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面向牙科三维网格数据的非流形结构检测及快速修复

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计算机辅助设计与图形学学报 2024年第4期36卷 516-522页

作者：魏广顺马龙杨润泽周元峰山东大学软件学院济南250101

针对现有口腔扫描设备获取的网格数据存在自相交、孔洞等一系列问题,提出一种快速、有效的自相交检测算法.为了降低全局网格自相交检测的时间复杂度,引入一种特殊的八叉树算法,利用细分的思想把三角面片放置在不同的立方体内以实现快速... 详细信息

针对现有口腔扫描设备获取的网格数据存在自相交、孔洞等一系列问题,提出一种快速、有效的自相交检测算法.为了降低全局网格自相交检测的时间复杂度,引入一种特殊的八叉树算法,利用细分的思想把三角面片放置在不同的立方体内以实现快速自相交检测,并通过删除操作消除错误连接;为了修复上一步骤中形成的大量网络孔洞,设计一种特殊的双边数据结构,能够快速有效地检测单连通封闭孔洞,并正确处理多个孔洞共用同一顶点的问题;孔洞修复完成后,利用拉普拉斯平滑策略对孔洞区域进行处理,获得过渡自然平滑的补洞效果.在80套口腔内扫描数据上的实验结果表明,所提算法不仅能够快速检测网格数据的自相交区域,而且能够高效完成补洞操作;与现有算法相比,在网格数量大于100万的数据上,处理速度提高大约10倍.

关键词：网格修复自相交检测孔洞修复

MC-RHotStuff:面向多链基于信誉的HotStuff共识机制

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计算机研究与发展 2024年第6期61卷 1559-1572页

作者：路宇轩孔兰菊张宝晨闵新平山东大学软件学院济南250100

现有区块链呈现出多链趋势,传统共识算法不具备面向多链的动态扩展性,难以应对大规模联盟链开放使用与封闭运维的矛盾.对此,提出了一种新颖的多链共识方法MC-RHotStuff:节点划分不同的角色,分为待准入节点、备选节点、共识节点,每条工... 详细信息

现有区块链呈现出多链趋势,传统共识算法不具备面向多链的动态扩展性,难以应对大规模联盟链开放使用与封闭运维的矛盾.对此,提出了一种新颖的多链共识方法MC-RHotStuff:节点划分不同的角色,分为待准入节点、备选节点、共识节点,每条工作链都拥有共识节点和备选节点,待准入节点完成准入验证后将成为备选节点;共识节点拥有其他节点不具备的信誉值,做出正确行为的共识节点将提高信誉值,做出错误行为的共识节点将扣除信誉值,通过节点信誉计算及筛选算法MC-Scan来寻找信誉值异常的节点,并从备选节点中选择新的共识节点与异常节点交换.此外,还提出了节点动态调整算法MCSchedule,通过检测每条区块链的交易量从而动态地调整共识节点的数量来达到最优化,既保证区块链系统的高效执行,又提高了节点筛选的速度.为保证当节点数量变化或共识群组成员发生变化时,共识机制能够正常运转,提出了节点状态同步机制MC-Syn.对此进行了大量的实验来验证MC-RHotStuff性能,与现有系统相比,其交易吞吐量和延迟综合提升约15%.

关键词：区块链多链架构信誉值共识算法分布式网络

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隐私保护的高效安全三方稀疏数据计算

计算机学报 2024年第5期47卷 1179-1193页

作者：周丹钰阎允雪张建栋蒋瀚徐秋亮山东大学软件学院济南250101 山东省软件工程重点实验室(山东大学) 济南250101

如今,大数据与人工智能技术发展迅猛,基于海量数据进行精确训练的机器学习模型及其应用推动了生产力的提升,但同时也带来了严重的数据安全与隐私泄露问题,这一问题促进了隐私保护机器学习的研究.在实际应用中,机器学习算法常常在稀疏数... 详细信息

