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基于双模态高效特征学习的高分辨率遥感图像分割

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遥感学报 2024年第2期28卷 481-493页

作者：张银胜吉茹童俊毅杨宇龙胡宇翔单慧琳无锡学院电子信息工程学院无锡214105 南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

遥感图像因具有丰富的语义信息和空间信息,增加了语义分割的难度。然而已有提取双模态特征的分割方法采用相同的主干网络,没有考虑互补特征的差异,存在特征提取、特征融合和上采样恢复细节信息不足等问题,无法准确高效的学习高分辨率遥... 详细信息

遥感图像因具有丰富的语义信息和空间信息,增加了语义分割的难度。然而已有提取双模态特征的分割方法采用相同的主干网络,没有考虑互补特征的差异,存在特征提取、特征融合和上采样恢复细节信息不足等问题,无法准确高效的学习高分辨率遥感图像信息。因此,本文提出基于双模态高效特征学习的高分辨率遥感图像分割算法。首先,针对不同模态的遥感图像设计合适的编码器,高效的提取双模态特征,并通过交互加强模块减少不同路径特征之间的差异。其次,提出双模态特征聚合模块和深层特征提取模块进一步融合和提取双模态特征,使网络能够充分学习互补信息。最后,提出多层特征上采样模块,利用语义信息丰富的高层特征对细节信息丰富的低层特征进行加权操作,逐步上采样实现特征高效恢复,提升分割性能。实验结果表明,所提算法在ISPRS Potsdam和Vaihingen数据集上的总体精度分别达到了94.52%、90.45%,能够高效的提取并融合高分辨率遥感图像的双模态特征,提高遥感图像分割的准确率。

关键词：遥感图像分割高效特征提取交互融合双模态特征聚合深层特征提取多层特征上采样

增强小目标特征的多尺度光学遥感图像目标检测

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光学学报 2024年第6期44卷 374-386页

作者：单慧琳王硕洋童俊毅胡宇翔张雁皓张银胜南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044 无锡学院电子信息工程学院江苏无锡214105

针对光学遥感图像目标分布密集、尺度变化范围较大及小目标特征信息过少等造成目标检测精度不高、泛化能力差等问题,本文提出了一种增强小目标特征的多尺度神经网络(ESF-MNet)。首先在骨干网络中引入注意力模块构建出高效层注意力聚合结... 详细信息

针对光学遥感图像目标分布密集、尺度变化范围较大及小目标特征信息过少等造成目标检测精度不高、泛化能力差等问题,本文提出了一种增强小目标特征的多尺度神经网络(ESF-MNet)。首先在骨干网络中引入注意力模块构建出高效层注意力聚合结构,以增强特征提取能力;此外,在浅层特征图与颈部网络融合之前加入感受野增强模块,以捕获不同尺度的上下文信息。其次,使用GSConv构成颈部网络,减少网络层参数量,保持网络的特征提取能力,并通过基于内容感知的特征重组模块提高识别精度。最后,采用下采样率分别为4、8和16倍的三个下采样模块作为头部网络输入,来提高小目标的检测效果。为了证明该方法的有效性,在DOTA数据集和NWPU NHR-10数据集上进行实验,平均检测精度分别达78.6%和94.3%,计算复杂度为94.7 G,整体模型大小为26.2 M。该方法具备检测精度高、计算复杂度低、模型权重小等特点,能有效提高小目标的检测精度,进一步改善光学遥感图像小目标检测性能。

关键词：光学遥感图像目标检测感受野增强特征融合注意力机制

基于网络流量时空特征和自适应加权系数的异常流量检测方法

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电子与信息学报 2024年第6期46卷 2647-2654页

作者：顾伟行鸿彦侯天浩南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

针对传统异常流量检测模型对流量数据时空特性利用率较低从而导致检测模型性能较差的问题,该文提出一种基于融合卷积神经网络(CNN)、多头挤压激励机制(MSE)和双向长短期记忆(BiLSTM)网络的异常流量检测方法MSECNN-BiLSTM。利用1维CNN挖... 详细信息

针对传统异常流量检测模型对流量数据时空特性利用率较低从而导致检测模型性能较差的问题,该文提出一种基于融合卷积神经网络(CNN)、多头挤压激励机制(MSE)和双向长短期记忆(BiLSTM)网络的异常流量检测方法MSECNN-BiLSTM。利用1维CNN挖掘空间尺度下的异常流量特征,并引入MSE,多角度自适应特征加权,强化模型全局特征的关联能力。将网络流量的特征输入BiLSTM,捕捉流量数据的时序依赖性,进一步建立网络流量在时间尺度上的关系模型。利用softmax分类器进行预测分类,实验结果验证了所提模型在异常流量检测领域的有效性。

