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2018年 第40卷 第2期
2018, 40(2): 255-263.
doi: 10.11999/JEIT170497
摘要:
该文提出了一种基于Hess矩阵的多聚焦图像融合方法。该方法利用多尺度下的Hess矩阵检测特征和背景区域，并在此基础上，将源图像分成特征区域与非特征区域，分别采用不同的融合策略生成决策图；然后通过结合不同部分的决策图，得到初始决策图；最后采用后处理方法对初始决策图进行精化，得到最终的融合图像。为了提高融合效果，该文还提出了一种基于多尺度Hess矩阵的聚焦评价方法。同时引入积分图像进行快速计算，以满足实时性要求。实验结果表明，该方法在主观视觉感知和客观评价指标方面都要略优于现有的方法。
该文提出了一种基于Hess矩阵的多聚焦图像融合方法。该方法利用多尺度下的Hess矩阵检测特征和背景区域，并在此基础上，将源图像分成特征区域与非特征区域，分别采用不同的融合策略生成决策图；然后通过结合不同部分的决策图，得到初始决策图；最后采用后处理方法对初始决策图进行精化，得到最终的融合图像。为了提高融合效果，该文还提出了一种基于多尺度Hess矩阵的聚焦评价方法。同时引入积分图像进行快速计算，以满足实时性要求。实验结果表明，该方法在主观视觉感知和客观评价指标方面都要略优于现有的方法。
2018, 40(2): 264-271.
doi: 10.11999/JEIT170381
摘要:
由于水下图像成像过程中受光的散射、噪声干扰等因素影响，致使图像质量严重退化。为了去除模糊和抑制噪声，改善水下图像质量，该文提出一种融合暗原色先验和稀疏表示的水下图像复原新方法。该方法首先利用暗原色先验理论计算水下图像的暗原色，然后基于稀疏表示理论对暗原色进行去噪和优化，基于改进后的暗原色计算水体透射率和光照强度以计算最终复原结果，可以同时达到去模糊和去噪的良好效果。实验结果表明，提出的方法有效提高了图像的平均梯度和信息熵等图像像素，从而改善了图像的质量。
由于水下图像成像过程中受光的散射、噪声干扰等因素影响，致使图像质量严重退化。为了去除模糊和抑制噪声，改善水下图像质量，该文提出一种融合暗原色先验和稀疏表示的水下图像复原新方法。该方法首先利用暗原色先验理论计算水下图像的暗原色，然后基于稀疏表示理论对暗原色进行去噪和优化，基于改进后的暗原色计算水体透射率和光照强度以计算最终复原结果，可以同时达到去模糊和去噪的良好效果。实验结果表明，提出的方法有效提高了图像的平均梯度和信息熵等图像像素，从而改善了图像的质量。
2018, 40(2): 272-281.
doi: 10.11999/JEIT170473
摘要:
针对传统稀疏表示跟踪算法在复杂背景中易出现跟踪漂移问题，该文提出一种局部感知下的稀疏优化目标跟踪方法。首先，将首帧确定的目标区域进行非重叠均匀分割，并利用目标的全局特征和局部特征联合建模。然后，提出一种局部感知校验方法约束稀疏优化匹配过程，从而确定最优匹配样本。最后，在模板更新中提出一种决策方法对遮挡进行检测，并针对不同遮挡情况采取相应的更新策略，使得更新后的模板集更加完善。实验在10个标准库视频序列中测试，并与目前较流行的目标跟踪算法在跟踪效果、成功率等方面进行比较，实验结果表明，提出的跟踪方法在局部遮挡、目标形变、复杂背景等条件下跟踪准确、适应性强。
针对传统稀疏表示跟踪算法在复杂背景中易出现跟踪漂移问题，该文提出一种局部感知下的稀疏优化目标跟踪方法。首先，将首帧确定的目标区域进行非重叠均匀分割，并利用目标的全局特征和局部特征联合建模。然后，提出一种局部感知校验方法约束稀疏优化匹配过程，从而确定最优匹配样本。最后，在模板更新中提出一种决策方法对遮挡进行检测，并针对不同遮挡情况采取相应的更新策略，使得更新后的模板集更加完善。实验在10个标准库视频序列中测试，并与目前较流行的目标跟踪算法在跟踪效果、成功率等方面进行比较，实验结果表明，提出的跟踪方法在局部遮挡、目标形变、复杂背景等条件下跟踪准确、适应性强。
2018, 40(2): 282-288.
doi: 10.11999/JEIT170496
摘要:
针对立体图像中目标对象的闭合轮廓提取任务，该文提出一种基于视差信息的轮廓提取算法。该算法在传统贪婪蛇模型的基础上，利用各控制点和中心的视差关系为模型设计收缩和膨胀力，能够有效指导初始轮廓曲线向目标边缘的收敛。同时算法采用重复利用经处理的控制点作为模型输入的循环迭代方式，能够获得分布均匀且较为密集的边缘曲线。实验结果表明，该轮廓提取算法减少了传统的贪婪蛇模型算法对初始值的依赖，准确度和可靠性均得到了很大的提升。
针对立体图像中目标对象的闭合轮廓提取任务，该文提出一种基于视差信息的轮廓提取算法。该算法在传统贪婪蛇模型的基础上，利用各控制点和中心的视差关系为模型设计收缩和膨胀力，能够有效指导初始轮廓曲线向目标边缘的收敛。同时算法采用重复利用经处理的控制点作为模型输入的循环迭代方式，能够获得分布均匀且较为密集的边缘曲线。实验结果表明，该轮廓提取算法减少了传统的贪婪蛇模型算法对初始值的依赖，准确度和可靠性均得到了很大的提升。
2018, 40(2): 289-297.
