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轻量级异构安全函数计算加速框架

计算机科学 2024年

作者：赵川何章钊王豪孔繁星赵圣楠荆山泉城省实验室济南大学信息科学与工程学院山东省网络环境智能计算技术重点实验室(济南大学)

当前，数据已成为关键战略资源，数据挖掘和分析技术在各行业发挥着重要作用，但也存在着数据泄露的风险。安全函数计算（securefunctionevaluation，SFE）可以在保证数据安全的前提下完成任意函数的计算。Yao协议是一种用于实现安全函... 详细信息

当前，数据已成为关键战略资源，数据挖掘和分析技术在各行业发挥着重要作用，但也存在着数据泄露的风险。安全函数计算（securefunctionevaluation，SFE）可以在保证数据安全的前提下完成任意函数的计算。Yao协议是一种用于实现安全函数计算的协议，该协议在混淆电路（garbledcircuit，GC）生成和计算阶段中含有大量加解密计算操作，且在不经意传输（oblivioustransfer，OT）阶段具有较高的计算开销，难以满足复杂的现实应用需求。针对Yao协议的效率问题，基于现场可编程门阵列（fieldprogrammablegatearray，FPGA）的异构计算对Yao协议进行加速，并结合提出的轻量级代理不经意传输协议，最终设计出轻量级异构安全计算加速框架。该方案中，混淆电路生成方和代理计算方都实现了CPU-FPGA异构计算架构。该架构借助CPU 擅长处理控制流的优势和FPGA的并行处理优势对混淆电路生成阶段和计算阶段进行加速，提高了生成混淆电路和计算混淆电路的效率，减轻了计算压力。另外，相比于通过非对称密码算法实现的不经意传输协议，在轻量级代理不经意传输协议中，混淆电路生成方和代理计算方只需执行对称操作，代理计算方即可获取用户输入对应的生成方持有的随机数。该轻量级代理不经意传输协议减轻了用户和服务器在不经意传输阶段的计算压力。实验证明，在局域网环境下，与Yao协议的软件实现（TinyGarble框架）相比，该方案的计算效率至少提高了128倍。

关键词：安全函数计算现场可编程门阵列混淆电路不经意传输异构计算

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基于共享最近邻的自适应密度峰值聚类算法

计算机科学 2024年第8期51卷 97-105页

作者：王心耕杜韬周劲陈迪仵匀政济南大学信息科学与工程学院济南250024 山东省网络环境智能计算技术重点实验室济南250024

密度峰值聚类算法(DPC)是一种简单高效的无监督聚类算法,该算法虽能自动发现簇中心,实现任意形状数据的高效聚类,但依然存在一些缺陷。针对密度峰值聚类算法在定义相关度量值时未考虑数据的位置信息、聚类中心数目需要人工预先设定且分... 详细信息

密度峰值聚类算法(DPC)是一种简单高效的无监督聚类算法,该算法虽能自动发现簇中心,实现任意形状数据的高效聚类,但依然存在一些缺陷。针对密度峰值聚类算法在定义相关度量值时未考虑数据的位置信息、聚类中心数目需要人工预先设定且分配样本点时易出现连锁反应这3个缺陷,提出一种基于共享最近邻的自适应密度峰值聚类算法。首先,利用共享最近邻重新定义局部密度等度量值,充分考虑了数据分布的局部特点,使样本点的空间分布特征得以更好地体现;其次,通过引入密度衰减现象让样本点自动聚集成微簇,实现了簇个数自适应确定和簇中心自适应选取;最后,提出一种两阶段的分配方法,先将微簇合并形成簇的主干部分,再用上一步分配好的簇主干指导剩余点的分配,避免了链式反应的发生。在二维合成数据集以及UCI数据集上的实现表明,相较于经典的密度峰值聚类算法及近年来对其提出的改进算法,在大多数情况下,所提算法表现出更优异的性能。

