应用科学学报

Select

1. 中文目录

应用科学学报 2021, 39 (1): 0-0.

摘要（20）

PDF（pc）（63KB）（153）

相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

2. 英文目录

应用科学学报 2021, 39 (1): 0-0.

摘要（312）

PDF（pc）（23KB）（86）

相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

3. 带时间约束的智能合约验证

赵颖琪, 朱雪阳, 李广元, 高雅, 包玉龙

应用科学学报 2021, 39 (1): 1-16. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.01.001

摘要（734）

PDF（pc）（1292KB）（290）

在现实生活中有一类智能合约与时间紧密相关，而合约是否满足这类时间性质将直接影响应用的正确性。为了避免合约部署后出现严重的问题，将以太坊上的智能合约为研究对象定义智能合约的时间自动机语义，再将智能合约转换为时间自动机模型，接着用模型检测工具UPPAAL检测智能合约是否满足以时序逻辑公式表示的实时性质。最后对竞拍合约以及飞机保险购买合约进行了实例研究，其结果可以展示合约的实时性质是否得以满足。若不满足则可以根据反例定位合约出现的问题点，显示了该工作的有效性。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

4. 基于SGX的区块链交易隐私安全保护方法

范俊松, 陈建海, 沈睿, 刘振广, 何钦铭, 黄步添

应用科学学报 2021, 39 (1): 17-28. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.01.002

摘要（1255）

PDF（pc）（404KB）（428）

与传统支付方式相比，区块链具有去中心化和隐私保护的优势，但涉及轻量型客户端交易的隐私安全性和用户友好性时仍存在问题。为此，提出了一种可以为区块链交易过程提供隐私保护的系统——SGXTrans。SGXTrans在轻量型客户端的设计框架上运用因特尔的软件防护扩展（software guard executions，SGX）技术，将用户密钥、生成用户地址等密码学数据和操作以及区块链交易过程中敏感的隐私信息处理过程放置于SGX安全区加以保护。为了隐藏本地数据存储过程的数据访问模式，SGXTrans还引入了茫然随机访问机算法以防止隐私信息被恶意攻击者间接推断。基于现有区块链网络进行的实验结果表明：SGXTrans能在低于10%的性能开销下确保隐私安全性与用户友好性。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

5. 可审计且可追踪的区块链匿名交易方案

赵晓琦, 李勇

应用科学学报 2021, 39 (1): 29-41. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.01.003

摘要（792）

PDF（pc）（906KB）（304）

近年来随着对区块链交易隐私保护的加强，审计区块链交易和追踪非法交易者身份变得更加困难。为此，提出可审计且可追踪的区块链匿名交易方案。利用Elgamal加密、数字签名和改进的隐地址等技术来实现交易内容、交易发送方身份和交易接收方身份三方面的隐私保护。引入审计方和监管方两个角色以实现权力分配，当审计方审计到交易双方存在非法交易时，向监管方发送带有签名的追踪身份请求。签名验证通过后，监管方可利用收到的追踪密钥和个人的监管密钥追踪到交易双方的身份。该方案实现了交易的匿名性、可审计性和身份的可追踪性。仿真实验结果表明该方案的审计效率较高。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

6. 基于区块链的数据溯源可信查询方法

张学旺, 冯家琦, 殷梓杰, 林金朝

应用科学学报 2021, 39 (1): 42-54. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.01.004

摘要（1288）

PDF（pc）（296KB）（451）

针对区块链数据溯源系统中轻节点验证溯源信息时面临的存储问题，引入一种优化Merkle树动态追加性能的数据结构Merkle山脉（Merkle mountain range，MMR），将区块链上完整的区块头存入MMR；提出一种溯源数据高效可信的验证方法，降低了区块包含证明所需信息的大小。在此基础上，设计了一种基于区块链的数据溯源系统的方案，将数据溯源所需的通用模块封装起来，通过接口开放给溯源应用调用。该方案只需轻节点存储一个最新区块的信息，就可以有效地验证溯源信息是否存在于区块链上。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

7. 多域物联网中基于区块链和权能的访问控制机制

王思源, 邹仕洪

应用科学学报 2021, 39 (1): 55-69. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.01.005

