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2014年 第36卷 第11期
2014, 36(11): 2541-2548.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2014.00255
摘要:
該文提出一種基于結(jié)構(gòu)成分雙向擴散的插值方法，有效地減小了插值圖像的邊緣擴散，從而獲得更為清晰的邊緣。該方法采用改進的耦合雙向擴散濾波器對輪廓模板插值圖像進行邊緣增強。其中，為了使濾波器更精確地作用于邊緣輪廓，利用形態(tài)成分分析(MCA)分離出初始插值圖像中的結(jié)構(gòu)分量再實行濾波；同時，改進雙向擴散模型，使其能夠根據(jù)邊緣梯度自適應(yīng)地調(diào)整邊緣擴散程度，且更加柔和地控制梯度方向的像素值變化。實驗結(jié)果表明，對比傳統(tǒng)的插值方法、相關(guān)的邊緣自適應(yīng)插值方法以及幾種應(yīng)用普遍的商用軟件，該方法獲得的插值圖像主、客觀質(zhì)量均有明顯提升，不僅有效提高圖像銳度，且邊緣光滑、過渡自然，避免產(chǎn)生邊緣鋸齒和過度的人工效應(yīng)。
該文提出一種基于結(jié)構(gòu)成分雙向擴散的插值方法，有效地減小了插值圖像的邊緣擴散，從而獲得更為清晰的邊緣。該方法采用改進的耦合雙向擴散濾波器對輪廓模板插值圖像進行邊緣增強。其中，為了使濾波器更精確地作用于邊緣輪廓，利用形態(tài)成分分析(MCA)分離出初始插值圖像中的結(jié)構(gòu)分量再實行濾波；同時，改進雙向擴散模型，使其能夠根據(jù)邊緣梯度自適應(yīng)地調(diào)整邊緣擴散程度，且更加柔和地控制梯度方向的像素值變化。實驗結(jié)果表明，對比傳統(tǒng)的插值方法、相關(guān)的邊緣自適應(yīng)插值方法以及幾種應(yīng)用普遍的商用軟件，該方法獲得的插值圖像主、客觀質(zhì)量均有明顯提升，不僅有效提高圖像銳度，且邊緣光滑、過渡自然，避免產(chǎn)生邊緣鋸齒和過度的人工效應(yīng)。
2014, 36(11): 2549-2555.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2014.00446
摘要:
傳統(tǒng)超分辨(SR)算法對配準誤差、模型誤差以及噪聲過于敏感，這限制了其在實際中的應(yīng)用。為了提高算法的魯棒性，該文從配準和重建兩方面對傳統(tǒng)算法進行了改進。在配準階段，通過引入概率運動場避免了算法對配準精度的依賴，同時利用Heaviside函數(shù)實現(xiàn)權(quán)重映射，進一步提高了算法的自適應(yīng)性；在重建階段，采用基于Huber范數(shù)的正則化估計，在提高重建魯棒性的同時也保證了算法數(shù)值解的穩(wěn)定性。實驗表明該算法具有很好的魯棒性，其重構(gòu)性能優(yōu)于現(xiàn)有的一些超分辨重建方法。
傳統(tǒng)超分辨(SR)算法對配準誤差、模型誤差以及噪聲過于敏感，這限制了其在實際中的應(yīng)用。為了提高算法的魯棒性，該文從配準和重建兩方面對傳統(tǒng)算法進行了改進。在配準階段，通過引入概率運動場避免了算法對配準精度的依賴，同時利用Heaviside函數(shù)實現(xiàn)權(quán)重映射，進一步提高了算法的自適應(yīng)性；在重建階段，采用基于Huber范數(shù)的正則化估計，在提高重建魯棒性的同時也保證了算法數(shù)值解的穩(wěn)定性。實驗表明該算法具有很好的魯棒性，其重構(gòu)性能優(yōu)于現(xiàn)有的一些超分辨重建方法。
2014, 36(11): 2556-2562.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01884
摘要:
基于塊的圖像處理方法將歐氏距離作為相似塊的評判標準，無法很好地反映塊之間的結(jié)構(gòu)性，導(dǎo)致重構(gòu)圖像存在不同程度的塊效應(yīng)。該文根據(jù)基于塊的維納濾波器能夠充分利用圖像塊冗余度的特點，結(jié)合塊效應(yīng)的空間分布特征，提出一種改進的基于塊局部最優(yōu)維納濾波的圖像重構(gòu)算法。首先，該算法通過對圖像高頻部分稀疏采樣，將塊效應(yīng)限定在塊與塊的交界處，然后將圖像分成塊邊界區(qū)域和塊中心區(qū)域，利用幾何結(jié)構(gòu)相似和亮度相似的圖像塊確定濾波參數(shù)，進而平滑塊效應(yīng)。實驗結(jié)果表明，該算法可以有效抑制重構(gòu)過程中的塊效應(yīng)，且對于細節(jié)豐富的圖像，重構(gòu)效果的提升更加明顯。
基于塊的圖像處理方法將歐氏距離作為相似塊的評判標準，無法很好地反映塊之間的結(jié)構(gòu)性，導(dǎo)致重構(gòu)圖像存在不同程度的塊效應(yīng)。該文根據(jù)基于塊的維納濾波器能夠充分利用圖像塊冗余度的特點，結(jié)合塊效應(yīng)的空間分布特征，提出一種改進的基于塊局部最優(yōu)維納濾波的圖像重構(gòu)算法。首先，該算法通過對圖像高頻部分稀疏采樣，將塊效應(yīng)限定在塊與塊的交界處，然后將圖像分成塊邊界區(qū)域和塊中心區(qū)域，利用幾何結(jié)構(gòu)相似和亮度相似的圖像塊確定濾波參數(shù)，進而平滑塊效應(yīng)。實驗結(jié)果表明，該算法可以有效抑制重構(gòu)過程中的塊效應(yīng)，且對于細節(jié)豐富的圖像，重構(gòu)效果的提升更加明顯。
2014, 36(11): 2563-2570.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01762
摘要:
大量實驗證明抽取圖像中稠密局部特征能夠大大提高圖像分類性能，目前的常用策略是基于空間均勻密集采樣來實現(xiàn)稠密局部特征的抽取。該文提出一種新的基于區(qū)域非均勻空間采樣的局部特征抽取方法。首先，用過分割技術(shù)對原始圖像進行分割，從而得到圖像的分割區(qū)域，并采用顯著性檢測技術(shù)估計每個過分割區(qū)域的重要性。然后，在保證不增加采樣數(shù)的情況下，對重要的顯著性區(qū)域的邊界實行密集均勻采樣，對區(qū)域內(nèi)部根據(jù)區(qū)域大小和重要性實行隨機采樣。最后，采用詞袋表示模型來實現(xiàn)圖像分類。在兩個廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫，8類體育運動(UIUC Sports)和256類自然圖像(Caltech-256)數(shù)據(jù)庫進行實驗。實驗結(jié)果證明，該文提出的采樣策略進一步提高了基于稠密局部特征的圖像分類性能。
大量實驗證明抽取圖像中稠密局部特征能夠大大提高圖像分類性能，目前的常用策略是基于空間均勻密集采樣來實現(xiàn)稠密局部特征的抽取。該文提出一種新的基于區(qū)域非均勻空間采樣的局部特征抽取方法。首先，用過分割技術(shù)對原始圖像進行分割，從而得到圖像的分割區(qū)域，并采用顯著性檢測技術(shù)估計每個過分割區(qū)域的重要性。然后，在保證不增加采樣數(shù)的情況下，對重要的顯著性區(qū)域的邊界實行密集均勻采樣，對區(qū)域內(nèi)部根據(jù)區(qū)域大小和重要性實行隨機采樣。最后，采用詞袋表示模型來實現(xiàn)圖像分類。在兩個廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫，8類體育運動(UIUC Sports)和256類自然圖像(Caltech-256)數(shù)據(jù)庫進行實驗。實驗結(jié)果證明，該文提出的采樣策略進一步提高了基于稠密局部特征的圖像分類性能。
2014, 36(11): 2571-2577.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01960
摘要:
該文提出一種基于空間約束的快速魯棒特征(SURF)匹配優(yōu)化算法，稱為SC-SURF。首先通過SURF算法檢測和匹配圖像的特征點。然后根據(jù)最近鄰比例越低其匹配精度越高的特點，得到按最近鄰比率排序的匹配點。并以最優(yōu)匹配點作為參考點生成新的坐標系，利用空間位置關(guān)系地圖對每對匹配點進行編碼。同時為了簡化隨機抽樣一致性(RANSAC)算法，選擇盡量少的最優(yōu)匹配點對作為RANSAC的代表測試數(shù)據(jù)集，并由該測試數(shù)據(jù)集擬合目標投影變換矩陣。最后結(jié)合匹配點間的空間位置關(guān)系和簡化的RANSAC算法對匹配點進行幾何校驗。實驗表明該方法在達到良好匹配精度的同時，具有魯棒性強，匹配速度快的優(yōu)點。
