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.3 P.173-258

<<< CONTENTS >>>

Computer & Automation

Interpolation of a spline developable surface between a curve and two rulings

Alicia Cantón, Leonardo Fernández-Jambrina

DOI: 10.1631/FITEE.14a0210 Downloaded: 2468 Clicked: 7499 Cited: 1 Commented: 0(p.173-190) <Full Text> <PPT> 2023

Chinese summary <165> 已知曲线与直母线插值可展样条曲面

目的：对由给定一条样条曲线和可展曲面中第一及最末直母线（ruling）界定的可展样条面片（patch）进行插值。
创新点：给定一条样条曲线和起始直母线构造插值可展样条曲面，需先给出曲面对边边界样条曲线。而用传统方法构造插值可展样条曲面不能限制两条直母线的全部端点。本文通过将可展样条曲面升阶的方法，在增加起始直母线全部端点的限制条件下，解决已知某一样条曲线和起始直母线的可展样条曲面插值问题。
方法：通过将可展样条曲面升阶，解决给定一条样条曲线和起始直母线及其全部端点情形下可展样条曲面插值问题。
结论：给定一条样条曲线和可展曲面的起始直母线及其端点，通过将可展样条曲面升阶，解决可展样条面片插值构造。此方法同样适用于三角可展样条曲面插值（图10）。

关键词组：可展曲面；样条曲面；开花（Blossom）运算

Real-time monitoring of brake shoe keys in freight cars

Rong Zou, Zhen-ying Xu, Jin-yang Li, Fu-qiang Zhou

DOI: 10.1631/FITEE.1400305 Downloaded: 2891 Clicked: 7209 Cited: 2 Commented: 0(p.191-204) <Full Text> <PPT> 2080

Chinese summary <27> 铁路货车闸瓦钎故障的实时监控

目的：面向铁路货车关键机械部件的健康状态监控，针对铁路货车闸瓦钎这种复杂机械部件，实现基于视觉图像的户外全天候实时自动故障检测。
创新点：针对闸瓦钎这种复杂目标机械部件的故障检测，提出一种新颖的实时精确故障检测方法。鉴于目标部件故障样本和无故障样本存在极强的类间相似性和类内差异性，情况相对复杂，提出采用多特征多层级方式。多特征避免单一特征的局限性和片面性，满足系统高精度要求，而多层级级联方式可事先排除大量无关背景信息，满足系统实时性需求。
方法：采用层次化故障检测思路，在ROI分割上（图10），提出采用多尺度中心变换编码（MSCT），通过构建改进的空间金字塔方式实现。在闸瓦钎定位上，在梯度域对闸瓦钎部位进行中心变换编码，以梯度编码直方图(HEG)特征构建特征向量，采用SVM训练生成定位分类器。故障状态分类器的构建与之相似，但编码是建立在灰度图像基础上，最终在分割出的ROI中通过定位和判别分类器级联方式实现闸瓦钎丢失故障的全自动检测，无需任何人工参与过程。
结论：针对现有铁路故障检测技术存在的不足，提供一种铁路货车闸瓦钎丢失故障的自动检测方法，既可降低铁路货车故障检测成本，又可提高铁路货车故障检测效率，为铁路提速提供了可靠的安全保障。相应实验表明该系统故障检测率达到了99.2%（表2），而检测速度接近5帧/秒，具有很好的实时性和很高的检测精度。

关键词组：状态监控；特征提取；闸瓦钎故障；机器视觉

Optimization of thread partitioning parameters in speculative multithreading based on artificial immune algorithm

Yu-xiang Li, Yin-liang Zhao, Bin Liu, Shuo Ji

DOI: 10.1631/FITEE.1400172 Downloaded: 2793 Clicked: 7100 Cited: 1 Commented: 0(p.205-216) <Full Text> <PPT> 1891

Chinese summary <27> 基于人工免疫算法的推测多线程线程划分参数的优化

目的：用人工免疫算法优化线程划分过程的主要影响因素，使不同应用获得最优划分方案。
创新点：将智能算法应用到推测多线程技术，实现该技术在线程划分过程中的优化。
方法：首先，根据启发式规则提取影响线程划分的五个参数，分别是DT，TSL，TSU，SDL，SDU。五个参数根据启发式规则确定取值范围，步长变化是随机的。将加速比设定为目标，五个参数变化形成解空间，优化目标是在解空间中寻找最优解（图6），即找出各个应用最优的划分策略。利用人工免疫算法搜索解空间，找到最优解（表4）。
结论：针对Olden测试集中每个测试函数获得最优划分参数值（图10-20），测试集中的函数在四核平台上的测试性能较之机器学习方法线程划分算法提高3.00%，较之启发式规则线程划分方法性提高8.92%。

关键词组：推测多线程；线程划分；人工免疫算法

A slotted floor acquisition multiple access based MAC protocol for underwater acoustic networks with RTS competition

Liang-fang Qian, Sen-lin Zhang, Mei-qin Liu

DOI: 10.1631/FITEE.1400187 Downloaded: 3059 Clicked: 8422 Cited: 4 Commented: 0(p.217-226) <Full Text> <PPT> 2355

