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基于多模型正交化的深度图像识别对抗鲁棒性增强技术

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信号处理 2024年第3期40卷 503-515页

作者：逯子豪徐延杰孙浩计科峰匡纲要国防科技大学电子科学学院CEMEE国家重点实验室湖南长沙410073

近年来,深度神经网络(Deep Neural Networks,DNN)已被广泛应用于图像识别,目标检测,图像分割等多种计算机视觉任务中,并取得了巨大成功。然而,DNN模型因其本身的脆弱性,仍面临着对抗攻击等技术手段带来的安全隐患。攻击者在图像上恶意... 详细信息

近年来,深度神经网络(Deep Neural Networks,DNN)已被广泛应用于图像识别,目标检测,图像分割等多种计算机视觉任务中,并取得了巨大成功。然而,DNN模型因其本身的脆弱性,仍面临着对抗攻击等技术手段带来的安全隐患。攻击者在图像上恶意地添加微小且人眼难以识别的扰动,可以让模型产生高置信度的错误输出。针对上述问题,集成多个DNN模型来提升对抗鲁棒性已成为有效的解决方案之一。但是,对抗样本在集成模型中的子模型间存在对抗迁移现象,可能使集成模型的防御效能大大降低,而且目前仍缺乏能够降低集成防御内部对抗迁移性的直观理论分析。本文引入损失场的概念并定量描述DNN模型间的对抗迁移性,重点关注和推导对抗迁移表达式的上界,发现促进模型损失场之间的正交性以及降低模型损失场的强度(Promoting Orthogonality and Reducing Strength,PORS)可以限制其上界大小,进而限制DNN模型间对抗迁移性。本文引入PORS惩罚项至原损失函数中,使集成模型能够保持在原始数据上的识别性能的同时,通过降低子模型间的对抗迁移性来增强整体的对抗鲁棒性。文章在CIFAR-10和MNIST数据集上对由PORS训练得到的集成模型开展实验,分别在白盒和黑盒攻击环境下与其他先进的集成防御方法进行对比实验,实验结果表明PORS可以显著提高对抗鲁棒性,在白盒攻击和原始数据集上能保持非常高的识别精度,尤其在黑盒迁移攻击中极为有效,在所有集成防御方法中表现最为稳定。

关键词：深度神经网络图像识别对抗迁移性集成防御损失场

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遥感图像密集小目标全方位精准检测算法

吉林大学学报（工学版） 2024年第4期54卷 1105-1113页

作者：张云佐郭威李文博石家庄铁道大学信息科学与技术学院石家庄050043 河北省电磁环境效应与信息处理重点实验室石家庄050043

针对遥感图像中目标排列密集且方向不相同,导致现有检测算法难以准确定位实例目标的问题,提出了一种遥感图像密集小目标全方位精准检测算法。首先,为提升特征提取能力,在主干网络的残差结构中引入Meta-ACON激活函数,自适应地学习信道特... 详细信息

针对遥感图像中目标排列密集且方向不相同,导致现有检测算法难以准确定位实例目标的问题,提出了一种遥感图像密集小目标全方位精准检测算法。首先,为提升特征提取能力,在主干网络的残差结构中引入Meta-ACON激活函数,自适应地学习信道特征的重要性;其次,提出一种加强连接特征金字塔网络,重新设计了用于深浅层特征融合的侧向连接部分,并在同层次特征图输入与输出之间添加了跳跃连接,丰富特征语义信息;再次,引入角度预测分支,使用环形平滑标签方法将角度回归问题转化为分类问题,在实现目标框旋转的同时解决了旋转框边界突变的问题;最后,设计针对旋转检测框的后处理方法(Rotate-Soft-NMS),通过抑制检测框的置信度去除相邻的重复旋转检测框。在DOTA数据集上的实验结果表明:该算法的平均精度均值达到76.15%,相比于基准模型YOLOv5m提升了5.22%,与其他先进算法相比取得了最好的检测结果。本文算法对复杂遥感场景的目标具有更优的检测效果。