摘要（856）

PDF（pc）（1041KB）（492）

物联网中的数据通常包含大量的隐私信息，为了防止设备协同过程中因越权访问造成隐私数据泄露的问题，针对多域物联网设备协同场景提出了一套访问控制机制。将分布式的基于权能的访问控制（capability-based access control，CapAC）与区块链技术相结合，设计了存储于区块链的权能令牌以及基于智能合约实现的令牌管理合约。根据CapAC的决策方式，设计了基于区块链的令牌验证方法。针对物联网的特性进行优化，设计了区块链轻量化节点。最后，搭建了区块链系统并实现了所提出的机制。实验测试结果显示，相比于中心化的访问控制机制，该方案不但在大规模的物联网场景下安全准确地执行访问决策而且具有更稳定的处理性能。此外，轻量化设计能够大幅度地降低节点存储负担。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

8. 基于区块链的综合能源管理系统身份验证方法

周琦, 沈韬, 朱艳, 刘英莉

应用科学学报 2021, 39 (1): 70-78. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.01.006

摘要（761）

PDF（pc）（305KB）（193）

为了提高综合能源管理系统的利用率，同时保证用户在能源交易过程中访问账户时不泄露身份信息，提出了一种基于区块链技术的综合能源管理系统框架，并设计了一种特殊的零知识证明的身份验证方法。首先介绍了区块链技术在综合能源管理系统的适用性；然后分析了用户与负荷聚合器进行数据交互的隐私泄露问题，讨论了区块链技术在综合能源管理系统中以其特有的优势——可追溯性、开放性、匿名性等解决信任问题，用区块记录所有交互信息；最后根据零知识证明方法建立用户生物信息和用户存储信息之间的联系，实现了自动、安全、可信的身份验证模式。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

9. 基于信誉投票的PBFT改进方案

涂园超, 陈玉玲, 李涛, 任晓军, 卿欣艺

应用科学学报 2021, 39 (1): 79-89. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.01.007

摘要（945）

PDF（pc）（364KB）（297）

区块链作为一种去中心化、防篡改的分布式账本，其性能从根本上受共识机制效率的影响。实用拜占庭容错算法以视图切换随机选取主节点的方式会导致安全问题，且在节点较多时共识效率变低。针对这两个问题，提出了基于信誉投票的PBFT改进方案。根据节点划分机制评估节点的可靠性，动态地选取高信誉值节点来参与共识，降低恶意节点成为共识节点的概率，增加系统的安全性；根据节点状态转移机制转换节点的角色，维持系统的正确运行，提高系统的稳定性。将所提方案与PBFT方案进行对比实验的结果表明：在系统长期运行中，所提方案能减少共识过程中的拜占庭节点和通信开销，提高容错率和吞吐量。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

10. 基于区块链技术的道路路边停车管理系统

杨迪, 徐涵, 龙承念, 彭绍亮

应用科学学报 2021, 39 (1): 90-98. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.01.008

摘要（798）

PDF（pc）（1624KB）（412）

针对当前道路路边停车管理中存在的效率低下、交易不透明等缺点，提出了一个基于区块链技术的道路路边停车管理系统。根据边缘设备终端的车牌识别算法采集停车信息，将关键停车交易数据发送并存储至Web服务器的MySQL数据库缓存，之后由Fabric SDK中间件存储到Hyperledger Fabric区块链平台。该系统依靠区块链去中心化、链上数据不可篡改的特点，在满足业务需求基础上提高了用户的隐私性和交易的可靠性。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

11. 一种适用于车联云任务调度的轻量级区块链架构

范君, 李茹, 张祎航

应用科学学报 2021, 39 (1): 99-108. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.01.009

摘要（574）

PDF（pc）（816KB）（267）

车联云中节点的移动性、网络的动态性、通信方式的开放性和车辆的非可信性都给车联云中任务调度的安全性提出了很大的挑战。在充分考虑车联云特点的基础上引入了区块链，提出了一种适用于车联云中任务调度的轻量级区块链架构。利用路边单元（road side unit，RSU）构建区块链网络，采用改进的实用拜占庭容错（practical Byzantine fault tolerance，PBFT）算法完成共识。在建立该架构调度延时模型的基础上，通过实验对该架构的调度性能进行测试和分析。与以太坊的对比结果表明：该框架不仅实现了任务调度过程的不可抵赖性，避免了任务调度服务器的单点故障，提高了可用性，而且实现了轻量级，即无需消耗算力或额外存储空间也能达到毫秒级的调度延时。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

