Journal of Zhejiang University

Current Issue: <FITEE>

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering (former title: Journal of Zhejiang University SCIENCE C (Computers & Electronics), 2010-2014)

ISSN 2095-9184 (print); ISSN 2095-9230 (online); CN 33-1389/TP; Monthly.

FITEE is an international peer-reviewed journal indexed by SCI-E, Ei Compendex, DBLP, IC, Scopus, JST, CSA, etc. It covers research in Electrical and Electronic Engineering, including Computer Science, Information Sciences, Control, Automation, Telecommunications, and related disciplines.

Impact factor: 0.308 (2011), 0.297 (2012), 0.380 (2013), 0.415 (2014), 0.392 (2015), 0.622 (2016), 0.910 (2017), 1.033 (2018), 1.604 (2019), 2.161 (2020), 2.526 (2021).

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering

ISSN 2095-9184 (print), ISSN 2095-9230 (online), monthly

2015 Vol.16 No.10 P.805-898

<<< CONTENTS >>>

Computer & Automation

Time-series prediction based on global fuzzy measure in social networks

Li-ming Yang, Wei Zhang, Yun-fang Chen

DOI: 10.1631/FITEE.1500025 Downloaded: 2171 Clicked: 6146 Cited: 2 Commented: 0(p.805-816) <Full Text> <PPT> 1685

Chinese summary <26> 基于社會網絡整體(tǐ)模糊化度量的時序預測方法

目的：面向真實世界的時序社會網絡，實現基于其複雜(zá)關系不确定性的模糊化模型的建立，同時實現網絡整體(tǐ)模糊化度量的時序預測。
創新點：提出一(yī)種基于節點相似度的社會網絡模糊化方法，并對網絡模糊密度與模糊中(zhōng)心勢進行預測，實現模糊網絡的度量預測。
方法：首先，考慮真實社會網絡普遍存在的不确定性因素，提出一(yī)種基于網絡節點相似度的模糊化方法，通過用模糊關系代替傳統關系，可以将傳統的社會網絡轉化爲模糊的社會網絡（圖2）。然後，針對需要觀測的網絡密度及中(zhōng)心勢兩個整體(tǐ)度量（圖1），同樣根據網絡的模糊化方法的定義可以得到網絡模糊密度及模糊中(zhōng)心勢。最後，結合模糊馬爾可夫鏈模型，通過調整模糊度量的隸屬函數以及模糊狀态劃分(fēn)，來預測模糊度量變化并分(fēn)析網絡演化趨勢。
結論：針對真實的社會網絡，提出一(yī)種社會網絡的模糊化方法，實驗說明了模糊網絡可以比傳統網絡更好地描述網絡演化過程。

關鍵詞組：時序網絡；模糊網絡；模糊馬爾可夫鏈

Beyond bag of latent topics: spatial pyramid matching for scene category recognition

Fu-xiang Lu, Jun Huang

DOI: 10.1631/FITEE.1500070 Downloaded: 2217 Clicked: 5741 Cited: 2 Commented: 0(p.817-828) <Full Text> <PPT> 1797