关键词：计算机应用遥感目标检测 Meta-ACON激活函数加强连接特征金字塔网络角度预测旋转检测框

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大模型驱动多智能体的军事需求生成框架

计算机科学 2024年

作者：李嘉晖张萌萌陈洪辉国防科技大学信息系统工程全国重点实验室

联合作战军事需求生成涉及的参与人员多、工作量庞大，生成过程多依赖个体经验与多来源文档，存在需求生成效率较低等问题，难以有效支撑联合作战体系设计。随着大模型技术的发展，大模型驱动的智能体在诸多领域展现卓越的性能，多智能... 详细信息

联合作战军事需求生成涉及的参与人员多、工作量庞大，生成过程多依赖个体经验与多来源文档，存在需求生成效率较低等问题，难以有效支撑联合作战体系设计。随着大模型技术的发展，大模型驱动的智能体在诸多领域展现卓越的性能，多智能体系统通过分布式决策实现群体智能，能够高效处理复杂任务。针对军事需求生成过程中存在的效率问题，提出大模型驱动多智能体的军事需求生成框架。框架整合了多模态信息获取智能体、军事专家智能体、会议主持人等要素。多模态信息获取智能体集成多模态信息处理工具，能够快速获取军事需求，并与用户进行问答交互。军事专家智能体以自然语言对话的形式模拟人类专家讨论生成需求的场景，大模型驱动军事专家智能体理解环境，并能自主调用开源论文库、搜索引擎等工具以支持对话。会议主持人接收人类用户的指令，利用大模型细化指令内容，生成对话提示词和问题背景描述。以俄乌冲突为实验背景，对相关多模态信息进行军事需求生成。实验结果表明，当多模态信息容量在大模型最大处理容量内时，该框架显著降低了军事需求生成的时间消耗，视频资源节省时间占比达到80%-85%，音频资源节省时间占比为90%-95%。

关键词：需求生成多智能体生成式人工智能大模型多模态

轴承副接触对立式转子系统动力学行为的影响研究

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噪声与振动控制 2024年第3期44卷 28-34,42页

作者：刘奇瑞唐长亮吴庭苇白宇杰北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192 核工业理化工程研究院粒子输运与富集技术国防科技重点实验室天津300180

考虑轴尖-宝石轴承副的接触力,建立立式转子系统非线性动力学模型,分析轴承副接触参数对转子系统固有特性的影响,讨论横向连接刚度、滑动摩擦系数对转子系统动力学行为的影响。结果表明,引入轴承力模型将导致在轴尖模态频率附近出现共... 详细信息

考虑轴尖-宝石轴承副的接触力,建立立式转子系统非线性动力学模型,分析轴承副接触参数对转子系统固有特性的影响,讨论横向连接刚度、滑动摩擦系数对转子系统动力学行为的影响。结果表明,引入轴承力模型将导致在轴尖模态频率附近出现共振峰值,轴承副接触区变化将触发低频进动;随着连接刚度增大,轴尖磨损状态将发生从圆环接触逐渐向偏磨接触最终向大范围圆环接触的转变;当处于边界润滑时,滑动摩擦系数不会对转子系统产生影响,处于干摩擦状态时,滑动摩擦系数增加将加速系统产生偏磨;研究结果对立式转子系统动力学优化设计具有重要意义。

关键词：振动与波轴承轴尖-宝石轴承副立式转子系统连接刚度摩擦系数

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基于单个SIFT特征的相对位姿估计方法

实验力学 2024年第2期39卷 183-194页

作者：谭泽关棒磊孙祥一国防科技大学空天科学学院图像测量与视觉导航湖南省重点实验室湖南长沙410073

位姿估计是精密光测和自动驾驶的基本问题之一。针对自动驾驶等实际应用中,相机在平面上运动,相机位姿的自由度为3的情况,本文提出了基于单个SIFT特征的相机相对位姿估计方法。由于单目相机无法恢复平移尺度,因此相机运动的自由度减少... 详细信息

