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2015年 第37卷 第11期
2015, 37(11): 2541-2547.
doi: 10.11999/JEIT150483
摘要:
水下图像成像过程与雾天图像虽然类似，但因水对光的选择性吸收和光的散射作用，水下图像存在颜色衰减并呈现蓝(绿)色基调，传统的去雾方法用于水下图像复原时效果欠佳。针对这类方法出现的缺点，该文根据先去除颜色失真后去除背景散射的思路，提出一种新的水下图像复原方法。结合光在水中的衰减特性，提出适用于水下图像的颜色失真去除方法，并利用散射系数与波长的关系修正各通道透射率；另外，该文改进的背景光估计方法可有效避免人工光源、白色物体、噪声等影响。实验结果证明，该文方法在恢复场景物体原本颜色和去除背景散射方面效果良好。
水下图像成像过程与雾天图像虽然类似，但因水对光的选择性吸收和光的散射作用，水下图像存在颜色衰减并呈现蓝(绿)色基调，传统的去雾方法用于水下图像复原时效果欠佳。针对这类方法出现的缺点，该文根据先去除颜色失真后去除背景散射的思路，提出一种新的水下图像复原方法。结合光在水中的衰减特性，提出适用于水下图像的颜色失真去除方法，并利用散射系数与波长的关系修正各通道透射率；另外，该文改进的背景光估计方法可有效避免人工光源、白色物体、噪声等影响。实验结果证明，该文方法在恢复场景物体原本颜色和去除背景散射方面效果良好。
2015, 37(11): 2548-2554.
doi: 10.11999/JEIT150303
摘要:
体绘制技术生成的图像中丢失了深度信息，已有的增强深度感知方法通常只针对某些结构区域，牺牲其它结构信息的同时又直接修改体绘制算法。面向光线投射体绘制算法，该文提出一种增强深度感知的方法，不直接修改光线投射算法。投影均匀网格到体数据表面，网格跟随表面变形后经光线投射绘制在结果图像中，用户根据变形网格能够感知图像中的深度信息。同时，为突显变形网格所反映的深度信息，对投影后的网格线进行深度相关的着色，并添加投影辅助线以连接不同深度表面上的投影网格。算法在统一计算设备架构下并行执行后，不仅能够实时生成图像支持用户的交互控制，且图像中增强深度感知的效果明显，特别是当体数据包含多个分离或者交叉物体时。
体绘制技术生成的图像中丢失了深度信息，已有的增强深度感知方法通常只针对某些结构区域，牺牲其它结构信息的同时又直接修改体绘制算法。面向光线投射体绘制算法，该文提出一种增强深度感知的方法，不直接修改光线投射算法。投影均匀网格到体数据表面，网格跟随表面变形后经光线投射绘制在结果图像中，用户根据变形网格能够感知图像中的深度信息。同时，为突显变形网格所反映的深度信息，对投影后的网格线进行深度相关的着色，并添加投影辅助线以连接不同深度表面上的投影网格。算法在统一计算设备架构下并行执行后，不仅能够实时生成图像支持用户的交互控制，且图像中增强深度感知的效果明显，特别是当体数据包含多个分离或者交叉物体时。
2015, 37(11): 2555-2563.
doi: 10.11999/JEIT150619
摘要:
该文针对现有的基于图的流形排序的显著性目标检测方法中仅使用k-正则图刻画各个节点的空间连接性的不足以及先验背景假设过于理想化的缺陷，提出一种改进的方法，旨在保持高查全率的同时，提高准确率。在构造图模型时，先采用仿射传播聚类将各超像素(节点)自适应地划分为不同的颜色类，在传统的k-正则图的基础上，将属于同一颜色类且空间上位于同一连通区域的各个节点也连接在一起；而在选取背景种子点时，根据边界连接性赋予位于图像边界的超像素不同的背景权重，采用图割方法筛选出真正的背景种子点；最后，采用经典的流形排序算法计算显著性。在常用的MSRA-1000和复杂的SOD数据库上同7种流行算法的4种量化评价指标的实验对比证明了所提改进算法的有效性和优越性。
该文针对现有的基于图的流形排序的显著性目标检测方法中仅使用k-正则图刻画各个节点的空间连接性的不足以及先验背景假设过于理想化的缺陷，提出一种改进的方法，旨在保持高查全率的同时，提高准确率。在构造图模型时，先采用仿射传播聚类将各超像素(节点)自适应地划分为不同的颜色类，在传统的k-正则图的基础上，将属于同一颜色类且空间上位于同一连通区域的各个节点也连接在一起；而在选取背景种子点时，根据边界连接性赋予位于图像边界的超像素不同的背景权重，采用图割方法筛选出真正的背景种子点；最后，采用经典的流形排序算法计算显著性。在常用的MSRA-1000和复杂的SOD数据库上同7种流行算法的4种量化评价指标的实验对比证明了所提改进算法的有效性和优越性。
2015, 37(11): 2564-2570.
doi: 10.11999/JEIT150124
摘要:
在中医舌诊客观化研究进程中，以2维舌图像为基础进行分析所获得的舌体特征信息有限，制约了舌诊的客观化发展。在将光度立体法用于静态舌模型表面3维重建的可行性研究基础之上，为了对真实舌体表面进行3维重建，该文设计一种舌体3维动态信息采集系统，用于舌像采集；然后采用光度立体法依次求出舌体表面的法向量、纹理反射率和深度信息，并基于DirectX进行3维显示；最后针对舌体表面高光区域对重建结果的影响，采用高光剔除算法剔除高光。经高光剔除后的重建结果和原来相比，在重建精度和鲁棒性等方面都有更好的表现。经实验证实，该重建方法的平均相对误差约为7.24%，重建结果可形象地表达舌体的表面形态和齿痕等细节信息，可辅助中医进行诊断。
在中医舌诊客观化研究进程中，以2维舌图像为基础进行分析所获得的舌体特征信息有限，制约了舌诊的客观化发展。在将光度立体法用于静态舌模型表面3维重建的可行性研究基础之上，为了对真实舌体表面进行3维重建，该文设计一种舌体3维动态信息采集系统，用于舌像采集；然后采用光度立体法依次求出舌体表面的法向量、纹理反射率和深度信息，并基于DirectX进行3维显示；最后针对舌体表面高光区域对重建结果的影响，采用高光剔除算法剔除高光。经高光剔除后的重建结果和原来相比，在重建精度和鲁棒性等方面都有更好的表现。经实验证实，该重建方法的平均相对误差约为7.24%，重建结果可形象地表达舌体的表面形态和齿痕等细节信息，可辅助中医进行诊断。
2015, 37(11): 2571-2577.