Chinese summary <21> 超越隐主題包模型：針對場景類别識别的空間金字塔匹配

目的：随着智能手機、數碼相機的普及和互聯網的高速發展，基于内容的場景類别識别對于圖像數據庫标注和檢索具有重要意義。在場景類别數目比較多的情況下(xià)，本文基于概率隐語義分(fēn)析（pLSA）和自适應提升（AdaBoost）算法，實現一(yī)種魯棒的場景類别識别算法。
創新點：記錄pLSA學習得到的主題的位置關系，提出金字塔主題直方圖；在詞包（bag-of-words）模型中(zhōng)采用不同的興趣點提取算子和不同的局部區域描述符，實現異質金字塔單詞直方圖，顯著提升場景識别準确率；提出一(yī)種兩級多分(fēn)類算法。
方法：利用期望最大(dà)化（EM）算法計算圖像或圖像塊的pLSA主題分(fēn)布，通過空間金字塔（SP）記錄主題之間的大(dà)緻位置關系；通過對興趣點提取算子和區域描述符的比較研究，在詞包模型中(zhōng)選用稠密興趣點提取算子和六種區域描述符，從而得到六個金字塔主題直方圖用來表示圖像；爲充分(fēn)利用各異質金字塔主題直方圖信息，先用AdaBoost選取分(fēn)辨能力強的主題并計算測試圖像的後驗概率，再由prod-max融合規則确定測試圖像的類别。
結論：對于特定的興趣點提取算子和特定的區域描述符，金字塔主題直方圖對所有基準圖像庫的場景識别率均高于标準pLSA主題直方圖；融合各異質金字塔主題直方圖顯著提高了場景類别識别率。

關鍵詞組：場景類别識别；概率隐語義分(fēn)析；詞包；自适應提升

Deformable image registration with geometric changes

Yu Liu, Bo Zhu

DOI: 10.1631/FITEE.1500045 Downloaded: 2184 Clicked: 5470 Cited: 0 Commented: 0(p.829-837) <Full Text> <PPT> 1685

Chinese summary <22> 帶有幾何形變的變形圖像配準

目的：幾何形态的變化爲變形圖像配準帶來了許多障礙。本文提出一(yī)個用以描述幾何形變的數學模型，可以在變形圖像配準中(zhōng)實現源圖像與目标圖像之間的平滑變換。
創新點：提出一(yī)個新的圖像配準模型，可以顯著抑制局部幾何形變對圖像配準的影響并極大(dà)地提高配準準确性。
方法：本文提出的配準模型中(zhōng)主要引入一(yī)個可以将幾何形變區域正則化的L1範數。這一(yī)稀疏誘導範數可以通過抑制局部變換來實現平滑的全局變換。爲保證算法的穩定性和快速收斂，文本對算法的數值解進行了詳細讨論。
結論：通過将算法應用于真實采集的外(wài)傷性腦損傷圖像，驗證了算法的實用性和有效性。實驗顯示使用本文所提算法對目标圖像進行的重建比使用普通的彈性配準模型具有更高的準确性。

關鍵詞組：幾何形變；圖像配準；稀疏性；創傷性腦損傷

Controllability analysis of second-order multi-agent systems with directed and weighted interconnection

Di Guo, Rong-hao Zheng, Zhi-yun Lin, Gang-feng Yan

DOI: 10.1631/FITEE.1500069 Downloaded: 2292 Clicked: 6222 Cited: 0 Commented: 0(p.838-847) <Full Text> <PPT> 2033

Chinese summary <23> 基于有向權重拓撲的二階多智能體(tǐ)系統可控性分(fēn)析

目的：面向有向拓撲的二階多智能體(tǐ)系統，分(fēn)析其可控性的充要條件。
創新點：使用有向樹(shù)作爲研究起點，在此基礎上研究拓展拓撲的可控性條件，使有向拓撲的可控性研究前進了一(yī)步。
方法：用标準線性系統可控性分(fēn)析方法，利用代數矩陣論工(gōng)具，可得到有向樹(shù)拓撲的可控性充要條件（定理1）。在此基礎上，研究拓展拓撲的可控性條件，得到定理2。特别地，當子拓撲結構爲前向環或者後向環時，分(fēn)别得到定理3和定理4。
結論：針對有向樹(shù)，得到一(yī)個重要結論：當且僅當不同分(fēn)支上的智能體(tǐ)選取不同的權值，整個系統可控；在此基礎上，得到拓展拓撲的相似結論。

關鍵詞組：多智能體(tǐ)系統；可控性；有向樹(shù)

