特约专稿

  • 自主移动机器人视觉SLAM技术研究

    张大伟;苏帅;

    同时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)是自主移动机器人导航的一个重要研究方向。视觉SLAM是一种使用相机作为主要信息来源的SLAM技术。与较为成熟的基于激光测距的SLAM相比,视觉SLAM还有许多问题亟待研究解决。近年来,随着人工智能、机器学习、图像处理技术、云计算、5G通信技术的发展,计算机视觉的相关算法能够在终端设备实时运行,视觉SLAM研究也受到越来越多的关注。本文介绍了视觉SLAM的原理及一些经典的实现方法,概述了视觉SLAM的最新研究进展,对视觉SLAM在实际应用中存在的一些问题进行了讨论。

    2021年01期 v.53 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 3712K]
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  • 苯环丙胺类LSD1抑制剂设计、合成及活性研究

    黄利华;郭佳稳;黄明杰;宋文淇;符运栋;游亚珍;刘宏民;

    以(1R, 2S)-苯基环丙胺(tranylcypromine, TCP)为原料,合成了一系列分别含有靛红、环烷基和嘌呤骨架的N-取代(1R, 2S)-苯基环丙胺衍生物,其结构经HRMS、~1H-NMR和~(13)C-NMR证明。生物活性实验表明,靛红-TCP、环烷基-TCP衍生物均对赖氨酸特异性去甲基化酶1(lysine-specific demethylase 1,LSD1)有抑制活性。环己基-TCP衍生物14b抑制LSD1能力最佳(IC_(50)=0.42μmol/L)。初步构效关系(structure activity relationship,SAR)研究表明,在靛红苯环上引入供电子基,增强LSD1抑制活性,引入吸电子基,则削弱LSD1抑制活性。在TCP上引入环烷基,可提高化合物对LSD1和单胺氧化酶(monoamine oxidases,MAOs)的选择性,并增强LSD1抑制活性。

    2021年01期 v.53 9-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1183K]
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信息科学

  • 基于深度图的人体动作分类自适应算法

    蒋韦晔;刘成明;

    由于深度相机成本的降低,越来越多的研究人员使用RGB-D(red, green, blue and depth)视频进行人类动作识别(human activity recognition,HAR)。使用深度运动图的局部二值模式进行特征提取,利用自适应差分进化极限学习机(self-adaptive differential evolution extreme learning machine,SaDE-ELM)用于动作分类,其中隐藏节点的学习参数通过自适应差分进化的方法进行修改。为了验证所提出方法的有效性,用3个公共数据集(MSR Action3D,MSRDaily Activity3D,MSRGesture3D)进行了实验。仿真结果表明,该方法优于基于内核的极限学习机(kernel extreme learning machine,KELM)的方法。

    2021年01期 v.53 16-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1301K]
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  • 面向概念漂移集成分类的三支决策优化方法

    徐健锋;辛朋;薛国泽;杨迎方;

    提出一种面向概念漂移集成分类的基分类器三支过滤方法。首先基于信息熵理论计算出基分类器的不确定性值,并融合其准确性作为基分类器的质量度量,然后通过预设阈值α、β对基分类器进行三支过滤。其过滤策略为:删除质量权值小于等于阈值β的基分类器;保留质量权值大于等于阈值α的基分类器;对于质量权值大于β小于α的基分类器,将延迟后进一步决策。添加对应数量的基分类器,重新计算基分类器的质量权值,再次实施三支过滤直至没有基分类器被删除或达到指定迭代次数。在真实数据集和人工数据集上与几种经典算法进行对比实验,结果表明,所提出的算法能够有效地提升分类效果。

    2021年01期 v.53 22-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 975K]
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  • 一种求解0-1背包问题的置信传播算法

    张丹丹;王晓峰;冯琬晶;左逢源;

    针对启发式算法在求解0-1背包问题时易陷入局部最优以及寻优精度低等不足,提出一种求解0-1背包问题的置信传播算法。根据0-1背包问题的线性规划,构造该问题的因子图模型,并基于该模型的特点设计对应的标识函数,进而设计一种求解0-1背包问题的置信传播算法。当算法收敛时,计算每个物体节点的置信度,以确定该物体的装包概率,从而高概率地给出0-1背包问题的解。与其他启发式算法进行了比较,结果表明,该算法具有较好的全局搜索能力。