关键词：异常流量检测卷积神经网络长短期记忆网络挤压激励机制

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空间耦合低密度奇偶校验码残差滑窗译码算法

电子与信息学报 2024年第3期46卷 867-874页

作者：周华李子杰南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

针对空间耦合低密度奇偶校验(SC-LDPC)码滑窗译码(SWD)算法中错误传播导致的高误码率问题,该文提出基于动态残差的滑窗译码(RSWD)算法。通过在窗口内计算边信息更新前后的残差值,动态选择可靠度最低(残差值最大)的边信息优先更新,降低... 详细信息

针对空间耦合低密度奇偶校验(SC-LDPC)码滑窗译码(SWD)算法中错误传播导致的高误码率问题,该文提出基于动态残差的滑窗译码(RSWD)算法。通过在窗口内计算边信息更新前后的残差值,动态选择可靠度最低(残差值最大)的边信息优先更新,降低边信息无效更新的频率,提高窗内译码收敛速度。仿真结果表明:相比于传统SWD算法,RSWD算法在窗口中各位置的误比特数明显降低,抑制错误传播效果明显;在高信噪比(SNR)区域或者低迭代次数的情况下,RSWD算法的误码率性能优于SWD算法;此外,将动态残差应用到消息复用(MR)和窗口扩展(WE)两种窗译码算法中,亦能得到类似结论,提升窗译码性能。

关键词：空间耦合低密度奇偶校验码错误传播滑窗译码残差算法

基于高效聚合特征增强网络的合成孔径雷达船舰检测方法

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光学学报 2024年第12期44卷 309-319页

作者：单慧琳刘文星王兴涛付相为李长帅张银胜南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044 无锡学院电子信息工程学院江苏无锡214105

合成孔径雷达(SAR)由于散射效应以及波长和天线尺寸的分辨率限制,难以获取小尺寸目标的细节和边界信息,因此,检测准确性不高。为了提高SAR船舰检测的准确率以及降低误检率,提出了一种基于高效聚合特征增强网络的SAR船舰检测方法。首先,... 详细信息

合成孔径雷达(SAR)由于散射效应以及波长和天线尺寸的分辨率限制,难以获取小尺寸目标的细节和边界信息,因此,检测准确性不高。为了提高SAR船舰检测的准确率以及降低误检率,提出了一种基于高效聚合特征增强网络的SAR船舰检测方法。首先,在主干网络中采用空间通道注意力机制,构建出高效层卷积块作为主要的特征提取模块,以增强模型的特征获取性能,提高模型对船舰目标的识别能力;其次,特征融合部分采用Inception NeXt模块来提高算法效率;最后,在主干网络以及特征提取部分之间构建出一种全局增强特征金字塔分支结构,进一步融合全局特征,避免传输过程中的低维度特征损失,以提升网络的特征融合能力,使其即使对于复杂背景下的小目标仍然能展现出可靠的检测能力。为了证明所提网络的有效性,在SSDD数据集上作了对比实验,实验结果表明,相较于YOLOv7,所提网络的准确率提升了2.5个百分点,召回率提升了9.2个百分点,交并比(IoU)阈值为0.5时的平均精度提升了6.4个百分点,IoU为0.5∶0.95时的平均精度提升了9.9个百分点。实验结果证明,所提网络在提升SAR船舰检测精度、改善误检漏检等方面有显著优势,可作为高精度的检测方法来有效应对SAR船舰检测中存在的问题。

关键词：深度学习目标检测高效聚合特征增强网络注意力机制合成孔径雷达船舰检测

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基于区域掩码对比蒸馏的遥感图像目标检测

东南大学学报（自然科学版） 2024年第3期54卷 761-771页

作者：周杰周子龙罗岩刘瑞赵满艳南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

为解决遥感图像中存在背景干扰以及目标密集分布的问题,采用了一种以区域掩码对比蒸馏为基础的目标检测方法,旨在提高遥感图像目标检测性能.首先,通过对目标特征区域进行掩码操作,以区分前景和背景并捕捉目标的细节纹理,生成细致的特征... 详细信息

为解决遥感图像中存在背景干扰以及目标密集分布的问题,采用了一种以区域掩码对比蒸馏为基础的目标检测方法,旨在提高遥感图像目标检测性能.首先,通过对目标特征区域进行掩码操作,以区分前景和背景并捕捉目标的细节纹理,生成细致的特征掩码.其次,结合对比蒸馏算法,通过对教师网络和学生网络的区域掩码进行对比学习,使学生网络更加充分地吸收教师网络在目标特征纹理检测方面的知识.同时,在检测阶段引入了一种旋转定位损失算法,该算法通过量化真实边界框和预测边界框之间的格点向量差来进行损失估计,从而减小了预测边界框与真实边界框之间的旋转损失.结果表明,改进算法的均值平均精度在DOTA和HRSC2016数据集上分别较传统算法提高了3.57%和5.22%.

