作者投稿和查稿 主编审稿 专家审稿 编委审稿 远程编辑

阅读排行

  • 一年内发表的文章
  • 两年内
  • 三年内
  • 全部
Please wait a minute...
  • 全选
    |
  • 图形图像处理
    刘洋, 陈俊, 胡诗佳, 赖佳华
    计算机工程. 2023, 49(10): 247-254. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0065825
    摘要 (1330) PDF全文 (915) HTML (66)   可视化   收藏

    对于同步定位与建图(SLAM)中主流的特征点法,特征匹配是估计相机运动的关键,然而在特征匹配过程中存在图像特征的局部特性、误匹配等问题,成为视觉SLAM的瓶颈。此外,特征点法生成的稀疏地图只能用于定位,无法满足更高层次的需求。针对ORB-SLAM3中ORB特征点匹配效率低且未能生成稠密地图的问题,提出一种改进的ORB-GMS匹配策略并在ORB-SLAM3系统中加入稠密点云构建线程来实现稠密建图。将运动平滑性约束作为特征点运动统计的方法,通过比较特征点邻域内的匹配数量和阈值快速判断当前匹配是否正确,将图片网格化并快速计算网格内特征点的匹配数量,进行相机的位姿估计。根据关键帧与相应位姿构建稠密点云地图,采用外点去除滤波和体素网格滤波减小点云规模。在TUM的RGB-D数据集上的实验结果表明,与ORB-SLAM3相比,该算法可以减少约50%的匹配耗时,同时在匹配数量上平均提升60%,定位平均误差降低32%。此外,与稀疏地图相比,该方法生成易于2次加工的稠密点云地图,扩大算法的应用场景。

  • 图形图像处理
    李嘉新, 侯进, 盛博莹, 周宇航
    计算机工程. 2023, 49(9): 256-264. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0065935
    摘要 (987) PDF全文 (1001) HTML (78)   可视化   收藏

    受遥感图像背景复杂、分辨率高、有效信息量少等因素影响,现有目标检测算法在检测小目标过程中存在错检、漏检等问题。提出基于YOLOv5的遥感小目标检测算法YOLOv5-RS。为有效减少图像中复杂背景和负样本的干扰,构建并行混合注意力模块,采用卷积替换全连接层和移除池化层的操作来优化注意力模块生成权重特征图的过程。为获取和传递更丰富且更具判别性的小目标特征,调整下采样倍数并在模型训练过程中增加小目标信息丰富的浅层特征,同时设计卷积与多头自注意力相结合的特征提取模块,通过对局部和全局信息进行联合表征以突破普通卷积提取的局限性,从而获得更大的感受野。采用EIoU损失函数优化预测框与检测框的回归过程,增强小目标的定位能力。在遥感小目标数据集上进行实验以验证该算法的有效性。实验结果表明,与YOLOv5s相比,该算法在参数量减少20%的情况下平均检测精度提升1.5个百分点,其中,小车类目标的平均检测精度提升3.2个百分点;与EfficientDet、YOLOx、YOLOv7相比,该算法能有效兼顾检测精度和实时性。

  • 人工智能与模式识别
    吴志强, 解庆, 李琳, 刘永坚
    计算机工程. 2024, 50(1): 91-100. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0066929
    摘要 (848) PDF全文 (954) HTML (78)   可视化   收藏

    已有的图神经网络(GNN)推荐算法大多利用用户-项目交互图的节点编号信息进行训练,学习用户-项目节点的高阶联系去丰富节点表示,但忽略了用户对不同模态信息的偏好,没有利用项目的图片、文本等模态信息,或对于不同模态特征的融合简单相加,不能区分用户对不同模态信息的偏好。针对上述问题,提出多模态融合的GNN推荐模型。首先针对单个模态,结合用户-项目交互二部图构建单模态图网络,在单模态图中学习用户对此模态信息的偏好;然后利用GAT聚合邻居信息,丰富本节点表示,同时根据门控循环单元决定是否聚合邻居信息,达到去噪效果;最后将各个模态图学习到的用户、项目表示通过注意力机制融合得到最终表示并送入预测模块。在MovieLens-20M、H&M两个数据集上的实验结果表明:多模态信息、注意力融合机制能有效提升推荐的准确度,算法模型在Precision@K、Recall@K和NDCG@K 3个指标上相较于基线最优算法均有显著提升;当评估指标K值选取10时,Precision@10、Recall@10和NDCG@10在两个数据集上分别提升了4.67%、2.42%、2.03%和2.49%、5.24%、2.05%。

  • 人工智能与模式识别
    李奇儒, 耿霞
    计算机工程. 2023, 49(12): 111-120. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0066348
    摘要 (702) PDF全文 (836) HTML (51)   可视化   收藏

    传统深度Q网络(DQN)算法通过融合深度神经网络和强化学习方法,解决了Q-learning算法在应对复杂环境时出现的维数灾难问题,被广泛应用于移动机器人的路径规划,但传统DQN算法的网络收敛速度较慢,路径规划效果较差,难以在较少的训练回合内获取最优路径。为了解决上述问题,提出一种改进的ERDQN算法。通过记录重复状态出现的频率,利用该频率重新计算Q值,使得在网络训练的过程中一种状态重复出现的次数越多,下一次出现该状态的概率越低,从而提高机器人对环境的探索能力,在一定程度上降低了网络收敛于局部最优的风险,减少了网络收敛的训练回合。根据机器人移动方向和机器人与目标点的距离,重新设计奖励函数。机器人在靠近目标点时能够获得正奖励,远离目标点时能够获得负奖励,并通过当前机器人的移动方向和机器人与目标点的距离调整奖励的绝对值,从而使机器人能够在避开障碍物的前提下规划出更优路径。实验结果表明,与DQN算法相比,ERDQN算法的平均得分提高了18.9%,规划出的路径长度和回合数减少了约20.1%和500。上述结果证明了ERDQN算法能够有效提高网络收敛速度及路径规划性能。

  • 开发研究与工程应用
    詹健浩, 甘利鹏, 毕永辉, 曾鹏, 李晓潮
    计算机工程. 2023, 49(10): 280-288, 297. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0065152
    摘要 (648) PDF全文 (863) HTML (71)   可视化   收藏

    有效利用多模态数据的不同特征能够提高行为识别性能, 其核心问题在于多模态融合, 主要包括在数据层面、特征层面和预测分数层面融合不同模态数据的特征信息。研究在特征和预测分数2个层面通过多教师知识蒸馏的多模态融合方法, 将多模态数据的互补特征迁移到RGB网络, 以及采用不同知识蒸馏损失函数和模态组合的行为识别效果。提出一种基于知识蒸馏的多模态行为识别方法, 通过在特征上采用MSE损失函数、在预测分数上采用KL散度进行知识蒸馏, 并采用原始的骨骼模态和光流模态的教师网络的组合进行多模态融合, 使RGB学生网络同时学习到光流和骨骼教师网络的特征语义信息和预测分布信息, 从而提高识别准确率。实验结果表明, 该方法在常用的多模态数据集NTU RGB+D 60、UTD-MHAD和N-UCLA以及单模态数据集HMDB51上分别达到90.09%、95.12%、97.82%和81.26%的准确率, 在UTD-MHAD数据集上的识别准确率相比于单模态RGB数据分别提升3.49、2.54、3.21和7.34个百分点。

  • 图形图像处理
    祝冰艳, 陈志华, 盛斌
    计算机工程. 2024, 50(1): 216-223. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0066941
    摘要 (645) PDF全文 (902) HTML (55)   可视化   收藏

    随着遥感技术的快速发展,遥感图像检测被广泛应用于农业、军事、国防安全等众多领域。遥感图像相较于传统图像检测存在诸多难点,如何实现高效精准的遥感图像检测成为该领域的研究热点。针对遥感图像检测中存在的计算复杂度高、正负样本不平衡、目标尺度小等问题,提出一种基于感知增强Swin Transformer的遥感图像检测网络,以提升遥感图像检测性能。在主干网络设计过程中,利用Swin Transformer分层设计和移动窗口的优点有效减小计算复杂度,同时插入空间局部感知块,加强网络对局部相关性和结构信息的提取能力。设计区域分布回归损失为小目标分配更大的权重,解决了正负样本不平衡的问题,同时结合改进的IoU-aware分类损失消除不同分支之间的差距,降低分类和回归损失。在公共遥感数据集DOTA上的多组实验结果表明,该网络获得了78.47%的平均精度均值和10.8帧/s的检测速度,检测性能优于经典的目标检测网络Faster R-CNN、Mask R-CNN以及现有优秀的遥感图像检测网络,并且在各类不同尺度的目标上均具有较好的性能表现。