关键词：共享最近邻密度峰值聚类分配策略聚类中心密度衰减

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基于高分辨率网络的全钢子午线轮胎钢丝圈区域边界分割

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济南大学学报(自然科学版) 2024年

作者：李喃刘华郝晋一夏英杰李金屏济南大学信息科学与工程学院济南大学信息处理与认知计算山东省高校重点实验室济南大学山东省网络环境智能计算技术重点实验室

针对全钢子午线轮胎中纹理复杂、结构多变的钢丝圈区域边界分割困难的问题，提出一种基于高分辨率网络的轮胎钢丝圈区域边界分割方法；根据垂直投影曲线信息实现轮胎X射线衍射图像各区域的划分；利用直方图均衡化提高图像的明暗对比度... 详细信息

针对全钢子午线轮胎中纹理复杂、结构多变的钢丝圈区域边界分割困难的问题，提出一种基于高分辨率网络的轮胎钢丝圈区域边界分割方法；根据垂直投影曲线信息实现轮胎X射线衍射图像各区域的划分；利用直方图均衡化提高图像的明暗对比度，增强纹理信息；根据高分辨率网络输出的热图，基于自适应阈值方法进行边界分析，通过计算热图不同区域的阈值得到对应的二值图，统计热图中边界区域面积并筛除过小的部分，根据剩余区域重构热图并利用边界上下文信息填补被筛除的位置，从而得到整体边界分布均匀、精细的热图；在自建数据集上测试所提出方法的检测性能，通过消融实验探讨所提出的方法及其优化模块对最终边界分割结果的影响，并将所提出的方法与2种常用方法进行定量和定性对比。结果表明，钢丝圈区域的包布、反包边界分割准确率分别达到98.94%、97.23%，相对于2种常用方法，所提出的方法具有较强的稳健性和适用性。

关键词：模式识别区域边界分割高分辨率网络全钢子午线轮胎直方图均衡化边界优化

基于多维度事件特征融合和语义特征交互的事件匹配算法

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数据分析与知识发现 2024年

作者：张秀纪科马坤陈贞翔高源邬俊济南大学信息科学与工程学院山东省网络环境智能计算技术重点实验室(济南大学) 北京交通大学计算机与信息技术学院

[目的]为了解决公众在庞大且快速更新的互联网新闻中，找到特定事件的相关报道，提出一种基于多维度事件特征融合和语义特征交互的事件匹配算法。[方法]首先，通过依存句法分析，概括新闻事件。然后，通过低秩张量特征融合的方式，融合B... 详细信息

[目的]为了解决公众在庞大且快速更新的互联网新闻中，找到特定事件的相关报道，提出一种基于多维度事件特征融合和语义特征交互的事件匹配算法。[方法]首先，通过依存句法分析，概括新闻事件。然后，通过低秩张量特征融合的方式，融合BiLSTM、DPCNN、多头注意力机制提取的多维度事件特征。最后，通过注意力机制进行语义特征交互，共同参与事件匹配的判断。[结果]在来自于搜狐的真实数据上进行了不同算法的对比实验，实验结果表明，在新闻长短不一的三个数据集上，均取得较好的匹配结果，尤其是F1值，分别有0.7%、0.69%和0.23%的提升。[局限]目前公开的语料库规模较小，可制作更大的语料库来进一步实验。[结论]构建的模型可以更好地对文本特征进行抽取和交互，有效提升了新闻事件的匹配性能。

关键词：事件匹配依存句法分析多维度特征提取低秩张量语义特征交互

基于改进YOLOv5算法和DeepSort算法的多目标检测和跟踪

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济南大学学报（自然科学版） 2024年第5期38卷 556-563页

作者：李志安林道程姜晓凤夏英杰李金屏济南大学信息科学与工程学院山东济南250022 济南大学山东省网络环境智能计算技术重点实验室山东济南250022 济南大学信息处理与认知计算山东省高校重点实验室山东济南250022

针对因受水面波纹、反光及目标外观特征相似而导致的游泳池中目标检测跟踪困难的问题,提出一种基于改进YOLOv5算法和DeepSort算法的多目标检测和跟踪方法;通过引入注意力机制改进YOLOv5算法,增强算法对目标特征的提取能力;将检测结果输... 详细信息

