应用科学学报

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1. 英文目录

应用科学学报 2019, 37 (1): 0-0.

摘要（66）

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应用科学学报 2019, 37 (1): 0-0.

摘要（559）

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3. 基于补偿因子的D2D通信自适应联合功率控制算法

翟旭平, 龚磊, 张男

应用科学学报 2019, 37 (1): 1-11. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.01.001

摘要（1057）

PDF（pc）（3056KB）（242）

针对融合设备到设备（device to device，D2D）通信的蜂窝系统中路径损耗补偿因子单一、功率控制性能不佳等问题，提出一种自适应联合功率控制算法.根据D2D用户到基站及蜂窝用户的距离计算出路径损耗补偿因子增补量，得出D2D用户及蜂窝用户的路径损耗补偿因子矩阵，提升功率控制性能；同时采用联合闭环功率控制方式进一步降低D2D用户及蜂窝用户的同频干扰.实验仿真表明：相比于传统功率控制算法，该算法对系统的信干噪比（signal to interference plus noise ratio，SINR）有较好的提升作用，且吞吐量在1 000kbit/s以上的用户数量是传统功率控制算法的1.7倍.

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4. 基于B-Spline神经网络的宽带通信发射机指纹估计

袁红林, 陆小丹, 徐晨

应用科学学报 2019, 37 (1): 12-23. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.01.002

摘要（931）

PDF（pc）（9026KB）（159）

提出了一种根据接收正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing，OFDM）信号估计发射机IQ不平衡与非线性，并以此作为发射机指纹进行通信设备身份认证的方法.首先根据共轭对称导频估计多径信道脉冲响应，接着根据信道脉冲响应估计、共轭反对称导频与非线性功放的线性近似放大倍数估计发射机的IQ不平衡参数组合，然后进行发射机非线性的B-Spline神经网络模型系数估计，最后从非线性模型系数估计中提取相似因子，与IQ不平衡参数组合估计构成发射机指纹的特征矢量后进行通信设备身份的识别或确认.理论推导与数值仿真显示，该方法可用于OFDM通信设备的物理层高强度认证与防假冒等.

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5. 基于MFCC与GFCC混合特征参数的说话人识别

周萍, 沈昊, 郑凯鹏

应用科学学报 2019, 37 (1): 24-32. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.01.003

摘要（1596）

PDF（pc）（16867KB）（395）

针对说话人识别中单一参数表征不够全面的特点，将抗噪性能一般的传统MFCC参数与鲁棒性更强的GFCC参数相互融合，并结合它们的动态特性构成一种新的混合参数.针对特征参数维数过高造成的冗余，研究了每种特征参数各分量与识别结果的关系，舍弃其中贡献较低的分量以实现特征参数降维的目的，并将混合参数应用于基于高斯混合模型的说话人识别系统.仿真实验表明，该混合特征参数具有更好的识别性能和抗噪性.

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6. 基于CFA插值特性不一致的图像真伪鉴别

苏文煊, 方针

应用科学学报 2019, 37 (1): 33-40. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.01.004

摘要（1572）

PDF（pc）（3181KB）（395）

单传感器数码相机一般通过颜色滤波阵列（color filter array，CFA）插值得到彩色图像.利用CFA插值特性检测图像篡改，根据插值图像与理想全色图像的频谱差异分块提取频谱变化和色度失真特征以反映CFA插值特性，计算重插值前后的插值特性变化作为取证特征；使用支持向量机（support vector machine，SVM）分类并根据相邻块间取证特征的不一致来鉴别图像真伪.实验结果表明：该方法可以有效辨别篡改图像，且对JPEG压缩有较好的鲁棒性.

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7. 降低特征类内离散度的JPEG图像隐写分析

汪然, 牛少彰, 平西建, 张涛, 桑晓丹

应用科学学报 2019, 37 (1): 41-50. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.01.005

摘要（945）

PDF（pc）（5128KB）（277）

图像内容特征差异使得载体、载密图像的隐写检测特征混淆在一起而难以区分，这导致图像隐写分析成了一个"类内分散、类间聚合"的分类问题.针对此问题，从降低因图像内容、处理手段等造成的隐写检测特征类内离散度的角度出发，提出了一种更加可靠的隐写检测模型.依据内容复杂度将待检测图像分类，分别提取具有相同内容复杂度的每一类图像的隐写检测特征和训练分类器，得到最终检测结果.数据分析和实验结果表明：基于图像分类的隐写分析方法能够有效提高检测性能.

