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三期相CT图像分割模型的鼻咽癌肿瘤靶区自动勾画研究

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中华放射医学与防护杂志 2024年第2期44卷 111-118页

作者：姚国荣沈恺赵峰王思源陆中杰黄科杰严森祥浙江大学医学院附属第一医院放疗科杭州311121 浙江大学信息与电子工程学院杭州310058

目的探究使用基于3D U-Net结合三期相CT图像的分割模型对鼻咽癌肿瘤原发灶(GTVnx)和转移的区域淋巴结(GTVnd)自动勾画的有效性和可行性。方法回顾性收集215例鼻咽癌病例的电子计算机体层扫描(CT),包括平扫期(CT)、增强期(CTC)和延迟期(C... 详细信息

目的探究使用基于3D U-Net结合三期相CT图像的分割模型对鼻咽癌肿瘤原发灶(GTVnx)和转移的区域淋巴结(GTVnd)自动勾画的有效性和可行性。方法回顾性收集215例鼻咽癌病例的电子计算机体层扫描(CT),包括平扫期(CT)、增强期(CTC)和延迟期(CTD)3个期相共计645组图像。采用随机数字表法,将数据集划分为172例训练集和43例的测试集。设置了包括三期相CT图像模型及期相微调模型共计6个实验组:三期相CT图像模型即仅使用平扫期(CT)A1组、仅使用增强期(CTC)A2组、仅使用延迟期(CTD)A3组和同时使用三期相(All)A4组。期相微调模型:CTC微调B1组和CTD微调B2组。使用Dice相似性系数(DSC)和95%豪斯多夫距离(HD95)作为定量评价指标。结果使用三期相CT(A4)进行GTVnd靶区自动勾画相比于仅使用单期相CT(A1、A2、A3)获得更好的勾画效果(DSC:0.67vs.0.61、0.64、0.64,t=7.48、3.27、4.84,P0.05)。在GTVnd的自动勾画中,B2、B3vs.A1模型具有更好的自动勾画精度(DSC:0.63、0.63vs.0.61,t=4.10、3.03,P<0.01;HD95:58.11、50.31 mmvs.79.23 mm,t=2.75、3.10,P<0.01)。结论使用三期CT扫描对于鼻咽癌GTVnd靶区具有更好的自动勾画效果。通过期相微调模型,可以提升平扫CT图像上GTVnd靶区的自动勾画精度。

关键词：鼻咽癌自动勾画放射治疗深度学习卷积神经网络

时滞SMIB混沌系统的同步及其在通信干扰对消中的应用

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海军工程大学学报 2024年第2期36卷 73-78页

作者：林茜陈云周成李兵海军工程大学电子工程学院武汉430033 海军工程大学信息安全系武汉430033 91428部队浙江宁波315000

在实施通信干扰时,为了消除干扰信号对己方通信的影响,研究了干扰信号对消问题。考虑到混沌的类随机性使得混沌信号可以代替高斯噪声作为通信干扰源达到较好的干扰效果,以时滞SMIB混沌系统为干扰源,证明了存在外干扰时,参数失配的两个时... 详细信息

在实施通信干扰时,为了消除干扰信号对己方通信的影响,研究了干扰信号对消问题。考虑到混沌的类随机性使得混沌信号可以代替高斯噪声作为通信干扰源达到较好的干扰效果,以时滞SMIB混沌系统为干扰源,证明了存在外干扰时,参数失配的两个时滞SMIB混沌系统在线性状态误差反馈控制下达到有误差界的同步的判据,给出了误差界的估计,并进行了仿真验证。结果表明:利用该研究结论,可以在通信接收端对混沌干扰信号进行对消,基本消除混沌干扰对自身的影响。

关键词：混沌同步通信干扰对消时滞系统

隐空间采样与隐蔽特征提取的CR-GAN复杂无线信道建模

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电子学报 2024年第6期52卷 1817-1823页

作者：姜斌程子巍包建荣吕鑫赵宜楠杭州电子科技大学通信工程学院浙江杭州310018 杭州电子科技大学电子信息学院浙江杭州310018

为了更准确地建模随机无线信道,提出一种自适应增强条件生成对抗网络信道建模方法.其采用扩展的生成对抗网络(Generative Adversarial Network,GAN)开展训练,以近似估计无线信道响应,模拟真实无线环境信道.为了改善GAN训练稳定性和学习... 详细信息

为了更准确地建模随机无线信道,提出一种自适应增强条件生成对抗网络信道建模方法.其采用扩展的生成对抗网络(Generative Adversarial Network,GAN)开展训练,以近似估计无线信道响应,模拟真实无线环境信道.为了改善GAN训练稳定性和学习能力,引入条件信息和梯度惩罚项,并提出一种增强条件生成对抗网络框架,用于提取信道隐蔽特征.此外,还提出隐空间采样策略,以增加随机变量与生成数据的互信息量,提高所提框架的信道建模性能.仿真表明:所提框架能很好地模拟复杂无线信道分布.在信噪比为10 dB时,与现有GAN训练方法相比,其归一化均方误差性能改善约24%.