    2021年01期 v.53 29-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1003K]
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  • 一种正交对角化的磷虾群算法

    万仁霞;张方星;

    针对磷虾群算法在处理高维复杂问题时,容易陷入局部最优、收敛速度慢、求解精度低等不足,提出了一种正交对角化的磷虾群算法。该算法根据适应度值排序分组磷虾群,通过正交对角化策略,吸收优质磷虾的经验,引导磷虾群寻优,同时兼顾"平凡"磷虾按常规方法寻优,从而提升了全体磷虾寻优能力,并保持了种群多样性。对标准测试函数的实验表明了该算法在全局寻优的精度和时间效率上都具有较明显的优势。

    2021年01期 v.53 35-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1015K]
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  • 基于Relief-F的半监督特征选择算法

    刘吉超;王锋;

    传统的Relief-F算法主要用于处理有标记数据集。针对部分标记数据集,引入一种基于耦合学习的数据样本相似度,设计了一种面向符号数据的基于Relief-F算法的半监督特征选择算法。为有效验证新算法的可行性,实验分析中选取了5组UCI数据集和3种常用机器学习分类器来进行验证,实验结果进一步验证了算法的有效性。

    2021年01期 v.53 42-46+53页 [查看摘要][在线阅读][下载 836K]
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  • 一种基于物理光流与细节增强的湍流图像恢复方法

    刘亮;蔡泽民;赖剑煌;

    针对远距离成像系统容易受到大气湍流中压强、温度等因素的影响,得到的图像序列会产生图像畸变与模糊等问题,提出了一种基于物理光流与引导图滤波器细节增强的方法,从受湍流影响图像序列中恢复出清晰图像。首先,利用物理光流计算序列帧与参考图像之间的位移信息差,通过位移校正获得去扭曲的图像;其次,采用归一化稀疏表示进行去模糊;最后,利用引导图滤波器将细节增强图像从去扭曲图像中提取出来。实验结果表明,该方法能有效去除湍流图像的畸变和模糊,获得相对清晰的图像,并与其他方法进行对比,证明了其优越性。

    2021年01期 v.53 47-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 10872K]
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  • 基于近似后验信息的高光谱海上舰船目标检测

    李宁阳;王兆晖;

    针对近海场景高光谱舰船目标检测易受海岸附近岛屿目标影响,造成检测率低、虚警率高的问题,提出一种基于近似后验信息的舰船检测方法。首先对近、短波红外波段灰度影像进行海陆预分割;然后通过顶点成分分析从陆地区域获取陆地近似后验光谱,并利用其对海域进行约束能量最小化检测,去除海域中的疑似陆地像元;最后再利用顶点成分分析从新海域中获取舰船近似后验光谱,再次对海域进行约束能量最小化检测,提取出舰船目标。实验结果表明,算法能够在场景复杂的情况下,检测出舰船目标,有效降低虚警率。

    2021年01期 v.53 54-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 2224K]
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  • 利用单应变换与对极约束的基础矩阵估计算法

    佟强;王紫瑶;杨大利;刘秀磊;

    为了提高不同图像之间的基础矩阵估计的精度与效率,提出了一种结合单应变换和对极几何约束的基础矩阵估计算法。在不同图像上提取特征点并建立匹配关系,过滤其中明显的误匹配点,并计算单应变换矩阵,由于单应变换的内点和外点在图像之间的对应关系均符合对极几何约束,通过将单应变换矩阵与外点结合,进一步计算出基础矩阵。为了验证算法的有效性,在采集的图像数据与公开的图像数据集上分别进行实验,实验结果表明,该算法与RANSAC相比,在内点率与内点平均误差上均有一定提高,具有更好的鲁棒性和有效性。

    2021年01期 v.53 61-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 3327K]
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  • 基于子空间融合的多视图聚类算法