Chinese summary <177> 基于RTS竞争机制的声通信网络slotted-FAMA协议研究

目的：针对水声信道特点，设计适用于水下环境的高效节能的水声通信网络MAC层协议。
创新点：在传统slotted-FAMA协议基础上，引入RTS竞争机制，克服多RTS尝试问题，大幅度提高网络吞吐量并降低网络能耗。
方法：首先，讨论水声通信网络slotted-FAMA协议存在的多RTS尝试问题。指出该问题严重制约了网络性能。然后，提出克服该问题的方法，提出新的MAC协议，RC-SFAMA（图3）。该协议在RTS/CTS握手环节中引入RTS竞争机制。当多RTS尝试问题发生时，各节点利用RTS数据包中的C-number进行RTS竞争来争夺信道使用权。竞争获胜的节点可以继续进行有效数据的传输而失败节点则推迟其数据传输以避免冲突产生。通过竞争机制，当多RTS尝试问题发生时，仍有有效数据得以传输并不会造成冲突，从而克服了这一问题，实现网络吞吐量大幅度提高以及网络能耗的降低。
结论：针对slotted-FAMA存在多RTS尝试问题，提出解决办法，提高网络吞吐量并降低网络能耗。

关键词组：水声通信网络；MAC层协议；RTS竞争；网络吞吐量；能耗

Gradient-based compressive image fusion

Yang Chen, Zheng Qin

DOI: 10.1631/FITEE.1400217 Downloaded: 2989 Clicked: 6296 Cited: 0 Commented: 0(p.227-237) <Full Text> <PPT> 2031

Chinese summary <26> 基于梯度的压缩感知图像融合

目的：面向多传感器图像融合，实现基于梯度的压缩感知图像融合，使其具有传输量小，计算复杂度低的特点。
创新点：提出一种基于梯度的融合规则（图1），对压缩感知系数进行融合，并对融合后的压缩感知系数进行反变换得到原图像，提高压缩感知融合质量。
方法：首先，对多传感器捕获的图像进行压缩感知分解以提高传感器传输速率。然后在融合阶段，基于压缩感知系数梯度进行融合得到融合后的压缩感知系数，并对融合后的系数进行压缩感知反变换得到融合后图像。通过两种融合场景的应用实验（图2-7，表1-6），证明所提算法相比于其他传统压缩感知图像融合方法，在人眼视觉及客观融合标准中均更优。
结论：针对多种融合场景，提出一种高效的基于梯度的压缩感知的图像融合方法，提高图像融合精度。

关键词组：压缩感知；图像融合；基于梯度的图像融合；压缩感知图像融合

Urban landscape classification using Chinese advanced high-resolution satellite imagery and an object-oriented multi-variable model

Li-gang Ma, Jin-song Deng, Huai Yang, Yang Hong, Ke Wang

DOI: 10.1631/FITEE.1400083 Downloaded: 2578 Clicked: 6967 Cited: 2 Commented: 0(p.238-248) <Full Text> <PPT> 1965

Chinese summary <23> 基于国产高分辨率遥感影像和面向对象多变量模型的城市土地利用分类

目的：资源一号02C星搭载国产遥感卫星序列中为数不多的高性能传感器之一，获取大量的影像数据。然而，在空间分辨率相对较高，光谱分辨率比较低的情况下，城市土地覆盖分类势必存在一定问题。如何深度挖掘影像光谱和空间信息，建立可行的技术方法流程，实现准确的城市土地覆盖分类，进而为其推广应用奠定基础十分必要。
创新点：提出光谱与空间领域信息、判别分析、面向对象法结合的技术流程体系（图2），实现城市土地覆盖的准确分类。对分类结果采用基于点和图斑面积的两种验证方法进行验证。
方法：计算图像纹理、空间自相关特征、形状指数、植被指数、不透水面含量等信息，与光谱信息结合，经过判别分析和相关分析的筛选，实现面向对象的分类和两种指标的精度评价。
结论：根据本文提出的技术路线，可以实现相对准确的城市土地覆盖分类。总体点位精度在92%以上（表2），面积精度达到82%以上，误差通常源自住宅和裸土的混淆。影像数据在城市土地覆盖分类方面非常有效。

关键词组：02C星；分类；城市；多变量模型

Electrical Engineering

Analysis and design of pulse frequency modulation dielectric barrier discharge for low power applications

Tang-tang Guo, Xing-liang Liu, Shi-qiang Hao, Chi Zhang, Xiang-ning He

DOI: 10.1631/FITEE.1400185 Downloaded: 3338 Clicked: 6923 Cited: 1 Commented: 0(p.249-258) <Full Text> <PPT> 1871

Chinese summary <27> 小功率脉冲频率调制介质阻挡放电电源的分析与设计

目的：介质阻挡放电（DBD）电源已在化工、生物、医疗等诸多领域得到研究与应用。在小功率DBD电源中，变压器寄生电容相对负载等效电容来说不可忽略。因此需要研究寄生电容对放电特性的影响，从而针对给定的放电参数和负载给出一个简单准确的电源设计过程。
创新点：利用整流补偿基波近似法（rectifier-compensated first harmonic approximation, RCFHA）将DBD等效负载电路线性化，从而得到新的线性等效电路。基于此线性等效电路，分析变压器寄生电容对电路的影响并总结电源设计过程。
方法：提出一种新的DBD负载线性等效电路；分析变压器寄生电容对放电特性的影响；给出电源参数设计方法。
结论：仿真和实验结果证明分析和设计过程的准确性（图10-12）。利用所提设计方法，可以对小功率DBD电源进行准确的参数计算。

关键词组：介质阻挡放电；整流补偿基波近似法；寄生电容；功率变换器设计