  • 网络空间安全
    刘帅威, 李智, 王国美, 张丽
    计算机工程. 2024, 50(2): 180-187. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0067077
    摘要 (591) PDF全文 (541) HTML (33)   可视化   收藏

    对抗攻击与防御是计算机安全领域的一个热门研究方向。针对现有基于梯度的对抗样本生成方法可视质量差、基于优化的方法生成效率低的问题,提出基于Transformer和生成对抗网络(GAN)的对抗样本生成算法Trans-GAN。首先利用Transformer强大的视觉表征能力,将其作为重构网络,用于接收干净图像并生成攻击噪声;其次将Transformer重构网络作为生成器,与基于深度卷积网络的鉴别器相结合组成GAN网络架构,提高生成图像的真实性并保证训练的稳定性,同时提出改进的注意力机制Targeted Self-Attention,在训练网络时引入目标标签作为先验知识,指导网络模型学习生成具有特定攻击目标的对抗扰动;最后利用跳转连接将对抗噪声施加在干净样本上,形成对抗样本,攻击目标分类网络。实验结果表明:Trans-GAN算法针对MNIST数据集中2种模型的攻击成功率都达到99.9%以上,针对CIFAR10数据集中2种模型的攻击成功率分别达到96.36%和98.47%,优于目前先进的基于生成式的对抗样本生成方法;相比快速梯度符号法和投影梯度下降法,Trans-GAN算法生成的对抗噪声扰动量更小,形成的对抗样本更加自然,满足人类视觉不易分辨的要求。

  • 图形图像处理
    徐春波, 闫娟, 杨慧斌, 王博, 吴晗
    计算机工程. 2023, 49(8): 199-206, 214. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0065522
    摘要 (583) PDF全文 (759) HTML (75)   可视化   收藏

    目前多数视觉同步定位与建图(VSLAM)算法基于静态场景设计且未考虑场景中的动态物体,然而现实场景中存在的动态物体会造成视觉里程计的特征点误匹配,影响VSLAM系统定位与建图精度,降低其在实际应用中鲁棒性。针对室内动态环境,提出一种基于ORB-SLAM3主体框架的VSLAM算法(RDTS-SLAM)。利用改进的YOLOv5目标检测与语义分割网络对环境中的物体进行精准快速分割,同时将目标检测结果与局部光流法相结合准确识别动态物体,并对动态物体区域内的特征点进行剔除,仅使用静态特征点进行特征点匹配以及后续的定位与建图。在TUM RGB数据集和真实环境数据上的实验结果表明,相较于ORB-SLAM3和RDS-SLAM算法,RDTS-SLAM算法对于walking_rpy序列的轨迹估计均方根误差分别降低了95.38%和86.20%,可以显著提高VSLAM系统在动态环境中的鲁棒性和准确性。

  • 热点与综述
    王畅, 李雷孝, 杨艳艳
    计算机工程. 2023, 49(11): 1-12. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0066661
    摘要 (539) PDF全文 (1033) HTML (100)   可视化   收藏

    基于计算机视觉的疲劳驾驶检测方法具有非侵入性等优点,不会对驾驶行为产生影响,在实际场景中便于应用。随着计算机技术的发展,越来越多的学者研究基于计算机视觉的疲劳驾驶检测方法。疲劳驾驶行为主要体现在面部和肢体上,在计算机视觉领域,面部行为较肢体行为更易获取,因此,基于面部特征的疲劳驾驶检测方法成为疲劳驾驶检测领域的重要研究方向。综合分析多种基于驾驶员面部多特征的疲劳驾驶检测方法,对国内外最新研究成果进行总结。介绍驾驶员面部不同特征在疲劳状态下的具体行为体现,阐述基于面部多特征的疲劳驾驶检测流程。根据面部不同特征对国内外的研究成果进行分类,并整理不同的特征提取方法和状态判别方法。通过不同特征在疲劳状态下产生的各种行为归纳不同方法判别驾驶员疲劳状态时使用的参数。同时,总结当前研究成果中使用面部多特征综合判别疲劳驾驶的方法,分析不同方法间的相同点和差异性。在此基础上,讨论当前基于面部多特征融合的疲劳驾驶检测领域存在的不足,并对该领域的未来研究方向进行展望。

  • 图形图像处理
    范文卓, 吴涛, 许俊平, 李庆庆, 张建林, 李美惠, 魏宇星
    计算机工程. 2023, 49(9): 217-225. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0065689
    摘要 (487) PDF全文 (922) HTML (47)   可视化   收藏

    传统深度学习的图像超分辨率重建网络仅在固定分辨率上提取特征,存在无法综合高级语义信息、只能以特定尺度因子重建图像、泛化能力较弱、网络参数量较大等问题。提出一种基于多分辨率特征融合的任意尺度图像超分辨率重建算法MFSR。在多分辨率特征融合编码阶段设计多分辨率特征提取模块以提取不同分辨率特征, 通过构建双重注意力模块增强网络特征提取能力,使不同分辨率特征之间进行充分交互, 以获取信息丰富的融合特征图。在图像重建阶段利用多层感知机对融合特征图进行解码,实现任意尺度的图像超分辨率重建。实验结果表明,在Set5数据集上分别以尺度因子2、3、4、6、8进行测试,所提算法的峰值信噪比分别为38.62、34.70、32.41、28.96、26.62 dB,模型参数量为0.72×106,在大幅减少参数量的同时能保持重建质量,可以实现任意尺度的图像超分辨率重建,性能优于SRCNN、VDSR、EDSR等主流算法。

  • 热点与综述
    连哲, 殷雁君, 云飞, 智敏
    计算机工程. 2024, 50(3): 16-27. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0067427
    摘要 (483) PDF全文 (1070) HTML (64)   可视化   收藏

    基于深度学习的自然场景文本检测技术已成为计算机视觉和自然语言处理领域的重要研究方向,不仅具有广泛的应用前景,而且也为研究人员提供了一个探索神经网络模型和算法的新平台。首先,介绍自然场景文本检测技术的相关概念、研究背景和发展现状。接着,分析近年来基于深度学习的文本检测方法并将其分为基于检测框、基于分割、基于两者混合、其他4类,阐述4类经典和主流方法的基本思路和主要算法流程,归纳总结不同方法的使用机制、适用场景、优劣点及仿真实验结果和环境设置,明确不同方法之间的关联关系。然后,介绍自然场景文本检测的常用公共数据集和文本检测性能评估方法。最后,指出基于深度学习的自然场景文本检测技术目前所面临的主要挑战并对其未来发展方向进行展望。

  • 人工智能与模式识别
    赵继达, 甄国涌, 储成群
    计算机工程. 2024, 50(4): 113-120. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0068268
    摘要 (483) PDF全文 (565) HTML (67)   可视化   收藏

    在无人机(UAV)目标检测任务中, 存在因检测目标尺度小、检测图像背景复杂等原因导致的漏检、误检问题。针对上述问题, 提出改进YOLOv8s的无人机图像目标检测算法。首先, 针对无人机拍摄目标普遍为小目标的应用场景, 减少算法骨干网络(Backbone)层数, 增大待检测特征图尺寸, 使得网络模型更专注于微小目标; 其次, 针对数据集普遍存在一定数量低质量示例影响训练效果的问题, 引入Wise-IoU损失函数, 增强数据集训练效果; 再次, 通过引入上下文增强模块, 获得小目标在不同感受野下的特征信息, 改善算法在复杂环境下对小目标的定位和分类效果; 最后, 设计空间-通道滤波模块, 增强卷积过程中目标的特征信息, 滤除无用的干扰信息, 改善卷积过程中部分微小目标特征信息被淹没、丢失的现象。在VisDrone2019数据集上的实验结果表明, 该算法的平均检测精度(mAP@0.5)达到45.4%, 相较于原始YOLOv8s算法提高7.3个百分点, 参数量减少26.13%。在相同实验条件下, 相比其他常见小目标检测算法, 检测精度和检测速度也有一定提升。

  • 网络空间安全
    宋华伟, 李升起, 万方杰, 卫玉萍
    计算机工程. 2024, 50(3): 166-172. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0067791
    摘要 (447) PDF全文 (496) HTML (37)   可视化   收藏

