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光子计数探测器投影数据噪声的p-范分布统计分析

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光学学报 2024年第3期44卷 94-102页

作者：郭杰蔡爱龙王少宇郑治中李磊闫镔战略支援部队信息工程大学基础部河南郑州450001 战略支援部队信息工程大学信息系统工程学院成像与智能处理河南重点实验室河南郑州450001

光子计数型能谱计算机断层扫描(CT)已成为CT成像领域的最新技术,建立精确的噪声模型可以为开发高效的能谱重建算法和降低辐射剂量提供理论支撑。通过对光子计数型能谱CT投影数据噪声进行深入分析和理论推导,提出了能谱CT投影数据噪声的p... 详细信息

光子计数型能谱计算机断层扫描(CT)已成为CT成像领域的最新技术,建立精确的噪声模型可以为开发高效的能谱重建算法和降低辐射剂量提供理论支撑。通过对光子计数型能谱CT投影数据噪声进行深入分析和理论推导,提出了能谱CT投影数据噪声的p-范分布模型。首先,综合考虑光子计数探测器能量采集中的光子统计波动和电子热噪声,利用贝叶斯公式推导噪声分布模型。然后经过投影数据的密度函数拟合验证、拟合优度检验等实验环节对所提理论模型进行检验。结果表明,相比于传统分布模型,所提分布模型能够更加精准地刻画光子计数型能谱CT成像机理和物理过程。最后,对投影数据观测序列进行时间序列分析,并将预测得到的结果用于修复异常值。从仿真实验结果和实际数据实验结果可以看出,该预测值具有良好的修复效果。

关键词：光子计数型能谱计算机断层扫描投影数据噪声拟合优度检验一元p-范分布时间序列分析

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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

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图像级高光谱影像高分辨率特征网络分类方法

测绘学报 2024年第1期53卷 50-64页

作者：孙一帆刘冰余旭初谭熊余岸竹信息工程大学河南郑州450001

基于深度学习的高光谱影像分类方法通常将高光谱影像切分为局部方块作为模型的输入,这不但限制了长距离空-谱信息关联的获取,还带来了大量额外的计算开销。以全局图像作为输入的图像级分类方法能够有效避免这些缺陷,然而,现有的基于全... 详细信息

基于深度学习的高光谱影像分类方法通常将高光谱影像切分为局部方块作为模型的输入,这不但限制了长距离空-谱信息关联的获取,还带来了大量额外的计算开销。以全局图像作为输入的图像级分类方法能够有效避免这些缺陷,然而,现有的基于全卷积神经网络特征串行流动模式的图像级分类方法在信息恢复时的细节损失会导致分类精度低、分类图视觉效果差等问题。因此,本文提出一种基于HRNet的图像级高光谱影像快速分类方法,在全程保持高分辨率特征的基础上对影像的多重分辨率特征进行并行计算与交叉融合,从而缓解了传统特征串行流动模式造成的信息损失问题。同时,提出多分辨率特征联合监督和投票分类策略,进一步提升了模型分类性能。利用4组开源高光谱影像数据集对本文方法进行验证,试验结果表明,与现有的先进分类方法相比,本文方法能够取得具有竞争性的分类结果,同时显著减少训练和分类时长,在实际应用时更具时效性。为了保证方法的复现性,笔者将代码开源于https://***/sssssyf/fast-image-level-vote。

关键词：高光谱影像分类图像级全卷积神经网络 HRNet

基于静态和动态混合分析的内存拷贝类函数识别

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软件学报 2024年第7期35卷 3291-3313页

作者：尹小康蔡瑞杰杨启超刘胜利数学工程与先进计算国家重点实验室(信息工程大学) 河南郑州450001

缓冲区溢出等内存错误漏洞的产生往往来自对内存拷贝类函数的不当使用.对二进制程序中的内存拷贝类函数进行识别有利于发现内存错误漏洞.目前针对二进制程序中内存拷贝类函数的识别方法主要借助静态分析来提取函数的特征、控制流、数据... 详细信息

缓冲区溢出等内存错误漏洞的产生往往来自对内存拷贝类函数的不当使用.对二进制程序中的内存拷贝类函数进行识别有利于发现内存错误漏洞.目前针对二进制程序中内存拷贝类函数的识别方法主要借助静态分析来提取函数的特征、控制流、数据流等信息进行识别,具有较高的误报率和漏报率.为了提高对内存拷贝类函数识别的效果,提出一种基于静态和动态混合分析的技术CPSeeker.所提方法结合静态分析和动态分析各自的优势,分阶段对函数的全局静态信息和局部执行信息进行搜集,对提取到的信息进行融合分析,进而识别二进制程序中的内存拷贝类函数.实验结果表明,尽管CPSeeker在运行时间上有所增加,但在内存拷贝类函数识别的效果上,其F1值达到了0.96,远优于最新的工作BootStomp、SaTC、CPYFinder以及Gemini,并且不受编译环境(编译器版本、编译器种类、编译器优化等级)的影响.此外,CPSeeker在真实的固件测试中也有更好的表现.

