计算机科学与技术

• 基于GCN和Transformer时空信息融合的行人轨迹预测

  柳军杰;蔡英;范艳芳;赵放;

  针对行人轨迹的多态性导致模型预测精度下降的问题，提出了基于图卷积网络(graph convolution network, GCN)和Transformer时空信息融合的行人轨迹预测模型。采用Transformer提取行人运动行为特征；构建时空图，并根据结伴行人轨迹相似的特点，设计基于轨迹相似度的GCN,来优化时空图的卷积以提取行人间的空间交互特征；针对时空图之间的关联性，采用Transformer编码不同历史时刻的空间交互特征，深度挖掘行人轨迹的时空交互特征。融合行人运动行为特征、空间交互特征和时空交互特征实现基于时空信息融合的行人轨迹预测。在ETH-UCY和SDD公开数据集上的实验结果验证了所设计模型的性能和有效性。

  2024年06期 v.39;No.162 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1481K]
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• 基于关键词生成与标签匹配的零样本多标签图像分类

  高立卫;吕学强;马登豪;

  针对零样本多标签图像分类，提出了一种基于关键词生成与标签匹配的分类方法，在无须额外训练的情况下，通过输入图像来预测其关键词信息及标签概率。图像关键词生成模块利用视觉编码器和文本解码器生成图像语义描述，清洗并提取相关的关键词及权重信息。标签匹配模块使用词嵌入模型编码关键词和待预测标签，并结合权重计算图像关于任意标签的匹配概率，得到预测结果。在5个公开数据集上的实验结果表明，所提方法能够显著提高不同基线模型的图像分类性能与效果。

  2024年06期 v.39;No.162 9-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1846K]
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• 基于DeepLabv3+的图像边界修复语义分割

  任子玉;游新冬;滕尚志;吕学强;

  针对DeepLabv3+在高分辨率遥感图像语义分割中存在的分割目标边界残缺和细节模糊问题，提出了一种图像边界修复语义分割方法。引入多深度卷积头转置注意力(multi-Dconv head transposed attention, MDTA)边界修复模块，将通道注意力机制应用于多级低阶特征，获取不同抽象层次的边缘纹理结构；将经过通道权值分配的密集采样空洞空间金字塔池化(atrous spatial pyramid pooling, ASPP)级联模块的输出作为编码器的输出，解码器融合了低阶特征与编码器输出的增强特征，提高了目标边界的清晰度；利用空间上下文信息挖掘模块——上下文转换器(contextual transformer, CoT),增强对图像不同区域之间依赖关系的感知能力。实验证明，该方法在多个公开数据集上的性能取得了显著提升，在VOC2012的验证集上平均交并比(mean intersection over union, mIoU)达到了90.42%。

  2024年06期 v.39;No.162 17-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 2229K]
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• 面向医疗文本的事件及关系抽取研究综述

  赵华;周虹洁;刘涵;张希文;邹祯祺;

  准确抽取医疗事件及关系对于构建临床医疗事理图谱、为临床医疗提供更加精准的疾病推理诊断服务具有非常重要的意义。总结了近年来面向医疗文本的事件和关系抽取相关工作。首先，梳理了医疗事件抽取、事件关系抽取的具体任务，归纳了2项任务的主要研究方法；其次，介绍了用于医疗文本事件抽取的相关数据集及评测结果；最后，对此领域的不足和未来发展做出了探讨与展望，以期为后续研究提供参考。

  2024年06期 v.39;No.162 25-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1596K]
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网络空间安全

• 基于改进PBFT的车联网抗攻击信誉管理方案

  罗瑞涵;蔡英;范艳芳;李志博;

  为了提高车联网中车辆数据共享的安全性和效率，提出了一种基于改进实用拜占庭容错(practical Byzantine fault tolerance, PBFT)的抗攻击信誉管理方案，包括用于检测虚假信息的信誉模型和存储车辆信誉值的管理机制。基于贝叶斯推理的信誉模型，采用广义极端学生化偏差(generalized extreme studentized deviate, GESD)设计异常值过滤算法，过滤恶意车辆发送的异常间接信任，提高模型准确率；在基于区块链的管理机制中，采用优劣解距离法(technique for order preference by similarity to an ideal solution, TOPSIS)改进PBFT共识算法，减少共识节点的数量，并降低拜占庭节点成为主节点的概率，以保证共识效率。仿真实验表明，在混合恶意车辆占比50%的情况下，信誉方案仍具有0.74的准确率，且对开关攻击和诽谤攻击的防御效果更好；共识算法具有更高的吞吐量和更低的交易确认时延。