doi: 10.11999/JEIT170521
摘要:
随着移动终端和移动互联网的发展，快速响应(QR)码被广泛运用于移动信息交互。但是，标准的 QR 码是由均匀分布的黑色与白色模块组成，外观类似噪声信号，缺乏视觉美感，限制了QR码的应用。针对此问题，该文提出一种提高QR码视觉效果的美化方法。该方法将给定的彩色图像进行显著性检测和半色调处理，得到相应的显著性矩阵和半色调图像，然后根据半色调图像上的网点分布，对QR码的模块分布进行优化。为了提高优化效率，该文提出一种显著性加权随机优化算法，将优化后的QR码和半色调图像进行融合，得到与半色调图像最相似的半色调QR码。在图像渲染阶段，该文提出一种基于二分搜索的色彩调整算法，得到具有色彩信息和视觉美感的彩色QR码。实验分析表明，该方法生成的QR码不仅保留了与标准QR码一样的抗遮挡、快速解码等特性，还有效地提升了视觉效果，具有很好的视觉吸引力。
随着移动终端和移动互联网的发展，快速响应(QR)码被广泛运用于移动信息交互。但是，标准的 QR 码是由均匀分布的黑色与白色模块组成，外观类似噪声信号，缺乏视觉美感，限制了QR码的应用。针对此问题，该文提出一种提高QR码视觉效果的美化方法。该方法将给定的彩色图像进行显著性检测和半色调处理，得到相应的显著性矩阵和半色调图像，然后根据半色调图像上的网点分布，对QR码的模块分布进行优化。为了提高优化效率，该文提出一种显著性加权随机优化算法，将优化后的QR码和半色调图像进行融合，得到与半色调图像最相似的半色调QR码。在图像渲染阶段，该文提出一种基于二分搜索的色彩调整算法，得到具有色彩信息和视觉美感的彩色QR码。实验分析表明，该方法生成的QR码不仅保留了与标准QR码一样的抗遮挡、快速解码等特性，还有效地提升了视觉效果，具有很好的视觉吸引力。
2018, 40(2): 298-305.
doi: 10.11999/JEIT170460
摘要:
受水下场景中有机物和悬浮颗粒的影响，水下图像存在对比度低、颜色失真和细节丢失等问题。同时，水下场景中通常有人工光源存在，造成图像光照不均。传统基于图像去雾的方法用于水下图像复原时效果欠佳，为充分考虑水对光的吸收和散射作用，近期提出了新的水下成像模型和图像复原方法。但是这些方法未考虑红通道影响，导致估计的散射比偏大；另外，也未考虑人工光源的影响，导致估计的背景光过大。针对这些问题，该文提出一套有效的水下图像清晰化方案。首先，通过设置阈值确定是否将红通道信息用于暗通道计算，并将反映人工光源影响的饱和度指标用于散射比估计，以减小人工光源的影响。由此，提出了基于红通道预判和饱和度指标的暗通道计算方法。然后，根据三通道衰减系数比估计每个通道的透射率，可弥补目前很多方法假设蓝绿通道透射率一致的缺陷。最后，利用Shades of Gray算法估计环境光，并结合新的水下成像模型得到复原图像。实验结果表明，该文算法可显著提升图像的对比度，得到颜色自然、细节清晰的复原图像。
受水下场景中有机物和悬浮颗粒的影响，水下图像存在对比度低、颜色失真和细节丢失等问题。同时，水下场景中通常有人工光源存在，造成图像光照不均。传统基于图像去雾的方法用于水下图像复原时效果欠佳，为充分考虑水对光的吸收和散射作用，近期提出了新的水下成像模型和图像复原方法。但是这些方法未考虑红通道影响，导致估计的散射比偏大；另外，也未考虑人工光源的影响，导致估计的背景光过大。针对这些问题，该文提出一套有效的水下图像清晰化方案。首先，通过设置阈值确定是否将红通道信息用于暗通道计算，并将反映人工光源影响的饱和度指标用于散射比估计，以减小人工光源的影响。由此，提出了基于红通道预判和饱和度指标的暗通道计算方法。然后，根据三通道衰减系数比估计每个通道的透射率，可弥补目前很多方法假设蓝绿通道透射率一致的缺陷。最后，利用Shades of Gray算法估计环境光，并结合新的水下成像模型得到复原图像。实验结果表明，该文算法可显著提升图像的对比度，得到颜色自然、细节清晰的复原图像。
2018, 40(2): 306-313.
doi: 10.11999/JEIT170338
摘要:
随着群智感知和机器学习的融合，基于射频指纹的室内定位技术引起研究者的广泛关注。然而现有工作存在指纹地图构建阶段开销过大形成的可扩展性和实时性瓶颈问题。针对这一问题，该文提出一个新颖的轻量可扩展指纹地图构造方法(FFIL)。在指纹构建阶段，将整个室内环境划分为多个环路快速分割地图并获取射频指纹；在指纹匹配阶段，首先计算AP与目标点间的距离，然后选择与圆环半径最相似的环路上的参考点一一匹配；在定位阶段，采用等高线聚类算法来提高定位精度。通过真实数据驱动的大量仿真和实验证明，FFIL能减小指纹地图构建的开销，同时提高定位精度和系统实时性。
随着群智感知和机器学习的融合，基于射频指纹的室内定位技术引起研究者的广泛关注。然而现有工作存在指纹地图构建阶段开销过大形成的可扩展性和实时性瓶颈问题。针对这一问题，该文提出一个新颖的轻量可扩展指纹地图构造方法(FFIL)。在指纹构建阶段，将整个室内环境划分为多个环路快速分割地图并获取射频指纹；在指纹匹配阶段，首先计算AP与目标点间的距离，然后选择与圆环半径最相似的环路上的参考点一一匹配；在定位阶段，采用等高线聚类算法来提高定位精度。通过真实数据驱动的大量仿真和实验证明，FFIL能减小指纹地图构建的开销，同时提高定位精度和系统实时性。
2018, 40(2): 314-322.
doi: 10.11999/JEIT170454
摘要:
为了使多目标进化算法在收敛性和分布性之间保持平衡，该文提出一种基于角度惩罚距离的高维多目标进化算法(Many-Objective Evolutionary Algorithm based on Angle Penalized Distance, MaOEA-APD)。首先，综合考虑收敛性和分布性在进化不同阶段的重要性，构造一种角度惩罚距离，使两者随进化进程动态平衡；其次，开发基于删除劣质个体的环境选择策略，在提高种群分布性的同时提高收敛性；最后，根据环境选择的原理，设计与之相协调且互补的匹配选择过程，提高算法的整体进化效率。将所提算法与目前国内外性能优异的3种高维多目标进化算法进行对比，实验结果表明在WFG标准测试函数集上，该文算法相对于其他算法，综合性能有了较大的提升。
为了使多目标进化算法在收敛性和分布性之间保持平衡，该文提出一种基于角度惩罚距离的高维多目标进化算法(Many-Objective Evolutionary Algorithm based on Angle Penalized Distance, MaOEA-APD)。首先，综合考虑收敛性和分布性在进化不同阶段的重要性，构造一种角度惩罚距离，使两者随进化进程动态平衡；其次，开发基于删除劣质个体的环境选择策略，在提高种群分布性的同时提高收敛性；最后，根据环境选择的原理，设计与之相协调且互补的匹配选择过程，提高算法的整体进化效率。将所提算法与目前国内外性能优异的3种高维多目标进化算法进行对比，实验结果表明在WFG标准测试函数集上，该文算法相对于其他算法，综合性能有了较大的提升。
2018, 40(2): 323-330.