12. 法律智能合约平台模型的研究与设计

向伟静, 蔡维德

应用科学学报 2021, 39 (1): 109-122. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.01.010

摘要（720）

PDF（pc）（294KB）（291）

现有的智能合约技术本质上只是一段链上代码，而真正的智能合约应是法律合约的数字化，可以实现合约条款的自动执行。为此，介绍了法律智能合约的重要科技，包括法律考量、预言机、事件模型等基础设施，在分析相关机构工作的基础上提出了法律智能合约的5个标准开发步骤，通过对法律流程标准的研究提出了设计智能合约模版的方法。为解决智能合约模版上数据预处理的问题，还设计了基于预言机技术的安全多管道事件模型。基于上述理论和模型，可进一步实现法律智能合约的开发和自动化处理。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

13. 基于联盟链的医疗数据安全共享方案

周正强, 陈玉玲, 李涛, 任晓军, 卿欣艺

应用科学学报 2021, 39 (1): 123-134. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.01.011

摘要（1150）

PDF（pc）（593KB）（742）

基于区块链的医疗数据共享方案并未从时间维度进行访问控制。为解决这一问题，提出了一个基于联盟链的具有时间维度的医疗数据安全共享方案。首先，用云存储器存储医疗数据密文，以联盟链存储元数据，能实现医疗数据的安全存储与共享；其次，将智能合约和密文策略属性加密（ciphertext-policy attribute-based encryption，CP-ABE）技术相结合，设计数据安全共享协议，实现具有时间维度的细粒度访问控制。安全性分析及实验结果表明，该方案可以在安全存储医疗数据的同时实现具有时间维度的细粒度访问控制。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

14. 基于区块链的精准扶贫数据保护方案

张利华, 黄阳, 王欣怡, 白甲义, 曹宇, 张赣哲

应用科学学报 2021, 39 (1): 135-150. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.01.012

摘要（714）

PDF（pc）（541KB）（400）

针对目前数据管理中普遍存在的中心化存储、防篡改性弱、可追溯性差、缺乏安全有效的共享渠道等问题，借助区块链技术的去中心化、不可篡改等特性研究了一种基于区块链的精准扶贫数据保护方案。以个人档案的形式记录扶贫数据，依托智能合约和星际文件系统等技术使数据以数字档案形式进行新增、更新、验证、共享。将公有链和联盟链结合，以锚定数据快照信息的方式保障数据的安全性。在智能合约构建过程中，采用安全多方计算（secure multi-party computation，SMPC）技术增强合约的执行安全性，解决资金转账等敏感问题。改进Raft共识算法，将各节点的性能、可靠性、地区影响力等维度作为综合性能，设计基于节点综合性能的Raft共识算法，解决数据存储和数据处理效率的问题。利用Postman、JMeter等工具对系统的存证、吞吐量进行测试，所得结果能满足系统的需求。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

15. 基于Ethereum智能合约的安全策略分析

张登记, 赵相福, 陈中育, 童向荣

应用科学学报 2021, 39 (1): 151-163. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.01.013

摘要（681）

PDF（pc）（273KB）（334）

智能合约是代码和数据的集合，一旦部署便无法更改，且其自身持有金融属性，若出现安全漏洞问题将会造成巨大损失，可见编写出安全可靠的智能合约是至关重要的。为此，基于Ethereum平台研究并分析智能合约的安全漏洞，总结了几种易见的安全漏洞，包括可重入漏洞、整数溢出漏洞、拒绝服务（denial of service，DoS）漏洞、时间戳依赖漏洞、交易序列依赖漏洞等；针对上述合约的漏洞进行详细的原理分析和场景复现，提出了相应的预防安全策略并通过实验进行有效性验证；最后分析并比较了几种主流的智能合约安全漏洞检测工具。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

16. 基于区块链的云存储数据完整性验证方案

刘峰, 赵俊峰

应用科学学报 2021, 39 (1): 164-173. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.01.014

