当期目录

2018年 第48卷 第6期 刊出日期：2018-12-20

  

机器学习与数据挖掘

基于多尺度残差神经网络的阿尔茨海默病诊断分类

刘振丙,方旭升,杨辉华,蓝如师

2018, 48(6):  1-7, 18.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.205

摘要 ( 1499 )   HTML ( 146 )   PDF (2154KB) ( 867 )   收藏

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提出多尺度残差神经网络(multi-scale resnet, MSResnet)。采用不同大小的卷积核对图像进行多尺度信息采集,并对神经网络进行残差学习,避免网络退化。对核磁共振图像(magnetic resonance imaging, MRI)进行标准化处理,利用MSResnet模型在阿尔茨海默症(Alzheimer's disease, AD)和正常受试者(normal control, NC)获得的分类准确率为99.41%,在AD和轻度认知障碍(mild cognitive impairment, MCI)获得分类准确率为97.35%。与已有的算法相比,本研究提出的算法的分类准确率得到了明显的提高。

一种具有新主题偏向性的短文本动态聚类方法

朱映雪,黄瑞章,马灿

2018, 48(6):  8-18.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.193

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为了解决短文本数据流的动态聚类问题，提出动态的狄利克雷多项混合(dynamic Dirichlet multinomial mixture，DDMM)模型。模型能够很好地捕获短文本数据流中主题随时间变化而变化的动态过程，同时考虑到已有历史主题和新主题之间的关系，能够对主题继承性的强弱进行调整，从而增大新主题产生的可能。在Gibbs采样过程中，能够自动估算出聚类个数。模拟数据和真实数据上的试验表明，DDMM模型是有效的。同时将提出的方法和传统动态聚类方法进行对比，结果表明DDMM模型能够进行有效的文本动态聚类，并且聚类效果表现良好。

基于Grefenstette编码和2-opt优化的遗传算法

公冶小燕,林培光,任威隆

2018, 48(6):  19-26.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.203

摘要 ( 1310 )   HTML ( 15 )   PDF (1472KB) ( 511 )   收藏

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将Grefenstette编码和2-opt优化算法共同运用到遗传算法中，采用一定数目的城市坐标对路径搜索进行求解。仿真试验取得良好的效果，初始路径接近最优路径，且经过122次迭代后快速得到最优路径。证明本研究提出的搜索空间路径方案实现了遗传算法可以快速收敛到最优解，同时保持较强的搜索能力，实现全局最优，又可以防止陷入局部最优。

基于相关熵和流形学习的多标签特征选择算法

陈红,杨小飞,万青,马盈仓

2018, 48(6):  27-36.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.264

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从相关熵的角度出发,提出一种基于相关熵和特征流形学习的稀疏正则化方法,用于解决多标签特征选择问题。在相关熵定义的基础上给出多标签特征选择的回归模型;结合?_{2, 1}范数的性质和特征流形学习的定义建立基于相关熵和特征流形学习的稀疏正则化多标签特征选择模型及算法;证明该算法的收敛性并且通过试验验证所给算法的有效性。

基于N-Gram语言模型的并行自适应新闻话题追踪算法

屈庆涛,刘其成,牟春晓

2018, 48(6):  37-43.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.204

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针对传统的向量空间模型及一元语法模型表示话题的文本特征时忽略词语之间语序关系的问题,提出一种基于N-Gram语言模型的并行自适应新闻话题追踪算法。使用N-Gram语言模型,利用新闻报道中词语间的语序关系进行文本表示,根据贝叶斯分类算法进行话题追踪,利用最小特征平均可信度阈值更新策略,采用测试新闻报道更新训练集,完善话题模型,并在MapReduce分布式计算模型上予以实现。试验表明,该算法不仅有效地提高了话题追踪效果,而且具有良好的并行加速比和可扩展性。

一种基于深度属性加权的数据流自适应集成分类算法

李尧,王志海,孙艳歌,张伟

2018, 48(6):  44-55, 66.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.198

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针对现有的大多数数据流集成分类算法对分类器的评估时未考虑历史数据的重要性,同时忽略对无关属性和噪声属性干扰的处理等问题,提出一种基于深度属性加权的数据流自适应集成分类算法,旨在有效组合多个基于深度属性加权的朴素贝叶斯模型。通过在不同数据块中深入分析不同属性取值对类属性归属的贡献,并将学习到的局部属性权重作用于不同的属性取值,以降低噪声数据干扰。在评价基分类器时,权衡历史数据和当前最新数据的重要性;采用基于测试实例的分类器置信度和分类正确率权重的组合投票策略进行子分类器组合以提高整体分类性能。通过在多个基准数据集上与经典算法对比试验,本研究算法在分类正确率和概念漂移适应性上具有一定优势。

