2025年, 第37卷, 第01期　
刊出日期：2025-06-30

  

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  确定性网络：架构、关键技术和应用

  黄蔚亮, 李锦煊, 余志文, 蔡亚永, 刘元

  重庆邮电大学学报（自然科学版）. 2025, 37(01): 1-16.

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  随着工业物联网(industrial internet of things, IIoT)的快速发展，越来越多的应用场景对网络的服务质量提出了更高的要求。确定性网络作为一种能够提供低延迟、低抖动和高可靠性数据传输的技术，已成为未来工业互联网的核心技术之一。该文介绍了确定性网络的主要技术，包括时间敏感网络(time-sensitive networking, TSN)、无线与有线网络融合的5G-TSN和确定性网络(deterministic network, DetNet);从控制层面、数据层面和应用层面分析了确定性网络的架构，阐述了其各层次的功能与实现方式；探讨了确定性网络在电力系统差动保护、工业自动化、自动驾驶、远程医疗等领域的典型应用场景，为进一步研究和应用提供参考。
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  原型对比学习驱动的鲁棒性关系抽取方法

  吴涛, 徐敖远, 田侃, 先兴平, 袁野, 张姝, 曹新汶

  重庆邮电大学学报（自然科学版）. 2025, 37(01): 17-28.

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  关系抽取旨在识别非结构化文本中实体对之间的语义关系，现有方法无法灵活应用于开放域场景，如何在开集环境中自适应地进行关系抽取仍然是该领域的一项重要挑战。针对关系抽取场景中未知类别样本识别问题，提出了一种原型对比学习驱动的鲁棒性关系抽取方法。根据高斯分布为每个类别初始化可学习的原型中心，通过改进对比学习损失函数拉近同类样本到类别原型的距离，进一步通过增加正则化项约束样本输出概率分布与异类原型的差异。与对比方法相比，所提方法在3个数据集下的开集准确率比次优的模型分别提升了2.93%,3.16%,3.18%,且在闭集上的准确率没有降低，表明了模型能够在特征空间中拉近同类样本之间距离，推开异类样本之间距离，从而在不干扰已知关系类别的情况下，有效提升关系抽取模型对开放未知关系类别样本检测的鲁棒性。
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  吸收光谱法快速检测长江水COD的方法

  郑培超, 吕强, 王金梅, 曾金锐, 李成林, 杨琴

  重庆邮电大学学报（自然科学版）. 2025, 37(01): 29-36.

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  为满足地表水化学需氧量的高精度检测，提出了一种基于紫外-可见吸收光谱结合连续投影-支持向量机回归的预测模型。以长江水的吸收光谱为研究对象，采用SPXY划分出训练集和测试集，使用Savitzky-Golay滤波对数据进行预处理，采用连续投影算法筛选出特征波长，利用支持向量机回归拟合特征波长与样本浓度，建立长江水化学需氧量的回归模型。以决定系数R²、均方根误差RMSE、平均相对误差作为模型评价指标，与其他5种混合模型的预测效果进行对比显示，采用连续投影-支持向量机回归所建立的模型结果最优，实现了地表水化学需氧量的快速、准确测量。
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  基于改进差分进化算法的系统辨识方法

  吕证, 陈博, 李章勇, 秦对

  重庆邮电大学学报（自然科学版）. 2025, 37(01): 37-45.

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  对于复杂控制系统，采用传统建模方法得到的被控对象模型，存在精度较低和收敛速度较慢等问题。针对该问题，提出了一种基于改进差分进化算法的系统辨识方法，通过采用变异率和交叉算子动态更新策略，并实时更新种群以及优化、进化终止条件，大幅度地提升了辨识模型的精度以及算法的收敛速度。与传统的最小二乘法、二阶加时滞模型法、差分进化算法以及遗传算法相比，提出的辨识方法在精度上分别提升了94.91%、40.11%、23.33%和8.48%。与传统遗传算法和差分进化算法相比，提出的方法在收敛速度上提升了近3.2倍。实验结果表明，提出的方法可以有效地克服干扰信号影响，得到精确的系统传递函数模型。
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  基于WHIoU损失的安检图像违禁物品检测算法

  朱雷, 李国权, 武瑞恒, 黄正文, 庞宇

  重庆邮电大学学报（自然科学版）. 2025, 37(01): 46-56.

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  针对X光安检图像存在的违禁物品重叠和背景复杂等问题，提出了一种基于YOLOv7改进的X光安检图像违禁物品检测算法。在模型颈部网络中构建注意力特征融合模块，分别添加空间注意力和通道注意力挖掘浅层细节特征和深层语义特征，减少噪音信息冗余，降低有效特征丢失；重新设计WHIoU Loss替换CIoU Loss作为新的边界框损失函数，确保在预测框与真实边界框的宽高呈现相同线性比例关系的情况下，宽高比惩罚函数仍然具有约束效果，提升收敛速度和精度。在SIXray数据集上的实验结果表明，算法在mAP50、mAP50:95上分别提高了2%和4.5%,同时检测速度也达到了58 FPS。
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  联合边缘检测强化空间细节的语义分割方法

  刘伯红, 蒋佳跞

  重庆邮电大学学报（自然科学版）. 2025, 37(01): 57-66.

