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2019年 47卷 2期
刊出日期:2019-02-25

学术论文
科研通信
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学术论文
257 李政廉, 吉立新, 黄瑞阳, 兰巨龙
面向大规模网络的快速重叠社团挖掘算法
重叠社团在社交网络大数据中普遍存在.针对现有重叠社团挖掘算法易将重叠区域错误地划分为独立的社团且计算复杂的问题,提出了一种基于局部信息度量的快速重叠社团挖掘算法(Local information based Fast Overlapped Communities Detection,Li-FOCD).首先,为节点定义局部信息度量指标——社团连接度和邻居连接度,建模节点与社团的关系,缩小了计算范围;然后,每次并行地迭代执行缩减、扩展、去重等操作,并更新局部度量指标,通过松弛每次迭代的终止条件,发现近似最优社团集合而不是最优社团,最终算法复杂度为Om+n).基于真实的大规模社交网络数据的试验分析表明:与当前流行的重叠社团挖掘算法相比,Li-FOCD在不损失检测质量的前提下,大幅提升了计算效率.
2019 Vol. 47 (2): 257-265 [摘要] ( 267 ) [HTML 1KB] [PDF 826KB] ( 594 )
266 曲志坚, 陈宇航, 李盘靖, 刘晓红, 李彩虹
基于多算子协同进化的自适应并行量子遗传算法
量子遗传算法具有种群规模小,全局搜索能力强的特点被广泛应用于各类优化问题的求解.为了进一步提高量子遗传算法的收敛速度和搜索稳定性,克服算法的早熟问题,本文改进了基于自适应机制的量子遗传算法.在自适应量子遗传算法的基础上根据种群的适应度定义了个体相似度评价算子、个体适应度评价算子和种群变异调整算子及相应算子的计算方法,利用多算子协同评价当前种群状态并根据进化代数的变化,自适应的改变个体的变异概率,提高了算法全局寻优能力和收敛速度,降低了算法陷入局部寻优的概率.此外,为了提高算法的时间效率,将算法采用并行多宇宙的方式实现.实验结果表明,本文提出的算法在全局搜索性能、收敛速度和时间效率方面有较好的综合表现.
2019 Vol. 47 (2): 266-273 [摘要] ( 237 ) [HTML 1KB] [PDF 683KB] ( 527 )
274 徐少平, 李崇禧, 林官喜, 唐祎玲, 胡凌燕
基于主成分分析与深度神经网络的快速噪声水平估计算法
鉴于从噪声图像分解获得的原生图块集合的协方差矩阵前若干个特征值(按照升序排序)与图像噪声水平值具有强相关性,提出了一种基于主成分分析和深度神经网络的快速噪声水平估计算法.该算法首先选用原生图块集合协方差矩阵前若干个特征值构成刻画图像噪声水平高低的特征矢量,然后在大量有代表性且已标定噪声水平值的噪声图像集合上利用深度神经网络训练预测模型以实现将特征矢量直接映射为噪声水平值,最后为获得更高的预测准确性,采用粗精预测模型相结合的两步预测方式实现.实验表明:文中算法在各个噪声级别上都具有稳定的预测准确性,且执行效率非常高,作为降噪算法的前置预处理模块具有更好的综合优势.
2019 Vol. 47 (2): 274-281 [摘要] ( 222 ) [HTML 1KB] [PDF 759KB] ( 934 )
282 傅文渊
均衡单进化布谷鸟算法
针对布谷鸟算法采用整体评价策略处理多维度自变量相关优化问题时,维度耦合现象会恶化算法的搜索速度和收敛精度,提出均衡单进化的布谷鸟算法(ESCES).该算法给出一种新型的均衡单进化函数评价策略,即每一代进化只随机更新目标函数的单个维度,并且随机更新的维度服从均匀分布,避免多维度之间互相干扰.同时,提出两种新型随机游动步长更新学习律,提高了优化算法的全局搜索速度和收敛精度.实验测试结果和显著性统计结果表明,ESCES算法与5个改进CS算法及7个其它最新智能优化算法相比,在全局寻优性能、搜索速度和收敛精度上均获得较大的改进.
