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嵌入式系统的需求描述综述

软件学报 2025年第1期36卷 27-46页

作者：陈小红刘少彬金芝上海市高可信计算重点实验室(华东师范大学) 高可信软件技术教育部重点实验室(北京大学) 北京大学计算机学院

随着嵌入式系统的广泛应用,其需求正变得越来越复杂,需求分析成为嵌入式系统开发的关键阶段,如何准确地建模和描述需求成为首要问题.系统地调研嵌入式系统的需求描述,并进行全面的比较分析,以便更深入地理解嵌入式系统需求的核心关注点... 详细信息

随着嵌入式系统的广泛应用,其需求正变得越来越复杂,需求分析成为嵌入式系统开发的关键阶段,如何准确地建模和描述需求成为首要问题.系统地调研嵌入式系统的需求描述,并进行全面的比较分析,以便更深入地理解嵌入式系统需求的核心关注点.首先采用系统化文献综述方法,对1979年1月–2023年11月间发表的相关文献进行识别、筛选、汇总和分析.通过自动检索和滚雪球等检索过程,筛选出150篇与主题密切相关的文献,力求文献综述的全面性.其次,从需求描述关注点、需求描述维度、需求分析要素等方面,分析现有嵌入式需求描述语言的表达能力.最后,总结现有嵌入式系统软件需求描述所面临的挑战,并针对嵌入式软件智能合成任务,提出对嵌入式系统需求描述方法表达能力的要求.

关键词：嵌入式系统需求描述需求描述语言需求分析系统需求

近20年海河流域陆地水储量变化与水量平衡分析

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南水北调与水利科技(中英文) 2025年

作者：沈浩楠张翀潘云首都师范大学资源环境与旅游学院水资源安全北京实验室地面沉降机理与防控教育部重点实验室

南水北调中线工程自2014年底起向海河流域供水，流域水量平衡是否发生以及发生了怎样的变化，是一个新的问题。为此，本研究基于重力卫星数据分析了2003—2023年南水北调工程中线调水前后海河流域陆地水储量与水量平衡变化，同时结合层... 详细信息

南水北调中线工程自2014年底起向海河流域供水，流域水量平衡是否发生以及发生了怎样的变化，是一个新的问题。为此，本研究基于重力卫星数据分析了2003—2023年南水北调工程中线调水前后海河流域陆地水储量与水量平衡变化，同时结合层次划分分析法探究了调水前后流域水量平衡因子对陆地水储量变化的影响程度与贡献率。结果表明：海河流域陆地水储量在南水北调前（2003—2014年）以－17.04mm/a的速率持续下降，调水后（2015—2023年）转变为＋4.8mm/a的上升趋势，这主要因为2021年强降水补给和南水北调的共同影响。降水量是主导海河流域水储量变化的首要因素，其次为蒸散量、径流量和调水量。上述四个因子对陆地水储量变化的平均贡献率分别为57.0%、34.0%、7.4%和1.6%，但在南水北调之后，径流和调水量的贡献率有所增大，降水和蒸散量的贡献率有所减少，显示了南水北调后海河流域水量平衡的新变化。研究凸显了强降水对海河流域水储量变化的显著影响，以及跨流域调水在流域水量平衡中的调节作用。

关键词：重力卫星陆地水储量变化南水北调海河流域水量平衡

一种基于核数据变换方法的遥感图像谱聚类算法

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林业工程学报 2025年

作者：赵海军陈华月崔梦天西华师范大学计算机学院西南民族大学计算机科学与技术学院

随着遥感图像在各行各业的日益广泛应用,遥感图像的处理变得愈来愈重要。为了实现谱聚类算法应用于林业工程中的遥感图像处理,本研究提出了一种新的基于核数据变换和基于角距离度量的谱聚类算法。首先,通过对基于多变量核特征提取的一... 详细信息

随着遥感图像在各行各业的日益广泛应用,遥感图像的处理变得愈来愈重要。为了实现谱聚类算法应用于林业工程中的遥感图像处理,本研究提出了一种新的基于核数据变换和基于角距离度量的谱聚类算法。首先,通过对基于多变量核特征提取的一般核熵成分分析法的分析,并基于信息论概念和核密度估计密切相关的瑞利二次熵,提出了一种新的最佳特征提取和无监督降维方法,即最佳核熵成分分析法。它根据类或聚类信息方面的数据结构,采用一个额外的旋转,使得成分之间的独立性最大化;在这些成分中最佳地捕捉数据的高信息势部分,直接找到关于保留成分的数量的最大化信息势的基,以确保得到的解比标准的核熵成分分析得到的解保留更多(或相等)的信息势;并提出了采用梯度上升法来求解最佳核熵成分分析优化问题,具体实现是采用了一种简单的提前终止方案,以确保梯度达到一个额外迭代不会显著修改成本函数的区域。其次,通过对最佳核熵成分分析变换和样本外扩展的分析,构建了一种基于角距离度量的谱聚类算法,它采用角距离度量的核k-均值聚类目标,而不是采用基于欧氏距离的度量。优化过程采用最佳核熵成分分析空间中的角距离,以保证收敛到局部最优,从而实现图像的聚类。基于多光谱卫星图像的实验结果表明,本研究提出的谱聚类算法不仅适用于遥感图像的云筛选问题,而且相比目前其他先进的聚类算法有更好的分类性能。

