应用科学学报

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1. 中文目录

应用科学学报 2024, 42 (1): 0-0.

摘要（110）

PDF（pc）（47KB）（216）

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2. 基于非线性高斯平方距离损失的目标检测

李瑞, 李毅

应用科学学报 2024, 42 (1): 1-14. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.01.001

摘要（210）

PDF（pc）（7094KB）（146）

在目标检测领域中，基于交并比（intersection over union,IoU）的系列损失函数存在一定的局限性，使得边界框回归的精度和稳定性有待进一步提升。为此提出了一种基于非线性高斯平方距离的边界框回归损失函数。首先综合考虑了边界框中重叠性、中心点距离和长宽比3个因素，将边界框建模为高斯分布；然后提出一种高斯平方距离来衡量概率分布之间的差距；最后设计了符合优化趋势的非线性函数，将高斯平方距离转化为有利于神经网络学习的损失函数。实验结果表明，与IoU损失相比，所提方法在掩膜区域卷积神经网络、一阶全卷积目标检测器和自适应特征选择目标检测器上的平均精度均值分别提高了0.3%、1.1%和2.3%，证明了该方法能有效提升目标检测的性能，同时有利于高精度边界框的回归。

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3. 英文目录

应用科学学报 2024, 42 (1): 2-0.

摘要（94）

PDF（pc）（89KB）（41）

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4. 基于GAN和MS-ResNet的房颤自动检测模型

秦静, 韩悦, 王立永, 季长清, 刘璐, 汪祖民

应用科学学报 2024, 42 (1): 15-26. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.01.002

摘要（257）

PDF（pc）（3052KB）（249）

房颤是一种常见的心律失常疾病，针对现有研究工作大多依赖于单尺度信号段而忽略了不同尺度下潜在的互补信息和数据不平衡问题导致诊断性能下降的问题，提出了一种新颖的基于生成对抗网络（generative adversarial network,GAN）和多尺度残差网络（multiscaleresidual net,MS-ResNet）的房颤自动检测模型，该网络使用GAN合成具有高形态相似性的单导联心电数据来解决数据的隐私和不平衡问题。同时，设计了MS-ResNet特征提取策略，从不同尺度提取不同大小信号段的特征，从而有效地捕捉P波消失和RR间期不规则特征。该模型联合这两种策略不仅为房颤自动检测生成高质量心电图（electrocardiogram,ECG）数据，还可以利用多尺度网格提取不同波之间的时序特征。在PhysioNet Challenge2017公开ECG数据集上以及平衡后的数据集上评估了MS-ResNet的性能，并将其与现有的房颤分类模型进行了比较。实验结果表明，MS-ResNet在平衡后的数据集上平均F1值和精确率分别达到0.914 1和91.56%，与不平衡数据集相比，F1提高了4.5%，精确率提高了3.5%。

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5. 基于层一致性平均教师模型的半监督岩石薄片图像分类

严子杰, 王杨, 陈雁, 张翀

应用科学学报 2024, 42 (1): 27-38. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.01.003

摘要（232）

PDF（pc）（10754KB）（90）

传统的岩石薄片图像分类依赖于大量人工标记的图像样本，这种方式受制于标记人员的经验和能力，且无法通过不断增加的未标记岩石薄片图像样本实现分类能力的可扩展式增强。该文提出的在平均教师（mean teacher,MT）模型的基础上，通过在无监督损失中添加层一致性正则化项的方式约束师生模型的层次结构，实现对未标记数据信息的有效利用。消融实验和层一致性平均教师（hierarchy consistency mean teacher,HCMT）模型对比实验结果表明，层一致性正则化方法利用了未标记数据的有效信息，提升了MT模型的分类效果，使得HCMT模型可以在半标记数据集中获得如全标记数据集相似的分类能力。该实验表明，半监督学习模型利用大量未标记岩石薄片图像数据可以提升模型分类的能力。