针对因受水面波纹、反光及目标外观特征相似而导致的游泳池中目标检测跟踪困难的问题,提出一种基于改进YOLOv5算法和DeepSort算法的多目标检测和跟踪方法;通过引入注意力机制改进YOLOv5算法,增强算法对目标特征的提取能力;将检测结果输入到DeepSort算法中,在级联匹配中引入K邻域限制筛选目标检测框,减少因目标外观特征不明显引起的身份切换问题;利用匈牙利算法对检测框和预测框进行匹配,对未匹配成功的检测框采用距离交并比代替交并比进行二次匹配,提高DeepSort算法的跟踪性能;通过对比实验和消融实验验证所提出的多目标检测跟踪算法的性能。结果表明:改进的YOLOv5算法平均精准度提高2%,结合DeepSort算法跟踪检测,身份切换平均减少58次,多目标跟踪精确率为80.26%,比原始YOLOv5算法和Deepsort算法跟踪准确率提升了3.85%。

关键词：目标检测目标跟踪 YOLOv5算法 DeepSort算法注意力机制 K邻域限制

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基于实例判别与特征增强的单图三维模型检索

山东大学学报(工学版) 2024年

作者：刁振宇韩小凡张承宇聂慧佳赵秀阳牛冬梅山东省泛在智能计算重点实验室济南大学信息科学与工程学院

为减小图像检索三维模型算法中图像域和模型域间的模态差距,提出一种由4个模块组成的神经网络算法模型。数据交换模块通过一定概率交换图像和三维模型数据,使图像域网络具有模型域特征学习能力,模型域网络具有图像域特征学习能力,初步... 详细信息

为减小图像检索三维模型算法中图像域和模型域间的模态差距,提出一种由4个模块组成的神经网络算法模型。数据交换模块通过一定概率交换图像和三维模型数据,使图像域网络具有模型域特征学习能力,模型域网络具有图像域特征学习能力,初步减小模态差距。特征对齐模块有实例样本判别损失函数和图像模型配对损失函数,进一步对齐图像域和模型域。实例判别损失函数将每个实例视为独立个体类,对其进行分类,使相同实例的图像和三维模型的特征相似。图像模型配对模块旨在拉近相同实例的图像和三维模型,推远不同实例的图像和三维模型。基于对比学习在图像域中增加特征增强模块,提高图像域内特征区分性。试验结果表明,提出的算法在3个常见数据集Pix3D、CompCars和StanfordCars上取得良好效果,检索精度较现有经典方法最高提高4.5%。实现图像域和三维模型域对齐,减小模态差距,提高图像检索三维模型精度。

关键词：三维模型检索度量学习对比学习多模态跨模态检索

面向溺水救援机器人平稳跟踪的模糊比例微分控制视觉伺服方案

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济南大学学报（自然科学版） 2024年第2期38卷 227-233页

作者：郭英厉广伟刘宗尚 MOUNZEO Breit Hilley 李金屏济南大学信息科学与工程学院山东济南250022 济南大学山东省网络环境智能计算技术重点实验室山东济南250022 济南大学“信息处理与认知计算”山东省高校重点实验室山东济南250022 济南大学自动化与电气工程学院山东济南250022

针对溺水救援机器人的平稳跟踪需求,提出一种基于模糊比例微分控制的视觉伺服方案,通过场馆顶部安装的俯视摄像头获取机器人的坐标位置,使用虚拟导航线设计动态行走路径,计算偏移方向、偏移角并制定转弯规则;利用三角隶属度函数制定模... 详细信息

针对溺水救援机器人的平稳跟踪需求,提出一种基于模糊比例微分控制的视觉伺服方案,通过场馆顶部安装的俯视摄像头获取机器人的坐标位置,使用虚拟导航线设计动态行走路径,计算偏移方向、偏移角并制定转弯规则;利用三角隶属度函数制定模糊比例、微分控制规则表,根据2种规则表中的比例、微分系数分别控制机器人的偏移角、距离偏移量及其变化率,实现机器人的跟踪与避障的平稳性调整;机器人采用核相关滤波跟踪算法对溺水人员进行跟踪,在溺水人员位置变化时调整运动方向,依靠实时、稳定的声呐信息设置偏移角,实现避障功能;对所提出的方案在先锋P3DX型机器人上进行实验验证。结果表明:机器人能及时应对目标变化,没有跟错、跟丢现象;在不同工况时的横滚角均小于1°,避障率达到100%,能够快速、稳定、准确地到达目标位置,达到溺水救援机器人的前期应用要求。