doi: 10.11999/JEIT141646
摘要:
当前基于增量主成分分析(PCA)学习的跟踪方法存在两个问题，首先，观测模型没有考虑目标外观变化的连续性；其次，当目标外观的低维流行分布为非线性结构时，基于固定频率更新模型的增量PCA学习不能适应子空间模型的变化。为此，该文首先基于目标外观变化的连续性，在子空间模型中提出更合理的目标先验概率分布假设。然后，根据当前跟踪结果与子空间模型之间的匹配程度，自适应调整遗忘比例因子，使得子空间模型更能适应目标外观变化。实验结果验证了所提方法能有效提高跟踪的鲁棒性和精度。
当前基于增量主成分分析(PCA)学习的跟踪方法存在两个问题，首先，观测模型没有考虑目标外观变化的连续性；其次，当目标外观的低维流行分布为非线性结构时，基于固定频率更新模型的增量PCA学习不能适应子空间模型的变化。为此，该文首先基于目标外观变化的连续性，在子空间模型中提出更合理的目标先验概率分布假设。然后，根据当前跟踪结果与子空间模型之间的匹配程度，自适应调整遗忘比例因子，使得子空间模型更能适应目标外观变化。实验结果验证了所提方法能有效提高跟踪的鲁棒性和精度。
2015, 37(11): 2578-2586.
doi: 10.11999/JEIT150143
摘要:
该文针对抠图中前背景颜色歧义这一难题，提出快速随机纹理算法来对颜色信息进行有效的补偿，先对原始图像进行稠密抽取得到初始纹理，后经随机投影降维，再根据前背景交叠度选择最优通道生成随机纹理图。结合生成的纹理信息，设计了空间、颜色、纹理联合样本选择指标。接着，综合考虑局部近邻和非局部近邻的作用，对样本选择代价进行滤波。最后论证近邻迭代滤波与全局能量方程平滑的关系，推导了后期迭代平滑公式。实验结果表明，基于随机纹理的代价滤波式抠图在前背景颜色分布近似时，能够取得视觉和定量上更好的结果。
该文针对抠图中前背景颜色歧义这一难题，提出快速随机纹理算法来对颜色信息进行有效的补偿，先对原始图像进行稠密抽取得到初始纹理，后经随机投影降维，再根据前背景交叠度选择最优通道生成随机纹理图。结合生成的纹理信息，设计了空间、颜色、纹理联合样本选择指标。接着，综合考虑局部近邻和非局部近邻的作用，对样本选择代价进行滤波。最后论证近邻迭代滤波与全局能量方程平滑的关系，推导了后期迭代平滑公式。实验结果表明，基于随机纹理的代价滤波式抠图在前背景颜色分布近似时，能够取得视觉和定量上更好的结果。
2015, 37(11): 2587-2593.
doi: 10.11999/JEIT141447
摘要:
图像质量评价在数字图像处理中应用广泛，无参考图像质量评价更是近些年来的研究热点。该文提出一种基于局部结构的无参考图像质量评价方法，该方法首先利用局部梯度选择强边缘区域，然后通过强边缘的信息来评价图像的质量。该方法的创新之处在于：基于局部最大梯度的像素点质量评价；利用强边缘点的局部质量来估计全局图像质量。该方法可以同时评价噪声图像和模糊图像，图像失真越严重，该方法的评价分数就越低。与图像质量评价数据库的主观评价结果比较表明，该文方法与主观评价结果相关性很强，能很好地反映图像质量的视觉感知效果。
图像质量评价在数字图像处理中应用广泛，无参考图像质量评价更是近些年来的研究热点。该文提出一种基于局部结构的无参考图像质量评价方法，该方法首先利用局部梯度选择强边缘区域，然后通过强边缘的信息来评价图像的质量。该方法的创新之处在于：基于局部最大梯度的像素点质量评价；利用强边缘点的局部质量来估计全局图像质量。该方法可以同时评价噪声图像和模糊图像，图像失真越严重，该方法的评价分数就越低。与图像质量评价数据库的主观评价结果比较表明，该文方法与主观评价结果相关性很强，能很好地反映图像质量的视觉感知效果。
2015, 37(11): 2594-2600.
doi: 10.11999/JEIT150364
摘要:
为了提高边缘检测精确度与抗噪性能，该文提出一种基于保角相位的图像边缘检测新方法。该方法首先利用保角单演信号能够表达不同本征维数的图像局部结构的特点，采用指数函数计算相位偏差，有效地抑制了相位一致模型边缘检测中产生的伪边缘和噪声，提高了边缘检测的精确度；其次，利用Poisson核在空域中有解析表示的优势，降低了算法复杂度。仿真实验结果表明，与现有的相位一致性图像边缘检测方法相比，该方法提取的图像边缘更精确、更完整、更均匀，对噪声具有更好的鲁棒性，同时，计算复杂度较低。
为了提高边缘检测精确度与抗噪性能，该文提出一种基于保角相位的图像边缘检测新方法。该方法首先利用保角单演信号能够表达不同本征维数的图像局部结构的特点，采用指数函数计算相位偏差，有效地抑制了相位一致模型边缘检测中产生的伪边缘和噪声，提高了边缘检测的精确度；其次，利用Poisson核在空域中有解析表示的优势，降低了算法复杂度。仿真实验结果表明，与现有的相位一致性图像边缘检测方法相比，该方法提取的图像边缘更精确、更完整、更均匀，对噪声具有更好的鲁棒性，同时，计算复杂度较低。
2015, 37(11): 2601-2607.