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8. 基于改进分离阈值法的农作物遥感精细分类特征选择

杨惠雯, 方俊永, 赵冬

应用科学学报 2019, 37 (1): 51-63. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.01.006

摘要（813）

PDF（pc）（15586KB）（106）

为综合利用高空间分辨率可见光和红外遥感影像特征，提高分类处理效率，在分离阈值法的基础上提出一种结合图像二维熵的特征选择方法，解决了分离阈值法在特征选择时未考虑特征信息量的问题.利用随机森林分类器对选取后的特征子集进行农作物分类，并在同样的分类方法下与改进自适应波段选择方法和基于图像熵的密度峰值聚类波段选择方法进行分类精度对比.结果表明，所提出的方法既可提高分类精度和分类效率，又能降低特征选择的数量，还能进一步量化分析所选取的特征对各地物识别的效果.

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9. 多窗口融合判别子空间的高光谱图像异常检测

马春笑, 黄远程, 胡荣明, 张春森

应用科学学报 2019, 37 (1): 64-72. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.01.007

摘要（888）

PDF（pc）（2710KB）（99）

由于高光谱图像异常检测受到不规则背景和噪声的干扰，直接应用传统的RX异常检测算法会造成很高的虚警和很大的运算量.针对这一问题，提出了一种基于判别子空间的结合多窗口融合的RX算法.首先在无先验信息的前提下采用聚类的方式得到样本类别，并对占优聚类样本进行判别特征提取；然后利用正交子空间投影使背景和目标信息达到最大程度的分离以实现对背景的抑制，从而在抑制背景的基础上利用局部多窗口融合的RX算法进行异常检测；最后将AUC值作为评价检测方法性能的指标.NUANCE和HYDICE高光谱数据异常目标检测实验的AUC值统计结果表明：多窗口融合算法在检测性能方面优于经典的全局和局部RX算法，它对背景和噪声有更强的抑制作用，且检测到的异常目标精确，可见该算法是有效而可行的.

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10. 中国建设用地环境效率时空演变及其影响因素

徐慧敏, 胡守庚, 李熙

应用科学学报 2019, 37 (1): 73-86. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.01.008

摘要（948）

PDF（pc）（3060KB）（150）

采用超效率数据包络法模型和Malmquist指数对2006-2016年全国建设用地环境效率进行测度评估，分析其时空演变特征，并通过面板固定效应Tobit模型定量分析各要素对省际建设用地环境效率的影响程度.研究结果表明：1）中国建设用地环境效率整体偏低，其中东部和北部沿海经济区的效率均值最高，北京和上海一直处于建设用地环境效率有效状态，而西南部，长江中游经济区最低，其研究期间均无有效状态省份；2）从各区域建设用地环境效率变化趋势来看，北京、上海、江苏和陕西增长较快，其中技术进步是主要动力，黑龙江、甘肃、湖北和海南有所下降，东部、北部沿海经济区增长较快，而南部沿海和长江中游增长速率最为缓慢；3）产业结构和科技研发强度对建设用地环境效率有显著的正向影响，而经济发展程度与其之间的关系呈U型特征.研究结果可为当前中国建设用地的强度控制以及指标分配提供依据.

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11. 基于夜间灯光数据的天山北坡城市群第二、三产业GDP空间化模拟

阿孜古丽·合尼, 高倩, 阿里木江·卡斯木

应用科学学报 2019, 37 (1): 87-98. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.01.009

