当期目录

    2023年 第43卷 第6期 刊出日期:2023-06-10
    CCF第37届中国计算机应用大会 (CCF NCCA 2022)
    在线学习资源推荐综述
    董永峰, 王雅琮, 董瑶, 邓亚晗
    2023, 43(6):  1655-1663.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022091335
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    近年来越来越多的学校广泛使用网络在线授课,然而互联网中海量的学习资源令学习者难以抉择。因此,研究在线学习资源推荐并为学习者进行个性化推荐非常重要,这可以帮助学习者快速获取其所需的优质学习资源。针对在线学习资源推荐的研究现状,从以下5个方面进行分析总结。首先,总结了目前国内外在线教育平台在学习资源推荐方面的工作;其次,分析和探讨了以知识点习题、学习路径、学习视频和学习课程为学习资源推荐目标的4种算法;接着,分别从学习者和学习资源的角度出发,以具体的算法为例,详述了常用的基于学习者画像、基于学习者行为和基于学习资源本体的3种学习资源推荐算法;此外,总结了公开的在线学习资源数据集;最后,分析了学习资源推荐系统目前存在的问题和未来的发展方向。

    概念漂移复杂数据流分类方法综述
    穆栋梁, 韩萌, 李昂, 刘淑娟, 高智慧
    2023, 43(6):  1664-1675.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022060881
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    传统分类器难以应对含概念漂移的复杂类型数据流分类这一难题,且得到的分类效果往往不尽如人意。针对不同类型数据流中处理概念漂移的方法,从不平衡、概念演化、多标签和含噪声4个方面对概念漂移复杂数据流分类方法进行了综述。首先,对基于块的和基于在线的学习方式对不平衡概念漂移数据流、基于聚类和基于模型的学习方式对概念演化概念漂移数据流、基于问题转换和基于算法适应的学习方式对多标签概念漂移数据流和含噪声概念漂移数据流这四个方面的分类方法进行了分析介绍;然后,对所提到概念漂移复杂数据流分类方法的实验结果及性能指标进行了详细的对比和分析;最后,给出了现有方法的不足和下一步研究方向。

    基于智能优化算法的高效用项集挖掘方法综述
    高智慧, 韩萌, 刘淑娟, 李昂, 穆栋梁
    2023, 43(6):  1676-1686.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022060865
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    高效用项集挖掘(HUIM)能够挖掘事务数据库中具有重要意义的项集,从而帮助用户更好地进行决策。针对智能优化算法的应用能够显著提高海量数据中高效用项集的挖掘效率这一现状,对基于智能优化算法的HUIM方法进行了综述。首先,以智能优化算法的类别为角度,从基于群智能优化、基于进化以及基于其他智能优化算法的方法这3个方面对基于智能优化算法的HUIM方法进行了详细的分析与总结。同时,从粒子更新方式的角度对基于粒子群优化(PSO)的HUIM方法进行了详细梳理,包括基于传统更新策略、基于sigmoid函数、基于贪心、基于轮盘赌以及基于集合的方法。另外,从种群更新方法、对比算法、参数设置、优缺点等角度对比分析了基于群智能优化算法的HUIM方法。然后,从遗传和仿生两个方面对基于进化的HUIM方法进行总结概括。最后,针对目前基于智能优化算法的HUIM方法所存在的问题,提出了下一步的研究方向。

    基于步态分析的帕金森病辅助诊断方法综述
    秦静, 马雪倩, 高福杰, 季长清, 汪祖民
    2023, 43(6):  1687-1695.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022060926
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    针对现有的帕金森病(PD)的诊断方法,对基于步态分析的PD的辅助诊断方法进行了综述。在临床上,常见的步态评估PD的诊断方法是基于量表的,该方法虽然简单方便,但主观性强,且对医生的临床经验要求较高。而计算机技术的发展为步态分析提供了更多的方法。首先,总结了PD以及它在步态上的异常表现。然后,回顾了基于步态分析的PD辅助诊断的常用方法,这些方法大致可分为基于可穿戴设备的和基于非可穿戴设备的:可穿戴设备体积小、辅助诊断准确率高,可长时间监测患者的步态状况;非可穿戴设备则是通过微软Kinect等视频传感器捕捉人体步态数据,避免了穿戴相关设备以及对患者行动的限制。最后,指出了现有的步态分析方法中存在的不足并探讨了未来可能的发展趋势。

    云边环境下微服务组合系统的动态演化方法
    叶盛, 王菁, 辛建峰, 王桂玲, 郭陈虹
    2023, 43(6):  1696-1704.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022060882
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    针对云边环境下用户需求不确定导致微服务组合逻辑会随着用户需求的变化而动态调整的问题,提出了云边环境下的微服务组合系统的动态演化方法(DE4MC)。首先,自动识别用户的操作并进行相应的算法策略;其次,在部署阶段,用户提交业务流程之后,系统通过所提方法中的部署算法选择较优的节点进行部署;最后,在动态调整阶段,用户调整业务流程实例后,系统通过所提方法中的动态调整算法进行动态演化。所提方法中的两个算法均综合考虑微服务实例的迁移代价、微服务与用户的数据通信代价和微服务之间的数据流传输代价以选择较优的节点进行部署,从而缩短了运行时间,降低了演化开销。在仿真实验中,在部署阶段,所提方法的部署算法与启发式算法(HA)+二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的算法组合相比,各个规模的平均运行时间缩短了9.7%,演化总开销降低了16.8%;在动态调整阶段,所提方法的动态调整算法与HA+NSGA-Ⅱ的算法组合相比,各个规模平均运行时间缩短了6.3%,演化总开销降低了21.7%。实验结果表明,所提方法保证了云边环境下微服务组合系统能在演化开销低和业务流程时间短的条件下及时演化,并且能够提供用户满意的服务质量。