該文提出一種基于空間約束的快速魯棒特征(SURF)匹配優(yōu)化算法，稱為SC-SURF。首先通過SURF算法檢測和匹配圖像的特征點。然后根據(jù)最近鄰比例越低其匹配精度越高的特點，得到按最近鄰比率排序的匹配點。并以最優(yōu)匹配點作為參考點生成新的坐標系，利用空間位置關(guān)系地圖對每對匹配點進行編碼。同時為了簡化隨機抽樣一致性(RANSAC)算法，選擇盡量少的最優(yōu)匹配點對作為RANSAC的代表測試數(shù)據(jù)集，并由該測試數(shù)據(jù)集擬合目標投影變換矩陣。最后結(jié)合匹配點間的空間位置關(guān)系和簡化的RANSAC算法對匹配點進行幾何校驗。實驗表明該方法在達到良好匹配精度的同時，具有魯棒性強，匹配速度快的優(yōu)點。
2014, 36(11): 2578-2585.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2014.00271
摘要:
基于圖像的車輛周邊場景分析是近來車輛主動安全的熱門研究方向，但對于復(fù)雜路況的道路識別目前依然是一個難題。該文提出一種適用于城市復(fù)雜道路場景的單目視覺路面識別算法。該方法結(jié)合多尺度的稀疏編碼，在大尺度上利用道路的局部紋理信息，在較小尺度，特別是中等尺度上利用空間上下文信息，對車輛的可行駛區(qū)域進行識別。實驗表明，該方法提高了道路與周邊環(huán)境中相似紋理的區(qū)分能力；在鋪設(shè)良好的結(jié)構(gòu)化道路，或者車道線、路界缺失，光照復(fù)雜的道路場景中，該方法都取得了較好的檢測結(jié)果。
基于圖像的車輛周邊場景分析是近來車輛主動安全的熱門研究方向，但對于復(fù)雜路況的道路識別目前依然是一個難題。該文提出一種適用于城市復(fù)雜道路場景的單目視覺路面識別算法。該方法結(jié)合多尺度的稀疏編碼，在大尺度上利用道路的局部紋理信息，在較小尺度，特別是中等尺度上利用空間上下文信息，對車輛的可行駛區(qū)域進行識別。實驗表明，該方法提高了道路與周邊環(huán)境中相似紋理的區(qū)分能力；在鋪設(shè)良好的結(jié)構(gòu)化道路，或者車道線、路界缺失，光照復(fù)雜的道路場景中，該方法都取得了較好的檢測結(jié)果。
2014, 36(11): 2586-2592.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01974
摘要:
在眼底圖像自動分析中，視盤與黃斑的定位是糖尿病性視網(wǎng)膜病變計算機輔助診斷或篩查的先決條件。該文提出一種應(yīng)用方向局部對比度濾波結(jié)合局部血管密度的方法，直接先行檢測黃斑中心再行定位視盤，不同于現(xiàn)有的先行檢測視盤或血管再行定位黃斑的一般方法，有效地提高黃斑定位正確率，能更好地應(yīng)用于糖尿病性黃斑水腫的自動評估。實驗選取了網(wǎng)絡(luò)公開的HEI-MED數(shù)據(jù)集中169幅黃斑水腫眼底圖像，黃斑和視盤的定位正確率同步達到98.2%，算法簡單且無監(jiān)督，優(yōu)于現(xiàn)有的方法，具有良好的臨床應(yīng)用前景。
在眼底圖像自動分析中，視盤與黃斑的定位是糖尿病性視網(wǎng)膜病變計算機輔助診斷或篩查的先決條件。該文提出一種應(yīng)用方向局部對比度濾波結(jié)合局部血管密度的方法，直接先行檢測黃斑中心再行定位視盤，不同于現(xiàn)有的先行檢測視盤或血管再行定位黃斑的一般方法，有效地提高黃斑定位正確率，能更好地應(yīng)用于糖尿病性黃斑水腫的自動評估。實驗選取了網(wǎng)絡(luò)公開的HEI-MED數(shù)據(jù)集中169幅黃斑水腫眼底圖像，黃斑和視盤的定位正確率同步達到98.2%，算法簡單且無監(jiān)督，優(yōu)于現(xiàn)有的方法，具有良好的臨床應(yīng)用前景。
2014, 36(11): 2593-2599.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.02029
摘要:
實現(xiàn)目標數(shù)目未知且可變條件下的多目標檢測與跟蹤是個極具挑戰(zhàn)性的問題，在信噪比較低的情況下更是如此。針對這一問題，該文提出一種基于點擴散模型的多目標檢測前跟蹤改進算法。該算法在序貫蒙特卡羅概率假設(shè)密度(SMC-PHD)濾波框架下實現(xiàn)，通過自適應(yīng)粒子產(chǎn)生機制完成新生目標在像平面中的初始定位，并根據(jù)目標在圖像中可能出現(xiàn)的位置對全體粒子集進行有效子集分割和快速權(quán)值估算，最后利用動態(tài)聚類方法完成多目標狀態(tài)的準確提取。仿真結(jié)果表明，該方法有效改善了多目標檢測前跟蹤的估計性能，并大大提高了算法執(zhí)行效率。
實現(xiàn)目標數(shù)目未知且可變條件下的多目標檢測與跟蹤是個極具挑戰(zhàn)性的問題，在信噪比較低的情況下更是如此。針對這一問題，該文提出一種基于點擴散模型的多目標檢測前跟蹤改進算法。該算法在序貫蒙特卡羅概率假設(shè)密度(SMC-PHD)濾波框架下實現(xiàn)，通過自適應(yīng)粒子產(chǎn)生機制完成新生目標在像平面中的初始定位，并根據(jù)目標在圖像中可能出現(xiàn)的位置對全體粒子集進行有效子集分割和快速權(quán)值估算，最后利用動態(tài)聚類方法完成多目標狀態(tài)的準確提取。仿真結(jié)果表明，該方法有效改善了多目標檢測前跟蹤的估計性能，并大大提高了算法執(zhí)行效率。
2014, 36(11): 2600-2606.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01814
摘要:
近年來，電子散斑干涉測量技術(shù)(ESPI)在光學(xué)粗糙表面的變形測量和無損檢測方面應(yīng)用廣泛。應(yīng)用該技術(shù)時，條紋圖中大量的散斑噪聲給提取條紋信息帶來了極大的困難。偏微分方程圖像濾波方法是一種方案靈活、處理效果良好的圖像去噪方法，尤其是方向偏微分方程，因其只沿著條紋方向進行濾波，更適合電子散斑干涉條紋圖。由于條紋圖的疏密程度不同，因此在考慮濾波方向的同時，還應(yīng)考慮不同位置像素點的濾波程度。該文在方向偏微分方程基礎(chǔ)上引入非連續(xù)性測度，提出結(jié)合非連續(xù)性測度(DCM)的方向偏微分方程。利用該方程對模擬的條紋圖以及實際獲得的條紋圖進行濾波，實驗結(jié)果表明該文方法能夠充分濾除稀疏條紋處的噪聲，同時有效保持密集條紋處的重要特征。
近年來，電子散斑干涉測量技術(shù)(ESPI)在光學(xué)粗糙表面的變形測量和無損檢測方面應(yīng)用廣泛。應(yīng)用該技術(shù)時，條紋圖中大量的散斑噪聲給提取條紋信息帶來了極大的困難。偏微分方程圖像濾波方法是一種方案靈活、處理效果良好的圖像去噪方法，尤其是方向偏微分方程，因其只沿著條紋方向進行濾波，更適合電子散斑干涉條紋圖。由于條紋圖的疏密程度不同，因此在考慮濾波方向的同時，還應(yīng)考慮不同位置像素點的濾波程度。該文在方向偏微分方程基礎(chǔ)上引入非連續(xù)性測度，提出結(jié)合非連續(xù)性測度(DCM)的方向偏微分方程。利用該方程對模擬的條紋圖以及實際獲得的條紋圖進行濾波，實驗結(jié)果表明該文方法能夠充分濾除稀疏條紋處的噪聲，同時有效保持密集條紋處的重要特征。
2014, 36(11): 2607-2613.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2014.00068
摘要:
該文在Hoff-Arbib最小加加速度(minimum jerk)控制理論的基礎(chǔ)上，提出一種具有生物學(xué)意義的小腦控制模型，用以解釋延伸和抓取過程中，手臂運動與預(yù)抓取之間時間協(xié)調(diào)的問題。在對這種模型如何學(xué)習(xí)超前狀態(tài)和剩余時間(TTG)預(yù)測兩個關(guān)鍵功能進行討論的基礎(chǔ)上，重點對2維空間的延伸與抓取運動進行了仿真。結(jié)果表明，由Hoff-Arbib模型所獲得的有關(guān)延伸與抓取運動的動力學(xué)的一些關(guān)鍵特征，小腦控制模型也能實現(xiàn)，有些性能甚至更好?？傊?，通過訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，模型能獲得精確平滑的運動軌跡。