摘要（914）

PDF（pc）（343KB）（450）

针对云存储服务数据完整性存在的问题，借鉴目前远程数据完整性验证方案，提出基于区块链的云存储数据完整性验证方案。首先，将完整性证明存储在具有防篡改特性的区块链上，构建了可问责的数据完整性证明；同时以区块链上的智能合约代替第3方审计者对数据进行完整性验证。在验证阶段加入了对数据副本的完整性验证，并强制要求云存储服务存储至少一份数据副本。此外，首次引入第3方仲裁机构，利用可问责的数据完整性证明对恶意的云存储提供商和用户的非法请求进行完整性仲裁。最后经过分析和实验证明该方案是安全的，可行的。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

17. 区块链物联网融合：研究现状与展望

姚中原, 潘恒, 祝卫华, 斯雪明

应用科学学报 2021, 39 (1): 174-184. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.01.015

摘要（1464）

PDF（pc）（248KB）（691）

区块链与物联网飞速发展，并在技术层面和应用层面开始走向融合。为帮助区块链物联网融合领域的科研工作者更好地分析把握热点和趋势，广泛调研了该领域的相关研究文献，并将这些文献分类后综述。该文还详细对比了国内外同行在该领域的研究工作，客观阐述了这些研究工作的优势与不足。最后，结合文献调研成果展望了区块链物联网融合研究的发展趋势。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

18. 中文目录

应用科学学报 2021, 39 (2): 0-0.

摘要（1576）

PDF（pc）（78KB）（68）

相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

19. 英文目录

应用科学学报 2021, 39 (2): 1-0.

摘要（1729）

PDF（pc）（26KB）（53）

相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

20. 基于改进CNN-LSTM组合模型的分时段短时交通流预测

李磊, 张青苗, 赵军辉, 聂逸文

应用科学学报 2021, 39 (2): 185-198. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.02.001

摘要（3291）

PDF（pc）（1339KB）（1068）

针对现有预测模型不能充分提取交通流时空特征的问题，提出一种基于改进卷积神经网络（convolutional neural network，CNN）和长短时记忆（long short-term memory，LSTM）神经网络的短时交通流预测方法。首先，采用分层提取方法使设计的网络结构和一维卷积核函数自动提取交通流序列的空间特征；其次，优化LSTM网络模块来减少网络对数据的长时间依赖；最后，在端对端模型的训练过程中，引入改进后的自适应矩估计（rectified adaptive moment estimation，RAdam）优化算法，加快权重的拟合并提高网络输出的准确性和鲁棒性。实验结果表明：在工作日与周末分时段，所提出的模型相比堆栈自编码（stacked auto-encoders，SAEs）网络预测模型，性能分别提升3.55%与8.82%，运行时间分别缩减6.2%与6.9%；相比长短时记忆网络-支持向量回归（long-short term memory-support vector regression，LSTM-SVR）预测模型，性能分别提升0.29%与1.79%，运行时间分别缩减9.0%与9.7%。所提模型能够更加适用于不同时段下的短时交通流预测。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

21. 一种交通道路限制下的充电车辆调度方案

钟萍, 陈元明, 杜志成, 李琳, 桂林

应用科学学报 2021, 39 (2): 199-209. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.02.002

摘要（1968）

PDF（pc）（632KB）（109）

充电调度是无线可充电传感器网络中的关键科学问题之一。现有研究主要集中在如何调度充电车辆以获得最优的移动路径。但是，当道路受到限制时，这些算法无法提供良好的性能。本文考虑具有交通道路约束的移动充电车辆调度问题，提出一种移动受限的按需充电调度方案（mobility constrained charging scheduling scheme，MCCS）。为了更好地适用于实际场景，本文将该问题形式化为边缘覆盖问题。通过添加路径分解算子和变异算子来优化经典的扩展邻域搜索模因算法（memetic algorithm with extended neighborhood search，MAENS）。最后本文仿真评估了MCCS的性能，并与MAENS进行了比较。实验结果表明，MCCS平均移动能耗低且算法鲁棒性强，性能表现出色。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

22. 基于稀疏栅格优化的蜂窝车联网定位算法

夏小涵, 蔡超, 邱佳慧, 杨静远, 张香云, 肖然

应用科学学报 2021, 39 (2): 210-221. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.02.003