2019 Vol. 47 (2): 282-288 [摘要] ( 93 ) [HTML 1KB] [PDF 1107KB] ( 347 )
289 朱毅, 杨航, 吕泽华, 陈传波, 邹小威
一种基于禁忌搜索的全局最优化模糊聚类算法
模糊C均值(FCM)算法是一种基于贪心思想的迭代算法,算法沿迭代序列收敛到一个极小值,但存在搜索能力弱、易陷入局部最优的缺点.本文提出了一种基于禁忌搜索的模糊聚类算法,该算法在一个解的邻域内使用禁忌搜索,并采用了基于FCM局部收敛性质的长期表禁忌策略,保证在不断移动搜索起点的同时避免重复搜索;其次使用混沌优化思想与动态步长策略来提升算法的全局搜索能力,以达到获取全局最优解的目的.实验结果表明,改进算法极大地提高了聚类准确率,并具有良好的稳定性,与群智算法和遗传算法的优化相比也具有一定的优势.
2019 Vol. 47 (2): 289-295 [摘要] ( 93 ) [HTML 1KB] [PDF 3341KB] ( 442 )
296 刘颖, 胡丹, 范九伦, 王富平, 李大湘
基于融合特征的现勘图像检索结果优化算法
刑侦现勘图像数据库是具有保密性高、图像内容罕见等极具行业特色的图像数据库.针对现勘图像内容复杂、目标物体不明确的特点,提出了DCT-DCT波纹理特征,并与HSV颜色直方图特征、GIST特征相融合构成融合特征.与常用的图像特征相比,DCT-DCT波纹理特征能够得到较高的检索效率,而融合特征的平均检索查准率高于构成其本身的三种特征的平均检索查准率.最后,将语义分析技术引入到检索过程中,提出基于检索结果优化的现勘图像检索算法,利用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类器对查询图像进行语义提取,并对初次检索的结果进行语义分析,根据初检结果中语义类别的占比选择二次检索方案,该算法能在按例查询的基础上进一步提高平均检索查准率.
2019 Vol. 47 (2): 296-301 [摘要] ( 283 ) [HTML 1KB] [PDF 2034KB] ( 421 )
302 郭一鸣, 彭华, 杨勇
基于前馈神经网络的非合作PCMA信号盲分离算法
针对非合作接收PCMA混合信号盲分离中高复杂度束缚,提出一种基于前馈神经网络的分离算法,通过搭建神经网络分离平台,规避传统的发送符号遍历思想,实现PCMA混合信号低复杂度高性能盲分离.仿真实验表明,神经网络能够极大挖掘信号内在信息,针对QPSK调制PCMA混合信号,在信噪比7dB时误比特率达到10-3数量级,并伴随着较PSP分离算法算术平方根级别的复杂度降低.
2019 Vol. 47 (2): 302-307 [摘要] ( 107 ) [HTML 1KB] [PDF 1472KB] ( 341 )
308 袁晖坪
泛延拓矩阵的QR分解
考虑泛延拓矩阵的QR分解与广义逆,导出了泛延拓矩阵的QR分解与广义逆的公式,讨论了系统参数估计问题.结果显示所给方法既减少了计算量与存储量,又不会降低数值精度.同时推广和优化了文献[8,9]的研究结果,拓宽了实际应用领域的范围.
2019 Vol. 47 (2): 308-313 [摘要] ( 84 ) [HTML 1KB] [PDF 484KB] ( 277 )
314 郑恩明, 陈新华, 王麟煜
基于能量补偿的时域干扰抵消改善方法
针对时域干扰抵消方法产生的波束畸变和探测盲区问题,提出一种基于能量补偿的时域干扰抵消改善方法.该方法首先根据数据处理带宽和衰减曲线构造能量补偿因子;然后利用时域干扰抵消方法对线列阵拾取数据进行处理,得到相应波束;最后采用能量补偿因子对干扰抵消输出波束进行优化,可以减小波束畸变和探测盲区,达到预期的干扰抵消效果和探测效果.数值仿真和数据处理均表明,本文方法通过构造能量补偿因子改善了时域干扰抵消方法,降低了时域干扰抵消方法形成的"宽凹"或"凸"字型波束对目标探测性能的影响,实现了波束校正,减小了探测盲区,对原衰减区间内的目标实现了有效探测.从根本上解决了时域干扰抵消方法产生的波束畸变和探测盲区问题.
