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.5 P.335-428

<<< CONTENTS >>>

Computer & Automation

An efficient data layout scheme for better I/O balancing in RAID-6 storage systems

Ping Xie, Jian-zhong Huang, Er-wei Dai, Qiang Cao, Chang-sheng Xie

DOI: 10.1631/FITEE.1400362 Downloaded: 3314 Clicked: 9072 Cited: 0 Commented: 0(p.335-345) <Full Text> <PPT> 2782

Chinese summary <34> 一种负载平衡的RAID-6存储方案

目的：针对现有垂直RAID-6存储方案中存在不平衡负载的问题，提出一种平衡负载的存储方案，提升RAID存储系统性能。
创新点：基于P-code存储系统，使用一种高效的数据分布方案。该方案能平衡P-code存储系统负载，并提升用户I/O存取性能。
方法：针对P-code存储方案的负载平衡问题，首先分析该存储方案的校验布局和数据分布情况，该编码属于垂直RAID-6编码。校验数据平衡布局于所有磁盘列，从而能平衡数据更新导致的相应校验更新。观察每一条校验链的构建机制发现校验链中的数据块存在不平衡布局的问题，因而提出在不改变数据块原有所在磁盘列的情况下，移动校验链中的数据块使其平衡布局于所有数据行（图4），同时确保P-code存储方案原有的最优属性。
结论：通过对P-code存储方案的布局研究，提出一种平衡负载的存储方案（UPC）。该方案能够有效提升P-code存储系统的存取性能（图5-8）。

关键词组：RAID；数据存取性能；高性能；负载平衡

Detection of engineering vehicles in high-resolution monitoring images

Xun Liu, Yin Zhang, San-yuan Zhang, Ying Wang, Zhong-yan Liang, Xiu-zi Ye

DOI: 10.1631/FITEE.1500026 Downloaded: 8198 Clicked: 7748 Cited: 1 Commented: 0(p.346-357) <Full Text> <PPT> 2413

Chinese summary <31> 基于高清监控图像的工程车辆检测算法

目的：基于监控图像，设计一种工程车辆检测算法，使其能快速高效地对工程车辆等组件可变铰链式刚体进行识别与检测。
创新点：模拟人类视觉检测过程，把检测算法分为粗提取与精确分类两个阶段。第一阶段提出“颜色频率”特征并用其优化HOG描述子。第二阶段改进一种显著性提取算法并用改进的算法来改善dense SIFT算子。两阶段结合，得到整体高效的检测算法。
方法：监控图像的特点是高空广角监控，工程车辆像素面积小，模拟人类视觉从复杂多样的物体中检测目标物体的过程，把检测过程分为粗提取阶段与精确分类阶段。人类在寻找目标物体时，一般会快速浏览这些复杂多样的物体群，遇到拟似目标物体，会多停留几秒来确认是否为真正的目标物体。粗提取阶段，加入“颜色频率”的HOG描述子(图3)和线性SVM分类器，快速扫描整张监控图像，从中提取出拟似工程车辆区域。这一阶段的目的是低漏检率快速提取拟似目标区域。精确分类阶段是采用显著性蒙版化的dense SIFT算子(图8)，去除第一阶段提取出的非工程车辆区域，得到最终的低漏检率低错检率的快速检测算法(图1)。
结论：针对监控图像的工程车辆等组件可变的铰链式刚体，提出一种先大范围粗提取后小范围精确分类的检测算法。算法不仅高效快速，且具有一定泛化性能。

关键词组：目标检测；梯度直方图；稠密度SIFT；显著性检测；组件模型；工程车辆

Speech emotion recognition with unsupervised feature learning

Zheng-wei Huang, Wen-tao Xue, Qi-rong Mao

DOI: 10.1631/FITEE.1400323 Downloaded: 5830 Clicked: 9770 Cited: 6 Commented: 0(p.358-366) <Full Text> <PPT> 2325

Chinese summary <30> 基于无监督特征学习的语音情感识别方法

目的：语音情感识别是人机交互的关键技术之一。同时，良好的情感特征对语音情感识别系统性能具有极大影响。目前的语音情感特征主要通过手工设计方法提取，对于其是否能够很好地刻画情感特性以及是否存在最优情感特征集，相关研究者并没有达成公认。所以有必要对语音情感特征提取进行进一步深入研究。
创新点：提出一种基于数据驱动的无监督情感特征学习方法。该方法能够自动从无标注语音数据中学习产生与情感相关的特征映射函数，用于语音情感特征提取。
方法：采用三种无监督学习算法（K-均值聚类，稀疏自动编码器，稀疏受限玻尔兹曼机）从若干无标注语音块中学习产生与目标相关的特征提取器，继而对整个语音样本进行特征提取（卷积和池化），最后训练一个线性支持向量机对未知样本进行识别。同时对模型涉及的超参数（块大小和隐层结点数目）进行选择。
结论：相对于传统原始特征，学习产生的特征具有一定的稀疏性并且对说话人及其他扰动因素具有一定鲁棒性。实验结果表明，尺寸较大的块和数量较多的隐层结点有助于提升系统性能（图4、5）。