位姿估计是精密光测和自动驾驶的基本问题之一。针对自动驾驶等实际应用中,相机在平面上运动,相机位姿的自由度为3的情况,本文提出了基于单个SIFT特征的相机相对位姿估计方法。由于单目相机无法恢复平移尺度,因此相机运动的自由度减少为仅有旋转角和平移角的两自由度。通过观测地面,可以得到包含相机运动和平面法向量的地面单应信息,因此可以通过提取地面同名点估计单应矩阵来恢复相机运动。为了减少RANSAC迭代次数、提高算法效率,引入SIFT特征进行位姿估计。SIFT特征包括2幅图像中同名点图像坐标以及其特征旋转和特征尺度,可以扩充单个点对中包含的信息,有效减少求解单应矩阵所需点对数量。针对平面二自由度运动情况,本文使用单个SIFT特征点对完成单应矩阵的估计,并采用随机采样一致算法对结果进行优化,最终分解单应矩阵得到相对位姿估计结果。在仿真实验及真实实验中与2pt方法和5pt方法进行对比,证明了所提出的方法是有效的。

关键词：位姿估计随机采样一致算法自动驾驶平面运动精密光测

以全球导航卫星系统为辐射源的前向散射雷达发展综述

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电子与信息学报 2024年第8期46卷 3073-3093页

作者：郑雨晴艾小锋王满喜徐志明肖顺平国防科技大学电子科学学院长沙410073 电子信息系统复杂电磁环境效应国家重点实验室洛阳471003

前向散射雷达(FSR)可获得高水平雷达截面积(RCS)的特性使其在反隐身中占据重要地位。利用全球导航卫星系统(GNSS)作为辐射源,具有全天时全天候全地域覆盖的优势,通过部署多个接收节点可构建地面/海上/空中目标监视网络。该文针对基于GNS... 详细信息

前向散射雷达(FSR)可获得高水平雷达截面积(RCS)的特性使其在反隐身中占据重要地位。利用全球导航卫星系统(GNSS)作为辐射源,具有全天时全天候全地域覆盖的优势,通过部署多个接收节点可构建地面/海上/空中目标监视网络。该文针对基于GNSS的FSR发展现状,从目标检测、目标参数估计、阴影逆合成孔径雷达(SISAR)成像及目标分类识别等方面对关键技术和现存问题进行概述,并从组网探测、多目标定位、布站优化和极化信息获取等方面对基于GNSS的FSR发展趋势提出展望。

关键词：前向散射雷达 GNSS 信号建模目标检测参数估计侧影成像目标识别

基于Transformer的文物图像修复方法

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计算机研究与发展 2024年第3期61卷 748-761页

作者：王真言蒋胜丞宋奇鸿刘波毕秀丽肖斌图像认知重庆市重点实验室(重庆邮电大学) 重庆400065

文物极易因为保存不当而导致部分结构或纹理缺失,而现有的图像修复技术由于受到先验信息和卷积操作的局限而无法直接应用于文物图像修复,为更合理地恢复文物图像原貌,提出了一种新的文物图像修复方法,将文物图像修复工作分为2个步骤:第... 详细信息

文物极易因为保存不当而导致部分结构或纹理缺失,而现有的图像修复技术由于受到先验信息和卷积操作的局限而无法直接应用于文物图像修复,为更合理地恢复文物图像原貌,提出了一种新的文物图像修复方法,将文物图像修复工作分为2个步骤:第1步使用Transformer进行粗略的图像重建并恢复连贯的结构;第2步使用卷积神经网络将粗略的重建图像进行上采样并恢复缺失区域的精细纹理.考虑到目前国内外没有高质量的大型文物数据库,因此也提出了一个新的高质量大型文物图像数据库.最终实验结果表明,在符合现实场景的破损修复实验和大面积破损修复实验中,修复效果在主观和客观评估中均优于当前图像修复算法.同时,支持多元化输出,为修复人员提供多样化参考,极大地提升了文物修复效率.