关键词：遥感图像非线性特征提取概率密度函数 k-均值瑞利熵谱聚类

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CARFB:即插即用的目标检测模块

计算机科学与探索 2025年第1期19卷 223-236页

作者：杨梅君姚若侠谢娟英陕西师范大学计算机科学学院西安710119

针对坐标注意力(CA)在水平和垂直方向特征的平均池化可能丢失目标显著特征,以及使用二维普通卷积对小目标特征学习不足的情况,提出了CARFB(coordinate attention and receptive field block)模块。该模块将CA的平均池化修改为平均+最大... 详细信息

针对坐标注意力(CA)在水平和垂直方向特征的平均池化可能丢失目标显著特征,以及使用二维普通卷积对小目标特征学习不足的情况,提出了CARFB(coordinate attention and receptive field block)模块。该模块将CA的平均池化修改为平均+最大池化,以保留输入特征在水平和垂直方向的显著和细节信息;利用RFB具有不同大小感受野的优势,在水平和垂直方向分别使用RFB模块代替CA的融合特征统一卷积,以同时提取不同大小目标的特征;引入包含不同大小卷积核和步长的CBS模块,替换CA的二维普通卷积,进一步提取水平和垂直方向的特征,得到重新加权的输出特征。CARFB模块在水平和垂直方向保存目标位置信息,利用不同感受野提取不同大小目标的强辨别性特征,从而具有更强的特征学习能力。为了验证提出的即插即用模块CARFB的性能,将其嵌入ObjectBox目标检测框架,得到ObjectBox-CARFB模型;用CARFB模块替换RFBnet中的RFB模块,得到CARFBnet目标检测模型。MSCOCO数据集的实验测试表明,ObjectBox-CARFB模型的性能得到全面提升,尤其对小目标的检测性能提升突出;PASCALVOC和MSCOCO数据集的实验结果表明,CARFBnet300和CARFBnet512的目标检测能力分别优于原始RFBnet300和RFBnet512模型,并优于其他同系列对比模型。提出的CARFB模块具有更强的特征学习能力,对不同尺度目标均能取得较好的检测效果,特别是在小目标检测方面,效果提升显著。提出的CARFB模块可以嵌入到任何一个卷积神经网络,能保存更多的目标信息,具有更强的特征学习能力和更高的网络性能,对不同尺度目标均能取得较好的检测效果,尤其对小目标的检测效果提升显著。

关键词：目标检测感受野模块(RFB) 坐标注意力小目标深度学习

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量子核判别分析算法

郑州大学学报（理学版） 2025年第1期57卷 61-66页

作者：康榕乘余凯张新林崧郭躬德福建师范大学计算机与网络空间安全学院福建福州350117 福建师范大学数字福建环境监测物联网实验室福建福州350117 福建师范大学数学与统计学院福建福州350117

核判别分析法通过核函数扩展了线性判别分析对非线性数据的处理能力,成为模式识别领域中一个重要的分支。然而,随着数据的指数增长,经典核判别分析算法在提取特征时会消耗大量计算资源。针对这一问题,利用量子叠加性和并行性提出了一种... 详细信息

核判别分析法通过核函数扩展了线性判别分析对非线性数据的处理能力,成为模式识别领域中一个重要的分支。然而,随着数据的指数增长,经典核判别分析算法在提取特征时会消耗大量计算资源。针对这一问题,利用量子叠加性和并行性提出了一种量子核判别分析算法。首先,借助量子随机存储器技术与控制旋转操作构造需要的类间矩阵和类内矩阵所对应的密度算子;然后,融入线性方程的求解思路并行获取特征态。理论分析表明,所提算法与经典算法相比具有指数级加速。

关键词：量子机器学习非线性判别分析核函数特征提取量子厄米特链积相位估计

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基于优势关系的多粒度Pythagorean模糊粗糙集的粒度选择方法

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河南师范大学学报(自然科学版) 2025年

作者：薛占熬杨梦丽辛现伟郑宇孙林河南师范大学计算机与信息工程学院河南师范大学智慧商务与物联网技术河南省工程实验室

在Pythagorean模糊粗糙集的基础上,结合优势关系与多粒度,提出了一种基于优势关系的多粒度Pythagorean模糊粗糙集模型,并对其进行研究.首先给出了优势关系的Pythagorean模糊粗糙集、Pythagorean模糊熵概念,讨论其性质,然后定义了在乐观... 详细信息

在Pythagorean模糊粗糙集的基础上,结合优势关系与多粒度,提出了一种基于优势关系的多粒度Pythagorean模糊粗糙集模型,并对其进行研究.首先给出了优势关系的Pythagorean模糊粗糙集、Pythagorean模糊熵概念,讨论其性质,然后定义了在乐观、悲观下的优势关系的多粒度Pythagorean模糊粗糙集4种模型,以及Pythagorean模糊贴近度,并证明了其性质,设计了其最优粒度选择算法.通过遂昌金矿优化采矿的案例,对该模型进行了分析,验证了其有效性.