  2024年06期 v.39;No.162 38-44+110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1964K]
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• 云环境下基于标记认证的租户数据安全防护方法

  李治军;卢新;

  针对云环境下多租户私有数据隔离存储、访问与数据共享的安全问题，基于云平台下的Hadoop存储架构，建立了基于标记认证的租户数据安全防护方法。针对多租户私有数据的隔离存储与访问安全问题，通过引入安全标记参与存储和认证访问，提出了基于动态口令和安全标记双重认证的一致性哈希(Hash)改进算法，实现了租户私有数据安全、高效的隔离存储及访问；针对租户共享数据的安全问题，通过引入共享标记代替共享数据进行代理重加密，提出了基于标记的代理重加密数据共享方案，实现了租户共享数据安全认证下的秘密共享。通过安全性和实例化理论分析证明了该方法在云环境下的可行性和可靠性。

  2024年06期 v.39;No.162 45-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1256K]
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• 面向云边端分层联邦学习中有针对性投毒攻击的鲁棒性防御方案

  李志博;蔡英;范艳芳;罗瑞涵;

  针对云边端分层联邦学习中多个边缘服务器上存在恶意客户端发起投毒攻击，导致全局模型收敛困难的问题，提出了具有鲁棒性的云边端分层联邦学习框架。设计了针对恶意客户端分布不均时，能抵御标签翻转攻击和后门攻击的双端检测算法，通过主成分分析对模型的Softmax层降维来减少冗余信息，然后利用模型之间的余弦相似度分数进行聚类分簇，以检测潜在的恶意梯度；并设计基于参与度分数的聚合算法，保证全局模型的鲁棒性。在2个公开数据集MNIST、CIFAR-10上通过标签翻转和后门攻击验证了所提防御方案的有效性和鲁棒性。

  2024年06期 v.39;No.162 53-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 2828K]
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仪器科学与技术

• 基于改进PDHG算法的波场重构反演

  李岳峰;罗倩;段中钰;

  全波形反演(full waveform inversion, FWI)可实现高分辨率的地震资料成像，但其反演过程易陷入局部极小值。作为FWI的改进方法，波场重构反演(wavefield reconstruction inversion, WRI)能够有效促进模型的准确更新。然而，传统WRI在求解正则化项时通常采用原始对偶混合梯度(primal-dual hybrid gradient, PDHG)算法，计算成本高，收敛速度较慢，且复杂模型下无法稳定收敛。为此，提出了一种自适应随机原始对偶混合梯度(adaptive-stochastic PDHG, A-SPDHG)算法，通过引入随机子集更新和自适应步长平衡策略，有效降低了计算开销，并提高了算法的收敛速度和稳定性。对Marmousi模型和盐丘模型的实验结果表明，在噪声干扰、低频缺失及非准确初始模型条件下，基于A-SPDHG的WRI能以更短的迭代时间获得更为精确的反演结果。

  2024年06期 v.39;No.162 62-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 2693K]
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• 基于雷达点云的降雨模式识别及流速校正

  杜明霖;许荆;李健;张文鑫;

  微波雷达测量河流流速利用了电磁波与水面纹波的多普勒效应，但降雨影响纹波运动特性，导致测量精度下降。为此，提出了聚类识别降雨并用水位-流速曲线及神经网络对实测表面流速进行校正的方法。首先，对雷达采集的河流流速点云进行预处理，利用k-means聚类识别是否降雨，获取非降雨场景下的水位-流速数据集。然后，利用直方图统计法筛选出可靠数据组，根据峰度、偏度、数据量进行单值化处理，得到水位-流速关系曲线。最后，利用关系曲线和反向传播(back propagation, BP)神经网络对测量结果进行校正。为验证所提方法的可行性，在西双版纳允景洪水文站进行实验，实验结果表明该校正方法使流速偏差由1.92%降低至0.27%,平均流速误差由3.5%降至0.47%。