摘要（1946）

PDF（pc）（3427KB）（272）

蜂窝车联网（cellular-V2X，C-V2X）中的定位方案是车路协同与车联网业务发展的重要技术途径之一。目前基于基站、卫星等诸多定位方案，在车联网业务以及车路协同场景中常会遇到定位精度、定位处理时延、部署成本等诸多方面的挑战。针对这些问题，文章对已有栅格定位算法进行优化，提出一种基于统计信息网格（statistical information grid，STING）的稀疏栅格优化算法和基于极端梯度提升（extreme gradient boosting decision tree，XGBoost）进行指纹定位的车联网指纹定位算法。从栅格优化的角度出发，相较于传统指纹定位方法在定位精度和计算速率方面进行了优化，使其更适应于车路协同场景。该算法为目前的车联网定位提供了一种有效的定位方法。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

23. 融合深度学习的无人机巡检绝缘子自爆检测研究

王万国, 慕世友, 刘越, 刘广秀, 郎芬玲

应用科学学报 2021, 39 (2): 222-231. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.02.004

摘要（2331）

PDF（pc）（10566KB）（384）

绝缘子自爆检测是无人机电力输电线路巡检的一项重要内容，准确、快速、自动寻找绝缘子自爆区域，能大量节省无人机巡检图像数据处理工作量，提高巡检的精度和效率。本文针对目前绝缘子自爆区域检测存在样本少、目标小且精度不高的问题，提出了一种融合深度学习的无人机巡检绝缘子自爆区域检测方法。该方法用大量绝缘子样本训练深度学习目标识别模型，在识别出绝缘子区域内利用计算机视觉方法对自爆区域进行检测。本文方法综合了深度学习检测复杂目标，以及计算机视觉无需大量样本且能够检测小目标的优点。实验表明：本文算法对缺陷的检测精度能够达到84.8%，对于绝缘子自爆检测具有积极的意义和应用价值。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

24. 用于卫星载荷数据传输总线的终端IP核设计

刘文婷, 万小磊, 徐楠, 杨童, 陈亮亮

应用科学学报 2021, 39 (2): 232-240. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.02.005

摘要（2184）

PDF（pc）（2242KB）（102）

根据通信卫星有效载荷数据传输总线协议及其工作原理，提出了一种总线终端IP（intellectual property）核的设计及验证方法，该IP核由总线接口模块、时钟分频模块、协议处理模块、数据采集模块等组成，其设计和研制具有自主知识产权。该IP核完成了模块仿真验证、芯片系统仿真验证和FPGA（field programmable gate array）验证并已流片成功，验证结果表明：该IP核设计功能全面、资源占用少、可靠性高，可应用于通信卫星地检验证设备或者直接应用于卫星有效载荷设备中，支持通信卫星有效载荷数据传输总线的测试。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

25. 基于NB-IoT技术的智能LED灯杆监控系统的研制

金妍, 茅敏敏, 徐丘雨, 欧阳玉玲, 居家奇

应用科学学报 2021, 39 (2): 241-249. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.02.006

摘要（2273）

PDF（pc）（1590KB）（449）

针对传统LED灯杆在远程监控、自动巡检、实时单灯调控、故障定位处理等方面存在的问题，本文提出基于窄带物联网（narrow band internet of things，NB-IoT）技术的智能LED灯杆监控系统的研制方案，采用STM32L151单片机作为主控芯片，控制多种传感器采集路灯信息，通过NB-IoT模块与核心网的连接，将采集到的路灯信息上传至OneNET云平台，并开发移动端应用程序（application，APP）和个人计算机（personal computer，PC）端监测界面以实现路灯故障信息的实时获取。实验结果显示：所研制的系统可以实时监测、控制路灯，快速、准确地确定故障路灯位置，实现单灯控制。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

26. 基于Q学习的星地融合协作传输中继选择策略

汪萧萧, 孔槐聪, 朱卫平, 林敏

应用科学学报 2021, 39 (2): 250-260. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.02.007

摘要（2114）

PDF（pc）（310KB）（125）

协作网络中的中继技术能够实现空间分集，但中继选择会对系统性能产生较大影响。针对这一问题，本文提出了一种基于Q学习的星地融合协作传输中继选择策略。首先，所有中继节点在经过放大转发协议的情况下，在接收端得到最大比合并后的输出信噪比表达式。然后，设定Q学习的状态、动作和奖励函数，选择累积回报最大的中继节点。接着，为了遍历所有状态，引入了Boltzmann选择策略，用概率的途径来选择动作，使源节点探索所有状态并利用最优状态。最后，在所选中继节点与源节点之间进行功率分配得到最优传输功率。仿真结果表明：与随机中继选择算法相比，所提出的Q学习中继选择策略对系统性能有较大地提升。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