    黄宗超;王思为;祝恩;唐树灵;

    提出一种新颖的多视图子空间聚类算法,不再对包含各种噪声以及冗余信息的原始数据进行特征融合,而是通过对不同视图的低维子空间表示进行融合,得到一个公共的低维子空间表示。将这个子空间表示作为相似度矩阵进行谱聚类,以得到更优的聚类效果。在3个广泛使用的多视图基准数据集上进行了实验,实验结果证明了所提出算法的有效性。

    2021年01期 v.53 68-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 889K]
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  • 面向无人机航迹规划的改进人工蜂群算法

    刘琨;封硕;

    面向无人机航迹规划问题,提出了一种改进的人工蜂群算法。一方面,在雇佣蜂阶段,利用两种搜索公式求得两组解,增加解的多样性;同时,加入双重认知能力和权重因子,平衡算法的勘探和开发能力。另一方面,在侦察蜂阶段,采用禁忌搜索策略,将局部极值存入禁忌表中,帮助算法跳脱局部最优解。通过5个基准函数测试验证了本算法的有效性,同时将本算法应用于不同威胁区域下航迹规划仿真。实验结果表明,本算法求解的航迹具有距离更短、航迹更平滑、更好地规避威胁等优点,加快了求解航迹的收敛速度,提高了航迹规划效率和稳定性。

    2021年01期 v.53 74-79+126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1495K]
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  • 面向多位扫描单元的可诊断性设计方法

    国欣祯;井鹏飞;叶靖;黄正峰;李晓维;李华伟;

    提出了面向多位扫描单元的扫描链重连可诊断性设计方法,在满足多位扫描单元约束与后端设计限制的情况下,利用启发式算法实现了扫描单元分配优化。在ISCAS′89基准电路的实验结果表明,采用所提方法对含有多位扫描单元的电路进行优化后,b17电路SA-0和SA-1故障的平均诊断分辨率分别为优化前的12.59倍和13.37倍;s38417电路SA-0和SA-1故障的平均诊断分辨率分别为优化前的19.95倍和3.04倍。

    2021年01期 v.53 80-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1083K]
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  • 基于PUF的硬件辅助软件认证方法

    李雪筠;叶靖;黄正峰;李晓维;李华伟;

    提出了一种基于物理不可克隆函数(PUF)的硬件辅助软件认证方法,包括软硬件认证协议、嵌入PUF的RISC-V设计、软件混淆技术三部分,通过插入独立式PUF认证点或嵌入式PUF认证点,将软件与硬件绑定在一起,软件仅在特定的授权设备上才能正确执行,并从硬件和软件层面解决了PUF可靠性的问题。实验结果表明,所提方法的额外硬件开销小于2%,基准程序测试结果表明单个认证点的额外性能开销小于0.5%。

    2021年01期 v.53 88-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1091K]
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基础科学与工程技术

  • 反拟阵、凸几何与伽罗瓦连接的关系及其应用

    王刚;毛华;武秀;

    通过揭示凸几何与由对象集和属性集组成的信息系统的伽罗瓦连接之间的对应关系,得到信息分类的反拟阵和凸几何方法,并将其应用于生物分类中。首先在一个信息集合组成的凸几何上,以构造方式得到两种不同信息系统的伽罗瓦连接;其次得到由一个信息系统的伽罗瓦连接产生唯一凸几何的条件,再分别得到利用反拟阵和凸几何方法进行信息提取的思路;最后利用上述方法对一个生物信息系统实例进行了成功的分类。

    2021年01期 v.53 95-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 915K]
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  • CsSnI_3稳定性的第一性原理研究

    陈永生;李文标;刘萍;杨仕娥;

    采用基于密度泛函的第一性原理方法,比较了CsSnI_3四种不同结构(α、β、γ和Y相)的本征稳定性,并进一步研究了H_2O分子的插入对两个室温相(γ和Y相)的影响。计算结果表明,在0 K下γ和Y相具有相对较低的总能量;将一个H_2O分子插入到γ和Y相超胞中的插入能分别为-0.52和1.10 eV,表明γ相钙钛矿是亲水相,而非钙钛矿结构的Y相是疏水相。差分电荷密度分析结果表明,由于H_2O分子中的O原子与Cs~+之间的强耦合以及H原子与I~-之间的氢键作用使得γ相结构发生明显变形。