  2024年06期 v.39;No.162 72-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1828K]
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• 应用激光散斑衬比成像探究电针刺激对大鼠脑皮层血流的影响

  李瑶瑶;司娟宁;吴思进;

  为研究电针刺激下大脑血流实时响应特性，应用激光散斑衬比成像技术研究了电针刺激对大鼠脑皮层血流的影响。首先，设计了一款低成本、便携式激光散斑血流成像仪，通过闭塞后反应性充血实验验证了仪器的稳定性和可靠性。然后，基于此仪器进行肌肉电刺激实验，研究不同参数的电针刺激对大鼠脑皮层血流灌注的影响。研究表明，肌肉电刺激可以改变大鼠脑皮层血流灌注水平，较高的电刺激强度对脑血流的促进作用更强，较高的电刺激频率对脑血流的抑制作用更强。

  2024年06期 v.39;No.162 80-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1704K]
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机械工程

• 基于YOLOv8的足球机器人定位跟踪系统

  胡欢;邓晗;杨扬;张洛裴;吴运东;梁钰敏;

  针对RoboCup中型组比赛向人机对抗模式的发展趋势，提出了一种基于YOLOv8的识别多样式足球的方案，并结合双目测距原理进行空间定位，将位姿差异转化为机器人的运动速度和转向角度，实现机器人跟随足球移动。系统整体软件基于机器人操作系统(robot operating system, ROS)搭建，运行于Jetson Xavier NX嵌入式平台上。实验结果表明，基于视觉的足球检测识别算法速度达到56帧/s,能够满足比赛的实时性需求；在对复杂环境验证集的验证中，识别平均精度均值达到了0.767,能够满足比赛的精度要求。

  2024年06期 v.39;No.162 88-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 2839K]
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• 基于磁-流-热耦合的高速开关阀动态特性

  王晨阳;王立勇;李乐;贾然;

  为确保高速开关阀动态特性满足其工作性能要求，建立了高速开关阀磁-流-热多场耦合模型，综合考虑电磁驱动力和负载力进行阀开关过程的瞬态计算，并对阀芯位移特性、流场特性进行了系统的仿真研究。通过高速开关阀空载位移试验对建立的多场耦合模型进行了验证，同时开展了高速开关阀在极端温度下的动态特性试验。试验结果表明，建立的多场耦合模型能够较为准确地描述高速开关阀工作过程中的动态变化，为其特性分析提供了研究方法；高速开关阀在2种极端油液温度条件下响应速度较室温略慢。

  2024年06期 v.39;No.162 96-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1740K]
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数学

• 固定效应地理加权回归面板数据模型及其应用

  王嘉惠;支艺霖;魏传华;

  提出一类新的带有固定时间效应的地理加权回归面板数据模型。使用轮廓最小二乘法估计模型中的时间固定效应和空间变系数函数。通过数值模拟考察了所提模型在有限样本下的效果，最后应用该模型分析了中国省域数字经济对碳排放的影响。

  2024年06期 v.39;No.162 104-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1380K]
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• 《北京信息科技大学学报（自然科学版）》第39卷（2024年）总目次

  <正>~~

  2024年06期 v.39;No.162 111-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 434K]
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• 2024年6期目录

  2024年06期 113-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 219K]
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• 《北京信息科技大学学报(自然科学版)》征稿启事

  <正>《北京信息科技大学学报(自然科学版)》是北京信息科技大学主办的学术期刊,双月出版,国内外公开发行,为中国期刊全文数据库、中国核心期刊(遴选)数据库、国家科技学术期刊开放平台、维普网、超星数字图书馆、Ulrichsweb美国乌利希期刊指南(网络版)、JST日本科学技术振兴机构数据库等多家数据库来源期刊,为《中国学术期刊影响因子年报》统计源期刊,被评为中国高校优秀科技期刊、Caj-cd规范获奖期刊。本刊长期面向校内外专家、学者、研究生征稿,期待您的支持。

  2024年06期 v.39;No.162 119页 [查看摘要][在线阅读][下载 248K]
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