    基于全息图平稳分布因子的离群点检测算法
    张忠平, 郭鑫, 张玉停, 张睿博
    2023, 43(6):  1705-1712.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022060930
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    使用传统的基于图的方法进行离群点检测构造转移概率矩阵需要使用数据的整体分布,容易忽略数据的局部信息,导致检测精度低,而使用数据的局部信息可能导致“悬空链接”的问题。针对这些问题,提出一个基于全息图平稳分布因子的离群点检测算法(HSDFOD)。首先,使用相似度矩阵自适应地获取每个数据点的邻居集合构造一个局部信息图;然后,引入最小生成树构造一个全局信息图;最后,利用局部信息图和全局信息图融合为一个全息图构造转移概率矩阵进行马尔可夫随机游走,并通过生成的平稳分布检测离群点。在人工数据集A1~A4上,HSDFOD的精确率均高于SOD(Outlier Detection in axis-parallel Subspaces of high dimensional data)、SUOD(accelerating large-Scale Unsupervised heterogeneous Outlier Detection)、IForest (Isolation Forest)和HBOS (Histogram-Based Outlier Score);曲线下面积(AUC)整体上也优于这4个对比算法。在真实数据集上,HSDFOD的精确率均高于80%,AUC均高于SOD、SUOD、IForest和HBOS。可见,所提算法在离群点检测上有较好的应用前景。

    基于视图互信息加权的多视图集成聚类算法
    劳景欢, 黄栋, 王昌栋, 赖剑煌
    2023, 43(6):  1713-1718.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022060925
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    现有的多视图聚类算法往往缺乏对各视图可靠度的评估和对视图进行加权的能力,而一些具备视图加权的多视图聚类算法则通常依赖于特定目标函数的迭代优化,其目标函数的适用性及部分敏感超参数调优的合理性均对实际应用有显著影响。针对这些问题,提出一种基于视图互信息加权的多视图集成聚类(MEC-VMIW)算法,主要过程可分为两个阶段,即视图互加权阶段与多视图集成聚类阶段。在视图互信息加权阶段,对数据集进行多次随机降采样,以降低评估加权过程的问题规模,进而构建多视图降采样聚类集合,根据不同视图的聚类结果之间的多轮互评得到视图可靠度评估,并据此对视图进行加权;在多视图集成聚类阶段,对各个视图数据构建基聚类集合,并将多个基聚类集合加权建模至二部图结构,利用高效二部图分割算法得到最终多视图聚类结果。在若干个多视图数据集上的实验结果验证了所提出的多视图集成聚类算法的鲁棒聚类性能。

    基于社交关系和时序信息的团购推荐方法
    孙男男, 朴春慧, 马新娜
    2023, 43(6):  1719-1729.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022060860
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    针对目前团购推荐方法较少结合单个用户与群组用户,并且对时间间隔、社交关系等上下文相关信息的利用不充分的问题,提出了一种基于社交关系和时序信息的团购推荐方法。对单个用户进行推荐时,针对循环神经网络(RNN)的门控循环单元(GRU)在团购推荐时没有考虑时序信息的影响,以及用户-商品交互序列中不相关的商品数据会产生噪声等问题,提出了融合时序感知GRU和自注意力的团购推荐模型(RTSA)。首先,通过计算用户购买的任意两个商品之间的个性化时间间隔,构建了时序感知GRU(TGRU)模型;然后,采用自注意力网络研究商品位置及个性化时间间隔的影响;最后,实验结果表明在Amazon Beauty数据集中,RTSA相较于对单个用户推荐的最优的基线模型——基于时间间隔感知自注意力的序列化推荐模型(TiSASRec),前10个商品命中率提升了11.73%。对群组用户进行推荐时,针对团购群组推荐中预定义的融合策略不能动态获取群组用户权重,以及群组-项目交互数据的稀疏性等问题,提出了融合社交网络和分层自注意力的团购推荐模型(SSAGR)。首先,采用RNN捕捉团购中用户随时间变化的复杂潜在兴趣;其次,利用分层自注意力网络将社交网络信息整合到用户表示中,在不同权重下实现群组偏好聚合策略;然后,通过神经协同过滤(NCF)挖掘群组-项目交互,并实现了团购推荐;最后,实验结果表明,在MaFengWo数据集中,SSAGR相较于对群组用户推荐的最优的基线模型AGREE(Attentive Group REcommEndation),前5个商品命中率提升了3.53%。

    基于风格迁移过程的彩色图像信息隐藏算法
    杨盼, 张敏情, 葛虞, 狄富强, 张英男
    2023, 43(6):  1730-1735.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022060953
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    针对基于神经风格迁移的信息隐藏算法没有解决彩色图像的嵌入这一问题,提出了一种基于风格迁移过程的彩色图像信息隐藏算法。首先,利用卷积神经网络(CNN)特征提取的优势,分别提取载体图像的语义信息、风格图像的风格信息以及彩色图像的特征信息;然后,将图像的语义内容和不同风格融合在一起;最后,在通过解码器对载体图像进行风格迁移的同时完成彩色图像的嵌入。实验结果表明,所提算法可以将秘密图像有效融入到生成的风格化图像中,使得秘密信息嵌入行为与风格变换的行为不可区分,在保持算法安全性的前提下,所提算法的隐藏容量提高到24 bpp,峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)的平均值分别达到了25.29 dB和0.85,有效解决了彩色图像的嵌入问题。

    基于金字塔分割注意力网络的单目深度估计方法
    李文举, 李梦颖, 崔柳, 储王慧, 张益, 高慧
    2023, 43(6):  1736-1742.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022060852
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    针对目前单目图像在深度估计中依然存在边缘以及深度最大区域预测不准确的问题,提出了一种基于金字塔分割注意力网络的单目深度估计方法(PS-Net)。首先,PS-Net以边界引导和场景聚合网络(BS-Net)为基础,引入金字塔分割注意力(PSA)模块处理多尺度特征的空间信息并且有效建立多尺度通道注意力间的长期依赖关系,从而提取深度梯度变化剧烈的边界和深度最大的区域;然后,使用Mish函数作为解码器中的激活函数,以进一步提升网络的性能;最后,在NYUD v2(New York University Depth dataset v2)和iBims-1(independent Benchmark images and matched scans v1)数据集上进行训练评估。iBims-1数据集上的实验结果显示,所提网络在衡量定向深度误差(DDE)方面与BS-Net相比减小了1.42个百分点,正确预测深度像素的比例达到81.69%。以上表明所提网络在深度预测上具有较高的准确性。