    联邦学习能够在不泄露数据隐私的情况下合作训练全局模型,但这种协作式的训练方式在现实环境下面临参与方数据非独立同分布(Non-IID)的挑战:模型收敛慢、精度降低的问题。许多现有的联邦学习方法仅从全局模型聚合和本地客户端更新中的一个角度进行改进,难免会引发另一角度带来的影响,降低全局模型的质量。提出一种分层持续学习的联邦学习优化方法(FedMas)。FedMas基于分层融合的思想,首先,采用客户端分层策略,利用DBSCAN算法将相似数据分布的客户端划分到不同的层中,每次仅挑选某个层的部分客户端进行训练,避免服务器端全局模型聚合时因数据分布不同产生的权重分歧现象;进一步,由于每个层的数据分布不同,客户端在局部更新时结合持续学习灾难性遗忘的解决方案,有效地融合不同层客户端数据间的差异性,从而保证全局模型的性能。在MNIST和CIFAR-10标准数据集上的实验结果表明,FedMas与FedProx、Scaffold和FedCurv联邦学习算法相比,全局模型测试准确率平均提高0.3~2.2个百分点。

  • 开发研究与工程应用
    闫兴亚, 匡娅茜, 白光睿, 李月
    计算机工程. 2023, 49(7): 251-258. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0065369
    摘要 (435) PDF全文 (372) HTML (63)   可视化   收藏

    学生课堂行为动作能够直接反映课堂质量,通过人工智能和大数据对课堂行为进行分析和评估,有助于提高教学质量。传统的学生课堂行为识别方法通过老师直接观察学生状态,或者是课后通过监控视频进行分析,该课堂行为识别方法耗时耗力且识别率较低,难以实时反映课堂以及考试中存在的问题。提出基于深度学习的姿态识别方法BetaPose。采用数据增强技术提高后续检测模型的鲁棒性,通过改进的YOLOv5目标检测算法得到人体检测框,并基于MobileNetV3模型设计轻量级姿态识别模型,提高在拥挤场景下的姿态识别准确率,将得到的人体关键点图输入到线性分类器中,获得最终行为结果,有效提高模型的建模和表达能力。实验结果表明,所提轻量级姿态识别方法BetaPose对人体各个部位的平均识别准确率最高可达82.6%,在简易和拥挤场景下对各种行为的识别率分别达到91%和85%以上,能够有效识别课堂的多种行为。

  • 热点与综述
    李浩阳, 贺小伟, 王宾, 吴昊, 尤琪
    计算机工程. 2024, 50(2): 43-50. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0066399
    摘要 (413) PDF全文 (447) HTML (30)   可视化   收藏

    负载预测是云计算资源管理中的重要组成部分,准确预测云资源的使用情况可提高云平台性能及防止资源浪费,然而云计算资源使用的动态性和不确定性使得负载预测较为困难,尽管Informer在时序预测领域取得了较好的效果,但未对时间的因果依赖关系加以限制造成未来信息泄露,也未考虑网络深度的增加导致模型性能下降的问题。为解决上述问题,提出一种基于改进Informer的多步负载预测模型(Informer-DCR)。将编码器中各注意力块之间的正则卷积替换为扩张因果卷积,使深层网络中的高层能够接收更大范围的输入信息来提高模型预测精度,并保证时序预测过程的因果性。在编码器中添加残差连接,使网络中低层的输入信息直接传到后续的高层,解决了深层网络退化问题。实验结果表明,Informer-DCR模型在不同预测步长下的平均绝对误差比Informer、时间卷积网络等主流预测模型降低了8.4%~40.0%,并且在训练过程中表现出比Informer更好的收敛性。

  • 图形图像处理
    蒋心璐, 陈天恩, 王聪, 赵春江
    计算机工程. 2024, 50(1): 232-241. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0067030
    摘要 (385) PDF全文 (710) HTML (30)   可视化   收藏

    智能化害虫检测是目标检测技术在农业领域的重要应用,可以有效提高害虫测报工作效率和可靠性,保障农作物产量和质量。在诱虫灯、粘虫板等固定式诱捕装置下,图像背景简单、光照条件稳定、害虫特征显著易于提取,害虫检测可以达到较高的准确率,但其应用场景固定,检测范围局限于设备周围,无法适应复杂的田间环境。针对田间环境下图像背景复杂和害虫尺寸小带来的难检和漏检问题,提出一种改进YOLOv5的小目标害虫检测算法Pest-YOLOv5,以提高害虫测报的灵活性。在特征提取网络中增加坐标注意力机制,通过结合空间和通道信息,增强对小目标害虫特征的提取能力,在颈部连接部分使用双向特征金字塔网络结构,通过融合多尺度特征,缓解多次卷积带来的小目标信息丢失问题。在此基础上,使用SIoU和变焦损失函数计算损失值,同时通过实验得到最优分类损失权重系数,使模型更关注分类困难的目标样本。在公开数据集AgriPest上的实验结果表明,Pest-YOLOv5模型mAP0.5和召回率分别为70.4%和67.8%,优于原YOLOv5s模型、SSD和Faster R-CNN等经典目标检测模型。与YOLOv5s模型相比,Pest-YOLOv5模型将mAP0.5、mAP0.50:0.95和召回率分别提高8.1%、7.9%和12.8%,改善了难检和漏检情况。

  • 开发研究与工程应用
    张欣怡, 张飞, 郝斌, 高鹭, 任晓颖
    计算机工程. 2023, 49(8): 265-274. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0065701
    摘要 (376) PDF全文 (573) HTML (31)   可视化   收藏

    在公共场合密集人群场景下,由于目标遮挡导致的信息缺失及检测目标较小、分辨率低问题,使得人脸佩戴口罩检测算法的检测效果较差。为提高模型的检测精度和速度,减少硬件占用资源,提出一种基于改进YOLOv5s的口罩佩戴检测算法。将标准卷积和深度可分离卷积相结合替换传统卷积,并进行通道混洗的鬼影混洗卷积,以在保证精度的前提下提升网络速度。将最近邻法上采样替换为轻量级通用上采样算子,充分利用特征语义信息,在改进的YOLOv5s模型Neck层末端添加自适应空间特征融合,可以对不同尺度的特征进行更好的融合,提高网络检测精度,并通过自适应图片采样,缓解数据不均衡的问题,运用马赛克数据增强对小目标进行充分利用。实验结果表明,该算法在AIZOO数据集上的mAP值达到了93%,比YOLOv5原始模型提升了2个百分点,对于佩戴口罩的人脸检测精度达到了97.7%,优于同等情况下YOLO系列、SSD、RetinaFace的检测效果,同时在GPU上的运行推理速度提升了16.7个百分点,且模型权重文件的内存仅为23.5 MB,适用于实时口罩佩戴检测。

  • 热点与综述
    曹健, 陈怡梅, 李海生, 蔡强
    计算机工程. 2023, 49(10): 1-12. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0065984
    摘要 (372) PDF全文 (746) HTML (73)   可视化   收藏

    复杂道路场景下的小目标检测能够提高车辆对于周边环境的感知能力,是计算机视觉和智慧交通领域的重要研究方向。随着深度学习技术的发展,将深度学习方法与道路小目标检测相结合能够有效提高检测精度,使车辆快速对周边环境做出反应。从经典及最新的道路小目标检测的研究成果出发,给出小目标的两种定义方式,分析造成道路小目标检测困难的原因,阐述数据增强、多尺度策略、生成超分辨率细节信息、加强上下文信息联系、改进损失函数等5类基于深度学习的提高道路小目标检测精度的优化方法,总结归纳各类方法的核心思想及目前国内外最新的研究进展。介绍常用于道路小目标检测的大型和公共数据集,提供相应的用于评估小目标检测性能的指标,对比分析各类方法在不同数据集上的性能检测结果,指出道路小目标检测研究目前仍存在的问题,并结合这些问题从多个角度对其未来研究方向进行展望。

  • 人工智能与模式识别
    王欢, 宋丽娟, 杜方
    计算机工程. 2023, 49(12): 88-95. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0066938
    摘要 (369) PDF全文 (263) HTML (21)   可视化   收藏