2019 Vol. 47 (2): 314-321 [摘要] ( 100 ) [HTML 1KB] [PDF 1842KB] ( 312 )
322 李玉, 王亚琼, 赵雪梅, 赵泉华
基于随机投影深度函数的停车场车辆提取方法
为精确提取露天停车场内颜色混杂的车辆,提出一种基于随机投影深度函数的车辆提取方法.随机投影深度函数可有效区分RGB彩色空间中数据集的数据中心与离群值,充分利用各车辆颜色特征的复杂性及其与停车场背景颜色特征的差异性,凸显具有离群值颜色特征的车辆.首先,利用随机投影深度函数对彩色遥感影像中各像素颜色特征进行排序得到深度场影像;然后,对深度场影像做形态学闭运算并选取合适的随机投影深度值作为阈值,二值化闭运算后的深度场影像,实现车辆初始提取;最后,结合决策树分析与形态学运算实现车辆精确提取.实验结果表明,随机投影深度函数可有效处理彩色遥感影像中各种颜色车辆所表现的"同物异谱"现象,在深度场影像中凸显不同颜色的车辆,有效提高车辆提取效率;辅助以简单的后处理可实现遥感影像中不同场景停车场车辆提取.
2019 Vol. 47 (2): 322-330 [摘要] ( 175 ) [HTML 1KB] [PDF 5539KB] ( 337 )
331 刘良桂, 孙辉, 贾会玲, 张宇
面向高效加密云数据排序搜索的类别分组索引方法
针对现有可搜索加密领域所遇到的加密密钥维度高、更新不灵活和搜索速度慢等问题,我们提出了一种新型类别分组索引方法——CGIM.新方法将数据分类后,按类提取关键词建立分组索引,并采用分组加密方式实现以若干低维加密密钥代替高维加密密钥以缩短索引和查询请求的加密时间.此外,分组索引方法的每个组向量对应不同的类别,这样不仅可以实现分类更新以改善更新文档的灵活性,而且能够在检索过程中生成针对性陷门,从而进一步提高搜索的速度和效率.理论和实验分析表明,该方法是可行且有效的.
2019 Vol. 47 (2): 331-336 [摘要] ( 218 ) [HTML 1KB] [PDF 1098KB] ( 392 )
337 张丽娜, 杨波, 黄梅娟, 贾艳艳
基于可提取哈希证明系统的多策略加密方案
哈希证明系统由Cramer-Shoup在2002年首次提出,到目前为止仍是密码工作者的研究热点之一.进而,Wee在2010年提出可提取哈希证明系统的概念,其可用来构造基于查找性困难假设的公钥加密方案.本文在可提取哈希证明系统之上,通过重新定义系统参数的意义,扩大了可提取哈希证明系统的密码学应用范围.我们利用可提取哈希证明系统的框架构造了一个基本的基于Diffie-Hellman关系的All-But-One可提取哈希证明系统.在此基础上细粒度了辅助输入,引入权重计算,给出了一个基于标签和可变策略的CCA加密方案,并进行了详细的安全性证明.特别的,该方案比可提取具有更丰富的抽象表达,即是All-But-N的,也即在提取模式中由标签决定的分支数量可以有n个.同时,该方案是基于困难性可搜索问题,本质上是基于计算性的Diffie-Hellman问题.
2019 Vol. 47 (2): 337-343 [摘要] ( 78 ) [HTML 1KB] [PDF 480KB] ( 289 )
344 张清华, 吕功勋, 陈玉洪, 谢秦
基于字符型属性值更新的动态三支决策模型
在现有基于属性值更新的动态三支决策模型上,本文充分考虑字符型属性对象在更新过程中属性知识内涵的不确定性以及对象间优异程度的差异,首先定义字符型属性对象的经验值和经验综合评价值的概念来初步刻画对象,再用修正值来表示对象的知识内涵;通过修正值计算出的基于欧氏距离的最优贴近度作为对象的修正综合评价值;然后,给出了字符型属性对象的动态特征的提取方法,建立了动态三支决策模型.最后,通过大量的仿真实验验证了模型的高效性和适用性.
2019 Vol. 47 (2): 344-350 [摘要] ( 176 ) [HTML 1KB] [PDF 931KB] ( 296 )
351 桑海峰, 王传正, 吕应宇, 何大阔, 刘晴
基于多信息流动卷积神经网络的行人再识别
行人再识别问题中,由于视角、光照和行人姿态等因素的变化,导致难以提取有效的行人特征,降低识别精度.而深度神经网络在训练样本较少的情况下较难训练,易出现过拟合现象.针对上述问题,本文提出一种多信息流动卷积神经网络(Multi-information Flow Convolutional Neural Network,MiF-CNN)模型,模型中包含一个特殊的卷积结构,该结构中每层卷积层提取到的特征与后续所有卷积层的输入相连接,增强了网络的特征信息流动性和梯度的反向传播效率,使得模型提取到的行人特征更具判别力.采用多损失函数组合方式训练网络模型,更好的区分行人类别.最后利用欧氏距离对行人特征相似性进行排序.在标准行人再识别数据集VIPeR和CUHK01上的实验表明,本文方法进一步提高了行人再识别精度,并有效改善了深度神经网络的过拟合现象.