該文在Hoff-Arbib最小加加速度(minimum jerk)控制理論的基礎(chǔ)上，提出一種具有生物學(xué)意義的小腦控制模型，用以解釋延伸和抓取過程中，手臂運動與預(yù)抓取之間時間協(xié)調(diào)的問題。在對這種模型如何學(xué)習(xí)超前狀態(tài)和剩余時間(TTG)預(yù)測兩個關(guān)鍵功能進行討論的基礎(chǔ)上，重點對2維空間的延伸與抓取運動進行了仿真。結(jié)果表明，由Hoff-Arbib模型所獲得的有關(guān)延伸與抓取運動的動力學(xué)的一些關(guān)鍵特征，小腦控制模型也能實現(xiàn)，有些性能甚至更好?？傊?，通過訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，模型能獲得精確平滑的運動軌跡。
2014, 36(11): 2614-2620.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01909
摘要:
在到達時間差(TDOA)測量中，兩異地接收站所配備的本振都會存在相位噪聲，該相位噪聲會影響時差測量的性能。該文分析了相位噪聲對經(jīng)典的互相關(guān)法時差估計無偏性的影響，同時推導(dǎo)了僅考慮相位噪聲時TDOA估計精度的克拉美羅下限(CRLB)。并進一步得到了相位噪聲與加性噪聲都存在時的CRLB及其相對于加性噪聲環(huán)境下的CRLB退化系數(shù)。仿真結(jié)果驗證了理論分析的結(jié)果。
在到達時間差(TDOA)測量中，兩異地接收站所配備的本振都會存在相位噪聲，該相位噪聲會影響時差測量的性能。該文分析了相位噪聲對經(jīng)典的互相關(guān)法時差估計無偏性的影響，同時推導(dǎo)了僅考慮相位噪聲時TDOA估計精度的克拉美羅下限(CRLB)。并進一步得到了相位噪聲與加性噪聲都存在時的CRLB及其相對于加性噪聲環(huán)境下的CRLB退化系數(shù)。仿真結(jié)果驗證了理論分析的結(jié)果。
2014, 36(11): 2621-2627.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01578
摘要:
該文提出一種基于改進乘積型核函數(shù)的二次調(diào)頻信號的參數(shù)估計方法。首先，對信號乘以自身的共軛反轉(zhuǎn)并做相位匹配變換，通過積累后信號最大值位置得到信號的調(diào)頻率估計值；然后，再補償?shù)粼盘柕恼{(diào)頻率，對解調(diào)頻(dechirp)后的信號構(gòu)造新的乘積型核函數(shù)，并變換到2維時間-時延域，沿時間和時延軸分別做相位匹配變換和傅里葉變換，在變換后的調(diào)頻率變化率-頻率平面通過最大值的位置即可同時得到調(diào)頻率變化率和中心頻率的估計值，對補償?shù)粝辔坏男盘柸【挡⑶竽５玫椒戎?，從而實現(xiàn)二次調(diào)頻信號的參數(shù)估計和重構(gòu)?？梢姡摲椒ū苊饬藢λ邢辔粎?shù)的迭代搜索，提高了運算效率。最后，對單分量和多分量二次調(diào)頻信號的仿真結(jié)果證明了該方法的有效性。
該文提出一種基于改進乘積型核函數(shù)的二次調(diào)頻信號的參數(shù)估計方法。首先，對信號乘以自身的共軛反轉(zhuǎn)并做相位匹配變換，通過積累后信號最大值位置得到信號的調(diào)頻率估計值；然后，再補償?shù)粼盘柕恼{(diào)頻率，對解調(diào)頻(dechirp)后的信號構(gòu)造新的乘積型核函數(shù)，并變換到2維時間-時延域，沿時間和時延軸分別做相位匹配變換和傅里葉變換，在變換后的調(diào)頻率變化率-頻率平面通過最大值的位置即可同時得到調(diào)頻率變化率和中心頻率的估計值，對補償?shù)粝辔坏男盘柸【挡⑶竽５玫椒戎?，從而實現(xiàn)二次調(diào)頻信號的參數(shù)估計和重構(gòu)?？梢姡摲椒ū苊饬藢λ邢辔粎?shù)的迭代搜索，提高了運算效率。最后，對單分量和多分量二次調(diào)頻信號的仿真結(jié)果證明了該方法的有效性。
2014, 36(11): 2628-2632.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01817
摘要:
在相干信號源情形下，常用的極化敏感陣列信號處理方法(如參數(shù)估計、波束形成等)會出現(xiàn)性能下降甚至失效的現(xiàn)象。該文在極化平滑算法的基礎(chǔ)上提出一種改進的解相干算法，通過對各子相關(guān)矩陣選擇適當?shù)募訖?quán)系數(shù)，使平滑之后的相關(guān)矩陣具有Toeplitz的形式，進而消除信號之間的相干性。該文推導(dǎo)了最優(yōu)加權(quán)系數(shù)的表達式及最大解相干信號個數(shù)，并利用加權(quán)平滑之后的相關(guān)矩陣完成了參數(shù)估計和波束形成。計算機仿真結(jié)果表明改進的方法具有比常規(guī)極化平滑算法更優(yōu)越的性能，且適用于非均勻噪聲和相干噪聲的情況。
在相干信號源情形下，常用的極化敏感陣列信號處理方法(如參數(shù)估計、波束形成等)會出現(xiàn)性能下降甚至失效的現(xiàn)象。該文在極化平滑算法的基礎(chǔ)上提出一種改進的解相干算法，通過對各子相關(guān)矩陣選擇適當?shù)募訖?quán)系數(shù)，使平滑之后的相關(guān)矩陣具有Toeplitz的形式，進而消除信號之間的相干性。該文推導(dǎo)了最優(yōu)加權(quán)系數(shù)的表達式及最大解相干信號個數(shù)，并利用加權(quán)平滑之后的相關(guān)矩陣完成了參數(shù)估計和波束形成。計算機仿真結(jié)果表明改進的方法具有比常規(guī)極化平滑算法更優(yōu)越的性能，且適用于非均勻噪聲和相干噪聲的情況。
2014, 36(11): 2633-2639.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01796
摘要:
該文針對水下目標2維成像在強相干干擾情況下，目標亮點容易被淹沒的問題，以及圓弧陣波束的高旁瓣給圖像檢測帶來較多虛警的缺陷，提出基于二階錐規(guī)劃的寬帶2維成像優(yōu)化方法。該方法在對相干干擾抑制的同時，很好地控制了波束的旁瓣。分析了2維成像算法流程中由于時域滑窗導(dǎo)致陣列的接收信號矢量與陣列流形不同，造成二階錐規(guī)劃設(shè)計的權(quán)值與陣列的接收信號矢量失配，旁瓣控制和零陷設(shè)計無法滿足設(shè)計的要求。針對該問題提出利用計算出的滑窗理論陣列的接收信號矢量代替陣列流形來進行二階錐權(quán)值設(shè)計的方法，通過改進的二階錐權(quán)值，將波束優(yōu)化與圓弧陣的2維成像優(yōu)化相結(jié)合。計算機仿真和水池實驗都驗證了該方法的有效性。
該文針對水下目標2維成像在強相干干擾情況下，目標亮點容易被淹沒的問題，以及圓弧陣波束的高旁瓣給圖像檢測帶來較多虛警的缺陷，提出基于二階錐規(guī)劃的寬帶2維成像優(yōu)化方法。該方法在對相干干擾抑制的同時，很好地控制了波束的旁瓣。分析了2維成像算法流程中由于時域滑窗導(dǎo)致陣列的接收信號矢量與陣列流形不同，造成二階錐規(guī)劃設(shè)計的權(quán)值與陣列的接收信號矢量失配，旁瓣控制和零陷設(shè)計無法滿足設(shè)計的要求。針對該問題提出利用計算出的滑窗理論陣列的接收信號矢量代替陣列流形來進行二階錐權(quán)值設(shè)計的方法，通過改進的二階錐權(quán)值，將波束優(yōu)化與圓弧陣的2維成像優(yōu)化相結(jié)合。計算機仿真和水池實驗都驗證了該方法的有效性。
2014, 36(11): 2640-2645.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2014.00234
摘要:
針對中短碼長的低密度奇偶校驗規(guī)則碼(Low Density Parity Check, LDPC)規(guī)則碼，該文采用消息更新規(guī)則改進和因子圖變換方法，提出一種低復(fù)雜度差分迭代譯碼算法。在置信傳播算法的基礎(chǔ)上，僅當變量節(jié)點的消息值振蕩時引入差分映射策略，得出一種選擇性的置信差分規(guī)則，自適應(yīng)地調(diào)整校驗節(jié)點消息的歸一化系數(shù)，提高譯碼性能。同時，采用展開校驗節(jié)點的圖變換方法，將計算復(fù)雜度從隨節(jié)點度分布指數(shù)性增長降至線性增長。分別在高斯白噪聲信道和瑞利衰落信道下進行仿真實驗，結(jié)果表明該算法和基于圖變換的其他低復(fù)雜度譯碼算法相比，性能優(yōu)越且復(fù)雜度低，和對數(shù)似然比的置信傳播算法(LLR-BP)相比，高信噪比區(qū)域內(nèi)的性能優(yōu)異，低信噪比區(qū)域內(nèi)的計算復(fù)雜度明顯降低。