摘要（892）

PDF（pc）（8622KB）（346）

针对城市群中小尺度资源环境研究领域对空间型社会经济数据的需求，对天山北坡城市群10个主要县市的第二、三产业国内生产总值（gross domestic product，GDP）进行空间化模拟.采用相关分析与回归分析方法，定量分析2002年和2012年DMSP/OLS（defensemeteorological satellite program/operational line scan system）夜间灯光数据与天山北坡城市群统计型数据的关系，建立天山北坡城市群1 km的GDP密度图，GDP空间分布模拟结果在分产业水平上拥有较高精度.结果表明：1）两期夜间灯光指数与第二、三产业值具有明显相关性，第二产业相关系数为0.75、0.83；第三产业相关系数为0.86、0.87；2）从GDP空间分布来看，高值区主要集中在乌鲁木齐-昌吉-石河子-奎屯-克拉玛依一线；各县市GDP密度由城市核心区向周围区域辐射递减，城郊和农村地区的GDP密度显著低于建成区的GDP密度；3）基于夜间灯光数据模拟的GDP空间分布结果十分可信，尤其是第二产业2002年和2012年的GDP模拟结果与统计值的相对误差分别为0.58%、0.01%.通过对比两期的GDP空间化模拟结果发现：该方法在一定程度上反映了天山北坡城市群经济发展的动态变化，对后期更加准确地预测此区域经济走势具有实用价值.

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12. DMSP/OLS和VIIRS夜光影像辐射亮度差异及其在电力消耗估算中的比较

仇雅倩, 薛翔宇, 韩文军, 陈晓玲, 李熙

应用科学学报 2019, 37 (1): 99-111. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.01.010

摘要（1138）

PDF（pc）（16634KB）（119）

美国国防气象卫星线性业务扫描系统（defense meteorological satellite program/operational linescan system，DMSP/OLS）及可见红外成像辐射仪（visible infrared imagingradiometer suite，VⅡRS）的夜光遥感影像获取时间不同，同一地区不同时间的夜间灯光可能会存在一定的差异.从夜光影像获取时间上的差异出发，以两种夜间灯光影像均值的比值为度量指标建立灯光差异指数，探究同一地区不同时间夜间灯光的一致性与差异性，分析导致差异性的原因，并在中国省级尺度上比较不同夜间灯光影像对于电力消费（electricity powerconsumption，EPC）的预测能力.结果表明夜间灯光在时间上具有一定的一致性与差异性：两种夜间灯光影像均值之间体现了很高的相关性，且DMSP/OLS灯光均值越大的地方，灯光的差异就越小；其差异性与地区经济发展有一定的关系，经济相对不发达的地区越容易出现灯光差异大的现象.在电力消费预测方面，VⅡRS与EPC之间的相关性强于DMSP/OLS，对EPC的预测能力也更强.

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13. 一种改进投影寻踪风险评估函数模型

钱龙霞, 张韧, 王红瑞, 侯太平

应用科学学报 2019, 37 (1): 112-125. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.01.011

摘要（660）

PDF（pc）（5977KB）（230）

针对投影寻踪模型存在的一些不足之处，改进发展了一种基于信息熵理论的投影寻踪风险评估模型.首先基于极差正规化方法对指标进行预处理以消除指标的量纲效应，保持指标的同趋势化.其次采用投影值的信息熵表示投影指标函数，基于最大熵原理估计最佳投影方向对指标进行降维处理，克服了传统投影指标函数在某些情形下无法准确刻画序列的变异程度.最后建立了S型风险评估函数模型，该函数具备单调性、有界性、变化的连续平稳性等性质.借助洪灾风险和联合作战海洋环境风险的评估实验得到的研究结果如下：与投影寻踪模型相比，改进投影寻踪模型对洪灾风险等级评估的改进幅度为7.0%~8.8%，对海洋环境风险评估的改进效果更加明显，改进幅度为27.1%~53.9%.

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14. 基于动态区域划分的多种群进化算法

陈昊, 许春蕾, 黎明, 张聪炫

应用科学学报 2019, 37 (1): 126-136. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.01.012

摘要（971）

PDF（pc）（1127KB）（170）

针对多种群进化算法中解空间无法准确划分的问题，在进化过程中利用云模型估计优化问题.根据云估计与原问题的差异动态划分解空间；采用聚类算法构建多个子种群，并设计异构进化策略；对区域划分的有效性进行理论分析，证明划分方法能准确缩小搜索空间.实验分析表明：所提出的划分策略既可降低优化问题难度，又能提高算法的有效性与可行性.

