当期目录

2023年 第36卷 第10期 刊出日期：2023-10-15

  

基于YOLO的无约束场景中文车牌检测与识别

陈子昂,刘娜,袁野,李清都,万里红

2023, 36(10):  1-8.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.10.001

摘要 ( 294 )   HTML ( 24 )   PDF (2014KB) ( 132 )  

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传统中文车牌识别方法对场景约束有要求,算法实时性差,且无法被部署在边缘设备上。针对上述问题,文中提出一种基于YOLO(You Only Look Once)的无约束场景中文车牌检测与识别方法。该方法分为车牌检测和车牌字符识别两个模块。在车牌检测部分,使用改进的YOLOv5模型,在预测目标候选区域的基础上多预测4组关键点用于车牌矫正,并使用在COCO数据集上训练的预训练模型进行训练,减少了由环境复杂引起的误检问题,具有高实时性。在车牌字符识别部分,改进了CRNN(Convolutional Recurrent Neural Network)模型,减少了算法的参数量和计算量,使其能成功部署于各类边缘设备。实验结果表明所提出的车牌识别方法能在复杂环境中高效检测并识别车牌。文中提出的车牌检测模型在车牌检测数据集上的map值相较Retina-face提升了3.0%,车牌字符识别模型在车牌识别数据集上精确度相比LPR-Net提升了4.2%。

基于矢量水听器单通道瞬时相位差加权的水下目标测向方法

白兴宇,刘明禹,姜煜,王祎奇,李帅

2023, 36(10):  9-14.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.10.002

摘要 ( 63 )   HTML ( 3 )   PDF (1220KB) ( 37 )  

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针对在远程低信噪比条件下常规复声强方法目标测向精度较差的问题,文中提出了一种基于矢量水听器单通道瞬时相位差加权的水下目标测向方法。该方法根据水下目标线谱频率单元对应瞬时相位差相对稳定以及背景噪声频率单元对应瞬时相位差随机变化的特点,对矢量水听器各通道频率单元进行瞬时相位差的方差加权,增强了线谱信噪比增益并有效抑制了背景噪声的能量干扰,实现了对水下目标的高精度测向。仿真分析和实验验证了文中所提方法在-20~10 dB的低信噪比条件下的测向精度比常规复声强法平均提高15.8%。

一种基于注意力机制和上下文感知的三维目标检测网络

张吴冉,李菲菲

2023, 36(10):  15-23.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.10.003

摘要 ( 81 )   HTML ( 4 )   PDF (4391KB) ( 45 )  

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随着自动驾驶的发展,行车安全成为关键性问题。由于点云场景杂乱、背景环境干扰大以及场景采集范围扩增,点云愈加稀疏,使得检测算法鲁棒性变弱。为缓解以上问题,文中提出了一种基于注意力机制和上下文感知的三维目标检测算法。在点云处理阶段,增加点云双向注意力机制生成点权重矩阵,显示标注重要点数据,抑制背景噪声干扰。在伪图特征提取模块中,添加FPN(Feature Pyramid Network)模块重复利用多尺度特征,引入上下文感知模块(Context Awareness Module,CAM)捕捉多比例的上下文语义,并基于源特征设计注意力导向模块(Attention Guide Module,AGM)生成空间位置清晰的导向权图,缓解冗余特征导致的空间模糊问题。文中网络基于KITTI数据集进行测试,结果表明在困难指标下,和基线网络相比,所提方法中行人、汽车和骑行者平均精度(Average Precision,AP)分别提升了0.59%、0.87%和1.42%;和新基线网络相比,在3种难度级别下,所提方法中行人的平均精度分别提升了3.04%、3.53%和3.23%,结果证明改进网络可有效提升三维目标检测性能。

新能源车电机驱动系统的EMI协同分析

徐至江,谭康伯,李敏,赵子文,陈同山

2023, 36(10):  24-31.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.10.004

摘要 ( 104 )   HTML ( 5 )   PDF (3742KB) ( 36 )  

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针对电动汽车内部的电机驱动系统存在的电磁干扰问题,文中建立了车辆电机驱动系统电磁干扰的预测模型。基于电磁兼容原理,分析了车内电机驱动系统模块的电磁干扰机理。构建了模块中引起干扰的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistors)功率半导体器件模型,建模过程考虑了实际器件寄生参数的影响。利用复合建模方法建立了由驱动电机、逆变器以及电机控制系统组成的电机驱动系统模型,通过Simulink+Maxwell+Simplorer协同分析技术实现了电机驱动系统电磁干扰信号采集。仿真与实测数据的对比验证了文中方法的有效性,二者误差均未超过10 dB,并基于GB/T 18655-2018电磁兼容标准对结果超标的部分进行了优化整改。

