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长视频的超级帧切割视觉内容解释方法

北京工业大学学报 2024年第7期50卷 805-813页

作者：魏英姿刘王杰沈阳理工大学信息科学与工程学院沈阳110158

针对现有基于编码解码的视频描述方法存在的对视频较长、在视频场景切换频繁情况下视觉特征提取能力不足或关键性片段捕获能力不足等视频描述不佳的问题,提出一种基于超级帧切割长视频的视频字幕方法。首先,提出超级帧提取算法,计算关... 详细信息

针对现有基于编码解码的视频描述方法存在的对视频较长、在视频场景切换频繁情况下视觉特征提取能力不足或关键性片段捕获能力不足等视频描述不佳的问题,提出一种基于超级帧切割长视频的视频字幕方法。首先,提出超级帧提取算法,计算关键视频时间占比率以满足视频浏览时长限制,缩短视频检索时间。然后,构建两层筛选模型以自适应提取超级帧,过滤冗余关键帧,执行多场景语义描述。将保留的关键帧嵌入周围帧,利用深层网络模型以及小卷积核池化采样域获取更多的视频特征,克服了经典视频标题方法不能直接用于处理长视频的困难。最后,通过用长短时记忆模型代替循环神经网络解码生成视频标题,给出视频内容的分段解释信息。在YouTube数据集视频、合成视频和监控长视频上进行测试,采用多种机器翻译评价指标评估了该方法的性能,均获得了不同程度的提升。实验结果表明,该方法在应对视频场景切换频繁、视频较长等挑战时,能够获得较好的片段描述。

关键词：超级帧切割时间占比率多场景语义视觉特征长短时记忆模型视频标题

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面向图数据的量子行走模型及算法研究进展

计算机科学与探索 2024年第7期18卷 1748-1761页

作者：梁文张文波沈阳理工大学信息科学与工程学院沈阳110159

作为量子计算的通用计算模型,量子行走广泛应用于安全通信、快速搜索、相似性计算以及图挖掘等领域。现阶段研究者对量子行走的设计思路、未来发展以及模型与算法间的相互关系关注甚少,忽略了量子行走的量子特性在图计算等应用中的理论... 详细信息

作为量子计算的通用计算模型,量子行走广泛应用于安全通信、快速搜索、相似性计算以及图挖掘等领域。现阶段研究者对量子行走的设计思路、未来发展以及模型与算法间的相互关系关注甚少,忽略了量子行走的量子特性在图计算等应用中的理论优势。聚焦面向图数据的量子行走模型及算法,首先,分析量子行走的核心设计策略及其理论优势,归纳相关算法核心算符的构造形式与空间维度特征,厘清模型与算法间的逻辑联系;其次,依据离散时间和连续时间的分类,梳理不同图数据上量子行走模型的研究进展及设计难点,总结量子行走从规则图向不规则图上扩展的演化趋势;进一步,围绕图相似性计算、空间搜索以及图挖掘三项应用系统地介绍量子行走算法的研究进展,分析相关算法的技术特征、优势及不足;最后,从效率优化、精度提升、幺正约束以及图重构等角度,对面向图数据的量子行走模型与算法未来发展方向进行了展望。

关键词：量子计算量子行走图结构数据离散时间连续时间图挖掘

一种跳转向量的隐性加权分数傅里叶变换通信方法

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数据采集与处理 2024年第2期39卷 445-455页

作者：刘芳黄珂婷侯宇冯永新沈阳理工大学信息科学与工程学院沈阳110159

加权分数傅里叶变换(Weighted fractional Fourier transform,WFRFT)技术可以极大地改变信号的特性,使信号的统计特性多样化,从而有效地保障通信信息安全。为解决单参数WFRFT通信抗扫描能力不足的问题,以单参数WFRFT为切入点,深入研究... 详细信息