針對中短碼長的低密度奇偶校驗規(guī)則碼(Low Density Parity Check, LDPC)規(guī)則碼，該文采用消息更新規(guī)則改進和因子圖變換方法，提出一種低復(fù)雜度差分迭代譯碼算法。在置信傳播算法的基礎(chǔ)上，僅當變量節(jié)點的消息值振蕩時引入差分映射策略，得出一種選擇性的置信差分規(guī)則，自適應(yīng)地調(diào)整校驗節(jié)點消息的歸一化系數(shù)，提高譯碼性能。同時，采用展開校驗節(jié)點的圖變換方法，將計算復(fù)雜度從隨節(jié)點度分布指數(shù)性增長降至線性增長。分別在高斯白噪聲信道和瑞利衰落信道下進行仿真實驗，結(jié)果表明該算法和基于圖變換的其他低復(fù)雜度譯碼算法相比，性能優(yōu)越且復(fù)雜度低，和對數(shù)似然比的置信傳播算法(LLR-BP)相比，高信噪比區(qū)域內(nèi)的性能優(yōu)異，低信噪比區(qū)域內(nèi)的計算復(fù)雜度明顯降低。
2014, 36(11): 2646-2651.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01624
摘要:
該文提出一種基于切比雪夫(Chebyshev)多項式逼近的新形式的調(diào)頻變標(Chirp Scaling, CS) SAR成像算法。該算法采用切比雪夫多項式逼近替代了原始CS算法中對回波信號2維頻譜的泰勒(Taylor)級數(shù)展開近似，公式更加精確。然后利用光學(xué)系統(tǒng)抽象出的數(shù)學(xué)模型確定變標函數(shù)以校正距離徙動。并且該算法使由近似引入的誤差有了上界限，改善了場景邊緣點的聚焦效果，增加了場景的聚焦深度。仿真結(jié)果驗證了該算法的有效性。
該文提出一種基于切比雪夫(Chebyshev)多項式逼近的新形式的調(diào)頻變標(Chirp Scaling, CS) SAR成像算法。該算法采用切比雪夫多項式逼近替代了原始CS算法中對回波信號2維頻譜的泰勒(Taylor)級數(shù)展開近似，公式更加精確。然后利用光學(xué)系統(tǒng)抽象出的數(shù)學(xué)模型確定變標函數(shù)以校正距離徙動。并且該算法使由近似引入的誤差有了上界限，改善了場景邊緣點的聚焦效果，增加了場景的聚焦深度。仿真結(jié)果驗證了該算法的有效性。
2014, 36(11): 2652-2658.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01875
摘要:
現(xiàn)代高分辨雷達通過大帶寬獲得高距離分辨率，通過大孔徑獲得高方位分辨率。該文根據(jù)單輸入多輸出(SIMO)線性陣列天線的基本原理，借鑒了頻率分集相參處理的思路，用兩個陣元實現(xiàn)了多陣元所形成的波束，并結(jié)合高分辨1維距離像(HRRP)方法，實現(xiàn)了目標的2維成像。進而為了減小頻率分集所需的發(fā)射陣元工作帶寬，該文結(jié)合稀疏天線陣元思想，通過設(shè)計陣元分布，用較少的頻率分集實現(xiàn)了大孔徑。仿真驗證了所提方法的有效性。
現(xiàn)代高分辨雷達通過大帶寬獲得高距離分辨率，通過大孔徑獲得高方位分辨率。該文根據(jù)單輸入多輸出(SIMO)線性陣列天線的基本原理，借鑒了頻率分集相參處理的思路，用兩個陣元實現(xiàn)了多陣元所形成的波束，并結(jié)合高分辨1維距離像(HRRP)方法，實現(xiàn)了目標的2維成像。進而為了減小頻率分集所需的發(fā)射陣元工作帶寬，該文結(jié)合稀疏天線陣元思想，通過設(shè)計陣元分布，用較少的頻率分集實現(xiàn)了大孔徑。仿真驗證了所提方法的有效性。
2014, 36(11): 2659-2665.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01803
摘要:
在多通道合成孔徑雷達動目標檢測(SAR-GMTI)系統(tǒng)中，直接利用傳統(tǒng)的后多普勒空時自適應(yīng)處理(PD-STAP)技術(shù)進行雜波抑制會導(dǎo)致3個問題。第一，由于動目標徑向速度引起的多普勒偏移會導(dǎo)致動目標出現(xiàn)譜卷繞，直接利用匹配濾波的方法對動目標聚焦會出現(xiàn)虛假目標。第二，在信號下采樣的情況下，動目標聚焦位置會出現(xiàn)脈沖重復(fù)頻率(PRF)的偏差，從而導(dǎo)致一個動目標可能出現(xiàn)在多個位置，使得動目標檢測變得復(fù)雜。第三，利用傳統(tǒng)的PD-STAP技術(shù)進行雜波抑制會導(dǎo)致很大的計算復(fù)雜性?；诖?，該文提出一種基于Deramp處理的空時自適應(yīng)處理方法進行雜波抑制處理，可以有效解決上述問題。該文最后通過仿真實驗驗證了該方法的有效性。
在多通道合成孔徑雷達動目標檢測(SAR-GMTI)系統(tǒng)中，直接利用傳統(tǒng)的后多普勒空時自適應(yīng)處理(PD-STAP)技術(shù)進行雜波抑制會導(dǎo)致3個問題。第一，由于動目標徑向速度引起的多普勒偏移會導(dǎo)致動目標出現(xiàn)譜卷繞，直接利用匹配濾波的方法對動目標聚焦會出現(xiàn)虛假目標。第二，在信號下采樣的情況下，動目標聚焦位置會出現(xiàn)脈沖重復(fù)頻率(PRF)的偏差，從而導(dǎo)致一個動目標可能出現(xiàn)在多個位置，使得動目標檢測變得復(fù)雜。第三，利用傳統(tǒng)的PD-STAP技術(shù)進行雜波抑制會導(dǎo)致很大的計算復(fù)雜性?；诖?，該文提出一種基于Deramp處理的空時自適應(yīng)處理方法進行雜波抑制處理，可以有效解決上述問題。該文最后通過仿真實驗驗證了該方法的有效性。
2014, 36(11): 2666-2671.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01925
摘要:
該文提出一種具有恒虛警性質(zhì)的檢測跟蹤聯(lián)合處理算法。目的是在跟蹤波門內(nèi)平均虛警概率恒定的前提下，提升目標的平均檢測概率和系統(tǒng)的跟蹤性能。首先，該文結(jié)合跟蹤器的反饋信息利用貝葉斯準則對傳統(tǒng)的似然比檢測器進行了修正，并給出了相應(yīng)的判決表達式。而后，該文在給出了跟蹤波門內(nèi)平均檢測概率和虛警概率的計算表達式。將其代入概率數(shù)據(jù)互聯(lián)(PDA)算法互連概率的計算公式中，即可獲取該算法的流程。最后，仿真實驗驗證了該算法的可行性和有效性。
該文提出一種具有恒虛警性質(zhì)的檢測跟蹤聯(lián)合處理算法。目的是在跟蹤波門內(nèi)平均虛警概率恒定的前提下，提升目標的平均檢測概率和系統(tǒng)的跟蹤性能。首先，該文結(jié)合跟蹤器的反饋信息利用貝葉斯準則對傳統(tǒng)的似然比檢測器進行了修正，并給出了相應(yīng)的判決表達式。而后，該文在給出了跟蹤波門內(nèi)平均檢測概率和虛警概率的計算表達式。將其代入概率數(shù)據(jù)互聯(lián)(PDA)算法互連概率的計算公式中，即可獲取該算法的流程。最后，仿真實驗驗證了該算法的可行性和有效性。
2014, 36(11): 2672-2677.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01963
摘要:
調(diào)頻連續(xù)波(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW)陣列合成孔徑雷達系統(tǒng)(SAR)將FMCW體制與陣列SAR技術(shù)相結(jié)合，在軍事和民用領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。但是，實際調(diào)頻連續(xù)波陣列SAR系統(tǒng)中不可避免地存在調(diào)頻率非線性誤差和多通道幅相誤差問題，如不校正會造成雷達圖像質(zhì)量降級。該文建立考慮上述誤差的信號模型，并針對該模型提出一種基于單特顯點回波數(shù)據(jù)的誤差校正方案和成像處理流程，最后通過仿真和實際數(shù)據(jù)處理驗證了所提方法的有效性。
調(diào)頻連續(xù)波(Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW)陣列合成孔徑雷達系統(tǒng)(SAR)將FMCW體制與陣列SAR技術(shù)相結(jié)合，在軍事和民用領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。但是，實際調(diào)頻連續(xù)波陣列SAR系統(tǒng)中不可避免地存在調(diào)頻率非線性誤差和多通道幅相誤差問題，如不校正會造成雷達圖像質(zhì)量降級。該文建立考慮上述誤差的信號模型，并針對該模型提出一種基于單特顯點回波數(shù)據(jù)的誤差校正方案和成像處理流程，最后通過仿真和實際數(shù)據(jù)處理驗證了所提方法的有效性。