doi: 10.11999/JEIT150468
摘要:
为了更好地解决高维数据矩阵低秩稀疏分解问题，该文提出以Max-范数凸化秩函数的Max极小化模型，并给出该模型的相应算法。在对新模型计算复杂性分析的基础上，该文进一步提出了Max约束模型，改进模型不仅在分解问题中效果良好，且相应的投影梯度算法具有更强的时效性。实验结果表明，该文提出的两组模型对于低秩稀疏分解问题均行之有效。
为了更好地解决高维数据矩阵低秩稀疏分解问题，该文提出以Max-范数凸化秩函数的Max极小化模型，并给出该模型的相应算法。在对新模型计算复杂性分析的基础上，该文进一步提出了Max约束模型，改进模型不仅在分解问题中效果良好，且相应的投影梯度算法具有更强的时效性。实验结果表明，该文提出的两组模型对于低秩稀疏分解问题均行之有效。
2015, 37(11): 2608-2612.
doi: 10.11999/JEIT150179
摘要:
针对全变分算法在压缩感知磁共振成像(CS-MRI)重构过程中存在阶梯效应的问题，该文研究3种基于全变分扩展方法的CS-MRI成像算法，即高阶全变分、总广义变分和组合稀疏全变分，并将其与平移不变离散小波稀疏基相结合，建立稀疏模型，采用快速复合分裂算法求解CS-MRI重构的凸优化问题。同时，讨论了全变分及其扩展方法对两种不同磁共振图像数据和径向欠采样模式重构CS-MRI的精度。实验结果表明，基于全变分扩展的重构算法能有效解决全变分重建中存在阶梯效应的缺点；另外，相比高阶全变分和总广义变分重构算法，组合稀疏全变分方法具有更好的重建效果，获得更高重构信噪比。
针对全变分算法在压缩感知磁共振成像(CS-MRI)重构过程中存在阶梯效应的问题，该文研究3种基于全变分扩展方法的CS-MRI成像算法，即高阶全变分、总广义变分和组合稀疏全变分，并将其与平移不变离散小波稀疏基相结合，建立稀疏模型，采用快速复合分裂算法求解CS-MRI重构的凸优化问题。同时，讨论了全变分及其扩展方法对两种不同磁共振图像数据和径向欠采样模式重构CS-MRI的精度。实验结果表明，基于全变分扩展的重构算法能有效解决全变分重建中存在阶梯效应的缺点；另外，相比高阶全变分和总广义变分重构算法，组合稀疏全变分方法具有更好的重建效果，获得更高重构信噪比。
2015, 37(11): 2613-2620.
doi: 10.11999/JEIT150318
摘要:
该文利用局部正交约束，采用反向投影策略，提出一种基于算子的信号自适应分解方法。该方法将输入信号建模为多个基本信号和一个残差信号之和，并且基本信号落在所定义算子的零空间中。通过仿真和实际信号的实验，展示了所提算法对于解决信号处理中的模式混叠问题的可行性，有效性和实用性。
该文利用局部正交约束，采用反向投影策略，提出一种基于算子的信号自适应分解方法。该方法将输入信号建模为多个基本信号和一个残差信号之和，并且基本信号落在所定义算子的零空间中。通过仿真和实际信号的实验，展示了所提算法对于解决信号处理中的模式混叠问题的可行性，有效性和实用性。
2015, 37(11): 2621-2627.
doi: 10.11999/JEIT150390
摘要:
该文针对全盲条件下单接收天线的空时分组码(STBC)识别问题，提出一种基于四阶累积量识别方法。使用接收信号的四阶累积量作为特征参数，利用高阶累积量对零均值高斯噪声不敏感的特性，首先求取各种STBC的四阶累积量理论值，再对采样信号四阶累积量进行区间检测，从而实现STBC的识别。该算法不需要信道信息和噪声参数，仿真结果表明，该算法在单天线条件下性能较好。
该文针对全盲条件下单接收天线的空时分组码(STBC)识别问题，提出一种基于四阶累积量识别方法。使用接收信号的四阶累积量作为特征参数，利用高阶累积量对零均值高斯噪声不敏感的特性，首先求取各种STBC的四阶累积量理论值，再对采样信号四阶累积量进行区间检测，从而实现STBC的识别。该算法不需要信道信息和噪声参数，仿真结果表明，该算法在单天线条件下性能较好。
2015, 37(11): 2628-2633.
doi: 10.11999/JEIT150298
摘要:
针对大规模的离散傅里叶变换(DFT)调制滤波器组设计算法复杂度高的问题，该文提出一种基于无约束优化的快速设计算法。该算法将两个原型滤波器的设计问题归结为一个无约束优化问题,将滤波器组的传递失真，混叠失真以及原型滤波器阻带能量的加权和作为目标函数。进而，采用双迭代机制来求解该优化问题。在单步迭代中，运用矩阵求逆的等效条件和Toeplitz矩阵求逆的快速算法，显著地降低了迭代的计算代价。仿真对比表明,与已有的设计算法相比,新算法计算代价低 ,可以得到整体性能更好的滤波器组,并且可以快速设计大规模的滤波器组。
针对大规模的离散傅里叶变换(DFT)调制滤波器组设计算法复杂度高的问题，该文提出一种基于无约束优化的快速设计算法。该算法将两个原型滤波器的设计问题归结为一个无约束优化问题,将滤波器组的传递失真，混叠失真以及原型滤波器阻带能量的加权和作为目标函数。进而，采用双迭代机制来求解该优化问题。在单步迭代中，运用矩阵求逆的等效条件和Toeplitz矩阵求逆的快速算法，显著地降低了迭代的计算代价。仿真对比表明,与已有的设计算法相比,新算法计算代价低 ,可以得到整体性能更好的滤波器组,并且可以快速设计大规模的滤波器组。
2015, 37(11): 2634-2641.
doi: 10.11999/JEIT150106
摘要:
异构信息网络聚类分析是当前的热点研究问题之一。利用异构信息网络的稀疏性，该文提出一种基于嵌入技术的星型模式的异构信息网络的快速聚类算法。首先从相容的角度将异构信息网络转化为若干个相容的二部图，使用随机映射和一种线性时间求解程序快速计算出每个二部图的近似通勤距离嵌入，每个嵌入都存在一个子集指示目标数据集；然后，使用这些指示子集构建一个通用的聚类模型；最后，将所有指示子集的类设置标号，通过计算指示同一目标对象的指示数据与标号相同类的中心点的加权距离总和，同时划分所有的指示子集，从而快速获得通用模型的极小值。通过理论分析及实验验证，该文算法聚类速度快，聚类准确率高。
异构信息网络聚类分析是当前的热点研究问题之一。利用异构信息网络的稀疏性，该文提出一种基于嵌入技术的星型模式的异构信息网络的快速聚类算法。首先从相容的角度将异构信息网络转化为若干个相容的二部图，使用随机映射和一种线性时间求解程序快速计算出每个二部图的近似通勤距离嵌入，每个嵌入都存在一个子集指示目标数据集；然后，使用这些指示子集构建一个通用的聚类模型；最后，将所有指示子集的类设置标号，通过计算指示同一目标对象的指示数据与标号相同类的中心点的加权距离总和，同时划分所有的指示子集，从而快速获得通用模型的极小值。通过理论分析及实验验证，该文算法聚类速度快，聚类准确率高。
2015, 37(11): 2642-2649.