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6. 对称密码体制的量子攻击

冯晓宁, 吴洪宇

应用科学学报 2024, 42 (1): 39-52. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.01.004

摘要（284）

PDF（pc）（682KB）（306）

该文梳理了近年来量子攻击在对称密码体制的研究脉络，分析了主流攻击方法的研究趋势与各文献之间的关系，并将主流攻击方法分为量子周期攻击、Grover算法相关攻击、量子差分攻击3类，分别介绍了具有代表性的攻击方法，呈现了各攻击方法的核心思想。立足于现有的攻击方案，展望了这一领域可能会出现的热门研究方向。

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7. 基于ConvLSTM的移动边缘计算服务器能耗模型

李小龙, 李曦, 杨凌峰, 黄华

应用科学学报 2024, 42 (1): 53-66. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.01.005

摘要（240）

PDF（pc）（974KB）（234）

针对现有能耗模型对动态工作负载波动具有低敏感性和低精度的问题，该文基于卷积长短期记忆（convolutional long short-term memory,ConvLSTM）神经网络，提出了用于移动边缘计算的服务器智能能耗模型（intelligence server energy consumption model,IECM），用于预测和优化服务器的能量消耗。通过收集服务器运行时间参数，使用熵值法筛选和保留显著影响服务器能耗的参数。基于选定的参数，利用ConvLSTM神经网络训练服务器能耗模型的深度网络。与现有的能耗模型相比，IECM在CPU密集型、I/O密集型、内存密集型和混合型任务上，能够适应服务器工作负载的动态变化，并在能耗预测上具有更好的准确性。

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8. 大区域场景下基于无人机视角的目标计数方法

谢婷, 张守龙, 丁来辉, 胥志伟, 杨晓刚, 王胜科

应用科学学报 2024, 42 (1): 67-82. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.01.006

摘要（328）

PDF（pc）（9343KB）（338）

近年来，无人机因其灵活度高、机动性强在人群计数领域得到广泛应用。然而，现有的人群计数方法大多基于单视点，对于大范围、多摄像机场景下的多视点计数研究较少。为了解决这个问题，提出了一种基于无人机视角的目标计数方法以准确统计场景中的目标数量。选择临海区域进行数据采集，利用深度学习技术对采集的图像进行目标检测和图像拼接融合，在拼接后的图像中映射检测信息，并采用计数算法完成区域场景的计数任务。在公开数据集和该文制作的数据集上进行的实验验证了基于目标检测的计数算法的有效性。

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9. 无线传感器网络强化学习增强路由研究

张华南, 李石君, 金红

应用科学学报 2024, 42 (1): 83-93. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.01.007

摘要（175）

PDF（pc）（648KB）（157）

探讨了在无线网络树型路由中寻找最优父节点的经典问题，分析了影响树型路由决策规则的多个指标，如接收信号强度的加权平均值、缓冲区占用率和功耗比。提出了一种基于强化学习增强树路由协议和强化学习算法在无线传感器网络中应用的系统模型，并详细说明了所提出的基于树的路由协议的基本操作，为循环检测父节点更新了算法；为了在复杂的场景中做出自适应决策，定义了一个状态空间、动作集和激励函数。通过试错找到激励最高的最佳父节点；并通过模拟比较研究，验证了父节点选择方案在性能指标（即端到端延迟、可靠性和能量消耗）之间进行合理权衡。

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10. 基于联邦集成算法对不同脱敏数据的研究

罗长银, 陈学斌, 张淑芬, 尹志强, 石义, 李风军

应用科学学报 2024, 42 (1): 94-102. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.01.008