doi: 10.11999/JEIT170357
摘要:
基于大量训练样本生成高置信度图像的生成对抗网络研究已经取得一些成果，但是现有的研究只针对已知训练样本进行图像生成，而未将训练的参数用于训练样本之外的图像生成。该文设计了一种改进的生成对抗网络模型，在已有网络的基础上增加一个还原层，使得测试图像可以通过改进的对抗网络生成对应的高置信度图像。实验结果表明，改进的生成对抗网络参数可以应用到训练集之外的普通样本。同时本文改进了生成模型的损失算法，极大地缩短了网络的收敛时间。
基于大量训练样本生成高置信度图像的生成对抗网络研究已经取得一些成果，但是现有的研究只针对已知训练样本进行图像生成，而未将训练的参数用于训练样本之外的图像生成。该文设计了一种改进的生成对抗网络模型，在已有网络的基础上增加一个还原层，使得测试图像可以通过改进的对抗网络生成对应的高置信度图像。实验结果表明，改进的生成对抗网络参数可以应用到训练集之外的普通样本。同时本文改进了生成模型的损失算法，极大地缩短了网络的收敛时间。
2018, 40(2): 331-337.
doi: 10.11999/JEIT170501
摘要:
针对传统线裁剪方法对图像过度裁剪造成失真的问题，该文提出一种基于图像分块的线裁剪方法。该方法把分块的思想融入到线裁剪并优化累积能量图，能在一定程度上保护图像主体区域，又兼顾背景区域的裁剪效果。分块是根据显著图的平均列累加能量向量按照逐列标记的方式把图像分成保护区域和非保护区域，再根据每个区域的面积来分配裁剪线的数目。在裁剪过程中，优化了累积能量图，降低了小面积显著主体被裁剪掉的可能性。在MSRA数据库上与目前流行的线裁剪及其改进的方法进行对比，并把各种方法得到的缩放结果图在互联网上进行主观评价测试，实验结果表明该文方法具有更好的主观缩放效果，对各类图像的缩放具有普适性。
针对传统线裁剪方法对图像过度裁剪造成失真的问题，该文提出一种基于图像分块的线裁剪方法。该方法把分块的思想融入到线裁剪并优化累积能量图，能在一定程度上保护图像主体区域，又兼顾背景区域的裁剪效果。分块是根据显著图的平均列累加能量向量按照逐列标记的方式把图像分成保护区域和非保护区域，再根据每个区域的面积来分配裁剪线的数目。在裁剪过程中，优化了累积能量图，降低了小面积显著主体被裁剪掉的可能性。在MSRA数据库上与目前流行的线裁剪及其改进的方法进行对比，并把各种方法得到的缩放结果图在互联网上进行主观评价测试，实验结果表明该文方法具有更好的主观缩放效果，对各类图像的缩放具有普适性。
2018, 40(2): 338-345.
doi: 10.11999/JEIT170416
摘要:
针对静态表情特征缺乏时间信息，不能充分体现表情的细微变化，该文提出一种针对非特定人的动态表情识别方法：基于动态时间规整(Dynamic Time Warping, DTW)和主动外观模型(Active Appearance Model, AAM)的动态表情识别。首先采用基于局部梯度DT-CWT(Dual-Tree Complex Wavelet Transform)主方向模式(Dominant Direction Pattern, DDP)特征的DTW对表情序列进行规整。然后采用AAM定位出表情图像的66个特征点并进行跟踪，利用中性脸的特征点构建人脸几何模型，通过人脸几何模型的匹配克服不同人呈现表情的差异，并通过计算表情序列中相邻两帧图像对应特征点的位移获得表情的变化特征。最后采用最近邻分类器进行分类识别。在CK+库和实验室自建库HFUT-FE(HeFei University of Technology-Face Emotion)上的实验结果表明，所提算法具有较高的准确性。
针对静态表情特征缺乏时间信息，不能充分体现表情的细微变化，该文提出一种针对非特定人的动态表情识别方法：基于动态时间规整(Dynamic Time Warping, DTW)和主动外观模型(Active Appearance Model, AAM)的动态表情识别。首先采用基于局部梯度DT-CWT(Dual-Tree Complex Wavelet Transform)主方向模式(Dominant Direction Pattern, DDP)特征的DTW对表情序列进行规整。然后采用AAM定位出表情图像的66个特征点并进行跟踪，利用中性脸的特征点构建人脸几何模型，通过人脸几何模型的匹配克服不同人呈现表情的差异，并通过计算表情序列中相邻两帧图像对应特征点的位移获得表情的变化特征。最后采用最近邻分类器进行分类识别。在CK+库和实验室自建库HFUT-FE(HeFei University of Technology-Face Emotion)上的实验结果表明，所提算法具有较高的准确性。
2018, 40(2): 346-352.
doi: 10.11999/JEIT170282
摘要:
红外手部热痕迹图像是特殊的模糊图像，该文提出一种人工靶向免疫疗法对其进行手部目标提取。首先依据序列图像中像素灰度的变化趋势设计了先天性免疫识别进行初分割；然后借鉴免疫的提呈机制，根据热扩散特性定义同心圆模板提取特征；基于模板特征对模糊像素集适应性免疫识别；最后，指尖指谷病变检测分析，实施靶向治疗，保证了手的形态特征。与分水岭、SOM网络以及近几年研究成果进行了比较，表明提出的算法在目标提取率、绝对误差率均优于现有算法，提取结果更符合手的形态，同时扩展了应用热痕迹信息的时间跨度。
红外手部热痕迹图像是特殊的模糊图像，该文提出一种人工靶向免疫疗法对其进行手部目标提取。首先依据序列图像中像素灰度的变化趋势设计了先天性免疫识别进行初分割；然后借鉴免疫的提呈机制，根据热扩散特性定义同心圆模板提取特征；基于模板特征对模糊像素集适应性免疫识别；最后，指尖指谷病变检测分析，实施靶向治疗，保证了手的形态特征。与分水岭、SOM网络以及近几年研究成果进行了比较，表明提出的算法在目标提取率、绝对误差率均优于现有算法，提取结果更符合手的形态，同时扩展了应用热痕迹信息的时间跨度。
2018, 40(2): 353-362.
