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2019年 第41卷 第8期
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2019, 41(8): 1779-1786.
doi: 10.11999/JEIT180824
摘要:
為了能全面研究基于容錯(cuò)學(xué)習(xí)(LWE)的屬性基加密(ABE)方案的安全性，考察其抵抗現(xiàn)有攻擊手段的能力，在綜合考慮格上算法和方案噪聲擴(kuò)張對(duì)參數(shù)的限制后，利用已有的解決LWE的算法及其可用程序模塊，該文提出了針對(duì)基于LWE的ABE方案的具體安全性分析方法。該方法可以極快地給出滿足方案限制要求的具體參數(shù)及方案達(dá)到的安全等級(jí)，此外，在給定安全等級(jí)的條件下，該方法可以給出相應(yīng)的具體參數(shù)值。最后，利用該方法分析了4個(gè)典型的基于LWE的屬性基加密方案的具體安全性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，滿足一定安全等級(jí)的基于LWE的屬性基方案的參數(shù)尺寸過(guò)大，還無(wú)法應(yīng)用到實(shí)際中。
為了能全面研究基于容錯(cuò)學(xué)習(xí)(LWE)的屬性基加密(ABE)方案的安全性，考察其抵抗現(xiàn)有攻擊手段的能力，在綜合考慮格上算法和方案噪聲擴(kuò)張對(duì)參數(shù)的限制后，利用已有的解決LWE的算法及其可用程序模塊，該文提出了針對(duì)基于LWE的ABE方案的具體安全性分析方法。該方法可以極快地給出滿足方案限制要求的具體參數(shù)及方案達(dá)到的安全等級(jí)，此外，在給定安全等級(jí)的條件下，該方法可以給出相應(yīng)的具體參數(shù)值。最后，利用該方法分析了4個(gè)典型的基于LWE的屬性基加密方案的具體安全性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，滿足一定安全等級(jí)的基于LWE的屬性基方案的參數(shù)尺寸過(guò)大，還無(wú)法應(yīng)用到實(shí)際中。
2019, 41(8): 1787-1792.
doi: 10.11999/JEIT180982
摘要:
異構(gòu)簽密可以保證異構(gòu)密碼系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的機(jī)密性和不可偽造性。該文分析了一個(gè)傳統(tǒng)公鑰密碼(PKI)和身份密碼(IBC)之間的PKI→IBC和IBC→PKI雙向匿名異構(gòu)簽密方案的安全性，指出PKI→IBC方案和IBC→PKI方案均不能抵擋敵手攻擊，敵手在獲取密文前提下均可解密密文。為了增強(qiáng)安全性，該文提出一個(gè)改進(jìn)的PKI→IBC和IBC→PKI方案，并在隨機(jī)預(yù)言模型下基于計(jì)算性Diffie-Hellman困難問(wèn)題和雙線性Diffie-Hellman困難問(wèn)題證明新方案滿足機(jī)密性與不可偽造性。同時(shí)效率分析表明，所提方案具有更高的通信效率。
異構(gòu)簽密可以保證異構(gòu)密碼系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的機(jī)密性和不可偽造性。該文分析了一個(gè)傳統(tǒng)公鑰密碼(PKI)和身份密碼(IBC)之間的PKI→IBC和IBC→PKI雙向匿名異構(gòu)簽密方案的安全性，指出PKI→IBC方案和IBC→PKI方案均不能抵擋敵手攻擊，敵手在獲取密文前提下均可解密密文。為了增強(qiáng)安全性，該文提出一個(gè)改進(jìn)的PKI→IBC和IBC→PKI方案，并在隨機(jī)預(yù)言模型下基于計(jì)算性Diffie-Hellman困難問(wèn)題和雙線性Diffie-Hellman困難問(wèn)題證明新方案滿足機(jī)密性與不可偽造性。同時(shí)效率分析表明，所提方案具有更高的通信效率。
2019, 41(8): 1793-1799.
doi: 10.11999/JEIT180805
摘要:
在云數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境下，為保證云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的安全性，通常將數(shù)據(jù)加密存儲(chǔ)。針對(duì)加密存儲(chǔ)數(shù)據(jù)查詢開銷大，不支持密文排序，查詢等缺點(diǎn)，該文提出一種 f-mOPE數(shù)據(jù)庫(kù)密文檢索方案。該方案基于可變保序編碼(mOPE)，采用二叉排序樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)思想，生成明文一一對(duì)應(yīng)的保序編碼；基于AES加密方案將數(shù)據(jù)明文轉(zhuǎn)化為密文存儲(chǔ)；采用改進(jìn)的部分同態(tài)加密算法提升保序加密方案的安全性。通過(guò)安全性分析及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方案在保證數(shù)據(jù)隱私的基礎(chǔ)上，不但能抵御統(tǒng)計(jì)型攻擊，而且能夠有效地降低服務(wù)器計(jì)算開銷，提高數(shù)據(jù)庫(kù)處理效率。
在云數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境下，為保證云存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的安全性，通常將數(shù)據(jù)加密存儲(chǔ)。針對(duì)加密存儲(chǔ)數(shù)據(jù)查詢開銷大，不支持密文排序，查詢等缺點(diǎn)，該文提出一種 f-mOPE數(shù)據(jù)庫(kù)密文檢索方案。該方案基于可變保序編碼(mOPE)，采用二叉排序樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)思想，生成明文一一對(duì)應(yīng)的保序編碼；基于AES加密方案將數(shù)據(jù)明文轉(zhuǎn)化為密文存儲(chǔ)；采用改進(jìn)的部分同態(tài)加密算法提升保序加密方案的安全性。通過(guò)安全性分析及實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方案在保證數(shù)據(jù)隱私的基礎(chǔ)上，不但能抵御統(tǒng)計(jì)型攻擊，而且能夠有效地降低服務(wù)器計(jì)算開銷，提高數(shù)據(jù)庫(kù)處理效率。
2019, 41(8): 1800-1807.
doi: 10.11999/JEIT190063
摘要:
移動(dòng)網(wǎng)鑒權(quán)認(rèn)證協(xié)議攻擊不斷涌現(xiàn)，針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)新協(xié)議EAP-AKA\begin{document}$ '$\end{document} ![]()
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移動(dòng)網(wǎng)鑒權(quán)認(rèn)證協(xié)議攻擊不斷涌現(xiàn)，針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)新協(xié)議EAP-AKA
2019, 41(8): 1808-1814.
doi: 10.11999/JEIT180944
摘要:
針對(duì)現(xiàn)有屬性基可搜索加密方案缺乏對(duì)云服務(wù)器授權(quán)的服務(wù)問(wèn)題，該文提出一種基于授權(quán)的可搜索密文策略屬性基加密(CP-ABE)方案。方案通過(guò)云過(guò)濾服務(wù)器、云搜索服務(wù)器和云存儲(chǔ)服務(wù)器協(xié)同合作實(shí)現(xiàn)搜索服務(wù)。用戶可將生成的授權(quán)信息和陷門信息分別發(fā)送給云過(guò)濾服務(wù)器和云搜索服務(wù)器，在不解密密文的情況下，云過(guò)濾服務(wù)器可對(duì)所有密文進(jìn)行檢測(cè)。該方案利用多個(gè)屬性授權(quán)機(jī)構(gòu)，在保證數(shù)據(jù)機(jī)密性的前提下能進(jìn)行高效的細(xì)粒度訪問(wèn)，解決數(shù)據(jù)用戶密鑰泄露問(wèn)題，提高數(shù)據(jù)用戶對(duì)云端數(shù)據(jù)的檢索效率。通過(guò)安全性分析，證明方案在提供數(shù)據(jù)檢索服務(wù)的同時(shí)無(wú)法竊取數(shù)據(jù)用戶的敏感信息，且能夠有效地防止數(shù)據(jù)隱私的泄露。
針對(duì)現(xiàn)有屬性基可搜索加密方案缺乏對(duì)云服務(wù)器授權(quán)的服務(wù)問(wèn)題，該文提出一種基于授權(quán)的可搜索密文策略屬性基加密(CP-ABE)方案。方案通過(guò)云過(guò)濾服務(wù)器、云搜索服務(wù)器和云存儲(chǔ)服務(wù)器協(xié)同合作實(shí)現(xiàn)搜索服務(wù)。用戶可將生成的授權(quán)信息和陷門信息分別發(fā)送給云過(guò)濾服務(wù)器和云搜索服務(wù)器，在不解密密文的情況下，云過(guò)濾服務(wù)器可對(duì)所有密文進(jìn)行檢測(cè)。該方案利用多個(gè)屬性授權(quán)機(jī)構(gòu)，在保證數(shù)據(jù)機(jī)密性的前提下能進(jìn)行高效的細(xì)粒度訪問(wèn)，解決數(shù)據(jù)用戶密鑰泄露問(wèn)題，提高數(shù)據(jù)用戶對(duì)云端數(shù)據(jù)的檢索效率。通過(guò)安全性分析，證明方案在提供數(shù)據(jù)檢索服務(wù)的同時(shí)無(wú)法竊取數(shù)據(jù)用戶的敏感信息，且能夠有效地防止數(shù)據(jù)隱私的泄露。
2019, 41(8): 1815-1822.