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15. 四旋翼无人机预设性能非线性PI串级姿态控制

陈龙胜, 宁晓明

应用科学学报 2019, 37 (1): 137-150. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.01.013

摘要（1081）

PDF（pc）（9293KB）（308）

仅在系统初始条件已知的前提下，针对具有未知外界扰动和未知非线性特性的四旋翼无人机系统，提出了一种预设性能非线性PI串级姿态控制方法.将四旋翼无人机姿态系统分解为欧拉角和角速率两个动态子系统，并充分考虑系统的内部动态因果关系；采用串级控制消除系统欠驱动对控制器设计带来的不利影响，以改善控制效果.针对系统的不确定性、未知外界扰动及预设性能可能引起的控制器奇异问题，基于预设性能的误差转换函数和泰勒多项式构造简单的非线性函数，分别为欧拉角和角速率动态子系统设计非线性PI控制器，并从理论上证明其可行性.所设计的控制器继承了传统PID的优点，其参数调整更加灵活，且具有很强的鲁棒性和自适应性.仿真试验结果验证了该方法的有效性和优越性.

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16. 英文目录

应用科学学报 2019, 37 (2): 0-0.

摘要（393）

PDF（pc）（49KB）（110）

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17. 中文目录

应用科学学报 2019, 37 (2): 0-0.

摘要（88）

PDF（pc）（390KB）（100）

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18. 区块链技术在金融方向应用的发展及展望

李博, 郑博, 郭子阳, 王宏志

应用科学学报 2019, 37 (2): 151-163. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.02.001

摘要（1531）

PDF（pc）（2398KB）（412）

区块链是一种使用分布式数据库运行，传播并记载信息的价值对等网络.它在近年来的繁荣发展，已经引起国家部门、金融机构、科技企业，以及资本市场的高度重视.区块链技术所具有的去中心化、透明、不可篡改等特性使得价值的传递不再需要中心的信任机构来背书.这些特点值得金融业高度重视，并应用其架构改造现有各类如信息不对称和数据真实性所存在的缺陷和问题.通过解构区块链的核心要素，针对法定货币、跨境支付、数字票据、供应链金融、证券交易等方面，结合最新的研究结果和应用情况进行了详细分析.介绍了区块链对于金融业中信任的重塑，讨论了区块链技术应用前景及未来的发展方向，希望此工作能为未来的有关研究提供相应的参考.

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19. 基于区块链和人脸识别的双因子身份认证模型

吕婧淑, 操晓春, 杨培

应用科学学报 2019, 37 (2): 164-178. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.02.002

摘要（1598）

PDF（pc）（6435KB）（403）

区块链的核心特征就是去中心化和非实名化，因此区块链技术很适合应用于身份认证的场景.首先，阐述了身份认证和区块链的发展历史和原理；其次，指出了传统身份认证机制中由于中心化存储而存在的安全性问题，并针对问题提出了基于区块链和人脸识别的双因子身份认证模型，对模型的参与方和组件进行了定义及描述，详细介绍了该模型涉及的各操作的具体流程；最后，通过模拟攻击与抵抗分析证明了模型的安全性，通过效率及存储分析证明了模型的可用性.

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20. 基于区块链和IPFS技术实现粮食供应链隐私信息保护

范贤丽, 范春晓, 吴岳辛

应用科学学报 2019, 37 (2): 179-190. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.02.003

摘要（1562）

PDF（pc）（9996KB）（420）

针对粮食供应链中信息共享时各主体面临的隐私问题，设计与实现了一个基于区块链和星际文件系统（interplanetary fle system，IPFS）技术的隐私保护系统.该系统利用区块链来保存加密隐私信息的哈希值和用户设置的权限访问控制策略，而真正的隐私信息则在加密后存储于IPFS，在实现隐私信息安全存储的同时保障了用户对自身信息的有效掌控.为了实现灵活的权限管理，系统将隐私信息进行了分类；为了提升访问透明度以及鼓励用户共享隐私信息，系统还设计了一种积分方案.

