摘要：雷达回波外推是降水临近预报的重要手段,所用的方法分为数值预报与数据驱动预报。前者依托数学与物理模型,后者依托深度学习技术总结历史规律。尽管深度学习在气象预报中研究活跃,但实际应用仍面临挑战,尤其是精度问题。因此设计了一种雷达回波外推系统,应用所提出的残参卷积长短期记忆(RC-LSTM)模型,在使用规划采样的同时,为每一层堆叠的ConvLSTM单元添加了残差连接,使得模型在更深的同时保留原有小模型的学习能力,保证网络最大限度降低空间维度的历史信息损耗,从而提高长时效雷达回波外推的精度。

摘要：作为机器学习的一个新兴领域,多源部分域适应(MSPDA)问题由于其源域自身的复杂性、领域之间的差异性以及目标域自身的无监督性,给相关研究带来了挑战,以致目前鲜有相关工作被提出.在该场景下,多个源域中的无关类样本在域适应过程中会造成较大的累积误差和负迁移.此外,现有多源域适应方法大多未考虑不同源域对目标域任务的贡献度不同.因此,提出基于自适应权重的多源部分域适应方法(AW-MSPDA).首先,构建了多样性特征提取器以有效利用源域的先验知识;同时,设计了多层次分布对齐策略从不同层面消除了分布差异,促进了正迁移;此外,为量化不同源域贡献度以及过滤源域无关类样本,利用相似性度量以及伪标签加权方式构建自适应权重;最后,通过大量实验验证了所提出AW-MSPDA算法的泛化性以及优越性.

摘要：针对救援无人机传统路径规划算法存在搜索扩展节点数多、搜索路径时间长、规划轨迹不平滑的缺点,提出了一种改进A*算法的应急救援无人机路径规划方法。采用对角线距离作为启发函数并进行指数加权,通过双向搜索策略进行搜索优化,对生成的路径点使用贝塞尔曲线进行曲线拟合。实验中设计了多种非结构化地图,对Dijkstra算法、传统A*算法和改进A*算法在搜索扩展节点数、规划路径长度和搜索路径时间三方面进行对比。实验结果表明,设计的多种地图中改进A*算法在搜索扩展节点数较Dijkstra算法和传统A*算法分别至少降低了59.82%、39.40%,在搜索路径时间分别至少降低了57.38%、33.46%,规划后的路径经过贝塞尔曲线优化后满足无人机的实际飞行要求,可以实现高效率无人机应急救援。

摘要：聚类问题中的离群点容易影响簇中心的选择,且样本数据量规模的扩大会造成样本点间的距离计算需要消耗大量计算资源.为了解决上述问题,从簇中心选取和最短距离搜索2个方面出发,提出了一种针对聚类问题的新型量子主成分分析算法.利用阈值更新奇异值并得到主成分,再通过势函数得到簇中心,从而减少异常值对簇中心选取的影响.此外,采用量子最小值搜索算法寻找距离样本点最近的簇中心,减少聚类所需迭代次数.以小规模数据集为例,采用Cirq量子编程框架对算法进行电路设计和仿真实验.实验结果表明,该算法与已有的量子聚类算法相比,在聚类准确度上有所提升.性能分析表明,与现有经典和量子算法比较,该算法在簇中心选取和最短距离搜索时间复杂度上有不同程度的改进,消耗资源有所降低.

摘要：提出了一种基于差分隐私的深度伪造指纹检测模型版权保护算法,在不削弱原始任务性能的同时,实现了深度伪造指纹检测模型版权的主动保护和被动验证。在原始任务训练时,通过添加噪声以引入随机性,利用差分隐私算法的期望稳定性进行分类决策,以削弱对噪声的敏感。在被动验证中,利用FGSM生成对抗样本,通过微调决策边界以建立后门,将后门映射关系作为植入水印实现被动验证。为了解决多后门造成的版权混淆,设计了一种水印验证框架,对触发后门加盖时间戳,借助时间顺序来鉴别版权。在主动保护中,为了给用户提供分等级的服务,通过概率选择策略冻结任务中的关键性神经元,设计访问权限实现神经元的解冻,以获得原始任务的使用权。实验结果表明,不同模型性能下的后门验证依然有效,嵌入的后门对模型修改表现出稳健性。此外,所提算法不但能抵挡攻击者策反合法用户实施的合谋攻击,而且能抵挡模型修改发动的微调、压缩等攻击。

摘要：针对传统深度学习模型过度依赖大量训练数据,在小样本条件下会出现准确率低和泛化性差的问题,提出一种基于改进孪生神经网络(improved siamese neural network,ISNN)的小样本轴承故障诊断方法。该方法致力于利用度量学习思想来判断样本间的相似性,相比于复杂、多层的深度模型其结构更简单,在小样本下也更容易训练。具体而言,共设计了三个模块来实现故障诊断。特征提取阶段分别利用长短时记忆网络和卷积神经网络提取出故障信号的时间和空间特征,能够充分利用有限的样本信息;关系度量阶段以自适应的网络度量方式来代替常用的欧式距离度量,并且引入全局均值池化来减少网络参数;此外,与标准孪生网络相比,构建的故障分类网络可以直接对样本进行故障识别,在测试阶段无须繁琐的样本比对。实验结果表明,ISNN方法在有限的训练样本数量下,故障诊断准确率和泛化性能均优于各种对比方法。