27. 基于凸组合的麦克风阵列自适应语音增强方法研究

赵益波, 陆浩志, 李曙晖, 严涛

应用科学学报 2021, 39 (2): 261-271. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.02.008

摘要（1950）

PDF（pc）（750KB）（195）

广义旁瓣相消器是应用极为广泛的麦克风阵列语音增强方法，对含高斯噪声的语音信号降噪效果较明显。然而，当语音信号中混有脉冲噪声时，利用此方法进行降噪处理所得增强后的语音信号可识别性明显变差。为改善含脉冲噪声语音信号的降噪效果，本文提出一种基于凸组合的麦克风阵列自适应语音增强方法。该方法利用由线性滤波和非线性样条滤波构成的凸组合滤波器替换单一的线性自适应滤波器，并用最大相关熵准则更新凸组合滤波器的权值和非线性样条滤波中的控制点因子。结果表明：所提语音增强方法能有效滤除语音信号中存在的高斯噪声和脉冲噪声，语音增强效果极其明显。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

28. 注意力引导的三维卷积网络用于遥感场景变化检测

张涵, 秦昆, 毕奇, 张晔, 许凯

应用科学学报 2021, 39 (2): 272-280. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.02.009

摘要（2209）

PDF（pc）（4717KB）（370）

场景级变化检测策略可以容忍高分遥感影像的大量噪声，进而从语义层级更准确地描述遥感图像在前后时相的变化，为高分辨率影像变化检测提供了可能。本文提出了一种注意力引导的三维卷积神经网络用于高分遥感影像场景变化检测的方法。首先构建一个在AlexNet基础上进行简化的三维卷积网络，然后加入一个语义注意力模块来进一步提取地表覆盖变化显著的候选判别区域；最后输入分类层得到分类结果，整个框架以端对端、可训练的方式进行组织，直接由双时相场景切片通过卷积网络得到变化检测结果。为评估场景级变化检测方法性能，本文制作了一个语义级高分遥感影像场景变化检测数据集，在该数据集上的实验结果显示本文方法变化检测的准确率高于相关方法，验证了方法的有效性，初步展示了基于深度学习的场景级遥感变化检测的发展前景。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

29. 基于水平集的钢轨焊缝区域定位方法

刘星武, 熊邦书, 廖峰, 陈新云

应用科学学报 2021, 39 (2): 281-292. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.02.010

摘要（2144）

PDF（pc）（11140KB）（372）

针对现有钢轨焊缝错边量测量方法在不同光照环境下适应能力不强、定位精度不高、稳定性不好的问题，提出了基于水平集的钢轨焊缝区域定位方法。首先，采用水平集对预处理后的焊缝图像进行轮廓分割，将焊缝与轨腰、轨头和背景进行分离；其次，采用面积排序和连通域相结合的方法排除轮廓干扰，实现焊缝轮廓的粗定位；再次，采用两次排序法实现焊缝轮廓的精定位；最后，对焊缝轮廓中横坐标采用排序法实现钢轨焊缝区域的自动定位。通过模拟不同的光照环境，对60 kg/m钢轨焊缝区域进行定位实验，验证了该方法具有适应能力强、精度高和稳定性好的优点，可用于焊轨基地焊缝错边量的自动检测。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

30. 基于J-UNIWARD的改进隐写算法

伍迁, 吴建斌, 刘子璇, 宋梦丽

应用科学学报 2021, 39 (2): 293-301. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.02.011

摘要（2104）

PDF（pc）（251KB）（455）

为了进一步提高自适应隐写算法的安全性，本文引进图像分块的思想，改写了原J-UNWARD算法的失真函数，变加性失真函数为非加性失真函数。载体图像被分为4个子块，分别计算每个子块的纹理复杂度以嵌入总量不变为约束条件，优先嵌入复杂度较大的块，每嵌入一块完成后重新计算失真函数，根据复杂度大小动态调整每个子块的嵌入量。利用STC（syndrome trelliscodes）编码将秘密信息自适应地嵌入到纹理区域，最后采用DCTR和ccJRM两种隐写分析技术进行检测分析。实验结果表明：在相同容量下，改进算法能显著提高算法的抗隐写分析能力。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