关键词：优势关系 Pythagorean模糊集多粒度粗糙集模糊熵贴近度

DCaT:面向高分辨率场景的轻量级语义分割模型

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计算机工程与应用 2025年第1期61卷 252-262页

作者：黄科迪黄鹤鸣李伟樊永红青海师范大学计算机学院西宁810008 藏语智能信息处理及应用国家重点实验西宁810008

语义分割是计算机视觉中分析和理解场景的关键任务,但现有的分割模型需要较高的计算成本和内存需求,不适合高分辨率场景的轻量级语义分割。针对该问题,提出了一种新的面向高分辨率场景的轻量级语义分割模型DCaT。采用深度可分离卷积提... 详细信息

语义分割是计算机视觉中分析和理解场景的关键任务,但现有的分割模型需要较高的计算成本和内存需求,不适合高分辨率场景的轻量级语义分割。针对该问题,提出了一种新的面向高分辨率场景的轻量级语义分割模型DCaT。采用深度可分离卷积提取图像的局部语义;使用基于坐标感知和动态稀疏混合注意力的轻量级Transformer获取图像的全局语义;通过模块融合,在低级语义上注入高级语义;通过分割头输出像素预测标签。实验结果表明:与基线模型相比,DCaT在高分辨率数据集Cityscapes上的平均交并比提高了1.5个百分点,模型复杂度降低了26%,推理速度提升了12%。实现了高分辨率场景下模型复杂度与性能之间的更好平衡,证明了DCaT的有效性和实用性。

关键词：语义分割轻量化高分辨率 Transformer 稀疏注意力

对抗性增强的图像块位平面拆分缩略图保留加密

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河南师范大学学报（自然科学版） 2025年第1期53卷 92-99页

作者：李名崔清晨王曦张静李文泽河南师范大学计算机与信息工程学院河南新乡453007 河南师范大学河南省教育人工智能与个性化学习重点实验室河南新乡453007

随着个人图像数量日益增加,云服务开始在图像存储方面发挥重要作用.然而,将图像上传到云端将会面临隐私威胁.传统的加密方案对图像进行简单加密就可以保护图像隐私,但它牺牲了图像内容的可用性.近年来,缩略图保留加密(thumbnail preserv... 详细信息

随着个人图像数量日益增加,云服务开始在图像存储方面发挥重要作用.然而,将图像上传到云端将会面临隐私威胁.传统的加密方案对图像进行简单加密就可以保护图像隐私,但它牺牲了图像内容的可用性.近年来,缩略图保留加密(thumbnail preserving encryption,TPE)被提出,通过加密后保持缩略图不变使云中图像在不被非法第三方肉眼识别的同时能对用户具有可用性.但是现有的TPE方案没有考虑到机器学习对图像的隐私威胁.基于此,提出了一种新的TPE方案,该方案在加密过程中从对抗深度学习模型识别图像这一全新的角度出发,提高了保护图像隐私信息的能力.实验表明,所提出的方案能够在图像对用户具有可用性的同时抵抗人类肉眼和深度神经网络识别图像.

关键词：图像加密对抗性可用性隐私性

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基于无监督深度领域对抗适配的在线剩余寿命预测方法

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郑州大学学报（理学版） 2025年第1期57卷 81-87页

作者：刘可盈张艳娜毛文涛王纳河南师范大学计算机与信息工程学院河南新乡453007 智慧商务与物联网技术河南省工程实验室河南新乡453007

为解决未知工况下旋转设备在线剩余寿命(remaining useful life,RUL)预测时计算代价大和误差累积问题,提出一种基于无监督深度领域对抗适配的在线RUL预测方法。首先,利用离线退化数据和在线早期故障数据,构建深度领域对抗网络作为预训... 详细信息

为解决未知工况下旋转设备在线剩余寿命(remaining useful life,RUL)预测时计算代价大和误差累积问题,提出一种基于无监督深度领域对抗适配的在线RUL预测方法。首先,利用离线退化数据和在线早期故障数据,构建深度领域对抗网络作为预训练模型。其次,将在线贯序数据块输入预训练模型的回归预测器中重新领域适配,得到在线伪标签。最后,将预训练模型的结构和参数迁移到目标域模型,冻结目标域模型的部分参数,并利用在线数据块和伪标签对目标域模型剩余参数进行微调,实现在线数据的RUL动态预测。在IEEE PHM Challenge 2012轴承数据集上进行实验,结果表明,所提方法可以贯序、准确地预测在线轴承RUL值,为在线场景下的轴承RUL预测提供了一种实用化的解决方案。

关键词：剩余寿命预测迁移学习领域适配无监督学习在线学习

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