doi: 10.11999/JEIT180874
摘要:
為解決用戶在混幣過(guò)程中無(wú)法請(qǐng)求退出的問(wèn)題，該文提出一種支持用戶匿名撤銷混幣的方案。采用承諾技術(shù)將用戶和其目的地址進(jìn)行綁定；當(dāng)用戶請(qǐng)求退出混洗服務(wù)時(shí)，利用累加器和知識(shí)簽名對(duì)承諾進(jìn)行零知識(shí)證明。最后將撤銷用戶的混淆輸出地址修改為其指定的目的地址。安全性分析表明，該方案基于雙離散對(duì)數(shù)問(wèn)題和強(qiáng)RSA假設(shè)滿足退群用戶匿名性，且不用修改當(dāng)前比特幣系統(tǒng)即可實(shí)施。在n(n≥10)個(gè)誠(chéng)實(shí)用戶參與的混淆過(guò)程中，方案允許至多n–2個(gè)用戶退出混幣操作。
為解決用戶在混幣過(guò)程中無(wú)法請(qǐng)求退出的問(wèn)題，該文提出一種支持用戶匿名撤銷混幣的方案。采用承諾技術(shù)將用戶和其目的地址進(jìn)行綁定；當(dāng)用戶請(qǐng)求退出混洗服務(wù)時(shí)，利用累加器和知識(shí)簽名對(duì)承諾進(jìn)行零知識(shí)證明。最后將撤銷用戶的混淆輸出地址修改為其指定的目的地址。安全性分析表明，該方案基于雙離散對(duì)數(shù)問(wèn)題和強(qiáng)RSA假設(shè)滿足退群用戶匿名性，且不用修改當(dāng)前比特幣系統(tǒng)即可實(shí)施。在n(n≥10)個(gè)誠(chéng)實(shí)用戶參與的混淆過(guò)程中，方案允許至多n–2個(gè)用戶退出混幣操作。
2019, 41(8): 1823-1830.
doi: 10.11999/JEIT180850
摘要:
該文提出在無(wú)證書公鑰密碼體制(CLPKC)和傳統(tǒng)公共密鑰基礎(chǔ)設(shè)施體制(TPKI)下部分盲簽密方案的形式化定義，并在此基礎(chǔ)上提出一個(gè)在CLPKC-TPKI環(huán)境下具有雙線性對(duì)的部分盲簽密方案。依據(jù)隨機(jī)預(yù)言模型，計(jì)算Diffie-Hellman困難問(wèn)題(CDHP)和修改逆計(jì)算Diffie-Hellman困難問(wèn)題(MICDHP)假設(shè)，使得方案在異構(gòu)環(huán)境下滿足不可偽造性、機(jī)密性、部分盲性、不可跟蹤性、不可否認(rèn)性等性質(zhì)。最后和相關(guān)方案進(jìn)行了比較分析，該文方案在增加了盲性同時(shí)并未顯著增加計(jì)算量的開銷。
該文提出在無(wú)證書公鑰密碼體制(CLPKC)和傳統(tǒng)公共密鑰基礎(chǔ)設(shè)施體制(TPKI)下部分盲簽密方案的形式化定義，并在此基礎(chǔ)上提出一個(gè)在CLPKC-TPKI環(huán)境下具有雙線性對(duì)的部分盲簽密方案。依據(jù)隨機(jī)預(yù)言模型，計(jì)算Diffie-Hellman困難問(wèn)題(CDHP)和修改逆計(jì)算Diffie-Hellman困難問(wèn)題(MICDHP)假設(shè)，使得方案在異構(gòu)環(huán)境下滿足不可偽造性、機(jī)密性、部分盲性、不可跟蹤性、不可否認(rèn)性等性質(zhì)。最后和相關(guān)方案進(jìn)行了比較分析，該文方案在增加了盲性同時(shí)并未顯著增加計(jì)算量的開銷。
2019, 41(8): 1831-1837.
doi: 10.11999/JEIT180942
摘要:
數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代通信和數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。但是如何解壓縮損壞的無(wú)損壓縮文件仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。針對(duì)在通用編碼領(lǐng)域廣泛使用的無(wú)損數(shù)據(jù)壓縮算法，該文提出一種能夠修復(fù)誤碼并解壓還原損壞的LZSS文件的有效方法，并給出了理論依據(jù)。該方法通過(guò)利用編碼器留下的殘留冗余攜帶校驗(yàn)信息，在不損失任何壓縮性能的情況下，能夠修復(fù)LZSS壓縮數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤。所提方法不需要增加額外比特，也不改變編碼規(guī)則和數(shù)據(jù)格式，所以與標(biāo)準(zhǔn)算法完全兼容。即采用具有錯(cuò)誤修復(fù)能力的LZSS方案壓縮的數(shù)據(jù)，仍然可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)LZSS解碼器進(jìn)行解壓。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提算法的有效性和實(shí)用性。
數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代通信和數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。但是如何解壓縮損壞的無(wú)損壓縮文件仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。針對(duì)在通用編碼領(lǐng)域廣泛使用的無(wú)損數(shù)據(jù)壓縮算法，該文提出一種能夠修復(fù)誤碼并解壓還原損壞的LZSS文件的有效方法，并給出了理論依據(jù)。該方法通過(guò)利用編碼器留下的殘留冗余攜帶校驗(yàn)信息，在不損失任何壓縮性能的情況下，能夠修復(fù)LZSS壓縮數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤。所提方法不需要增加額外比特，也不改變編碼規(guī)則和數(shù)據(jù)格式，所以與標(biāo)準(zhǔn)算法完全兼容。即采用具有錯(cuò)誤修復(fù)能力的LZSS方案壓縮的數(shù)據(jù)，仍然可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)LZSS解碼器進(jìn)行解壓。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提算法的有效性和實(shí)用性。
2019, 41(8): 1838-1846.
doi: 10.11999/JEIT181025
摘要:
該文首先利用屬性攻擊圖理論構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)威脅分析屬性攻擊圖(DT-AAG)模型，該模型在全面刻畫系統(tǒng)漏洞和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)導(dǎo)致的威脅轉(zhuǎn)移關(guān)系的基礎(chǔ)上，結(jié)合通用漏洞評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(CVSS)和貝葉斯概率轉(zhuǎn)移計(jì)算方法設(shè)計(jì)了威脅轉(zhuǎn)移概率度量算法；其次基于構(gòu)建的DT-AAG模型，利用威脅與漏洞、服務(wù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)威脅屬性攻擊圖生成算法(DT-AAG-A)，并針對(duì)生成的屬性攻擊圖存在的威脅傳遞環(huán)路問(wèn)題，設(shè)計(jì)了環(huán)路消解機(jī)制；最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模型和算法的有效性。
該文首先利用屬性攻擊圖理論構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)威脅分析屬性攻擊圖(DT-AAG)模型，該模型在全面刻畫系統(tǒng)漏洞和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)導(dǎo)致的威脅轉(zhuǎn)移關(guān)系的基礎(chǔ)上，結(jié)合通用漏洞評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(CVSS)和貝葉斯概率轉(zhuǎn)移計(jì)算方法設(shè)計(jì)了威脅轉(zhuǎn)移概率度量算法；其次基于構(gòu)建的DT-AAG模型，利用威脅與漏洞、服務(wù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)威脅屬性攻擊圖生成算法(DT-AAG-A)，并針對(duì)生成的屬性攻擊圖存在的威脅傳遞環(huán)路問(wèn)題，設(shè)計(jì)了環(huán)路消解機(jī)制；最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模型和算法的有效性。
2019, 41(8): 1847-1854.
doi: 10.11999/JEIT180898
摘要:
為了解決集成電路設(shè)計(jì)中多方合作的成員信息泄漏問(wèn)題，該文提出一種基于正交混淆的多硬件IP核安全防護(hù)方案。該方案首先利用正交混淆矩陣產(chǎn)生正交密鑰數(shù)據(jù)，結(jié)合硬件特征的物理不可克隆函數(shù)(PUF)電路，產(chǎn)生多硬件IP核的混淆密鑰；然后，在正交混淆狀態(tài)機(jī)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多硬件IP核的正交混淆安全防護(hù)算法；最后，利用ISCAS-85基準(zhǔn)電路和密碼算法，驗(yàn)證正交混淆方法的有效性。在臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司(TSMC) 65 nm工藝下測(cè)試正交混淆的多硬件IP核方案，正確密鑰和錯(cuò)誤密鑰下的Toggle翻轉(zhuǎn)率小于5%，在較大規(guī)模的測(cè)試電路中面積和功耗開銷占比小于2%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用正交混淆的方式能夠提高多硬件IP核的安全性，可以有效防御成員信息泄漏、狀態(tài)翻轉(zhuǎn)率分析等攻擊。
為了解決集成電路設(shè)計(jì)中多方合作的成員信息泄漏問(wèn)題，該文提出一種基于正交混淆的多硬件IP核安全防護(hù)方案。該方案首先利用正交混淆矩陣產(chǎn)生正交密鑰數(shù)據(jù)，結(jié)合硬件特征的物理不可克隆函數(shù)(PUF)電路，產(chǎn)生多硬件IP核的混淆密鑰；然后，在正交混淆狀態(tài)機(jī)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)多硬件IP核的正交混淆安全防護(hù)算法；最后，利用ISCAS-85基準(zhǔn)電路和密碼算法，驗(yàn)證正交混淆方法的有效性。在臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司(TSMC) 65 nm工藝下測(cè)試正交混淆的多硬件IP核方案，正確密鑰和錯(cuò)誤密鑰下的Toggle翻轉(zhuǎn)率小于5%，在較大規(guī)模的測(cè)試電路中面積和功耗開銷占比小于2%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用正交混淆的方式能夠提高多硬件IP核的安全性，可以有效防御成員信息泄漏、狀態(tài)翻轉(zhuǎn)率分析等攻擊。
2019, 41(8): 1855-1860.