doi: 10.11999/JEIT150273
摘要:
端信息跳变是目前主动网络防御领域的研究热点之一。该文构建了固定策略下的定时隙端信息跳变模型，分析了固定跳变周期引起的防御收益下降和跳变边界数据包丢失造成的服务损失问题。提出了基于非广延熵和Sibson熵融合的实时网络异常度量算法，在此基础上设计了端信息跳变周期和跳变空间自调整策略，构建了主动网络防御模型，提高了防御收益。给出了基于网络时延预测的跳变周期拉伸策略，保证了跳变边界的服务质量。理论分析与仿真实验结果表明了所提模型在网络防御中的有效性和良好的服务性。
端信息跳变是目前主动网络防御领域的研究热点之一。该文构建了固定策略下的定时隙端信息跳变模型，分析了固定跳变周期引起的防御收益下降和跳变边界数据包丢失造成的服务损失问题。提出了基于非广延熵和Sibson熵融合的实时网络异常度量算法，在此基础上设计了端信息跳变周期和跳变空间自调整策略，构建了主动网络防御模型，提高了防御收益。给出了基于网络时延预测的跳变周期拉伸策略，保证了跳变边界的服务质量。理论分析与仿真实验结果表明了所提模型在网络防御中的有效性和良好的服务性。
2015, 37(11): 2650-2656.
doi: 10.11999/JEIT150252
摘要:
为了解决分布式卫星光网络波长路由分配复杂的问题，论文提出基于小窗口策略的蚁群优化算法。采用链路可持续时间和波长空闲率作为启发函数，在实现负载均衡的同时，降低网络的拥塞率；引入小窗口策略引导蚂蚁在最小路由请求区域内进行选路，提高了算法的收敛速度；通过计算相邻链路空闲波长的交集，实现了由单只蚂蚁同时完成路由选择和波长分配。对单主星和双主星两种场景下的算法性能进行了仿真分析，结果表明：与经典的Dijkstra+FF算法相比较，单主星和双主星时的网络拥塞率最高分别降低了0.5和0.7，网络资源利用率改善最高可达到0.45和0.50。
为了解决分布式卫星光网络波长路由分配复杂的问题，论文提出基于小窗口策略的蚁群优化算法。采用链路可持续时间和波长空闲率作为启发函数，在实现负载均衡的同时，降低网络的拥塞率；引入小窗口策略引导蚂蚁在最小路由请求区域内进行选路，提高了算法的收敛速度；通过计算相邻链路空闲波长的交集，实现了由单只蚂蚁同时完成路由选择和波长分配。对单主星和双主星两种场景下的算法性能进行了仿真分析，结果表明：与经典的Dijkstra+FF算法相比较，单主星和双主星时的网络拥塞率最高分别降低了0.5和0.7，网络资源利用率改善最高可达到0.45和0.50。
2015, 37(11): 2657-2663.
doi: 10.11999/JEIT150450
摘要:
基于分布式天线的全双工中继系统结合了全双工中继两跳同时同频传输的能力和分布式天线高效覆盖的特性，为提升小区边缘和严重阴影衰落区域的频谱效率提供了一种有效途径。在自干扰抵消非理想的多用户场景下，利用分布式多天线波束成形可实现对系统中自干扰和多用户干扰的联合抑制。为此，该文首先建立了在各分布式天线节点独立发射功率约束下最大化多用户端到端和速率的最优化系统模型，进而提出一种双层迭代算法，解决原问题的非凸性求解难题。仿真结果验证了算法的有效性，表明在多用户分布式天线全双工中继系统中，所提波束成形设计能够有效抑制自干扰和多用户干扰，显著提高系统频谱效率。
基于分布式天线的全双工中继系统结合了全双工中继两跳同时同频传输的能力和分布式天线高效覆盖的特性，为提升小区边缘和严重阴影衰落区域的频谱效率提供了一种有效途径。在自干扰抵消非理想的多用户场景下，利用分布式多天线波束成形可实现对系统中自干扰和多用户干扰的联合抑制。为此，该文首先建立了在各分布式天线节点独立发射功率约束下最大化多用户端到端和速率的最优化系统模型，进而提出一种双层迭代算法，解决原问题的非凸性求解难题。仿真结果验证了算法的有效性，表明在多用户分布式天线全双工中继系统中，所提波束成形设计能够有效抑制自干扰和多用户干扰，显著提高系统频谱效率。
2015, 37(11): 2664-2671.
doi: 10.11999/JEIT150137
摘要:
该文研究频率选择性信道中多用户点对点分布式中继网络波束形成技术。为了均衡源节点与中继节点以及中继节点与目标节点之间的频率选择性信道，该文提出的波束形成技术在中继节点上采用有限长响应滤波器和滤波而后转发的中继数据传输方法，以最小化中继节点的发射总功率为目标，同时满足所有目标节点的服务质量(QoS)。该波束形成优化问题的直接形式由于其非凸性而难以求得最优解。该文采用半定松弛(SDP)方法将其近似为凸优化问题，进而可以用内点法高效快速求解。仿真结果表明，相较于传统的放大而后转发的波束形成技术，所提波束形成方法能有效提高频率选择性信道中多用户中继网络的性能。
该文研究频率选择性信道中多用户点对点分布式中继网络波束形成技术。为了均衡源节点与中继节点以及中继节点与目标节点之间的频率选择性信道，该文提出的波束形成技术在中继节点上采用有限长响应滤波器和滤波而后转发的中继数据传输方法，以最小化中继节点的发射总功率为目标，同时满足所有目标节点的服务质量(QoS)。该波束形成优化问题的直接形式由于其非凸性而难以求得最优解。该文采用半定松弛(SDP)方法将其近似为凸优化问题，进而可以用内点法高效快速求解。仿真结果表明，相较于传统的放大而后转发的波束形成技术，所提波束形成方法能有效提高频率选择性信道中多用户中继网络的性能。
2015, 37(11): 2672-2677.