2019 Vol. 47 (2): 351-357 [摘要] ( 136 ) [HTML 1KB] [PDF 3011KB] ( 402 )
358 胡钢, 徐翔, 张维明, 周鋆
基于主成分分析的网络节点重要性指标贡献评价
为研究不同网络节点重要性指标对网络中重要节点的影响程度,进而优选出较能体现网络重要节点性质的指标.本文基于主成分分析(Principal Component Analysis,简记PCA),选取七个节点重要性指标对网络重要性节点贡献率进行计算分析,同时选取了七种不同的网络进行实验,得到指标贡献率大小顺序,利用肯德尔系数对重要指标与其余指标进行相关性分析,得到不同指标之间的相关系数及相关系数大小的影响因素.本文为研究网络重要节点选择指标提供了一种思路,同时为研究不同节点间的相互关系提供了研究方法.
2019 Vol. 47 (2): 358-365 [摘要] ( 95 ) [HTML 1KB] [PDF 1195KB] ( 399 )
366 胡家兴, 景博, 黄以锋, 盛增津, 陈垚君, 张钰林
QFP封装互连结构电气特性建模与退化分析
互连结构是电子器件与印刷电路板之间机械固定及电气互联的关键部位.针对当前互连结构退化过程监测困难与表征信号难以提取问题,首先,通过分析QFP封装互连结构的失效模式及机理,建立其退化电气模型.在此基础上,搭建实时监测电路,选取外接电容的充电时间为表征信号,并建立退化电气模型参数与充电时间的关系.然后,利用Multisim软件和开发板模拟并验证等效电气模型参数与充电时间的关联关系.最后,利用小系统试验板进行随机振动试验,研究互连结构退化过程.通过分析充电时间响应,并结合互连结构电镜图发现,充电时间能够较好地表征互连结构的失效过程及失效模式.
2019 Vol. 47 (2): 366-373 [摘要] ( 156 ) [HTML 1KB] [PDF 7975KB] ( 297 )
374 柳强, 何明, 刘锦涛, 牛彦杰, 黄倩
无人机“蜂群”的蜂拥涌现行为识别与抑制机理
为了抵消无人机"蜂群"所具有的非对称作战优势,从反控制其协同飞行的角度出发,将"蜂群"描述为具有涌现性特征的复杂系统,剖析无人机"蜂群"蜂拥涌现行为的产生机理,首次建立基于f-散度的"蜂群"涌现性度量模型.根据蜂拥控制算法所遵循的启发式规则提出"蜂群"蜂拥涌现行为的抑制机理,首次建立了干扰条件下蜂拥控制的失效判别模型.通过仿真实验,分析和讨论了干扰强度、干扰时机对抑制"蜂群"蜂拥涌现行为的影响.
2019 Vol. 47 (2): 374-381 [摘要] ( 278 ) [HTML 1KB] [PDF 1977KB] ( 549 )
382 杨林峰, 胡桂莉, 张晨, 张振荣
基于CPU-GPU协同并行内点算法求解结构化非线性规划
大量工程应用问题可建模为结构化非线性规划,且这类问题的系数矩阵可分为稀疏型和稠密型两种类型.利用原始-对偶内点法(primal dual interior point method,PD-IPM),并结合分布式并行技术可高效求解此类问题.经典工程问题-机组组合(unit commitment,UC)为稀疏系数矩阵的结构化非线性规划,本文根据PD-IPM原理,对UC模型进行连续松弛预处理,结合快速解耦技术解耦牛顿修正方程并设计CPU-GPU协同并行算法求解子问题,最后将结果与带稠密型子问题的结构化非线性规划的求解结果进行比较和分析.实验结果显示,本文所设计的算法对于两种不同类型的结构化非线性规划求解均能获得较好的加速比.