doi: 10.11999/JEIT170238
摘要:
针对现有基于脉搏波传输时间的无创连续性血压测量算法精度不高的问题，该文综合考虑心电信号和血氧容积波与血压变化的相关性，提出一种基于BP神经网络的无创连续性血压测量方法。该文首先利用改进的心电信号算法提取出心电信号的R点，利用差分、阈值的方法提取出血氧容积波的特征参数，再经过特征解析，提取出与血压相关的15维特征向量，构建基于BP神经网络的血压计算模型，计算出逐拍的血压值。该方法在天坛医院等单位进行了医学临床比对测试，并通过因子分析法分析了15个特征参数的权重比。实验证明：在预测血压上，脉搏波传输时间的权重，大于相邻特征点之间的时间信息权重，大于脉搏波面积信息权重，大于脉搏波幅值信息权重；该方法精度优于其它相近方法，单次测量的舒张压和收缩压误差的平均值标准差分别是-1.576.12 mmHg和-0.624.82 mmHg，重复测量误差的平均值标准差分别是-2.125.10 mmHg和-2.524.41 mmHg。收缩压和舒张压的测量精度均达到了BHS血压标准的Grade A类和AAMI标准。
针对现有基于脉搏波传输时间的无创连续性血压测量算法精度不高的问题，该文综合考虑心电信号和血氧容积波与血压变化的相关性，提出一种基于BP神经网络的无创连续性血压测量方法。该文首先利用改进的心电信号算法提取出心电信号的R点，利用差分、阈值的方法提取出血氧容积波的特征参数，再经过特征解析，提取出与血压相关的15维特征向量，构建基于BP神经网络的血压计算模型，计算出逐拍的血压值。该方法在天坛医院等单位进行了医学临床比对测试，并通过因子分析法分析了15个特征参数的权重比。实验证明：在预测血压上，脉搏波传输时间的权重，大于相邻特征点之间的时间信息权重，大于脉搏波面积信息权重，大于脉搏波幅值信息权重；该方法精度优于其它相近方法，单次测量的舒张压和收缩压误差的平均值标准差分别是-1.576.12 mmHg和-0.624.82 mmHg，重复测量误差的平均值标准差分别是-2.125.10 mmHg和-2.524.41 mmHg。收缩压和舒张压的测量精度均达到了BHS血压标准的Grade A类和AAMI标准。
2018, 40(2): 363-370.
doi: 10.11999/JEIT170484
摘要:
该文以经典的对称旅行商问题(Symmetric Traveling Salesman Problem, STSP)为基础，求解时间最优的旅行商问题(Time Optimal TSP, TOTSP)，将拟合函数引入到混合蛙跳遗传算法(SFLA-GA)的适应度函数来反映景点客流量随时间的变化，旨在旅游旺季为游客提供一条游览时间最短的路径推送服务。实验结果表明：相对于随机游览路径，SFLA-GA混合算法得到的游览路径明显节省了游览时间；与SFLA和混合粒子群遗传算法(PSO-GA)相比较，SFLA-GA混合算法具有计算量少、收敛速度快、对初始种群依赖性低以及全局性更好等优点，在求解TOTSP上搜索性能更强、时间更优。
该文以经典的对称旅行商问题(Symmetric Traveling Salesman Problem, STSP)为基础，求解时间最优的旅行商问题(Time Optimal TSP, TOTSP)，将拟合函数引入到混合蛙跳遗传算法(SFLA-GA)的适应度函数来反映景点客流量随时间的变化，旨在旅游旺季为游客提供一条游览时间最短的路径推送服务。实验结果表明：相对于随机游览路径，SFLA-GA混合算法得到的游览路径明显节省了游览时间；与SFLA和混合粒子群遗传算法(PSO-GA)相比较，SFLA-GA混合算法具有计算量少、收敛速度快、对初始种群依赖性低以及全局性更好等优点，在求解TOTSP上搜索性能更强、时间更优。
2018, 40(2): 371-377.
doi: 10.11999/JEIT170365
摘要:
针对目前信号数据域直接位置估计方法对分布式信号源进行直接定位存在精度下降问题，该文提出分布式信源数据域直接位置估计方法。首先构建分布式信源直接位置估计模型，然后分别基于最大似然准则和特征结构分解思想给出分布式信源高精度直接位置估计的两种方法分布源最大似然估计方法和广义子空间方法。最后通过多维搜索完成对于分布式信源的直接位置估计。仿真分析表明，该文算法对分布式信源进行直接位置估计的精度较传统直接位置估计算法明显提升，能够在较低信噪比下逼近克拉美罗界；分布源最大似然估计方法在低信噪比下定位精度优于广义子空间方法，而广义子空间方法复杂度更低。
针对目前信号数据域直接位置估计方法对分布式信号源进行直接定位存在精度下降问题，该文提出分布式信源数据域直接位置估计方法。首先构建分布式信源直接位置估计模型，然后分别基于最大似然准则和特征结构分解思想给出分布式信源高精度直接位置估计的两种方法分布源最大似然估计方法和广义子空间方法。最后通过多维搜索完成对于分布式信源的直接位置估计。仿真分析表明，该文算法对分布式信源进行直接位置估计的精度较传统直接位置估计算法明显提升，能够在较低信噪比下逼近克拉美罗界；分布源最大似然估计方法在低信噪比下定位精度优于广义子空间方法，而广义子空间方法复杂度更低。
2018, 40(2): 378-385.