2014, 36(11): 2678-2683.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01895
摘要:
在雜波環(huán)境下，該文研究了目標、發(fā)射站及接收站均運動時雙基地多輸入多輸出(MIMO)雷達參數(shù)估計的克拉美羅界(CRB)。首先建立了運動雙基地MIMO雷達的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了雜波背景下多目標參數(shù)估計CRB的一般表示式，然后給出了無雜波時單目標波離方向(DOD)、波達方向(DOA)以及速度CRB的閉式解，并分析了各參數(shù)對CRB性能的影響。理論與仿真實驗表明：無雜波時的參數(shù)估計性能優(yōu)于雜波背景下的參數(shù)估計性能；目標DOD(DOA)的估計性能與收發(fā)站速度、目標速度無關(guān)，而目標速度的估計性能將隨著收、發(fā)站和目標速度的增大而下降。
在雜波環(huán)境下，該文研究了目標、發(fā)射站及接收站均運動時雙基地多輸入多輸出(MIMO)雷達參數(shù)估計的克拉美羅界(CRB)。首先建立了運動雙基地MIMO雷達的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了雜波背景下多目標參數(shù)估計CRB的一般表示式，然后給出了無雜波時單目標波離方向(DOD)、波達方向(DOA)以及速度CRB的閉式解，并分析了各參數(shù)對CRB性能的影響。理論與仿真實驗表明：無雜波時的參數(shù)估計性能優(yōu)于雜波背景下的參數(shù)估計性能；目標DOD(DOA)的估計性能與收發(fā)站速度、目標速度無關(guān)，而目標速度的估計性能將隨著收、發(fā)站和目標速度的增大而下降。
2014, 36(11): 2684-2690.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01769
摘要:
針對調(diào)頻連續(xù)波合成孔徑雷達(FMCW-SAR)體制下的快速運動目標檢測與成像問題，該文提出一種雙通道FMCW-SAR動目標檢測和成像新方法。該方法考慮到調(diào)頻連續(xù)波固有的特點，將多普勒頻移補償和偏置相位天線(DPCA)技術(shù)結(jié)合，進行雜波抑制，檢測動目標。并針對快速運動目標的散焦和多普勒譜分裂等問題，采用Keystone變換、方位去斜等方法實現(xiàn)快速運動目標的重聚焦。最后，仿真實驗驗證了所提方法的有效性和可行性。
針對調(diào)頻連續(xù)波合成孔徑雷達(FMCW-SAR)體制下的快速運動目標檢測與成像問題，該文提出一種雙通道FMCW-SAR動目標檢測和成像新方法。該方法考慮到調(diào)頻連續(xù)波固有的特點，將多普勒頻移補償和偏置相位天線(DPCA)技術(shù)結(jié)合，進行雜波抑制，檢測動目標。并針對快速運動目標的散焦和多普勒譜分裂等問題，采用Keystone變換、方位去斜等方法實現(xiàn)快速運動目標的重聚焦。最后，仿真實驗驗證了所提方法的有效性和可行性。
2014, 36(11): 2691-2697.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01910
摘要:
該文分析了天波超視距雷達(Over The Horizon Radar, OTHR)多徑擴展多普勒雜波(Spread Doppler Clutter, SDC)的產(chǎn)生機理。由于陣列存在幅相誤差且期望信號的功率大于SDC功率，自適應(yīng)數(shù)字波束形成(Adaptive Digital Beam Forming, ADBF)將降低SDC抑制能力，同時還會導(dǎo)致信號對消，嚴重降低信噪比。針對以上問題，該文提出一種自適應(yīng)抑制SDC的方法。該方法首先采用改進噪聲子空間擬合自校正法消除陣列幅相誤差，得到期望信號和SDC準確的到達仰角，然后采用正交投影權(quán)矢量進行ADBF處理，避免了強期望信號條件下ADBF權(quán)矢量估計不準的問題。理論分析和仿真實驗表明該方法能夠較徹底地抑制多徑SDC。
該文分析了天波超視距雷達(Over The Horizon Radar, OTHR)多徑擴展多普勒雜波(Spread Doppler Clutter, SDC)的產(chǎn)生機理。由于陣列存在幅相誤差且期望信號的功率大于SDC功率，自適應(yīng)數(shù)字波束形成(Adaptive Digital Beam Forming, ADBF)將降低SDC抑制能力，同時還會導(dǎo)致信號對消，嚴重降低信噪比。針對以上問題，該文提出一種自適應(yīng)抑制SDC的方法。該方法首先采用改進噪聲子空間擬合自校正法消除陣列幅相誤差，得到期望信號和SDC準確的到達仰角，然后采用正交投影權(quán)矢量進行ADBF處理，避免了強期望信號條件下ADBF權(quán)矢量估計不準的問題。理論分析和仿真實驗表明該方法能夠較徹底地抑制多徑SDC。
2014, 36(11): 2698-2704.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01900
摘要:
針對傳統(tǒng)MIMO雷達可分辨目標數(shù)受限于虛擬陣元數(shù)的問題，該文提出一種基于嵌套陣的MIMO雷達陣形設(shè)計新方法并改進了相應(yīng)的稀疏DOA估計算法。首先分析對傳統(tǒng)MIMO雷達的虛擬陣元進行嵌套采樣給DOA估計性能帶來的影響；然后提出嵌套MIMO雷達陣形設(shè)計方法，在虛擬陣元數(shù)相同的情況下，該陣形比傳統(tǒng)陣形分辨更多的目標；最后提出一種基于空域稀疏性的嵌套MIMO雷達改進DOA估計算法，該算法使用噪聲子空間加權(quán)，在提高分辨率的同時可以有效消除偽峰。仿真結(jié)果驗證了該文算法的有效性和優(yōu)越性。
針對傳統(tǒng)MIMO雷達可分辨目標數(shù)受限于虛擬陣元數(shù)的問題，該文提出一種基于嵌套陣的MIMO雷達陣形設(shè)計新方法并改進了相應(yīng)的稀疏DOA估計算法。首先分析對傳統(tǒng)MIMO雷達的虛擬陣元進行嵌套采樣給DOA估計性能帶來的影響；然后提出嵌套MIMO雷達陣形設(shè)計方法，在虛擬陣元數(shù)相同的情況下，該陣形比傳統(tǒng)陣形分辨更多的目標；最后提出一種基于空域稀疏性的嵌套MIMO雷達改進DOA估計算法，該算法使用噪聲子空間加權(quán)，在提高分辨率的同時可以有效消除偽峰。仿真結(jié)果驗證了該文算法的有效性和優(yōu)越性。
2014, 36(11): 2705-2710.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.02004
摘要:
短時傅里葉變換(Short-Time Fourier Transform, STFT)是研究非平穩(wěn)信號最為廣泛使用的重要方法。該文在討論了利用STFT對線性調(diào)頻信號(LFM)進行濾波以及調(diào)頻率估計后，提出一種基于STFT的機載SAR自聚焦算法。該算法首先利用STFT對影響SAR圖像質(zhì)量的主要相位誤差二次相位誤差(QPE)進行估計和補償，然后在殘余相位誤差估計時利用STFT對時變信號進行濾波以提高信雜比(SCR)。仿真和實測數(shù)據(jù)的處理結(jié)果驗證了該文算法的有效性。
短時傅里葉變換(Short-Time Fourier Transform, STFT)是研究非平穩(wěn)信號最為廣泛使用的重要方法。該文在討論了利用STFT對線性調(diào)頻信號(LFM)進行濾波以及調(diào)頻率估計后，提出一種基于STFT的機載SAR自聚焦算法。該算法首先利用STFT對影響SAR圖像質(zhì)量的主要相位誤差二次相位誤差(QPE)進行估計和補償，然后在殘余相位誤差估計時利用STFT對時變信號進行濾波以提高信雜比(SCR)。仿真和實測數(shù)據(jù)的處理結(jié)果驗證了該文算法的有效性。
2014, 36(11): 2711-2716.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.02002
摘要:
俯仰向數(shù)字波束形成(DBF)是實現(xiàn)高分辨率寬測繪帶星載SAR系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)可以生成能夠靈活控制的高增益窄波束用于回波信號的接收，從而提升SAR系統(tǒng)性能。該文在研究俯仰向DBF技術(shù)應(yīng)用于寬測繪帶SAR系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，重點分析了俯仰向DBF技術(shù)對系統(tǒng)性能指標的影響，推導(dǎo)了基于俯仰向DBF技術(shù)的系統(tǒng)等效后向散射系數(shù)(NESZ)和距離模糊比(RASR)的表達式，并且將陣列信號處理中的零點指向技術(shù)應(yīng)用于SAR，使得系統(tǒng)在接收目標信號的同時抑制模糊區(qū)方向的回波，顯著地提高了系統(tǒng)的距離模糊指標。仿真結(jié)果表明，俯仰向DBF-SAR系統(tǒng)的性能相對于傳統(tǒng)單通道系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢。
俯仰向數(shù)字波束形成(DBF)是實現(xiàn)高分辨率寬測繪帶星載SAR系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)可以生成能夠靈活控制的高增益窄波束用于回波信號的接收，從而提升SAR系統(tǒng)性能。該文在研究俯仰向DBF技術(shù)應(yīng)用于寬測繪帶SAR系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，重點分析了俯仰向DBF技術(shù)對系統(tǒng)性能指標的影響，推導(dǎo)了基于俯仰向DBF技術(shù)的系統(tǒng)等效后向散射系數(shù)(NESZ)和距離模糊比(RASR)的表達式，并且將陣列信號處理中的零點指向技術(shù)應(yīng)用于SAR，使得系統(tǒng)在接收目標信號的同時抑制模糊區(qū)方向的回波，顯著地提高了系統(tǒng)的距離模糊指標。仿真結(jié)果表明，俯仰向DBF-SAR系統(tǒng)的性能相對于傳統(tǒng)單通道系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢。
2014, 36(11): 2717-2722.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01979
摘要:
探地雷達工作的最終目的是反演解釋地下結(jié)構(gòu)參數(shù)，由于大多數(shù)反演問題是非線性的，研究非線性的反演方法具有重要意義。該文提出基于改進粒子群優(yōu)化方法的探地雷達反演問題，該算法以信號均方誤差為目標函數(shù)，用時域有限差分方法作為正演工具。通過與基于遺傳算法等反演方法的結(jié)果對比，說明了該算法兼顧了準確性和簡便性；通過對模型復(fù)雜、參數(shù)多、信噪比差的仿真數(shù)據(jù)的反演結(jié)果，說明了該算法對多參數(shù)反演的有效性和良好的抗噪性；對實測數(shù)據(jù)的反演結(jié)果，進一步驗證了該算法的可行性。
探地雷達工作的最終目的是反演解釋地下結(jié)構(gòu)參數(shù)，由于大多數(shù)反演問題是非線性的，研究非線性的反演方法具有重要意義。該文提出基于改進粒子群優(yōu)化方法的探地雷達反演問題，該算法以信號均方誤差為目標函數(shù)，用時域有限差分方法作為正演工具。通過與基于遺傳算法等反演方法的結(jié)果對比，說明了該算法兼顧了準確性和簡便性；通過對模型復(fù)雜、參數(shù)多、信噪比差的仿真數(shù)據(jù)的反演結(jié)果，說明了該算法對多參數(shù)反演的有效性和良好的抗噪性；對實測數(shù)據(jù)的反演結(jié)果，進一步驗證了該算法的可行性。
2014, 36(11): 2723-2729.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01840
摘要:
高光譜圖像變換域各波段圖像噪聲強度不同，并具有獨特的結(jié)構(gòu)。針對這些特點，該文提出一種基于主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)和字典學(xué)習(xí)的高光譜遙感圖像去噪新方法。首先，對高光譜數(shù)據(jù)進行PCA變換得到一組主成分圖像；然后，對信息量較小的主成分圖像分別采用基于自適應(yīng)字典的稀疏表示方法和對偶樹復(fù)小波變換方法去除空間維和光譜維的噪聲；最后，通過PCA逆變換得出去噪后的數(shù)據(jù)。結(jié)合主成分分析和字典學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，該文方法相對于傳統(tǒng)方法對高光譜圖像具有更好的自適應(yīng)性，在細節(jié)得到保留的同時有效地抑制了斑塊效應(yīng)。對模擬和實際高光譜遙感圖像的實驗結(jié)果驗證了該文方法的有效性。
高光譜圖像變換域各波段圖像噪聲強度不同，并具有獨特的結(jié)構(gòu)。針對這些特點，該文提出一種基于主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)和字典學(xué)習(xí)的高光譜遙感圖像去噪新方法。首先，對高光譜數(shù)據(jù)進行PCA變換得到一組主成分圖像；然后，對信息量較小的主成分圖像分別采用基于自適應(yīng)字典的稀疏表示方法和對偶樹復(fù)小波變換方法去除空間維和光譜維的噪聲；最后，通過PCA逆變換得出去噪后的數(shù)據(jù)。結(jié)合主成分分析和字典學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，該文方法相對于傳統(tǒng)方法對高光譜圖像具有更好的自適應(yīng)性，在細節(jié)得到保留的同時有效地抑制了斑塊效應(yīng)。對模擬和實際高光譜遙感圖像的實驗結(jié)果驗證了該文方法的有效性。
2014, 36(11): 2730-2736.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01751
摘要:
為了克服經(jīng)典模糊聚類圖像分割算法對圖像噪聲的敏感性，該文提出結(jié)合高斯回歸模型(GRM)和隱馬爾科夫隨機場(HMRF)的模糊聚類圖像分割算法。該算法用信息熵正則化模糊C均值(FCM)的目標函數(shù)，再用KL(Kullback-Leibler)信息加以改進，并將HMRF和GRM模型應(yīng)用到該目標函數(shù)中，其中HMRF模型通過先驗概率建立標號場鄰域關(guān)系，而GRM模型則在中心像素標號與其鄰域像素標號一致的基礎(chǔ)上建立特征場鄰域關(guān)系。利用提出的算法和其它經(jīng)典算法分別對模擬圖像、真實SAR圖像以及紋理圖像進行了分割實驗，并對分割結(jié)果進行精度評價。實驗結(jié)果表明，該文提出的算法具有更高的分割精度。
為了克服經(jīng)典模糊聚類圖像分割算法對圖像噪聲的敏感性，該文提出結(jié)合高斯回歸模型(GRM)和隱馬爾科夫隨機場(HMRF)的模糊聚類圖像分割算法。該算法用信息熵正則化模糊C均值(FCM)的目標函數(shù)，再用KL(Kullback-Leibler)信息加以改進，并將HMRF和GRM模型應(yīng)用到該目標函數(shù)中，其中HMRF模型通過先驗概率建立標號場鄰域關(guān)系，而GRM模型則在中心像素標號與其鄰域像素標號一致的基礎(chǔ)上建立特征場鄰域關(guān)系。利用提出的算法和其它經(jīng)典算法分別對模擬圖像、真實SAR圖像以及紋理圖像進行了分割實驗，并對分割結(jié)果進行精度評價。實驗結(jié)果表明，該文提出的算法具有更高的分割精度。
2014, 36(11): 2737-2743.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01511
摘要:
該文針對高光譜數(shù)據(jù)的線性混合模型，提出一種簡單有效的譜間壓縮感知下高光譜數(shù)據(jù)的重構(gòu)方案。該方案不同于傳統(tǒng)的壓縮感知重構(gòu)方法直接重構(gòu)高光譜數(shù)據(jù)，而是將高光譜數(shù)據(jù)分離成端元和豐度分別進行重構(gòu)，然后利用重構(gòu)的端元和豐度信息合成高光譜數(shù)據(jù)。實驗結(jié)果表明，該方案的重構(gòu)質(zhì)量明顯優(yōu)于標準壓縮感知重構(gòu)方法，并且運算速度具有極大提升，同時便于獲得端元和豐度信息。
該文針對高光譜數(shù)據(jù)的線性混合模型，提出一種簡單有效的譜間壓縮感知下高光譜數(shù)據(jù)的重構(gòu)方案。該方案不同于傳統(tǒng)的壓縮感知重構(gòu)方法直接重構(gòu)高光譜數(shù)據(jù)，而是將高光譜數(shù)據(jù)分離成端元和豐度分別進行重構(gòu)，然后利用重構(gòu)的端元和豐度信息合成高光譜數(shù)據(jù)。實驗結(jié)果表明，該方案的重構(gòu)質(zhì)量明顯優(yōu)于標準壓縮感知重構(gòu)方法，并且運算速度具有極大提升，同時便于獲得端元和豐度信息。