2019 Vol. 47 (2): 382-389 [摘要] ( 53 ) [HTML 1KB] [PDF 770KB] ( 371 )
390 邵利平, 乐志芳
多版本备份和限制性双重认证主密钥(t,s,k,n)图像分存
传统影子图像连接的(t,s,k,n)分存易导致分发影子图像大小不等,基于伯克霍夫插值的(t,s,k,n)分存不能高效恢复;而双认证自修复图像分存对密图和备份图恢复能力十分有限.针对以上问题,采用随机参与值通过(k,s)和(k-t,n-s)分存来构造主密钥(t,s,k,n)分存并通过第3方公信方存储的MD5值以防止作弊.所提策略由主密钥对密图LL子带置乱来形成对显著比特多备份、对非显著比特少备份和经主密钥不同程度置乱的多版本备份图;引入限制性双重认证在保持认证精度的同时,将尽可能多的备份比特通过GF(2^8)域(k,n)分存嵌入来形成嵌密掩体.理论和实验表明,主密钥(t,s,k,n)分存可高效求解;随机参与值可避免参与者编号泄露,分发信息的篡改和认证比特的揣测;多版本备份可对备份图高置信度地恢复;而限制性双重认证在认证能力上不低于双认证自修复图像分存.
2019 Vol. 47 (2): 390-403 [摘要] ( 62 ) [HTML 1KB] [PDF 1813KB] ( 233 )
404 李俊文, 夏银水
基于QCA的五输入Majority门设计及应用
Majority门作为多数逻辑电路的基本逻辑单元,其性能直接影响整体电路的质量.使用量子元胞自动机(QCA)设计Majority门具有结构简单的优点.本文提出了一种三层电路实现五输入Majority门的设计,并以此设计了全加器,进一步应用于多位加法器和乘法器中,与已发表的电路设计比较表明,其版图使用面积和元胞数有明显的减少,加法器元胞数和面积改进最高可达43%和87.2%,乘法器元胞数和面积改进最高可达48.2%和100%.
2019 Vol. 47 (2): 404-409 [摘要] ( 54 ) [HTML 1KB] [PDF 2677KB] ( 268 )
410 惠小静, 井美, 王蓉
基于直觉模糊推理(1,2,2)-a型泛三I算法的鲁棒性
本文基于直觉模糊集,研究了直觉模糊推理(1,2,2)-a型泛三I算法,给出了IFMP、IFMT问题的直觉模糊推理(1,2,2)-a型泛三I算法解的表达形式和分解形式.其次,利用直觉模糊集间的自然距离定义了直觉模糊连接词和直觉模糊集的灵敏度,给出了直觉Lukasiewicz蕴涵、直觉Gödel蕴涵以及它们各自对应三角模的灵敏度,在此基础上,证明了直觉Lukasiewicz蕴涵是直觉模糊集上最鲁棒剩余型蕴涵算子.最后,讨论了直觉模糊推理(1,2,2)-a型泛三I算法的鲁棒性,并且针对以上两种具体蕴涵算子,相应地获得了直觉模糊推理(1,2,2)-a型泛三I算法解的灵敏度.结论表明,直觉模糊推理算法的鲁棒性完全取决所选择的直觉模糊连接词.
2019 Vol. 47 (2): 410-416 [摘要] ( 61 ) [HTML 1KB] [PDF 507KB] ( 276 )
417 汪鹏君, 李桢, 李刚, 程旭, 张会红
基于压控振荡器的真随机数发生器设计
通过对频率抖动机理的研究,提出一种基于压控振荡器(Voltage-Controlled Oscillator,VCO)的真随机数发生器(True Random Number Generator,TRNG)设计方案.该方案将电阻热噪声放大后作为VCO的控制信号使其振荡频率在中心频率附近随机抖动.VCO所产生的慢振荡信号对周期固定的快振荡信号采样生成原始随机序列,然后利用后处理电路提高序列均匀性并消除自相关性.通过热噪声发生器调节VCO的中心频率可实现序列比特率和随机性之间的权衡.所提电路采用SMIC 55nm CMOS工艺设计,芯片面积0.0124mm2,比特率10Mbps,平均功率0.81mW.输出的随机序列通过NIST SP 800-22测试.
2019 Vol. 47 (2): 417-421 [摘要] ( 120 ) [HTML 1KB] [PDF 1422KB] ( 432 )
422 苏建, 许若钰, 姚永雷, 庄伟, 王保卫
基于比特查询的多进制树标签防碰撞识别协议
多标签碰撞问题被认为是射频识别系统中的一个关键问题.近来,许多基于比特追踪技术的查询树算法被提出用于有效的解决标签碰撞问题,然而由于无用的碰撞比特信息和空闲时隙的存在,这些查询树算法的性能都有待进一步提升.本文提出了一种基于比特查询的查询方法,该算法使得标签返回一个映射过比特串来取代原始的ID序列.同传统的ID查询相比较,比特查询不仅可以消除空闲查询还可以将碰撞标签分成更多子集并充分利用碰撞比特信息.基于该比特查询方法,我们提出了一种基于比特查询的多进制树(Bit query based M-ary tree,BQBMT)新型查询树算法,它通过多进制树迭代的分离碰撞,并通过比特查询模式和ID查询模式之间的最佳切换来快速识别标签.理论分析和仿真结果显示,BQBMT算法的的系统效率接近0.89,超过了现有的QT算法和混合防碰撞算法.