doi: 10.11999/JEIT170366
摘要:
针对脉冲噪声下盲均衡器难以快速收敛并有效抑制噪声的问题，该文提出一种基于Renyi熵的分数低阶双模盲均衡算法。该算法将Renyi熵与分数低阶统计量相结合并用作代价函数来更新盲均衡器权向量，利用Renyi熵提高算法的收敛速度，利用分数低阶统计量增强算法对脉冲噪声的抑制能力。为了提升系统稳健性，该文进一步提出双阈值加权判决法，通过设置双阈值并引入非线性加权函数，使得两种代价函数之间的切换更为平滑。在不同脉冲性噪声、不同信道环境下进行仿真实验，结果表明，该文算法既能有效抑制脉冲噪声，又具有较快的收敛速度。
针对脉冲噪声下盲均衡器难以快速收敛并有效抑制噪声的问题，该文提出一种基于Renyi熵的分数低阶双模盲均衡算法。该算法将Renyi熵与分数低阶统计量相结合并用作代价函数来更新盲均衡器权向量，利用Renyi熵提高算法的收敛速度，利用分数低阶统计量增强算法对脉冲噪声的抑制能力。为了提升系统稳健性，该文进一步提出双阈值加权判决法，通过设置双阈值并引入非线性加权函数，使得两种代价函数之间的切换更为平滑。在不同脉冲性噪声、不同信道环境下进行仿真实验，结果表明，该文算法既能有效抑制脉冲噪声，又具有较快的收敛速度。
2018, 40(2): 386-393.
doi: 10.11999/JEIT170424
摘要:
光纤光栅传感在实际的应用中，存在采样信号数据丢失问题，该文提出一种改进重构算法的压缩感知信号修复方法。根据缺损信号特征，选取与之匹配的观测矩阵与稀疏字典。基于压缩感知重构算法，提出匹配光纤布拉格光栅(FBG)信号特征的自适应阈值函数，同时增设阈值判决条件。分析了信号修复与传感测量精度的关系，采用重建信号的寻峰误差来验证信号的修复效果。仿真结果显示，在FBG光谱数据缺失30%的情况下，恢复信号的平均相对误差为10-6；均方根误差为0.0707，比对比算法低0.0232~0.1159；且系统平均运行时间远低于对比算法，表明采用该文算法修复缺损的FBG传感信号具有较高的重构精度与较好的实用性。
光纤光栅传感在实际的应用中，存在采样信号数据丢失问题，该文提出一种改进重构算法的压缩感知信号修复方法。根据缺损信号特征，选取与之匹配的观测矩阵与稀疏字典。基于压缩感知重构算法，提出匹配光纤布拉格光栅(FBG)信号特征的自适应阈值函数，同时增设阈值判决条件。分析了信号修复与传感测量精度的关系，采用重建信号的寻峰误差来验证信号的修复效果。仿真结果显示，在FBG光谱数据缺失30%的情况下，恢复信号的平均相对误差为10-6；均方根误差为0.0707，比对比算法低0.0232~0.1159；且系统平均运行时间远低于对比算法，表明采用该文算法修复缺损的FBG传感信号具有较高的重构精度与较好的实用性。
2018, 40(2): 394-399.
doi: 10.11999/JEIT170552
摘要:
针对二进制伪随机序列生成多项式盲识别方法存在的需要预先知道生成多项式阶数、算法容错性能较差且复杂度较高的问题。该文提出首先将接收序列按照估计的生成多项式阶数建立分析矩阵，然后利用伽罗华域高斯列消元的方法识别出接收序列生成多项式的阶数，最后根据生成多项式的阶数构造关于生成多项式系数的方程组。为降低算法复杂度，在有限的多项式库中进行匹配搜索，能够满足该方程组的多项式就是接收序列的生成多项式。仿真结果表明，提出的方法能够区分接收序列是m序列、Gold序列或者是其他二进制伪随机序列，并有效识别其各自的生成多项式，且具有较好的容错性能。
针对二进制伪随机序列生成多项式盲识别方法存在的需要预先知道生成多项式阶数、算法容错性能较差且复杂度较高的问题。该文提出首先将接收序列按照估计的生成多项式阶数建立分析矩阵，然后利用伽罗华域高斯列消元的方法识别出接收序列生成多项式的阶数，最后根据生成多项式的阶数构造关于生成多项式系数的方程组。为降低算法复杂度，在有限的多项式库中进行匹配搜索，能够满足该方程组的多项式就是接收序列的生成多项式。仿真结果表明，提出的方法能够区分接收序列是m序列、Gold序列或者是其他二进制伪随机序列，并有效识别其各自的生成多项式，且具有较好的容错性能。
2018, 40(2): 400-407.
doi: 10.11999/JEIT170356
摘要:
针对解调数据有无物理帧结构的检测问题，该文提出了一种基于多重分形谱的物理层帧结构检测算法。首先，在定义序列有偏性与0, 1出现概率关系的基础上，根据编码序列、扰码序列和物理帧的生成原理，通过计算相关序列中的0, 1出现概率推导出它们的有偏性关系，即物理帧、编码序列和扰码序列的有偏性逐渐减小；然后，利用上述结论并结合多重分形谱具有描述有偏性分布的特点，对待识别序列进行固定长度拆分并计算多重分形谱宽度值；最后，通过观察多重分形谱宽度值的分布实现解调数据有无物理帧结构的检测。仿真试验验证了算法的有效性，表明该算法具有一定的工程应用价值。
针对解调数据有无物理帧结构的检测问题，该文提出了一种基于多重分形谱的物理层帧结构检测算法。首先，在定义序列有偏性与0, 1出现概率关系的基础上，根据编码序列、扰码序列和物理帧的生成原理，通过计算相关序列中的0, 1出现概率推导出它们的有偏性关系，即物理帧、编码序列和扰码序列的有偏性逐渐减小；然后，利用上述结论并结合多重分形谱具有描述有偏性分布的特点，对待识别序列进行固定长度拆分并计算多重分形谱宽度值；最后，通过观察多重分形谱宽度值的分布实现解调数据有无物理帧结构的检测。仿真试验验证了算法的有效性，表明该算法具有一定的工程应用价值。
2018, 40(2): 408-415.