如今,大数据与人工智能技术发展迅猛,基于海量数据进行精确训练的机器学习模型及其应用推动了生产力的提升,但同时也带来了严重的数据安全与隐私泄露问题,这一问题促进了隐私保护机器学习的研究.在实际应用中,机器学习算法常常在稀疏数据集上进行运算,明文下的模型训练存在高效计算方法,可以充分利用数据稀疏性,提高计算效率.为了保护数据隐私而引入的密码技术,将稀疏数据转化为稠密数据,从而使高效的稀疏数据运算变得复杂.现有的对于安全稀疏数据计算的相关研究都涉及大量公钥密码操作,计算效率不高,并且主要考虑两方的场景.实际上,稀疏数据的计算可简化为非零位置上相应元素的计算.为了充分利用这一特性以提高效率,本文将稀疏向量乘法问题分为了过滤和乘法计算两个模块来处理,并在三方联合计算的场景下进行协议设计.首先,基于三方加法复制秘密分享以及伪随机置换技术构建过滤协议,该协议能够实现对向量元素的过滤,筛选出向量中非零位置对应的元素.随后,在过滤协议的基础上引入加法同态加密技术,对非零元素进行安全乘法计算,实现一个隐私保护的安全三方稀疏向量乘法协议,并在半诚实敌手模型下,使用理想现实模拟范式证明了协议的安全性.最后,将隐私保护稀疏向量乘法协议应用到逻辑回归模型中,验证了其可用性.通过实验以及效率分析表明,相对于隐私保护稀疏矩阵乘法协议CAESAR,本文所提出的协议将主要计算开销由O(n)的密文运算次数,降低为O(m)次,其中n是向量的维数,m是向量中非零元素数量;在小批量的逻辑回归模型训练中,文本协议与通用安全多方计算框架ABY3相比有10%~30%的效率提升.

关键词：安全多方计算隐私保护机器学习秘密分享稀疏向量乘法隐私计算

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循环冲击下预加静载岩石损伤破坏机制

煤炭学报 2024年第4期49卷 1860-1872页

作者：王汉鹏王伟张冰邱廷麟侯夫斌山东大学齐鲁交通学院山东济南250061 山东大学岩土工程研究中心山东济南250061

为研究深部地下工程高地应力静载与采掘爆破施工等循环扰动耦合作用下岩石的损伤破坏机制,利用自主研发的多应变率动静叠加岩石力学试验系统,开展了不同预加静载(0.45σ_(c)、0.65σ_(c)、0.85σ_(c))叠加循环冲击荷载以及相同预加静载... 详细信息

为研究深部地下工程高地应力静载与采掘爆破施工等循环扰动耦合作用下岩石的损伤破坏机制,利用自主研发的多应变率动静叠加岩石力学试验系统,开展了不同预加静载(0.45σ_(c)、0.65σ_(c)、0.85σ_(c))叠加循环冲击荷载以及相同预加静载叠加不同频率(0.5、1.0、2.0 Hz)循环冲击荷载的砂岩动静叠加试验。试验结果表明:动静叠加试验中岩石峰值强度小于静载试验,最大变形量大于静载试验,表明动静叠加荷载对岩石损伤具有显著促进作用,且不同动静荷载叠加下岩石强度、变形、破坏等演化规律具有一致性,其中峰值强度、破碎持续时间与预加静载呈线性负相关,与循环冲击频率呈对数正相关;最大应变、裂隙分形维数、碎块分形维数与预加静载呈线性正相关,与循环冲击频率呈对数负相关;不同动静叠加下岩石表面裂隙与碎块粒径分形维数演化趋势基本一致,且前者略大于后者,表明岩石表面及内部裂隙发育的同步性,相比岩石内部三维应力状态,表面更利用裂隙萌生与扩展;不同动静叠加条件下岩样破坏模式发生转变,随着预加静载的增大或冲击频率的减小,破坏模式经历“斜面剪切破坏—竖向拉伸破坏—整体爆裂破坏”的转变,且爆裂破坏位置由底部向整体扩展。为定量表征循环冲击下预加静载岩石损伤机制,结合理论分析与试验数据,建立了综合考虑静载损伤与不同峰值、频率、次数循环冲击损伤以及应变率强化效应的动静叠加损伤因子,进而开展了4组不同参数下的动静叠加试验,理论计算与试验结果对照误差率分别为0.5%、1.8%、0.6%、1.7%,误差均较小;但基于动静叠加损伤因子的理论计算强度均小于试验强度,初步分析这是由于高频循环冲击下损伤发育存在细观滞后性,循环冲击实际产生的累积损伤小于单次冲击损伤的循环次数倍,后期可开展细观测试,探索循环冲击下岩石细观损伤演化规律,进一步完善理论模型。

