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MSIANet:多尺度交互注意力人群计数网络

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电子与信息学报 2023年第6期45卷 2236-2245页

作者：张世辉赵维勃王磊王威李群鹏燕山大学信息科学与工程学院秦皇岛066004 河北省计算机虚拟技术与系统集成重点实验室秦皇岛066004

尺度变化、遮挡和复杂背景等因素使得拥挤场景下的人群数量估计成为一项具有挑战性的任务。为了应对人群图像中的尺度变化和现有多列网络中规模限制及特征相似性问题,该文提出一种多尺度交互注意力人群计数网络(Multi-Scale Interactive... 详细信息

尺度变化、遮挡和复杂背景等因素使得拥挤场景下的人群数量估计成为一项具有挑战性的任务。为了应对人群图像中的尺度变化和现有多列网络中规模限制及特征相似性问题,该文提出一种多尺度交互注意力人群计数网络(Multi-Scale Interactive Attention crowd counting Network,MSIANet)。首先,设计了一个多尺度注意力模块,该模块使用4个具有不同感受野的分支提取不同尺度的特征,并将各分支提取的尺度特征进行交互,同时,使用注意力机制来限制多列网络的特征相似性问题。其次,在多尺度注意力模块的基础上设计了一个语义信息融合模块,该模块将主干网络的不同层次的语义信息进行交互,并将多尺度注意力模块分层堆叠,以充分利用多层语义信息。最后,基于多尺度注意力模块和语义信息融合模块构建了多尺度交互注意力人群计数网络,该网络充分利用多层次语义信息和多尺度信息生成高质量人群密度图。实验结果表明,与现有代表性的人群计数方法相比,该文提出的MSIANet可有效提升人群计数任务的准确性和鲁棒性。

关键词：人群计数估计密度图注意力机制多尺度特征

基于激光诱导荧光的土壤石油污染物荧光仿真研究

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中国激光 2024年第5期51卷 213-221页

作者：谢贝贝周炫宇赵佳伟王智翀燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 河北省计算机虚拟技术与系统集成重点实验室河北秦皇岛066004

激光诱导荧光(LIF)技术是一种主动式的遥感光学探测技术。土壤是常见的天然多孔介质,与石油混合后油滴会进入其孔隙内部,其独特的结构可以使光线发生多次反射和吸收,这种现象导致LIF探测土壤石油污染物获得的荧光分布具有差异性。笔者... 详细信息

激光诱导荧光(LIF)技术是一种主动式的遥感光学探测技术。土壤是常见的天然多孔介质,与石油混合后油滴会进入其孔隙内部,其独特的结构可以使光线发生多次反射和吸收,这种现象导致LIF探测土壤石油污染物获得的荧光分布具有差异性。笔者根据土壤含油量的多少以及分布特点,将土壤石油污染物分为油泥与含油土壤,基于蒙特卡罗方法和多孔介质的隐函数表示法,分别建立油泥和含油土壤的荧光仿真模型,采用荧光转换效率(接收荧光功率与发射激光功率的比值)表征荧光强度,从不同出射方向分析发射出土壤的荧光分布情况。通过模拟不同油品污染的油泥和含油土壤在不同入射天顶角、孔隙率、孔隙密度下的荧光转换效率,分析不同油品、LIF系统参数和土壤因素对荧光分布的影响。仿真结果表明:对于同种石油污染的油泥和含油土壤,油泥因较高的含油量导致荧光信号强于含油土壤;当激光垂直入射时,LIF系统收集的荧光信号强度最高,入射角度增大会导致荧光信号强度逐渐减弱;土壤石油污染物的荧光强度会随着孔隙率的增大而增大,随着孔隙密度的增大而减小;在激光照射下,轻质原油污染的土壤由于吸收系数较低,产生的荧光信号要弱于重质石油污染的土壤。本研究为LIF探测陆地溢油污染提供了理论和技术支持。

关键词：光谱学激光诱导荧光蒙特卡罗多孔介质土壤石油污染物荧光仿真

基于多尺度特征结合细节恢复的单幅图像去雾方法

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电子与信息学报 2022年第11期44卷 3967-3976页

作者：张世辉路佳琪宋丹丹张晓微燕山大学信息科学与工程学院秦皇岛066004 河北省计算机虚拟技术与系统集成重点实验室秦皇岛066004

为提高单幅图像去雾方法的准确性及其去雾结果的细节可见性,该文提出一种基于多尺度特征结合细节恢复的单幅图像去雾方法。首先,根据雾在图像中的分布特性及成像原理,设计多尺度特征提取模块及多尺度特征融合模块,从而有效提取有雾图像... 详细信息