doi: 10.11999/JEIT170577
摘要:
该文提出一种新的基于OFDM符号宽度的感知方法。该方法首先对接收到的每个OFDM符号在其符号周期内进行循环自相关函数的估计，然后利用多元统计理论计算判决量和判决门限，最后将判决量和判决门限进行比较从而得到判决结果。该方法是非参数化的，因而能够在噪声不确定的情况下有效工作，并且该方法能够极大简化目前循环平稳感知类算法的复杂度而只有细微的性能损失。此外，该文接着又提出一个非参数化多天线线性加权合并感知方法。仿真结果表明，所提合并方法通过合理地非参数化优化加权系数，与传统循环平稳感知方法相比，在复杂度显著降低的同时，性能几乎与传统循环平稳感知方法一致。
该文提出一种新的基于OFDM符号宽度的感知方法。该方法首先对接收到的每个OFDM符号在其符号周期内进行循环自相关函数的估计，然后利用多元统计理论计算判决量和判决门限，最后将判决量和判决门限进行比较从而得到判决结果。该方法是非参数化的，因而能够在噪声不确定的情况下有效工作，并且该方法能够极大简化目前循环平稳感知类算法的复杂度而只有细微的性能损失。此外，该文接着又提出一个非参数化多天线线性加权合并感知方法。仿真结果表明，所提合并方法通过合理地非参数化优化加权系数，与传统循环平稳感知方法相比，在复杂度显著降低的同时，性能几乎与传统循环平稳感知方法一致。
2018, 40(2): 416-420.
doi: 10.11999/JEIT170498
摘要:
在大规模多输入多输出(MIMO)系统的上行链路检测算法中，最小均方误差(MMSE)算法是接近最优的，但算法涉及到大矩阵求逆运算，计算复杂度仍然较高。近年提出的基于诺依曼级数近似的检测算法降低了复杂度但性能有一定的损失。为了降低复杂度的同时逼近MMSE算法性能，该文提出基于二对角矩阵分解的诺依曼级数(Neumann Series)近似，即将大矩阵分解为以两条主对角线上元素组成的矩阵与空心矩阵之和。理论分析与仿真结果表明所提算法检测性能逼近MMSE检测算法，且其复杂度从O(K3)降低到O(K2)，这里K是用户的数目。
在大规模多输入多输出(MIMO)系统的上行链路检测算法中，最小均方误差(MMSE)算法是接近最优的，但算法涉及到大矩阵求逆运算，计算复杂度仍然较高。近年提出的基于诺依曼级数近似的检测算法降低了复杂度但性能有一定的损失。为了降低复杂度的同时逼近MMSE算法性能，该文提出基于二对角矩阵分解的诺依曼级数(Neumann Series)近似，即将大矩阵分解为以两条主对角线上元素组成的矩阵与空心矩阵之和。理论分析与仿真结果表明所提算法检测性能逼近MMSE检测算法，且其复杂度从O(K3)降低到O(K2)，这里K是用户的数目。
2018, 40(2): 421-429.
doi: 10.11999/JEIT170300
摘要:
针对当前垂直切换判决算法存在的单一性，即切换判决时以用户或网络单方面为中心，没有充分考虑两者对切换判决的综合影响，导致垂直切换性能不佳的问题，该文提出一种基于双向匹配模型的垂直切换算法。该算法的主要思想是：首先分别以用户和网络为中心，设计各自的评估模型，用于评估双方对彼此的偏好顺序，并建立相应的排序值矩阵；其次利用排序值信息，基于一对多双向匹配模型对用户侧和网络侧的双向匹配行为进行建模和求解，以获得最优匹配解；最后根据最优匹配结果，进行垂直切换。仿真表明，该文设计的评估模型是合理的，并且所提出的算法能较好地兼顾用户侧的高性价比需求和网络侧的低阻塞率需求。
针对当前垂直切换判决算法存在的单一性，即切换判决时以用户或网络单方面为中心，没有充分考虑两者对切换判决的综合影响，导致垂直切换性能不佳的问题，该文提出一种基于双向匹配模型的垂直切换算法。该算法的主要思想是：首先分别以用户和网络为中心，设计各自的评估模型，用于评估双方对彼此的偏好顺序，并建立相应的排序值矩阵；其次利用排序值信息，基于一对多双向匹配模型对用户侧和网络侧的双向匹配行为进行建模和求解，以获得最优匹配解；最后根据最优匹配结果，进行垂直切换。仿真表明，该文设计的评估模型是合理的，并且所提出的算法能较好地兼顾用户侧的高性价比需求和网络侧的低阻塞率需求。
2018, 40(2): 430-437.
doi: 10.11999/JEIT170422
摘要:
基于混合运算的密码算法(MOC)以安全性高、软硬件实现效率高等特点受到人们的广泛关注。完全性指输出的每一比特都包含有输入每一比特的信息，达到完全性是密码算法设计的一个基本原则。该文提出针对MOC算法完全性分析的通用算法，并在此基础上提出利用完全性寻找MOC算法的不可能差分区分器的方法，此构造方法可直接给出MOC算法高重量的不可能差分区分器且搜索效率高，为MOC算法不可能差分区分器的实际构造提供了理论指导和技术支持。应用此方法找到了SIMON系列算法全部现有的最长不可能差分区分器，并找到了SPECK系列算法更多的不可能差分区分器。
基于混合运算的密码算法(MOC)以安全性高、软硬件实现效率高等特点受到人们的广泛关注。完全性指输出的每一比特都包含有输入每一比特的信息，达到完全性是密码算法设计的一个基本原则。该文提出针对MOC算法完全性分析的通用算法，并在此基础上提出利用完全性寻找MOC算法的不可能差分区分器的方法，此构造方法可直接给出MOC算法高重量的不可能差分区分器且搜索效率高，为MOC算法不可能差分区分器的实际构造提供了理论指导和技术支持。应用此方法找到了SIMON系列算法全部现有的最长不可能差分区分器，并找到了SPECK系列算法更多的不可能差分区分器。
2018, 40(2): 438-446.