doi: 10.11999/JEIT150026
摘要:
该文针对时变频率选择性衰落信道下高阶连续相位调制(CPM)信号盲均衡中存在的均衡性能较差、复杂度较高以及收敛速度慢等问题，从双向自适应信道均衡的角度出发，将线性调制信号均衡中使用的前后向自适应软输入软输出(FABA-SISO)算法推广，建立一种新的基于FABA-SISO的信道盲均衡方法，并结合逐幸存处理(PSP)思想和Kalman滤波，提出一种适用于高阶CPM信号的自适应盲均衡算法。该算法通过使用FABA-SISO算法，同时利用过去、现在和将来的观察数据进行Kalman滤波信道估计，有效改善了信道估计的精度，同时使用PSP算法来降低系统的复杂度，使得算法具有较好的工程应用性。仿真结果表明所提算法具有良好的盲均衡性能以及收敛性。
该文针对时变频率选择性衰落信道下高阶连续相位调制(CPM)信号盲均衡中存在的均衡性能较差、复杂度较高以及收敛速度慢等问题，从双向自适应信道均衡的角度出发，将线性调制信号均衡中使用的前后向自适应软输入软输出(FABA-SISO)算法推广，建立一种新的基于FABA-SISO的信道盲均衡方法，并结合逐幸存处理(PSP)思想和Kalman滤波，提出一种适用于高阶CPM信号的自适应盲均衡算法。该算法通过使用FABA-SISO算法，同时利用过去、现在和将来的观察数据进行Kalman滤波信道估计，有效改善了信道估计的精度，同时使用PSP算法来降低系统的复杂度，使得算法具有较好的工程应用性。仿真结果表明所提算法具有良好的盲均衡性能以及收敛性。
2015, 37(11): 2678-2684.
doi: 10.11999/JEIT150227
摘要:
针对无线网络存在安全威胁和能量受限的问题，该文研究了基于ST(Save-then-Transmit)协议的能量收集型高斯窃听信道的安全通信。首先，对系统安全速率最大化进行研究；其次，为进一步提高系统安全速率，给出了协作抗干扰方案，并讨论了该方案提高安全速率的充分必要条件，且提出了该方案下安全速率的迭代优化算法；最后，给出了一种复杂度低的单辅助端的选择方案。仿真结果表明，第1种优化方案明显提高了系统的安全速率；第2种协作抗干扰方案可进一步提高系统的安全速率且收敛速度较快；当原能量收集型高斯窃听信道不能进行安全通信时，协作抗干扰方案可在一定条件下实现安全传输。
针对无线网络存在安全威胁和能量受限的问题，该文研究了基于ST(Save-then-Transmit)协议的能量收集型高斯窃听信道的安全通信。首先，对系统安全速率最大化进行研究；其次，为进一步提高系统安全速率，给出了协作抗干扰方案，并讨论了该方案提高安全速率的充分必要条件，且提出了该方案下安全速率的迭代优化算法；最后，给出了一种复杂度低的单辅助端的选择方案。仿真结果表明，第1种优化方案明显提高了系统的安全速率；第2种协作抗干扰方案可进一步提高系统的安全速率且收敛速度较快；当原能量收集型高斯窃听信道不能进行安全通信时，协作抗干扰方案可在一定条件下实现安全传输。
2015, 37(11): 2685-2690.
doi: 10.11999/JEIT150261
摘要:
由于传统编码方式对屏幕图像的编码效果不佳，该文根据屏幕图像包含大量非连续色调内容的特点，在HEVC(High Efficiency Video Coding)基础上，提出一种新的帧内编码模式称为帧内串匹配(Intra String Copy, ISC)。基本思想是在HEVC的编码单元(Coding Unit, CU)级别上，引入字典编码工具：编码时，在一定长度的字典窗口内，利用散列表，对当前CU内的像素，进行串搜索和匹配；解码时，根据像素串匹配的距离和匹配长度，在重建缓存内复制相应位置像素重建当前CU像素。实验结果表明，在编码复杂度增加很少的情况下，对于典型的屏幕图像测试序列，在全帧内(All Intra, AI)，随机接入(Random Access, RA)，低延迟(Low-delay B, LB)3种配置下，有损编码模式比HEVC分别节省码率15.1%, 12.0%, 8.3%，无损编码模式分别节省码率23.3%, 14.9%, 11.6%。
由于传统编码方式对屏幕图像的编码效果不佳，该文根据屏幕图像包含大量非连续色调内容的特点，在HEVC(High Efficiency Video Coding)基础上，提出一种新的帧内编码模式称为帧内串匹配(Intra String Copy, ISC)。基本思想是在HEVC的编码单元(Coding Unit, CU)级别上，引入字典编码工具：编码时，在一定长度的字典窗口内，利用散列表，对当前CU内的像素，进行串搜索和匹配；解码时，根据像素串匹配的距离和匹配长度，在重建缓存内复制相应位置像素重建当前CU像素。实验结果表明，在编码复杂度增加很少的情况下，对于典型的屏幕图像测试序列，在全帧内(All Intra, AI)，随机接入(Random Access, RA)，低延迟(Low-delay B, LB)3种配置下，有损编码模式比HEVC分别节省码率15.1%, 12.0%, 8.3%，无损编码模式分别节省码率23.3%, 14.9%, 11.6%。
2015, 37(11): 2691-2696.
doi: 10.11999/JEIT 150164
摘要:
旋转对称布尔函数是一类重要的密码学函数，研究其重量和非线性度等密码学性质具有很好的理论价值。区别于已有的计算方法，该文利用特定的正规基把这些布尔函数的问题转化为有限域上的指数和问题，得到了4 ?? n和n=2s 时一些二次旋转对称布尔函数的重量和非线性度的新结果。使用所提的方法，可以计算几乎全部的二次旋转对称布尔函数的重量和非线性度。所提的新方法对于研究一般的旋转对称布尔函数具有一定的参考意义。
旋转对称布尔函数是一类重要的密码学函数，研究其重量和非线性度等密码学性质具有很好的理论价值。区别于已有的计算方法，该文利用特定的正规基把这些布尔函数的问题转化为有限域上的指数和问题，得到了4 ?? n和n=2s 时一些二次旋转对称布尔函数的重量和非线性度的新结果。使用所提的方法，可以计算几乎全部的二次旋转对称布尔函数的重量和非线性度。所提的新方法对于研究一般的旋转对称布尔函数具有一定的参考意义。
2015, 37(11): 2697-2704.