31. 基于图像梯度的数据增广方法

刘之瑜, 张淑芬, 刘洋, 罗长银, 李敏

应用科学学报 2021, 39 (2): 302-311. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.02.012

摘要（2066）

PDF（pc）（2913KB）（152）

卷积神经网络用于图像识别的分类任务，需要大规模的图像数据集进行训练。因需要采集目标图像数量和设备条件的限制，采用常规方法难以获取足够多的图像样本，且耗时耗力耗财。目前已提出了多种多样的样本增广方法来解决图像样本不足的问题，本文介绍了数据增广的研究背景和意义。以提高卷积神经网络的图像识别的准确率为目的，针对图像数据增广提出了基于图像梯度的数据增广方法。选取最大图像梯度值，通过精准裁剪方法增加图像样本，扩增图像数据集，使用增广后的数据集对卷积神经网络进行训练。应用Tensorflow深度学习框架和VGG16网络模型，选取PlantVillage的部分数据集，将训练集数据增广至原来的6倍，对扩增前后的训练集进行训练和对比。实验结果表明：使用数据增广后训练集训练的模型的准确率提升4.18%。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

32. 面向对象的无人机影像地物分类

马飞虎, 徐发东, 孙翠羽

应用科学学报 2021, 39 (2): 312-320. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.02.013

摘要（2172）

PDF（pc）（10409KB）（346）

为了对农村用地进行有效分类，本文选取面向对象的分类方法，利用某农村的无人机航摄影像提取其土地类别信息。首先对无人机获取的原始影像进行预处理；然后对研究区反复进行分割实验，选取最优的分割尺度，在不同层次进行最优尺度地物分割；最后根据地物矢量、光谱、形状等特征差异，对最优分割尺度层上的地物进行最适宜的分类规则的建立，进而在每一层提取土地利用信息。利用单一尺度分割分类进行对比实验，选取734个样本进行精度验证，研究结果表明：多尺度多层次分割分类的总体分类精度可达84.20%，kappa系数为0.806 2；单一尺度分割分类总体精度仅为77.11%，kappa系数为0.721 4。由此可见，本文研究所采用的数据和区域内的类别的分类精度更高。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

33. 一种基于双重网络模型的单幅图像超分辨率方法

倪翠, 王朋, 张广渊, 李克峰

应用科学学报 2021, 39 (2): 321-329. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.02.014

摘要（1996）

PDF（pc）（11394KB）（325）

本文对深度学习领域中的高效亚像素卷积神经网络（efficient sub-pixel convolutional neural network，ESPCN）算法进行了改进，通过加入残差网络知识，调整原有的ESPCN构造结构，提出了一种双重网络模型下单幅图像超分辨率重建方法。通过实验证明：该算法能够有效地提高单幅图像超分辨率重建的精度，丰富重建后的细节信息。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

34. 基于可编辑区块链的指纹识别系统

朱艳艳, 李晟, 冯国瑞, 张新鹏

应用科学学报 2021, 39 (2): 330-337. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.02.015

摘要（2141）

PDF（pc）（2634KB）（245）

指纹识别系统已广泛应用于门禁、支付、公安等领域。现有系统一般将原始指纹图像或特征存储于数据库，以此对用户的身份进行识别或认证。数据库中的指纹数据存在被盗取或篡改的风险。为解决这一问题，本文提出一种基于可编辑区块链的指纹识别系统。首先搭建私有链环境，实现多节点集群互连，然后计算指纹哈希并将其存储于区块链。为了方便管理员对指纹识别系统中的用户进行更新，本文利用变色龙哈希算法对所构建的私有链区块体中数据计算哈希。拥有变色龙哈希私钥的管理员可对区块体中的信息进行编辑，从而在不改变区块链结构的基础上实现对用户指纹数据的删除或修改。实验表明，所提出的系统具有良好的实时性，且指纹识别准确率高。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

35. 联合干扰控制与PSO的D2D网络资源分配

刘煜恒, 彭艺, 付晓霞, 安浩杰

应用科学学报 2021, 39 (2): 338-346. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.02.016