doi: 10.11999/JEIT180836
摘要:
大整數(shù)乘法是公鑰加密中最為核心的計(jì)算環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)算快速的大數(shù)乘法單元是RSA, ElGamal，全同態(tài)等密碼體制中急需解決的問(wèn)題之一。針對(duì)全同態(tài)加密(FHE)應(yīng)用需求，該文提出一種基于Sch?nhage-Strassen算法(SSA)的768 kbit大整數(shù)乘法器硬件架構(gòu)。采用并行架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了其關(guān)鍵模塊64k點(diǎn)有限域快速數(shù)論變換(NTT)的運(yùn)算，并主要采用加法和移位操作以保證并行處理的最大化，有效提高了處理速度。該大整數(shù)乘法器在Stratix-V FPGA上進(jìn)行了硬件驗(yàn)證，通過(guò)與CPU上使用數(shù)論庫(kù)(NTL)和GMP庫(kù)實(shí)現(xiàn)的大整數(shù)乘法運(yùn)算結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了該文設(shè)計(jì)方法的正確性和有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法實(shí)現(xiàn)的大整數(shù)乘法器運(yùn)算時(shí)間比CPU平臺(tái)上的運(yùn)算大約有8倍的加速。
大整數(shù)乘法是公鑰加密中最為核心的計(jì)算環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)算快速的大數(shù)乘法單元是RSA, ElGamal，全同態(tài)等密碼體制中急需解決的問(wèn)題之一。針對(duì)全同態(tài)加密(FHE)應(yīng)用需求，該文提出一種基于Sch?nhage-Strassen算法(SSA)的768 kbit大整數(shù)乘法器硬件架構(gòu)。采用并行架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了其關(guān)鍵模塊64k點(diǎn)有限域快速數(shù)論變換(NTT)的運(yùn)算，并主要采用加法和移位操作以保證并行處理的最大化，有效提高了處理速度。該大整數(shù)乘法器在Stratix-V FPGA上進(jìn)行了硬件驗(yàn)證，通過(guò)與CPU上使用數(shù)論庫(kù)(NTL)和GMP庫(kù)實(shí)現(xiàn)的大整數(shù)乘法運(yùn)算結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了該文設(shè)計(jì)方法的正確性和有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法實(shí)現(xiàn)的大整數(shù)乘法器運(yùn)算時(shí)間比CPU平臺(tái)上的運(yùn)算大約有8倍的加速。
2019, 41(8): 1861-1868.
doi: 10.11999/JEIT180885
摘要:
該文針對(duì)無(wú)線多播網(wǎng)絡(luò)中基于隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼(RLNC)調(diào)度方案計(jì)算復(fù)雜度高，且網(wǎng)絡(luò)傳輸性能易受反饋信息影響等問(wèn)題，提出一種基于自適應(yīng)RLNC的優(yōu)先級(jí)調(diào)度方案(PSARLNC)。該方案結(jié)合視頻流的特征采用適應(yīng)多播的RLNC，相較于傳統(tǒng)RLNC計(jì)算復(fù)雜度降低。經(jīng)過(guò)初始傳輸后，在后續(xù)數(shù)據(jù)恢復(fù)階段，綜合考慮數(shù)據(jù)包剩余傳輸時(shí)隙，選取目的節(jié)點(diǎn)增益最大傳輸方式，最大化數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí)，各中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收情況，構(gòu)建各自解碼概率值，并以此為依據(jù)確定調(diào)度優(yōu)先級(jí)并完成轉(zhuǎn)發(fā)，自適應(yīng)調(diào)整各節(jié)點(diǎn)傳輸，有效減少對(duì)反饋信息的依賴。仿真結(jié)果表明該方案與完全反饋方案性能十分接近，且在減小計(jì)算復(fù)雜度和降低對(duì)反饋信息依賴同時(shí)保證了較好的性能。
該文針對(duì)無(wú)線多播網(wǎng)絡(luò)中基于隨機(jī)線性網(wǎng)絡(luò)編碼(RLNC)調(diào)度方案計(jì)算復(fù)雜度高，且網(wǎng)絡(luò)傳輸性能易受反饋信息影響等問(wèn)題，提出一種基于自適應(yīng)RLNC的優(yōu)先級(jí)調(diào)度方案(PSARLNC)。該方案結(jié)合視頻流的特征采用適應(yīng)多播的RLNC，相較于傳統(tǒng)RLNC計(jì)算復(fù)雜度降低。經(jīng)過(guò)初始傳輸后，在后續(xù)數(shù)據(jù)恢復(fù)階段，綜合考慮數(shù)據(jù)包剩余傳輸時(shí)隙，選取目的節(jié)點(diǎn)增益最大傳輸方式，最大化數(shù)據(jù)傳輸。同時(shí)，各中繼節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收情況，構(gòu)建各自解碼概率值，并以此為依據(jù)確定調(diào)度優(yōu)先級(jí)并完成轉(zhuǎn)發(fā)，自適應(yīng)調(diào)整各節(jié)點(diǎn)傳輸，有效減少對(duì)反饋信息的依賴。仿真結(jié)果表明該方案與完全反饋方案性能十分接近，且在減小計(jì)算復(fù)雜度和降低對(duì)反饋信息依賴同時(shí)保證了較好的性能。
2019, 41(8): 1869-1876.
doi: 10.11999/JEIT181053
摘要:
在多控制器管理的軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)中，時(shí)延和負(fù)載是控制器放置問(wèn)題(CPP)要考慮的重要因素。該文以降低控制器之間的傳播時(shí)延、流請(qǐng)求的傳播時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延、均衡控制器間負(fù)載為目標(biāo)，提出一種控制器放置及動(dòng)態(tài)調(diào)整的策略，其中包括用于初始控制器放置的負(fù)載均衡算法(BCRA)和遺傳算法(GA)，用于動(dòng)態(tài)調(diào)整控制器負(fù)載的在線調(diào)整算法(ADOA)。以上算法均考慮網(wǎng)絡(luò)連通性。仿真結(jié)果表明：在初始控制器放置時(shí)，在保證流請(qǐng)求的傳播時(shí)延、排隊(duì)時(shí)延和控制器傳播時(shí)延較低的情況下，BCRA部署在中小型網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，其負(fù)載均衡性能與GA相近且優(yōu)于k-center和k-means算法；GA部署在大型網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，與BCRA, k-center和k-means算法相比，使得負(fù)載均衡率平均提高了49.7%。在動(dòng)態(tài)情況下，與現(xiàn)有動(dòng)態(tài)調(diào)整算法相比，ADOA可以保證較低排隊(duì)時(shí)延和運(yùn)行時(shí)間的同時(shí)，仍能使負(fù)載均衡參數(shù)小于1.54。
在多控制器管理的軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)中，時(shí)延和負(fù)載是控制器放置問(wèn)題(CPP)要考慮的重要因素。該文以降低控制器之間的傳播時(shí)延、流請(qǐng)求的傳播時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延、均衡控制器間負(fù)載為目標(biāo)，提出一種控制器放置及動(dòng)態(tài)調(diào)整的策略，其中包括用于初始控制器放置的負(fù)載均衡算法(BCRA)和遺傳算法(GA)，用于動(dòng)態(tài)調(diào)整控制器負(fù)載的在線調(diào)整算法(ADOA)。以上算法均考慮網(wǎng)絡(luò)連通性。仿真結(jié)果表明：在初始控制器放置時(shí)，在保證流請(qǐng)求的傳播時(shí)延、排隊(duì)時(shí)延和控制器傳播時(shí)延較低的情況下，BCRA部署在中小型網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，其負(fù)載均衡性能與GA相近且優(yōu)于k-center和k-means算法；GA部署在大型網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，與BCRA, k-center和k-means算法相比，使得負(fù)載均衡率平均提高了49.7%。在動(dòng)態(tài)情況下，與現(xiàn)有動(dòng)態(tài)調(diào)整算法相比，ADOA可以保證較低排隊(duì)時(shí)延和運(yùn)行時(shí)間的同時(shí)，仍能使負(fù)載均衡參數(shù)小于1.54。
2019, 41(8): 1877-1884.