为提高单幅图像去雾方法的准确性及其去雾结果的细节可见性,该文提出一种基于多尺度特征结合细节恢复的单幅图像去雾方法。首先,根据雾在图像中的分布特性及成像原理,设计多尺度特征提取模块及多尺度特征融合模块,从而有效提取有雾图像中与雾相关的多尺度特征并进行非线性加权融合。其次,构造基于所设计多尺度特征提取模块和多尺度特征融合模块的端到端去雾网络,并利用该网络获得初步去雾结果。再次,构造基于图像分块的细节恢复网络以提取细节信息。最后,将细节恢复网络提取出的细节信息与去雾网络得到的初步去雾结果融合得到最终清晰的去雾图像,实现对去雾后图像视觉效果的增强。实验结果表明,与已有代表性的图像去雾方法相比,所提方法能够对合成图像及真实图像中的雾进行有效去除,且去雾结果细节信息保留完整。

关键词：图像去雾细节恢复多尺度特征非线性加权融合

基于逆扰动融合生成对抗网络的对抗样本防御方法

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电子学报 2023年第4期51卷 879-884页

作者：张世辉张晓微宋丹丹杨永亮左东旭燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 河北省计算机虚拟技术与系统集成重点实验室河北秦皇岛066004

为了有效抵御对抗样本误导深度神经网络模型,提出一种基于逆扰动融合生成对抗网络的对抗样本防御方法(Inverse Perturbation Fusing Generative Adversarial Network,IP-GAN).充分利用对抗样本中的对抗扰动信息,确定以逆扰动作为对抗样... 详细信息

为了有效抵御对抗样本误导深度神经网络模型,提出一种基于逆扰动融合生成对抗网络的对抗样本防御方法(Inverse Perturbation Fusing Generative Adversarial Network,IP-GAN).充分利用对抗样本中的对抗扰动信息,确定以逆扰动作为对抗样本防御方法的研究出发点,并从高维特征空间进行有效性分析.IP-GAN方法借鉴生成对抗网络思想,以生成器架构作为逆扰动构造模型,依据对抗样本构造相应的逆扰动用于获取重构样本,并引入深度神经网络模型指导逆扰动优化方向,最终将重构样本输入至深度神经网络模型获取正确分类结果.实验结果表明,所构造的逆扰动可有效消除对抗扰动,辅助DNN模型正确识别并分类对抗样本,与现有最新防御方法相比,IP-GAN方法在MNIST和ImageNet数据集上防御成功率分别平均提高了0.86%和2.96%.

关键词：对抗样本生成对抗网络逆扰动对抗扰动消除防御方法

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大规模时序图中种子节点挖掘算法研究

通信学报 2022年第9期43卷 157-168页

作者：邹晓红许成伟陈晶宋彪王明月燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 河北省计算机虚拟技术与系统集成重点实验室河北秦皇岛066004

针对现有基于时序图的影响力最大化算法多因时间效率低或影响范围窄,不适用于大规模网络的问题,提出了一种融合启发式算法和贪心策略的种子节点挖掘算法(CHG)。首先,基于时序图中信息传播的时序性,给出了节点二阶度概念,并以此对节点影... 详细信息

针对现有基于时序图的影响力最大化算法多因时间效率低或影响范围窄,不适用于大规模网络的问题,提出了一种融合启发式算法和贪心策略的种子节点挖掘算法(CHG)。首先,基于时序图中信息传播的时序性,给出了节点二阶度概念,并以此对节点影响力进行启发式评估;其次,根据影响力评估结果对节点进行初步过滤筛选,构建候选种子节点集;最后,通过计算候选种子节点的边际效应,解决节点间影响范围重叠问题,保证获取最优种子节点组合。在3个不同规模的时序网络数据集上进行了实验,实验结果表明,所提算法在相对较短的运行时间下,仍能够保证所得种子节点集具有较高的网络全局影响力,在时间效率与种子节点集影响范围2个方面取得了更好的平衡。

关键词：时序图影响力最大化种子节点挖掘信息传播边际效应

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基于LIF的土壤石油污染物荧光仿真研究

中国激光 2023年

作者：谢贝贝周炫宇赵佳伟王智翀河北省计算机虚拟技术与系统集成重点实验室燕山大学信息科学与工程学院

激光诱导荧光(LIF)技术是一种主动式的遥感光学探测技术。土壤是常见的天然多孔介质，与石油混合后油滴进入孔隙内部，其独特的结构可以使光线发生多次的反射和吸收现象，这种现象会导致LIF探测土壤石油污染物获得的荧光分布具有差异性... 详细信息

激光诱导荧光(LIF)技术是一种主动式的遥感光学探测技术。土壤是常见的天然多孔介质，与石油混合后油滴进入孔隙内部，其独特的结构可以使光线发生多次的反射和吸收现象，这种现象会导致LIF探测土壤石油污染物获得的荧光分布具有差异性。本文根据土壤含油量的多少以及分布特点，将土壤石油污染物分为油泥与含油土壤，基于蒙特卡罗方法和多孔介质的隐函数表示法，分别建立油泥和含油土壤的荧光仿真模型，采用荧光转换效率(接收荧光功率与发射激光功率的比值)表征荧光强度，并从不同出射方向分析发射出土壤的荧光分布情况。通过模拟不同油品污染的油泥和含油土壤在不同入射天顶角、孔隙率、孔隙密度下的荧光转换效率，分析不同油品、LIF系统参数和土壤因素对荧光分布的影响。仿真结果表明，同种石油污染的油泥和含油土壤，油泥因其较高的含油量导致荧光信号强于含油土壤；当激光垂直入射时，LIF系统收集的荧光信号强度最高，而入射角度增大会导致荧光信号强度逐渐降低；土壤石油污染物的荧光强度会随着孔隙率的增大而增大，随着孔隙密度的增大而减小；轻质石油污染的土壤受激光照射时，由于石油吸收系数较低，产生的荧光信号要弱于重质石油污染的土壤。该研究为LIF探测陆地溢油污染提供理论和技术支持。

