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面向申威众核处理器的规则处理优化技术

计算机研究与发展 2024年第1期61卷 66-85页

作者：张振东王彤刘鹏浙江大学信息与电子工程学院杭州310027 之江实验室智能超算研究中心杭州311100 数学工程与先进计算国家重点实验室江苏无锡214125

高性能口令恢复系统是申威众核处理器的重要应用场景之一,规则处理是主流口令恢复工具中被广泛应用的一种口令生成方式.现有相关研究工作缺少对规则处理算法的优化,导致申威处理器上基于规则的口令生成速度成为口令恢复系统的性能瓶颈.... 详细信息

高性能口令恢复系统是申威众核处理器的重要应用场景之一,规则处理是主流口令恢复工具中被广泛应用的一种口令生成方式.现有相关研究工作缺少对规则处理算法的优化,导致申威处理器上基于规则的口令生成速度成为口令恢复系统的性能瓶颈.通过分析规则处理算法的多层次可并行性,提出了面向申威众核处理器的线程级、数据级优化方案.在线程级优化方案中,探索了规则处理算法的最优任务映射方式,设计了主从核任务分配机制、从核缓冲区配比优化机制、负载均衡机制、变长规则存储机制等技术以提高并行效率;在数据级优化方案中,分析了规则处理算法中规则函数的计算模式,并通过申威SIMD指令集对规则函数进行向量优化以提高执行效率.在SW26010处理器上的实验结果表明,上述优化方案有效解除了规则处理的性能瓶颈,使规则模式下的口令恢复速度提升了30~101倍.

关键词：申威众核处理器口令恢复规则处理异构计算单指令多数据流

基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法

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电子与信息学报 2024年第3期46卷 1128-1137页

作者：肖嵩陈哲杨亚涛马英杰杨腾西安电子科技大学通信工程学院西安710071 北京电子科技学院电子与通信工程系北京100070

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映... 详细信息

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映射与SHA-256哈希算法,生成加密算法的密钥流,提升算法的明文敏感性。然后,利用混沌系统的状态值对Hilbert局部置乱后的像素进行DNA编码,实现DNA动态编码,解决了DNA编码规则较少所带来的容易受到暴力攻击的弱点。最后,使用混沌序列完成进一步混沌加密,从而彻底混淆原始像素信息,增加加密算法的随机性与复杂性,得到密文图像。实验结果表明,该算法具有较好的加密效果和应对各种攻击的能力。

关键词：卫星图像加密混沌理论 DNA动态编码哈希算法

基于时域依赖的编码树单元级零延时码率控制算法

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计算机应用研究 2024年第5期41卷 1489-1495页

作者：程宝平陶晓明黄敏峰谢小燕杜金杨栩清华大学电子工程系北京100084 中移(杭州)信息技术有限公司杭州311100 电子科技大学信息与通信工程学院成都611731 成都师范学院物理与工程技术学院成都611130

基于高效视频编码标准的x265编码器根据图像复杂度来分配比特,复杂图像往往包含运动变化较大的高频信息,其时域相关性较弱且消耗较多比特,导致分配给运动变化平缓图像的比特减少,进而影响编码质量且码率波动较大。同时,x265编码器采用... 详细信息

基于高效视频编码标准的x265编码器根据图像复杂度来分配比特,复杂图像往往包含运动变化较大的高频信息,其时域相关性较弱且消耗较多比特,导致分配给运动变化平缓图像的比特减少,进而影响编码质量且码率波动较大。同时,x265编码器采用独立率失真优化技术编码,忽略了编码单元间在时域上的相关性,进而损失编码性能。针对上述问题,提出一种基于时域依赖的编码树单元级码率控制算法。首先,根据迭代策略寻找最合适的量化参数进行帧级比特分配;其次,建立零延时的失真时域反向传播模型并计算失真影响因子;最后,将失真影响因子用于调整编码单元的拉格朗日乘子及量化参数。实验结果显示,相较于x265-3.6的码率控制算法,所提算法的平均BD-rate码率节省达到5.6%。

关键词：比特分配拉格朗日乘子码率控制量化参数 x265

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基于采样平均法相差检测的溶解氧测量方法

激光技术 2024年

作者：李天林刘天元黄梅珍上海交通大学电子信息与电气工程学院仪器科学与工程系上海交通大学电子信息与电气工程学院电气工程系

在海洋科学、渔业养殖和污水处理等领域为了实现光学法溶解氧质量浓度的快速高精度测量，提出一种基于采样平均法检测相位差的溶解氧测量方法。该方法利用采样平均的方式消除单点误差的干扰、提高测量精度。并进行理论分析和实验验证，... 详细信息