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21. 基于区块链技术的社交网络中舆情传播模型

宾晟, 孙更新, 周双

应用科学学报 2019, 37 (2): 191-202. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.02.004

摘要（1395）

PDF（pc）（5957KB）（337）

随着区块链技术的产生和发展，出现了利用区块链技术的去中心化共识方式为用户产生的内容进行贡献定价的新型社交网络.基于网络传播和区块链理论，提出针对基于区块链技术的社交网络的舆情传播模型，考虑该类社交网络中由合理量化价值贡献而产生的激励机制对于用户传播信息产生的影响，构建在不同传播行为下的收益-风险矩阵，进而界定传播模型中各状态间的转换过程和转移概率.在实验仿真中，通过对转发概率取值的分析说明了区块链社交网络中的激励机制对信息传播的影响.并且通过收益-风险矩阵的稳定策略对于转发概率的影响，验证了该模型有助于打破网络舆情管理瓶颈，遏制虚假网络舆情传播，实现生态良好的网络舆情传播环境.

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22. 区块链的椭圆曲线密码算法侧信道安全分析

万武南, 陈豪, 陈俊, 张仕斌

应用科学学报 2019, 37 (2): 203-212. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.02.005

摘要（1047）

PDF（pc）（6209KB）（170）

区块链是一种全新的去中心化的分布式计算技术，它利用密码技术保障区块链数据的完整性、匿名性、隐私和不可篡改性，而区块链共识机制的计算效率成为阻碍其发展瓶颈之一，因此区块链硬件化成为趋势.然而，侧信道攻击已成为密码硬件设备主要攻击手段之一，区块链硬件设备将存在侧信道攻击安全威胁.该文针对区块链技术中采用的椭圆曲线密码算法，探讨椭圆曲线标量乘中倍点和倍加运算原子级实现算法，提出了标量乘原子操作运算的功耗特征模型；通过功耗特征模型提出了一种实用的SPA攻击方法，采集一条标量乘功耗曲线可破解密钥；然后从原子级运算操作入手，分析倍点和倍加产生功耗差异本质原因，通过对倍点和倍加运算增加空操作，给出了原子操作级的等功耗防御方案，为区块链硬件设备提供抗侧信道攻击的安全密码技术；最后对未来研究进行了展望.

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23. 基于区块链的防护物联网设备DDoS攻击方法

周启惠, 邓祖强, 邹萍, 王秋生, 李艳东, 姜海森

应用科学学报 2019, 37 (2): 213-223. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.02.006

摘要（1607）

PDF（pc）（5614KB）（357）

随着物联网设备的普及，利用物联网设备发起的分布式拒绝服务攻击（distributeddenial service，DDoS）愈演愈烈，针对此类问题，提出了一种基于边缘计算和区块链的检测防御架构.在边缘节点依据物联网设备的业务功能特点实现了初步的疑似DDoS异常检测，初步检测结果的共享分析得出DDoS预警，最终对物联网设备发出的DDoS进行过滤.该方案的检测防御分布式部署在攻击源端，可以避免引流及流量清洗造成的高额成本和网络阻塞，并可以在检测到DDoS发生之初在源头进行持续过滤从而阻止攻击流量的上涨.

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24. 基于区块链和分层加密的物流隐私保护机制

赵灵奇, 宋宇波, 张克落, 胡爱群, 罗坚

应用科学学报 2019, 37 (2): 224-234. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.02.007

摘要（1513）

PDF（pc）（2645KB）（663）

研究了物流环节中用户隐私泄露数据问题.现有的物流隐私保护机制通常由第三方保管用户隐私数据，导致用户缺乏对信息的控制权.结合区块链技术和分层加密技术提出一种新型的物流用户隐私数据保护方案.该方案将区块链和匿名认证相结合设计出一种访问权限管理机制，实现用户对隐私数据访问权限的控制管理，以及隐私数据访问记录的可追溯性；此外该方案提出一种分层加密机制，通过嵌套访问控制树结构实现用户根据数据访问方属性确定其隐私数据的访问权限.安全性分析表明，所提出的物流隐私保护机制可以有效地保证隐私数据的安全性.