加权分数傅里叶变换(Weighted fractional Fourier transform,WFRFT)技术可以极大地改变信号的特性,使信号的统计特性多样化,从而有效地保障通信信息安全。为解决单参数WFRFT通信抗扫描能力不足的问题,以单参数WFRFT为切入点,深入研究单参数分数域的形成机理,分析其潜在的微观特征和暗特征,从而提出了一种基于跳转向量的隐性WFRFT通信方法(Implicit WFRFT communication method of jump vector,IWVJ)。利用调制阶数与星座图的关系,建立了跳变矩阵和跳变向量,并以此制定了控制规则。此外,通过跳变向量控制获得动态调制阶数,从而达到安全通信的目的。仿真结果表明,IWVJ方法对授权接收机具有较高的反变换解调相似度和较低的误码率,相比于具有普适扫描能力的非授权接收机性能更优。同时对解调阶数误差、基础调制阶数和跳转频率等参数的设置给出了适用的建议,使IWVJ方法能够更好地应用于通信系统,为具有抗干扰、抗截获和抗欺骗能力的保密通信提供技术依据。

关键词：加权分数傅里叶变换调制阶数安全通信扫描

一种基于生成对抗网络模型的工件图像数据增广方法

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信息与控制 2024年第4期 520-528页

作者：赵忠文魏英姿付垚沈阳理工大学信息科学与工程学院

生成对抗网络(generative adversarial network, GAN)往往需要大量的训练数据才能生成高质量图像，而制造业工件训练数据严重匮乏，难以利用传统GAN模型进行数据增广。为此，提出一种能够以小规模工件数据集训练生成高质量工件图像的GA... 详细信息

生成对抗网络(generative adversarial network, GAN)往往需要大量的训练数据才能生成高质量图像，而制造业工件训练数据严重匮乏，难以利用传统GAN模型进行数据增广。为此，提出一种能够以小规模工件数据集训练生成高质量工件图像的GAN模型，作为少样本工件数据集的增广方法。对生成器和鉴别器融入自注意力机制，依据工件孔洞分布特点创建注意力掩码与注意力映射进行加权，以提高工件孔洞区域与周围像素点的相关性，在一定程度上减少对大规模训练数据的依赖。重新设计残差结构并应用于生成器，利用上采样和卷积组合的方式改善生成图像的“棋盘格伪影”现象，以提高生成图像的逼真度。损失函数采用Wasserstein距离和特征匹配损失加权相结合的形式。与传统GAN对比，所提模型生成工件图像的FID分数降低至100.91, SSIM分数提升至0.906。经所提GAN模型数据增广后，基于YOLOv8算法的工件缺陷检测模型的mAP值提升至92.7%,可为工业检测训练样本不足提供解决方案。

关键词：数据增强图像生成生成对抗网络自注意力机制缺陷检测

Zn_(3)(As_(1-x)P_(x))_(2)纳米结构制备及光谱特性研究

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1934-1939页

作者：王浩孙乃坤庞超王志帅陈上峰李武田辉岱钦沈阳理工大学理学院辽宁沈阳110159

Zn_(3)As_(2)与Zn_(3)P_(2)具有相同的伪立方晶格结构,它们具有较高的电子迁移率、较窄的直接带隙和良好的空气稳定性,在光电器件领域呈现出广泛的应用前景。目前关于Zn_(3)As2-Zn_(3)P_(2)固溶体纳米结构的研究相对较少,采用高气压烧... 详细信息