基于RFNA和改进LBD的镜像线特征匹配方法

高于科,章伟,胡陟,江鹏伟

2023, 36(10):  32-38.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.10.005

摘要 ( 59 )   HTML ( 1 )   PDF (2511KB) ( 46 )  

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针对物体和镜像之间的匹配问题,引入RNFA(Relative Number of False Alarms)边缘链检测方法获取更丰富的线段。文中提出一种改进的LBD(Line Band Descriptor)算法用于构建局部不变特征描述符,通过比较局部不变特征描述符获得初始匹配对。采用全局投影角度的筛选方式,并通过拟合投影中线的方式剔除初始匹配对中误匹配项。在完成全局投影角度的选取和投影中线的拟合后,放宽对局部不变特征描述符阈值的筛选以获得更多的匹配对,提升召回率。图像集仿真实验结果表明,文中所提算法在纹理较弱区域能够更好地识别线段,且能够在保证原算法性能的基础上获得更多的匹配对,提高5%左右的正确匹配率,并达到90%以上的召回率。

基于生成对抗网络的文本生成图像研究综述

李乐阳,佟国香,赵迎志,罗琦

2023, 36(10):  39-55.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.10.006

摘要 ( 324 )   HTML ( 9 )   PDF (5679KB) ( 71 )  

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文本生成图像是指将语句形式的文本描述翻译成与文本具有相似语义的图像。在早期研究中,图像生成任务主要基于关键字或语句的检索来实现与文本匹配的视觉内容的对齐。随着生成对抗网络的出现,文本生成图像的方法在视觉真实感、多样性和语义相似性方面取得了重大进展。生成对抗网络通过生成器和鉴别器之间的对抗来生成合理且真实的图像,并在图像修复和超分辨率生成等领域显示出良好的能力。在回顾并总结文本生成图像领域最新研究成果的基础上,文中提出了一种新的分类方法,即注意力增强、多阶段增强、场景布局增强和普适性增强,并讨论了文本生成图像面临的挑战和未来的发展方向。

超快激光制造技术实验教学平台的建设与探索

云灵,崔玉栋

2023, 36(10):  56-61.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.10.007

摘要 ( 56 )   HTML ( 5 )   PDF (2599KB) ( 28 )  

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加强实践训练与创新意识培育是高等工程教育不可或缺的组分,在培育创新思维意识的过程中需借助实验教学。考虑到光电信息科学与工程专业在理论技术性方面和实践性方面都有较高的要求,加之理论知识更新速度快,文中设计了超快光纤激光制造技术实验教学平台,深入研究了以硫化铅量子点为基础的可饱和吸收体对超快光纤激光器的核心性能参数产生的影响。该综合实验涵盖了材料制备及表征、可饱和吸收体研制、超快激光系统搭建及测试等环节,实验内容层次递进、全面丰富,促使学习者灵活掌握各项知识点,同时可以提升学习者的工程实践与创新能力。

基于AES算法的eFlash控制器安全设计

林宇红,肖昊

2023, 36(10):  62-67.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.10.008

摘要 ( 58 )   HTML ( 6 )   PDF (1139KB) ( 41 )  

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针对专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)芯片数据存储在安全性上的需求,尤其是eFlash(embed Flash)存储敏感数据的安全风险,文中设计了一种基于高级加密标准(Advanced Encryption Standard,AES)算法的eFlash安全存储控制器。与传统基于软件和硬件平台加密设计方案相比,基于ASIC芯片平台具有集成度高、运算快等优势。通过对AES算法原理分析,文中提出了使用AES算法在eFlash控制器上对存储数据进行加密。数据传输速率是eFlash性能关键因素,AES算法采用流水线结构设计以提高数据吞吐率,吞吐率达到1.4 Gbit·s^-1,消耗9.96×10^-10 m²逻辑资源。该加密方案在消耗较少逻辑资源和加密延时的前提下加强了eFlash存储安全,可有效阻止外界攻击ASIC芯片的存储信息。

注入攻击下的扩展卡尔曼滤波安全检测

李秀雯,王雷,任祝

2023, 36(10):  68-73.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.10.009

摘要 ( 40 )   HTML ( 2 )   PDF (767KB) ( 31 )  