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25. 基于区块链的防电话骚扰欺诈模型

李娜, 陈福, 毛国君, 朱建明, 黄勇峰

应用科学学报 2019, 37 (2): 235-243. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.02.008

摘要（1318）

PDF（pc）（5369KB）（306）

为了防止电话骚扰和诈骗现象的发生，提出了基于区块链的防电话骚扰欺诈模型.该模型具有中心化、透明性、信息不可篡改性、匿名性、历史可追溯性等特点，它将参与者在区块链上进行分工，并用联盟链和混合共识机制算法实现了安全而高效的数据存储和共享.此外，通过对比现有防电话骚扰诈骗研究存在的问题，分析了本模型的优势和影响.

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26. 异构联盟系统中基于二层区块链的用户信任协商模型

杨敏, 张仕斌, 张航, 刘宁, 甘波

应用科学学报 2019, 37 (2): 244-252. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.02.009

摘要（1349）

PDF（pc）（3020KB）（333）

为打破传统孤立、分散的系统形成的"信息孤岛"效应，确保异构联盟系统中用户相关信息的可信性和安全性，针对异构联盟系统中提出了一种基于二层区块链的用户信任协商模型.该模型借助区块链技术对用户行为数据进行防篡改保护，形成用户行为数据区块链（第1层区块链）；以这些行为数据为基础，计算出用户的信任值，形成用户信任区块链（第2层区块链）.通过仿真实验及安全性分析可知，区块链的特征能够识别出恶意用户和恶意联盟系统.表明该模型能实现用户行为、信任值不可篡改及信任信息在联盟系统成员间协商.

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27. 基于光学捕获原理的光波粒二象性演示实验装置

张敏, 刘超, 刘志海, 张羽

应用科学学报 2019, 37 (2): 253-260. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.02.010

摘要（1393）

PDF（pc）（12099KB）（205）

首次将光纤光镊技术应用于光的波粒二象性演示实验，实现了光波动性与粒子性的同时演示.基于光学捕获技术，实现了对微粒的三维空间捕获、定位和移动，演示了光的粒子性.基于光束干涉测量技术，实现了对光纤端和捕获粒子表面反射光束干涉信号的记录和检测，演示了光的波动性.该实验装置具有成本低、体积小、集成度较高的优点.

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28. 车载异构网络中基于PSRBP的多径TCP路径调度优化

张孟康, 赵海涛, 于洪苏, 茅天奇, 朱洪波

应用科学学报 2019, 37 (2): 261-270. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.02.011

摘要（1107）

PDF（pc）（9850KB）（89）

车载异构网络使用多路径传输控制协议（multipath transmission control protocol，MPTCP）进行传输时，由于路径差异性会引起接收缓冲区阻塞问题，导致MPTCP传输性能不佳.针对MPTCP接收缓冲区阻塞问题，提出一种基于路径选择和接收缓冲区预测（pathselection and receive buffer prediction，PSRBP）的MPTCP路径调度优化方法.该方法引入吞吐量预测模型，同时引入各条路径和最大吞吐量路径的相似性参数与既定阈值对比分析，从而选择出可以使用MPTCP传输的路径.所提算法通过判断无序包的数量来预测缓冲区阻塞问题，并停止不良路径上的数据传输以提高MPTCP的性能.仿真结果表明，该算法能够提高系统整体的吞吐量，并使网络利用率有所改善.

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29. 一种无路由器的两层低功耗无线传感器网络

张雪凡, 刘源, 李洪

应用科学学报 2019, 37 (2): 271-281. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.02.012

摘要（933）

PDF（pc）（6598KB）（83）

在能量有限的无线传感器网络中，节点睡眠与节点间的数据快速转发是一对矛盾.星型网络既节能又容易控制，但网络面积太小.该文提出了一种无需专用路由器的节能中转法，将星型网络扩展为内外二层的结构，控制面积是星型的4倍.主要采用了以下措施：1）拓扑结构控制算法将网络节点以控制器为圆心分为内外二层，外层节点以内层节点作为中转点，从而简化了路由，优化了路由能耗；2）节能时序控制.首先，节点从睡眠到苏醒过程中采用了时间分段的顺序，减少了监听时间和消耗的电流；其次，内层节点的短时间监听与外层节点的发送序列协调配合，既实现了常态下的低能耗通信，又解决了应急状态下的快速同步.经测试和仿真结果表明，所提出的二层低功耗无线网络及其控制方法是可行的，节点低功耗和网络延时特性满足设计要求.