关键词：无线通信深度学习信道建模生成对抗网络

不同介电层对Hf_(x)Zr_(1-x)O_(2)薄膜铁电性能影响的研究进展

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半导体技术 2024年第4期49卷 297-309页

作者：袁晓博何慧凯唐文涛刘宗芳苏铭吉中国电子科技南湖研究院浙江嘉兴314000 浙江大学信息与电子工程学院杭州310058

近年来,铁电Hf_(x)Zr_(1-x)O_(2)(HZO)薄膜受到越来越多的关注,但是铁电层与电极材料层以及铁电层与半导体衬底层之间的界面问题并没有得到解决,阻碍了HZO薄膜的进一步应用。总结了通过引入不同介电层材料,如Al_(2)O_(3)、ZrO_(2)、HfO_... 详细信息

近年来,铁电Hf_(x)Zr_(1-x)O_(2)(HZO)薄膜受到越来越多的关注,但是铁电层与电极材料层以及铁电层与半导体衬底层之间的界面问题并没有得到解决,阻碍了HZO薄膜的进一步应用。总结了通过引入不同介电层材料,如Al_(2)O_(3)、ZrO_(2)、HfO_(2)、Ta_(2)O_5等,调节HZO薄膜铁电性能的方法及其机理;详细介绍了各种介电层材料作为封盖层对HZO薄膜铁电性能的影响,如对HZO薄膜提供平面内应力、控制铁电层的晶粒尺寸及作为铁电层形核核心的作用;最后,总结并展望了利用介电层调控HZO薄膜铁电性能的一般规律,为后续相关研究的开展提供了指导。

关键词：铁电性能 HZO薄膜介电层 Al_(2)O_(3) ZrO_(2)

提高超导纳米线单光子探测器计数率的室温读出电路

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激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 202-206页

作者：巫君杰董玉奇张成俊万旭骁邵峰丁钰蒋燕阳吕超林南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044 赋同量子科技(浙江)有限公司浙江嘉兴314100 无锡学院电子信息工程学院江苏无锡214105

计数率是超导纳米线单光子探测器(SNSPD)的重要参数,介绍了一种在室温端提高SNSPD计数率的方法及其测量装置。首先,基于SNSPD系统的分布式电路模型,仿真分析了信号传输完整性和计数率的影响因素;进而,通过引入极低漏热柔性线解决信号完... 详细信息

计数率是超导纳米线单光子探测器(SNSPD)的重要参数,介绍了一种在室温端提高SNSPD计数率的方法及其测量装置。首先,基于SNSPD系统的分布式电路模型,仿真分析了信号传输完整性和计数率的影响因素;进而,通过引入极低漏热柔性线解决信号完整性问题,实现在室温端串联电阻提升SNSPD计数率的系统。通过室温端串联150Ω的电阻,在不影响SNSPD系统探测效率以及暗计数率的基础上,器件的计数率提高5.3倍,该方法操作简单,可以满足实时提高SNSPD计数率的需求。

关键词：超导纳米线单光子探测器计数率串联电阻分布式电路模型

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面向图数转化的曲线提取与细化神经网络

中国图象图形学报 2024年第4期29卷 1030-1040页

作者：周其当刘春晓吕金龙冯才博浙江工商大学信息与电子工程学院杭州310018 浙江工商大学计算机科学与技术学院杭州310018

目的曲线图是数据呈现的重要形式,但在没有原始数据的情况下难以查询其中的具体数值。现有的图数转化算法需要大量的人工辅助操作去除图表中网格线等干扰,具有机械重复性且需大量人力的缺点。另外,图像压缩与缩放等攻击会降低图像质量... 详细信息

目的曲线图是数据呈现的重要形式,但在没有原始数据的情况下难以查询其中的具体数值。现有的图数转化算法需要大量的人工辅助操作去除图表中网格线等干扰,具有机械重复性且需大量人力的缺点。另外,图像压缩与缩放等攻击会降低图像质量,导致图数转化的准确度进一步降低。为了解决上述问题,本文提出了一个基于曲线提取与细化神经网络的图数转化算法。方法首先,提出了基于侧结构引导与拉普拉斯卷积的曲线提取神经网络(side structure guidance and Laplace convolution based curve extraction neural network,SLCENet),以轻量化的模型解决了现有曲线提取方法中的池化操作导致的边界模糊问题,提高了曲线提取的准确度。其次,为了减小曲线线宽对图数转化造成的误差,并平衡计算复杂度和准确度,设计了10个能够反映曲线走势的特征,提出了基于曲线走势特征和多层感知机的曲线细化方法(curve trend features and MLP based curve thinning method,CMCT),实现了曲线细化的高精度。最后,利用PaddleOCR(paddle optical character recognition)定位并识别坐标轴上的坐标标签,建立起坐标轴坐标与像素坐标的变换关系,通过坐标变换完成图数转化任务。结果在曲线提取方面,本文方法 SLCENet的全局最优阈值指标(optimal dataset scale,ODS)达到了0.985,在分辨率为640×480像素的图像上的运行速度达到了0.043 s/幅,在兼顾曲线提取准确度和运行速度的情况下达到了最好的性能。在图数转化方面,本文方法的归一化均值误差(normalized mean error,NME)达到了0.79,运行速度达到了0.83 s/幅。结论提出的方法实现了全自动高精度的图数转化目标。与现有方法相比,在保持较小计算量的情况下兼具准确度高和运行速度快的特点,摆脱了图数转化需要大量人工交互辅助的限制。