    基于改进粒子群优化算法和遗传变异的图像分割模型
    梁军, 洪泽泓, 余松森
    2023, 43(6):  1743-1749.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022060945
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    图像分割是由图像处理到图像分析的关键步骤。针对聚类分割对初始聚类中心有较大依赖的局限性,提出了一种基于改进粒子群优化(PSO)算法和遗传变异的图像分割模型PSOM-K(Particle Swarm Optimization Mutations-K-means)。首先,对PSO公式进行改进,即增加了随机邻居粒子位置对自身位置的影响,并扩大了算法的搜索空间,使算法能快速地找到全局最优解;其次,结合遗传算法的变异操作来提高模型的泛化能力;然后,将改进后的PSO算法从红(R)、绿(G)、蓝(B)三通道来初始化k均值(k-means)聚类中心的位置;最后,用k-means从R、G、B三通道对图像进行分割并合并这三通道的图像。在伯克利分割数据集(BSDS500)上的实验结果表明,在k=4时,PSOM-K在特征相似性(FSIM)上相较于CEFO (Chaotic Electromagnetic Field Optimization)算法提升了7.7%~12.69%,相较于WOA-DE(Whale Optimization Algorithm-Differential Evolution)方法提升了5.05%~19.02%。在k=40时,相较于细粒度分割算法HWOA,PSOM-K在FSIM指标最多下降0.45%,但峰值信噪比(PSNR)指标提升7.59%~13.58%。因此,独立3个通道、增加粒子群中随机邻居粒子的位置影响和遗传变异是寻找k-means聚类中心的较优位置的3个有效策略,它们能极大地提高图像分割的性能。

    基于Transformer的三维模型小样本识别方法
    王辉, 李建红
    2023, 43(6):  1750-1758.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022060952
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    针对三维模型的分类问题,提出一种基于Transformer的三维(3D)模型小样本识别方法。首先,将支持和查询样本的3D点云模型输入特征提取模块中,以得到特征向量;然后,在Transformer模块中计算支持样本的注意力特征;最后,利用余弦相似性网络,计算查询与支持样本的关系分数。在ModelNet 40数据集上,相较于两层长短期记忆(Dual-LSTM)方法,所提方法的5-way 1-shot和5-way 5-shot的识别准确率分别提高了34.54和21.00个百分点;同时,所提方法在ShapeNet Core数据集上也取得了较高的准确率。实验结果表明,所提方法能够更准确地识别全新的3D模型类别。

    基于混沌宿主切换机制的鱼优化算法
    贾鹤鸣, 力尚龙, 陈丽珍, 刘庆鑫, 吴迪, 郑荣
    2023, 43(6):  1759-1767.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022060901
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    ?鱼优化算法(ROA)的寻优过程包括依附宿主、经验攻击和宿主觅食3种模式,它的探索能力与开发能力较强;但原始算法通过经验攻击切换宿主,导致探索与开发之间平衡较差、收敛较慢且容易陷入局部最优。针对上述问题,提出了一种基于混沌宿主切换机制的改进?鱼优化算法(MROA)。首先,设计一种新的宿主切换机制,以更好地平衡探索和开发的能力;然后,为了使?鱼初始宿主多样化,引入Tent混沌映射进行种群初始化,进一步优化算法的性能;最后,将MROA与原始ROA和爬行动物搜索算法(RSA)等6种算法在CEC2020测试函数上进行对比实验。分析实验结果可知,MROA求得的最优适应度值、平均适应度值和适应度值标准差分别比ROA、RSA、鲸鱼优化算法(WOA)、哈里斯鹰优化(HHO)算法、精子群优化(SSO)算法、正余弦算法(SCA)和乌燕鸥优化算法(STOA)平均提高了28%、33%和12%。基于CEC2020的测试结果表明,MROA具有良好的寻优能力、收敛能力和鲁棒性;同时,通过求解焊接梁设计问题和多片式离合器制动器设计问题,进一步验证了MROA在工程问题中的有效性。

    面向业务需求的算法路径自组配模型
    刘耀, 童昕, 陈一风
    2023, 43(6):  1768-1778.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022060944
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    算法平台作为自动机器学习的实现方式近年来受到广泛关注,然而这些平台的业务流程均需要人工搭建,且这些平台存在模型调用不灵活以及无法针对特定业务定制化的自动算法构建的问题。针对这些问题,提出了一种面向业务需求的算法路径自组配模型。首先,基于图卷积网络(GCN)与word2vec表示对代码的序列特征与结构特征同时建模;然后,进一步通过聚类模型发现算法集合中的功能,并基于得到的功能子集为子集间算法组件的路径发现作准备;最后,基于先验知识训练得到关系发现模型与排序模型,挖掘候选代码组件的自组织路径,从而实现算法代码自组配。使用所提评价指标进行对比分析,所提模型的最好结果为0.8,而Okapi BM25+word2vec基线模型的最好结果为0.21。所提模型在一定程度上解决了传统代码表示方法中代码结构与语义信息缺失的问题,并为精细化算法流程自组织和算法管道自动构建的研究奠定了基础。

    基于网页源码结构理解的自适应爬虫代码生成方法
    刘耀, 刘茹, 翟雨
    2023, 43(6):  1779-1784.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022060929
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    针对网页频繁改版带来的网页源码变动,尤其是文章日期、正文或来源机构等网页源码中目标实体的元素结构或属性标识变动所引起的爬虫代码失效、人力维护成本过高的问题,提出一种基于网页源码结构理解的自适应爬虫代码生成方法。首先,通过分析网页结构特征变动规律提取相应爬虫代码;然后,利用Encoder-Decoder模型表征网页源码及代码的变动,通过融合网页源码自身结构语义特征、网页源码变动特征及网页代码变动特征,得到自适应代码生成模型;最后,完善自适应系统的感知、生成和激活机制,从而形成具有自适应处理能力的爬虫系统。经实验验证,所提自适应代码生成模型的最终准确率为78.5%,与TF-IDF+Seq2Seq和TriDNR+Seq2Seq两种生成模型相比,所提模型在网页源码变动的表示和代码生成的有效性上具有一定的优越性。因此,所提方法能够解决网页源码变动引起的爬虫代码运行问题,为网络资源获取即爬虫技术的自适应处理能力提供新思路。