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30. 利用深度残差网络的高分遥感影像语义分割

李欣, 唐文莉, 杨博

应用科学学报 2019, 37 (2): 282-290. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.02.013

摘要（1697）

PDF（pc）（10455KB）（153）

遥感影像分割是影像解译与分析的必要过程，随着深度学习在特征表达上的优势逐步显现，以深度网络为基础模型的影像语义分割已成为自动分割的主要研究趋势.该文提出了一种基于深度残差网络的多尺度语义分割模型，旨在针对小样本遥感影像数据集，提高具有不同尺度分割对象的遥感影像分割精度.首先将深度残差网络以全卷积网络形式进行微调，实现端到端语义分割模型结构构建；然后针对全卷积网络粗糙分割输出的问题，引入Atrous卷积精细化模型上采样过程，进而提高输出标签图精度；最后针对小样本数据进行随机多尺度数据增强，通过样本扩充提高模型分类精度和鲁棒性.试验基于ISPRS 2D Vaihingen语义分割数据集，影像分割结果的分类精度达到89.7%，尤其在小尺度对象上具有较好分割效果.

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31. 基于QPCA的彩色图像复制粘贴检测

王金伟, 徐春晖

应用科学学报 2019, 37 (2): 291-300. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.02.014

摘要（948）

PDF（pc）（7146KB）（110）

目前，大多数图像取证方法对彩色图像的处理是将其转换为灰度图像，从而导致了彩色图像的颜色信息不能被有效且充分地利用.针对此问题提出一种基于四元数主成分分析（quaternion principal component analysis，QPCA）的复制粘贴篡改检测方法.该方法充分利用了彩色图像的各个颜色通道及它们之间的相关性，能够有效提高篡改区域的识别度.运用基于图像块的检测方法，首先将图像分块后对所有块进行QPCA计算以提取特征，然后用字典排序获取相似块的移位向量，最后根据移位向量频数与阈值的比较确定篡改区域.实验结果表明，所提方法的误检漏检率低于现有方法，检测准确率有较大提高.

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32. 中文目录

应用科学学报 2019, 37 (3): 0-0.

摘要（603）

PDF（pc）（408KB）（145）

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33. 英文目录

应用科学学报 2019, 37 (3): 0-0.

摘要（204）

PDF（pc）（408KB）（80）

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34. 基于PLSA和BoW的高分遥感影像小型港口检测

毕奇, 童心, 张济勇, 许凯, 张涵, 秦昆

应用科学学报 2019, 37 (3): 301-312. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.03.001

摘要（1137）

PDF（pc）（9372KB）（240）

高分辨率遥感影像可以为小型港口的监管提供有效途径.针对小型港口形态多样、特征难以描述等问题，研究了一种基于概率潜在语义分析（probabilistic latent semanticanalysis，PLSA）模型和词袋（bag of words，BoW）模型的小型港口检测方法.该方法首先提取水岸线以缩小搜索范围；然后将灰度直方图、归一化差分水体指数、分形维数特征引入PLSA模型生成特征描述集，将加速鲁棒特征向量引入BoW模型生成视觉词典；根据以上特征描述集和构建的小型港口样本库训练SVM分类器，利用22幅影像进行小型港口检测实验.实验结果表明，相比于只使用常见单一特征或单一模型，该方法的检测结果更佳，耗时更少.

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35. 基于细粒度指纹的室内定位系统

田熙燕, 杜留锋

应用科学学报 2019, 37 (3): 313-326. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.03.002

摘要（1012）

PDF（pc）（5976KB）（107）

为提高室内定位系统的精度和稳定性，提出了一种基于Wi-Fi信道状态信息（channel state information，CSI）的指纹定位技术.CSI通过子载波表征了细粒度的信道信息，能更好地对抗室内多径效应等干扰.在此基础上，借助矩阵完备理论实现了一种高效、精确的指纹库构建方案；借助贝叶斯准则实现了稳定、实时的在线指纹匹配.两个室内场景的实地测评表明，所提方案在指纹库构建精度以及定位性能方面均达到了预期目标.