2019 Vol. 47 (2): 422-427 [摘要] ( 117 ) [HTML 1KB] [PDF 687KB] ( 270 )
428 姚渭箐, 胡凡
基于IBED和仿生算法的LT码度分布设计
度分布是影响Luby变换(Luby transform,LT)码性能优劣的关键因素,为了得到更优的度分布,提出一种基于改进的二进制指数分布(improved binary exponential distribution,IBED)和仿生算法的LT码度分布设计方案.采用IBED度分布进行LT编码,初始译码成功率可高达90%以上,但随着译码开销增大,译码成功率上升速度减缓,而此时鲁棒孤子分布(robust soliton distribution,RSD)的译码性能表现更佳.为了将IBED和RSD的优点有机结合,利用人工鱼群算法(artificial fish swarm algorithm,AFSA)在两种度分布间寻优,基于期望可译集构建该算法的目标函数,通过最大化目标值得到更优的度分布.仿真结果表明,与类似方法及传统的RSD相比,采用新度分布进行LT编码可明显降低译码开销,并节约编译码耗时.
2019 Vol. 47 (2): 428-433 [摘要] ( 122 ) [HTML 1KB] [PDF 1683KB] ( 368 )
434 陆戴, 王文杰, 王庆珍, 于平平, 姜岩峰
1200V场终止型绝缘栅双极晶体管的ADE物理建模及参数提取
绝缘栅双极晶体管(IGBT)是微电子学研究的热点之一,而相关电路仿真迫切需要该器件的等效模型.本文提出基于傅里叶解双极扩散方程(ADE)的1200V场终止型IGBT物理模型,通过RC电路等效漂移区载流子分布,精确求解双极扩散方程.该模型针对大功率IGBT的工作原理,采用大注入假设条件,在综合分析场终止层的同时,根据1200V场终止型IGBT的特点考虑漂移区载流子的复合效应.在提取器件模型所需的关键参数后,用实际IGBT的测量结果对该模型的仿真结果进行了验证,通过分析静态以及关断瞬态特性曲线,仿真与实验数据误差均值小于8%,证明所建模型及参数提取方法的精确度.
2019 Vol. 47 (2): 434-439 [摘要] ( 67 ) [HTML 1KB] [PDF 1447KB] ( 264 )
440 张露, 饶文碧, 王海伦, 许大星
两阶段高维容积信息滤波及其在目标跟踪中的应用
非线性系统估计的过程是一个多传感器信息融合的过程,在集中处理量测数据的过程中,Kalman滤波具有很高的计算复杂度.尤其当系统模型中存在随机偏差时,扩维后计算量大幅增大,容易造成系统溢出和运行失败的问题.通过将两阶段容积Kalman滤波嵌入到扩展信息滤波框架的方式,提出了一种两阶段高维容积信息滤波算法.该算法初始化容易,计算量较小,直接利用协方差矩阵的逆与信息矩阵之间的等价关系参与滤波递推的过程,减少了对滤波增益阵的计算.在协方差矩阵的解算过程中,两阶段算法的协方差矩阵之间存在有耦合关系,因此在信息滤波中,两阶段信息矩阵之间也存在着某种耦合关系,算法中通过将非线性T变换和矩阵求逆应用于信息矩阵,得到了两阶段信息矩阵与协方差矩阵之间的耦合关系.通过纯方位跟踪系统的仿真实验,验证了两阶段高维容积信息滤波算法在精度上高于容积Kalman滤波算法,在运行时间上也短于容积Kalman滤波算法,证明了该算法的可用性.
2019 Vol. 47 (2): 440-447 [摘要] ( 60 ) [HTML 1KB] [PDF 4251KB] ( 276 )
448 彭亚辉, 曹旭阳, 陈后金, 李艳凤, 李居朋, 王贤刚
三结构各向同性包覆燃料颗粒相衬CT图像的噪声和伪像抑制方法初探
对三结构各向同性包覆燃料颗粒相衬CT图像的噪声和伪像抑制进行了初步探索,提出了三种方法分别抑制由探测器随机噪声、非线性漂移以及灵敏度非均匀性所导致的图像噪声或伪像.对抑制噪声或伪像前后的图像质量进行了主观评价以及定量分析,结果表明,本文提出的三种方法在有效抑制上述三种类型噪声或伪像的同时仍然能够保证重建图像中不同结构间边缘的清晰度.