在海洋科学、渔业养殖和污水处理等领域为了实现光学法溶解氧质量浓度的快速高精度测量，提出一种基于采样平均法检测相位差的溶解氧测量方法。该方法利用采样平均的方式消除单点误差的干扰、提高测量精度。并进行理论分析和实验验证，对该方法的测量精度和速度进行分析，同时研究了信号采样频率对测量误差的影响；与现有多种方法的性能进行了对比，并搭建溶解氧测量系统对测量效果进行验证。结果表明，采样平均法检测相位差的优势明显，其测量精度高（平均误差约为1.13°，测量标准差为1.24°），测量速度快；溶解氧测量系统相对测量误差为2.84%，相对测量标准差为4.51%，实现了较高精度的溶解氧质量浓度测量。此研究为光学法高精度溶解氧测量提供了一种更简单准确的相位差检测方法。

关键词：信号处理相位差测量采样平均法溶解氧荧光猝灭效应仿真分析

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“光场智能成像”专题前言

激光与光电子学进展 2024年第16期 4-4,3页

作者：方璐曹良才曹汛清华大学电子工程系清华大学信息认知与系统智能研究所清华大学精密仪器系南京大学电子科学与工程学院

一千多年前，李白以“月下飞天镜，云生结海楼”的诗句，捕捉了海市蜃楼这一自然界的光学奇观，不仅展现了光的神奇魅力，也映射出人类对光的不懈追求。跨越千年，现代科学家们对光开展了系统研究，建立了“光场”这一物理量，来描述光...

一千多年前，李白以“月下飞天镜，云生结海楼”的诗句，捕捉了海市蜃楼这一自然界的光学奇观，不仅展现了光的神奇魅力，也映射出人类对光的不懈追求。跨越千年，现代科学家们对光开展了系统研究，建立了“光场”这一物理量，来描述光在空间和时间上的分布特性，包含光的振幅、相位、方向、波长、偏振等高维度多尺度信息。光场成像技术，作为国际交叉学科的前沿领域，融合了光学、计算与人工智能等领域的尖端技术，旨在突破经典成像模型和现有图像传感器的局限，实现对多维度多尺度光场信息的耦合感知、解耦重建和智能处理。

关键词：

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基于游标效应的可调节光纤应变传感器

激光与光电子学进展 2024年第13期61卷 196-204页

作者：宋鑫本朱晓亮潘寒洁张晓东赵恩铭毕晓彬陈吟啸浙江工商大学信息与电子工程学院(萨塞克斯人工智能学院) 浙江杭州310018 杭州科技职业技术学院智能制造学院浙江杭州311402 大理大学工程学院云南大理671000

提出并制备了一种基于法布里-珀罗干涉仪游标效应的高灵敏度光纤应变传感器。该传感器包含两个并联的法布里-珀罗干涉仪,其中,传感干涉仪由单模光纤和一小截毛细石英管熔接构成,参考干涉仪由放置在光纤熔接机中的单模光纤对齐。当两个... 详细信息

提出并制备了一种基于法布里-珀罗干涉仪游标效应的高灵敏度光纤应变传感器。该传感器包含两个并联的法布里-珀罗干涉仪,其中,传感干涉仪由单模光纤和一小截毛细石英管熔接构成,参考干涉仪由放置在光纤熔接机中的单模光纤对齐。当两个干涉仪具有相近的自由光谱范围时,利用干涉仪游标效应进一步放大传感干涉仪的应变敏感性。在此基础上,通过简单地调节熔接机改变参考干涉仪腔长,并联结构可以选择不同放大倍数以获得不同灵敏度。实验结果表明,在熔接机的辅助下,在0~250με的应变范围内并联结构的应变灵敏度分别达到22.16 pm/με和32.88 pm/με,比单一结构的灵敏度(5.76 pm/με)分别提高3.84倍和5.70倍。该传感器具备制作简单、灵敏度高、重复性好、操作方便,以及成本低等优点,为应变检测提供了新的思路。

关键词：光纤传感器法布里-珀罗干涉仪自由光谱范围游标效应应变

增强型金枪鱼群优化指数熵的砂粒显微图像分割

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光学精密工程 2024年第8期32卷 1199-1211页