doi: 10.11999/JEIT170489
摘要:
为了解决光学图像加密技术将密文相位信息主要集中在纯相位掩码中，使其存在轮廓显现问题，该文提出相干叠加与模均等矢量分解的光学图像加密算法。首先，对输入图像进行归一化处理；基于映射，利用输入图像的像素特性，生成其初值，通过迭代映射，输出混沌相位掩码；借助相位掩码，对图像完成调制，并结合Fourier变换，对调制图像进行处理，输出其Fourier频谱；再对该频谱分别进行等模分解，获得两个掩码；再基于不同分数阶的Fourier机制，对两个掩码进行变换；最后，引入相位-幅度截断编码技术，设计单向编码机制，通过激光束的相干叠加，输出编码密文的幅度与相位信息，将相位部分视为编码密文，把幅度信息作为解密密钥。通过等模分解技术，将输入明文演变为4个不同的相位与幅度信息，有效解决了轮廓显现问题。实验结果显示：与当前基于干涉原理的图像加密机制相比，所提算法的安全性更高，有效消除了轮廓显现问题。
为了解决光学图像加密技术将密文相位信息主要集中在纯相位掩码中，使其存在轮廓显现问题，该文提出相干叠加与模均等矢量分解的光学图像加密算法。首先，对输入图像进行归一化处理；基于映射，利用输入图像的像素特性，生成其初值，通过迭代映射，输出混沌相位掩码；借助相位掩码，对图像完成调制，并结合Fourier变换，对调制图像进行处理，输出其Fourier频谱；再对该频谱分别进行等模分解，获得两个掩码；再基于不同分数阶的Fourier机制，对两个掩码进行变换；最后，引入相位-幅度截断编码技术，设计单向编码机制，通过激光束的相干叠加，输出编码密文的幅度与相位信息，将相位部分视为编码密文，把幅度信息作为解密密钥。通过等模分解技术，将输入明文演变为4个不同的相位与幅度信息，有效解决了轮廓显现问题。实验结果显示：与当前基于干涉原理的图像加密机制相比，所提算法的安全性更高，有效消除了轮廓显现问题。
2018, 40(2): 447-454.
doi: 10.11999/JEIT170465
摘要:
针对无线传感器网络中存在的能量空洞问题，该文提出一种能量均衡的层次型数据转发策略。根据节点可用能量、节点之间相对位置及不同网络区域簇头能量消耗速率构建非均匀层次化结构。进而，综合考虑节点簇内通信开销和节点关系选取中继转发节点，并在多跳簇间数据转发时执行数据融合进一步降低转发数据量以实现簇间多跳通信的能量有效性。数值结果表明，所提机制可以有效地均衡网络负载，延长网络生命周期，改善网络数据转发性能。
针对无线传感器网络中存在的能量空洞问题，该文提出一种能量均衡的层次型数据转发策略。根据节点可用能量、节点之间相对位置及不同网络区域簇头能量消耗速率构建非均匀层次化结构。进而，综合考虑节点簇内通信开销和节点关系选取中继转发节点，并在多跳簇间数据转发时执行数据融合进一步降低转发数据量以实现簇间多跳通信的能量有效性。数值结果表明，所提机制可以有效地均衡网络负载，延长网络生命周期，改善网络数据转发性能。
2018, 40(2): 455-461.
doi: 10.11999/JEIT170464
摘要:
随着软件定义网络规模扩大，控制层与数据层解耦带来了诸如控制器部署等新问题。该文提出基于负载均衡的多控制器部署算法(Multi-Controller Deployment Algorithm Based on Load Balance, MCDALB)。算法首先根据网络拓扑结构及其负载情况，确定控制器数量K；然后根据控制器容量限制，提出一种近似比为2的多控制器负载均衡算法，将网络划分成K个控制区域；最后根据区域内所有交换机到控制器距离总和最小原则，在控制区域部署控制器。为了验证算法的性能，选取实际网络拓扑进行实验。实验结果表明，与AL, WL算法相比，该算法在满足控制器负载近似比为2的同时，网络最大延时差距不超过0.65 ms。
随着软件定义网络规模扩大，控制层与数据层解耦带来了诸如控制器部署等新问题。该文提出基于负载均衡的多控制器部署算法(Multi-Controller Deployment Algorithm Based on Load Balance, MCDALB)。算法首先根据网络拓扑结构及其负载情况，确定控制器数量K；然后根据控制器容量限制，提出一种近似比为2的多控制器负载均衡算法，将网络划分成K个控制区域；最后根据区域内所有交换机到控制器距离总和最小原则，在控制区域部署控制器。为了验证算法的性能，选取实际网络拓扑进行实验。实验结果表明，与AL, WL算法相比，该算法在满足控制器负载近似比为2的同时，网络最大延时差距不超过0.65 ms。
2018, 40(2): 462-469.
doi: 10.11999/JEIT170490
摘要:
星载GNSS-R因其时延-多普勒相关功率(DDM)波形对风速的敏感性较低，采用理论与实测波形匹配的方法所得风速精度较差。针对这一问题，该文采用一种直接建立相关功率值与风速之间联系的方法获取风速信息。基于相关功率模型对散射功率进行了归一化修正及其简化处理，利用UK TDS-1卫星试验数据和散射计(ASCAT)同比观测风速分别建立归一化散射功率及其简化式与海面风速之间的经验模型。与ASCAT观测风速对比结果表明：在0~20 m/s的风速范围内，采用归一化散射功率反演风速的均方根误差为2.11 m/s；两种方法的反演精度相近，简化修正方式避免了复杂的积分运算更适用于实时处理。
星载GNSS-R因其时延-多普勒相关功率(DDM)波形对风速的敏感性较低，采用理论与实测波形匹配的方法所得风速精度较差。针对这一问题，该文采用一种直接建立相关功率值与风速之间联系的方法获取风速信息。基于相关功率模型对散射功率进行了归一化修正及其简化处理，利用UK TDS-1卫星试验数据和散射计(ASCAT)同比观测风速分别建立归一化散射功率及其简化式与海面风速之间的经验模型。与ASCAT观测风速对比结果表明：在0~20 m/s的风速范围内，采用归一化散射功率反演风速的均方根误差为2.11 m/s；两种方法的反演精度相近，简化修正方式避免了复杂的积分运算更适用于实时处理。
2018, 40(2): 470-478.
doi: 10.11999/JEIT170439
摘要:
间歇采样转发干扰形成的假目标排布较为规律易被识别。为克服这一缺点，针对合成孔径雷达(SAR)提出一种脉间周期式移频调制干扰算法。将间歇采样算法和多普勒移频干扰算法相结合，采用分段调制产生密集假目标。首先理论分析证明，干扰算法能够在超前于干扰机的指定位置产生具有压制效果的2维密集假目标，主假目标在方位向上偏离干扰机所在位置。然后分析了干扰效果及影响因素，建立了干扰参数获取模型并给出了假目标能量补偿系数。最后通过仿真实验初步验证了干扰方法的有效性。
间歇采样转发干扰形成的假目标排布较为规律易被识别。为克服这一缺点，针对合成孔径雷达(SAR)提出一种脉间周期式移频调制干扰算法。将间歇采样算法和多普勒移频干扰算法相结合，采用分段调制产生密集假目标。首先理论分析证明，干扰算法能够在超前于干扰机的指定位置产生具有压制效果的2维密集假目标，主假目标在方位向上偏离干扰机所在位置。然后分析了干扰效果及影响因素，建立了干扰参数获取模型并给出了假目标能量补偿系数。最后通过仿真实验初步验证了干扰方法的有效性。
2018, 40(2): 479-485.