doi: 10.11999/JEIT180897
摘要:
近年來(lái)，通過(guò)引入移動(dòng)設(shè)備(ME)為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSNs)進(jìn)行無(wú)線充電和數(shù)據(jù)收集成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)方法一般先根據(jù)節(jié)點(diǎn)的充電需求優(yōu)先級(jí)確定移動(dòng)路徑，再根據(jù)該路徑依次對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。該文同時(shí)考慮充電需求和數(shù)據(jù)收集兩個(gè)維度，以最大化ME的總能量利用率和最小化數(shù)據(jù)收集平均時(shí)延為目標(biāo)，建立多目標(biāo)一對(duì)多充電及數(shù)據(jù)收集模型。在ME攜帶的行駛能量和充電能量不足的前提下，設(shè)計(jì)路徑規(guī)劃策略和均衡化充電策略，并改進(jìn)多目標(biāo)蟻群算法對(duì)該文問(wèn)題進(jìn)行求解。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該文算法在多種場(chǎng)景下的目標(biāo)值、Pareto解的數(shù)量、Pareto解集的均勻性、分布范圍等性能指標(biāo)均優(yōu)于NSGA-II算法。
近年來(lái)，通過(guò)引入移動(dòng)設(shè)備(ME)為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSNs)進(jìn)行無(wú)線充電和數(shù)據(jù)收集成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)方法一般先根據(jù)節(jié)點(diǎn)的充電需求優(yōu)先級(jí)確定移動(dòng)路徑，再根據(jù)該路徑依次對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。該文同時(shí)考慮充電需求和數(shù)據(jù)收集兩個(gè)維度，以最大化ME的總能量利用率和最小化數(shù)據(jù)收集平均時(shí)延為目標(biāo)，建立多目標(biāo)一對(duì)多充電及數(shù)據(jù)收集模型。在ME攜帶的行駛能量和充電能量不足的前提下，設(shè)計(jì)路徑規(guī)劃策略和均衡化充電策略，并改進(jìn)多目標(biāo)蟻群算法對(duì)該文問(wèn)題進(jìn)行求解。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該文算法在多種場(chǎng)景下的目標(biāo)值、Pareto解的數(shù)量、Pareto解集的均勻性、分布范圍等性能指標(biāo)均優(yōu)于NSGA-II算法。
2019, 41(8): 1885-1892.
doi: 10.11999/JEIT180837
摘要:
針對(duì)時(shí)分波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(TWDM-PON)多個(gè)光線路終端(OLT)間資源缺乏協(xié)同集中調(diào)度問(wèn)題，該文提出一種帶有軟件定義的基于帶寬預(yù)測(cè)的資源分配策略(RABP)。在光線路終端間，設(shè)計(jì)粒子群優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)各光線路終端所需帶寬，避免了控制器與光線路終端信息交互時(shí)延對(duì)資源分配實(shí)時(shí)性的影響；其次，在光線路終端內(nèi)，動(dòng)態(tài)設(shè)定滑動(dòng)周期并基于光網(wǎng)絡(luò)單元授權(quán)信息實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)資源池共享帶寬，同時(shí)，設(shè)計(jì)負(fù)載均衡的波長(zhǎng)調(diào)度機(jī)制實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)的高效利用。仿真結(jié)果表明，該策略提高了信道資源利用率，降低了平均包時(shí)延。
針對(duì)時(shí)分波分復(fù)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(TWDM-PON)多個(gè)光線路終端(OLT)間資源缺乏協(xié)同集中調(diào)度問(wèn)題，該文提出一種帶有軟件定義的基于帶寬預(yù)測(cè)的資源分配策略(RABP)。在光線路終端間，設(shè)計(jì)粒子群優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)各光線路終端所需帶寬，避免了控制器與光線路終端信息交互時(shí)延對(duì)資源分配實(shí)時(shí)性的影響；其次，在光線路終端內(nèi)，動(dòng)態(tài)設(shè)定滑動(dòng)周期并基于光網(wǎng)絡(luò)單元授權(quán)信息實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)資源池共享帶寬，同時(shí)，設(shè)計(jì)負(fù)載均衡的波長(zhǎng)調(diào)度機(jī)制實(shí)現(xiàn)多波長(zhǎng)的高效利用。仿真結(jié)果表明，該策略提高了信道資源利用率，降低了平均包時(shí)延。
2019, 41(8): 1893-1901.
doi: 10.11999/JEIT180861
摘要:
為解決以軟件實(shí)現(xiàn)的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能(VNF)性能受限問(wèn)題，軟件定義網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(SDN/NFV)等新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)引入了硬件加速資源。硬件加速資源的部署，使得VNF能夠?yàn)槿找嬖鲩L(zhǎng)的數(shù)據(jù)流量提供服務(wù)保障。該文針對(duì)已有研究未考慮具有高性能數(shù)據(jù)處理需求的服務(wù)鏈VNF部署問(wèn)題，提出一種支持硬件加速的VNF部署模型。該模型基于硬件加速資源的承載特性，在保證未加速VNF到商用服務(wù)器的優(yōu)化部署下，優(yōu)先實(shí)現(xiàn)交換機(jī)中加速資源的復(fù)用，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的性能需求，靈活調(diào)整加速資源與VNF的映射約束。仿真實(shí)驗(yàn)表明，與其他典型部署方法相比，在引入相同硬件加速資源的情況下，該模型可以承載更多的業(yè)務(wù)流量，滿足服務(wù)鏈高性能數(shù)據(jù)處理需求，有效提高了部署在網(wǎng)絡(luò)中加速硬件的資源利用率。
為解決以軟件實(shí)現(xiàn)的虛擬網(wǎng)絡(luò)功能(VNF)性能受限問(wèn)題，軟件定義網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化(SDN/NFV)等新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)引入了硬件加速資源。硬件加速資源的部署，使得VNF能夠?yàn)槿找嬖鲩L(zhǎng)的數(shù)據(jù)流量提供服務(wù)保障。該文針對(duì)已有研究未考慮具有高性能數(shù)據(jù)處理需求的服務(wù)鏈VNF部署問(wèn)題，提出一種支持硬件加速的VNF部署模型。該模型基于硬件加速資源的承載特性，在保證未加速VNF到商用服務(wù)器的優(yōu)化部署下，優(yōu)先實(shí)現(xiàn)交換機(jī)中加速資源的復(fù)用，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的性能需求，靈活調(diào)整加速資源與VNF的映射約束。仿真實(shí)驗(yàn)表明，與其他典型部署方法相比，在引入相同硬件加速資源的情況下，該模型可以承載更多的業(yè)務(wù)流量，滿足服務(wù)鏈高性能數(shù)據(jù)處理需求，有效提高了部署在網(wǎng)絡(luò)中加速硬件的資源利用率。
2019, 41(8): 1902-1908.
doi: 10.11999/JEIT180818
摘要:
該文針對(duì)采用非正交多址接入(NOMA)技術(shù)的兩用戶單小區(qū)網(wǎng)絡(luò)，考慮信道衰落的隨機(jī)性和業(yè)務(wù)到達(dá)的動(dòng)態(tài)性，以均衡用戶排隊(duì)時(shí)延并最大化網(wǎng)絡(luò)總吞吐量為目標(biāo)，構(gòu)建了資源管理的隨機(jī)優(yōu)化問(wèn)題?；诶钛牌罩Z夫優(yōu)化方法，推導(dǎo)了隨機(jī)優(yōu)化問(wèn)題的最優(yōu)解的閉式表達(dá)式，并提出一種低復(fù)雜度的聯(lián)合時(shí)延均衡和功率控制的最優(yōu)資源管理方法。對(duì)比了采用NOMA時(shí)的次優(yōu)資源管理方法與采用時(shí)分多址接入方法時(shí)的最優(yōu)資源管理方法，仿真結(jié)果表明所提方法能夠顯著提升網(wǎng)絡(luò)性能。
該文針對(duì)采用非正交多址接入(NOMA)技術(shù)的兩用戶單小區(qū)網(wǎng)絡(luò)，考慮信道衰落的隨機(jī)性和業(yè)務(wù)到達(dá)的動(dòng)態(tài)性，以均衡用戶排隊(duì)時(shí)延并最大化網(wǎng)絡(luò)總吞吐量為目標(biāo)，構(gòu)建了資源管理的隨機(jī)優(yōu)化問(wèn)題?；诶钛牌罩Z夫優(yōu)化方法，推導(dǎo)了隨機(jī)優(yōu)化問(wèn)題的最優(yōu)解的閉式表達(dá)式，并提出一種低復(fù)雜度的聯(lián)合時(shí)延均衡和功率控制的最優(yōu)資源管理方法。對(duì)比了采用NOMA時(shí)的次優(yōu)資源管理方法與采用時(shí)分多址接入方法時(shí)的最優(yōu)資源管理方法，仿真結(jié)果表明所提方法能夠顯著提升網(wǎng)絡(luò)性能。
2019, 41(8): 1909-1915.