    多模态数据间交互式任务的出现对综合利用不同模态的知识提出了较高的要求,因此多模态知识图谱应运而生。在多模态知识图谱的构建过程中图像与文本实体是否指代同一对象尤为重要,这要求对中文跨模态实体进行实体对齐。针对该问题,提出一种基于多模态知识图谱的中文跨模态实体对齐方法。将图像信息引入实体对齐任务,面向领域细粒度图像和中文文本,设计单双流交互预训练语言模型(CCMEA)。基于自监督学习方法,利用视觉和文本编码器提取视觉和文本特征,并通过交叉编码器进行精细建模,最终采用对比学习方法计算图像和文本实体的匹配度。实验结果表明,在MUGE和Flickr30k-CN数据集上,CCMEA模型的平均召回率(MR)相比于WukongViT-B基线模型分别提升了3.20和11.96个百分点,并在自建的TEXTILE数据集上MR达到94.3%。上述实验结果证明了该方法可以有效对齐中文跨模态实体,并且具有较高的准确性和实用性。

  • 开发研究与工程应用
    孙龙, 张荣芬, 刘宇红, 饶庭漓
    计算机工程. 2023, 49(9): 313-320. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0065697
    摘要 (347) PDF全文 (597) HTML (19)   可视化   收藏

    针对密集人群场景的口罩佩戴检测面临着监控视角下目标密集、互相遮挡、目标小、人脸透视畸变等难题, 同时,涵盖不规范佩戴口罩场景的公开数据集也较为缺乏。提出一种基于YOLO-v5改进的监控视角下密集人群口罩佩戴检测算法MDDC-YOLO。利用空洞卷积构造多分支感受野模块MRF-C3替换YOLO-v5中常规C3模块,解决密集人群中小目标占比大的问题。使用Repulsion Loss基于样本边界框排斥吸引的原则提高模型抗遮挡能力,并充分利用训练过程中的遮挡正样本。在此基础上, 引入ECA注意力机制进行特征通道最优化选择,并提出基于透视变换的离线数据增强方法, 结合使用更适用于生成更多小目标样本的Mosaic-9数据增强方法,解决监控视角下密集人群口罩佩戴数据集缺乏的问题。实验结果表明,MDDC-YOLO算法相较于YOLO-v5算法mAP提升6.5个百分点,并达到32帧/s的检测速度,满足密集人群口罩佩戴检测的应用需求。

  • 开发研究与工程应用
    胡水
    计算机工程. 2023, 49(9): 303-312. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0067067
    摘要 (331) PDF全文 (175) HTML (26)   可视化   收藏

    兵棋推演是培养现代军事指挥员的重要方法,将人工智能技术引入到兵棋推演中可简化组织流程,提升推演效益。基于机器学习的智能兵棋常因态势信息过于复杂以及推演本身信息不完整,导致自主决策模型的样本决策效率降低。提出一种基于深度强化学习的智能兵棋推演决策方法。针对智能兵棋推演作战决策的效率问题,在策略网络中引入基准线,并加快策略网络训练,随后进行推导证明,提出加入基准线后策略网络参数的更新方法,分析将兵棋推演环境中的状态-价值函数引入到模型的过程。构建低优势策略-价值网络模型及其训练框架,在传统策略-价值网络下用于兵棋推演,结合战场态势感知方法对模型进行构建。实验结果表明,在近似符合军事作战规则的兵棋作战实验环境中,将传统策略-价值网络和低优势策略-价值网络进行对比训练,在400次的自博弈训练中,低优势策略-价值网络模型的损失值从5.3下降到2.3,且收敛速度优于传统策略-价值网络,低优势策略-价值网络模型的KL散度在训练过程中趋近于0。

  • 开发研究与工程应用
    陈露萌, 曹彦彦, 黄民, 谢鑫钢
    计算机工程. 2023, 49(8): 291-301, 309. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0065025
    摘要 (323) PDF全文 (243) HTML (43)   可视化   收藏

    现有基于图像的火焰检测方法难以兼顾实时性和准确性,且缺乏对小火焰目标精准识别的能力,无法有效应对小火点灭火等应用场景。YOLOv5算法与传统主流算法相比在检测的实时性上有很大优势,为提升火焰检测精度,提出一种基于改进YOLOv5的火焰实时检测方法。针对YOLOv5模型进行改进:在特征提取部分嵌入协同注意力机制模块,在不损失特征信息的情况下减少特征冗余,以帮助模型更精确地定位火焰特征;在特征融合部分增加一个专门针对小火焰目标的检测层,并添加对应的特征提取及特征融合模块,以帮助模型有效获取感受野小于8×8像素的火焰特征;在损失函数的计算部分使用α-CIoU作为新的边界框损失函数,以提升模型的收敛速度和对小数据集的鲁棒性。此外,通过模型预训练和迁移学习的方法对火焰检测模型各层结构的权重参数进行初始化,防止梯度消失,提升训练效果。实验结果表明,改进后的火焰检测模型检测精度为96.6%,较YOLOv5原始模型提升7.4个百分点,并且检测速度达到68帧/s,模型大小仅15.4 MB,在大幅提升精度的基础上能够同时满足消防灭火机器人对火焰检测实时性和轻量化的要求。

  • 计算机系统前沿技术
    方燕飞, 刘齐, 董恩铭, 李雁冰, 过锋, 王谛, 何王全, 漆锋滨
    计算机工程. 2023, 49(12): 10-24. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0066548
    摘要 (317) PDF全文 (667) HTML (51)   可视化   收藏

    当前众核已成为构建高性能计算(HPC)超级计算机的主流微处理器架构,为HPC领域E级超算提供强大的算力。随着众核处理器片上集成的运算核心数量不断增加,众多核心对存储资源竞争愈加激烈,“访存墙”问题越来越突出。众核片上存储层次是缓解“访存墙”问题并帮助HPC应用更好地发挥众核处理器的计算优势以提升实际应用性能的重要结构。众核片上存储层次的设计对众核片上系统性能、功耗和面积具有重要影响,是众核结构设计中的重要环节,也是业界的研究热点。由于众核芯片发展历史和片上微体系结构设计技术的不同,以及所面向的应用领域需求不同等原因,目前的HPC主流众核片上存储层次结构并不单一,但从横向比较和各处理器自身纵向发展趋势,以及从HPC与数据科学、机器学习不断融合发展带来的应用需求变化来看,SPM+Cache的混合结构最可能成为今后HPC E级超算系统众核处理器片上存储层次设计的主流选择。在面向E级计算的软件和算法层面,开展针对众核存储层次特点的设计与优化,可以帮助HPC应用更好地发挥众核处理器的计算优势,从而有效提升实际应用性能,因此面向众核片上存储层次特点的软件及算法设计与优化技术也是业界的研究热点之一。首先按照不同的组织方式将片上存储层次分为多级Cache结构、SPM结构和SPM+Cache混合结构,并总结分析3种结构的优缺点。然后分析国际主流GPU、同构众核、国产众核等面向主流E级超算系统的众核处理器片上存储层次设计现状与发展趋势。最后从众核LLC管理与缓存一致性协议、SPM空间管理与数据移动优化、SPM+Cache混合结构的全局视角优化等角度综述国际上的存储层次设计与优化相关软硬件技术的研究现状。在此基础上,从软硬件及算法设计等不同角度展望了片上存储层次的未来研究方向。

  • 图形图像处理
    丰芳宇, 罗晓曙, 蒙志明, 王广宇
    计算机工程. 2023, 49(8): 190-198. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0065224
    摘要 (310) PDF全文 (573) HTML (71)   可视化   收藏

    针对人脸表情识别中难以提取有效特征,以及类别之间相似性高、易混淆导致人脸表情识别准确率下降的问题,提出一种基于抗混叠残差注意力网络的人脸表情识别方法。针对传统降采样方法易造成表情判别性特征丢失的不足,构建抗混叠残差网络来改善对表情图像的特征提取能力,加强表情特征的表征,从而提取更加有效的人脸表情全局信息。同时,利用改进的通道注意力机制和标签平滑的正则化策略来加强对人脸局部关键表情区域的关注,其中改进的通道注意力专注于区分性较高的表情特征,抑制非表情区域的权重,从而在网络提取的全局信息中定位更加细节的局部表情区域,标签平滑技术则通过增加决策表情类别的信息量对预测概率进行修正,避免过于绝对的预测结果,从而减少相似表情之间的误判。实验结果表明,该方法在人脸表情数据集RAF-DB和FERPlus上的识别准确率分别达到88.14%和89.31%,与DACL、VTFF等其他先进方法相比识别性能更优,相较于原始残差网络有效提升了人脸表情识别准确率和鲁棒性。