    人工智能
    计算机视觉中的终身学习综述
    陈一驰, 陈斌
    2023, 43(6):  1785-1795.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022050766
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    终身学习(LLL)作为一种新兴方法打破了传统机器学习的局限性,并赋予了模型能够像人类一样在学习过程中不断积累、优化并转移知识的能力。近年来,随着深度学习的广泛应用,越来越多的研究致力于解决深度神经网络中出现的灾难性遗忘问题和摆脱稳定性-可塑性困境,并将LLL方法应用于各种各样的实际场景中,以推进人工智能由弱向强的发展。针对计算机视觉领域,首先,在图像分类任务中将LLL方法归纳为四大类型:基于数据驱动的方法、基于优化过程的方法、基于网络结构的方法和基于知识组合的方法;然后,介绍了LLL方法在其他视觉任务中的典型应用和相关评估指标;最后,针对现阶段LLL方法的不足之处进行讨论并提出了LLL方法未来发展的方向。

    融合多窗口局部信息的方面级情感分析模型
    郑智雄, 刘建华, 孙水华, 徐戈, 林鸿辉
    2023, 43(6):  1796-1802.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022060891
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    针对目前方面级情感分析(ABSA)模型过多依赖关系较为稀疏的句法依赖树学习特征表示,导致模型学习局部信息能力不足的问题,提出了一种融合多窗口局部信息的ABSA模型MWGAT(combining Multi-Window local information and Graph ATtention network)。首先,通过多窗口局部特征学习机制学习局部上下文特征,并挖掘文本包含的潜在局部信息;其次,采用能够较好理解依赖树的图注意力网络(GAT)学习句法依赖树所表示的语法结构信息,并生成语法感知的上下文特征;最后,将这两种表示不同语义信息的特征融合,形成既包含句法依赖树的语法信息又包含局部信息的特征表示,从而便于分类器高效判别方面词的情感极性。在Restaurant、Laptop和Twitter这3个公开数据集上进行实验,结果表明与结合了句法依赖树的T-GCN(Type-aware Graph Convolutional Network)模型相比,所提模型的Macro-F1分数分别提高了2.48%、2.37%和0.32%。可见,所提模型能够有效挖掘潜在的局部信息,并更为精确地预测方面词的情感极性。

    基于双流结构的跨模态行人重识别关系网络
    郭玉彬, 文向, 刘攀, 李西明
    2023, 43(6):  1803-1810.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022050665
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    针对可见光-红外跨模态行人重识别中模态差异导致的识别精确率低的问题,提出了一种基于双流结构的跨模态行人重识别关系网络(IVRNBDS)。首先,利用双流结构分别提取可见光模态和红外模态行人图像的特征;然后,将行人图像的特征图水平切分为6个片段,以提取行人的每个片段的局部特征和其他片段的特征之间的关系,以及行人的核心特征和平均特征之间的关系;最后,在设计损失函数时,引入异质中心三元组损失(HC Loss)函数放松普通三元组损失函数的严格约束,从而使不同模态的图像特征可以更好地映射到同一特征空间中。在公开数据集SYSU-MM01(SunYat-Sen University MultiModal re-identification)和RegDB(Dongguk Body-based person Recognition)上的实验结果表明,虽然IVRNBDS的计算量略高于当前主流的跨模态行人重识别算法,但所提网络在相似度排名第1(Rank-1)指标和平均精度均值(mAP)指标上都有所提高,提高了跨模态行人重识别算法的识别精确率。

    复杂场景下的行人跌倒检测算法
    方可, 刘蓉, 魏驰宇, 张心月, 刘杨
    2023, 43(6):  1811-1817.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022050754
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    随着人口老龄化程度的不断深化,跌倒检测成为医疗与健康领域的一个关键问题。针对复杂场景下跌倒检测算法准确率偏低的问题,提出一种改进的跌倒检测模型——PDD-FCOS(PVT DRFPN DIoU-Fully Convolutional One-Stage object detection)。在基准FCOS算法的骨干网络中引入金字塔视觉转换器(PVT),以不增加计算量为前提提取更丰富的语义信息;在特征信息融合阶段插入双重细化特征金字塔网络(DRFPN),更加准确地学习特征图之间采样点的位置和其他信息,并通过上下文信息捕获特征通道之间更准确的语义关系,从而提升检测性能;训练阶段采用距离交并比(DIoU)损失进行边界框回归,通过优化预测框与目标框中心点的距离,使回归框收敛得更快更准确,从而有效提高跌倒检测算法的准确率。实验结果表明,所提模型在开源数据集Fall detection Database上平均精确度均值(mAP)达到82.2%,与基准FCOS算法相比,所提算法的mAP提升了6.4个百分点,且相较于其他主流目标检测算法有精度上的提升以及更好的泛化能力。

    基于特征增强的三维点云语义分割
    鲁斌, 柳杰林
    2023, 43(6):  1818-1825.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022050688
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    为挖掘感知点云几何特征并通过特征增强的方式进一步提高点云语义分割效果,提出了一种基于特征增强的点云语义分割网络。首先,通过设计点云的几何特征感知(GFSOP)模块赋予网络点云局部几何结构的感知能力,捕获点间的空间特征以强化语义表征,并利用分层提取特征思想获得多尺度特征。同时,使用空间注意力和通道注意力融合预测点云语义标签,并通过强化空间关联性和通道依赖性提升分割性能。在室内数据集S3DIS(Stanford large-scale 3D Indoor Spaces)上的实验结果显示,所提网络相较于PointNet++在平均交并比(mIoU)上提升了5.7个百分点,在总体准确度(OA)上提升了3.1个百分点,且在存在噪声、点云密度不均和边界不清晰等问题的点云上表现出更强的泛化性能和更加鲁棒的分割效果。

    基于注意力机制和迁移学习的古壁画朝代识别
    张慧斌, 冯丽萍, 郝耀军, 王一宁
    2023, 43(6):  1826-1832.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022071008
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    卷积神经网络(CNN)已成功用于敦煌古壁画的朝代分类。针对敦煌壁画的数据量有限,采用某些数据增强方法对训练集进行扩充时反而会降低预测准确率的问题,提出了一种基于注意力机制和迁移学习的残差网络(ResNet)模型。首先,改进了残差网络的残差连接方式;然后,使用极化自注意力(POSA)模块帮助网络模型提取图像的边缘局部细节特征和全局轮廓特征,增强网络模型在小样本环境下的学习能力;最后,改进分类器的算法,提高网络模型的分类性能。实验结果表明,所提模型在敦煌壁画DH1926小样本数据集上,取得了98.05%的朝代分类准确率,与标准的ResNet20网络模型相比,所提模型的朝代识别准确率提高了5.21个百分点。

