对比分析混合RF与全局RF预测土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）的精度，最后筛选最佳模型预测南平市建阳区耕地SOC含量。结果表明：引入多时相合成的Landsat 5 TM遥感影像后，整体上SOC预测精度比单时相更高；与全局RF相比，基于土壤质地分类概率的混合RF模型的精度显著提高，R²提升53.57%，RMSE下降11.20%； SOC总体上呈现西部高而中东部低的空间特征，在边界区域较为平滑和连续。证明引入多时相的Landsat5 TM影像和基于土壤质地分类概率的混合RF模型可有效提高丘陵山地耕地SOC的制图精度。

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