摘要（223）

PDF（pc）（542KB）（246）

针对联邦学习中存在梯度更新导致本地数据可能泄露的问题，提出基于本地脱敏数据上的联邦集成算法。该算法用变异率与适应度阈值的不同取值对原始数据进行脱敏，且使用不同类型的模型在经不同程度脱敏的数据上进行本地模型训练，以确定适合的联邦集成算法参数。实验结果表明，与联邦平均算法和传统集中式训练相比，stacking联邦集成算法与voting联邦集成算法的准确率要优于基线准确率。在实际应用中，可根据不同的需求设置不同的脱敏参数来保护数据，以此提升数据的安全性。

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11. 基于车辆外观特征和帧间光流的目标跟踪算法

李绍骞, 程鑫, 周经美, 赵祥模

应用科学学报 2024, 42 (1): 103-118. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.01.009

摘要（291）

PDF（pc）（70923KB）（95）

在复杂道路场景下，车辆目标之间频繁遮挡、车辆目标之间相似的外观、目标整个运动过程中采用静态预设参数都会引起跟踪准确率下降等问题。该文提出了一种基于车辆外观特征和帧间光流的目标跟踪算法。首先，通过YOLOv5算法中的YOLOv5x网络模型获得车辆目标框的位置信息；其次，利用RAFT(recurrent all-pairs field transforms for opticalflow)算法计算当前帧和前一帧之间的光流，并根据得到的位置信息对光流图进行裁剪；最后，在卡尔曼滤波过程中利用帧间光流进行补偿得到更精确的运动状态信息，并利用车辆外观特征和交并比特征完成轨迹匹配。实验结果表明，基于车辆外观特征和帧间光流的目标跟踪算法在MOT16数据集上表现良好，相较于跟踪算法DeepSORT，成功跟踪帧数占比提高了1.6%，跟踪准确度提升了1.3%，跟踪精度提升了0.6%，改进的车辆外观特征提取模型准确率在训练集和验证集上分别提高了1.7%、6.3%。因此，基于高精度的车辆外观特征模型结合关联帧间光流的运动状态信息能够有效实现交通场景下的车辆目标跟踪。

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12. 球面坐标下基于语义分层的知识图谱补全方法

郭子溢, 朱桐, 林广艳, 谭火彬

应用科学学报 2024, 42 (1): 119-133. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.01.010

摘要（175）

PDF（pc）（1249KB）（183）

大多现有知识图谱补全方法普遍忽略了实体间客观存在的语义层次差异，为解决该问题，提出一种在球面坐标系下基于语义分层信息的知识图谱补全（knowledge graphcompletion on semantic hierarchy in spherical coordinates,SpHKC）模型。该方法将实体映射到球面坐标，位于不同球面的实体处于不同语义层级，球的半径越大，该球面上的实体所位于的语义层级越低。而关系则被建模为一个球面的实体向另一实体（位于相同球面或不同球面）的移动，包含旋转与定位操作，以处理实体语义层级异同的两种情况。球面坐标的极角和方位角也给予实体更丰富的表达形式。实验表明，SpHKC与当前主流方法在FB15k-237和WN18RR数据集上的效果基本持平，并且它在YAGO3-10数据集的平均倒数排名（meanreciprocal ranking,MRR）、Hits@10等重要指标上比相关研究的最新算法稳定提升约1%，证明了语义分层信息的有效性。

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13. 基于CPU-GPU协同调控和网页特征感知的浏览器功耗优化研究

张锦, 黄江杰, 彭龙, 刘晓东, 余杰, 黄浩炜, 王文竹

应用科学学报 2024, 42 (1): 134-144. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.01.011

摘要（276）

PDF（pc）（755KB）（206）

安卓系统为浏览器分配资源时无法感知网页内容，会导致资源过度分配和电量不必要损失。同时，由于CPU可调节频率密度的增长，通过动态电压频率缩放（dynamic voltageand frequency scaling,DVFS）技术实现能耗优化的难度也随之增大。另外在系统默认的调控策略下，忽视了图形处理器（graphics processing unit,GPU）对浏览器运行的作用。针对上述问题，提出一种协同调控CPU和GPU实现功耗优化的方法。首先根据网页加载时处理器运行特征利用逻辑回归对网页进行分类，对网页特征加权实现复杂度量化，根据类别与复杂度采用DVFS技术限制CPU频率的同时调节GPU频率。该方法被应用于谷歌Pixel2 XL上的Chromium浏览器，对排名前500的中文网站进行测试，平均节省了12%功耗的同时减少了5%网页加载时间。