  • 图形图像处理
    李建威, 吕晓琪, 谷宇
    计算机工程. 2023, 49(10): 239-246, 254. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0066050
    摘要 (303) PDF全文 (260) HTML (18)   可视化   收藏

    皮肤癌是最致命的癌症之一,对皮肤镜图像进行精确分类尤为关键,然而现有的皮肤镜图像存在形态复杂、样本数量较少的问题,导致现有的自动分类方法难以提取图像特征信息,误判率较高。提出一种改进ConvNeXt的方法,并构建SE-SimAM-ConvNeXt模型。以ConvNeXt为基础网络,加入SimAM无参注意力模块,提升网络的特征提取能力,并在基础网络中引入通道注意力机制,增强ConvNeXt对潜在关键特征的挖掘能力。在训练初始时加入预热机制Cosine Warmup,在该过程中使用余弦函数值进行学习率的衰减,进一步加速ConvNeXt的收敛,提高ConvNeXt模型的分类能力。在HAM10000皮肤数据集上的实验结果表明,该模型的分类准确率、精确度、召回率、特异性分别为92.9%、85.3%、78.0%、97.5%,具有较好的皮肤镜图像分类能力,对皮肤癌病变的辅助诊断有一定程度的应用价值,可帮助皮肤科医生对皮肤癌做进一步的诊断。

  • 人工智能与模式识别
    韩璐, 霍纬纲, 张永会, 刘涛
    计算机工程. 2023, 49(9): 99-108. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0065846
    摘要 (300) PDF全文 (183) HTML (29)   可视化   收藏

    多元时间序列的各子序列包含不同时间跨度的多尺度特征,现有时间序列预测模型不能有效地捕获多尺度特征以及评估其重要程度。提出一种基于多尺度时序特征融合与双注意力机制的多元时间序列预测网络FFANet,有效融合多尺度特征并关注其中重要部分。通过多尺度时序特征融合模块中并行的时序膨胀卷积层,使模型具有多种感受域,从而提取时序数据在不同尺度上的特征,并根据重要性对其进行自适应融合。利用双注意力模块对融合的时序特征进行重新标定,通过分配时序和通道注意力权重并加权至对应的时序特征,使FFANet聚焦对预测有重要贡献的特征。实验结果表明,相比AR、VARMLP、RNN-GRU、LSTNet-skip、TPA-LSTM、MTGNN和AttnAR时间序列预测模型,FFANet在Traffic、Solar Energy和Electricity数据集上的RRSE预测误差分别平均降低0.152 3、0.120 0、0.074 3、0.035 4、0.021 5、0.012 1、0.020 0。

  • 人工智能与模式识别
    冉丈杰, 孙林夫, 邹益胜, 马玉麟
    计算机工程. 2023, 49(9): 52-59. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0065745
    摘要 (299) PDF全文 (312) HTML (24)   可视化   收藏

    现实世界中的知识图谱由大量事实三元组构成,其中通常包含许多出现次数很少的小样本关系,面向这些小样本关系补全知识图谱中缺失的三元组是一项具有挑战性的工作。针对现有小样本知识图谱补全模型中普遍存在的小样本关系表示无法有效提取问题,提出一种基于关系学习网络的小样本知识图谱补全模型。考虑关系的相关性,对参考和查询三元组进行邻域聚合编码,获得增强的实体嵌入表示。基于融合Transformer编码器与长短期记忆神经网络的结构,将三元组的关系表示进行编码输出。利用注意力机制得出查询关系与动态参考关系的语义相似性,并结合平移模型的假设对查询三元组成立的可能性进行综合打分。实验结果表明,该模型通过融合路径发现与上下文语义有效提取了小样本关系的细粒度语义,在小样本链接预测任务中,相较于基线模型中评价指标的最优值平均提升了9.5个百分点。

  • 热点与综述
    董星星, 高继勋, 王晓桐, 李松
    计算机工程. 2023, 49(9): 1-15. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0064822
    摘要 (289) PDF全文 (519) HTML (67)   可视化   收藏

    空间方向关系作为空间关系不可缺少的组成部分,广泛应用于城市智能交通管控、环境资源检测、防灾减灾等诸多任务,日益成为地理信息系统、空间数据库、人工智能、模式识别等领域研究的热点。综合分析和梳理现有空间方向关系表达与推理模型,针对二维空间对象,从单目标对象、群组目标对象等方面详细介绍目前二维空间方向关系表达与推理模型的研究进展,依据描述对象的不同进行分类,对每类模型的特性及适用范围进行定性分析比较。针对三维空间对象,从点到区域依次分析当前三维空间方向关系表达与推理模型的特点、优势和不足。针对不确定性对象,从确定性空间方向关系模型的扩展模型、基于不确定性集合理论模型2个方面阐述不确定性方向关系模型的研究现状,并对每类模型的优缺点、适用范围等进行分析总结。最后阐明当前工作存在的不足,并从自动推理技术、空间关系的联合表达以及群组目标对象等方面对空间方向关系的未来研究方向进行展望。

  • 热点与综述
    李鸿鹏, 马博, 杨雅婷, 王磊, 王震, 李晓
    计算机工程. 2023, 49(9): 23-31. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0066170
    摘要 (286) PDF全文 (236) HTML (21)   可视化   收藏

    事件抽取旨在将非结构化自然语言文本中的事件信息以结构化形式进行识别提取。传统事件抽取方法抽取范围局限于单个句子,且依赖较大规模的标注数据,在篇章级抽取任务与低资源目标领域中表现不佳。现有研究利用提示学习方法,以模板槽位填空方式实现篇章级事件抽取,其缺点在于传统提示模板槽位对论元角色分类准确度不高,容易造成论元角色抽取错误。针对上述问题,提出一种基于槽位语义增强提示学习的篇章级事件抽取方法,在提示学习方法的基础上,将传统事件抽取范式中的论元角色语义信息融入提示模板槽位中,为模型的槽位预测生成环节提供论元类型约束,提高篇章级事件抽取的准确率。通过使预训练语言模型上下游任务保持一致,提高模型的泛化能力,同时以较低成本实现知识迁移,在低资源事件抽取场景下提升模型性能。实验结果表明,相较于表现次优的传统基线方法,在包含59种论元类型的英文事件抽取数据集、包含92种论元类型的中文数据集以及低资源数据规模下,该方法的F1值分别取得了2.6、2.9和4.0个百分点的提升。

  • 热点与综述
    陈锦生, 马文臻, 方少峰, 邹自明
    计算机工程. 2023, 49(11): 13-23. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0066521
    摘要 (283) PDF全文 (637) HTML (53)   可视化   收藏

    子午工程全天空气辉成像仪观测网的逐步完善,积累了海量的气辉图像原始观测数据,但是基于地基气辉观测的大气重力波研究极度依赖人工识别,十分耗时且识别质量难以得到保证,亟需发展一种快速有效的自动识别方法。针对大气重力波标注样本稀缺的问题,在改进Cycle GAN模型的基础上提出一种大气重力波气辉观测数据集扩充算法,仅需标注少量样本即可大幅提升检测算法对大气重力波的识别精度;进一步,利用地基气辉图像识别目标与背景低信噪比的特点,通过对深度学习模型YOLOv5s骨干网络以及边界框预测加以改进,提出一种新的大气重力波智能识别算法。实验结果表明,使用扩增的数据集以及改进的YOLOv5s目标检测算法,在交并比阈值为0.5的情况下平均识别精度达到75.8%,较原始模型提升9.7个百分点,检测速度和平均识别精度均优于对比的主流目标检测算法。

  • 图形图像处理
    赵宏, 冯宇博
    计算机工程. 2023, 49(12): 194-204. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0066520
    摘要 (282) PDF全文 (400) HTML (21)   可视化   收藏