Fault evolution-test dependency modeling for mechanical systems

Xiao-dong Tan, Jian-lu Luo, Qing Li, Bing Lu, Jing Qiu

DOI: 10.1631/FITEE.1500011 Downloaded: 2738 Clicked: 6084 Cited: 0 Commented: 0(p.848-857) <Full Text> <PPT> 1740

Chinese summary <21> 基于故障演化-測試相關性可測性建模方法

目的：建立系統中(zhōng)典型故障演化過程中(zhōng)的相關參數與系統中(zhōng)測試節點的關聯關系。分(fēn)析系統對故障的檢測、隔離(lí)，對故障演化過程跟蹤和對故障預測能力的可測性水平，進而指導系統的可測性設計。
創新點：通過故障-征兆、征兆-測試矩陣描述系統故障演化與測試的相關性關系。結合測試節點的靈敏度、檢測時間、檢測概率等固有屬性，建立量化測試對故障演化過程跟蹤能力的指标，在故障檢測率、故障隔離(lí)率等指标基礎上，提出故障可跟蹤率和故障可預測率的可測性指标。
方法：首先，分(fēn)析系統中(zhōng)典型故障的演化機理，建立定量描述故障與表征其嚴重程度的征兆參數的相關性矩陣。其次，使用能量流圖分(fēn)析方法，建立征兆參數與系統中(zhōng)測試節點間的能量傳遞關系，進而獲得征兆參數與測試間的動力學關系。再次，構建衡量系統對故障可檢測、可隔離(lí)、可跟蹤和預測的可測性指标體(tǐ)系，并提出相應的可測性指标預計方法。最後，以某離(lí)心泵系統爲案例，對本文所提理論的有效性進行驗證。
結論：基于故障演化-測試相關性可測性建模方法能定性地描述系統中(zhōng)故障與表征其嚴重程度的征兆參數間的關系，并能從定量的角度建立各個征兆參數與系統中(zhōng)測試節點的關系。故障可跟蹤率和故障可預測率能較好地描述系統中(zhōng)固有測試節點對故障跟蹤和預測的水平，以此爲基礎提出的可測性預計方法能有效預計系統對故障的檢測、隔離(lí)、跟蹤和預測水平，預計結果能有效指導系統的可測性設計。論文的相關理論和方法對于提高系統對故障的跟蹤和對故障的預測的可測性水平具有指導意義。

關鍵詞組：機械系統；可測性設計；故障演化-測試相關性模型

A novel period estimation method for X-ray pulsars based on frequency subdivision

Li-rong Shen, Xiao-ping Li, Hai-feng Sun, Hai-yan Fang, Meng-fan Xue

DOI: 10.1631/FITEE.1500052 Downloaded: 2973 Clicked: 7020 Cited: 2 Commented: 0(p.858-870) <Full Text> <PPT> 1911