doi: 10.11999/JEIT180842
摘要:
針對(duì)基于非正交多址接入(NOMA)技術(shù)的中繼通信系統(tǒng)，在兼顧系統(tǒng)性能與計(jì)算復(fù)雜度的基礎(chǔ)上，該文提出一種結(jié)合統(tǒng)計(jì)信道信息(S-CSI)和瞬時(shí)信道信息(I-CSI)的混合功率分配策略(H-PAS)來(lái)有效實(shí)現(xiàn)上述折中。仿真結(jié)果表明，NOMA方案在H-PAS策略下，一方面比單純利用S-CSI時(shí)的傳統(tǒng)正交多址接入技術(shù)具有更高的頻譜效率；另一方面在和速率差別不大的情況下，又比單純利用I-CSI時(shí)的NOMA方案具有更低的信令開銷和計(jì)算復(fù)雜度。
針對(duì)基于非正交多址接入(NOMA)技術(shù)的中繼通信系統(tǒng)，在兼顧系統(tǒng)性能與計(jì)算復(fù)雜度的基礎(chǔ)上，該文提出一種結(jié)合統(tǒng)計(jì)信道信息(S-CSI)和瞬時(shí)信道信息(I-CSI)的混合功率分配策略(H-PAS)來(lái)有效實(shí)現(xiàn)上述折中。仿真結(jié)果表明，NOMA方案在H-PAS策略下，一方面比單純利用S-CSI時(shí)的傳統(tǒng)正交多址接入技術(shù)具有更高的頻譜效率；另一方面在和速率差別不大的情況下，又比單純利用I-CSI時(shí)的NOMA方案具有更低的信令開銷和計(jì)算復(fù)雜度。
2019, 41(8): 1916-1923.
doi: 10.11999/JEIT180891
摘要:
針對(duì)大樣本下未知干擾類型的分類識(shí)別問(wèn)題，該文提出一種基于信號(hào)特征空間的未知干擾自適應(yīng)識(shí)別方法。首先，基于Hilbert信號(hào)空間理論對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行處理，建立干擾信號(hào)特征空間，進(jìn)而利用投影定理對(duì)未知干擾進(jìn)行最佳逼近，提出基于信號(hào)特征空間的概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(PNN)分類算法，并設(shè)計(jì)了未知干擾分類識(shí)別器的處理流程。仿真結(jié)果表明，與兩種傳統(tǒng)方法相比，該方法在已知干擾的分類精度方面分別提高了12.2%和2.8%；滿足條件的未知干擾最佳逼近效果隨功率強(qiáng)度呈線性變化，設(shè)計(jì)的分類識(shí)別器在滿足最佳逼近的各類干擾中總體識(shí)別率達(dá)到91.27%，處理干擾識(shí)別的速度明顯改善；在信噪比達(dá)到4 dB時(shí)，對(duì)未知干擾識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到92%以上。
針對(duì)大樣本下未知干擾類型的分類識(shí)別問(wèn)題，該文提出一種基于信號(hào)特征空間的未知干擾自適應(yīng)識(shí)別方法。首先，基于Hilbert信號(hào)空間理論對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行處理，建立干擾信號(hào)特征空間，進(jìn)而利用投影定理對(duì)未知干擾進(jìn)行最佳逼近，提出基于信號(hào)特征空間的概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(PNN)分類算法，并設(shè)計(jì)了未知干擾分類識(shí)別器的處理流程。仿真結(jié)果表明，與兩種傳統(tǒng)方法相比，該方法在已知干擾的分類精度方面分別提高了12.2%和2.8%；滿足條件的未知干擾最佳逼近效果隨功率強(qiáng)度呈線性變化，設(shè)計(jì)的分類識(shí)別器在滿足最佳逼近的各類干擾中總體識(shí)別率達(dá)到91.27%，處理干擾識(shí)別的速度明顯改善；在信噪比達(dá)到4 dB時(shí)，對(duì)未知干擾識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到92%以上。
2019, 41(8): 1924-1930.
doi: 10.11999/JEIT181041
摘要:
針對(duì)基于互質(zhì)陣列的欠定DOA估計(jì)方法對(duì)于虛擬陣元非連續(xù)部分利用率不高的問(wèn)題，該文提出一種基于Toeplitz協(xié)方差矩陣重構(gòu)的DOA估計(jì)方法。首先，從互質(zhì)陣列差聯(lián)合陣的角度分析虛擬陣元分布特性，結(jié)合其與協(xié)方差矩陣中各元素得到的波程差存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，將協(xié)方差矩陣進(jìn)行擴(kuò)展得到一個(gè)數(shù)據(jù)缺失的高維協(xié)方差矩陣；然后，根據(jù)矩陣填充理論，用跡范數(shù)代替秩范數(shù)進(jìn)行松弛，對(duì)缺失元素進(jìn)行填充；最后，利用現(xiàn)有root-MUSIC方法進(jìn)行DOA估計(jì)。理論分析和仿真結(jié)果表明，該方法提升了虛擬陣元的利用率，從而增加了虛擬孔徑和可估計(jì)信號(hào)數(shù)，同時(shí)無(wú)需對(duì)角度域進(jìn)行離散化處理，有效消除了模型失配的影響，并且避免了正則化參數(shù)選取問(wèn)題，提高了估計(jì)精度和分辨率。
針對(duì)基于互質(zhì)陣列的欠定DOA估計(jì)方法對(duì)于虛擬陣元非連續(xù)部分利用率不高的問(wèn)題，該文提出一種基于Toeplitz協(xié)方差矩陣重構(gòu)的DOA估計(jì)方法。首先，從互質(zhì)陣列差聯(lián)合陣的角度分析虛擬陣元分布特性，結(jié)合其與協(xié)方差矩陣中各元素得到的波程差存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，將協(xié)方差矩陣進(jìn)行擴(kuò)展得到一個(gè)數(shù)據(jù)缺失的高維協(xié)方差矩陣；然后，根據(jù)矩陣填充理論，用跡范數(shù)代替秩范數(shù)進(jìn)行松弛，對(duì)缺失元素進(jìn)行填充；最后，利用現(xiàn)有root-MUSIC方法進(jìn)行DOA估計(jì)。理論分析和仿真結(jié)果表明，該方法提升了虛擬陣元的利用率，從而增加了虛擬孔徑和可估計(jì)信號(hào)數(shù)，同時(shí)無(wú)需對(duì)角度域進(jìn)行離散化處理，有效消除了模型失配的影響，并且避免了正則化參數(shù)選取問(wèn)題，提高了估計(jì)精度和分辨率。
2019, 41(8): 1931-1938.
doi: 10.11999/JEIT181078
摘要:
高頻地波雷達(dá)(HFSWR)利用電磁波繞射原理進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)，具有超視距的特性。然而，探測(cè)距離的增加會(huì)使得雷達(dá)目標(biāo)回波能量減弱，進(jìn)而使得雷達(dá)探測(cè)能力下降。為了改善高頻地波雷達(dá)的探測(cè)性能，該文提出了一種基于信息幾何理論的局域聯(lián)合矩陣恒虛警率(CFAR)檢測(cè)器，利用信號(hào)在角度、多普勒速度和距離的多維信息進(jìn)行檢測(cè)；并使用對(duì)數(shù)行列式散度(LDD)和對(duì)稱對(duì)數(shù)行列式散度(SLDD)代替黎曼距離(RD)作為距離度量。最后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該文提出的檢測(cè)器能夠有效地改善雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)性能。
高頻地波雷達(dá)(HFSWR)利用電磁波繞射原理進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)，具有超視距的特性。然而，探測(cè)距離的增加會(huì)使得雷達(dá)目標(biāo)回波能量減弱，進(jìn)而使得雷達(dá)探測(cè)能力下降。為了改善高頻地波雷達(dá)的探測(cè)性能，該文提出了一種基于信息幾何理論的局域聯(lián)合矩陣恒虛警率(CFAR)檢測(cè)器，利用信號(hào)在角度、多普勒速度和距離的多維信息進(jìn)行檢測(cè)；并使用對(duì)數(shù)行列式散度(LDD)和對(duì)稱對(duì)數(shù)行列式散度(SLDD)代替黎曼距離(RD)作為距離度量。最后，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該文提出的檢測(cè)器能夠有效地改善雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)性能。
2019, 41(8): 1939-1945.