2019 Vol. 47 (2): 448-453 [摘要] ( 69 ) [HTML 1KB] [PDF 4516KB] ( 273 )
454 刘宿城, 汤运泽, 刘晓东, 李晴晴
不同负载条件下光伏接口MPPT变换器的小信号建模及实验验证
在分布式光伏发电系统中,光伏电池一般通过DC-DC变换器与后级相连,以实现输出最大功率跟踪(MPPT).由于光伏电池的本质电流源特性,使得输入电压反馈控制光伏接口MPPT变换器为电流源变换器,会呈现出与常见电压源变换器截然不同的动态特性.以前置电容Boost变换器为研究对象,重点探讨电流源MPPT变换器的频率响应特性.首先,建立了开环和输入电压闭环两种控制方式下系统的小信号模型,并揭示不同负载类型对于系统频率响应的影响;其次,对MPPT变换器的端口阻抗进行了建模分析,指出影响闭环输入、输出阻抗特性的重要因素,为接口电路的后续稳定性设计提供理论指导;最后,搭建实验室电路样机,通过频域和时域测试结果验证了理论分析的正确性.
2019 Vol. 47 (2): 454-461 [摘要] ( 63 ) [HTML 1KB] [PDF 5526KB] ( 301 )
462 江泽涛, 简雄, 刘小艳, 曾聪文
一种改进的二进制哈希编码方法
为了应对手工视觉特征与哈希编码过程不能最佳地兼容以及现有哈希方法无法区分图像语义信息的问题,提出一种基于深度卷积神经网络学习二进制哈希编码的方法.该方法基本思想是在深度残差网络中增加一个哈希层,同时学习图像特征和哈希函数;以此同时提出一种更加紧凑的分级哈希结构,用来提取更加接近图像语义的特征.经MNIST、CIFAR-10、NUS-WIDE数据集的实验,结果表明该方法优于现有的哈希方法.该方法不仅统一了特征学习和哈希编码的过程,同时深层残差网络也能得到更接近图像语义的特征,进而提高了检索准确度.
2019 Vol. 47 (2): 462-469 [摘要] ( 77 ) [HTML 1KB] [PDF 1322KB] ( 405 )
470 李秋贤, 田有亮, 王缵
基于全同态加密的理性委托计算协议
传统委托计算因需验证方验证其计算结果,从而导致协议效率低下.针对此问题,本文结合博弈委托代理理论和全同态加密技术,提出理性委托计算协议.该协议通过参与者之间的效用函数保证计算结果的正确性,无需验证方进行验证.首先,利用博弈委托代理理论,构造委托计算博弈模型;其次,结合全同态加密技术,构造理性委托计算协议;最后,对协议进行实验与分析,结果表明,该协议不但保证了安全性和正确性,并且全局可达帕累托最优.
2019 Vol. 47 (2): 470-474 [摘要] ( 72 ) [HTML 1KB] [PDF 582KB] ( 280 )
475 杨亮, 付根平, 陈勇
考虑关节角加速度约束的仿人机器人偏摆力矩控制方法
针对仿人机器人步行过程中存在的机器人关节角加速度约束影响控制性能的问题,提出一种考虑关节角加速度约束的仿人机器人偏摆力矩控制方法.该方法充分考虑了双臂在摆动过程中对偏摆力矩的影响,根据力矩平衡条件得到需要抵消的偏摆力矩的大小与方向,将偏摆力矩的控制问题转化为带约束条件的二次规划问题,并设计了一种在线变步长迭代算法计算得到优化后的双臂摆动轨迹.实验表明,该方法能有效抵消机器人步行中产生的偏摆力矩,避免控制过程中的"削峰"现象,有效提高机器人的步行稳定性.