Chinese summary <27> 一(yī)種基于頻(pín)率細分(fēn)的X射線脈沖星周期估計方法

目的：針對現有脈沖星周期估計算法精度低的問題，研究一(yī)種利用短時觀測數據進行高精度X射線脈沖星周期估計的算法，爲促進實時高精度X射線脈沖星導航提供算法支撐。
創新點：提出頻(pín)率細分(fēn)的方法，推導continuous Lomb periodogram (CLP),實現X射線脈沖星非等間隔到達光子序列在細分(fēn)頻(pín)率處的頻(pín)域分(fēn)析。該方法可以顯著減少運算複雜(zá)度，同時提高頻(pín)域分(fēn)析的頻(pín)率分(fēn)辨率，進而提高脈沖星周期估計的精度。
方法：首先，考慮到X射線脈沖星信号是非等間隔到達的光子序列，本文采用專門用于非等間隔數據處理的fast Lomb方法對一(yī)段短時觀測的脈沖星實測數據進行頻(pín)域分(fēn)析，獲得一(yī)個初始頻(pín)率作爲脈沖星旋轉頻(pín)率的初值。然後，在該初始頻(pín)率附近以高的頻(pín)率分(fēn)辨率做頻(pín)率細分(fēn)，獲取設定數量的高精度細分(fēn)頻(pín)率。最後，對該段短時觀測的脈沖星數據在這些細分(fēn)頻(pín)率處做CLP分(fēn)析。在CLP中(zhōng)，峰值位置所對應的頻(pín)率即爲估計出的具有較高精度的脈沖星旋轉頻(pín)率，由該頻(pín)率就可以确定高精度的脈沖星旋轉周期。實測數據分(fēn)析表明：當觀測數據小(xiǎo)于135 s時，本文算法的周期估計精度比fast Lomb方法和FFT方法高1到3個數量級，且僅增加了一(yī)點計算複雜(zá)度。同時，相比于HEAsoft的周期估計方法（efsearch），本文算法具有精度高計算複雜(zá)度低的優勢。
結論：本文算法解決了fast Lomb方法在周期估計時精度受數據長度和觀測時間限制的問題，顯著提高了X射線脈沖星周期估計的精度并降低了計算複雜(zá)度。同時短時高精度的周期估計有助于提高TOA估計精度及X射線脈沖星導航中(zhōng)實時位置和速度的估計精度。本文算法還可以用于變星及其他天體(tǐ)的周期估計。

關鍵詞組：脈沖星導航；周期估計；頻(pín)率細分(fēn)；CLP

Electrical & Electronic Engineering

An approach for evaluating the impact of an intermittent renewable energy source on transmission expansion planning

Rongrit Chatthaworn, Surachai Chaitusaney

DOI: 10.1631/FITEE.1500049 Downloaded: 2259 Clicked: 5788 Cited: 0 Commented: 0(p.871-882) <Full Text> <PPT> 1683

Chinese summary <22> 一(yī)種評估間歇式可再生(shēng)能源對輸電網擴展規劃影響的方法

目的：針對間歇式可再生(shēng)能源對輸電網擴展規劃（Transmission expansion planning, TEP）的影響，提出一(yī)種穩健的最優化評估方法。
創新點：TEP的目标函數由傳輸線的投資(zī)成本和常規發電機的運行成本組成。爲對所有的運行場景都獲取穩健的擴展規劃，提出一(yī)種選擇恰當“代表間斷性可再生(shēng)能源的生(shēng)産和負載”運行場景的方法。
方法：在所提出的TEP中(zhōng)，使用自适應禁忌算法（ATS，一(yī)種元啓發式算法）。ATS在主問題（最小(xiǎo)化投資(zī)和運營成本）和子問題（最小(xiǎo)化常規電機電能生(shēng)産成本，縮減可再生(shēng)能源的生(shēng)産和負載）間相互叠代。其中(zhōng)子問題由基于内點方法的非線性規劃求解。此外(wài)，通過在考慮或不考慮可再生(shēng)能源的條件下(xià)對比擴展規劃，進一(yī)步評估間歇式可再生(shēng)能源對TEP的影響。
結論：使用IEEE Reliability Test System 79（RTS79）測試所述方法，并評估間歇式可再生(shēng)能源對TEP的影響。結果顯示，相較其他方法本文所述最優化方法能夠給出更爲穩健的結果；而且，間歇式可再生(shēng)能源對TEP的影響是應當納入考慮範圍的。

關鍵詞組：自适應禁忌搜索；可再生(shēng)能源生(shēng)産；魯棒優化；輸電擴展規劃

A reversibility-gain model for integer Karhunen-Loève transform design in video coding

Xing-guo Zhu, Lu Yu

DOI: 10.1631/FITEE.1500071 Downloaded: 2041 Clicked: 5524 Cited: 0 Commented: 0(p.883-891) <Full Text> <PPT> 1514