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14. 面向铁路道岔情景下的列车轨道区域检测方法

陈裔鋆, 陈羽, 滕飞

应用科学学报 2024, 42 (1): 145-160. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.01.012

摘要（231）

PDF（pc）（12570KB）（111）

列车前方铁路轨道区域的检测是列车主动防撞技术的关键环节，现有的铁路区域分割方法多用于简单情景下的轨道检测，难以应对实际运行中的铁路道岔等复杂场景。该文提出了一种面向铁路道岔情景下的列车轨道区域检测方法，解决了现有技术在铁路道岔下难以检测列车实际运行区域的问题。首先，设计了一种基于信息融合的铁路轨道区域分割模型，针对铁路左右钢轨之间难以匹配的问题，对铁路区域和钢轨进行分割并利用其分割结果进行钢轨匹配。其次，设计了一种基于反向透视变换的铁路区域重建方法，通过保留钢轨的关键点来重建铁路区域，同时使用基于分组卷积的铁路道岔分类模型对道岔方向进行识别。实验结果表明，提出的方法在复杂环境下可达到较高的精度，像素准确率可达98.67%，平均交并比可达98.12%，具有在列车上应用的潜力。

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15. 面向小样本抽取式问答的多标签语义校准方法

刘青, 陈艳平, 邹安琪, 秦永彬, 黄瑞章

应用科学学报 2024, 42 (1): 161-173. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.01.013

摘要（194）

PDF（pc）（1295KB）（122）

小样本抽取式问答任务旨在利用文章给定的上下文片段，抽取出真实的答案片段。其基线模型采用的方法只针对跨度进行学习，缺乏对全局语义信息的利用，在含有多组不同重复跨度的实例中存在着理解偏差等问题。为了解决上述问题，该文利用不同层级的语义提出了一种面向小样本抽取式问答任务的多标签语义校准方法。采用包含全局语义信息的头标签和基线模型中的特殊字符构成多标签进行语义融合，并利用语义融合门来控制全局信息流的引入，将全局语义信息融合到特殊字符的语义信息中。然后，利用语义筛选门对新融入的全局语义信息和该特殊字符的原有语义信息进行保留与更替，实现对标签偏差语义的校准。在8个小样本抽取式问答数据集中的56组实验结果表明：该方法在评价指标F1值上均明显优于基线模型，证明了所提方法的有效性和先进性。

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16. 基于投影奖励机制的多机器人协同编队与避障

葛星, 秦丽, 沙瀛

应用科学学报 2024, 42 (1): 174-188. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.01.014

摘要（335）

PDF（pc）（1502KB）（221）

针对多机器人协同编队任务中过度中心化、系统鲁棒性低、编队稳定性较差等问题，提出了基于投影奖励机制的多机器人协同编队与避障（projected reward for multi-robotformation and obstacle avoidance,PRMFO）模型，实现了多机器人基于统一状态表征方法的去中心化决策过程。设计了一种多机器人统一状态表征方法，实现了机器人与外界环境交互信息处理的一致性；基于统一状态表征设计了基于投影的奖励机制，从距离和方向两个维度将奖励过程矢量化，丰富机器人的决策依据；为了解决多机器人系统中过度中心化问题，设置了自主决策层，融合统一状态表征与投影奖励机制的软演员评论家（soft actor-critic,SAC）算法，实现了多机器人协同编队与避障任务。在机器人操作系统（robot operating system,ROS）环境下进行仿真实验，实验数据表明PRMFO模型在单机器人平均回报值、成功率以及时间等指标上分别提高42%、8%、9%，基于PRMFO模型的多机器人编队误差控制在0~0.06范围内，实现了较高精度的多机器人编队。

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17. 中文目录

应用科学学报 2024, 42 (2): 0-0.