关键词：岩石力学损伤机制破坏模式循环冲击预加静载

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基于跨模态特权信息增强的图像分类方法

软件学报 2024年

作者：李象贤郑裕泽马浩凯齐壮闫晓硕孟祥旭孟雷山东大学软件学院

图像分类算法的性能受限于视觉信息的多样性和背景噪声的影响,现有研究通常采用跨模态约束或异构特征对齐算法学习可判别力强的视觉表征.然而,模态异构带来的特征分布差异等问题限制了视觉表征的有效学习.针对该问题,提出一种基于跨模... 详细信息

图像分类算法的性能受限于视觉信息的多样性和背景噪声的影响,现有研究通常采用跨模态约束或异构特征对齐算法学习可判别力强的视觉表征.然而,模态异构带来的特征分布差异等问题限制了视觉表征的有效学习.针对该问题,提出一种基于跨模态语义信息推理和融合的图像分类框架(CMIF),引入图像语义描述及统计先验知识作为特权信息,使用特权信息学习范式在模型训练阶段指导图像特征从视觉空间向语义空间映射,提出类感知的信息选择算法(CIS)学习图像的跨模态增强表征.针对表征学习中的异构特征差异性问题,使用部分异构对齐算法(PHA)实现视觉特征与特权信息中提取的语义特征的跨模态对齐.为进一步在语义空间中抑制视觉噪声带来的干扰,提出基于图融合的CIS算法选取重构语义表征中的关键信息,从而形成对视觉预测信息的有效补充.在跨模态分类数据集VireoFood-172和NUS-WIDE上的实验表明, CMIF能够学习鲁棒的图像语义特征,并且能够作为通用框架在基于卷积的ResNet-50和基于Transform架构的ViT图像分类模型上取得稳定的性能提升.

关键词：图像分类跨模态学习特权信息特征对齐图卷积网络

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L法向优化与特征修正的点云去噪

计算机辅助设计与图形学学报 2024年

作者：容宇宙马龙周元峰山东大学软件学院

针对点云去噪中噪声的去除与特征细节保留之间的权衡问题，提出一种既能有效地去除噪声又能修复尖锐特征的方法. 首先结合法向一阶差和二阶差进行基于L0最小化的法向优化，根据优化后的法向实施预去噪; 随后构造局部二面角标架，实... 详细信息

针对点云去噪中噪声的去除与特征细节保留之间的权衡问题，提出一种既能有效地去除噪声又能修复尖锐特征的方法. 首先结合法向一阶差和二阶差进行基于L0最小化的法向优化，根据优化后的法向实施预去噪; 随后构造局部二面角标架，实现尖锐特征区域点的提取; 最后根据尖锐特征附近区域的几何信息进行法向修正，完成最终的去噪. 在上百个公开模型数据中，对不同结构类型的表面及各级噪声强度进行去噪实验的结果表明，与各种主流去噪方法相比，所提方法在去除离群点的同时，对原结构尖锐特征有着更高的还原程度.

关键词：点云去噪 L 优化二阶法向差尖锐特征分析特征修正

心脏康复患者运动恐惧体验质性研究的Meta整合

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中华护理杂志 2024年第4期59卷 474-481页

作者：刘建萍郭卫婷高伟王文君盛源范春梅鲁琦刘德山山东大学齐鲁医院急诊科济南市250012 山东大学齐鲁医院PICC门诊济南市250012 山东大学齐鲁医院中医科济南市250012 山东大学护理与康复学院

目的系统分析与评价心脏康复患者运动恐惧的心理体验。方法检索PubMed、Web of Science、Ovid电子期刊全文数据库、Embase、CINAHL、PsycINFO、Cochrane Library、中国知网、中国生物医学文献数据库、万方数据库、维普数据库及美国心脏... 详细信息