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  针对图像语义分割中存在的边缘模糊和准确度较低的问题，提出一种基于边缘感知强化空间细节的图像语义分割方法，在语义分割网络中引入边缘检测模块，以捕获更加精细的空间细节。模型采用编码器-解码器结构，使用空间金字塔池化模块(atrous spatial pyramid pooling, ASPP)提取语义信息；提出双向多级聚合模块(bi-directional multi-level aggregation, BMLA)生成边缘特征，并使其强化空间细节；设计一种新型的基于注意力机制的特征融合模块(attention feature fusion module, AFFM),将强化后的空间特征与语义特征融合。采用Cityscapes和ADE20K数据集进行实验，对比其他主流语义分割算法，该方法在分割性能上具有不错的竞争力。
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  基于阅读策略和语义对齐的图文匹配方法

  甘凤梅, 夏英

  重庆邮电大学学报（自然科学版）. 2025, 37(01): 67-75.

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  针对跨媒体计算领域中的图文匹配任务，提出一种基于阅读策略和语义对齐的图文匹配方法(reading-strategy and semantic alignment network, RSAN)。设计基于Transformer和双向门控循环单元(bidirectional gated recurrent unit, Bi-GRU)的区域特征增强模块，生成具有语义关系的图像区域特征以提升语义对齐的准确性；设计包含概述分支和精读分支的阅读模块，聚合全局对齐和局部对齐来学习更准确的匹配分数。在Flickr30K和MS-COCO数据集上开展综合实验，结果表明：RSAN模型相较于现有基线模型，在准确率和效率上具有良好的表现。
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  改进粒子群优化算法和双分支网络的耦合效率预测

  赖春红, 陈先勤, 姜小明, 陈帅, 王悦, 刘思创, 邹林熹

  重庆邮电大学学报（自然科学版）. 2025, 37(01): 76-84.

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  针对混合波导结构耦合效率分析中软件仿真所需时间长、资源占用大的问题，提出神经网络模型对混合波导结构耦合效率进行预测，减少时间资源的占用。为解决多变量问题中不同自变量间步长差距较大导致单一网络特征提取能力受限的问题，提出针对不同变量使用双分支网络进行特征提取，使用改进后的粒子群优化算法对双分支网络超参数进行全自动优化，进一步提高模型预测精度。在混合波导结构耦合效率数据集上的实验表明，提出的改进粒子群优化-双分支网络的均方误差比支持向量机算法与循环神经网络分别降低了88.17百分点、21.17百分点，比标准粒子群优化算法降低了16.81百分点，验证了模型以及改进算法的有效性和优越性。
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  基于显著性学习的非规则幕墙板材检测方法

  李锐, 程隆奇, 徐潇宇, 唐菁, 吴德成

  重庆邮电大学学报（自然科学版）. 2025, 37(01): 85-93.

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  针对现有幕墙安装机器人缺乏非规则板材检测能力的问题，提出了一种基于显著性学习的板材检测方法，通过分析板材与背景的显著性关系来定位目标，避免板材纹理、形状、大小等因素对检测精度的影响。该方法基于可见光-深度（red-green-blue depth, RGB-D）双模态特征信息，使用多尺度残差互补模块来抑制跨模态特征的发散问题，并结合多尺度注意力引导模块和融合感知模块以实现精细的显著推理，同时构建了包含180幅RGB-D图像的幕墙板材数据集（curtain wall panel, CWP）来做模型测试。将提出的方法在4个公开数据集进行训练与测试，结果表明，所提算法性能优于8种显著性检测方法。在自建CWP实验测试中，提出的方法在S_α、F_β、E_ξ、MAE指标分别达到0.843、0.802、0.864、0.053,证明了所提算法针对未知的非规则幕墙板材检测具有很好的鲁棒性。
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  基于三维点云的道路裂缝高精度检测方法

  代少升, 朱浩林, 舒志成

  重庆邮电大学学报（自然科学版）. 2025, 37(01): 94-101.

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  为了有效检测道路裂缝并精确量化裂缝的三维参数，提出了一种基于三维点云的道路裂缝高精度检测方法。使用线激光测量系统获取路面模型的点云数据，对采集的点云数据进行去噪处理，通过超体素分割建立点云数据的邻接拓扑关系；计算所有分割后的点云数据与其邻接点云的局部凹凸性，对存在凹性突变的点云区域进行空间聚类；使用最小包围盒算法对聚类区域进行三维量化，从而测量出道路裂缝的精确长度、宽度与深度。实验结果表明，提出的方法对于道路裂缝的识别量化精度高，在长宽深上的平均误差率可达2.43%;相比于基于特征阈值的缺陷检测算法，该算法的平均精度提高了12.36百分点。
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  基于q阶正交模糊犹豫度和个性化调整的大群体决策

  卢方蕙, 张超, 李德玉, 牛宇鸽, 刘可欣, 李文涛

  重庆邮电大学学报（自然科学版）. 2025, 37(01): 102-109.