摘要（1914）

PDF（pc）（257KB）（172）

针对D2D（device-to-device）通信用户在复用传统蜂窝通信信道资源的过程中会产生干扰问题，提出了一种基于粒子群算法（particle swarm optimization，PSO）的D2D通信功率匹配联合干扰控制资源分配算法，在控制干扰的同时实现整个系统吞吐量最大化。首先，通过不同用户功率的阈值划分不同安全通信范围，只有处于安全通信范围的用户才能进行后续的功率分配，从而有效降低系统干扰；其次，采用一种基于粒子群算法的功率匹配方法，将D2D用户发送端作为粒子群，通过迭代寻找最优功率，使整个系统吞吐量最大化。仿真结果表明：本文所提出的算法可以明显提高系统的整体吞吐量并降低干扰至最低，从而使整个系统的通信质量达到最优。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

36. 中文目录

应用科学学报 2021, 39 (3): 0-0.

摘要（1564）

PDF（pc）（80KB）（225）

相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

37. 英文目录

应用科学学报 2021, 39 (3): 1-0.

摘要（1558）

PDF（pc）（26KB）（68）

相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

38. 基于脑电信号深度学习的情感分类

郝琰, 石慧宇, 霍首君, 韩丹, 曹锐

应用科学学报 2021, 39 (3): 347-346. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.03.001

摘要（2436）

PDF（pc）（2087KB）（506）

情感脑电研究作为人工智能高级阶段的重要任务，近年来受到越来越多的关注。情感脑电分类广泛应用于人机交互、医学研究等领域。该文以轻量级的卷积神经网络为核心，设计了情感脑电分类模型，以DEAP（dataset for emotion analysis using physiologicalsignals）提供的情感脑电图数据为基础，将其中的观看视频划分为唤醒度和愉悦度2个维度。为了获得频域信息，提取了theta、alpha、beta和gamma波段的功率谱密度特征进行评估，并将功率谱密度矩阵表示为二维灰度图像。然后将该图像输入到卷积神经网络训练分类模型并完成2个维度的分类任务。实验结果表明，与传统机器学习相比，卷积神经网络具有更好的分类效果，唤醒度分类准确率达到了82.33%，愉悦度分类准确率达到了75.46%。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

39. 动态人脸图像序列中表情完全帧的定位与识别

司马懿, 易积政, 陈爱斌, 周孟娜

应用科学学报 2021, 39 (3): 357-356. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.03.002

摘要（2064）

PDF（pc）（1528KB）（102）

考虑到人脸表情演变是一个持续过程，相比于静态图像，动态图像序列更适合作为人脸表情识别的研究对象。该文提出了一种基于嵌入网络的序列帧定位模型，利用加载预训练权重的Inception ResNet v1网络提取人脸表情序列各帧的特征向量，通过计算特征向量间的欧氏距离，定位出具有最大表情强度的完全帧，进而获取人脸表情序列数据；为了进一步验证定位模型的准确性，分别利用VGG16模型和ResNet50模型对定位的完全帧进行人脸表情识别。在CK+和MMI人脸表情数据库上进行了实验，所提的序列帧定位模型的定位平均准确率分别达到98.31%和98.08%；利用VGG16模型与ResNet50模型对定位的完全帧进行表情识别，在两个数据库上的实验结果分别达到了96.32%和96.5%，87.23%和87.88%，结果表明所提出的模型能够获取可靠的表情完全帧，并取得了令人满意的人脸表情识别效果。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

Select

40. 基于ResUNet和Dense CRF模型的地震裂缝识别方法

杜承泽, 段友祥, 孙歧峰

应用科学学报 2021, 39 (3): 367-366. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2021.03.003

摘要（1992）

PDF（pc）（11549KB）（134）

针对人工解释地震资料耗时长、效率低、受主观因素影响较大的不足，提出了一种基于ResUNet和全连接条件随机场（dense conditional random field，Dense CRF）模型的裂缝识别方法。该方法首先使用ResUNet模型提取地震振幅数据体中裂缝的不同分辨率的特征，实现地震裂缝识别；然后利用Dense CRF模型进一步优化识别结果，从而实现地震裂缝的精准识别。将该方法与传统UNet、ResUNet模型在合成地震振幅数据体和F3工区地震数据体进行了实验比较，结果表明运用所提方法识别的裂缝更准确、裂缝尺寸更细、连续性更好。

参考文献 | 相关文章 | 多维度评价 | 评论（0）

2021年，第39卷