    在交通标志检测任务中,YOLOv5检测算法在复杂的环境和路况下存在漏检、错检及模型参数量过大等问题。为此,提出一种改进的CGS-Ghost YOLO检测模型。YOLOv5在图片输入后使用Focus模块进行下采样,增加较多参数,CGS-Ghost YOLO模型使用StemBlock模块替换Focus模块进行采样,能够在维持精度的同时减少参数,并通过引入坐标注意力机制,强化特征中的语义信息和位置信息,提高模型的特征提取能力。设计SMU激活函数与组归一化相结合的CGS卷积模块,避免训练过程中Batch Size大小对模型所造成的影响,在使用GhostConv减少模型参数的同时,提升模型的检测精度。在此基础上,通过$ \alpha $-CIoU Loss+VFocal Loss损失函数,改善交通标志检测任务中正负样本不平衡的问题,提升模型整体性能,Neck部分使用Bi-FPN双向特征金字塔网络,实现检测目标多尺度特征的有效融合。实验结果表明,改进的CGS-Ghost YOLO模型在交通标志检测数据集TT100K中的平均精度均值达到93.1%,相较于原始模型提高了11.3个百分点,模型参数量相较于原始模型降低了21.2个百分点。此外,该网络模型优化了卷积层及下采样部分,在大幅减少模型参数的同时提高了模型检测精度。

  • 热点与综述
    姜百浩, 刘静, 仇大伟, 姜良
    计算机工程. 2024, 50(3): 1-15. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0067502
    摘要 (274) PDF全文 (362) HTML (32)   可视化   收藏

    深度学习算法在脊柱图像分割中具有学习和自适应能力强、对图像有非线性映射能力等优点,相较于传统分割方法,能更好地提取脊柱图像中的关键信息,并且抑制不相关信息,辅助医生准确定位病灶区域,实现精准、高效分割。从深度学习算法、脊柱疾病类型、图像类型、实验分割结果、性能评估指标等方面,对深度学习在脊柱图像分割中的应用现状进行归纳、总结并加以分析。介绍深度学习模型和脊柱图像分割的背景,从而引出深度学习在脊柱图像分割中的应用;介绍常见的几种脊柱疾病类型,阐述其在图像分割中的难点,并介绍脊柱图像分割中常用的公开数据集、图像分割的方法流程以及图像分割评价指标等要素;结合具体实验总结分析基于卷积神经网络模型、U型网络模型及其改进的模型在椎骨、椎间盘以及脊柱肿瘤图像分割中的应用进展;结合以往的实验结果和当前深度学习模型的研究进展,总结目前临床研究的局限性以及分割效果不足的原因,针对所存在的问题提出相应的解决方法,并对未来的研究和发展进行展望。

  • 热点与综述
    熊世强, 何道敬, 王振东, 杜润萌
    计算机工程. 2024, 50(5): 1-15. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0067782
    摘要 (271) PDF全文 (109) HTML (7)   可视化   收藏

    联邦学习(FL)是一种新兴的分布式机器学习技术, 只需将数据留在本地即可通过各方协作训练一个共有模型, 解决了传统机器学习中数据难以采集和隐私安全的问题。随着联邦学习技术的应用和发展, 相关研究发现联邦学习仍可能受到各类攻击。为了确保联邦学习的安全性, 研究联邦学习中的攻击方式及相应的隐私保护技术显得尤为重要。首先介绍了联邦学习的背景知识及相关定义, 总结概括了联邦学习的发展历程及分类; 接着阐述了联邦学习的安全三要素, 从基于安全来源和基于安全三要素2个角度分类概述了联邦学习中的安全问题及研究进展; 然后对隐私保护技术进行分类, 结合相关研究应用综述了联邦学习中安全多方计算(SMC)、同态加密(HE)、差分隐私(DP)、可信执行环境(TEE)4种常用隐私保护技术; 最后对联邦学习的未来研究方向进行展望。

  • 进化和群体智能算法与应用
    费蓉, 马梦阳, 张晓, 黑新宏, 徐庆征, 邱原
    计算机工程. 2023, 49(7): 10-20. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0066975
    摘要 (266) PDF全文 (160) HTML (37)   可视化   收藏

    轨迹预测和碰撞检测是自动驾驶的关键技术,可以提高自动驾驶系统对周围环境的感知能力,保障自动驾驶系统的安全性。Conv-LSTM模型能够有效处理具有时空相关性的轨迹数据,具有良好的轨迹预测能力,但该模型在交通拥堵、复杂道路等复杂情形下预测性能较差。提出一种基于行驶意图识别的轨迹预测模型。通过基于长短期记忆(LSTM)网络的行驶意图识别模块对车辆的行驶意图进行预测,基于Conv-LSTM构建轨迹预测模块,结合识别的行驶意图信息预测未来轨迹,从而提高轨迹预测的精度和可解释性。引入2种注意力机制对目标对象及其周围车辆的历史轨迹信息进行重要性分析,使模型关注最具有代表性的邻居车辆,并且更好地捕捉不同时间步之间的关系,从而提高模型的预测准确度和稳定性。针对有向包围盒碰撞检测算法执行效率低的问题,提出一种基于混合包围盒的碰撞检测算法,通过最小安全距离和最大冲突距离进行碰撞预判断,避免非冲突情况下有向包围盒的创建和基于分离轴定理的碰撞检测过程,从而提高碰撞检测的效率。在NGSIM数据集上进行实验,结果表明:该模型的均方根误差优于Conv-LSTM、sys-Conv等对比模型,轨迹预测的精度更高;与有向包围盒(OBB)算法、轴对齐包围盒(AABB)算法和AABB-OBB算法相比,基于混合包围盒的碰撞检测算法平均碰撞检测时间分别缩短了64.47%、53.88%和55.47%。

  • 图形图像处理
    杨谢柳, 门国文, 梁文峰, 王丹, 谢正义, 范慧杰
    计算机工程. 2023, 49(11): 247-256. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0066610
    摘要 (255) PDF全文 (107) HTML (10)   可视化   收藏

    因水下环境的特殊性,水下光学图像往往存在色偏、模糊、对比度低等退化现象。为恢复颜色正常、清晰的水下图像,大量的水下图像增强复原方法已被提出,但是现有的水下图像增强复原方法主要以提高水下图像的视觉效果为直接目标,对基于深度学习的水下目标检测精度的影响尚不明确。因此,使用14种典型的水下图像增强复原方法和3种典型的基于深度学习的目标检测模型,在URPC2018和URPC2019数据集上从训练集与测试集的域差异、训练集的域数量、训练集的图像数量等方面,详细深入地探讨图像增强复原方法对基于深度学习的目标检测模型精度的影响,并自建数据集进行跨数据集测试。实验结果表明,在训练集和测试集均属同一数据集时,水下图像增强复原方法无论作为图像预处理方法还是数据增强方法,对深度学习目标检测精度的提升都无明显效果,但是在跨数据集检测时,借助水下图像增强复原方法能够大幅提升深度学习目标检测精度,mAP最高可提高13.6个百分点。

  • 人工智能与模式识别
    张洪程, 李林育, 杨莉, 伞晨峻, 尹春林, 颜冰, 于虹, 张璇
    计算机工程. 2024, 50(4): 168-176. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0067543
    摘要 (255) PDF全文 (114) HTML (5)   可视化   收藏

    知识图谱是由各种知识或数据单元经过抽取等处理而组成的一种结构化知识库, 用于描述和表示实体、概念、事实和关系等信息。自然语言处理技术的限制和各种知识或信息单元文本本身的噪声都会使信息抽取的准确性受到一定程度的影响。现有的知识图谱补全方法通常只考虑单一结构信息或者文本语义信息, 忽略了整个知识图谱中同时存在的结构信息与文本语义信息。针对此问题, 提出一种基于语言模型增强嵌入与对比学习的知识图谱补全(KGC)模型。将输入的实体和关系通过预训练语言模型获取实体和关系的文本语义信息, 利用翻译模型的距离打分函数捕获知识图谱中的结构信息, 使用2种用于对比学习的负采样方法融合对比学习来训练模型以提高模型对正负样本的表征能力。实验结果表明, 与基于来自Transformer的双向编码器表示的知识图谱补全(KG-BERT)模型相比, 在WN18RR和FB15K-237数据集上该模型链接预测的排名小于等于10的三元组的平均占比(Hits@10)分别提升了31%和23%, 明显优于对比模型。

  • 热点与综述
    杨彬, 王轶彤
    计算机工程. 2023, 49(10): 13-21. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0065807
    摘要 (251) PDF全文 (369) HTML (34)   可视化   收藏