doi: 10.11999/JEIT150170
摘要:
该文提出一种基于压缩感知和三次相位变换(Cubic Phase Transform, CPT)的低复杂度空中机动目标参数估计方法。首先利用CPT将机动目标回波信号中的两个参数进行分离，然后采用压缩感知技术完成机动目标参数的估计。在机载雷达发射脉冲数有限的情况下，该方法能够获得准确的参数估计结果；仿真实验验证了该方法有效性。
该文提出一种基于压缩感知和三次相位变换(Cubic Phase Transform, CPT)的低复杂度空中机动目标参数估计方法。首先利用CPT将机动目标回波信号中的两个参数进行分离，然后采用压缩感知技术完成机动目标参数的估计。在机载雷达发射脉冲数有限的情况下，该方法能够获得准确的参数估计结果；仿真实验验证了该方法有效性。
2015, 37(11): 2705-2712.
doi: 10.11999/JEIT141334
摘要:
该文针对低频超宽带(UWB)干涉合成孔径雷达(InSAR)，提出一种新的干涉相位绝对值估计方法。该方法首先对干涉图像进行非参数模型的精配准，并利用配准偏移量生成配准相位。然后将配准相位从干涉相位中去除，得到失配相位。最后估计失配相位的绝对相位，进而得到绝对干涉相位的值。该方法利用失配相位具有无相位缠绕或只在相干性较差区域存在相位缠绕的特性估计其绝对相位，相比传统的绝对干涉相位估计方法具有更小的运算复杂度。P波段UWB InSAR实测数据处理结果验证了该方法的有效性。
该文针对低频超宽带(UWB)干涉合成孔径雷达(InSAR)，提出一种新的干涉相位绝对值估计方法。该方法首先对干涉图像进行非参数模型的精配准，并利用配准偏移量生成配准相位。然后将配准相位从干涉相位中去除，得到失配相位。最后估计失配相位的绝对相位，进而得到绝对干涉相位的值。该方法利用失配相位具有无相位缠绕或只在相干性较差区域存在相位缠绕的特性估计其绝对相位，相比传统的绝对干涉相位估计方法具有更小的运算复杂度。P波段UWB InSAR实测数据处理结果验证了该方法的有效性。
2015, 37(11): 2713-2718.
doi: 10.11999/JEIT150282
摘要:
合成孔径雷达高度计可以获得比传统雷达高度计更高的测量精度，延迟校正是其中的核心技术。在雷达收发脉冲的间隔内，由于卫星运动，目标与雷达之间的距离变化会带来残余误差，这点在现有的延迟校正算法中都未考虑。该文研究了垂直速度和水平速度对延迟校正的影响，建立了合成孔径雷达高度计的延迟校正模型，提出了一个新的延迟校正算法，消除了卫星垂直速度和水平速度带来的残余误差。最后通过计算机仿真进行了验证，仿真结果表明，该文提出的算法可得到准确的校正结果。
合成孔径雷达高度计可以获得比传统雷达高度计更高的测量精度，延迟校正是其中的核心技术。在雷达收发脉冲的间隔内，由于卫星运动，目标与雷达之间的距离变化会带来残余误差，这点在现有的延迟校正算法中都未考虑。该文研究了垂直速度和水平速度对延迟校正的影响，建立了合成孔径雷达高度计的延迟校正模型，提出了一个新的延迟校正算法，消除了卫星垂直速度和水平速度带来的残余误差。最后通过计算机仿真进行了验证，仿真结果表明，该文提出的算法可得到准确的校正结果。
2015, 37(11): 2719-2726.
doi: 10.11999/JEIT150235
摘要:
针对ISAR自聚焦成像，该文提出一种基于贝叶斯压缩感知的高分辨率成像算法。首先利用目标图像的稀疏特性构建级联形式的稀疏先验模型，同时将相位误差建模为均匀分布模型；然后基于最大后验准则，依据贝叶斯压缩感知理论交替迭代求解目标图像和相位误差。与传统稀疏方法相比，所提算法进一步利用了目标图像的联合稀疏信息，将ISAR CS成像转化为MMV联合稀疏优化问题的求解，可以有效改善自聚焦的精度以及成像质量。仿真结果验证了该算法的有效性。
针对ISAR自聚焦成像，该文提出一种基于贝叶斯压缩感知的高分辨率成像算法。首先利用目标图像的稀疏特性构建级联形式的稀疏先验模型，同时将相位误差建模为均匀分布模型；然后基于最大后验准则，依据贝叶斯压缩感知理论交替迭代求解目标图像和相位误差。与传统稀疏方法相比，所提算法进一步利用了目标图像的联合稀疏信息，将ISAR CS成像转化为MMV联合稀疏优化问题的求解，可以有效改善自聚焦的精度以及成像质量。仿真结果验证了该算法的有效性。
2015, 37(11): 2727-2734.
doi: 10.11999/JEIT150193
摘要:
目前对线性调频(LFM)脉冲压缩雷达转发欺骗干扰主要通过移频调制转发和采样直接转发实现，常规转发干扰样式简单，干扰信号规律性强、复杂度低。该文提出一种基于间歇采样的多载波调制转发新型干扰样式。首先引用码片的概念对间歇采样过程重新建模，在此基础上，通过对当前采样码片附加不同移频量，结合多载波并行调制体制对其进行串并转换，利用不同次转发信号各子载波间的干扰累积，实现对LFM脉冲压缩雷达的数量、幅度、空间分布可控的逼真假目标干扰。仿真表明该干扰样式比移频干扰和直接转发干扰具有更好的干扰效果。
目前对线性调频(LFM)脉冲压缩雷达转发欺骗干扰主要通过移频调制转发和采样直接转发实现，常规转发干扰样式简单，干扰信号规律性强、复杂度低。该文提出一种基于间歇采样的多载波调制转发新型干扰样式。首先引用码片的概念对间歇采样过程重新建模，在此基础上，通过对当前采样码片附加不同移频量，结合多载波并行调制体制对其进行串并转换，利用不同次转发信号各子载波间的干扰累积，实现对LFM脉冲压缩雷达的数量、幅度、空间分布可控的逼真假目标干扰。仿真表明该干扰样式比移频干扰和直接转发干扰具有更好的干扰效果。
2015, 37(11): 2735-2741.