2019 Vol. 47 (2): 475-482 [摘要] ( 185 ) [HTML 1KB] [PDF 1314KB] ( 342 )
483 胡晓言, 金梁, 黄开枝, 钟州, 张胜军
基于信号传播特性的物理层密钥生成方案
传统基于接收信号强度的物理层密钥生成方案在窃听者靠近合法方时,合法方的密钥易被窃听者获取.针对该问题,在分析密钥误比特率的基础上,提出一种基于信号传播特性的物理层密钥生成方案.方案根据接收信号强度的实测样本估计大尺度衰落模型,提取出多径效应影响下的小尺度参数量化生成密钥.实验结果表明相比于传统方案,本方案在室内环境窃听距离大于0.6倍波长以后,窃听方密钥误比特率大于0.48;在室外环境窃听距离大于1倍波长后窃听方密钥误比特率为0.47,实现了安全可靠的物理层密钥生成.
2019 Vol. 47 (2): 483-488 [摘要] ( 106 ) [HTML 1KB] [PDF 1290KB] ( 259 )
489 陈荣元, 徐雪松, 申立智, 刘跃华, 陈浪
模糊区域级MRF方法在城镇自动识别中的应用
针对遥感影像中城镇区域内外的自然地物难以区分,城镇区域不易完整识别的问题,提出一种对象级模糊MRF识别方法.该方法首先通过光谱信息和空间梯度分析得到城镇种子点(人造地物顶部点和阴影点);然后由均值漂移算法过分割影像;再对过分割区域建立MRF,在迭代过程中用MRF的条件概率矩阵代替模糊C均值聚类算法的隶属度矩阵,并保持包含种子点的区域类别不变,从而实现城镇识别.对于QuickBird和Ikonos遥感影像,该模型能够兼顾城镇区域自动识别过程中的随机性与模糊性,很好地利用了空间相关信息,有效识别出了城镇区域.
2019 Vol. 47 (2): 489-494 [摘要] ( 67 ) [HTML 1KB] [PDF 986KB] ( 285 )
科研通信
495 王悦斌, 蒋景飞, 张建秋
动态出现和/或消失时频信号的模型和分析
针对动态出现和/或消失的时频信号,本文提出了一种时频模型和分析方法.该模型以时频信号各分量的幅度和相位为状态变量,并利用多项式预测模型为它们建立起状态方程,再视多分量混合时频信号的观测为测量方程,这就为多分量时频信号建立了状态空间模型.为了应对时频信号分量动态出现和/或消失的情况,本文利用非参数迭代自适应谱估计方法对时间加窗的信号进行分析,得到该时间窗内的短时谱,以该短时谱中噪声谱的3倍标准差准则来确定信号分量的数目.由此,基于提出的模型,就可利用无迹卡尔曼滤波算法来分析动态出现和/或消失的时频信号.分析和仿真均表明:提出方法无论在精确度、分辨率以及交叉时频谱分离等方面均优于文献报道的方法.
2019 Vol. 47 (2): 495-501 [摘要] ( 68 ) [HTML 1KB] [PDF 2147KB] ( 293 )
502 王枫, 厉智, 刘青山, 孙玉宝
基于部件检测与检索的行人精细化分割
针对行人图像外观的多样性以及结构、姿态、场景的复杂性,提出一种有效的精细化行人部件分割方法.该方法实现把一幅行人图像分割成不同的语义区域,主要包含三个阶段,前两个阶段单独训练两个Fast R-CNN(Fast Region-based Convolutional Neural Network,快速区域卷积神经网络)模型,分别用来检测整个人体以及各个部件以获得各类别部件的大体位置;第三个阶段使用基于检索过分割图像的方法来对检测到的各个部件进行分割,最后把各部件分割结果还原到原图坐标上以得到最终的分割结果.实验表明所提方法在三个公开的数据库上,与其他算法相比,分割准确率更高,边缘效果更好.
2019 Vol. 47 (2): 502-508 [摘要] ( 95 ) [HTML 1KB] [PDF 2054KB] ( 340 )
509 张行, 常颖, 宋康, 李春国, 杨绿溪
一种新颖的水声信道参数估计算法
宽带水声信道通常被建模为多扩展多时延(MSML)信道,不同路径的多普勒扩展不同给信道参数估计带来了挑战.本文提出一种新颖的MSML信道参数估计算法,称之为改进的粒子群优化(MPSO)算法.该算法创建一个多径列表来记录局部最优粒子的位置和适应度值,并用于迭代中粒子速度的更新.算法结束时,根据多径列表的记录值,可以同时估计出每一径的多普勒扩展、时延和幅度参数.仿真结果表明:MPSO算法的参数估计精度优于匹配追踪(MP)算法和分数阶傅里叶变换(FrFT)算法.
2019 Vol. 47 (2): 509-512 [摘要] ( 89 ) [HTML 1KB] [PDF 554KB] ( 317 )
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513
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