关键词：静态分析动态分析仿真执行内存拷贝类函数函数识别

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多接收者证书基可搜索加密方案

计算机学报 2024年第3期47卷 544-557页

作者：刘行明洋王晨豪赵一长安大学信息工程学院西安710064

可搜索加密作为一种加密原语,允许用户在云存储服务器中搜索文件的同时确保原始文件的机密性.证书基可搜索加密在实现密文检索的基础上,解决了证书管理、密钥托管、安全信道等问题.然而,已有的证书基可搜索加密要么使用耗时的双线性映... 详细信息

可搜索加密作为一种加密原语,允许用户在云存储服务器中搜索文件的同时确保原始文件的机密性.证书基可搜索加密在实现密文检索的基础上,解决了证书管理、密钥托管、安全信道等问题.然而,已有的证书基可搜索加密要么使用耗时的双线性映射操作,要么无法满足发送者匿名特性.同时其仅考虑单个接收者,致使多个接收者场景下效率低,不能满足现实需求.为解决上述不足,基于椭圆曲线密码学,利用密钥交换思想和数字签名技术,本文提出多接收者证书基可搜索加密方案.对于相同数据,方案中发送者仅仅执行一次加密,即可使得多个接收者能够同时进行搜索.同时,发送者使用自己的私钥和证书生成密文,导致敌手无法生成有效密文发动关键词猜测攻击,确保了搜索陷门的安全性.本文所提方案中搜索陷门仅由一个群元素组成,同时没有泄露发送者的身份信息实现了匿名性.安全性分析表明,在随机预言机模型中,基于计算性Diffie-Hellman假设,本文所提方案能够满足适应性选择关键词攻击的不可区分性和适应性关键词猜测攻击的不可区分性.性能分析表明,与相关方案相比,本文所提方案实现了低的计算代价和通信代价,更加适用于云存储环境下的多用户服务场景.

关键词：可搜索加密证书基密码学多接收者可证明安全云存储

基于Amdahl定律的异构多核密码处理器能效模型研究

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电子学报 2024年第3期52卷 849-862页

作者：李伟郎俊豪陈韬南龙梅战略支援部队信息工程大学河南郑州450000

边缘计算安全的资源受限特征及各种新型密码技术的应用,对多核密码处理器的高能效、异构性提出需求,但当前尚缺乏相关的异构多核能效模型研究.本文基于扩展Amdahl定律,引入密码串并特征、异构多核结构、数据准备时间、动态电压频率调节... 详细信息

边缘计算安全的资源受限特征及各种新型密码技术的应用,对多核密码处理器的高能效、异构性提出需求,但当前尚缺乏相关的异构多核能效模型研究.本文基于扩展Amdahl定律,引入密码串并特征、异构多核结构、数据准备时间、动态电压频率调节等因素,将核划分空闲、活跃状态,建立异构多核密码处理器的能效模型.MATLAB仿真结果表明,数据准备时间占比小于10%时,对能效的负面影响大幅下降;固定电压,频率缩放会影响能效值大小;处理器核空闲/活跃能耗比例越小,能效值越大.架构上,固定异构核,同构核数量与密码任务最大并行度相等时能效值最大,最佳异构核数可由模型变化参数仿真得到;多任务调度执行上,流水与并发执行有利于能效值的进一步提升.多核密码处理器芯片板级测试结果表明,仿真结果与实测数据相关系数接近1,芯片实测的数据准备时间、电压频率缩放等因素的影响与仿真分析基本一致,验证了所提能效模型的有效性.该文重点从影响能效变化趋势因素上,为多核密码处理器异构、高能效设计提供一定的理论分析基础与建议.

关键词：密码处理器多核处理器异构 Amdahl定律能效模型

面向边缘计算的可重构CNN协处理器研究与设计

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电子与信息学报 2024年第4期46卷 1499-1512页

作者：李伟陈億陈韬南龙梅杜怡然战略支援部队信息工程大学密码工程学院郑州450001

随着深度学习技术的发展,卷积神经网络模型的参数量和计算量急剧增加,极大提高了卷积神经网络算法在边缘侧设备的部署成本。因此,为了降低卷积神经网络算法在边缘侧设备上的部署难度,减小推理时延和能耗开销,该文提出一种面向边缘计算... 详细信息