doi: 10.11999/JEIT150561
摘要:
空间锥体目标在自由段是典型的微动目标。该文研究了基于双视角距离像的空间锥体目标参数估计方法，估计的目标参数包括进动参数和结构参数。首先分析了雷达俯仰角在空间锥体目标自由段的变化情况，并且利用建立的目标进动模型，得到了目标散射中心在雷达视线(RLOS)上的投影方程。然后基于双视角下的距离像序列推导出目标参数的解析解，并引入弹道信息来解决半锥角的估计对信噪比(SNR)要求较高的问题。最后利用电磁计算数据验证了方法的有效性。
空间锥体目标在自由段是典型的微动目标。该文研究了基于双视角距离像的空间锥体目标参数估计方法，估计的目标参数包括进动参数和结构参数。首先分析了雷达俯仰角在空间锥体目标自由段的变化情况，并且利用建立的目标进动模型，得到了目标散射中心在雷达视线(RLOS)上的投影方程。然后基于双视角下的距离像序列推导出目标参数的解析解，并引入弹道信息来解决半锥角的估计对信噪比(SNR)要求较高的问题。最后利用电磁计算数据验证了方法的有效性。
2015, 37(11): 2742-2748.
doi: 10.11999/JEIT150274
摘要:
在进行单频连续波表层穿透雷达的柱面2维无损检测成像扫描时，发现明暗相间的条纹现象，这是雷达成像扫描的一种主要干扰，会严重降低目标的成像效果。该文简单分析了曲面干涉条纹的产生机理，并且基于柱面与目标的谱域分布特性差异，提出谱域干涉条纹滤波方法。针对小目标具有较规律的谱域角度分布特性，沿角度进行谱域插值的补偿，以消除谱域滤波丢失目标谱信息的影响。此外，结合波前成像算法，给出了实现简单、处理高效的谱域滤波成像处理流程。通过仿真分析和实测数据实验，结果表明该文方法能够有效去除柱面的干涉条纹，形成清晰的目标图像。与传统的减平均方法的对比证实该文方法更有效。
在进行单频连续波表层穿透雷达的柱面2维无损检测成像扫描时，发现明暗相间的条纹现象，这是雷达成像扫描的一种主要干扰，会严重降低目标的成像效果。该文简单分析了曲面干涉条纹的产生机理，并且基于柱面与目标的谱域分布特性差异，提出谱域干涉条纹滤波方法。针对小目标具有较规律的谱域角度分布特性，沿角度进行谱域插值的补偿，以消除谱域滤波丢失目标谱信息的影响。此外，结合波前成像算法，给出了实现简单、处理高效的谱域滤波成像处理流程。通过仿真分析和实测数据实验，结果表明该文方法能够有效去除柱面的干涉条纹，形成清晰的目标图像。与传统的减平均方法的对比证实该文方法更有效。
2015, 37(11): 2749-2755.
doi: 10.11999/JEIT150301
摘要:
双站雷达在反隐身、超低空防御方面具有独特优势，但双站测量装置较为复杂，地表参数的准确获取工作耗时耗力，且精度难以保证，地表双站雷达散射数据极其匮乏。为解决上述问题，该文以L/S/X/Ku波段裸土、水泥地和粗糙沙地后向散射实测数据为例，忽略地表的精细结构，采用等效面散射模型和遗传算法反演了各地表的等效介电常数和粗糙度参数，获取其等效参数统计特征，实现对地表双站雷达散射回波的预测。结果表明：该等效面散射模型保证了地表的后向和双站散射回波预测精度；地表双站雷达散射回波随入射波频率的增大而增大；随散射角的增大先增大而后减小，并在镜像方向出现最大值；随散射方位角的增大，地表散射回波先减小而后增大，HH极化双站散射回波的最小值一般出现在 方位角处，而VV极化双站散射回波的最小值位置随入射角的增大从 方位角向小角度方向偏移，并与入射波频率、地表湿度以及粗糙度参数相关，该双站散射特性可用于地表参数的反演以及目标的反隐身研究。
双站雷达在反隐身、超低空防御方面具有独特优势，但双站测量装置较为复杂，地表参数的准确获取工作耗时耗力，且精度难以保证，地表双站雷达散射数据极其匮乏。为解决上述问题，该文以L/S/X/Ku波段裸土、水泥地和粗糙沙地后向散射实测数据为例，忽略地表的精细结构，采用等效面散射模型和遗传算法反演了各地表的等效介电常数和粗糙度参数，获取其等效参数统计特征，实现对地表双站雷达散射回波的预测。结果表明：该等效面散射模型保证了地表的后向和双站散射回波预测精度；地表双站雷达散射回波随入射波频率的增大而增大；随散射角的增大先增大而后减小，并在镜像方向出现最大值；随散射方位角的增大，地表散射回波先减小而后增大，HH极化双站散射回波的最小值一般出现在 方位角处，而VV极化双站散射回波的最小值位置随入射角的增大从 方位角向小角度方向偏移，并与入射波频率、地表湿度以及粗糙度参数相关，该双站散射特性可用于地表参数的反演以及目标的反隐身研究。
2015, 37(11): 2756-2761.
doi: 10.11999/JEIT150036
摘要:
单领航者自主水下航行器(AUV)协同导航算法中，系统模型是非线性的，扩展Kalman滤波(EKF)是针对非线性系统的很有影响力的滤波算法，但是，EKF算法的性能严格依赖于一系列模型参数，而这些参数往往需要花费很大的代价来捕获，并且常需要人工调整。该文应用一种能自动学习Kalman滤波噪声协方差参数的方法，通过仿真分析，证明了该学习算法可以完全自主并且高效、准确地输出Kalman滤波噪声参数，进一步提高了单领航者AUV协同导航系统的导航精度。
单领航者自主水下航行器(AUV)协同导航算法中，系统模型是非线性的，扩展Kalman滤波(EKF)是针对非线性系统的很有影响力的滤波算法，但是，EKF算法的性能严格依赖于一系列模型参数，而这些参数往往需要花费很大的代价来捕获，并且常需要人工调整。该文应用一种能自动学习Kalman滤波噪声协方差参数的方法，通过仿真分析，证明了该学习算法可以完全自主并且高效、准确地输出Kalman滤波噪声参数，进一步提高了单领航者AUV协同导航系统的导航精度。
2015, 37(11): 2762-2768.