基于线性加速度的多节点人体行为识别

李兴,侯振杰,梁久祯,常兴治

2018, 48(6):  56-66.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.202

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针对当前基于加速度人体行为识别方法中存在的行为数据易受重力加速度影响以及空间信息欠缺等问题,提出一种基于线性加速度的多节点人体行为识别算法。通过分段双向去除重力加速度算法,去除传感器加速度中的重力加速度得到线性加速度;使用滑动均值滤波器滤除线性加速度与传感器加速度的颤抖运动,并对两种加速度中的冗余动作进行裁剪;分别从两种加速度中提取不同关节点数据间的动态时间规整算法(dynamic time warping, DTW)距离特征以及7种常规时域特征;利用支持向量机对人体行为进行分类。试验结果表明,该方法能有效提高人体行为识别的准确性。

基于随机擦除行人对齐网络的行人重识别方法

金翠,王洪元,陈首兵

2018, 48(6):  67-73.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.192

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基于检测出的行人图像容易出现错位和深度网络容易出现过拟合现象的问题,使用行人对齐网络和随机擦除数据增强,对行人数据集进行预处理。使图像生成不同程度的遮挡,并通过仿射估计分支中的空间变换网络层将图像中的错位进行修正。裁剪背景大的部分,填补行人图像缺失的部分,从而降低网络过拟合的现象,提高网络泛化能力。Market1501、DuckMTMC-reID和CUHK03数据集上进行试验,结果表明在rank-1的值达到84%左右。将随机擦除行人对齐网络方法与其他方法进行比较,发现随机擦除行人对齐网络的行人重识别方法的试验结果要好。

基于粒计算的语言概念决策形式背景分析

庞阔,陈思琪,宋笑迎,邹丽

2018, 48(6):  74-81.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.208

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针对具有语言值信息的决策问题,结合语言术语集和信息系统,提出语言决策信息系统和语言概念,并讨论语言概念的相关性质。通过转化语言决策信息系统,提出语言概念决策形式背景。为扩展语言概念格的内涵和外延,压缩语言概念的规模,通过将语言概念粒化,提出粒化语言概念决策形式背景。将粒计算引入到粒化语言概念决策形式背景中,利用覆盖度与置信度,构造一种基于粒计算的语言概念决策形式背景的规则提取模型。医学诊断实例表明该方法在获取高质量规则中的有效性及实用性。

一种基于压缩矩阵的改进Apriori算法

刘芳,吴广潮

2018, 48(6):  82-88.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.206

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针对Apriori算法需要频繁扫描事务数据库并且会产生大量候选项集的不足,提出一种改进的Apriori算法。采用矩阵压缩的思想,增加了3个向量,分别表示事务矩阵中各行各列1的个数,即事务项目数和项目支持数,以及重复的事务出现次数,从而减小矩阵规模,避免多次扫描数据库。在矩阵运算过程中,对矩阵中事务项目数和项目支持数进行排序并删除不满足条件的项集和非频繁项集,形成新的矩阵结构,提高空间效率。对改进后的算法进行性能分析和试验分析发现,该算法相对于Apriori算法具有更高的效率,同时可以更有效的挖掘出频繁项集。

改进滴水算法的黏连字符分割方法

宋琦悦,穆学文,程欢

2018, 48(6):  89-94, 108.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.199

摘要 ( 2466 )   HTML ( 83 )   PDF (3250KB) ( 910 )   收藏

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针对传统字符图像分割方法对笔画重叠黏连字符分割存在的不足,提出基于改进滴水算法来解决共用笔画黏连字符的分割。算法过程包括:利用Zhang-Sueng并行细化算法与自组织映射神经网络(self-organizing maps, SOM)聚类确定滴水算法初始点;定义新的水滴滴落路径。水滴从初始滴落点出发沿着字符重叠笔画的骨架滴落,水滴到达骨架末端时将继续沿着骨架倾斜方向滴落,直到遇到字符黏连部分的边界,水滴滚动的轨迹即为黏连字符切分路径。用改进滴水算法分割黏连字符避免了传统滴水算法初始滴落点定位不准确,导致字符分割断裂问题。对所提算法进行试验,与传统滴水算法和竖直分割算法进行比较,证明改进算法对笔画重叠黏连字符分割效果理想。

电气工程

利用超定方程组的行波故障定位新方法

李猷民,吕守国,周洋,聂雅馨,贾明亮,毕斌

2018, 48(6):  95-100.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.267

摘要 ( 1313 )   HTML ( 8 )   PDF (1283KB) ( 496 )   收藏

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针对行波速度参数具有一定不确定性,而对行波故障测距结果带来一定误差影响的问题,提出利用超定方程来消除波速影响的输电线路双端行波故障测距方法。测量故障到达输电线路两端的初始行波,以及对端初始反射故障行波到达本端、本端初始反射行波到达对端母线的时间,通过时间和线路长度参数构建超定方程组,通过求解消除波速的影响。仿真结果表明,该方法不受行波波速、故障距离与接地电阻的影响,相较于传统行波测距方法有更高的准确性和可靠性。