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  为了缓解决策信息表示中的不确定性以及不同决策者在不同时间点差异化的共识水平对决策结果的影响，依据q阶正交模糊犹豫度和后悔理论，提出一种两阶段框架下基于个性化调整的大群体决策方法。构建一种新型映射函数将实数转化为q阶正交模糊数；依据欧氏距离和Hausdorff距离相结合的混合距离提出改进型k均值三支聚类算法，降低大群体决策的整体复杂度；将共识水平与灰关联系数相结合，探索一种组内决策者的权重计算方法，并基于平均共识水平和组内决策者数量进一步探索组权重计算方法；设计两阶段框架下的共识达成过程，利用决策者的个性化共识水平依据后悔理论提出一种融合q阶正交模糊犹豫度的个性化调整机制。真实场景下的共享单车投放案例表明，提出方法具有可行性和有效性。
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  动态运动约束下的视频异常检测

  石瑞年, 何强, 王恒友, 陈琳琳

  重庆邮电大学学报（自然科学版）. 2025, 37(01): 110-120.

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  现有的基于帧预测的方法精度低的原因大多是不紧凑的正常分布学习，导致了异常事件的强泛化。对此，提出了动态运动约束下的视频异常检测(dynamic motion constraints for video anomaly detection, DMC-VAD)框架。提出了时空约束模块，使得模型能够基于光流显著目标和运动信息，对正常运动施加时空约束。设计了时空对齐融合模块，用校正对齐模块抑制光流中低质量的特征响应，增强正常帧的全局外观与运动上下文约束。这些动态约束能够使模型学习到更紧凑的正常分布，异常帧因为偏离这些约束从而产生高误差。引入光流重构以更好地训练运动编码器，融合光流平均误差和视频帧峰值信噪比作为异常分数。在UCSD Ped2和Shanghaitech上获得了最优的受试者操作特性(receiver operating characteristic, ROC)曲线下面积(area under curve, AUC):99.42%(+1.19%), 74.50%(+0.28%)。在CUHK Avenue上获得了与AMSTE相当的结果(88.07%),但提出模型的参数量仅是AMSTE的16%。
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  基于Tanimoto系数和类内散度的分层分类方法

  席明波, 贺晓丽

  重庆邮电大学学报（自然科学版）. 2025, 37(01): 121-130.

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  在大数据时代，数据的类别标签数量激增，对现有的分类方法构成了重大挑战。为解决此问题，利用类别间的相似性，将数据类别标签以层次化方式处理。但现有的类别间相似性度量均使用欧氏距离，由于欧氏距离无法有效处理高维数据，因此，受Tanimoto系数启发，提出一种新的类别相似性度量方法，使用Louvain算法构建树结构(TaniVT),考虑数据分布，设计基于类内散度的模糊粗糙分层分类器(fuzzy rough hierarchical classifier based on intra-class divergence, IDFRHC),将所提方法与已有的方法进行比较，通过实验验证了所提方法的有效性。
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  概率区间值模糊覆盖粗糙集及其三支决策

  金雨馨, 冯涛, 王荣欣, 张少谱

  重庆邮电大学学报（自然科学版）. 2025, 37(01): 131-146.

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  区间值模糊覆盖作为等价类的一种推广，对客观世界的描述更加准确实用。区间值模糊数可以由均值拓展而得，使其更具有解释性，基于概率的思想，对区间值模糊集的概率和条件概率进行改进，提高了概率的精确度。在区间值模糊覆盖近似空间中利用区间模糊相似度构造了二元关系，建立了概率区间值模糊覆盖粗糙集模型，并得到了它的三分类结果。为了提高决策的准确性，研究了基于三描述的损失函数，并重新定义了期望损失函数。给出了确定模型参数的方法，基于贝叶斯最小风险决策理论建立了三支决策模型。通过实例验证了该模型的有效性。
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  面向点云数据的低空无人机巡检方法

  吕铁力, 李宏然, 张键, 张恒, 袁冬青, 郭钦

  重庆邮电大学学报（自然科学版）. 2025, 37(01): 147-154.

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  针对点云语义分割问题，以PointNet++模型为基础，设计了一种并联混合注意力机制(parallel hybrid attention mechanism, PHAM)。PHAM并行处理通道和空间信息，并将它与原始特征整合，从而在保留原始特征输入的同时，有效提高关键特征识别和处理效率；在点云语义分割结果的基础上，将点云数据映射到三维栅格地图中，构建了用于低空无人机航迹规划的三维环境地图；通过Rescale函数对点云数据进行规范化处理，将点云坐标和标签信息存储在每个栅格单元中，确定栅格地图中障碍物位置；使用IGWO-WF算法进行无人机三维航迹规划。在S3DIS数据集和WHU-Urban-3D数据子集ALS上进行的实验表明，PHAM-PointNet++模型相较于原始模型在准确率、交并比上均有提升。