2014, 36(11): 2744-2749.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01838
摘要:
該文在深入研究無線網(wǎng)絡(luò)802.11i魯棒安全通信的基礎(chǔ)上，提出基于量子隱形傳態(tài)的無線網(wǎng)絡(luò)魯棒安全通信協(xié)議，利用量子糾纏對的非定域關(guān)聯(lián)性保證數(shù)據(jù)鏈路層的安全。首先，對量子隱形傳態(tài)理論進行描述，并著重分析臨時密鑰完整性協(xié)議和計數(shù)器模式及密碼塊鏈消息認證協(xié)議的成對密鑰、組密鑰的層次結(jié)構(gòu)；其次，給出了嵌入量子隱形傳態(tài)的成對密鑰、組密鑰的層次結(jié)構(gòu)方案；最后，在理論上給出安全證明。該協(xié)議不需要變動用戶、接入點、認證服務(wù)器等基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，只需增加產(chǎn)生和處理糾纏對的設(shè)備，即可進行量子化的密鑰認證工作，網(wǎng)絡(luò)整體框架變動較小。
該文在深入研究無線網(wǎng)絡(luò)802.11i魯棒安全通信的基礎(chǔ)上，提出基于量子隱形傳態(tài)的無線網(wǎng)絡(luò)魯棒安全通信協(xié)議，利用量子糾纏對的非定域關(guān)聯(lián)性保證數(shù)據(jù)鏈路層的安全。首先，對量子隱形傳態(tài)理論進行描述，并著重分析臨時密鑰完整性協(xié)議和計數(shù)器模式及密碼塊鏈消息認證協(xié)議的成對密鑰、組密鑰的層次結(jié)構(gòu)；其次，給出了嵌入量子隱形傳態(tài)的成對密鑰、組密鑰的層次結(jié)構(gòu)方案；最后，在理論上給出安全證明。該協(xié)議不需要變動用戶、接入點、認證服務(wù)器等基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，只需增加產(chǎn)生和處理糾纏對的設(shè)備，即可進行量子化的密鑰認證工作，網(wǎng)絡(luò)整體框架變動較小。
2014, 36(11): 2750-2755.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00546
摘要:
對于無線多跳網(wǎng)絡(luò)跨層資源分配算法的研究大多是建立在假定每個節(jié)點能獲得網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點的完美的信道狀態(tài)信息(CSI)的基礎(chǔ)上。但是由于信道的時變特性和CSI的反饋延時，在動態(tài)變化較快的無線網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點所獲得的CSI很可能是過時或者部分過時的?；谶@個前提，該文首次在動態(tài)無線多跳網(wǎng)絡(luò)跨層資源優(yōu)化分配算法中考慮了CSI這種變化的影響，并提出了一種相應(yīng)的分布式聯(lián)合擁塞控制和功率分配算法。仿真結(jié)果證明該算法能夠極大地提高網(wǎng)絡(luò)效用和能量效用。
對于無線多跳網(wǎng)絡(luò)跨層資源分配算法的研究大多是建立在假定每個節(jié)點能獲得網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點的完美的信道狀態(tài)信息(CSI)的基礎(chǔ)上。但是由于信道的時變特性和CSI的反饋延時，在動態(tài)變化較快的無線網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點所獲得的CSI很可能是過時或者部分過時的?；谶@個前提，該文首次在動態(tài)無線多跳網(wǎng)絡(luò)跨層資源優(yōu)化分配算法中考慮了CSI這種變化的影響，并提出了一種相應(yīng)的分布式聯(lián)合擁塞控制和功率分配算法。仿真結(jié)果證明該算法能夠極大地提高網(wǎng)絡(luò)效用和能量效用。
2014, 36(11): 2756-2761.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.02019
摘要:
將網(wǎng)絡(luò)信息的概念引入到神經(jīng)科學(xué)當中對于研究腦功能機制有著積極的作用。然而人腦網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性對于理解有一定的困難。該文基于有向傳遞函數(shù)(Directed Transfer Function, DTF)的方法估計得到功能連接模式，進一步提出了信息流增益的計算方法，用以評價特定腦區(qū)在全腦信息傳輸過程中的作用。該方法將流入信息和流出信息結(jié)合，具有濃縮兩者信息的優(yōu)點，簡化了腦復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的辨識度，并且提高了結(jié)果的顯示標度。仿真運算和自發(fā)、誘發(fā)腦電數(shù)據(jù)的結(jié)果都顯示出通過計算分析信息流增益可以比較理想地得到各個腦區(qū)對全腦信息流的貢獻。結(jié)果證明信息流增益方法為進一步理解大腦認知機制提供了可能。
將網(wǎng)絡(luò)信息的概念引入到神經(jīng)科學(xué)當中對于研究腦功能機制有著積極的作用。然而人腦網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性對于理解有一定的困難。該文基于有向傳遞函數(shù)(Directed Transfer Function, DTF)的方法估計得到功能連接模式，進一步提出了信息流增益的計算方法，用以評價特定腦區(qū)在全腦信息傳輸過程中的作用。該方法將流入信息和流出信息結(jié)合，具有濃縮兩者信息的優(yōu)點，簡化了腦復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的辨識度，并且提高了結(jié)果的顯示標度。仿真運算和自發(fā)、誘發(fā)腦電數(shù)據(jù)的結(jié)果都顯示出通過計算分析信息流增益可以比較理想地得到各個腦區(qū)對全腦信息流的貢獻。結(jié)果證明信息流增益方法為進一步理解大腦認知機制提供了可能。
2014, 36(11): 2762-2767.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01975
摘要:
在認知無線電(CR)中，頻譜感知是實現(xiàn)動態(tài)頻譜接入的關(guān)鍵技術(shù)之一。為適當保護主用戶并最大化次級用戶的性能，目前大部分相關(guān)工作均是用虛報概率和漏檢概率作為感知度量來確定最佳感知參數(shù)的。但這種度量是用主次用戶的碰撞概率來衡量次級用戶對主用戶的影響的，沒有考慮干擾強度的影響，僅適合同構(gòu)頻譜環(huán)境；在不同位置次級用戶有不同接入機會的異構(gòu)頻譜環(huán)境中，并不能最大化頻譜利用率。為此，該文首先定義了吞吐量降，并提出在異構(gòu)頻譜環(huán)境下采用吞吐量降作為一種新的感知度量。吞吐量降是指由于次級用戶占用授權(quán)頻譜而導(dǎo)致主用戶吞吐量下降的百分比。在衡量次級用戶對主用戶的影響時，它綜合了主次用戶的碰撞概率和干擾強度兩個因素；其次，研究了以吞吐量降為約束的次級用戶吞吐量優(yōu)化問題。最后，數(shù)值仿真證實了該方案比目前幾種傳統(tǒng)方案的頻譜利用率顯著提高。
在認知無線電(CR)中，頻譜感知是實現(xiàn)動態(tài)頻譜接入的關(guān)鍵技術(shù)之一。為適當保護主用戶并最大化次級用戶的性能，目前大部分相關(guān)工作均是用虛報概率和漏檢概率作為感知度量來確定最佳感知參數(shù)的。但這種度量是用主次用戶的碰撞概率來衡量次級用戶對主用戶的影響的，沒有考慮干擾強度的影響，僅適合同構(gòu)頻譜環(huán)境；在不同位置次級用戶有不同接入機會的異構(gòu)頻譜環(huán)境中，并不能最大化頻譜利用率。為此，該文首先定義了吞吐量降，并提出在異構(gòu)頻譜環(huán)境下采用吞吐量降作為一種新的感知度量。吞吐量降是指由于次級用戶占用授權(quán)頻譜而導(dǎo)致主用戶吞吐量下降的百分比。在衡量次級用戶對主用戶的影響時，它綜合了主次用戶的碰撞概率和干擾強度兩個因素；其次，研究了以吞吐量降為約束的次級用戶吞吐量優(yōu)化問題。最后，數(shù)值仿真證實了該方案比目前幾種傳統(tǒng)方案的頻譜利用率顯著提高。