作者：王梦菲王卫星徐琨李理敏长安大学信息学院陕西西安710064 温州大学电气与电子工程学院浙江温州325035

砂粒显微图像分割可以辅助地质评估,但因其种类繁多,特征复杂,为分割的准确度带来了挑战。针对该类图像提出一种增强型金枪鱼群优化指数熵的分割方法(ETSO-EXP),可以有效保留各类砂粒的纹理特征。首先,针对金枪鱼群优化算法(TSO)在全局... 详细信息

砂粒显微图像分割可以辅助地质评估,但因其种类繁多,特征复杂,为分割的准确度带来了挑战。针对该类图像提出一种增强型金枪鱼群优化指数熵的分割方法(ETSO-EXP),可以有效保留各类砂粒的纹理特征。首先,针对金枪鱼群优化算法(TSO)在全局搜索与局部开发上的若干不足,提出了混沌扰动策略、动态权重策略和余弦干扰策略对其增强,基准函数实验表明ETSO大幅提高了收敛精度,小幅提高了收敛速度。其次,将ETSO用于确定EXP的分割阈值,以分割图像的信息量为标准验证了该方案的可行性。最后,在雅鲁藏布江砂粒显微图像数据集上进行分割实验,与TSO-EXP相比,ETSO-EXP分割的图像在峰值信噪比、结构相似性、特征相似度和寻优速度的评估上分别达到了18.78%,6.85%,4.16%和3.83%的提升,在同类分割方法中性能最优。结果表明,分割方法ETSO-EXP对于对比度较高、纹理丰富或砂粒碎屑尺寸差异较大的图像都具有较高的分割精度和计算速度。

关键词：砂粒显微图像图像分割指数熵金枪鱼群优化

基于混沌映射的抗机器学习攻击强物理不可克隆函数

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 2281-2288页

作者：汪鹏君方皓冉李刚温州大学电气与电子工程学院温州325035

物理不可克隆函数(PUF)在硬件安全领域具有广阔的应用前景,然而易受到基于机器学习等建模攻击。通过对强PUF电路结构和混沌映射机理的研究,该文提出一种可有效抵御机器学习建模攻击的PUF电路。该电路将原始激励作为混沌映射初始值,利用... 详细信息

物理不可克隆函数(PUF)在硬件安全领域具有广阔的应用前景,然而易受到基于机器学习等建模攻击。通过对强PUF电路结构和混沌映射机理的研究,该文提出一种可有效抵御机器学习建模攻击的PUF电路。该电路将原始激励作为混沌映射初始值,利用PUF激励响应映射时间与混沌算法迭代深度之间的内在联系产生不可预测的混沌值,并采用PUF中间响应反馈加密激励,进一步提升激励与响应映射的复杂度,增强PUF的抗机器学习攻击能力。该PUF采用Artix-7 FPGA实现,测试结果表明,即使选用的激励响应对数量高达106组,基于逻辑回归、支持向量机和人工神经网络的攻击预测率仍接近50%的理想值,并具有良好的随机性、唯一性和稳定性。

关键词：物理不可克隆函数机器学习混沌映射响应反馈

基于支持向量回归和分位数的雷达K分布海杂波形状参数估计方法

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电子与信息学报 2024年第4期46卷 1399-1407页

作者：薛健孙孟玲潘美艳西安邮电大学通信与信息工程学院西安710121 西安电子工程研究所西安710100

针对传统的雷达K分布海杂波形状参数估计方法在异常样本存在情况下估计精度严重下降的问题,该文提出一种基于支持向量回归(SVR)和样本分位数比值的K分布海杂波形状参数估计方法。首先给定K分布杂波参数和分位数位置的值,根据K分布的累... 详细信息

针对传统的雷达K分布海杂波形状参数估计方法在异常样本存在情况下估计精度严重下降的问题,该文提出一种基于支持向量回归(SVR)和样本分位数比值的K分布海杂波形状参数估计方法。首先给定K分布杂波参数和分位数位置的值,根据K分布的累积分布函数计算样本分位数比值及其对数,然后建立以样本分位数比值对数为输入、待估计形状参数为输出的SVR模型,通过交叉验证确定SVR模型的超参数,最后训练SVR模型实现对K分布海杂波形状参数的稳健精确估计。仿真和实测雷达数据表明,所提方法的估计误差低于基于矩的估计方法的估计误差,并且与基于分位数的估计方法具有相近估计性能。此外,相比已有基于分位数的方法,所提方法的超参数容易确定,并且不依赖于查表。

关键词：海杂波 K分布参数估计支持向量回归模型样本分位数