    数据科学与技术
    无人机飞行数据异常检测算法综述
    祁超帅, 何文思, 焦毅, 马英红, 蔡伟, 任素萍
    2023, 43(6):  1833-1841.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022060808
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    针对无人机(UAV)机载健康状态监测领域的UAV飞行数据异常检测问题,首先阐述了UAV飞行数据的特点、常见的飞行数据异常类型及对异常检测算法的要求;然后梳理了UAV飞行数据异常检测算法的研究现状,并归为3大类:基于先验知识的定性异常检测算法、基于模型的定量异常检测算法和基于数据驱动的异常检测算法,同时分析了各类算法的应用场景和优缺点;最后总结了UAV飞行数据异常检测算法目前存在的问题和挑战,展望了未来UAV飞行数据异常检测领域的重点发展方向,为新的研究提供了参考思路。

    基于邻域容差互信息和鲸鱼优化算法的非平衡数据特征选择
    孙林, 黄金旭, 徐久成
    2023, 43(6):  1842-1854.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022050691
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    针对大多数特征选择算法未充分考虑数据的类不均匀分布、特征之间的相关性和不同参数对特征选择结果的影响等问题,提出一种基于邻域容差互信息和鲸鱼优化算法(WOA)的非平衡数据特征选择方法。首先,在不完备邻域决策系统中,针对二分类数据集和多分类数据集,基于上、下边界域定义两种非平衡数据的特征重要度;然后,为充分反映特征的决策能力和特征之间的相关性,构建邻域容差互信息;最后,通过将非平衡数据特征重要度和邻域容差互信息相结合,提出基于邻域容差互信息的非平衡数据特征选择(FSIDN)算法,该算法采用WOA获取特征选择算法中的最优参数,并引入非线性收敛因子和自适应惯性权重来改进WOA,以解决WOA易陷入局部最优的问题。在8个基准函数上进行实验,结果表明改进的WOA具有较好的优化性能;在13个二分类和4个多分类的非平衡数据集上进行特征选择实验,实验结果表明,与其他相关算法相比,所提算法能够有效地选择出具有良好分类性能的特征子集。

    噪声鲁棒的动态时间规整算法
    邱莲鹏, 宋承云
    2023, 43(6):  1855-1860.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022060885
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    动态时间规整(DTW)算法通过寻找两个时间序列的最佳匹配衡量序列之间的相似性。针对序列中存在的噪声容易导致时间序列匹配时局部出现过度拉伸和压缩问题,提出了一种噪声鲁棒的动态时间规整(NoiseDTW)算法。首先,在原始的信号中引入额外噪声,解决序列对齐中存在的一个点对齐多个点的问题;然后,通过在两个时间序列之间多条可能的匹配路径中找到一条最优的匹配路径,减少噪声的随机性对时间序列相似性度量的影响;最后,将匹配路径映射到原始序列上。实验结果表明,相较于欧氏距离(ED)、DTW、Sakoe-Chiba窗口动态时间规整(Sakoe-Chiba DTW)和加权动态时间规整(WDTW)算法,所提算法结合K-近邻(KNN)分类器得到的分类准确率在8个时间序列数据集上分别比次优算法提高了1~15个百分点。可见所提算法具有较好的分类性能,且对噪声具有鲁棒性。

    网络空间安全
    可编程逻辑控制器的控制逻辑注入攻击入侵检测方法
    孙怡亭, 郭越, 李长进, 张红军, 刘康, 刘俊矫, 孙利民
    2023, 43(6):  1861-1869.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022050914
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    可编程逻辑控制器(PLC)的控制逻辑注入攻击通过篡改控制程序操纵物理过程,从而达到影响控制过程或破坏物理设施的目的。针对PLC控制逻辑注入攻击,提出了一种基于白名单规则自动化生成的入侵检测方法PLCShield (Programmable Logic Controller Shield)。所提方法以PLC控制程序承载着全面、完整的物理过程控制信息为依据,主要包括两个阶段:首先,通过分析PLC程序的配置文件、指令功能、变量属性和执行路径等信息,提取程序属性、地址、值域和结构等检测规则;其次,采用主动请求PLC的运行“快照”和被动监听网络流量结合的方式,实时获取PLC当前的运行状态和流量中的操作、状态等信息,并通过对比得到的信息与检测规则识别攻击行为。以4款不同厂商和型号的PLC作为研究案例验证PLCShield的可行性,实验结果表明所提方法的攻击检测准确度达到97.71%以上,验证了所提方法的有效性。

    基于软件防护扩展的车联网路况监测安全数据处理框架
    冯睿琪, 王雷蕾, 林翔, 熊金波
    2023, 43(6):  1870-1877.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022050734
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    车联网(IoV)路况监测需要对用户隐私数据进行传输、存储与分析等处理,因此保障隐私数据安全尤为重要,然而传统的安全解决方案难以同时保障实时计算与数据安全。针对上述问题,设计了两个初始化协议与一个定期报告协议等安全协议,并构建了基于软件防护扩展(SGX)技术的IoV路况监测安全数据处理框架(SDPF)。SDPF利用可信硬件在路侧单元(RSU)内实现隐私数据的明文计算,并通过安全协议和混合加密方案保证框架的高效运行与隐私保护。安全性分析表明,SDPF可抵御窃听、篡改、重放、假冒、回滚等攻击。实验结果表明,SDPF的各项计算操作均为毫秒级,尤其是单车辆的所有数据处理开销低于1 ms。与基于雾计算的车联网隐私保护框架(PFCF)和基于同态加密的云辅助车载自组织网络(VANET)隐私保护框架(PPVF)相比,SDPF的安全设计更加全面,单会话消息长度减少了90%以上,计算时间至少缩短了16.38%。