摘要（97）

PDF（pc）（93KB）（41）

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18. 英文目录

应用科学学报 2024, 42 (2): 1-0.

摘要（102）

PDF（pc）（47KB）（30）

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19. 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

应用科学学报 2024, 42 (2): 189-199. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.001

摘要（240）

PDF（pc）（1979KB）（321）

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%。

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20. 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

应用科学学报 2024, 42 (2): 200-210. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.002

摘要（283）

PDF（pc）（3338KB）（275）

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。

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21. LoRa扩频信道干扰与扩展性分析

雷芳, 陈博, 吕京昭

应用科学学报 2024, 42 (2): 211-221. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.003

摘要（190）

PDF（pc）（2049KB）（101）

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%。

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22. 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

应用科学学报 2024, 42 (2): 222-236. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.004

摘要（135）

PDF（pc）（819KB）（97）

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。

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23. 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

应用科学学报 2024, 42 (2): 237-247. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.005

摘要（160）

PDF（pc）（4062KB）（80）

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。

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24. 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

应用科学学报 2024, 42 (2): 248-261. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.006

摘要（157）

PDF（pc）（3541KB）（92）

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。

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25. 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

应用科学学报 2024, 42 (2): 262-268. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.007

摘要（222）

PDF（pc）（1082KB）（90）

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。

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26. 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

应用科学学报 2024, 42 (2): 269-279. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.008

摘要（219）

PDF（pc）（1750KB）（149）

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。

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27. 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

应用科学学报 2024, 42 (2): 280-289. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.009

摘要（164）

PDF（pc）（7333KB）（100）

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。

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28. 基于直方图间隙特征的伽马校正参数估计

王闻娟, 姚恒

应用科学学报 2024, 42 (2): 290-301. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.010

摘要（166）

PDF（pc）（1515KB）（36）

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。

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29. 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

应用科学学报 2024, 42 (2): 302-313. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.011

摘要（147）

PDF（pc）（9284KB）（98）

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。

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30. 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

应用科学学报 2024, 42 (2): 314-322. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.012

摘要（174）

PDF（pc）（12640KB）（36）

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。

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31. 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

应用科学学报 2024, 42 (2): 323-333. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.013

摘要（144）

PDF（pc）（656KB）（49）

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。

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32. 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

应用科学学报 2024, 42 (2): 334-349. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.014

摘要（237）

PDF（pc）（1949KB）（276）

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。

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33. 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

应用科学学报 2024, 42 (2): 350-363. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.015

摘要（173）

PDF（pc）（1179KB）（188）

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。

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34. 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

应用科学学报 2024, 42 (2): 364-374. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.02.016

摘要（216）

PDF（pc）（2151KB）（162）

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。

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35. 中文目录

应用科学学报 2024, 42 (3): 0-0.

摘要（82）

PDF（pc）（90KB）（65）

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36. 英文目录

应用科学学报 2024, 42 (3): 1-0.

摘要（98）

PDF（pc）（25KB）（12）

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37. 基于深度学习的高分遥感图像建筑物识别

李成范, 孟令奎, 刘学锋

应用科学学报 2024, 42 (3): 375-387. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.03.001

摘要（476）

PDF（pc）（273KB）（337）

该文面向高分遥感图像建筑物深度学习检测与识别的具体需求，在归纳和分析现有深度学习与建筑物提取方法的基础上，重点探讨了高分遥感图像建筑物深度学习识别方法和深度学习识别系统，并探讨了未来可能的研究方向。所提方法将为高分遥感图像深度学习目标检测中样本库和遥感数据库的建设提供参考，为利用深度学习开展多尺度、多源高分遥感建筑物检测与识别提供支持。