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信息物理系统是一种开放式的网络化智能信息系统,容易受到安全攻击。注入攻击是一种通信攻击,注入虚假数据会使传感器获得错误量测值,从而导致系统性能变差。针对这一安全问题,文中结合扩展卡尔曼状态估计器,利用基于最小迹原则扩展卡尔曼滤波状态估计的检测方案,对同一场景下的新息序列进行检测,通过假设检验来判断系统状态。MATLAB仿真结果表明,在给定的攻击检测规则下,该检测方案能够有效检测到注入攻击,减少传感器因错误量测值而造成的系统性能损失问题。

计及碳交易和价格型需求响应的热电联合低碳经济调度

王玉梅,张继钦,周永鑫

2023, 36(10):  74-81.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.10.010

摘要 ( 25 )   HTML ( 1 )   PDF (2510KB) ( 28 )  

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针对热电联产机组在冬季供暖期间的“热电冲突”和弃风消纳问题,文中提出了计及碳交易成本和价格型需求响应的热电联合低碳经济调度模型,同时引入了电锅炉和储热装置解耦热电耦合限制,研究了不同运行方式对优化调度的影响。在系统中考虑碳交易成本,限制碳排放,并通过用户侧需求响应来增强电网调峰能力,对负荷曲线进行优化,有效削减了负荷的峰谷差,为风电上网提供了空间。最后,采用CPLEX求解器进行求解,并基于改进的IEEE-30节点系统进行仿真分析。结果表明,在文中调度方法下风电消纳量提高了83.72%,碳排放量减少了2 211 t,验证了该调度模型的可靠性。

基于信任机制的最短路径TAODV路由协议仿真分析

朱颖,朱金荣,时壮壮,徐思韵,夏长权

2023, 36(10):  82-86.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.10.011

摘要 ( 25 )   HTML ( 1 )   PDF (698KB) ( 29 )  

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为了弥补AODV(Ad Hoc on Demand Distance Vector)路由协议安全方面的缺点,同时获取基于该优化协议下的最短路径,文中采用信任机制模型方法,在原始AODV路由协议上改进TAODV(Trusted Ad Hoc on Demand Distance Vector Routing Algorithm)路由协议。该协议以各个节点的信任值为基础进行相关运算,从而判断在路由协议运作过程中的路径信任值。通过在MATLAB平台中对相关参数进行设置,对改进后的TAODV协议进行模拟。仿真结果表明,改进后的TAODV路由协议在归一化路由开销、最小跳数和最优路径方面均优于传统的AODV路由协议,同时增强了网络的鲁棒性和抗毁性。

基于多级优化的圆拟合算法

徐永亮,谢小辉

2023, 36(10):  87-94.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.10.012

摘要 ( 89 )   HTML ( 5 )   PDF (1701KB) ( 47 )  

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针对圆拟合算法中难以同时保证高效率和高准确度的问题,文中提出一种基于多级优化的圆拟合算法。运用3σ准则剔除粗大误差点,从降低子集抽选的随机性、圆模型的降次运算以及自适应迭代次数的阈值变换3个角度对随机抽样一致性进行改进,以提取高质量内群点,并采用设置迭代终止条件的迭代加权最小二乘法实现点群的精细化处理。文中实验从缺损圆、杂质干扰以及其他噪声3个方面对算法效果进行了验证,并与其他主流圆拟合算法进行了对比分析。结果表明,文中算法在不同程度的圆缺损、杂质干扰下的拟合准确度小于0.7 pixel,拟合效果优于其他算法。在约20%~265%的噪声干扰下,拟合准确度不超过1 pixel,运行时间低于0.7 s,该结果表明文中所提算法能抵抗大量椒盐噪声干扰,并能维持较高的准确度和检测效率。

基于多源数据关联融合的交通图像深度补全技术

王鸽,杨睿华,惠维,赵季中

2023, 36(10):  95-102.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.10.013

摘要 ( 99 )   HTML ( 5 )   PDF (2877KB) ( 43 )  

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随着城市化进程的加速,智慧交通领域得到了越来越多的关注。利用深度补全技术提取物体深度信息对实现车辆目标跟踪、目标间距离计算等任务具有重要作用,但在实际中收取的多源深度补全数据存在关联偏差,导致产生较难纠正的精度误差。针对该问题,文中研究了基于多源数据关联融合的深度补全技术。该技术通过计算多通道置信度增强深度图,将图像和毫米波雷达点云数据进行更精准的数据层逐点关联。通过设计多尺度注意力融合模块,实现了对多粒度关联数据的自适应融合,生成了高质量的深度图。文中在公开的nuScenes数据集中开展了大量实验,实验结果表明文中所提方法平均绝对误差为1.142 m,低于现有基准方法的1.472 m。