    基于自适应交互反馈的电力终端信任度评估机制
    魏兴慎, 高鹏, 吕卓, 曹永健, 周剑, 屈志昊
    2023, 43(6):  1878-1883.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022050717
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    在电力系统中,终端设备的信任度评估是实现访问权限分级、数据安全采集的关键技术,对于保证电网安全稳定运行具有重要意义。传统的信任度评估模型通常基于终端设备身份识别、运行状态和交互记录等直接计算信任度评分,在面临间接攻击和节点共谋时,性能较差。针对上述问题,提出一种基于自适应交互反馈的信任度评估(Adaptive Interaction Feedback based Trust evaluation, AIFTrust)机制。所提机制通过直接信任评估模块、信任推荐模块和信任聚合模块全面地度量设备的信任等级,针对电力信息系统中海量协作终端精准地评估信任度。首先,直接信任评估模块引入交互成本,并基于信任衰减策略计算恶意目标终端的直接信任评分;其次,信任推荐模块引入经验相似性,并通过二次聚类推荐相似终端以提高推荐信任度评分的可靠性;然后,信任聚合模块基于信任评分准确性自适应地聚合直接信任度评分和推荐信任度评分。在真实数据集和生成数据集上的仿真实验结果均表明,在攻击概率为30%、信任衰减率为0.05时,AIFTrust相较于基于相似度的信任评估方法SFM(Similarity FraMework)和基于客观信息熵的信任评估方法CRT(Reputation Trusted based on Cooperation)在推荐准确度上分别提高13.30%和14.81%。

    先进计算
    基于深度强化学习的多数据中心一体化调度优化
    方和平, 刘曙光, 冉泳屹, 钟坤华
    2023, 43(6):  1884-1892.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022050722
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    多数据中心任务调度策略的目的是把计算任务分配到各个数据中心的不同服务器上,以促进资源利用率和能效的提升,为此提出了基于深度强化学习的多数据中心一体化调度策略。所提策略分为数据中心选择和数据中心内部任务分配两个阶段。在多数据中心选择阶段,整合算力资源以提高总体资源利用率,首先采用具有优先经验回放的深度Q网络(PER-DQN)在以数据中心为节点的网络中获取到达各个数据中心的通信路径;然后计算资源使用成本和网络通信成本,并依据这两个成本之和最小的原则选择最优的数据中心。在数据中心内部任务分配阶段,首先在所选数据中心内部,划分计算任务并遵循先到先服务(FCFS)原则将任务添加到调度队列中;然后结合计算设备状态和环境温度,采用基于双深度Q网络(Double DQN)的任务分配算法获得最优分配策略,以选择服务器执行计算任务,避免热点的产生,并降低制冷设备的能耗。实验结果表明,基于PER-DQN的数据中心选择算法相较于计算资源优先(CRF)、最短路径优先(SPF)路径选择方法的平均总成本分别下降了3.6%、10.0%;基于Double DQN的任务部署算法相较于较轮询调度(RR)、贪心调度(Greedy)算法的平均电源使用效率(PUE)分别下降了2.5%、1.7%。可见,所提策略能够有效降低总成本和数据中心能耗,实现多数据中心的高效运行。

    无人机辅助移动边缘计算中的任务卸载算法
    李校林, 江雨桑
    2023, 43(6):  1893-1899.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022040548
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    无人机(UAV)灵活机动、易于部署,可以辅助移动边缘计算(MEC)帮助无线系统提高覆盖范围和通信质量,但UAV辅助MEC系统研究中存在计算延迟需求和资源管理等挑战。针对UAV为地面多个终端设备提供辅助计算服务的时延问题,提出一种基于双延迟深度确定性策略梯度(TD3)的时延最小化任务卸载算法(TD3-TOADM)。首先,将优化问题建模为在能量约束下的最小化最大计算时延的问题;其次,通过TD3-TOADM联合优化终端设备调度、UAV轨迹和任务卸载比来最小化最大计算时延。仿真实验分析结果表明,与分别基于演员-评论家(AC)、深度Q网络(DQN)以及深度确定性策略梯度(DDPG)的任务卸载算法相比,TD3-TOADM得到的计算时延减小了8.2%以上。可见TD3-TOADM能获得低时延的最优卸载策略,具有较好的收敛性和鲁棒性。

    网络与通信
    基于联邦学习的无线通信流量预测
    林尚静, 马冀, 庄琲, 李月颖, 李子怡, 李铁, 田锦
    2023, 43(6):  1900-1909.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022050721
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    无线通信网络流量预测对运营商建设网络、管理基站无线资源和提升用户体验具有重要意义。然而,现有的集中式算法模型面临着复杂性和时效性问题,难以满足城市全域尺度的通信流量预测需求。因此,提出一个分布式的云边协同下的无线通信流量预测框架,以较低的复杂度和通信开销实现基于单栅格基站的流量预测。在分布式架构的基础上,提出了基于联邦学习的无线通信流量预测模型。各个栅格流量预测模型同步训练,通过中心云服务器利用JS(Jensen-Shannon)散度挑选出流量分布相似的栅格流量模型,并采用联邦平均(FedAvg)算法融合具有相似流量分布的栅格流量模型的参数,从而在提高模型泛化性的同时达到保持对本地流量精准刻画的目的。此外,由于城市范围内不同地区流量具有高度差异化的特征,在FedAvg的基础上,提出了基于合作博弈的联邦训练方法,将栅格作为合作博弈的参与者,结合超可加性准则筛选栅格,并引入合作博弈的核和夏普利值分配收益以确保联盟的稳定性,提高模型预测的准确性。实验结果表明,以短消息业务(SMS)流量为例,与栅格独立式训练相比,所提模型的预测误差下降在郊区最为明显,下降范围在26.1%~28.7%,在市区下降范围在0.7%~3.4%,在市中心下降范围在0.8%~4.7%;与栅格集中式训练相比,3个区域的模型预测误差下降范围在49.8%~79.1%。

