计算机与现代化

张军, 苏文浩

2023, 0(06): 1-6. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2023.06.001

摘要 ( 4 )

PDF (2368KB) ( 8 )

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针对工业过程产生的非线性数据存在特征维数高的问题,提出一种基于核主成分分析（Kernel Principal Component Analysis, KPCA）和麻雀搜索算法（Sparrow Search Algorithm, SSA）优化支持向量机（Support Vector Machine, SVM）相结合的过程故障检测算法。首先,采用KPCA算法提取工业过程数据的线性和非线性特征。然后,将提取特征后的数据作为训练样本建立SVM模型,同时利用SSA算法对SVM的惩罚因子和核参数进行优化,寻找最佳分类模型。最后,将最佳的分类模型应用于测试样本进行故障检测。为了验证所提算法的分类效果,本文利用田纳西伊斯曼化工过程数据,将KPCA-SSA-SVM与SVM、KPCA-GA-SVM（Genetic Algorithm, GA）进行对比分析,验证了所提算法的高效性和优越性。

基于ResNeXt和改进nnU-Net的新冠感染早期诊断方法

徐皓, 田振宇, 李超凡, 崔欣欣, 杨建兰

2023, 0(06): 21-26. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2023.06.004

摘要 ( 147 )

PDF (3376KB) ( 38 )

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新型冠状病毒感染早期感染表现为肺浑浊程度和密度增加等特征,为了解决早期患者电子计算机断层扫描（Computed Tomogra, CT）诊断与肺部病灶定位困难这一问题,提出一种ResNeXt和改进型nnU-Net（no-new-Net）的COVID-19（Corona Virus Disease 2019）诊断与肺部病灶分割实验方案。ResNeXt模型分类平均准确率Accuracy为0.8554,AUC面积为0.8951,精确率Precision为0.8321,F1得分为0.8132,改进型nnU-Net模型病灶分割平均Dice系数达到0.7663,相较其他模型分割能力综合提高16.4%。实验结果表明该方案能够增强新冠早期肺部CT图像感染特征提取能力,高效实现疾病分型和精准分割病灶。

战略战役兵棋多级多分辨率网格模型建模方法

李海燕, 吴大愚, 柳强

2023, 0(06): 27-32. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2023.06.005

摘要 ( 214 )

PDF (1273KB) ( 44 )

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网格模型是战略战役兵棋环境模型的核心组成部分,对兵棋行为模型产生直接作用和影响。构建多级多分辨率的网格模型,是扩展战略战役兵棋、支持细粒度环境模型和关键战术行动的基础。由此,结合军事需求与技术需求,提出一种面向战略战役兵棋的基于球面剖分的多级多分辨率网格模型。首先,利用等经纬度四角格进行网格剖分;然后,定义多层级等经纬度网格坐标系簇及相关要素;最后,给出该网格模型的应用实例,对比分析其与单一分辨率六角格模型在网格数量和描述粒度方面的特性,体现多级多分辨率网格模型在提升环境模型粒度上具有明显的优点。该方法能够支持开展宏观和微观不同粒度兵棋仿真推演的需求,并满足兵棋系统对运行效率和环境仿真多分辨率的要求。

一种基于混合样本的经验回放策略

赖建彬, 冯刚

2023, 0(06): 33-38. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2023.06.006

摘要 ( 122 )

PDF (3744KB) ( 34 )

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经验回放策略已经成为深度强化学习算法的一个重要组成部分,它不仅可以加速深度强化学习算法收敛,而且还能加强智能体的表现。主流的经验回放策略使用均匀抽样、优先经验回放、专家经验回放等方法加速学习。为了进一步提高深度强化学习中经验样本的利用率,本文提出一种基于混合样本的经验回放策略（ER-MS）。该策略主要使用立即学习最新经验和复习成功经验2种方法,对智能体与环境交互产生的最新样本进行立即学习,同时使用额外的经验缓存池保存成功回合样本进行经验回放。实验表明,基于混合样本的经验回放策略结合DDPG算法能够在OpenAI mujoco任务中取得更优成绩。

融合Hits改进算法的意见领袖挖掘方法

王柳, 朱义鑫, 韩莉英

2023, 0(06): 39-42. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2023.06.007

摘要 ( 153 )

PDF (1065KB) ( 38 )