    异质信息网络往往包含不同类型的节点和关系,丰富的语义信息和复杂的关系对目前异质信息网络的表征学习提出了巨大的挑战。现有多数方法通常使用预定义的元路径来捕获异质的语义信息和结构信息,但成本高、覆盖率低,且不能准确有效地捕获和学习有影响力的高阶邻居节点。提出HIN-HG模型来解决以上问题。HIN-HG通过生成异质信息网络的超邻接图来准确有效地捕获对目标节点有影响力的邻居节点,并使用带有多通道机制的卷积神经网络聚合在不同关系下的不同类型的邻居节点。HIN-HG可以自动地学习不同邻居节点和元路径的权重而无须进行手动指定,同时可以捕获全图范围内和目标节点相似的节点作为高阶邻居,并通过信息传播有效地更新目标节点的表征。在DBLP、ACM和IMDB真实数据集上的实验结果表明,在节点分类任务中,HIN-HG较HAN、GTN、HGSL等前沿的异质信息网络表征学习方法性能更优,Macro-F1和Micro-F1多分类评估指标平均提高5.6和5.7个百分点,提高了节点分类的准确性和有效性。

  • 图形图像处理
    李现国, 李滨
    计算机工程. 2023, 49(9): 226-233, 245. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0065513
    摘要 (248) PDF全文 (383) HTML (37)   可视化   收藏

    卷积神经网络(CNN)单独应用于图像去模糊时感受野受限,Transformer能有效缓解这一问题但计算复杂度随输入图像空间分辨率的增加呈2次方增长。为此,提出一种基于Transformer和多尺度CNN的图像去模糊网络(T-MIMO-UNet)。利用多尺度CNN提取空间特征,并嵌入Transformer全局特性捕获远程像素信息。设计局部增强Transformer模块、局部多头自注意力计算网络和增强前馈网络,采用窗口的方式进行局部逐块多头自注意力计算,通过增加深度可分离卷积层,加强不同窗口之间的信息交互。在GoPro测试数据集上的实验结果表明,T-MIMO-UNet的峰值信噪比相比于MIMO-UNet、DeepDeblur、DeblurGAN、SRN网络分别提升了0.39 dB、2.89 dB、3.42 dB、1.86 dB,参数量相比于MPRNet减少了1/2,能有效解决动态场景下的图像模糊问题。

  • 图形图像处理
    徐芳芯, 樊嵘, 马小陆
    计算机工程. 2024, 50(3): 250-258. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0067741
    摘要 (247) PDF全文 (406) HTML (36)   可视化   收藏

    针对拥挤行人检测场景下检测算法容易产生漏检与误检的问题,提出一种改进的YOLOv7拥挤行人检测算法。在骨干网络中引入BiFormer视觉变换器和改进的高效层聚合网络(RC-ELAN)模块,通过自注意力机制与注意力模块使骨干网络更多聚焦于被遮挡行人的重要特征,有效缓解了目标特征缺失对检测造成的负面影响。采用基于双向特征金字塔网络思想的改进颈部网络,通过转置卷积和改进的Rep-ELAN-W模块使模型可以高效利用中低维特征图中的小目标特征信息,有效提升了模型的小目标行人检测性能。引入高效的完全交并比损失函数,使模型可以进一步收敛至更高精度。在含有大量小目标遮挡行人的WiderPerson数据集上的实验结果表明,与YOLOv7、YOLOv5、YOLOX算法相比,改进的YOLOv7算法的交并比阈值分别取0.5和0.5~0.95时的平均精准度提升了2.5和2.8、9.9和7.1、12.3和10.7个百分点,可较好地应用于拥挤行人检测场景。

  • 热点与综述
    刘金硕, 王代辰, 邓娟, 王丽娜
    计算机工程. 2023, 49(8): 13-19, 28. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0067003
    摘要 (246) PDF全文 (161) HTML (37)   可视化   收藏

    目前已有的网络不良信息分类方法大多忽略了数据不平衡、数据存在长尾分布的情况,使得模型在分类时偏向于数据量多的样本,无法很好地识别数据量少的样本,从而导致整体识别精度下降。针对该问题,提出一种用于长尾不良信息数据集的分类方法LTIC。将小样本学习与知识转移策略相结合,使用BERT模型学习头部类的权重,通过专门为小样本学习而提出的Prototyper网络得到头部类的原型,将头尾数据分开处理,从而避免一起训练而导致的数据不平衡问题。学习从原型到权重的映射关系,利用学到的知识将尾部类的原型转换为权重,然后连接头部类权重和尾部类权重得到最终的分类结果。实验结果表明:LTIC方法在Twitter和THUCNews数据集上分别达到82.7%和83.5%的分类准确率,且F1值相较非长尾模型有显著提升,有效提高了模型分类精度;与目前较新的长尾数据集分类方法BNN、OLTR等相比,该方法具有更好的分类效果,平均准确率提升了3%;当新的不良信息类别出现时,LTIC方法只需少量计算就可对其进行预测,准确率达到70%,具有良好的扩展性。

  • 移动互联与通信技术
    孔凌辉, 饶哲恒, 徐彦彦, 潘少明
    计算机工程. 2023, 49(9): 199-207, 216. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0066301
    摘要 (237) PDF全文 (167) HTML (27)   可视化   收藏

    基于深度强化学习(DRL)的智能路由算法因兼具深度学习的感知能力和强化学习的决策能力,成为路由决策的重要发展方向。然而,现有基于深度强化学习的智能路由算法无法适应无线网络中动态变化的网络拓扑结构,难以在网络拓扑动态变化时做出恰当的路由决策。针对该问题,提出一种结合消息传递神经网络(MPNN)和DRL的智能路由算法MPNN-DQN。利用MPNN对不规则的网络拓扑进行学习,使其在网络拓扑动态变化时仍然能够做出有效的决策。设计基于k阶邻居信息聚合的逐跳路由生成方法,使得模型在保证决策效果的同时提升算法的可扩展性,能够更广泛地适用于中大型网络拓扑。实验结果表明,相比GCN、DRSIR、DQN等路由算法,该算法具有较优的平均时延、丢包率和网络吞吐量指标,在Germany、GBN和synth50这3种不同的网络场景下,该算法的吞吐量提升3.27%~23.03%,具有较强适应动态网络拓扑的能力。

  • 热点与综述
    刘颖, 马玉鹏, 赵凡, 王轶, 蒋同海
    计算机工程. 2024, 50(1): 39-49. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0067004
    摘要 (227) PDF全文 (389) HTML (20)   可视化   收藏

    Hyperledger Fabric是一种国内外广泛使用的联盟链框架,在基于Fabric技术的一些业务中具有协同组织众多、交易操作频繁、事务冲突增加等特点。Fabric采用的多版本并发控制技术能够在一定程度上解决部分交易冲突,提升系统并发性,但其机制不完善,会出现部分交易数据无法正常上链存储的问题。为了实现海量交易数据完整、高效、可信的上链存储,提出一种基于Fabric预言机的数据上链预处理机制。设计海量数据冲突预处理(MCPP)方法,通过检测、监听、延时提交、事务加锁、重排序缓存等方式实现主键冲突交易数据的完整上链。引入数据传输保障措施,在传输过程中利用非对称加密技术防止恶意节点伪造认证信息,确保交易数据链外处理前后的一致性。通过理论分析和实验结果表明,该机制可有效解决联盟链平台中海量交易数据上链时的并发冲突问题,当交易数据规模达到1 000和10 000时,MCPP的时效性比LMLS提高了38%和21.4%,且成功率接近100%,具有高效性和安全性,同时在无并发冲突情况下不影响Fabric系统性能。

  • 人工智能与模式识别
    李敬灿, 肖萃林, 覃晓婷, 谢夏
    计算机工程. 2024, 50(4): 87-94. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0068501
    摘要 (227) PDF全文 (302) HTML (10)   可视化   收藏

    关系抽取是一项基础且重要的任务, 旨在从非结构化文本中提取出实体之间的关系。最近研究证明, 大型语言模型(LLM)和基础模型相结合可以改进许多自然语言处理(NLP)任务的性能。这些模型利用深度学习和预训练模型的语言表示能力, 能够自动学习关系的语义特征。有效利用大模型来解决实体重叠和信息交互差等问题仍是一个挑战。针对以上问题, 提出基于大语言模型的关系抽取算法。对大型语言模型Meta AI(LLaMA)进行微调训练, 使其更加适应关系抽取的任务, 在提取关系的基础上, 使用自注意力机制增强实体对之间关联程度, 增强关系和实体之间的信息共享, 接着使用平均池化泛化到整个句子中。针对实体对设计一个过滤矩阵, 并引入词性信息进行语义增强, 根据过滤矩阵中实体对的相关性过滤掉无效的三元组。实验结果表明, 该算法在纽约时报(NYT)和WebNLG公开数据集上的F1值结果分别为93.1%、90.4%。在微调之后的LLaMA模型作为编码器的情况下, 所提算法在准确率和F1值指标上均优于基线模型, 验证了算法的有效性。