摘要：协同显著性检测旨在发现并分割出一组图像中相同语义类别的前景显著目标.当前基于深度学习的协同显著性检测方法主要存在两方面局限:(1)训练数据中仅含有单一显著目标,无法为模型训练提供对抗样本,导致其泛化性受限,难以有效应对未知类别目标、干扰显著目标、嘈杂背景等挑战;(2)现有方法通常利用卷积神经网络提取特征,其感受野受限,无法建模长程依赖关系,限制了所学特征的表征力.为此,本文提出了一种新颖的基于组间对抗数据混合的协同显著性检测变换器,旨在通过纯视觉变换器构建序列到序列的协同显著性检测网络,并使用组间混合后的数据进行对抗训练,以提升模型的泛化性.所设计的网络结构包含数据混合子网络和协同显著性检测变换器两部分.具体而言,在数据混合子网络中,本文设计了目标细化模块,输入类激活图,引导网络以无监督的方式从一组图像中分割出边缘平滑的显著目标作为对抗对象,并通过设计调距模块将对抗对象以最小化重叠的方式混合至另一组图像之中,生成混合训练数据;在协同显著性检测变换器中,本文从序列建模的角度,设计了任务注入器,将组信息图符与显著性信息图符注入序列特征之中,并利用自注意力机制充分捕获特征之间的全局上下文信息.最后,将获得的组特征和显著性特征通过自注意力机制进行充分混合交互,以进一步增强特征的表征力,生成精确的协同显著性检测结果.本文在包含Cosal2015、Co CA和Co SOD3k等三个基准数据集上做了充分的实验评估,与多个领先方法的对比结果充分证明了本方法的优越性能.

摘要：伪装物体检测通过模仿人类的视觉检测机理,实现在复杂场景下对伪装物体的定位与识别.然而,多数伪装物体检测方法在遇到相似外形目标干扰时,仅通过目标的局部表观特征无法准确识别伪装目标.为此,本文提出一种渐进聚合多尺度场景上下文特征的伪装物体检测网络,通过聚合多阶段语义增强的场景上下文特征来实现准确的伪装物体判别.具体来说,所提网络主要包含两个创新设计:U型上下文感知模块和跨级特征聚合模块.前者旨在感知复杂场景中物体的细节轮廓、纹理特征和颜色变化等丰富的局部-全局场景上下文信息.后者则结合坐标方向的注意力和多层级残差渐进特征聚合机制,逐级渐进聚合相邻层级之间的互补特征,实现对伪装物体全局语义的强化和局部细节的补充.本文方法在CHAMELEON、CAMO-Test、COD10K-Test和NC4K等4个非常具有挑战性的基准数据集上进行了评测.评测结果表明,本文方法相比于最新方法达到了领先的性能.

摘要：基于生成式对抗网络(generative adversarial network,GAN)模型生成的逼真人脸图像给司法、刑侦、名誉保护等带来了挑战.因此,基于四元数提出一种具有强泛化性的GAN生成人脸检测算法,其由GAN噪声指纹提取模块与分类模块组成.GAN噪声指纹提取模块采用孪生四元数U-Net提取噪声指纹特征;分类模块基于提取的噪声指纹特征采用四元数ResNet区分真实人脸和生成人脸;使用基于距离的逻辑回归损失函数和交叉熵损失函数对参数进行寻优.采用公开的自然人脸数据集CelebA进行实验,基于其利用多种GAN模型得到不同生成人脸数据集.4组消融实验验证了该算法在4个方面的改进的有效性.一种GAN生成人脸数据训练多种GAN测试的结果以及鲁棒性实验结果表明,所提算法比对比算法具有更强的泛化性以及较好的抵抗JPEG攻击的鲁棒性.

摘要：针对彩色图像可逆信息隐藏中相对较少的嵌入容量和数据嵌入后的图像质量问题,提出基于可逆信息隐藏的高性能彩色图像对比度增强算法.该算法将原始RGB图像转换成HSV(色调,饱和度,亮度)图像,在预处理时,合并像素直方图单侧2个高度最低的条柱,并设置一个失真阈值防止图像失真;数据嵌入过程中,在保持色调分量不变的同时增大单个像素能嵌入秘密信息的长度,且在增大数据嵌入量的同时减少了图像失真;在多次执行数据嵌入过程后,直方图实现均衡化,从而有效地增强图像的对比度.在Kodak和USC-SICI图像集上的实验结果表明,与同类算法(UCE和HSP算法)相比,所提算法在嵌入容量指标和色彩差异指标CIEDE2000的性能上分别平均提升28.6%和34.7%.