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36. 基于自然语言处理的蛋白质小分子亲和力值预测

欧阳志友, 陈晨, 王愉茜, 陈金刚, 殷昭, 周青松

应用科学学报 2019, 37 (3): 327-335. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.03.003

摘要（2572）

PDF（pc）（1839KB）（311）

蛋白质与小分子的相互作用研究对药物的研发非常重要，而现有的蛋白质小分子亲和力值的预测方法存在成本高、精度低等问题.为此提出了一种新的蛋白质小分子亲和力值的预测方法，利用自然语言处理技术对蛋白质结构数据与小分子指纹数据进行处理，并利用梯度提升决策树模型进行预测.实验表明，该方法的精度较原有方案有较大提高.

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37. 三维光声图像重建的交替方向加权算法

齐梦雨, 赵丽丽, 刘欣, 严壮志

应用科学学报 2019, 37 (3): 336-348. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.03.004

摘要（909）

PDF（pc）（7859KB）（90）

为了在探测器数目有限的欠采样条件下提高三维光声重建图像的精度和空间分辨率，提出了一种基于结构先验信息加权的稀疏重建算法.利用待成像组织的结构先验信息对传统交替方向算法的迭代过程加以约束并对算法流程进行改进，将重建结果与最小平方QR分解法以及传统交替方向法进行对比.仿真实验结果表明，所提算法在欠采样条件下能够有效地抑制伪影，重建出空间分辨率和精度更高的三维光声图像.

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38. 基于DMA与改进GPC算法的超细缝合线直径控制技术

王德明, 隋修武, 张杨, 万凯新, 石峰

应用科学学报 2019, 37 (3): 349-358. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.03.005

摘要（1023）

PDF（pc）（3521KB）（161）

针对传统超细医用可吸收缝合线的线径检测速度慢、精度低，且因缝合线成形过程不易控制导致线径不均的问题，提出了一种适用于此类缝合线的快速测量与高精度控制方法，并设计了对应的控制系统.该系统基于嵌入式系统STM32，搭载线阵电荷耦合器件（charge-coupled device，CCD）图像传感器、14位CCD信号处理器AD9822、直接存储器访问（direct memory access，DMA）以及改进的自适应广义预测控制（generalized predictivecontrol，GPC）算法.将该控制技术应用于JK1601型纺丝机上可以制作出了满足美国药典第32版要求的缝合线样本，且线径的均匀性从原来的74.6%提升到95%以上.

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39. 周围神经MicroCT图像中神经束区域的自动分离

李芳, 钟映春, 戚剑, 罗鹏

应用科学学报 2019, 37 (3): 359-368. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.03.006

摘要（766）

PDF（pc）（8310KB）（168）

针对经过饱和氯化钙染色的四肢周围神经MicroCT扫描图像，提出了一种自动分离神经束区域的方法.1）手工标注第1幅扫描图像中的神经束轮廓和非轮廓区域；2）采用稀疏自动编码机方法提取神经束轮廓和非轮廓的特征并训练神经网络，进而自动识别分离第2幅图像中神经束区域；3）将第2幅图像中的神经束轮廓作为标注样本去训练新的神经网络；4）不断循环该过程直至序列图像全部处理完成.实验结果表明，所提出的神经束轮廓自动分离方法可以达到手工分离精度的84.7%，处理完成522幅图像需要花费0.3~0.4 h.此外，该方法不仅能快速准确地分离出序列图像中的单根神经束，而且还能分离出分裂与合并阶段的神经束轮廓，具有比较强的适应性.

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40. 一种运算放大器低频噪声测量方法

陈晓娟, 张新超, 姜山, 康爱民

应用科学学报 2019, 37 (3): 369-377. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2019.03.007

摘要（1939）

PDF（pc）（4372KB）（405）

提出一种由分立元件搭建的新型集成运放低频噪声测量系统.首先建立了运算放大器的噪声模型；然后对测试系统的各个模块电路进行设计和仿真；最后通过数据采集卡及频谱分析仪对被测集成运放的低频噪声数据进行频域分析.实验结果表明，该方法能够实现集成运放低频噪声10⁰~10⁵ Hz频域内功率谱密度数据的测量和采集，此数据与厂家提供的数据手册中的典型输入等效噪声值基本吻合，测量相对误差为0.039.

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2019年，第37卷