关键词：曲线图数据转化曲线提取曲线细化拉普拉斯卷积卷积神经网络(CNN)

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结合图像块比较与残差图估计的人脸伪造检测

中国图象图形学报 2024年第2期29卷 457-467页

作者：冯才博刘春晓王昱烨周其当浙江工商大学计算机科学与技术学院杭州310018 浙江工商大学信息与电子工程学院杭州310018

目的由于不同伪造类型样本的数据分布差距较大,现有人脸伪造检测方法的准确度不够高,而且泛化性能差。为此,本文引入“图像块归属纯净性”和“残差图估计可靠性”的概念,提出了基于图像块比较和残差图估计的人脸伪造检测方法。方法除... 详细信息

目的由于不同伪造类型样本的数据分布差距较大,现有人脸伪造检测方法的准确度不够高,而且泛化性能差。为此,本文引入“图像块归属纯净性”和“残差图估计可靠性”的概念,提出了基于图像块比较和残差图估计的人脸伪造检测方法。方法除了骨干网络,本文的人脸伪造检测神经网络主要由纯净图像块比较模块和可靠残差图估计模块两部分组成。为了避免在同时包含人脸和背景像素的图像块上提取的混杂特征对于图像块比较的干扰,纯净图像块比较模块中选择只包含人脸像素的纯净人脸图像块和只包含背景像素的纯净背景图像块,通过比较两种图像块纯净特征之间的差异来检测伪造图像,图像块的纯净性保障了特征提取的纯净性,从而提高了特征比较的鲁棒性。考虑到靠近伪造边缘的像素比远离伪造边缘的像素具有较高的残差估计准确度,本文在可靠残差图估计模块中根据像素到伪造边缘的距离设计了一个距离场加权的残差损失来引导网络的训练过程,使网络重点关注输入图像与对应真实图像在伪造边缘附近的差异,对于可靠信息的关注进一步增强了伪造检测的鲁棒性。结果在FF++(FaceForensics++)数据集上的测试结果显示:与对比算法中性能最好的F2Trans-B相比,本文方法的准确率和AUC(area under the ROC curve)指标分别提高了2.49%和3.31%,在FS(FaceSwap)与F2F(Face2Face)两种伪造数据上的准确率指标分别提高了6.01%和3.99%。在泛化性能方面,与11种已有方法在交叉数据集上的测试结果显示:本文方法与其中性能最好的方法相比,在CDF(Celeb-DF)数据集上的视频AUC指标和图像AUC指标分别提高了1.85%和1.03%。结论与对比方法相比,由于提高了特征信息的纯净性和可靠性,本文提出的人脸图像伪造检测模型的泛化能力和准确率优于对比方法。

关键词：人脸图像伪造检测深度伪造多任务学习泛化性能像素级监督卷积神经网络

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波长可调的量子点纠缠光源（特邀）

光子学报 2024年第5期 104-117页

作者：陈晨刘峰浙江大学信息与电子工程学院极端光学技术与仪器全国重点实验室

可按需产生纠缠光子对的量子光源是光量子网络中的重要组成部分。半导体量子点可确定性地产生高纠缠保真度的光子对。基于量子点构建量子网络所需的量子中继单元时，需要多个发光波长一致的高质量纠缠光源。然而量子点形貌、组分和应力... 详细信息

可按需产生纠缠光子对的量子光源是光量子网络中的重要组成部分。半导体量子点可确定性地产生高纠缠保真度的光子对。基于量子点构建量子网络所需的量子中继单元时，需要多个发光波长一致的高质量纠缠光源。然而量子点形貌、组分和应力的不均一性严重限制了基于量子点的量子中继器的可扩展性。国内外研究团队发展了多种量子点生长后调节技术，成功调节量子点精细结构劈裂并通过联合多个调节自由度实现多维度的调节。本文综述了目前联合多个调节自由度实现发光波长和精细结构劈裂均能调控的实验方案，总结了不同方案的调节方法和研究现状，并介绍了将量子点与光学微腔相结合通过Purcell效应能进一步提升纠缠光源的性能。最后，对该领域的未来发展进行展望。

关键词：自组装量子点纠缠光源精细结构劈裂联合调控光学微腔

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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