南京邮电大学学报(自然科学版)杂志

南京邮电大学学报(自然科学版)杂志2023年第03期

• 基于参数模型和法线推理的单视图三维人体隐式重建

  刘　峰,周弈帆

  为了克服单视图三维人体重建中出现的伪影及肢体残缺现象，提出了一种基于参数模型和法线推理的三维人体隐式重建算法（Parametric-Model and Normal Inference, PMNI），该方法能够从单一RGB图像重建出包含服装的三维人体。网络的输入仅为一张包含人物全身的RGB图像，首先基于图卷积神经网络预测对应的SMPL参数模型，接着基于条件GAN(Generative Adversarial Networks)网络生成人物的后视图像，并分别从前后视图中提取法线特征，最后将它们作为深度隐式函数的额外参数辅助训练。实验结果表明，相较于传统方法，该方法有效提升了重建结果的整体质量和表面细节。得益于参数体和法线作为先验，该方法也可以很好地处理一些复杂人体姿态。

• 基于PID控制的自适应密钥生成

  陈发堂,郑金贵,陈　峰,郑明杰

  在无线安全通信中，生成密钥并保证其稳定是至关重要的。目前绝大多数密钥生成方案都是以恒定的速率探测信道，没有考虑实际环境中由于信道状态的改变而导致信道探测效率和KGR(Key Generation Rate )不稳定的问题。为了使合法通信端的信道探测效率和KGR保持稳定，提出一种基于PID(Proportional Integral Derivative)控制的自适应密钥生成方案。该方案将实际信道探测效率与目标信道探测效率作比较，自适应引入AR(Artificial Randomness)，从而保持信道探测效率的稳定；根据反馈的KGR与目标KGR比较，自适应调整信道探测速率，从而保持KGR稳定。仿真结果表明，不论信道环境变化得快与慢，自适应控制器都能将信道探测效率和KGR稳定在相应的目标值附近。

• 基于逆向拍卖的D2D边缘缓存网络编码内容定价与交易机制

  殷　俊,凌　仙

  在D2D边缘缓存网络中引入网络编码技术具有缓存利用率高、数据块调度过程简单及系统鲁棒性高等优点。但是，由于对编码块分享所带来的设备能量消耗等顾虑，用户倾向于只从网络获取内容而进行内容分享，这种自私行为直接影响了系统的总体性能。针对该问题，提出了一种基于逆向拍卖的D2D编码网络内容分享激励机制——RACON。RACON以实现网络内容分享总效用最大化为目标，将内容请求者视作拍卖过程的买家，而将买家周围的潜在内容提供者视为拍卖过程的卖家；买、卖方的内容叫价过程可综合考虑其自身电量资源、用户之间传输距离以及传输内容的供需关系等影响因素；拍卖结果允许多个卖家中标，并采用虚拟代币结算，从而激励用户间相互分享缓存内容。理论分析证明RACON机制符合双边激励相容性、个人理性约束、物质及弱预算平衡特征，可有效约束买、卖方拍卖行为。仿真实验进一步表明，RACON机制能够有效地激励网络内用户间编码内容分享过程，最大化边缘缓存网络效用。

• 基于BI-GM-GAMP和U-Net的混合电磁反演方法

  王芳芳,周立京,韩　婉,汪树典,李开敏,张　鑫

  电磁反演是一种典型的逆散射问题，该问题具有非线性以及不适定性。目前已有一些算法被提出用来解决该问题，但已有算法在效率和精度上无法同时兼顾。为了实时反演高质量图像，文中提出了一种结合玻恩迭代高斯混合广义近似消息传递（Born Iterative Gaussian Mixture Generalized Approximate Message Passing, BI-GM-GAMP）和卷积神经网络的混合算法，具体为：首先通过BI-GM-GAMP方法获得初步反演图像，随后利用这些图像训练U-Net网络，最后通过训练的U-Net网络实现新的电磁反演任务。仿真实验验证了该方法的有效性。

• 基于多臂赌博机的卫星通信系统子载波分配算法

  刘智鹏,赵　柏,林　敏,孙士勇,欧阳键

  为了提升卫星通信系统的频谱效率，在卫星系统采用正交频分多址（Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA）传输技术的情况下，提出了一种基于多臂赌博机（Multi-Armed Bandit, MAB）的子载波分配算法。首先，建立基于OFDMA的卫星系统上行链路多用户传输模型。然后建立以用户总速率最大化为目标，以用户最大发射功率和用户服务质量为约束条件的资源分配问题。接着，利用MAB能在环境信息部分未知时在线学习摇臂选择策略的特性来求解该优化问题，并获得子载波分配方案。仿真结果表明，所提算法能实现系统子载波的自适应分配，同时用户总速率与贪婪算法在已知信道状态信息下获得的用户总速率几乎相同。

• 基于双颜色空间与多网络融合的水下图像增强

  宋宇康,唐贵进

  受不同水质、不同深度以及成像设备的影响，水下成像质量往往较低，有低对比度、颜色失真、细节模糊等问题。因此，文中在RGB颜色空间的基础上引入了HSV颜色空间，并与残差网络和注意力机制相结合，实现了双颜色空间与多个子网络的有机融合，弥补了单一颜色空间训练过程中信息丢失、特征提取不全的问题，在保证增强效果的同时提高了整个算法的泛化能力。实验在多个数据集上进行，与众多算法做主观视觉和客观评价指标的比较，使用全参考图像质量评价指标，均方误差(Mean Squared Error, MSE)、峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio, PSNR)、结构相似性(Structural Similarity, SSIM)以及无参考水下图像质量评价指标，水下图像质量评价(Underwater Image Quality Measures, UIQM)等主流指标进行量化评价。实验表明，该算法不论是在主观还是客观评价上都具有一定的优越性。