关键词组：语音情感识别；无监督特征学习；神经网络；情感计算

A method of shadow puppet figure modeling and animation

Xiao-fang Huang, Shou-qian Sun, Ke-jun Zhang, Tian-ning Xu, Jian-feng Wu, Bin Zhu

DOI: 10.1631/FITEE.1400351 Downloaded: 3546 Clicked: 7855 Cited: 0 Commented: 0(p.367-379) <Full Text> <PPT> 2014

Chinese summary <30> 一种皮影人物建模及动画生成方法

目的：建立基于真实人体数据的皮影人物模型并生成动画来促进皮影艺术发展。
创新点：本文使用三维人体扫描数据来建立皮影人物模型，并生成动画。
方法：通过研究分析皮影艺术现状，提出一种通过获取三维人体扫描数据来建立皮影人物并生成动画的方法。二维皮影人物的建模过程（图1）如下：第一步，自动定位三维人体模型特征点，并且根据定位的特征点将人体模型自动分段（图8）；第二步，提取皮影人物的初始轮廓（图11），并进行二维数据处理；第三步，对数据处理后的初始皮影人物（图13）进行自动服饰匹配（图14、15），生成二维皮影人物及动画（图17-19）。最后通过比较实验前后被试者对皮影的兴趣度，来验证该方法的有效性。
结论：针对人们对皮影艺术逐渐失去兴趣的现状，提出一种基于三维人体扫描数据的皮影人物建模方法。实验证明，该方法可以生成更多具有真实感、引人入胜的皮影人物和实时动画。该研究促进了皮影艺术的发展，尤其是在现代皮影动画和个性化定制方面。

关键词组：皮影艺术；皮影人物；三维人体；数据处理；二维建模

HAPE3D—a new constructive algorithm for the 3D irregular packing problem

Xiao Liu, Jia-min Liu, An-xi Cao, Zhuang-le Yao

DOI: 10.1631/FITEE.1400421 Downloaded: 3712 Clicked: 8999 Cited: 0 Commented: 0(p.380-390) <Full Text> <PPT> 2454

Chinese summary <175> 一种新型三维不规则排样构造算法HAPE3D

目的：现实工程中存在大量排样问题，其中最具挑战的是三维不规则排样问题。研究该类问题的首要难题是将三维不规则排样问题转化为一个优化问题。本文提供一个构造算法HAPE3D,将不规则三维排样问题转化成一个组合优化问题。
创新点：提出的新型不规则排样构造算法HAPE3D无需计算临界多面体（NFP）,并允许零件灵活旋转。
方法：首先，用最小势能原理解释三维不规则排样问题中零件的运动机理（图5）。然后，提出HAPE3D三个重要技术环节：（1）三维体的分离判据（图6）;（2）点在三维体内的判据（图7）；（3）多面体靠接算法（图8、9）。接着，给出HAPE3D的算法流程。最后通过两个算例检验算法可行性。
结论：HAPE3D是一种非常可靠的三维不规则排样算法。它区别于其它同类算法的最大特点是无需计算NFP，并在保持零件原有面貌（不需要将零件分解为多个长方体）的基础上允许零件旋转。HAPE3D可方便地与其它启发式算法（比如SA）结合形成混合启发式算法，从而进一步提高排样效率，其计算速度还有很大改进空间。

关键词组：三维排样；布置设计；仿真；优化；构造算法；现代启发式算法

Fine-grained P2P traffic classification by simply counting flows

Jie He, Yue-xiang Yang, Yong Qiao, Wen-ping Deng

DOI: 10.1631/FITEE.1400267 Downloaded: 3013 Clicked: 7023 Cited: 2 Commented: 0(p.391-403) <Full Text> <PPT> 2075