随着深度学习技术的发展,卷积神经网络模型的参数量和计算量急剧增加,极大提高了卷积神经网络算法在边缘侧设备的部署成本。因此,为了降低卷积神经网络算法在边缘侧设备上的部署难度,减小推理时延和能耗开销,该文提出一种面向边缘计算的可重构CNN协处理器结构。基于按通道处理的数据流模式,提出的两级分布式存储方案解决了片上大规模的数据搬移和重构运算时PE单元间的大量数据移动导致的功耗开销和性能下降的问题;为了避免加速阵列中复杂的数据互联网络传播机制,降低控制的复杂度,该文提出一种灵活的本地访存机制和基于地址转换的填充机制,使得协处理器能够灵活实现任意规格的常规卷积、深度可分离卷积、池化和全连接运算,提升了硬件架构的灵活性。本文提出的协处理器包含256个PE运算单元和176 kB的片上私有存储器,在55 nm TT Corner(25°C,1.2 V)的CMOS工艺下进行逻辑综合和布局布线,最高时钟频率能够达到328 MHz,实现面积为4.41 mm^(2)。在320 MHz的工作频率下,该协处理器峰值运算性能为163.8 GOPs,面积效率为37.14GOPs/mm^(2),完成LeNet-5和MobileNet网络的能效分别为210.7 GOPs/W和340.08 GOPs/W,能够满足边缘智能计算场景下的能效和性能需求。

关键词：硬件加速卷积神经网络可重构 ASIC

基于变前视距离的四轮同步转向农机改进纯跟踪控制

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农业机械学报 2024年第3期55卷 21-28页

作者：沈跃赵莎张亚飞何思伟冯瑞刘慧江苏大学电气信息工程学院镇江212013

路径跟踪控制是提高自主导航系统控制精度的关键。针对在复杂农田作业环境下转弯时纯跟踪算法跟踪精度不高的问题,本文提出了一种基于改进纯追踪模型的四轮同步转向农机路径跟踪控制算法。建立了基于四轮同步转向农机的运动学模型和纯... 详细信息

路径跟踪控制是提高自主导航系统控制精度的关键。针对在复杂农田作业环境下转弯时纯跟踪算法跟踪精度不高的问题,本文提出了一种基于改进纯追踪模型的四轮同步转向农机路径跟踪控制算法。建立了基于四轮同步转向农机的运动学模型和纯跟踪模型,在此基础上考虑航向误差得到改进纯跟踪模型,进行RTK定位坐标修正,根据量化误差的评价函数搜索前视区域最优目标点,得到最优前视距离。本文算法能实时确定四轮同步转向农机改进纯跟踪模型中的前视距离,使航向误差和横向误差最小化,实现目标点的自适应优化。仿真结果表明,本文方法转弯时平均绝对横向误差减至0.035 m,平均绝对航向误差减至0.212°;水田实验结果表明,当四轮同步转向农机作业速度为3.6 km/h时,四轮转向农机轨迹跟踪平均绝对横向误差减至0.109 m,平均绝对航向误差减至2.799°,转弯跟踪精度显著提高。

关键词：水田四轮同步转向改进纯追踪控制前视距离自适应优化

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基于sigmoid滤波器的永磁轮毂电机自抗扰控制

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农业工程学报 2024年第10期40卷 14-23页

作者：全力刘诗龙朱孝勇张超杜怿徐磊张丽江苏大学电气信息工程学院镇江212013

相比燃油拖拉机,电动拖拉机具有节能高效、绿色清洁的优点。分布式驱动电动拖拉机结构简单、控制维度多,能进一步提高电动拖拉机的工作效率和作业精度。但是电机检测转速噪声导致轮毂电机速度波动严重,复杂路面及多种作业工况下进一步... 详细信息

相比燃油拖拉机,电动拖拉机具有节能高效、绿色清洁的优点。分布式驱动电动拖拉机结构简单、控制维度多,能进一步提高电动拖拉机的工作效率和作业精度。但是电机检测转速噪声导致轮毂电机速度波动严重,复杂路面及多种作业工况下进一步加剧了上述问题,严重降低了拖拉机的作业质量。针对上述问题,该研究提出一种基于sigmoid滤波器的线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)以提高轮毂电机的转速稳定性和抗扰动能力。该控制策略在传统LADRC的基础上引入sigmoid滤波器至扩张状态观测器(extended state observer,ESO),根据输入噪声信号误差变化改变滤波器带宽,以抑制观测误差中的中高频干扰信号,同时避免滤波器积分环节对轮毂电机速度跟踪快速性的影响,具有较快的收敛性。搭建试验平台对所提出控制策略进行试验验证,结果表明:与传统LADRC策略相比,本文所提控制策略在变速和变载工况下的转速脉动分别减小了32%和41.67%,iq电流脉动分别减小了6.25%和4.17%,可在快速、准确跟踪给定转速的同时,大幅提高轮毂电机驱动系统的噪声抑制性能,为复杂环境下电动拖拉机高精度作业提供技术参考。

关键词：永磁电机噪声线性自抗扰控制扩张状态观测器 sigmoid滤波器