关键词：溺水救援机器人平稳跟踪模糊比例微分控制视觉伺服

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基于关键实体和文本摘要多特征融合的话题匹配算法

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郑州大学学报（工学版） 2024年第2期45卷 51-59页

作者：纪科张秀马坤孙润元陈贞翔邬俊济南大学信息科学与工程学院山东济南250022 济南大学山东省网络环境智能计算技术重点实验室山东济南250022 北京交通大学计算机与信息技术学院北京100044

随着网络的快速普及,互联网新闻的数量剧增,在这种情况下,如何有效地找到更加符合特定主题的相关报道成为一个迫切需要解决的问题。针对这一问题,提出了基于关键实体和文本摘要多特征融合的话题匹配算法。首先,使用W2NER模型进行命名实... 详细信息

随着网络的快速普及,互联网新闻的数量剧增,在这种情况下,如何有效地找到更加符合特定主题的相关报道成为一个迫切需要解决的问题。针对这一问题,提出了基于关键实体和文本摘要多特征融合的话题匹配算法。首先,使用W2NER模型进行命名实体识别,通过词频、TF-IDF、词的合群性、词词相似度和词句相似度特征,提取关键的实体。其次,使用Pegasus模型进行文本摘要,通过BiLSTM融合关键实体特征与文本摘要特征,得到新闻文本的深层次语义特征。再次,使用交叉注意力机制对待匹配新闻进行特征交互,增进彼此的联系。最后,融合新闻文本的深层次语义特征和文本交互特征,共同参与文本话题匹配的判断。在来自于搜狐的真实数据上进行了不同算法的对比实验,结果表明:所提算法准确率和精确率均与其他算法效果相近,召回率和F1值均有所提升。

关键词：话题匹配关键实体文本摘要文本匹配信息检索

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结合图卷积神经网络和集成方法的推荐系统恶意攻击检测

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计算机科学 2024年第S1期51卷 940-948页

作者：刘慧纪科陈贞翔孙润元马坤邬俊济南大学信息科学与工程学院济南250022 山东省网络环境智能计算技术重点实验室(济南大学) 济南250022 北京交通大学计算机与信息技术学院北京100044

推荐系统已被广泛应用于电子商务、社交媒体、信息分享等大多数互联网平台中,有效解决了信息过载问题。然而,这些平台面向所有互联网用户开放,导致不法用户利用系统设计缺陷通过恶意干扰、蓄意攻击等行为非法操纵评分数据,进而影响推荐... 详细信息

推荐系统已被广泛应用于电子商务、社交媒体、信息分享等大多数互联网平台中,有效解决了信息过载问题。然而,这些平台面向所有互联网用户开放,导致不法用户利用系统设计缺陷通过恶意干扰、蓄意攻击等行为非法操纵评分数据,进而影响推荐结果,严重危害推荐服务的安全性。现有的检测方法大多都是基于从评级数据中提取的人工构建特征进行的托攻击检测,难以适应更复杂的共同访问注入攻击,并且人工构建特征费时且区分能力不足,同时攻击行为规模远远小于正常行为,给传统检测方法带来了不平衡数据问题。因此,文中提出堆叠多层图卷积神经网络端到端学习用户和项目之间的多阶交互行为信息得到用户嵌入和项目嵌入,将其作为攻击检测特征,以卷积神经网络作为基分类器实现深度行为特征提取,结合集成方法检测攻击。在真实数据集上的实验结果表明,与流行的推荐系统恶意攻击检测方法相比,所提方法对共同访问注入攻击行为有较好的检测效果并在一定程度上克服了不平衡数据的难题。

关键词：攻击检测共同访问注入攻击推荐系统图卷积神经网络卷积神经网络集成方法

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