目的系统分析与评价心脏康复患者运动恐惧的心理体验。方法检索PubMed、Web of Science、Ovid电子期刊全文数据库、Embase、CINAHL、PsycINFO、Cochrane Library、中国知网、中国生物医学文献数据库、万方数据库、维普数据库及美国心脏协会、欧洲心脏病学会、美国心肺康复协会等网站关于心脏康复患者运动恐惧体验的质性研究,检索时限为建库至2023年6月。根据澳大利亚乔安娜布里格斯研究所循证卫生保健中心质性研究质量评价标准(2016版)评价文献质量,采用汇集性整合法进行Meta整合。结果共纳入14篇文献,提取45个明确的研究结果,将相似结果归纳成10个类别,3个整合结果:运动恐惧受多重因素影响;运动恐惧影响患者生活体验;降低运动恐惧的策略。结论护理人员应重视心脏康复患者运动恐惧心理,采取相应干预措施,协助患者克服运动恐惧的心理障碍,完善个性化运动方案,提高身体活动水平。

关键词：心脏康复运动恐惧心理体验质性研究 Meta整合循证护理学

局域共振超材料表面波屏障带隙特性与隔振性能

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岩土力学 2024年第3期45卷 750-758,787页

作者：厉超庄培芝李利平张思峰周冲山东建筑大学交通工程学院山东济南250101 山东大学齐鲁交通学院山东济南250002 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

为有效解决轨道交通运营引发的地面振动问题,基于声学超材料概念提出一种局域共振超材料表面波屏障(locally resonant metamaterial surface wave barrier,简称LRMB)隔振方法,并采用混凝土和橡胶垫层构造出屏障结构。根据半无限空间弹... 详细信息

为有效解决轨道交通运营引发的地面振动问题,基于声学超材料概念提出一种局域共振超材料表面波屏障(locally resonant metamaterial surface wave barrier,简称LRMB)隔振方法,并采用混凝土和橡胶垫层构造出屏障结构。根据半无限空间弹性动力学理论,推导LRMB带隙计算的解析式,分析橡胶垫、混凝土参数对LRMB带隙特性的影响规律。基于轨道交通地面振动实测数据,探讨LRMB的隔振效果。研究结果表明:LRMB表面波带隙产生主要与其竖向振动有关,基于该模式建立的带隙计算方法是准确的;LRMB橡胶垫厚度增大,带隙起始频率降低,带隙宽度增大;LRMB橡胶垫宽度增大,带隙起始频率升高,带隙宽度减小;LRMB混凝土质量增大,带隙起始频率降低,带隙宽度增大;LRMB原胞数量增多,隔振效率提升,隔振效率达到20~25 dB;以济南轨道交通1号线工程为例,采用LRMB后地面振动衰减可达70%~80%,验证了LRMB的良好隔振性能。

关键词：声学超材料表面波波屏障带隙特性隔振性能

轨道交通站域集聚效应及其影响因素协调关系评价

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北京交通大学学报 2024年

作者：张汝华杨琦琳陈文豪陈雷钰赵冰山东大学齐鲁交通学院

为探究轨道新线开通前后站域空间要素集聚演变规律，构建轨道站域要素集聚指标集，建立集聚指标与影响因素协调评价方法。首先，基于多源数据建立北京地铁6号线站域业态、人口、用地的空间集聚指标，探究轨道交通建成前后集聚指数的时... 详细信息

为探究轨道新线开通前后站域空间要素集聚演变规律，构建轨道站域要素集聚指标集，建立集聚指标与影响因素协调评价方法。首先，基于多源数据建立北京地铁6号线站域业态、人口、用地的空间集聚指标，探究轨道交通建成前后集聚指数的时空演变趋势。其次，构建集聚指数与影响因素的逐步回归分析模型与随机森林算法，探究促使空间要素集聚的最大驱动力。最后，采用数据包络分析法（Data Envelopment Analysis，DEA）建立轨道交通站域交通条件与集聚指标的协调关系评价体系，提出处于不同协调度等级的站域协调优化对策。研究结果表明：轨道线路开通能够促使各要素向中心圈层集聚，但对中心区站点的空间要素集聚影响有限，城市边缘区域的站域空间集聚指数提升明显；交通条件是站域空间集聚作用的主要驱动力；北京地铁6号线站域交通条件与空间集聚的整体协调发展指数较高，但位于城市边缘的站域交通投入冗余、产出不足，需提升站域居住及商业建设规模，使站域空间集聚与交通条件相协调。

关键词：轨道交通站域集聚效应逐步回归分析数据包络分析法协调关系评价