关键词：激光诱导荧光蒙特卡罗多孔介质土壤石油污染物荧光仿真

基于中文语义−音韵信息的语音识别文本校对模型

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通信学报 2022年第11期43卷 65-79页

作者：仲美玉吴培良窦燕刘毅孔令富燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 河北省计算机虚拟技术与系统集成重点实验室河北秦皇岛066004 河北省软件工程重点实验室河北秦皇岛066004

为了研究拼音对检测和纠正语音识别文本错误的影响,提出了一种基于中文语义−音韵信息的文本校对模型。定义了5种拼音编码方法构建字符−音韵嵌入向量,以此作为基于GRU的Seq2Seq模型的输入,并应用注意力机制提取语句的语义−音韵信息来校... 详细信息

为了研究拼音对检测和纠正语音识别文本错误的影响,提出了一种基于中文语义−音韵信息的文本校对模型。定义了5种拼音编码方法构建字符−音韵嵌入向量,以此作为基于GRU的Seq2Seq模型的输入,并应用注意力机制提取语句的语义−音韵信息来校对语音识别文本错误。针对标注语料不足的问题,提出了一种基于拼音声韵置换的数据增强方法。在AISHELL-3公开数据集的实验结果表明,拼音携带的音韵信息有利于校对语音识别文本错误,所提方法可提升模型的检错性能。

关键词：文本校对语音识别拼音注意力机制

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基于质心投影波动的离群点检测算法

计算机集成制造系统 2022年第12期28卷 3869-3878页

作者：张忠平张玉停刘伟雄邓禹燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 河北省计算机虚拟技术与系统集成重点实验室河北秦皇岛066004 河北省软件工程重点实验室河北秦皇岛066004

离群点检测是数据挖掘研究的一个重要领域。在传统基于近邻的离群点检测方法中,k近邻关系被广泛使用。然而,随着数据分布的多样化和数据维度的增加,基于k近邻关系算法检测离群点的过程中易受不同类簇影响而检测效果不佳。针对以上问题,... 详细信息

离群点检测是数据挖掘研究的一个重要领域。在传统基于近邻的离群点检测方法中,k近邻关系被广泛使用。然而,随着数据分布的多样化和数据维度的增加,基于k近邻关系算法检测离群点的过程中易受不同类簇影响而检测效果不佳。针对以上问题,首先通过引入近邻树代替k近邻关系生成新的邻域集合,提出质心投影的概念用来刻画数据对象与其邻居点的分布特征,其次在数据对象邻居点逐渐增多的过程中,离群点和内部点质心投影变化不同,采用质心投影波动来衡量每个数据对象的离群程度,最终提出了基于质心投影波动的离群点检测算法。通过在人工数据集和真实数据集下进行的实验表明,该算法能有效且较为全面地检测离群点。

关键词：数据挖掘离群点检测 k近邻近邻树质心投影波动

面向服务质量感知云API推荐系统的数据投毒攻击检测方法

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通信学报 2023年第8期44卷 155-167页

作者：陈真乞文超鲍泰宇申利民燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 燕山大学河北省计算机虚拟技术与系统集成重点实验室河北秦皇岛066004

针对现有研究通常假设云API推荐系统的服务质量数据是可靠的,忽略了开放网络环境中恶意用户对云API推荐系统的数据投毒攻击的问题,提出了一种基于多特征融合的数据投毒攻击检测方法。首先,依据设计的相似性度量函数构建用户连通网络图,... 详细信息

针对现有研究通常假设云API推荐系统的服务质量数据是可靠的,忽略了开放网络环境中恶意用户对云API推荐系统的数据投毒攻击的问题,提出了一种基于多特征融合的数据投毒攻击检测方法。首先,依据设计的相似性度量函数构建用户连通网络图,并利用Node2vec捕获用户邻域特征;其次,采用稀疏自编码器挖掘用户服务质量深度特征,并构建基于服务质量数据加权平均偏差的用户解释特征。进一步,融合用户邻域特征、服务质量深度特征和解释特征建立基于支持向量机的虚假用户检测模型,并使用网格搜索和交替迭代优化策略学习模型参数,继而实现虚假用户检测。最后,通过多组实验验证了所提方法的有效性和优越性,实现了服务质量感知云API推荐系统在数据端的投毒攻击防御。

关键词：推荐系统云API 服务质量数据投毒攻击检测