    多媒体计算与计算机仿真
    基于边界框标注的弱监督显著性目标检测算法
    王强, 黄小明, 佟强, 刘秀磊
    2023, 43(6):  1910-1918.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022050706
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    针对以往的弱监督显著性目标检测算法存在的显著目标定位不准确问题,提出一种基于边界框标注的弱监督显著目标检测算法。所提算法利用图像中所有目标的最小外接矩形框,即边界框,作为监督信息。首先基于边界框标注和GrabCut算法生成初始显著图;然后在此基础上设计了一个缺失修正模块,以得到优化后的显著图;最后结合传统方法和深度学习方法各自的优势,将优化后的显著图作为伪真值,通过神经网络学习一个显著性目标检测模型。在4个公开数据集上与6种无监督、4种弱监督的显著性检测算法进行比较的实验结果显示,所提算法在所有数据集上的最大F度量值(Max-F)和平均绝对误差(MAE)均明显优于对比算法:与同样基于边界框标注的弱监督方法SBB(Saliency Bounding Boxes)相比,所提算法的标注方法更简单,在ECSSD、DUTS-TE、HKU-IS、DUT-OMRON等4个数据集上进行实验,Max-F分别提高了1.82%、4.00%、1.27%和5.33%,MAE分别降低了13.89%、15.07%、8.77%和13.33%。可见,所提算法是一种具有良好检测性能的弱监督显著目标检测算法。

    基于双解码器的Transformer多目标跟踪方法
    王利, 宣士斌, 秦续阳, 李紫薇
    2023, 43(6):  1919-1929.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022050753
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    多目标跟踪(MOT)任务需要同时跟踪多个目标并保证目标身份的连续性。针对当前MOT过程中存在目标遮挡、目标ID切换(IDSW)和目标丢失等问题,对基于Transformer的MOT模型进行改进,提出了一种基于双解码器的Transformer多目标跟踪方法。首先,在第一帧中通过模型初始化生成一组轨迹,并在此后的每一帧中用注意力建立帧与帧之间的关联;其次,利用双解码器修正跟踪目标信息,一个解码器用于检测目标,一个解码器用于跟踪目标;然后,完成跟踪后利用直方图模板匹配找回丢失的目标;最后,用卡尔曼滤波跟踪预测遮挡目标,并将遮挡结果与新检测出的目标关联,从而保证跟踪结果的连续性。此外,在TrackFormer的基础上添加表观统计特性和运动特征建模,以实现不同结构之间的融合。在MOT17数据集上的实验结果表明,相较于TrackFomer模型,所提模型的身份F1得分(IDF1)提升了0.87个百分点,多对象跟踪准确性(MOTA)提升了0.41个百分点,IDSW数量减少了16.3%。所提方法在MOT16和MOT20数据集上也取得了不错的成绩。可见所提方法能够有效应对物体遮挡问题,维持目标身份信息,减少目标身份丢失。

    基于实例分割与毕达哥拉斯模糊决策的目标跟踪
    赵元龙, 单玉刚, 袁杰, 赵康迪
    2023, 43(6):  1930-1937.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022050674
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    为了解决目标跟踪中的尺度变化、相似性干扰、遮挡等问题,提出一种基于实例分割与毕达哥拉斯模糊决策的目标跟踪算法。在实例分割网络YOLACT++ (improved You Only Look At CoefficienTs)的基础上,融合3种不同的匹配方式针对不同场景预测跟踪结果;同时提出一种基于毕达哥拉斯模糊决策的模板更新机制,即根据预测结果的质量作出是否更新目标模板和更换匹配方式的决定。实验结果表明,所提算法能够更准确地跟踪存在尺度变化、相似性干扰、遮挡等问题的视频序列。相较于SiamMask算法,所提算法在DAVIS 2016、DAVIS 2017数据集上的区域相似度分别提高了12.3、15.3个百分点,在VOT2016、VOT2018数据集上的预期平均重叠率(EAO)分别提高了4.2、4.1个百分点,且所提算法的平均跟踪速度为每秒32.00帧,满足实时性要求。

    基于状态信息的红外小目标跟踪方法
    唐鑫, 彭博, 滕飞
    2023, 43(6):  1938-1942.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022050762
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    红外小目标所占像素较少,且缺乏颜色、纹理、形状等特征,因此难以有效地跟踪它们。针对这一问题,提出了一种基于状态信息的红外小目标跟踪方法。首先,将待跟踪小目标局部区域的目标、背景和干扰物进行编码以得到连续帧之间密集的局部状态信息;其次,将当前帧和上一帧的特征信息输入分类器,得到分类得分;然后,融合状态信息和分类得分,从而得到最终置信度并确定待跟踪小目标的中心位置;最后,更新状态信息并在连续帧之间传播,在此之后利用传播的状态信息完成对整个序列中红外小目标的跟踪。在DIRST(Dataset for Infrared detection and tRacking of dim-Small aircrafT)数据集上评估所提方法。实验结果显示,所提方法针对红外小目标的跟踪召回率达到了96.2%,精确率达到了97.3%,相较于目前最优秀的通过跟踪方法KeepTrack召回率和精确率分别提高了3.7%和3.7%。这表明所提方法在复杂的背景与干扰下能有效完成针对红外小目标的跟踪。

    面向小目标的YOLOv5安全帽检测算法
    吕宗喆, 徐慧, 杨骁, 王勇, 王唯鉴
    2023, 43(6):  1943-1949.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022060855
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    安全帽的佩戴是工人人身安全的有力保障。针对采集的安全帽佩戴图像目标密集、像素点小、检测难度大的特点,提出一种面向安全帽的YOLOv5小目标检测算法。首先,基于YOLOv5算法优化边界框回归损失函数和置信度预测损失函数的计算方式,以提高算法在训练中对密集小目标特征的学习效果;然后,引入切片辅助微调和切片辅助推理(SAHI)对输入网络的图像进行切片处理,使得小目标对象产生更大的像素区域,进而改善网络推理与微调的效果。实验采用了工业场景中包含密集安全帽小目标的数据集进行训练。实验结果表明,改进后的算法相较于原始YOLOv5算法能将精确率提升0.26个百分点,召回率提升0.38个百分点;并且所提算法的平均精确率均值(mAP)达到了95.77%,相较于原始YOLOv5算法等几种算法提升了0.46~13.27个百分点。结果验证了切片辅助微调和SAHI的引入可以提升密集场景下小目标检测识别的精确率和置信度,减少误检漏检的情况,有效满足安全帽佩戴检测的需求。

