Page 95 - 《软件学报》2026年第6期

2414 软件学报 2026 年第 37 卷第 6 期

● 特征提取网络. Faster R-CNN 利用 CNN 提取语义和空间特征. 为了更高效地进行多层次特征提取, 本文采
用 ResNet50 与 FPN 相结合的主干网络. 其中, ResNet50 通过残差连接有效缓解了梯度消失问题, 而 FPN 通过融
合浅层和深层特征图, 进一步提升检测性能.
● 区域提议网络. RPN 通过滑动窗口机制生成锚框, 然后利用边界框回归对锚框进行优化, 生成候选区域. 随
后通过非极大值抑制 (non-maximum suppression, NMS) 筛选出高质量的区域提议.
● 分类与回归. 基于 RPN 输出的候选区域, Faster R-CNN 通过 RoI 算法提取候选区域对应的固定大小的特征,
然后执行分类和边界框回归, 最终完成目标检测任务.
2.2 基础符号表示
● 复制秘密共享. 本文采用 (4, 3) 复制秘密共享方案. 将需要共享的秘密值 x 分成 4 个随机加法秘密份额
m
x + x + x + x = x, 并分发至 4 台服务器 S 0 、S 1 、S 2 、S 3 . 对于一个秘密值 x ∈ Z 2 k , 符号 [x] 表示服务器在模
(0)
(3)
(2)
(1)
m (j) m = 2 , 在没有
k
m 下所持有的秘密份额集合, 其中 S i 持有 [x] = {x } j,i , 任意两台服务器可以重构 x. 通常情况下有
i
特殊情况时, 将省略该符号. 本文采用 SMPC 中通用的定点数编码方式, 将浮点数映射为整数. 具体而言, 对于浮
k
f
f
点数 v ∈ R, 给定小数精度 , 其在环 Z 2 k 上的整数表示为 x = ⌊v·2 ⌋ mod 2 . 文中所有密文域计算均基于此定点编
码进行. 本文所涉及的其他主要符号说明见表 1.

表 1 主要符号说明

符号 描述 备注
F 特征图 加粗大写字母表示整张特征图
F(x,y) 特征图在坐标 (x,y) 处的值 －
H,W 特征图的高与宽 －
a 锚框 中心坐标 (x c,(a) ,y c,(a) ), 尺寸 (w (a) ,h (a) )
A 锚框集合 下标用于区分不同尺寸锚框
b 目标边界框 中心坐标 (x c,(b) ,y c,(b) ), 尺寸 (w (b) ,h (b) )
边界框集合 A 相对应
B 与
Prob 置信度集合 －
δ 偏移量 (锚框与边界框之间的偏移) －

● 数据重构和输入共享. 文献 [28] 中的共享输入协议通过引入冗余份额, 使得即使部分数据被恶意篡改, 仍能
通过其他冗余份额恢复原始数据. 同时, 该文献提出的联合消息传递协议 (joint messaging protocol, JMP) 采用交叉
验证机制, 对不同来源的数据进行相互验证, 从而及时发现恶意敌手. 本文利用 JMP 和共享输入协议, 在恶意敌手
环境下实现高效的数据重构和输入共享, 满足中止安全性.
2.3 基础运算协议
本节的基础运算协议基于安全四方计算 [28] , 采用了 MP-SPDZ [36] 框架 (https://github.com/data61/MP-SPDZ). 本
研究利用 JMP 协议, 实现服务器之间的安全交互, 确保了在恶意敌手环境下的安全性.
● 安全加法协议 (secure addition protocol, Π SAdd ): 对于来自服务器 S i 的输入 ([x] i ,[y] ) Π SAdd 输出 [x+y] , 记作
,
i i
[x]+[y] = [x+y], 其中 i ∈ {0,1,2,3}.
● 安全乘法协议 (secure multiplication protocol, Π SMult ): 对于各个服务器 S i 持有的输入 ( [x] i ,[y] ), Π SMult 输出 [x×y] ,
i i
记作 [x]×[y] = [x×y], 其中 i ∈ {0,1,2,3}.
● 安全比较协议 (secure comparison protocol, Π SComp ): 对于各个服务器 S i 持有的输入 ([x] i ,[y] ), 输出 [z] i =
i
(1)
(0)
(2)
(3)
(0)
(1)
(2)
(3)
{z j } , 其中 i, j ∈ {0,1,2,3}. 若 x > y, 则 z +z +z +z = 1; 否则, z +z +z +z = 0.
j,i
( )
● 安全选择协议 (secure selection protocol, Π SSelect ): 给定来自各个服务器 S i 的输入 [x] i ,[y] ,[c] i , 其中 c ∈ Z 2 ,
i
(j) (0) (1) (2) (3) (0) (1) (2) (3) Π SComp , 可得
,
Π SSelect 输出 [z] i = {z } j,i . 若 c = 0 z +z +z +z = x; 否则, z +z +z +z = y. 结合 Π SSelect 以及
到安全最大值函数 (secure maximum function, Π SMax ).