Chinese summary <31> 基于簇流的细粒度P2P流量分类

目的：P2P流量的不断增长带来网络管理和安全方面的各类问题。因此对P2P流量进行精确分类显得尤为重要。本文旨在提出一种能对P2P流量实现高效精确且细粒度分类的方法。
创新点：本文方法不依赖于对报文负载内容的检查，也无需借助复杂的统计特征和机器学习方法。仅利用网络流的几个基本属性就能实现对P2P流量的精确且细粒度分类。当待检测主机的网络流量组成较为复杂时，其他基于主机的流量分类方法将失效，但本文方法仍然有效。
方法：首先，将P2P应用产生的流量中出现最频繁且稳定的相似流簇定义为簇流，并认为一组簇流是由一类P2P网络活动所产生（图2）。本文P2P流量分类方法分两步进行（图3）。在簇流提取阶段，为每一种P2P应用采集训练流量集，并从中提取出对应的簇流集合。在流量分类阶段，监测待检测主机在单位时间窗口内所产生的簇流的类型和数量，并根据一个记分函数对流量进行分类。
结论：提出一种能对P2P流量实现高效精确且细粒度分类的方法。根据现实流量评价所提方法的性能。实验结果达到高于97.22%的正确率和低于2.78%的误报率。

关键词组：流量分类；P2P网络；细粒度；基于主机

Electrical Engineering

An improved chaotic hybrid differential evolution for the short-term hydrothermal scheduling problem considering practical constraints

Tahir Nadeem Malik, Salman Zafar, Saaqib Haroon

DOI: 10.1631/FITEE.1400189 Downloaded: 3171 Clicked: 7508 Cited: 3 Commented: 0(p.404-417) <Full Text> <PPT> 2037

Chinese summary <31> 改进的混沌混合差分进化方法用于有现实限制的短期水-火电系统调度问题

目的：短期水-火电系统调度（STHTS）是含有一系列水、火电操作限制的非线性复杂最优化问题。此前，该问题已由许多常规方法解决。由于该问题代价曲线具有非线性和非凸性特点，人工智能方法也开始被应用于STHTS。在考虑现实限制条件的情况下，本文提出一种改进的混沌混合差分计划算法以获取STHTS的最优解。
创新点：针对差分进化存在控制参数为常数且获取时间较耗时和早熟收敛的问题，着重处理自调整参数集，通过防止早熟收敛和处理复杂限制提升差分进化的性能。
方法：本文方法流程（图1）关键点为：应用混沌理论获得差分进化中的自调整控制参数集；将混沌混合局部搜索机制应用于差分进化以有效防止其陷入早熟收敛；最后，应用不含惩罚因子集的启发式约束处理方解决水-火电的复杂限制。
结论：本文方法的优势和有效性在以往文献提出的两个虚拟水-火电测试系统上进行了评估（Lakshminarasimman and Subramanian (2008)）。此外，传输线损耗、水电站禁止排放区、火电站斜率限制等因素也被纳入仿真环境。仿真结果表明，与最近提出的其他进化方法相比，本文方法在降低水-火电系统成本和减少计算时间方面有竞争力。

关键词组：阀点效应；禁止排放区；差分进化；混沌序列；限制处理

A new technique for islanding operation of distribution network connected with mini hydro

J. A. Laghari, H. Mokhlis, M. Karimi, A. H. A. Bakar, Hasmaini Mohamad

DOI: 10.1631/FITEE.1400309 Downloaded: 2802 Clicked: 6757 Cited: 1 Commented: 0(p.418-427) <Full Text> <PPT> 1796

Chinese summary <26> 一种微型水电站分布式电网的新型孤岛操作技术

目的：分布式发电（distributed generation, DG）已显著渗透于电网系统，因而分布式电网的孤岛操作是一个研究热点。然而，控制孤岛式分布系统的频率，尤其是在负载需求高于电能产出的条件下，仍未解决。针对基于多个微型水电站的分布式发电网络，本文提出一种成功孤岛操作的新技术。
创新点：在孤岛探测基础上，设计基于频率、频率时间导数和负载优先级的自适应减载技术，将孤岛操作时的频率稳定于其标称值。
方法：所述方法由三部分组成（图1）：（1）利用孤岛探测技术正确探测孤岛现象；（2）利用功率不平衡模块确定生产与负载间的功率不匹配；（3）利用减载控制器，根据功率不匹配值和负载优先级进行减载操作。
结论：本文所述方法在现有的马来西亚11 kV分布式电网（图3）中得到了验证。仿真结果表明，通过减除显著数量的负载，本文方法可以有效进行孤岛操作。

关键词组：孤岛操作；微型水电站；分布式发电；孤岛检测；减载

Erratum to: Folded down-conversion mixer for a 60 GHz receiver architecture in 65-nm CMOS technology

Najam Muhammad Amin, Zhi-gong Wang, Zhi-qun Li

DOI: 10.1631/FITEE.14e0087 Downloaded: 2173 Clicked: 3858 Cited: 0 Commented: 0(p.428-428) <Full Text>