doi: 10.11999/JEIT170295
摘要:
传统集中式多输入多输出(MIMO)雷达自适应检测器虽然不需要训练样本即可实现目标检测，但在波形采样数较少时检测性能下降明显。该文利用集中式MIMO雷达噪声协方差矩阵的斜对称结构，基于广义似然比(Generalized Likelihood Ratio Test, GLRT)准则和Wald准则，提出了相应的斜对称检测器，并给出了统计分布特性及检测概率和虚警概率的解析表达式。仿真结果表明所提检测器在波形采样数较少时仍可获得较好的检测性能，同时证明了理论分析的正确性。
传统集中式多输入多输出(MIMO)雷达自适应检测器虽然不需要训练样本即可实现目标检测，但在波形采样数较少时检测性能下降明显。该文利用集中式MIMO雷达噪声协方差矩阵的斜对称结构，基于广义似然比(Generalized Likelihood Ratio Test, GLRT)准则和Wald准则，提出了相应的斜对称检测器，并给出了统计分布特性及检测概率和虚警概率的解析表达式。仿真结果表明所提检测器在波形采样数较少时仍可获得较好的检测性能，同时证明了理论分析的正确性。
2018, 40(2): 486-492.
doi: 10.11999/JEIT170217
摘要:
针对现有的长基线旋转干涉仪存在相位模糊，且不能对多个同频、同时到达的目标信号进行角度估计问题，该文提出一种基于旋转干涉仪虚拟圆阵化的多目标波达参数估计新算法。该方法首先将旋转干涉仪采样得到的两通道数据进行共轭相乘操作，获得虚拟圆阵信号；然后采用波束空间变换法将虚拟圆阵数据从阵元空间转换到波束空间，得到虚拟线阵数据序列；最后在实波束域上实现多目标2维角度无模糊估计。相比于传统旋转干涉仪方法而言，所提方法在不增加接收通道的同时，能够实现多目标角度的无模糊测量。仿真实验验证了所提方法的有效性。
针对现有的长基线旋转干涉仪存在相位模糊，且不能对多个同频、同时到达的目标信号进行角度估计问题，该文提出一种基于旋转干涉仪虚拟圆阵化的多目标波达参数估计新算法。该方法首先将旋转干涉仪采样得到的两通道数据进行共轭相乘操作，获得虚拟圆阵信号；然后采用波束空间变换法将虚拟圆阵数据从阵元空间转换到波束空间，得到虚拟线阵数据序列；最后在实波束域上实现多目标2维角度无模糊估计。相比于传统旋转干涉仪方法而言，所提方法在不增加接收通道的同时，能够实现多目标角度的无模糊测量。仿真实验验证了所提方法的有效性。
2018, 40(2): 493-499.
doi: 10.11999/JEIT170455
摘要:
针对毫米波天线阻抗不匹配的问题，该文提出基于粒子群蚁群(Particle Swarm Ant Colony Optimization, PSACO)的天线贴片参数优化算法，利用蚁群算法的信息素引导机制获得粒子群算法的最优贴片长、宽及馈电位置；并采用模糊决策综合评价模型(Fuzzy Decision-Making Comprehensive Evaluation, FD-MCE)求解毫米波天线的地面开槽位置，实现带宽扩展。对28.0 GHz中心频率进行设计与仿真，结果证明所提方法能有效且快速实现毫米波天线阻抗匹配，保证谐振频率与中心频率的一致，且在开槽面积不大于接地面总面积30%时带宽可扩展约33%，回波损耗特性也得到明显改善。所提算法具有计算复杂度低，收敛速度快的优点。
针对毫米波天线阻抗不匹配的问题，该文提出基于粒子群蚁群(Particle Swarm Ant Colony Optimization, PSACO)的天线贴片参数优化算法，利用蚁群算法的信息素引导机制获得粒子群算法的最优贴片长、宽及馈电位置；并采用模糊决策综合评价模型(Fuzzy Decision-Making Comprehensive Evaluation, FD-MCE)求解毫米波天线的地面开槽位置，实现带宽扩展。对28.0 GHz中心频率进行设计与仿真，结果证明所提方法能有效且快速实现毫米波天线阻抗匹配，保证谐振频率与中心频率的一致，且在开槽面积不大于接地面总面积30%时带宽可扩展约33%，回波损耗特性也得到明显改善。所提算法具有计算复杂度低，收敛速度快的优点。
2018, 40(2): 500-508.
doi: 10.11999/JEIT170419
摘要:
聚合签密不仅能够减少密文的验证计算量，而且能够保证数据的机密性和认证性。该文分析刘等人(2016)提出的无证书聚合签密(CLASC)方案，指出第2类攻击者可以伪造密文，刘方案不满足适应性选择密文攻击的不可区分性和适应性选择消息攻击的不可伪造性。为了提升CLASC方案的安全级别和聚合验证效率，该文提出CLASC的内部安全模型和具有内部安全性的CLASC方案。该方案聚合验证密文只需要3个双线性对，与现有同类方案相比，具有较高的验证效率。基于计算Diffie-Hellman困难假设，证明新方案在随机预言模型下，满足CLASC内部安全模型下的机密性和不可伪造性。
聚合签密不仅能够减少密文的验证计算量，而且能够保证数据的机密性和认证性。该文分析刘等人(2016)提出的无证书聚合签密(CLASC)方案，指出第2类攻击者可以伪造密文，刘方案不满足适应性选择密文攻击的不可区分性和适应性选择消息攻击的不可伪造性。为了提升CLASC方案的安全级别和聚合验证效率，该文提出CLASC的内部安全模型和具有内部安全性的CLASC方案。该方案聚合验证密文只需要3个双线性对，与现有同类方案相比，具有较高的验证效率。基于计算Diffie-Hellman困难假设，证明新方案在随机预言模型下，满足CLASC内部安全模型下的机密性和不可伪造性。