Zn_(3)As_(2)与Zn_(3)P_(2)具有相同的伪立方晶格结构,它们具有较高的电子迁移率、较窄的直接带隙和良好的空气稳定性,在光电器件领域呈现出广泛的应用前景。目前关于Zn_(3)As2-Zn_(3)P_(2)固溶体纳米结构的研究相对较少,采用高气压烧结技术得到Zn_(3)(As_(1-x)P_(x))_(2)(x=0、0.05、0.1)母合金,再利用化学气相沉积方法合成出多种形态的Zn_(3)(As_(1-x)P_(x))_(2)纳米结构,包括宏观尺寸的纳米带(长度3~10 mm;宽度1~4 mm;厚度约20μm)、纳米帆、纳米棒及纳米银簪等。系统的研究了P掺杂对相组成、元素含量、微结构以及光谱特性的影响。X射线衍射(XRD)结果表明,Zn_(3)(As_(1-x)P_(x))_(2)宏观纳米带样品的主相为α′相,随着P掺杂含量的增加,(224)衍射峰向右发生偏移,表明晶格常数减小。电子能谱分析显示P理论值(光致发光光谱)掺杂含量值x=0.05和x=0.1的Zn_(3)(As_(1-x)P_(x))_(2)母合金纳米带中P的实际含量分别为x=0.026及x=0.062。微结构分析表明,Zn_(3)As_(2)宏观纳米带的生长模式为沿〈221〉晶面菱形层状生长,P掺杂使纳米带的宏观尺寸减小,生长模式由菱形层状生长转变为纳米颗粒堆积层状生长。纳米带样品的拉曼光谱在79、97、198、320、428和1107 cm^(-1)出现特征峰,P掺杂导致拉曼光谱中1107 cm^(-1)特征峰发生蓝移,傅里叶红外光谱(FTIR)中1101和1599 cm^(-1)特征峰与PL谱中的300、422和635 nm特征峰也发生蓝移。Zn_(3)As_(2)与Zn_(3)(As_(0.974)P_(0.026))_(2)纳米带光电流与电压的线性关系良好,存在较好的欧姆特性,P掺杂后的Zn_(3)(As_(0.974)P_(0.026))2纳米带在900 nm条件下的光响应最为敏感。

关键词： Zn_(3)(As_(1-x)P_(x))_(2) Zn_(3)As_(2) 纳米带固溶体

结合混合卷积和多尺度注意力的视频异常检测算法

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液晶与显示 2024年第8期39卷 1128-1137页

作者：杨大为刘志权王红霞沈阳理工大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110159

基于U-net风格的无监督视频异常检测模型有着较好的检测效果,但由于普通卷积运算使用固有的局部特性,使U-Net风格的编码器无法有效地提取全局上下文信息,并且使用简单的跳跃连接无法获得有效的特征信息,使用的L2损失函数是仅考虑了像素... 详细信息

基于U-net风格的无监督视频异常检测模型有着较好的检测效果,但由于普通卷积运算使用固有的局部特性,使U-Net风格的编码器无法有效地提取全局上下文信息,并且使用简单的跳跃连接无法获得有效的特征信息,使用的L2损失函数是仅考虑了像素级别的差异而无法捕捉图像的结构特征。对此提出了结合混合卷积和多尺度注意力的视频异常检测算法,并加入结构相似性损失函数(SSIM)优化模型。具体来说,在编码器最后一层添加混合卷积模块,混合空间和位置的特征来提取全局上下文信息。在编码器和解码器之间的跳跃连接中添加多尺度注意力模块,使模型能提取更有价值的特征,实现有效的跳跃连接。使用参数约束结构相似性损失函数与L2损失函数的权重,从而更准确地优化模型。实验结果表明,所提算法在UCSD-Ped2和CUHK Avenue公开数据集上的AUC指标达到96.7%和86.1%,与改进前的模型相比提高了1.6%和1.4%,证明了所提模型的有效性。

关键词：上下文信息跳跃连接混合卷积多尺度注意力结构相似性

基于比特重组快速模约简的高面积效率椭圆曲线标量乘法器设计

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电子与信息学报 2024年第1期46卷 344-352页

作者：刘志伟张琦黄海杨晓秋陈冠百赵石磊于斌哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院哈尔滨150080

