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基于频域数据增强与轻量化YOLO v7模型的成熟期香梨目标检测方法

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农业机械学报 2024年第5期55卷 244-253页

作者：郑文轩杨瑛江苏第二师范学院物理与电子信息学院南京210013

为实现香梨自动化采摘,本文以YOLO v7-S为基础模型,针对果园中香梨果实、果叶和枝干之间相互遮挡,不易精准检测的问题,设计了一种轻量化香梨目标检测M-YOLO v7-SCSN+F模型。该模型采用MobileNetv3作为骨干特征提取网络,引入协同注意力机... 详细信息

为实现香梨自动化采摘,本文以YOLO v7-S为基础模型,针对果园中香梨果实、果叶和枝干之间相互遮挡,不易精准检测的问题,设计了一种轻量化香梨目标检测M-YOLO v7-SCSN+F模型。该模型采用MobileNetv3作为骨干特征提取网络,引入协同注意力机制(Coordinate attention,CA)模块,将YOLO v7-S中的损失函数CIoU替换为SIoU,并联合Normalized Wasserstein distance(NWD)小目标检测机制,以增强网络特征表达能力和检测精度。基于傅里叶变换(Fourier transform,FT)的数据增强方法,通过分析图像频域信息和重建图像振幅分量生成新的图像数据,从而提高模型泛化能力。实验结果表明,改进的M-YOLO v7-SCSN+F模型在验证集上的平均精度均值(mAP)、精确率和召回率分别达到97.23%、97.63%和93.66%,检测速度为69.39 f/s,与Faster R-CNN、SSD、YOLO v3、YOLO v4、YOLO v5s、YOLO v7-S、YOLO v8n、RT-DETR-R50模型在验证集上进行性能比较,其平均精度均值(mAP)分别提高14.50、26.58、3.88、2.40、1.58、0.16、0.07、0.86个百分点。此外,改进的M-YOLO v7-SCSN+F模型内存占用量与YOLO v8n和RT-DETR-R50检测模型对比减少16.47、13.30 MB。本文提出的检测模型对成熟期香梨具有很好的目标检测效果,为背景颜色相近小目标检测提供参考,可为香梨自动化采摘提供有效的技术支持。

关键词：香梨目标检测 YOLO v7 数据增强傅里叶变换注意力机制

一种旁路机制下的低功耗片上网络功率门控设计

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电子与信息学报 2024年第8期46卷 3436-3444页

作者：欧阳一鸣陈志远徐冬雨梁华国合肥工业大学计算机与信息学院合肥230601

随着技术尺寸的缩小,静态功耗在片上网络(NoC)的功耗开销中占据主导地位。功率门控作为一种通用的功耗节约技术,将NoC中空闲模块关闭以降低静态功耗。然而,传统的功率门控技术带来了诸如数据包唤醒延迟,盈亏平衡时间等问题。为了解决上... 详细信息

随着技术尺寸的缩小,静态功耗在片上网络(NoC)的功耗开销中占据主导地位。功率门控作为一种通用的功耗节约技术,将NoC中空闲模块关闭以降低静态功耗。然而,传统的功率门控技术带来了诸如数据包唤醒延迟,盈亏平衡时间等问题。为了解决上述问题,该文提出代替功率门控路由器进行数据包传输的分区旁路传输机制(PBTI),并基于该旁路机制设计了低延迟低功耗的功率门控方案。PBTI使用相互独立的旁路分别处理东西方向传输的数据包,并在旁路内部使用公共的缓冲区以提高缓冲区利用率。PBTI可以在路由器断电时实现数据包的注入、传输和弹出。即使网络中所有的路由器均处于功率门控状态,数据包也可以从源节点传输到目的节点。当流量增大超过PBTI的传输能力时,路由器以列为单位进行统一的唤醒。实验结果表明,与不使用功率门控的NoC相比,所提方案降低了83.4%的静态功耗和17.2%的数据包延迟,同时只额外增加了6.2%的面积开销。相较于常规的功率门控方案该文功率门控设计实现了更低的功耗和延迟,具有显著的优势。

关键词：片上网络功率门控旁路静态功耗

基于多判别器双流生成对抗网络的红外与可见光图像融合

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兵工学报 2024年第6期45卷 1799-1812页

作者：武凌霄康家银姬云翔马寒雁江苏海洋大学电子信息学院江苏连云港222005

针对现有的红外与可见光图像融合方法对源图像信息保留不充分的问题,改进了一种基于多判别器双流生成对抗网络(Generative Adversarial Network,GAN)的红外与可见光图像融合算法。改进的GAN融合框架包含一个生成器与四个判别器,将差分... 详细信息