doi: 10.11999/JEIT180946
摘要:
隨著輕小型無(wú)人機(jī)(UAV)日益發(fā)展，基于UAV平臺(tái)搭載微型SAR系統(tǒng)的探測(cè)手段會(huì)給信息獲取方式帶來(lái)革命性的影響，這也對(duì)微型載荷提出了的更高的需求。針對(duì)這一需求，該文介紹了一種W波段UAV微型SAR系統(tǒng)，提出了基于鎖相技術(shù)的線性調(diào)頻源的設(shè)計(jì)方法，并對(duì)毫米波(MMW)介質(zhì)集成波導(dǎo)天線、3維集成、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究，研制W波段無(wú)人機(jī)微型SAR系統(tǒng)原理樣機(jī)，基于多旋翼無(wú)人機(jī)平臺(tái)開展飛行成像應(yīng)用試驗(yàn)。研究結(jié)果表明，原理樣機(jī)在系統(tǒng)分辨率、體積、重量等方面具有處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平，飛行試驗(yàn)獲得了聚焦效果良好的高信噪比(SNR)圖像。
隨著輕小型無(wú)人機(jī)(UAV)日益發(fā)展，基于UAV平臺(tái)搭載微型SAR系統(tǒng)的探測(cè)手段會(huì)給信息獲取方式帶來(lái)革命性的影響，這也對(duì)微型載荷提出了的更高的需求。針對(duì)這一需求，該文介紹了一種W波段UAV微型SAR系統(tǒng)，提出了基于鎖相技術(shù)的線性調(diào)頻源的設(shè)計(jì)方法，并對(duì)毫米波(MMW)介質(zhì)集成波導(dǎo)天線、3維集成、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究，研制W波段無(wú)人機(jī)微型SAR系統(tǒng)原理樣機(jī)，基于多旋翼無(wú)人機(jī)平臺(tái)開展飛行成像應(yīng)用試驗(yàn)。研究結(jié)果表明，原理樣機(jī)在系統(tǒng)分辨率、體積、重量等方面具有處于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先水平，飛行試驗(yàn)獲得了聚焦效果良好的高信噪比(SNR)圖像。
2019, 41(8): 1946-1951.
doi: 10.11999/JEIT180983
摘要:
合成孔徑雷達(dá)(SAR)系統(tǒng)的輻射定標(biāo)可以構(gòu)建SAR圖像與地物后向散射截面積(RCS)的關(guān)系，反演目標(biāo)物理特性，滿足SAR定量化遙感需求。相對(duì)于其它波段，S波段SAR的定量化遙感工作罕見(jiàn)報(bào)道。該文利用已知SAR及平臺(tái)參數(shù)進(jìn)行S波段SAR輻射定標(biāo)處理，首先推得了圖像像素值與目標(biāo)后向散射系數(shù)的關(guān)系，接下來(lái)詳細(xì)分析了各項(xiàng)誤差對(duì)定標(biāo)精度的影響，給出了天線指向誤差對(duì)定標(biāo)精度影響的解析表達(dá)式。該文的分析有利于建立各參數(shù)與輻射定標(biāo)精度的關(guān)系，方便設(shè)計(jì)時(shí)候的誤差分配。該文給出了草地、道路和平靜水面的S波段后向散射截面積統(tǒng)計(jì)值。最終實(shí)際數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明，該系統(tǒng)利用該定標(biāo)方法可以在20°的視角范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)較高的絕對(duì)輻射精度。
合成孔徑雷達(dá)(SAR)系統(tǒng)的輻射定標(biāo)可以構(gòu)建SAR圖像與地物后向散射截面積(RCS)的關(guān)系，反演目標(biāo)物理特性，滿足SAR定量化遙感需求。相對(duì)于其它波段，S波段SAR的定量化遙感工作罕見(jiàn)報(bào)道。該文利用已知SAR及平臺(tái)參數(shù)進(jìn)行S波段SAR輻射定標(biāo)處理，首先推得了圖像像素值與目標(biāo)后向散射系數(shù)的關(guān)系，接下來(lái)詳細(xì)分析了各項(xiàng)誤差對(duì)定標(biāo)精度的影響，給出了天線指向誤差對(duì)定標(biāo)精度影響的解析表達(dá)式。該文的分析有利于建立各參數(shù)與輻射定標(biāo)精度的關(guān)系，方便設(shè)計(jì)時(shí)候的誤差分配。該文給出了草地、道路和平靜水面的S波段后向散射截面積統(tǒng)計(jì)值。最終實(shí)際數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明，該系統(tǒng)利用該定標(biāo)方法可以在20°的視角范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)較高的絕對(duì)輻射精度。
2019, 41(8): 1952-1959.
doi: 10.11999/JEIT180936
摘要:
通?？臻g自旋目標(biāo)的3維(3D)重構(gòu)都是通過(guò)對(duì)散射點(diǎn)軌跡進(jìn)行矩陣分解的方法得到的，散射點(diǎn)軌跡是從雷達(dá)序列圖提取并關(guān)聯(lián)得到的。由于散射點(diǎn)提取與關(guān)聯(lián)誤差的存在，3D重構(gòu)會(huì)出現(xiàn)精度下降，甚至失敗的問(wèn)題。另一方面，轉(zhuǎn)臺(tái)目標(biāo)的散射點(diǎn)軌跡符合圓屬性，這與幾何投影理論認(rèn)為散射點(diǎn)投影軌跡的橢圓屬性相違背。為解決以上問(wèn)題，該文提出了基于短時(shí)的空間目標(biāo)3D重構(gòu)算法。首先對(duì)提取的散射點(diǎn)軌跡進(jìn)行2維圓屬性擬合，使其軌跡光滑，更接近理論曲線。然后采用多視角的方法估計(jì)雷達(dá)視角(LOS)，通過(guò)乘以雷達(dá)視角構(gòu)成的系數(shù)，將圓屬性軌跡曲線轉(zhuǎn)變成橢圓屬性軌跡曲線。通過(guò)對(duì)散射點(diǎn)橢圓屬性軌跡進(jìn)行矩陣分解的方法獲得目標(biāo)的3D結(jié)構(gòu)。最后通過(guò)2個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該文所提算法的有效性。
通?？臻g自旋目標(biāo)的3維(3D)重構(gòu)都是通過(guò)對(duì)散射點(diǎn)軌跡進(jìn)行矩陣分解的方法得到的，散射點(diǎn)軌跡是從雷達(dá)序列圖提取并關(guān)聯(lián)得到的。由于散射點(diǎn)提取與關(guān)聯(lián)誤差的存在，3D重構(gòu)會(huì)出現(xiàn)精度下降，甚至失敗的問(wèn)題。另一方面，轉(zhuǎn)臺(tái)目標(biāo)的散射點(diǎn)軌跡符合圓屬性，這與幾何投影理論認(rèn)為散射點(diǎn)投影軌跡的橢圓屬性相違背。為解決以上問(wèn)題，該文提出了基于短時(shí)的空間目標(biāo)3D重構(gòu)算法。首先對(duì)提取的散射點(diǎn)軌跡進(jìn)行2維圓屬性擬合，使其軌跡光滑，更接近理論曲線。然后采用多視角的方法估計(jì)雷達(dá)視角(LOS)，通過(guò)乘以雷達(dá)視角構(gòu)成的系數(shù)，將圓屬性軌跡曲線轉(zhuǎn)變成橢圓屬性軌跡曲線。通過(guò)對(duì)散射點(diǎn)橢圓屬性軌跡進(jìn)行矩陣分解的方法獲得目標(biāo)的3D結(jié)構(gòu)。最后通過(guò)2個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該文所提算法的有效性。
2019, 41(8): 1960-1965.
doi: 10.11999/JEIT180914
摘要:
探月工程嫦娥4號(hào)中繼星任務(wù)同時(shí)搭載月球軌道微衛(wèi)星，受地面測(cè)控資源分配限制，微衛(wèi)星的軌道測(cè)量由地基S/X頻段統(tǒng)一測(cè)控(TT&C)系統(tǒng)天線(USB)保障。該文通過(guò)分析地月轉(zhuǎn)移軌道段中繼星、微衛(wèi)星相對(duì)于跟蹤測(cè)站的幾何構(gòu)型，依托深空干涉測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)微衛(wèi)星、中繼星的同波束干涉測(cè)量(SBI)跟蹤；發(fā)揮中繼星測(cè)控資源豐富、軌道精度高的優(yōu)勢(shì)，獲取了微衛(wèi)星優(yōu)于1 ns的測(cè)角觀測(cè)量；并應(yīng)用于微衛(wèi)星短弧定軌，統(tǒng)計(jì)分析表明定軌精度由2 km提升至優(yōu)于1 km、預(yù)報(bào)精度由6 km提升至2 km，為微衛(wèi)星軌道機(jī)動(dòng)后的快速高精度軌道確定與預(yù)報(bào)提供了有力支撐。
探月工程嫦娥4號(hào)中繼星任務(wù)同時(shí)搭載月球軌道微衛(wèi)星，受地面測(cè)控資源分配限制，微衛(wèi)星的軌道測(cè)量由地基S/X頻段統(tǒng)一測(cè)控(TT&C)系統(tǒng)天線(USB)保障。該文通過(guò)分析地月轉(zhuǎn)移軌道段中繼星、微衛(wèi)星相對(duì)于跟蹤測(cè)站的幾何構(gòu)型，依托深空干涉測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)微衛(wèi)星、中繼星的同波束干涉測(cè)量(SBI)跟蹤；發(fā)揮中繼星測(cè)控資源豐富、軌道精度高的優(yōu)勢(shì)，獲取了微衛(wèi)星優(yōu)于1 ns的測(cè)角觀測(cè)量；并應(yīng)用于微衛(wèi)星短弧定軌，統(tǒng)計(jì)分析表明定軌精度由2 km提升至優(yōu)于1 km、預(yù)報(bào)精度由6 km提升至2 km，為微衛(wèi)星軌道機(jī)動(dòng)后的快速高精度軌道確定與預(yù)報(bào)提供了有力支撐。
2019, 41(8): 1966-1973.