doi: 10.11999/JEIT150209
摘要:
到达时间差(TDOA)直方图分析是电子支援侦察雷达信号主分选的基础；相关信号分选算法的性能与TDOA直方图脉冲重复间隔(PRI)检测门限的设定密切相关。为揭示PRI检测门限与TDOA直方图参数之间的关系，解决传统PRI检测门限依靠经验设定、无法灵活调整的问题，该文从分析TDOA直方图与脉冲序列的统计性质入手，推导了直方图稳定PRI、抖动PRI和参差PRI检测门限的解析表达式，提出了基于TDOA直方图PRI检测的信号分选算法，并通过仿真验证了算法的有效性。
到达时间差(TDOA)直方图分析是电子支援侦察雷达信号主分选的基础；相关信号分选算法的性能与TDOA直方图脉冲重复间隔(PRI)检测门限的设定密切相关。为揭示PRI检测门限与TDOA直方图参数之间的关系，解决传统PRI检测门限依靠经验设定、无法灵活调整的问题，该文从分析TDOA直方图与脉冲序列的统计性质入手，推导了直方图稳定PRI、抖动PRI和参差PRI检测门限的解析表达式，提出了基于TDOA直方图PRI检测的信号分选算法，并通过仿真验证了算法的有效性。
2015, 37(11): 2769-2775.
doi: 10.11999/JEIT 150306
摘要:
该文以研究微弱瞬态电磁辐射信号的探测手段为目的，提出广义互相关与混沌序列预测相集成的检测算法。基于双天线测试和互相关信息估计方法，将低信噪比条件下非周期微弱放电信号的检测问题转化为周期性时延参数的估计问题，同时降低了噪声水平。基于混沌预测方法对其估计结果进行预测，得到的误差均值即为目标信号检测结果。通过仿真与实验分析对该方法的可行性进行了检验，结果表明：在低信噪比条件下利用集成方法可有效抑制噪声干扰的影响，相对于传统互相关估计法或混沌预测法而言，对微弱瞬态电磁辐射信号具有较高的检测概率，且需要的脉冲积累次数较少，提高了检测效率，比较适合用于微弱电磁辐射源的远距离探测。
该文以研究微弱瞬态电磁辐射信号的探测手段为目的，提出广义互相关与混沌序列预测相集成的检测算法。基于双天线测试和互相关信息估计方法，将低信噪比条件下非周期微弱放电信号的检测问题转化为周期性时延参数的估计问题，同时降低了噪声水平。基于混沌预测方法对其估计结果进行预测，得到的误差均值即为目标信号检测结果。通过仿真与实验分析对该方法的可行性进行了检验，结果表明：在低信噪比条件下利用集成方法可有效抑制噪声干扰的影响，相对于传统互相关估计法或混沌预测法而言，对微弱瞬态电磁辐射信号具有较高的检测概率，且需要的脉冲积累次数较少，提高了检测效率，比较适合用于微弱电磁辐射源的远距离探测。
2015, 37(11): 2776-2789.
doi: 10.11999/JEIT150335
摘要:
正交频分复用(OFDM)雷达是近些年才提出的一种新体制雷达，它借鉴了通信系统中正交多载频的原理，相比于传统雷达，具有一些独特的优势。该文系统地介绍了OFDM雷达的特点，全面梳理了国内外关于OFDM新体制雷达研究的文献，总结了信号特性与波形设计、信号处理、新体制雷达系统等几个重点方向的研究进展，并分析了OFDM雷达未来的几个发展趋势和应用前景。
正交频分复用(OFDM)雷达是近些年才提出的一种新体制雷达，它借鉴了通信系统中正交多载频的原理，相比于传统雷达，具有一些独特的优势。该文系统地介绍了OFDM雷达的特点，全面梳理了国内外关于OFDM新体制雷达研究的文献，总结了信号特性与波形设计、信号处理、新体制雷达系统等几个重点方向的研究进展，并分析了OFDM雷达未来的几个发展趋势和应用前景。
2015, 37(11): 2790-2794.
doi: 10.11999/JEIT150399
摘要:
内容中心网络(CCN)是为了适应未来网络通信模式的转变，提供对可扩展和高效内容获取的原生支持而提出一种新型的网络体系架构，内容缓存机制是其研究的关键问题之一。现有机制在缓存节点的选择时往往过于集中，缓存负载分布严重不均，大大降低了网络资源利用率以及系统的缓存性能。该文提出一种基于缓存迁移的协作缓存机制，首先在缓存节点选择时考虑节点的中心性保证内容尽可能缓存在位置更重要的节点。同时，在缓存压力过大时，通过可用缓存空间大小、缓存替换率以及网络连接的稳定性等信息选择合适的邻居节点进行缓存内容的转移，充分利用邻居资源实现负载分担。仿真结果表明该机制能有效地改善缓存负载在节点上分布的均衡性，提高缓存命中率和缓存资源利用率并降低平均接入代价。
内容中心网络(CCN)是为了适应未来网络通信模式的转变，提供对可扩展和高效内容获取的原生支持而提出一种新型的网络体系架构，内容缓存机制是其研究的关键问题之一。现有机制在缓存节点的选择时往往过于集中，缓存负载分布严重不均，大大降低了网络资源利用率以及系统的缓存性能。该文提出一种基于缓存迁移的协作缓存机制，首先在缓存节点选择时考虑节点的中心性保证内容尽可能缓存在位置更重要的节点。同时，在缓存压力过大时，通过可用缓存空间大小、缓存替换率以及网络连接的稳定性等信息选择合适的邻居节点进行缓存内容的转移，充分利用邻居资源实现负载分担。仿真结果表明该机制能有效地改善缓存负载在节点上分布的均衡性，提高缓存命中率和缓存资源利用率并降低平均接入代价。