考虑多重出力不确定性的风光装机容量优化

宋士瞻,王传勇,康文文,张健,闫红华,李鹏

2018, 48(6):  101-108.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.289

摘要 ( 1220 )   HTML ( 10 )   PDF (3864KB) ( 560 )   收藏

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挖掘风电和光伏出力的日特性和月特性,构建基于日特性和月特性的风电/光伏序列模型,通过蒙特卡洛模拟方法,生成多条风电和光伏出力序列,以刻画风/光出力的多重不确定性。考虑风电和光伏多重不确定性出力约束、电力电量平衡约束、允许弃风弃光率约束等,构建风电和光伏收益最大模型,优化风电和光伏装机,保证风电和光伏运行的经济性,实现风电和光伏有序发展。仿真算例表明,在不同的允许弃风弃光率下,风电和光伏的最优装机差异较大,受光伏日特性和装机成本高的影响,只有在弃光率较小且光伏装机容量小的场景下,光伏发电才具有较好的经济效益。

基于梯次利用电池储能系统的分布式光伏接入受限对策

王飞,王春义,王传勇,赵光锋,李沐,施啸寒

2018, 48(6):  109-115, 121.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.260

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以农村户用分布式光伏接入为场景,分析光伏接入受限原因并提出基于梯次利用电池储能系统的应对方案。从一次设备容量、配网电压控制、光伏出力波动三个方面分析制约分布式光伏接入的薄弱环节。构建电网改造和配置储能应对措施的投资模型,并基于经济技术比较提出基于梯次利用动力电池构建储能系统支撑分布式光伏消纳的方法。开发采用动态成组理论的梯次利用电池储能系统样机并开展现场试验。试验结果表明:储能样机可将光伏出力中心偏差值降低35%,并将最大峰峰差值降低60%;同时将变压器负载峰谷差降低20%,负载率降低12%,有效支撑电网对分布式光伏的消纳。

其他

多载荷作用下内压对烟风道安全性的影响

王龙林,胡训栋,祁金胜,安春国,王湛

2018, 48(6):  116-121.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.142

摘要 ( 1055 )   HTML ( 6 )   PDF (4426KB) ( 423 )   收藏

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为研究大型圆形烟风道的加固肋设计选型规律,采用有限元数值计算的方法,在不同积灰厚度、不同加固肋型号、不同加固肋数量时,分析内压对电厂烟风道的强度和屈曲安全性的影响。结果表明,圆形烟风道的应力主要为主支座与道体接触区域,自重力是道体产生应力的主要原因。对于大直径烟风道,负压时道体应力大于零压和正压时的应力。直径越大,应力会随负压的增大而快速增大,负压管段不宜采用大直径管道。积灰厚度对道体应力的影响较小,积灰越多道体越不容易发生屈曲,考虑积灰的设计中应当校核无积灰时的屈曲安全系数。

核环境多关节蛇形机械臂的运动控制系统设计

张强

2018, 48(6):  122-131.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2018.237

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以核聚变反应舱的探测和维护作业为例,设计一种具有多关节串联式结构的蛇形遥操纵机械臂系统,结构采用轨道推送加悬臂调整的复合式操控方案。针对机械臂执行全舱作业的运动需求,对机械臂运动轨迹进行仿真分析。设计包括路径规划与轨迹控制等的机械臂运动控制算法,构建各关节在运动学上能够同步运行的多轴协调控制系统。通过搭建模拟舱几何环境,对机械臂进行运动测试,完成关节旋转角度的控制精度评估。构建机械臂系统的重力补偿模块,通过柔性模型的仿真验证对机械臂系统的末端定位精度加以评估。测试结果验证了运动控制系统的有效性。

石墨烯化石墨/聚苯胺电极的制备及电容特性

王晓丹,高明明

2018, 48(6):  132-136.  doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2017.056

摘要 ( 1319 )   HTML ( 15 )   PDF (4672KB) ( 553 )   收藏

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通过电解剥落得到的表面石墨烯化的石墨电极(graphene layers/graphite plate, GL/GP)为基底,在硫酸介质中以苯胺为单体,采用循环伏安法(cyclic voltammetry, CV)制备了表面石墨烯化的石墨/聚苯胺(graphene layers/graphite plate/polyaniline, GL/GP/PANI)电极,并探究聚合圈数对GL/GP/PANI电极比电容的影响。利用场发射扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)对电极材料的形貌进行表征。在0.5 M H₂SO₄电解液中,对合成的电极材料进行循环伏安、恒电流充放电(chronopotentiometry, CP)和电化学稳定性测试。结果表明,在表面石墨烯化的石墨电极上合成的PANI具有棒状结构,电流密度为0.085 mA/cm²时, GL/GP/PANI电容器的比电容可达1 042.8 F/g。提供了一种新的超级电容材料基底电极的构建方式。