2014, 36(11): 2768-2774.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01879
摘要:
線程級推測(Thread-Level Speculation, TLS)是多核上一種加速串行程序的線程級自動并行化技術(shù)。循環(huán)具有規(guī)則的結(jié)構(gòu)并在運行時占有大量的執(zhí)行時間，因此循環(huán)是挖掘并行性的理想對象。然而，選擇哪些循環(huán)并行才能提高程序的加速比是一個很難決定的問題。為了解決該問題，該文提出一種基于性能預(yù)測的循環(huán)選擇方法?；谳斎胗?xùn)練集獲取程序預(yù)執(zhí)行的剖析信息，同時結(jié)合各種推測因素，構(gòu)建了循環(huán)結(jié)構(gòu)的性能預(yù)測模型。預(yù)測結(jié)果定量評估了循環(huán)推測并行的加速比并決定該循環(huán)在運行時是否適合并行。實驗結(jié)果表明，該文提出的方法能有效地預(yù)測循環(huán)并行時所蘊含的并行性，并依據(jù)預(yù)測結(jié)果準確地選擇具有并行收益的循環(huán)推測并行，最終Olden基準測試集加速比性能平均提升了12.34%。
線程級推測(Thread-Level Speculation, TLS)是多核上一種加速串行程序的線程級自動并行化技術(shù)。循環(huán)具有規(guī)則的結(jié)構(gòu)并在運行時占有大量的執(zhí)行時間，因此循環(huán)是挖掘并行性的理想對象。然而，選擇哪些循環(huán)并行才能提高程序的加速比是一個很難決定的問題。為了解決該問題，該文提出一種基于性能預(yù)測的循環(huán)選擇方法?；谳斎胗?xùn)練集獲取程序預(yù)執(zhí)行的剖析信息，同時結(jié)合各種推測因素，構(gòu)建了循環(huán)結(jié)構(gòu)的性能預(yù)測模型。預(yù)測結(jié)果定量評估了循環(huán)推測并行的加速比并決定該循環(huán)在運行時是否適合并行。實驗結(jié)果表明，該文提出的方法能有效地預(yù)測循環(huán)并行時所蘊含的并行性，并依據(jù)預(yù)測結(jié)果準確地選擇具有并行收益的循環(huán)推測并行，最終Olden基準測試集加速比性能平均提升了12.34%。
2014, 36(11): 2775-2780.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01987
摘要:
該文根據(jù)電磁帶隙結(jié)構(gòu)的帶隙形成機理及共面電磁帶隙結(jié)構(gòu)等效電路分析模型，通過引入新型的C-型橋接連線及開槽設(shè)計，提出了一種適用于高速電路同步開關(guān)噪聲(SSN)抑制的帶有狹縫的共面C-型橋電磁帶隙(CBS-EBG)結(jié)構(gòu)。實測結(jié)果表明，在抑制深度為?40 dB時，阻帶范圍為296 MHz~15 GHz，與LBS-EBG結(jié)構(gòu)相比，在保持高頻段SSN抑制性能的同時，阻帶下限截止頻率由432 MHz下降至296 MHz，有效降低了帶隙中心頻率。研究了局部拓撲下的信號傳輸特性，結(jié)果表明，當采用局部拓撲并選擇合適的走線策略時，該結(jié)構(gòu)在保持良好的SSN抑制性能的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的信號完整性。
該文根據(jù)電磁帶隙結(jié)構(gòu)的帶隙形成機理及共面電磁帶隙結(jié)構(gòu)等效電路分析模型，通過引入新型的C-型橋接連線及開槽設(shè)計，提出了一種適用于高速電路同步開關(guān)噪聲(SSN)抑制的帶有狹縫的共面C-型橋電磁帶隙(CBS-EBG)結(jié)構(gòu)。實測結(jié)果表明，在抑制深度為?40 dB時，阻帶范圍為296 MHz~15 GHz，與LBS-EBG結(jié)構(gòu)相比，在保持高頻段SSN抑制性能的同時，阻帶下限截止頻率由432 MHz下降至296 MHz，有效降低了帶隙中心頻率。研究了局部拓撲下的信號傳輸特性，結(jié)果表明，當采用局部拓撲并選擇合適的走線策略時，該結(jié)構(gòu)在保持良好的SSN抑制性能的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的信號完整性。
2014, 36(11): 2781-2785.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.02032
摘要:
由于頂點的曲率能夠很好地反映3維網(wǎng)格的視覺特征，該文提出了一種利用曲率分析的3維網(wǎng)格質(zhì)量評估方法。該方法首先估算各頂點的曲率，然后在每個頂點的鄰域內(nèi)構(gòu)建一個曲率矩陣，并根據(jù)原始網(wǎng)格和失真網(wǎng)格對應(yīng)曲率矩陣的奇異值差異評估頂點位置的失真，最后通過對這些局部失真的加權(quán)聯(lián)合得到網(wǎng)格的整體失真。實驗結(jié)果表明，相比于其他方法，該文提出的方法不但能夠更準確地評估3維網(wǎng)格的質(zhì)量，而且具有更好的魯棒性。
由于頂點的曲率能夠很好地反映3維網(wǎng)格的視覺特征，該文提出了一種利用曲率分析的3維網(wǎng)格質(zhì)量評估方法。該方法首先估算各頂點的曲率，然后在每個頂點的鄰域內(nèi)構(gòu)建一個曲率矩陣，并根據(jù)原始網(wǎng)格和失真網(wǎng)格對應(yīng)曲率矩陣的奇異值差異評估頂點位置的失真，最后通過對這些局部失真的加權(quán)聯(lián)合得到網(wǎng)格的整體失真。實驗結(jié)果表明，相比于其他方法，該文提出的方法不但能夠更準確地評估3維網(wǎng)格的質(zhì)量，而且具有更好的魯棒性。
2014, 36(11): 2786-2790.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2014.00176
摘要:
有序二元決策圖(OBDD)被廣泛用到網(wǎng)絡(luò)可靠度的計算中，在基于OBDD計算網(wǎng)絡(luò)可靠度時，其計算時間主要取決于參與操作的OBDD的大小，而OBDD的大小嚴重依賴于OBDD的變量序。該文根據(jù)布爾函數(shù)的性質(zhì)和OBDD原理提出一種優(yōu)化計算網(wǎng)絡(luò)可靠性的算法(BF-OBDD)，提高計算網(wǎng)絡(luò)可靠性的效率。實驗結(jié)果表明改進的算法有較少的 OBDD節(jié)點數(shù)量，在計算網(wǎng)絡(luò)可靠性時，花費的時間較少。
有序二元決策圖(OBDD)被廣泛用到網(wǎng)絡(luò)可靠度的計算中，在基于OBDD計算網(wǎng)絡(luò)可靠度時，其計算時間主要取決于參與操作的OBDD的大小，而OBDD的大小嚴重依賴于OBDD的變量序。該文根據(jù)布爾函數(shù)的性質(zhì)和OBDD原理提出一種優(yōu)化計算網(wǎng)絡(luò)可靠性的算法(BF-OBDD)，提高計算網(wǎng)絡(luò)可靠性的效率。實驗結(jié)果表明改進的算法有較少的 OBDD節(jié)點數(shù)量，在計算網(wǎng)絡(luò)可靠性時，花費的時間較少。
2014, 36(11): 2791-2794.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.01665
摘要:
該文提出一種新型小型化基片集成波導(dǎo)(SIW)雙模濾波器。通過使用正交的輸入輸出饋線，和一段傾斜的槽線來擾動腔體的兩個簡并模，濾波器能產(chǎn)生兩個傳輸零點(TZ)。采用該方法設(shè)計了一個中心頻率為15 GHz，帶寬為350 MHz的基片集成波導(dǎo)雙模濾波器。該濾波器結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，易于加工。測試結(jié)果和仿真結(jié)果吻合，較好地驗證了設(shè)計的可行性和有效性。
該文提出一種新型小型化基片集成波導(dǎo)(SIW)雙模濾波器。通過使用正交的輸入輸出饋線，和一段傾斜的槽線來擾動腔體的兩個簡并模，濾波器能產(chǎn)生兩個傳輸零點(TZ)。采用該方法設(shè)計了一個中心頻率為15 GHz，帶寬為350 MHz的基片集成波導(dǎo)雙模濾波器。該濾波器結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，易于加工。測試結(jié)果和仿真結(jié)果吻合，較好地驗證了設(shè)計的可行性和有效性。