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微博逐渐成为舆论传播的重要载体,网络舆情中的意见领袖在舆情传播过程中发挥着推动作用,挖掘微博中的意见领袖对于管理社交网络舆情十分必要。综合考虑微博用户在网络中的转发评论等行为,构建微博用户“转发-评论”双层网络,通过引入用户交互行为的影响力贡献因子以及权重因子挖掘用户的影响力,提出基于Hits改进算法构建微博用户影响力评估算法。实验结果表明,该模型的F-score综合指标得分优于PageRank算法、Hits算法,能够更加准确地识别微博社区话题中的意见领袖,有效计算微博用户的实际影响力,更加准确有效地识别出微博社区某一话题中的意见领袖,为社交网络治理及网络舆情管理等方面提供参考。

一种基于协作表示的判别局部保持投影方法

李实秋

2023, 0(06): 43-47. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2023.06.008

摘要 ( 91 )

PDF (1391KB) ( 18 )

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判别局部保持投影（DLPP）算法是一种判别特征提取的方法,用于流形学习的典型降维算法,它能够利用判别信息,提取出最佳的判别特征,但是DLPP算法往往会忽略样本间的协作重构关系,从而导致算法识别率较低的问题。本文提出一种基于协作表示的判别局部保持投影（CRDLPP）方法。该方法首先利用协作表示方法对所有训练样本的协作重构误差进行计算,然后将该重构误差值作为正则项引入DLPP的目标函数中,最后通过求解新的目标优化问题得到最优投影矩阵。为了验证CRDLPP算法在图像识别方面的有效性,选取Yale人脸库和COIL20图像库进行算法仿真实验,结果表明,本文的CRDLPP算法在图像识别方面相比其他经典降维算法有着较高的识别率。

基于联合网络的域适应行人重识别算法

李国鑫, 曲寒冰, 朱成博, 王鑫轩, 胡嘉宝

2023, 0(06): 48-55. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2023.06.009

摘要 ( 86 )

PDF (4535KB) ( 30 )

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针对域适应方法存在对图像细节信息利用不充分和域间数据分布差异导致跨域行人重识别准确率较低的问题,设计一种基于联合网络的域适应行人重识别算法。首先,为了提高模型对细节信息的获取能力,网络嵌入注意力机制模块,并设计非对称多尺度分支,补充全局特征中缺失的细节信息;其次,为了缓解域间差异造成的影响,在CycleGAN网络的基础上引入在线相关一致性损失,训练样本生成器,生成带有目标域风格的源域样本,降低域间数据分布差异。然后,在域适应阶段,设计基于聚类联合网络的方式,将联合网络中教师网络输出的样本特征和分类概率作为监督信息,监督学生网络的训练,避免聚类硬伪标签在训练中造成的误差被放大。最后,为了缓解噪声伪标签的影响,引入动量对比损失（Momentum Contrast Loss, MoCo Loss）,提高模型自适应能力。在Market-1501和DukeMTMC-ReID上进行实验,实验结果相比主流的算法有所提升,验证了该算法具有一定的竞争力。

基于改进EfficientNet的阿尔兹海默症图像分类

朱剑波, 葛明锋, 董文飞

2023, 0(06): 56-61. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2023.06.010

摘要 ( 146 )

PDF (2105KB) ( 50 )

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为提升卷积神经网络用于阿尔兹海默症MRI图像分类的效果,提出一种融合自适应注意力机制和数据增强技术的卷积神经网络FAMENET。通过引入数据增强技术和Focal Loss损失函数缓解数据不平衡现象;重构优化主干网络 EfficientNet,在保持精度的情况下减少模型参数量和网络的计算量;引入自适应注意力机制,解决输入图片进行特征提取下采样过程导致的信息丢失问题。在公开数据集进行大量对比实验,FAMENET的分类准确率达到79.95%,AUC值达到82.54%,设计的消融实验也充分证明了所提出的各个模块和网络的有效性。

基于双目视觉去除附着噪声的改进算法

彭明康, 冯成德

2023, 0(06): 62-68. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2023.06.011

摘要 ( 126 )

PDF (1626KB) ( 30 )

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为去除因镜头或保护镜面上的附着物引起的图像噪声,提出一种基于双目视觉的快速去噪算法。首先通过引入分步匹配与积分图,实现实际视差图的快速计算。其次,利用双目相机与附着物所在镜面的间距计算附着噪声的理论视差,并结合实际视差图完成噪声定位。接着利用图像修复对噪声区域视差进行估计,得到被附着噪声所遮挡像素的视差。最后针对左图噪声像素,利用估计视差找到右图对应干净像素并替换,完成附着噪声去除。实验对比本文算法与现有的基于双目视觉去噪算法,结果表明,该算法在保证较好去噪效果的同时,去噪速度得到显著提升。本文方法对比学习类去噪算法,具有去噪效果稳定,不易误识别的优势。