针对现有的红外与可见光图像融合方法对源图像信息保留不充分的问题,改进了一种基于多判别器双流生成对抗网络(Generative Adversarial Network,GAN)的红外与可见光图像融合算法。改进的GAN融合框架包含一个生成器与四个判别器,将差分图像作为辅助信息,从而进一步提升网络的融合性能。算法中的差分图像不仅被作为源图像的附加信息,引导生成器关注不同模态图像的独特信息,还被用作真实数据分布,协助差分判别器与生成器进行对抗训练。所改进网络模型中,生成器采用双编码器-单解码器结构,其中编码器旨在提取不同模态特征,主要采用密集连接结构,并结合注意力模块;解码器旨在根据联结高维特征重构出融合图像。判别器对输入图像是来自真实图像还是融合图像进行判断,并根据判断的结果对生成器进行约束优化。实验结果表明,相较于对比算法,所提算法在主观判读和客观指标评价两方面均取得了更优异的融合效果。

关键词：图像融合红外图像差分图像生成对抗网络注意力机制

基于Stacking策略的集成BN网络目标威胁评估

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系统工程与电子技术 2024年第2期46卷 586-598页

作者：王紫东高晓光刘晓寒西北工业大学电子信息学院陕西西安710129

现有基于贝叶斯网络的威胁评估采用专家经验确定的朴素结构,其推理评估结果精度欠佳。为此,提出一种融合专家经验与数据观测的基于Stacking策略的集成贝叶斯网络(ensemble Bayesian network,EBN)。首先使用不同搜索空间内的评分优化算... 详细信息

现有基于贝叶斯网络的威胁评估采用专家经验确定的朴素结构,其推理评估结果精度欠佳。为此,提出一种融合专家经验与数据观测的基于Stacking策略的集成贝叶斯网络(ensemble Bayesian network,EBN)。首先使用不同搜索空间内的评分优化算法获得数据观测模型集并进行模型平均;然后使用专家经验朴素模型对平均网络进行修剪,形成威胁约束集合;最后以动态规划为基础,通过该集合限制节点序图扩展,以求取全局最优威胁评估网络。在作战想定中,EBN模型单目标威胁概率推理精度比朴素贝叶斯模型高出10%,在多目标威胁排序任务中,其Spearman系数分布亦优于朴素模型。

关键词：威胁评估贝叶斯网络结构学习约束优化

面向差异化业务保障的自适应信道预约多址接入协议

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西北工业大学学报 2024年第1期42卷 84-91页

作者：刘泽李波杨懋闫中江西北工业大学电子信息学院陕西西安710072

在无中心节点网络中可能存在不同类型的业务,部分高优先级业务具有严格的时延等服务质量(quality of service,QoS)需求。但当网络负载较重时,冲突概率明显提高,使得这些业务的需求难以得到保障,如何设计高效的多址接入协议以保证不同种... 详细信息

在无中心节点网络中可能存在不同类型的业务,部分高优先级业务具有严格的时延等服务质量(quality of service,QoS)需求。但当网络负载较重时,冲突概率明显提高,使得这些业务的需求难以得到保障,如何设计高效的多址接入协议以保证不同种类业务的服务质量是重要的研究方向。信道预约机制是保证QoS的重要方法,但现有信道预约机制对多种业务服务时,通常没有根据服务质量需求和网络状况精细调整预约参数。因此针对以上问题提出了一种面向差异化业务保障的信道预约MAC协议(differentiated service guarantee adaptive reservation mechanism,DSGARM),协议核心思想是针对每种业务的容忍时延需求和网络状况精细提供差异化服务,协议中通过建立的数学模型设计自适应算法,定量计算出满足时延需求的预约参数,能够根据网络状况自适应调整合适的预约参数以保障每一类业务的时延需求。仿真结果说明了提出协议的优势,具有较大的实际意义。

关键词： Ad Hoc网络信道预约机制差异化业务保障

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覆盖整个UHF频段的吸波结构

电子学报 2024年第2期52卷 421-427页

作者：吴昌英高阳马承乾冯富森林西北工业大学电子信息学院陕西西安710072

设计了一种覆盖整个特高频(Ultra-High Frequency,UHF)频段的超宽带吸波结构.利用了磁性材料的磁导率随频率减小而增大的特性,降低了吸波结构性能对频率的敏感性;结合等效电路方法,引入电损耗,进一步改善了吸波结构的低频性能.在整个UH... 详细信息

设计了一种覆盖整个特高频(Ultra-High Frequency,UHF)频段的超宽带吸波结构.利用了磁性材料的磁导率随频率减小而增大的特性,降低了吸波结构性能对频率的敏感性;结合等效电路方法,引入电损耗,进一步改善了吸波结构的低频性能.在整个UHF频段测量了羰基铁粉的介电常数和磁导率,采用遗传算法优化了等效电路参数,采用全波仿真软件优化了结构参数,在低频端对所加工的吸波结构的反射系数进行了测量.测量结果、仿真结果和等效电路结果吻合良好.所设计的吸波结构的相对带宽超过164%,厚度为最低工作频率波长的2.9%.