doi: 10.11999/JEIT180948
摘要:
在分析了矢量跟蹤環(huán)路和標(biāo)量跟蹤環(huán)路故障檢測(cè)方面差異的基礎(chǔ)上，該文指出全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)矢量接收機(jī)自主完好性監(jiān)控(RAIM)技術(shù)所存在的問(wèn)題，即RAIM檢測(cè)量受噪聲影響導(dǎo)致檢測(cè)故障不準(zhǔn)確，和故障信息在環(huán)路中的傳播使得難以準(zhǔn)確識(shí)別出故障源。針對(duì)上述問(wèn)題，對(duì)矢量接收機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，提出基于預(yù)濾波器的雙環(huán)路跟蹤結(jié)構(gòu)。在新結(jié)構(gòu)中，通過(guò)基于容積卡爾曼濾波算法的預(yù)濾波器削弱噪聲的影響，并通過(guò)雙環(huán)路切換的方法阻止故障信息的傳播。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的矢量接收機(jī)不僅RAIM檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量的均值和方差都顯著減小，而且識(shí)別故障的準(zhǔn)確率有了明顯的提高，RAIM性能較原來(lái)得到了有效提升。
在分析了矢量跟蹤環(huán)路和標(biāo)量跟蹤環(huán)路故障檢測(cè)方面差異的基礎(chǔ)上，該文指出全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)矢量接收機(jī)自主完好性監(jiān)控(RAIM)技術(shù)所存在的問(wèn)題，即RAIM檢測(cè)量受噪聲影響導(dǎo)致檢測(cè)故障不準(zhǔn)確，和故障信息在環(huán)路中的傳播使得難以準(zhǔn)確識(shí)別出故障源。針對(duì)上述問(wèn)題，對(duì)矢量接收機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，提出基于預(yù)濾波器的雙環(huán)路跟蹤結(jié)構(gòu)。在新結(jié)構(gòu)中，通過(guò)基于容積卡爾曼濾波算法的預(yù)濾波器削弱噪聲的影響，并通過(guò)雙環(huán)路切換的方法阻止故障信息的傳播。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的矢量接收機(jī)不僅RAIM檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量的均值和方差都顯著減小，而且識(shí)別故障的準(zhǔn)確率有了明顯的提高，RAIM性能較原來(lái)得到了有效提升。
2019, 41(8): 1974-1982.
doi: 10.11999/JEIT181135
摘要:
為提高雙極化衛(wèi)星通信的安全傳輸性能，該文提出一種基于雙層多參數(shù)加權(quán)類分?jǐn)?shù)階傅里葉變換(DL-MPWFRFT)的安全傳輸方法。該方法中對(duì)相互正交的兩路極化狀態(tài)-幅相聯(lián)合調(diào)制信號(hào)進(jìn)行DL-MPWFRFT變換處理，并通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換和射頻化處理上載到衛(wèi)星信道中。仿真結(jié)果表明，該方法使傳輸信號(hào)的星座圖發(fā)生旋轉(zhuǎn)和擴(kuò)散，抗掃描能力提高，在增加系統(tǒng)容量的同時(shí)增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗截獲性。
為提高雙極化衛(wèi)星通信的安全傳輸性能，該文提出一種基于雙層多參數(shù)加權(quán)類分?jǐn)?shù)階傅里葉變換(DL-MPWFRFT)的安全傳輸方法。該方法中對(duì)相互正交的兩路極化狀態(tài)-幅相聯(lián)合調(diào)制信號(hào)進(jìn)行DL-MPWFRFT變換處理，并通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換和射頻化處理上載到衛(wèi)星信道中。仿真結(jié)果表明，該方法使傳輸信號(hào)的星座圖發(fā)生旋轉(zhuǎn)和擴(kuò)散，抗掃描能力提高，在增加系統(tǒng)容量的同時(shí)增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗截獲性。
2019, 41(8): 1983-1991.
doi: 10.11999/JEIT180921
摘要:
相關(guān)濾波(CF)方法應(yīng)用于視覺(jué)跟蹤領(lǐng)域中效果顯著，但是由于邊界效應(yīng)的影響，導(dǎo)致跟蹤效果受到限制，針對(duì)這一問(wèn)題，該文提出一種基于樣本質(zhì)量估計(jì)的正則化自適應(yīng)的相關(guān)濾波視覺(jué)跟蹤算法。首先，該算法在濾波器的訓(xùn)練過(guò)程中加入空間懲罰項(xiàng)，構(gòu)建目標(biāo)與背景的顏色及灰度直方圖模板并計(jì)算樣本質(zhì)量系數(shù)，使得空間正則項(xiàng)根據(jù)樣本質(zhì)量系數(shù)自適應(yīng)變化，不同質(zhì)量的樣本受到不同程度的懲罰，減小了邊界效應(yīng)對(duì)跟蹤的影響；其次，通過(guò)對(duì)樣本質(zhì)量系數(shù)的判定，合理優(yōu)化跟蹤結(jié)果及模型更新，提高了跟蹤的可靠性和準(zhǔn)確性。在OTB2013和OTB2015數(shù)據(jù)平臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，與近幾年主流的跟蹤算法相比，該文算法的成功率均為最高，且與空間正則化相關(guān)濾波(SRDCF)算法相比分別提高了9.3%和9.9%。
相關(guān)濾波(CF)方法應(yīng)用于視覺(jué)跟蹤領(lǐng)域中效果顯著，但是由于邊界效應(yīng)的影響，導(dǎo)致跟蹤效果受到限制，針對(duì)這一問(wèn)題，該文提出一種基于樣本質(zhì)量估計(jì)的正則化自適應(yīng)的相關(guān)濾波視覺(jué)跟蹤算法。首先，該算法在濾波器的訓(xùn)練過(guò)程中加入空間懲罰項(xiàng)，構(gòu)建目標(biāo)與背景的顏色及灰度直方圖模板并計(jì)算樣本質(zhì)量系數(shù)，使得空間正則項(xiàng)根據(jù)樣本質(zhì)量系數(shù)自適應(yīng)變化，不同質(zhì)量的樣本受到不同程度的懲罰，減小了邊界效應(yīng)對(duì)跟蹤的影響；其次，通過(guò)對(duì)樣本質(zhì)量系數(shù)的判定，合理優(yōu)化跟蹤結(jié)果及模型更新，提高了跟蹤的可靠性和準(zhǔn)確性。在OTB2013和OTB2015數(shù)據(jù)平臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，與近幾年主流的跟蹤算法相比，該文算法的成功率均為最高，且與空間正則化相關(guān)濾波(SRDCF)算法相比分別提高了9.3%和9.9%。
2019, 41(8): 1992-2000.
doi: 10.11999/JEIT181097
摘要:
針對(duì)如何提高紙幣識(shí)別率的問(wèn)題，該文提出一種改進(jìn)深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DCNN)的紙幣識(shí)別算法。該算法首先通過(guò)融合遷移學(xué)習(xí)、帶泄露整流(Leaky ReLU)函數(shù)、批量歸一化(BN)和多層次殘差單元構(gòu)造深度卷積層，對(duì)輸入的不同尺寸紙幣進(jìn)行穩(wěn)定而快速的特征提取與學(xué)習(xí)；然后采用改進(jìn)的多層次空間金字塔池化算法對(duì)提取的紙幣特征實(shí)現(xiàn)固定大小的輸出表示；最后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)全連接層和softmax層實(shí)現(xiàn)紙幣圖像分類。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法在分類性能、泛化能力與穩(wěn)定性上明顯優(yōu)于常用的紙幣分類算法；同時(shí)該算法也能夠滿足紙幣清分系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。
針對(duì)如何提高紙幣識(shí)別率的問(wèn)題，該文提出一種改進(jìn)深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DCNN)的紙幣識(shí)別算法。該算法首先通過(guò)融合遷移學(xué)習(xí)、帶泄露整流(Leaky ReLU)函數(shù)、批量歸一化(BN)和多層次殘差單元構(gòu)造深度卷積層，對(duì)輸入的不同尺寸紙幣進(jìn)行穩(wěn)定而快速的特征提取與學(xué)習(xí)；然后采用改進(jìn)的多層次空間金字塔池化算法對(duì)提取的紙幣特征實(shí)現(xiàn)固定大小的輸出表示；最后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)全連接層和softmax層實(shí)現(xiàn)紙幣圖像分類。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法在分類性能、泛化能力與穩(wěn)定性上明顯優(yōu)于常用的紙幣分類算法；同時(shí)該算法也能夠滿足紙幣清分系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。
2019, 41(8): 2001-2008.