Chinese summary <19> 視頻(pín)編碼中(zhōng)指導整數Karhunen-Loève變換設計的可逆-增益模型

目的：Karhunen-Loève變換（KLT）核矩陣含有無理數而需要整數化。但整數化過程通常會削弱KLT對視頻(pín)信号去(qù)相關能力，同時整數KLT的非正交性也會帶來失真。因而需要一(yī)個評價模型來指導整數KLT的設計。
創新點：綜合考慮KLT在視頻(pín)壓縮中(zhōng)所起作用，分(fēn)别對整數KLT矩陣的可逆程度和其變換編碼增益（TCG）進行建模，并形成可逆-增益模型。用該模型進行KLT的整數化設計，得到的整數KLT矩陣在視頻(pín)壓縮效率上都高于其他整數化方法得到的矩陣。
方法：首先，充分(fēn)考慮KLT的正交性，分(fēn)析無量化情形下(xià)整數變換編碼過程中(zhōng)失真的來源及其與整數變換核矩陣的解析關系，并利用此解析關系爲整數KLT矩陣的可逆程度進行建模（式15）。然後，由于KLT可以最大(dà)化TCG，我(wǒ)們對KLT在整數化過程中(zhōng)的TCG損失率進行建模（式16），并分(fēn)析整數餘弦變換的TCG損失率（表1），以作爲參考。最後，聯合變換的可逆程度和TCG損失率，形成一(yī)個指導整數KLT設計的可逆-增益模型（式18）：在給定TCG損失率約束下(xià)，具有最佳可逆程度的整數KLT即是對給定KLT進行整數化的最優結果。
結論：在視頻(pín)壓縮中(zhōng)，給定任意KLT矩陣和倍乘因子下(xià)，利用本文提出的可逆-增益模型指導該KLT的整數化，能得到在壓縮效率上最優的整數KLT矩陣。

關鍵詞組：整數變換；KLT；變換編碼；視頻(pín)編碼

Performance analysis for a two-way relaying power line network with analog network coding

Yu-wen Qian, Meng Tian, Xue Jiang, Hua-ju Song, Feng Shu, Jun Li

DOI: 10.1631/FITEE.1500135 Downloaded: 2295 Clicked: 6480 Cited: 0 Commented: 0(p.892-898) <Full Text> <PPT> 1690

Chinese summary <21> 電力線通信網絡中(zhōng)具有網絡編碼功能的雙向中(zhōng)繼系統的性能分(fēn)析

目的：面向具有深度衰落的電力線通信信道，分(fēn)析具有網絡編碼功能的雙向電力線中(zhōng)繼系統的中(zhōng)斷概率、誤符号率以及平均信道容量。
創新點：在電力線通信網絡中(zhōng)使用一(yī)種兩階段的中(zhōng)繼通協議，從而可以使用網絡編碼技術提高通信效率，并使用Hermite多項式推導出系統的性能指标。
方法：首先，考慮電力線通信信道與傳統信道的不同，針對具有脈沖噪聲的電力線信道，建立具有編碼功能的中(zhōng)繼系統的系統模型（圖1）。然後，針對建立的模型，分(fēn)析接收端信噪比的表達式。應用電力線信道幅值的概率分(fēn)布函數，推導接收端信噪比的概率分(fēn)布函數。應用Hermite多項式推導出具有網絡編碼功能的雙向中(zhōng)繼系統的中(zhōng)斷概率、誤符号率以及平均系統容量。最後，根據實際的電力線系統建立仿真環境，在該環境中(zhōng)使用蒙特卡洛方法對推導的結果進行驗證。仿真結果證明了推導的正确性。
結論：針對具有深度衰落的電力線信道，提出一(yī)種可靠的具有網絡編碼功能的雙向中(zhōng)繼通信系統，提高系統的通信效率與通信可靠性。推導該系統中(zhōng)中(zhōng)斷概率、無符号率以及平均系統容量的閉合式，仿真結果證明其正确性。

關鍵詞組：電力線通信；中(zhōng)斷概率；誤符号率；信号衰落