  • 热点与综述
    王恩旭, 王晓红, 张坤, 张冬雯
    计算机工程. 2023, 49(11): 40-48, 69. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0066255
    摘要 (226) PDF全文 (356) HTML (24)   可视化   收藏

    针对目前负载预测模型不容易捕获数据时序信息和特征信息的问题,提出一种双重注意力机制的负载预测模型。该模型融合特征注意力机制和时序注意力机制,自适应地挖掘服务器负载的特征信息和时序信息,有效增强网络对特征数据和时序数据的关键信息表达。基于CRITIC方法对服务器各项特征进行加权,计算服务器负载值,从而更加全面和准确地评估服务器下一时刻的负载状态。双重注意力机制网络在长短期记忆网络(LSTM)的基础上引入特征注意力机制和时序注意力机制,以负载值的历史数据为输入对未来时刻服务器的负载值进行预测,有效提高网络对单步预测和多步预测的准确性。在阿里巴巴Cluster-trace-v2018公开数据集上的实验结果表明,双重注意力机制网络相对于LSTM基础的负载预测网络,平均绝对误差和均方误差分别下降了9.2%和16.8%,具有较好的稳定性和准确性。

  • 图形图像处理
    圣文顺, 余熊峰, 林佳燕, 陈欣
    计算机工程. 2024, 50(1): 242-250. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0066724
    摘要 (225) PDF全文 (153) HTML (13)   可视化   收藏

    针对Faster R-CNN算法对于小尺寸目标以及遮挡或截断物体检测能力不足的问题,提出一种融合CBAM注意力机制和特征金字塔结构的改进Faster R-CNN算法。为重点聚焦特征图像局部高效信息,在特征提取网络中融入CBAM机制,减少无效目标的干扰,提升面对遮挡或截断物体的检测能力。引入特征金字塔网络结构,联结高层与底层特征数据,获得高分辨率、强语义数据,从而增强小目标物体的检测效果。为缓解梯度消失现象以及减少超参数规模,使用表达能力较强的倒残差VS-ResNet网络替换VGG16网络,VS-ResNet网络在原有ResNet 50基础上修改了部分层次结构,加入辅助分类器,设计倒残差和组卷积方式,使激活函数信息在高维环境中完整保留,提高检测准确率。采用重置候选框分值计算方法弥补非极大值抑制算法误消除重叠检测框的缺陷。实验结果表明,相比VGG16,VS-ResNet在CIFAR-10数据集上的正确率提高2.97个百分点,该算法在Pascal VOC 2012数据集上的目标检测mAP值为76.2%,比原始Faster R-CNN算法的mAP值提高了13.9个百分点。

  • 图形图像处理
    王书朋, 何引弟
    计算机工程. 2023, 49(8): 232-239. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0065889
    摘要 (222) PDF全文 (132) HTML (16)   可视化   收藏

    在非均匀光照环境下用户获取到的图像往往呈现亮度分布不均、细节丢失等特点。针对现有图像增强算法在处理非均匀光照图像时容易造成局部过度增强或增强不足等问题,提出一种融合特征注意力机制的非均匀光照图像增强算法(ULIEN)。通过学习非线性Gamma函数将非均匀光照图像映射为增强图像,引入亮度注意力图和通道注意力机制分别为图像不同的亮度区域和特征通道分配不同的学习权值,实现不同区域的图像增强。在训练过程中,ULIEN增强网络无需任何参考图像,通过一组无参考损失函数的设计驱动增强网络训练。实验结果表明,经所提算法增强后的图像在主观视觉方面能有效避免细节丢失、伪影、局部过增强或增强不足等问题,在BTMQI、ENIQA、TMQI、UNIQUE客观评价指标上分别可达3.727 0、1.109 6、0.903 0、0.755 7,相较于对照增强算法具有明显优势。

  • 人工智能与模式识别
    邱天晨, 郑小盈, 祝永新, 封松林
    计算机工程. 2023, 49(7): 110-117. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0064016
    摘要 (221) PDF全文 (154) HTML (11)   可视化   收藏

    在超大规模边缘设备参与的联邦学习场景中,参与方本地数据为非独立同分布,导致总体训练数据不均衡且毒药攻击防御困难。有监督学习中增强数据均衡的多数方法所要求的先验知识与联邦学习的隐私保护原则发生冲突,而针对非独立同分布场景中的毒药攻击,现有的防御算法则过于复杂或侵害数据隐私。提出一种多服务器架构FedFog,其能在不泄露参与方本地数据分布的前提下,对数据分布相似的参与方进行聚类,将非独立同分布的训练数据转换成多个独立同分布的数据子集。基于各聚类中心,全局服务器计算出从各类别数据中提取的特征在全局模型更新时的权重,从而缓解总体训练数据不均衡的负面影响。同时,将毒药攻击防御任务从参与方全集分配至每个聚类内部,从而解决毒药攻击防御问题。实验结果表明:在总体训练数据不均衡的场景中,FedFog的全局模型精度相较FedSGD最多获得了4.2个百分点的提升;在总体数据均衡但1/3的参与方为毒药攻击者的场景中,FedFog的收敛性接近于无毒药攻击场景中的FedSGD。

  • 封面和目录
    计算机工程. 2023, 49(10): 0-0.
  • 热点与综述
    吴奇林, 党亚固, 熊山威, 吉旭, 毕可鑫
    计算机工程. 2023, 49(11): 24-29, 39. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0066181
    摘要 (220) PDF全文 (392) HTML (33)   可视化   收藏

    以学生评教文本情感分析任务作为切入点,针对传统基础深度学习模型特征提取能力不足、循环神经网络训练效率较低以及词向量语义表示不准确等问题,提出基于混合特征网络的学生评教文本情感分类算法。采用轻量级ALBERT预训练模型提取符合当前上下文语境的每个词的动态向量表示,解决传统词向量模型存在的一词多义问题,增强向量语义表示的准确性;混合特征网络通过结合简单循环单元和多尺度局部卷积学习模块以及自注意力层,全面捕捉评教文本全局上下文序列特征和不同尺度下的局部语义信息,提升模型的深层次特征表示能力,自注意力机制通过计算每个分类特征对分类结果的重要程度,识别出对情感识别结果影响较大的关键特征,避免无关特征对结果造成干扰,影响分类性能,将分类向量拼接后由线性层输出评教文本情感分类结果。在真实学生评教文本数据集上的实验结果表明,该模型F1值达到97.8%,高于对比的BERT-BiLSTM、BERT-GRU-ATT等深度学习模型。此外,消融实验结果也证明了各模块的有效性。

  • 计算机系统前沿技术
    陈逸, 刘博生, 徐永祺, 武继刚
    计算机工程. 2023, 49(12): 1-9. https://doi.org/10.19678/j.issn.1000-3428.0066701
    摘要 (215) PDF全文 (400) HTML (49)   可视化   收藏

    深度卷积神经网络具有模型大、计算复杂度高的特点,难以部署到硬件资源有限的现场可编程门阵列(FPGA)中。混合精度卷积神经网络可在模型大小和准确率之间做出权衡,从而为降低模型内存占用提供有效方案。快速傅里叶变换作为一种快速算法,可将传统空间域卷积神经网络变换至频域,从而有效降低模型计算复杂度。提出一个基于FPGA的8 bit和16 bit混合精度频域卷积神经网络加速器设计。该加速器支持8 bit和16 bit频域卷积的动态配置,并可将8 bit频域乘法运算打包以复用DSP,用来提升计算性能。首先设计一个基于DSP的频域计算单元,支持8 bit和16 bit频域卷积运算,通过打包一对8 bit频域乘法以复用DSP,从而提升吞吐率。然后提出一个映射数据流,该数据流支持8 bit和16 bit计算两种形式,通过数据重用方式最大化减少冗余数据处理和数据搬运操作。最后使用ImageNet数据集,基于ResNet-18与VGG16模型对所设计的加速器进行评估。实验结果表明,该加速器的能效比(GOP与能耗的比值)在ResNet-18和VGG16模型上分别达到29.74和56.73,较频域FPGA加速器提升1.2~6.0倍。