doi: 10.11999/JEIT180886
摘要:
樹增強(qiáng)樸素貝葉斯(TAN)結(jié)構(gòu)強(qiáng)制每個(gè)屬性結(jié)點(diǎn)必須擁有類別父結(jié)點(diǎn)和一個(gè)屬性父結(jié)點(diǎn)，也沒(méi)有考慮到各個(gè)屬性與類別之間的相關(guān)性差異，導(dǎo)致分類準(zhǔn)確率較差。為了改進(jìn)TAN的分類準(zhǔn)確率，該文首先擴(kuò)展TAN結(jié)構(gòu)，允許屬性結(jié)點(diǎn)沒(méi)有父結(jié)點(diǎn)或只有一個(gè)屬性父結(jié)點(diǎn)；提出一種利用可分解的評(píng)分函數(shù)構(gòu)建樹形貝葉斯分類模型的學(xué)習(xí)方法，采用低階條件獨(dú)立性(CI)測(cè)試初步剔除無(wú)效屬性，再結(jié)合改進(jìn)的貝葉斯信息標(biāo)準(zhǔn)(BIC)評(píng)分函數(shù)利用貪婪搜索獲得每個(gè)屬性結(jié)點(diǎn)的父結(jié)點(diǎn)，從而建立分類模型。對(duì)比樸素貝葉斯(NB)和TAN，構(gòu)建的分類器在多個(gè)分類指標(biāo)上表現(xiàn)更好，說(shuō)明該方法具有一定的優(yōu)越性。
樹增強(qiáng)樸素貝葉斯(TAN)結(jié)構(gòu)強(qiáng)制每個(gè)屬性結(jié)點(diǎn)必須擁有類別父結(jié)點(diǎn)和一個(gè)屬性父結(jié)點(diǎn)，也沒(méi)有考慮到各個(gè)屬性與類別之間的相關(guān)性差異，導(dǎo)致分類準(zhǔn)確率較差。為了改進(jìn)TAN的分類準(zhǔn)確率，該文首先擴(kuò)展TAN結(jié)構(gòu)，允許屬性結(jié)點(diǎn)沒(méi)有父結(jié)點(diǎn)或只有一個(gè)屬性父結(jié)點(diǎn)；提出一種利用可分解的評(píng)分函數(shù)構(gòu)建樹形貝葉斯分類模型的學(xué)習(xí)方法，采用低階條件獨(dú)立性(CI)測(cè)試初步剔除無(wú)效屬性，再結(jié)合改進(jìn)的貝葉斯信息標(biāo)準(zhǔn)(BIC)評(píng)分函數(shù)利用貪婪搜索獲得每個(gè)屬性結(jié)點(diǎn)的父結(jié)點(diǎn)，從而建立分類模型。對(duì)比樸素貝葉斯(NB)和TAN，構(gòu)建的分類器在多個(gè)分類指標(biāo)上表現(xiàn)更好，說(shuō)明該方法具有一定的優(yōu)越性。
2019, 41(8): 2009-2016.
doi: 10.11999/JEIT180692
摘要:
針對(duì)Apriori算法與FP-Growth算法在最大頻繁項(xiàng)集挖掘過(guò)程中存在的運(yùn)行低效、內(nèi)存消耗大、難以適應(yīng)稠密數(shù)據(jù)集的處理、影響大數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘時(shí)效等問(wèn)題，該文提出一種基于鄰接表的最大頻繁項(xiàng)集挖掘算法。該算法只需遍歷數(shù)據(jù)庫(kù)一次，同時(shí)用哈希表對(duì)鄰接表進(jìn)行輔助存儲(chǔ)，減小了遍歷的空間規(guī)模。理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法時(shí)間與空間復(fù)雜度較低，提高了最大頻繁項(xiàng)集挖掘速率，尤其在處理稠密數(shù)據(jù)集時(shí)具有較好的優(yōu)越性。
針對(duì)Apriori算法與FP-Growth算法在最大頻繁項(xiàng)集挖掘過(guò)程中存在的運(yùn)行低效、內(nèi)存消耗大、難以適應(yīng)稠密數(shù)據(jù)集的處理、影響大數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘時(shí)效等問(wèn)題，該文提出一種基于鄰接表的最大頻繁項(xiàng)集挖掘算法。該算法只需遍歷數(shù)據(jù)庫(kù)一次，同時(shí)用哈希表對(duì)鄰接表進(jìn)行輔助存儲(chǔ)，減小了遍歷的空間規(guī)模。理論分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法時(shí)間與空間復(fù)雜度較低，提高了最大頻繁項(xiàng)集挖掘速率，尤其在處理稠密數(shù)據(jù)集時(shí)具有較好的優(yōu)越性。
2019, 41(8): 2017-2024.
doi: 10.11999/JEIT180949
摘要:
針對(duì)常規(guī)最大類間方差法在多閾值圖像分割中存在的運(yùn)算量大、計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)、分割精度較低等問(wèn)題，該文提出一種基于改進(jìn)的自適應(yīng)差分演化(JADE)算法的2維Otsu多閾值分割法。首先，為增強(qiáng)初始化種群的質(zhì)量、提升控制參數(shù)的適應(yīng)性，將混沌映射機(jī)制融入到JADE算法中；進(jìn)而，通過(guò)該改進(jìn)算法求解2維 Otsu 多閾值圖像的最佳分割閾值；最終，將該算法與差分進(jìn)化(DE), JADE，改進(jìn)正弦參數(shù)自適應(yīng)的差分進(jìn)化(LSHADE-cnEpSin)以及增強(qiáng)的適應(yīng)性微分變換差分進(jìn)化(EFADE) 4種算法的2維Otsu多閾值圖像分割進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與其它4種算法相比，基于改進(jìn)JADE算法的2維Otsu多閾值圖像分割在分割速度以及精度上均有較明顯的改善。
針對(duì)常規(guī)最大類間方差法在多閾值圖像分割中存在的運(yùn)算量大、計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)、分割精度較低等問(wèn)題，該文提出一種基于改進(jìn)的自適應(yīng)差分演化(JADE)算法的2維Otsu多閾值分割法。首先，為增強(qiáng)初始化種群的質(zhì)量、提升控制參數(shù)的適應(yīng)性，將混沌映射機(jī)制融入到JADE算法中；進(jìn)而，通過(guò)該改進(jìn)算法求解2維 Otsu 多閾值圖像的最佳分割閾值；最終，將該算法與差分進(jìn)化(DE), JADE，改進(jìn)正弦參數(shù)自適應(yīng)的差分進(jìn)化(LSHADE-cnEpSin)以及增強(qiáng)的適應(yīng)性微分變換差分進(jìn)化(EFADE) 4種算法的2維Otsu多閾值圖像分割進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與其它4種算法相比，基于改進(jìn)JADE算法的2維Otsu多閾值圖像分割在分割速度以及精度上均有較明顯的改善。
2019, 41(8): 2025-2032.
doi: 10.11999/JEIT180828
摘要:
為準(zhǔn)確有效地實(shí)現(xiàn)自然圖像的壓縮感知(CS)重構(gòu)，該文提出一種基于圖像非局部低秩(NLR)和加權(quán)全變分(WTV)的CS重構(gòu)算法。該算法考慮圖像的非局部自相似性(NSS)和局部光滑特性，對(duì)傳統(tǒng)的全變分(TV)模型進(jìn)行改進(jìn)，只對(duì)圖像的高頻分量設(shè)置權(quán)重，并用一種差分曲率的邊緣檢測(cè)算子來(lái)構(gòu)造權(quán)重系數(shù)。此外，算法以改進(jìn)的TV模型與NLR模型為約束構(gòu)建優(yōu)化模型，并分別采用光滑非凸函數(shù)和軟閾值函數(shù)來(lái)求解低秩和全變分優(yōu)化問(wèn)題，很好地利用了圖像的自身性質(zhì)，保護(hù)了圖像的細(xì)節(jié)信息，并提高了算法的抗噪性和適應(yīng)性。仿真結(jié)果表明，與基于NLR的CS算法相比，相同采樣率下，該文所提算法的峰值信噪比最高可提高2.49 dB，且抗噪性更強(qiáng)，驗(yàn)證了算法的有效性。
為準(zhǔn)確有效地實(shí)現(xiàn)自然圖像的壓縮感知(CS)重構(gòu)，該文提出一種基于圖像非局部低秩(NLR)和加權(quán)全變分(WTV)的CS重構(gòu)算法。該算法考慮圖像的非局部自相似性(NSS)和局部光滑特性，對(duì)傳統(tǒng)的全變分(TV)模型進(jìn)行改進(jìn)，只對(duì)圖像的高頻分量設(shè)置權(quán)重，并用一種差分曲率的邊緣檢測(cè)算子來(lái)構(gòu)造權(quán)重系數(shù)。此外，算法以改進(jìn)的TV模型與NLR模型為約束構(gòu)建優(yōu)化模型，并分別采用光滑非凸函數(shù)和軟閾值函數(shù)來(lái)求解低秩和全變分優(yōu)化問(wèn)題，很好地利用了圖像的自身性質(zhì)，保護(hù)了圖像的細(xì)節(jié)信息，并提高了算法的抗噪性和適應(yīng)性。仿真結(jié)果表明，與基于NLR的CS算法相比，相同采樣率下，該文所提算法的峰值信噪比最高可提高2.49 dB，且抗噪性更強(qiáng)，驗(yàn)證了算法的有效性。