    2021年01期 v.53 102-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 2280K]
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  • 氮化镓-硅复杂界面结构异质结的光伏效应

    李新建;王志华;段丙新;程燕;汪朝阳;尹书亭;宋冬琦;

    采用宽带隙半导体材料或减小p-n结漏电流密度是增加开路电压以提高太阳能电池光电转换效率的重要途径。氮化镓(GaN)是一种具有直接带隙的宽带隙化合物半导体材料,并已在光电器件领域得到广泛应用。以通过水热腐蚀制备的、具有优异宽波段光吸收性能的硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)为功能性衬底,采用化学气相沉积法制备了一种具有复杂界面结构的异质结GaN/Si-NPA,并以此为基础制备了器件结构为ITO/GaN/Si-NPA/sc-Si/Ag的太阳能电池原理性器件。在AM 1.5的模拟太阳光照射下,电池的开路电压达到1.94 V,短路电流密度0.07 mA/cm~2,填充因子73%,电池光电转换效率0.1%。对实验结果的分析表明,电池效率较低的原因是较大电池串联电阻导致了较小短路电流密度。本研究为制备具有更高开路电压的高效太阳能电池提供了一种可能的新途径。.

    2021年01期 v.53 107-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 3835K]
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  • 植物乳杆菌对苜蓿青贮发酵品质和细菌菌群的影响

    王媛;王雁萍;赵珊珊;杨逢源;郝湘妹;范小苗;

    为了探究植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)作为添加剂对苜蓿青贮发酵品质与细菌菌群的影响,以新鲜苜蓿为原料,分别添加植物乳杆菌YX(LPI)或ZZU A341(LPA),以无添加剂为对照组。青贮60 d后取样分析发酵品质,并利用高通量测序技术分析细菌菌群变化情况。结果表明:青贮60 d后,与对照组相比,LPI或LPA组的细菌菌群多样性、pH值和干物质损失率均显著降低(P<0.05),干物质含量和乳酸含量显著升高(P<0.05);LPI或LPA组中Garciella属和Weissella属的相对丰度较低,Lactobacillus属的相对丰度较高,且细菌菌群组成发生改变;环境因子分析显示,pH值和氨态氮含量与Garciella属和Weissella属呈正相关,与Lactobacillus属呈负相关。

    2021年01期 v.53 114-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 3896K]
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  • 配电网网格化规划中空间负荷预测方法研究

    蒋建东;李瑞杰;

    根据配电网网格化规划的要求,在电网规划供电单元、供电网格、供电区域划分的基础上,自下而上给出了3个层级的空间负荷预测方法。在供电单元层级,针对负荷密度法过程中负荷密度指标的选取,提出用S型曲线模型来确定过渡年负荷密度指标的方法,并给出了供电单元内同时率的计算方法,以此来确定供电单元负荷;对于供电网格层级,考虑供电单元间的同时率,给出了供电网格的负荷预测方法;由于供电网格为面积较大的综合型区域,它们之间的同时率接近于1,因此供电区域负荷为供电网格负荷直接相加。各个层级的负荷预测方法较传统的总量负荷预测更为精细化,为网格化规划中的高中压电网规划奠定了基础。

    2021年01期 v.53 120-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1318K]
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  • 《郑州大学学报(理学版)》征稿简则

    <正>《郑州大学学报(理学版)》(原刊名《郑州大学学报(自然科学版)》)是郑州大学主办的自然科学综合性学术刊物(季刊,国内外公开发行),中文核心期刊,主要刊登数学、物理学、化学、化工、生物工程科学、信息及计算机科学、环境科学、材料科学、机械工程科学、电气工程科学、土木工程科学等自然科学各学科的基础研究及应用研究方面的学术论文.欢迎各位专家学者来稿!

    2021年01期 v.53 127页 [查看摘要][在线阅读][下载 836K]
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