基于改进YOLOv5s的道路坑洼检测算法

白芮, 徐杨, 王彬, 张雯雯

2023, 0(06): 69-75. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2023.06.012

摘要 ( 548 )

PDF (3457KB) ( 57 )

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针对现有目标检测算法难以对道路坑洼进行精准检测、检测速度慢等问题,提出一种基于改进YOLOv5s的道路坑洼检测算法。首先在YOLOv5s主干网络中融入坐标注意力（Coordinate Attention, CA）模块,使模型不仅捕获跨通道信息,还捕获方向和位置敏感信息,有助于模型更准确地定位和识别检测对象;然后在空间金字塔池化（Spatial Pyramid Pool, SPP）模块中采用软池化SoftPool改进最大池化操作,保留更详细的特征信息;在特征融合阶段,使用基于内容的功能重组（Content-Aware ReAssembly of Features, CARAFE）对多尺度特征融合中上采样进行改进,动态生成自适应内核,可以在一个大的感受野内聚集上下文信息;最后,使用Alpha-IoU对损失函数进行改进,提高边框回归精度。实验结果表明,改进的YOLOv5s算法在平均精度上较原始网络提高了4.6个百分点,与其他主流算法SSD、Faster R-CNN、YOLOv3、YOLOv3-tiny、YOLOv4-tiny相比检测精度有较大提升。

聚合多维注意力特征的单目深度估计方法

刘甲甲, 胡旭欣, 余萍

2023, 0(06): 76-81. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2023.06.013

摘要 ( 88 )

PDF (1967KB) ( 50 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了提升单目深度估计网络的预测精度,本文深入研究多维注意力机制对单目深度估计网络的影响与作用,并设计一种优化后的通道和空间注意力模块。在基于局部平面指导层的卷积神经网络框架上,通过设计模块的放置方法,构建可以充分激发多维注意力机制有效性的网络结构。结合以上2点改进措施,得到一种高性能的单目深度估计网络——聚合通道和空间注意力特征的单目深度估计网络。在KITTI深度数据集和NYU Depth V2数据集中,通过实验分别验证优化模块的有效性和聚合网络的优秀性能。相比于基于局部平面指导层的卷积神经网络,聚合网络对于图像的总体特征具有更好的处理能力,预测的深度信息更加精准,网络的多个评价指标均有不同幅度的提升。同时,聚合网络生成的深度图也展现出了更多的物体轮廓和细节信息。

一种结合语义分割和目标检测的级联式绝缘子缺陷检测方法

叶力鸣, 陈蔚文

2023, 0(06): 82-88. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2023.06.014

摘要 ( 113 )

PDF (1983KB) ( 58 )

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绝缘子缺陷检测是变电站日常巡检的重要部分。由于变电站内环境复杂,绝缘子缺陷检测易受到背景因素干扰。因此,本文提出一种结合语义分割和目标检测的级联式绝缘子缺陷检测模型。该模型由绝缘子分割、绝缘子裁减、缺陷检测3个模块组成。绝缘子分割模块将绝缘子从复杂的环境中分离并提出一种边缘增强的损失函数;绝缘子裁减模块利用图像处理方法获得轴对齐的绝缘子区域;缺陷检测模块完成缺陷的检测。实验结果表明,级联式绝缘子缺陷检测模型的整体准确率为60.63%。其中,边缘加权的Unet对绝缘子的分割准确率达到83.99%,锚框改进的RetinaNet对缺陷的检测准确率达到63.32%。与单级绝缘子缺陷检测模型对比分析,所提出的级联式绝缘子缺陷检测模型可有效地去除环境因素干扰,检测出大部分的绝缘子缺陷区域。

基于数据挖掘的医保控费系统

刘佩

2023, 0(06): 89-94. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2023.06.015

摘要 ( 134 )

PDF (2002KB) ( 50 )

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医保控费可以保证国家医保基金的稳定支出,但是医保控费系统的功能和性能无法满足用户的要求,本文设计一种基于数据挖掘的医保控费系统。利用射频发射装置,设计医保费用数据同步器,结合医保费用数据提取电路和医保费用控制器,完成系统的硬件设计;在软件设计中,根据医保费用数据的属性,计算出医保费用信息的增益值,利用数据挖掘算法,提取出医保费用数据的特征,通过对门诊医保费用的分类,设计医保费用控制算法,实现医保费用的控制。测试结果表明,本文系统的医保费用控制功能满足用户的要求,而且可以将违规金额占比和内存占有率分别控制在17%和20%以内,大大提高了系统的性能。