关键词：吸波结构 UHF频段超宽带羰基铁粉遗传算法

基于四维非线性串扰模型的单跨无中继光传输多维调制设计

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电子学报 2024年第8期52卷 2563-2570页

作者：梁志伟陈斌凌未雷艺合肥工业大学计算机与信息学院安徽合肥230009

随着光通信速率需求的不断提高,光纤中的非线性效应成为了限制信道容量增长的主要因素.针对该问题,本文基于四维(Four-Dimensional,4D)非线性串扰模型和几何整形,提出了抗非线性4D调制设计方法.通过在加性高斯白噪声信道(Additive White... 详细信息

随着光通信速率需求的不断提高,光纤中的非线性效应成为了限制信道容量增长的主要因素.针对该问题,本文基于四维(Four-Dimensional,4D)非线性串扰模型和几何整形,提出了抗非线性4D调制设计方法.通过在加性高斯白噪声信道(Additive White Gaussian Noise,AWGN)和单跨无中继光纤传输系统中的仿真,详细比较了四类不同调制格式(包括分别针对AWGN信道和光纤信道设计的2D和4D调制格式)的传输性能.数值仿真结果表明,基于4D非线性串扰模型和4D空间联合优化的调制格式不仅有较高的线性整形增益还具有较好的非线性容忍性.以5通道的波分复用传输系统为例,优化得到的NL-4D-1024调制与传统正交幅度调制(QAM)和2D整形调制相比,可以分别减少0.8 dB和0.4 dB的发射功率.

关键词：多维度调制格式几何整形非线性串扰模型光纤信道相位噪声

Starlink下行信号的多普勒效应影响分析

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通信学报 2024年第3期45卷 131-141页

作者：李喆林威洪邓伟羊箭锋朱占宇苏州大学电子信息学院江苏苏州215006 嘉兴南湖学院信息工程学院浙江嘉兴314001

准确描述多普勒效应对星链(Starlink)传输性能的影响是理解其独特物理层结构的重要前提,为解决这一问题,首先,建立了星地相对运动下的多普勒效应模型并给出Starlink的最大多普勒效应参数;然后,基于Starlink下行信号的时频域结构和参数... 详细信息

准确描述多普勒效应对星链(Starlink)传输性能的影响是理解其独特物理层结构的重要前提,为解决这一问题,首先,建立了星地相对运动下的多普勒效应模型并给出Starlink的最大多普勒效应参数;然后,基于Starlink下行信号的时频域结构和参数建立多普勒效应下的信号模型;最后,对下行信号中的3种主要组成部分分别建立多普勒效应下的时频域理论特征。通过仿真验证理论结果的正确性,以期为其他现有和将要部署的低轨道地球卫星通信系统的传输可靠性研究提供一定的参考。

关键词：星链低轨道地球卫星多普勒效应下行信号

点渲染方式对量化点云主观质量的影响及算法优化

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西安交通大学学报 2024年第4期58卷 32-40页

作者：陈章尹宇杰冯芸万帅西北工业大学电子信息学院西安710129 河海大学信息学部计算机与信息学院南京210024 皇家墨尔本理工大学工程学院澳大利亚墨尔本VIC3001

为探究点渲染方式对量化点云主观质量的影响并优化渲染算法,设计了不同基础几何体类型和渲染半径计算方式的点云主观质量评价实验。通过威尔科克森符号秩检验和双独立样本T检验,分析了基础几何体类型和最近邻渲染算法对几何和属性量化... 详细信息

为探究点渲染方式对量化点云主观质量的影响并优化渲染算法,设计了不同基础几何体类型和渲染半径计算方式的点云主观质量评价实验。通过威尔科克森符号秩检验和双独立样本T检验,分析了基础几何体类型和最近邻渲染算法对几何和属性量化失真点云主观质量的影响。实验结果表明:基础几何体类型由于混叠程度不同而对主观质量影响不同,基础几何体混叠面积越大则主观质量越低;最近邻渲染算法对主观质量影响不显著,该算法减少了点云渲染后空洞的产生,却增大了混叠程度。在属性失真较小时,最近邻渲染算法效果优于渲染半径固定算法;在属性失真较大时,则劣于渲染半径固定的算法。结合主观实验结果,建立了混叠、空洞失真和基础几何体渲染半径的数学模型,在几何量化采用八叉树剪枝的基础上,通过空间相似性对模型参数进行简化并求解,提出一种利用几何量化参数计算基础几何体渲染半径的算法。与最近邻渲染算法相比,所提算法节省了52%的时间复杂度,渲染点云峰值信噪比提升了12.3%,主观质量分数提升了0.5。研究减少了计算资源,提高了渲染效率,可为渲染器的设计和优化提供参考。

关键词：点云质量评价主观实验点渲染量化失真