关键词：遥感图像目标检测区域掩码对比蒸馏旋转定位损失函数

智能反射面辅助的抗干扰安全通信系统鲁棒资源分配算法

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电子与信息学报 2024年第3期46卷 875-885页

作者：席兵冯彦博邓炳光张治中重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

为了解决恶意干扰攻击、窃听和不完美信道状态信息造成的通信质量降低和安全性差等问题,该文提出一种智能反射面(IRS)辅助的抗干扰安全通信系统鲁棒资源分配算法。首先,基于合法用户的最小安全速率约束、最大发射功率约束和IRS相移约束... 详细信息

为了解决恶意干扰攻击、窃听和不完美信道状态信息造成的通信质量降低和安全性差等问题,该文提出一种智能反射面(IRS)辅助的抗干扰安全通信系统鲁棒资源分配算法。首先,基于合法用户的最小安全速率约束、最大发射功率约束和IRS相移约束,在非法节点不完美信道状态信息、干扰器波束成形向量未知的情况下,构建了一个联合优化基站的波束成形向量、人工噪声的协方差矩阵和IRS的相移矩阵的鲁棒资源分配问题。其次,为了求解该非凸问题,利用交替优化、Cauchy-Schwarz不等式、连续凸逼近和泰勒级数展开等方法,将原问题转化为易于求解的凸优化问题。仿真结果表明,与传统算法相比所提算法能有效提高系统安全性、降低功率开销、提高抗干扰裕度,且在一定信道误差范围内能够减低约35%的保密中断概率,具有较强的鲁棒性。

关键词：物理层安全智能反射面抗干扰鲁棒性人工噪声

面向可持续生产中多任务调度的双重增强模因算法

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自动化学报 2024年第4期50卷 731-744页

作者：卢弘王耀南乔非方遒湖南大学电气与信息工程学院长沙410082 同济大学电子与信息工程学院上海201804

从经济、环境和社会3个维度,全面提升生产调度方案的可持续性具有重要意义.针对并行机生产场景,建立考虑机器指派、加工顺序、人员安排以及开关机控制等4种决策任务的调度模型.为实现对复杂决策空间的高效寻优,提出一种融合两种局部优... 详细信息

从经济、环境和社会3个维度,全面提升生产调度方案的可持续性具有重要意义.针对并行机生产场景,建立考虑机器指派、加工顺序、人员安排以及开关机控制等4种决策任务的调度模型.为实现对复杂决策空间的高效寻优,提出一种融合两种局部优化策略的双重增强模因算法(Dual-enhanced memetic algorithm, DMA)求解模型.从随机更新角度,针对不同决策任务,构造单步变邻域搜索(One-step variable neighborhood search, 1S-VNS)策略.从定向优化角度,分析目标和关键任务之间的匹配关系,提出一种可持续目标导向策略(Sustainable goals-oriented strategy, SGS).考虑到两种优化策略的不同特点,单步变邻域搜索策略作用于整个种群,目标导向策略强化种群中的精英个体,实现对输出解集的双重优化.仿真实验结果表明,双重优化策略能有效地增强算法性能,并且所提算法在非支配解的多样性和收敛性上具有优越性.

关键词：可持续生产多任务调度优化策略模因算法

结合电子束辐照与压电压力波法空间电荷分布实时测量的空间电荷包迁移行为的研究

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物理学报 2024年第2期73卷 278-286页

作者：潘佳萍张冶文李俊吕天华郑飞虎同济大学电子与信息工程学院上海201804

空间电荷包现象是一种特殊的空间电荷现象,具体表现为空间电荷以包的形态沿着极化电场的方向进行迁移.目前针对空间电荷包现象的研究还存在一些不足,研究的对象通常集中在聚乙烯及其交联产物中的正极性空间电荷包.本文提出了一套用于负... 详细信息

空间电荷包现象是一种特殊的空间电荷现象,具体表现为空间电荷以包的形态沿着极化电场的方向进行迁移.目前针对空间电荷包现象的研究还存在一些不足,研究的对象通常集中在聚乙烯及其交联产物中的正极性空间电荷包.本文提出了一套用于负极性空间电荷包特性研究的一体化实验系统,可进行电子束辐照与压电压力波法空间电荷分布实时测量相结合的实验研究,并简要介绍了该系统的结构与功能.该系统适用于不同厚度范围的各类绝缘电介质样品在不同电场下的实验研究.本文使用该实验系统初步研究了在不同外加电场(15,20,2.5,30 kV/mm)下聚丙烯与聚甲基丙烯酸甲酯样品内负极性空间电荷包的迁移行为,并从实验结果中提取了负极性载流子;(电子)的迁移特性.聚丙烯与聚甲基丙烯酸甲酯样品中电子的迁移速率均存在随着电场的增加而减小的负微分迁移率现象,聚丙烯中该现象出现的阈值电场约为26.0 kV/mm,聚甲基丙烯酸甲酯中该现象出现的阈值电场约为19.5 kV/mm,消失的截止电场约为27.5 kV/mm.

关键词：绝缘聚合物空间电荷包电子束辐照载流子迁移率

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