    基于残差编解码-生成对抗网络的正弦图修复的稀疏角度锥束CT图像重建
    靳鑫, 刘仰川, 朱叶晨, 张子健, 高欣
    2023, 43(6):  1950-1957.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022050773
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    稀疏投影可有效缩短锥束CT(CBCT)扫描剂量和扫描时间,但会导致重建图像中出现大量条状伪影。正弦图修复可以生成缺失角度的投影数据,并提高重建图像质量。基于这些,提出了一种用于稀疏角度CBCT重建的正弦图修复的残差编解码-生成对抗网络(RED-GAN)。该网络利用残差编解码结构(RED)模块替换Pix2pixGAN(Pix2pix Generative Adversarial Network)中的U-Net生成器,并利用基于PatchGAN(Patch Generative Adversarial Network)的条件判别器鉴别修复后的正弦图和真实正弦图,从而进一步提升网络性能。利用真实CBCT投影数据进行网络训练后,分别在1/2、1/3、1/4稀疏采样条件下测试所提网络,并把RED-GAN与线性插值法、残差编解码-卷积神经网络(RED-CNN)和Pix2pixGAN对比。实验结果表明,RED-GAN的正弦图修复结果在3种条件下均优于对比方法,并在1/4稀疏采样条件下所提网络的优势最为明显。在正弦图域中,RED-GAN的均方根误差(RMSE)下降了7.2%,峰值信噪比(PSNR)上升了1.5%,结构相似性(SSIM)上升了1.4%;在重建图像域中,RMSE下降了5.4%,PSNR上升了1.6%,SSIM上升了1.0%。可见,RED-GAN适用于高质量的稀疏角度CBCT重建,在快速低剂量CBCT扫描领域具有潜在的应用价值。

    前沿与综合应用
    深度学习在天气预报领域的应用分析及研究进展综述
    董润婷, 吴利, 王晓英, 曹腾飞, 黄建强, 管琴, 吴洁瑕
    2023, 43(6):  1958-1968.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022050745
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    随着传感器网络和全球定位系统等技术的进步,兼有时间与空间特性的气象数据体量呈爆炸式增长,针对时空序列预测(STSF)的深度学习模型研究得到了迅猛发展。然而,长期以来用于天气预报的传统机器学习方法在提取数据的时间相关性与空间依赖性方面的效果往往并不理想。与此同时,深度学习方法通过人工神经网络自动提取特征,可以有效提高天气预报的准确度,并且在编码长期空间信息的建模方面有相当优秀的效果。同时,由观测数据驱动的深度学习模型与基于物理理论的数值天气预报(NWP)模型结合的方式可以构建拥有更高预测精度与更长预报时间的混合模型。基于这些,将深度学习在天气预报领域的应用分析及研究进展进行了综述。首先,将天气预报领域的深度学习问题与经典深度学习问题从数据格式、问题模型与评价指标这3个方面进行了对比研究;然后,回顾了深度学习在天气预报领域的发展历程与应用现状,并总结分析了深度学习技术与NWP结合的最新进展;最后,展望了未来的发展方向和研究重点,为天气预报领域的深度学习研究提供参考。

    基于TrustZone的区块链智能合约隐私授权方法
    陈璐瑀, 马小峰, 何敬, 龚生智, 高建
    2023, 43(6):  1969-1978.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022050719
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    为满足当代数字化背景下数据共享的需求,同时兼顾保护隐私数据安全的必要性,提出一种基于TrustZone的区块链智能合约隐私数据授权方法。区块链系统能够在不同应用场景中实现数据共享,并且满足监管的要求;TrustZone可信执行环境(TEE)技术则为隐私计算提供安全的隔离环境。在整体系统中,隐私数据的上传由监管机构完成,其余业务节点需要在获得用户授权的前提下,获得隐私数据的明文信息,从而保护用户的隐私安全。针对技术融合时TrustZone架构存在的内存空间较小的问题,提出一种针对小内存条件的隐私求交算法,其中,通过基于分组计算的思想完成对大数量级数据集合的求交运算。使用不同数量级大小的数据集测试所提算法,结果表明所提算法在时间与空间方面的消耗在极小范围内波动,方差分别约为1.0 s2与0.01 MB2,较为稳定;当增大数据集数量级时,所提算法的时间消耗是可预期的;此外,使用事先排序的数据集能够大幅提高算法性能。

    图自动编码器上二阶段融合实现的环状RNA-疾病关联预测
    张奕, 王真梅
    2023, 43(6):  1979-1986.  DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2022050727
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    大部分现有的用于预测环状RNA(circRNA)与疾病之间关联关系的计算模型通常使用circRNA和疾病相关数据等生物学知识,配合已知的circRNA-疾病关联信息对来挖掘出潜在的关联信息。然而这些模型受已知关联构成的网络稀疏性、负样本过少等固有问题的影响,导致预测性能不佳。因此,在图自动编码器基础上引入归纳式矩阵补全及自注意力机制进行二阶段融合,以实现circRNA-疾病关联预测,由此构建的模型叫GIS-CDA (Graph auto-encoder combining Inductive matrix complementation and Self-attention mechanism for predicting CircRNA-Disease Association)。首先,计算circRNA集成和疾病集成的相似性,并利用图自动编码器学习circRNA和疾病的潜在特征,以获得低维表征;接着,将学习到的特征输入归纳式矩阵补全,以提高节点之间的相似性和依赖性;然后,将circRNA特征矩阵和疾病特征矩阵整合为circRNA-疾病特征矩阵,以增强预测的稳定性和精确性;最后,引入自注意力机制,从特征矩阵中提取重要特征,并减少对其他生物信息的依赖。五折交叉和十折交叉验证的结果显示:GIS-CDA获得的平均接收者操作特征曲线下面积(AUROC)值分别为0.930 3和0.939 3,前者比基于KATZ测度的人类circRNA-疾病关联预测模型(KATZHCDA)、基于深度矩阵分解方法的circRNA-疾病关联(DMFCDA)预测模型、RWR(Random Walk with Restart)和基于加速归纳式矩阵补全的circRNA-疾病关联(SIMCCDA)预测模型分别高出了13.19、35.73、13.28和5.01个百分点;GIS-CDA的精确率-召回率曲线下面积(AUPR)值分别为0.227 1和0.234 0,前者比上述对比模型分别高出了21.72、22.43、21.96和13.86个百分点。此外,在circRNADisease、circ2Disease和circR2Disease数据集上的消融实验和案例研究进一步验证了GIS-CDA在预测circRNA-疾病的潜在关联方面具有较好的性能。

2024年 44卷 6期
刊出日期: 2024-06-10
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