针对现有椭圆曲线密码标量乘法器难以兼顾灵活性和面积效率的问题,该文设计了一种基于比特重组快速模约简的高面积效率标量乘法器。首先,根据椭圆曲线标量乘的运算特点,设计了一种可实现乘法和模逆两种运算的硬件复用运算单元以提高硬... 详细信息

针对现有椭圆曲线密码标量乘法器难以兼顾灵活性和面积效率的问题,该文设计了一种基于比特重组快速模约简的高面积效率标量乘法器。首先,根据椭圆曲线标量乘的运算特点,设计了一种可实现乘法和模逆两种运算的硬件复用运算单元以提高硬件资源使用率,并采用Karatsuba-Ofman算法提高计算性能。其次,设计了基于比特重组的快速模约简算法,并实现了支持secp256k1, secp256r1和SCA-256(SM2标准推荐曲线)快速模约简计算的硬件架构。最后,对点加和倍点的模运算操作调度进行了优化,提高乘法与快速模约简的利用率,降低了标量乘计算所需的周期数量。所设计的标量乘法器在55 nm CMOS工艺下需要275 k个等效门,标量乘运算速度为48 309次/s,面积时间积达到5.7。

关键词：椭圆曲线密码硬件实现 Secp256k1 标量乘快速模约简

基于稀疏多头自注意力的轨迹k NN查询方法

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吉林大学学报（工学版） 2024年第6期54卷 1756-1766页

作者：张丽平刘斌毓李松郝忠孝哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院哈尔滨150080

针对基于位置信息的应用产生的时空数据体积量巨大且带有经纬度、时间等多维属性,基于索引的轨迹查询方法无法获取轨迹的时空语义特征,其轨迹表示方式忽略了轨迹的时空相关性并且对于大规模轨迹数据查询效率较低的问题,提出了一种基于... 详细信息

针对基于位置信息的应用产生的时空数据体积量巨大且带有经纬度、时间等多维属性,基于索引的轨迹查询方法无法获取轨迹的时空语义特征,其轨迹表示方式忽略了轨迹的时空相关性并且对于大规模轨迹数据查询效率较低的问题,提出了一种基于稀疏多头自注意力机制的轨迹编码器。通过轨迹编码器可以提取轨迹的高阶语义特征,将轨迹表示为轨迹编码向量。在轨迹编码向量的基础上,提出了一种基于局部敏感哈希函数的轨迹查询方法,可以快速对大规模轨迹数据进行查询。理论研究和实验结果表明:本文轨迹查询方法在查询准确率和查询效率上优于目前已有的轨迹查询方法。

关键词：计算机应用时空数据轨迹数据挖掘深度学习轨迹表示学习多头自注意力

考虑同层后道工序的柔性设备网络综合调度算法

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电子与信息学报 2024年第7期46卷 2961-2969页

作者：谢志强刘冬梅哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院哈尔滨150000

针对柔性设备网络综合调度算法,难以合理选择加工设备加工相关工序进而影响产品完工时间的问题,该文提出考虑同层后道工序的柔性设备网络综合调度算法(SP-FENIS)。首先,采用逆序层优先策略,将各工序分配至逆序层待调度工序集;然后,提出... 详细信息

针对柔性设备网络综合调度算法,难以合理选择加工设备加工相关工序进而影响产品完工时间的问题,该文提出考虑同层后道工序的柔性设备网络综合调度算法(SP-FENIS)。首先,采用逆序层优先策略,将各工序分配至逆序层待调度工序集;然后,提出均值逆序紧后路径策略,确定了各逆序层待调度工序集中工序的调度顺序;最后,提出最早完工时间策略和设备空闲插入策略,当工序在柔性设备上最早完工时间相同时,考虑了在柔性设备上的加工时间和同层后道工序的加工设备,确定了目标工序的加工设备以及加工时间。实例表明,和已有算法相比,该算法能够缩短产品完工时间。

关键词：综合调度同层后道工序柔性设备网络均值逆序紧后路径最早完工时间