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38. 基于K-means聚类与集成学习算法的小流域山洪灾害易发性评估

管筝, 印涌强, 张晓祥, 陈跃红

应用科学学报 2024, 42 (3): 388-404. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.03.002

摘要（218）

PDF（pc）（10659KB）（102）

为了更好地分析空间异质性对山洪灾害易发性评估的影响，建立了基于K-means聚类与集成学习算法的小流域山洪灾害易发性评估模型。首先，选取中国江西省12 338个小流域为研究区，对各时段不同频率降雨量指标进行K-means聚类。其次，以误差平方和与平均轮廓系数为聚类效果评价指标，将小流域分为2个类内聚集、类外分散的子集。最后，针对不同子集，从几何特征、环境特征以及降水特征3个方面选取平均坡度、形心高程、形状系数、最长汇流路径比降、地形湿度指数、归一化植被指数、距离河流最近距离、降雨量、洪峰模数以及汇流时间10个山洪影响因素，应用自适应增强算法与极致梯度提升算法进行山洪灾害易发性评估。研究发现，降水是导致山洪灾害的重要因素，江西省高降水区域山洪灾害易发程度普遍高于低降水区，同时省内高风险区分布较为分散，主要分布在东北区域与西北边缘区域。对聚类后两类相似小流域分别进行山洪易发性评估，接受者操作特征曲线下面积值均在0.90以上，精度较聚类前有所提高。聚类策略作为易发性评估模型的前驱过程，可以有效解决小流域异质性问题。

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39. 结合分割算法和图卷积网络的车载点云分类方法

刘亚文, 刘永畅

应用科学学报 2024, 42 (3): 405-415. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.03.003

摘要（158）

PDF（pc）（1981KB）（58）

车载点云数据语义标注是道路场景语义分析和理解的前提，该文提出了结合分割算法和图卷积网络的车载点云分类方法。首先利用具有噪声的基于密度的聚类方法（densitybased spatial clustering of applications with noise,DBSCAN）将点云分割成点簇，并以点簇为节点，相邻点簇构成边，节点和边形成图；然后利用图卷积网络对图节点进行半监督分类，得到点云中任一点的类别标注。实验表明，所提方法以点簇代替原始点云，极大减少了算法处理的数据量；半监督图卷积网络模型顾及了点云数据的上下文关联，在少量标注样本的情况下，能够获得较高的分类精度，场景简单的实验数据分类精度可以与Pointnet++模型相当，场景较为复杂的实验数据分类精度与Pointnet++模型相差在6.7%以内。

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40. 面向电子装备装配引导的AR跟踪方法研究

杜小东, 王鹏, 史建成, 王月, 帅昊

应用科学学报 2024, 42 (3): 416-424. DOI: 10.3969/j.issn.0255-8297.2024.03.004

摘要（206）

PDF（pc）（12103KB）（40）

为了提高面向电子装备装配引导的增强现实（augmented reality,AR）跟踪方法的鲁棒性与适用性，在像素投票姿态估计网络结构的基础上，结合深度可分离卷积和通道注意力机制对AR跟踪算法进行优化。首先，针对电子装备六自由度姿态公共数据集稀缺与使用约束较多的问题，使用RGB-D相机采集并制作AR装配引导的电子装备的六自由度姿态训练数据集。然后，在基于像素投票的姿态估计网络结构基础上，使用深度可分离卷积对网络进行轻量化，并引入通道注意力机制对通道进行权重评估，以弥补网络轻量化造成的精度损失。最后，通过电子装备装配任务对提出的方法进行AR装配引导验证。实验结果表明：提出的跟踪注册方法相对于修改前的跟踪方法具有较好的鲁棒性，同时保持了装配引导的精度，能够对弱纹理的电子装备进行跟踪。

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2024年，第42卷