面向民机制造业的混合云数据架构

陆伟强

2023, 0(06): 95-102. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2023.06.016

摘要 ( 101 )

PDF (11300KB) ( 26 )

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数字化技术的变革不断推动传统制造业走向数字化、智能化。民机行业作为高端复杂制造业,具有研制周期长、业务高度集成、全球供应商协同等特点,民机制造业数字化转型是引领我国制造业走向世界前列的历史机遇。数据数字化转型的核心,也是企业的核心资产。以某飞机制造企业为例,根据民机制造业特点,给出混合云数据架构设计框架。从业务需求引领的领域建模得到业务模型,依此构建数据模型和微服务独立开发,设计混合云数据架构,形成需求明确、业务拆分合理、服务开发和部署轻捷的完整闭环。在此数据架构下,初步对13类问题和12个核心子系统进行数据治理,取得6个数据库、9900张表对象等数据资产,治理效果明显。

面向无人机群组的高效愈合密钥管理方案

刘军, 袁霖, 冯志尚, 张彪, 刘超

2023, 0(06): 103-109. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2023.06.017

摘要 ( 126 )

PDF (1878KB) ( 34 )

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无人机群组网络（Unmanned Aerial Vehicle Group Network, UAVGN）具有动态拓扑和高移动性,在开放的空中无线环境容易遭受到安全威胁和攻击,尤其通信传输链路被干扰,通信出现不稳定甚至中断情况,导致密钥管理过程出现丢失密钥数据包,后续无法建立密钥安全通信。为此,结合无人机资源有限性提出一种基于Hash链和中国剩余定理（Chinese Remainder Theorem, CRT）的愈合组密钥管理方案,具有自愈和互愈2种机制,提高了无人机密钥更新的灵活性和效率。同时,将群组密钥更新分为本地更新密钥和会话更新密钥,本地更新密钥通过提前预置的Hash函数在本地完成更新,进一步降低密钥更新计算开销,提高无人机节点密钥处理能力;会话更新密钥由密钥组管理器（Key Group Manager, KGM）根据会话阶段选取密钥更新因子,利用中国剩余定理构造密钥更新广播消息进行密钥分发更新,实现密钥动态灵活更新。通过分析与实验表明,方案具有前后向安全、抗撤销能力、抗共谋攻击、抗重放攻击等安全性能,在相同条件下与现有方案比较,本文方案有效优化了计算和通信开销,提高了密钥更新效率,能够解决无人机群组通信不稳定情况的密钥更新问题,确保无人机群组建立密钥安全通信。

区块链安全保护研究综述

查凯金, 王志波, 何月顺, 徐洪珍

2023, 0(06): 110-117. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2023.06.018

摘要 ( 226 )

PDF (1274KB) ( 60 )

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区块链技术作为当前最热门的技术之一有着巨大的应用价值,同时也因国家高度支持而广泛应用于许多关键领域。区块链技术的诸多特性决定了其在数据共享、数字存证、信息溯源及安全保障等方面的应用优势,但同时也存在一些安全隐患。因此,本文研究国内外区块链安全保护相关的高质量文献,对区块链的基础架构、安全威胁以及隐私保护方案等内容和相关研究进展进行总结。并就区块链隐私保护技术的发展现状,从加密技术改进和隐私保护技术融合研究2个方面分析其对区块链发展的影响。希望为区块链安全保护研究提供参考。

面向工业互联网平台的商用密码改造

莫严, 唐容川, 鞠昊, 孙绍飞, 王安

2023, 0(06): 118-126. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2023.06.019

摘要 ( 142 )

PDF (6846KB) ( 33 )

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工业互联网是关键信息基础设施的重要一环, 其信息安全问题至关重要, 商用密码是保障工业互联网信息安全的重要手段。本文提出一种将商用密码应用于汉云工业互联网平台的基本架构, 给出一种对工业互联网平台物理层、基础设施即服务层、平台即服务层、软件即服务层、设备层、控制层进行密码应用升级改造的解决方案, 用于解决信息安全管理方面以及信息安全技术方面的种种安全问题, 并将该架构应用到工业界实际项目的落地过程。该密码应用升级改造架构与汉云工业互联网大数据平台以及徐工重型车联网平台现有业务架构进行对接和改造, 将原平台设备与符合国家有关标准要求的商用密码产品的兼容适配攻关, 实现了对汉云工业互联网大数据平台和徐工重型车联网平台的密码应用升级改造, 展现了该架构的广泛适用性和可持续发展潜力。

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