关键词：文物数据库文物图像补全 Transformer 卷积神经网络超分辨虚拟修复

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变电站电力仪表智能检测算法研究

高电压技术 2024年第7期50卷 2942-2954页

作者：何敏秦亮刘开培邓欣兰李博强李强徐兴华综合能源电力装备及系统安全湖北省重点实验室武汉430072 武汉大学电气与自动化学院武汉430072 国网信息通信产业集团有限公司北京102211 海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室武汉430034

移动边缘端设备在变电站电力仪表检测中,难以快速检测复杂环境中高相似度目标。为此,提出了一种基于轻量级YOLOX网络的电力仪表图像检测方法。首先,搭建YOLOX检测网络,并设计了基于深度可分离卷积骨干特征提取结构和参数重组的多尺度特... 详细信息

移动边缘端设备在变电站电力仪表检测中,难以快速检测复杂环境中高相似度目标。为此,提出了一种基于轻量级YOLOX网络的电力仪表图像检测方法。首先,搭建YOLOX检测网络,并设计了基于深度可分离卷积骨干特征提取结构和参数重组的多尺度特征融合结构,以压缩模型参数量和提升推理速度。其次,在特征融合层中嵌入3维注意力机制SimAM,通过学习特征的能量分布,对目标区域进行加权,提升复杂环境下的仪表检测能力。同时,针对电力仪表检测的特殊需求,设计了基于金字塔池化特征编码的Transformer结构,从局部特征细化和长距离特征捕获2个方面挖掘底层高语义信息特征,提高不同外形电力仪表的检测精度。最后,通过构建破损、模糊及正常3种类型的电力指针型仪表数据集进行验证。实验结果显示,改进的模型相比原始模型,均值精度从75.49%提升至85.93%,检测速度从36帧/s提升至45帧/s。在移动端硬件Jetson NX上,推理速度可达17.6帧/s。与其他轻量化模型相比,该模型在检测精度和速度上具有明显优势,为电力仪表的可视化、信息化和智能化提供了可行的技术方案。

关键词：电力仪表智能监测轻量级网络 YOLOX Rep-Conv

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基础软件性能缺陷检测研究综述

计算机学报 2024年

作者：何浩辰李姗姗贾周阳姚懿恒张元良王戟廖湘科卫星信息智能处理与应用技术重点实验室国防科技大学计算机学院清华大学集成电路学院中国科学院

一直以来，软件性能缺陷给企业造成了巨大的经济损失. 在性能缺陷流入生产环境之前，及时检测和修复缺陷可以有效预防性能故障，降低经济损失. 然而，不同于一般软件缺陷，性能缺陷更加难以检测，具体表现为触发条件更加苛刻、表现症状... 详细信息

一直以来，软件性能缺陷给企业造成了巨大的经济损失. 在性能缺陷流入生产环境之前，及时检测和修复缺陷可以有效预防性能故障，降低经济损失. 然而，不同于一般软件缺陷，性能缺陷更加难以检测，具体表现为触发条件更加苛刻、表现症状更加隐蔽、缺陷类型更加多样等方面. 当前已有研究从多个方面提出自动化的性能缺陷检测方法，形成了三个流派：一是基于特定模式的性能缺陷检测，首先调研特定类型性能缺陷的特征，然后设计针对性的模式匹配方法检测缺陷；二是基于性能测试的缺陷检测，从对性能缺陷触发条件以及其症状特征的理解出发，一方面提高触发缺陷的概率，另一方面挖掘有效的性能测试预言；三是基于Profiling的传统缺陷检测，首先假设程序执行最慢的代码段可能是性能缺陷，采用各种程序分析技术定位软件性能瓶颈，预测潜在的性能缺陷. 本文系统性研究了104篇相关高水平论文，对现有研究工作进行归类和分析，总结了现有研究的不足和面临的挑战，归纳出性能检测实践中的一些通用共识，并对未来的研究趋势进行了展望，总结了7个未来可能的研究方向，对下一步工作具有一定指导意义.

关键词：软件性能缺陷软件缺陷检测软件测试