• 基于主动智能反射面和人工噪声辅助的MISO无线安全传输

  李　健,吕　斌

  为实现无线通信系统的安全传输，面向多输入单输出(Multiple Input Single Output, MISO)系统，提出了基于主动智能反射面（Intelligent Reflecting Surface, IRS）和人工噪声辅助的安全传输方案。其中，主动IRS被放置在基站和合法用户之间，用以增强基站到合法用户的机密信息传输，同时抑制窃听者接收到的信号强度。基站通过构建波束成形和人工噪声，进一步改善了系统的安全传输性能。为最大化系统的安全传输速率，设计了关于基站发射波束成形、人工噪声、主动IRS反射相位、主动IRS放大系数的联合优化问题。由于所提问题为非凸优化问题，设计了基于交替优化、连续凸逼近(Successive Convex Approximation, SCA)、半正定松弛(Semi-Definite Relaxation, SDR)的高效算法，并获得高精度的次优解。仿真结果表明，相较于被动IRS、无IRS和IRS随机相位方案，主动IRS方案有更高的系统安全传输速率;相较于无人工噪声方案，引入人工噪声可以进一步提升系统的安全传输速率。

• 基于边端协同的CNN推理加速框架

  郭永安,周金粮,王宇翱

  基于卷积神经网络（CNN）的移动应用程序通常处理的是计算密集型任务，然而传统的云推理和端推理方式在低时延和高准确率方面仍面临着挑战。针对以上问题，提出了一种基于边端协同的CNN推理框架，它能让一个端设备和多个边缘服务器协同工作以提供CNN推理服务。该方法综合考虑高度动态的网络带宽和设备负载情况，分步决策出模型多个最佳分割位置以优化计算和通信权衡。基于硬件测试平台的实验评估表明，相较于3种流行的CNN推理方法，该方法实现了14.3%~67.5%的推理加速，提升边缘服务器的计算资源利用率100%。

• 基于人车路协同的智能交通出行信息服务系统

  陈深进

  近年来，智能交通信息服务受到广泛的关注，针对数据实时性和准确性差、信息交互共享难问题，设计了一种人车路协同的智能交通出行信息服务系统，形成人车路智能协同的工作环境。为解决智能交通结构化多源信息融合，提出了一种由卡尔曼（Kalman）滤波和D-S（Dempster/Shafer）证据理论两种信息融合模型——KD-SF模型，发现采用KD-SF模型信息融合结果与GPS车载采集实际测试数据近似相同，信息融合更精确。通过系统应用验证表明，人车路协同系统与交通服务信息融合后，在高峰时段公交线路平均运行车速明显提升，乘客平均候车时间明显缩短，提高城市公共交通运行效率。

• 融合PCA降维和均值漂移聚类的协同过滤推荐算法

  向俊伟,李玲娟

  为了解决传统的协同过滤推荐算法中评分矩阵稀疏及近邻搜索耗时长导致的推荐准确性及时间效率有待提升的问题，设计了一种融合PCA降维和均值漂移聚类的协同过滤推荐算法PMCF。该算法用主成分分析法PCA保留最能代表用户兴趣的维度，以缓解评分矩阵稀疏问题；用均值漂移聚类算法在降维后的低维向量空间上对用户聚类，以减小目标用户最近邻的搜索范围。在Movielens数据集和HetRec2011-Movielens-2k数据集上的实验结果表明，PMCF算法能够有效地提升推荐结果的准确性，同时具有较高的时间效率。

• 基于知识图谱的恶意域名检测

  刘善玲,祁正华

  网络技术的发展导致恶意域名类型层出不穷，为了挖掘更深层次的恶意域名，提出一种将知识图谱应用到恶意域名的检测方法。在设计域名知识图谱本体模型的基础上，抽取对应的实体、关系，使用Neo4j图数据库存储域名知识图谱，根据图推理算法计算未知域名与图谱中已知属性相邻节点的密切程度，来判断未知域名的属性。实验结果表明，新方法在恶意域名检测上有良好的实验效果（AUC=0.98），可有效识别之前未检测出的恶意域名，实现对隐藏较深恶意域名的挖掘。

• 一种改进的光滑化共轭梯度稀疏信号重构算法

  许王琴,宋　雨,张连娜,宋学力

  压缩感知理论可以在远低于奈奎斯特采样率的前提下精确重构稀疏信号，重构算法是该理论的核心内容之一。为提高稀疏信号重构精度，提出一种改进的光滑化共轭梯度算法并将其应用到真实口腔CT图像重构中。与光滑化共轭梯度算法相比，首先，该算法采用的在线柏萝登-弗莱彻-戈德福布-生纳(Online Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno, OBFGS)校正矩阵近似目标函数的Hessian逆矩阵的精度更高，进而提高了信号重构精度；其次，相较于线搜索准则求步长的方法，该算法采用自适应巴尔兹莱-博韦恩(Barzilai-Borwein)步长方法，降低了步长计算量。实验结果表明：与改进前的算法和半阈值算法相比，该算法重构稀疏信号的成功率和信噪比均提高、相对误差降低；重构CT图像的峰值信噪比和结构相似性指数均提高，最大分别提高约3.14 dB和0.015。