فهرست مطالب

فصلنامه هوش محاسباتی در مهندسی برق
سال پنجم شماره 1 (بهار 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/02/10
  • تعداد عناوین: 8
|
  • حامد آقاپناه رودسری*، حسن قاسمیان صفحات 1-12
    در این مقاله روشی جدید برای استخراج ویژگی از تصاویر به منظور بالا بردن دقت تشخیص سرطان پوستی ملانوم ارائه شده است. این روش به صورت بدون نظارت اجرا می شود. برای این کار، ابتدا در یک فرآیند ناحیه بندی تصویر، ضایعه از پوست طبیعی اطرافش جدا می گردد. در مرحله بعد، یک سری ویژگی های بافتی و شکلی از تصویر ضایعه استخراج می شود: ماتریس هم رخداد، ماتریس طول اجزاء، ویژگی های جهتی فرکانسی، و پارامترهای تبدیل Ripplet، به عنوان ویژگی های بافتی؛ و ممان های زرنیک و ویژگی های طول شعاعی نرمالیزه شده برای بیان ویژگی های شکلی، مورد استفاده قرار گرفته اند. به طور کلی، تعداد 63 ویژگی بافتی و 31 ویژگی شکلی برای تصاویر استخراج شده است. ابعاد این ویژگی ها با استفاده از تبدیل PCA و یک روش پیشنهادی کاهش می یابند. جهت طبقه بندی ویژگی های استخراج شده، طبقه بندهای شبکه عصبی پرسپترون، ماشین بردار پشتیبان، چهارمین نزدیک ترین همسایه، و بیز بکار رفته است. الگوریتم پیشنهادی روی پایگاه داده ای از تصاویر برچسب خورده پوست پیاده سازی شده است. نتایج طبقه بندی ها با استفاده از ویژگی های به دست آمده، نشان می دهد که روش پیشنهادی هم از جنبه دقت و هم صحت، بر روش های پیشین برتری دارد.
    کلیدواژگان: استخراج ویژگی، تبدیل Ripplet، سرطان پوست، طبقه بندی بدون نظارت، ویژگی بافتی، ویژگی شکلی
  • محمود جورابیان*، احسان افضلان صفحات 13-26
    پخش بار اقتصادی دینامیکی با برنامه ریزی خروجی آنلاین ژنراتورها با تقاضاهای بار پیش بینی شده در بازه ی زمانی مشخص به منظور بیشترین عملکرد اقتصادی سیستم قدرت الکتریکی سر و کار دارد. این مقاله روشی ترکیبی الگوریتم بهینه سازی کاوش باکتری با برنامه ریزی مربعی متوالی برای حل مسئله ی پخش بار اقتصادی واحدهای تولیدی با در نظر گرفتن اثرات نقطه ی شیر را پیشنهاد می کند. این روش ترکیبی، بهینه سازی کاوش باکتری را به عنوان جستجوی سطح پایه که می تواند جهت یابی مناسبی به ناحیه ی بهینه داشته باشد و برنامه ریزی مربعی متوالی را به عنوان روال جستجوی محلی که برای تنظیم دقیق آن ناحیه برای رسیدن به حل نهایی به کار می رود، به کار می گیرد. نتایج عددی یک سیستم 10 واحدی برای نشان دادن عملکرد و کارایی روش پیشنهادی ارائه شده اند. نتایج به دست آمده از روش پیشنهادی با نتایج به دست آمده از ترکیب بهینه سازی جستجوی ذرات و برنامه ریزی مربعی متوالی و ترکیب برنامه ریزی تکاملی و برنامه ریزی مربعی متوالی مقایسه شده اند.
    کلیدواژگان: روش بهینه سازی کاوش باکتری (BFOA)، پخش بار اقتصادی دینامیکی، برنامه ریزی مربعی متوالی(SQP)
  • حسن نصیری سلوکلو، ملیحه مغفوری فرسنگی* صفحات 27-40
    این مقاله، به ارائه ی رهیافتی جهت کاهش مرتبه ی سیستم ها، مبتنی بر چند جمله ای متعامد لاگر و الگوریتم جستجوی هارمونی می پردازد. به همین منظور، ساختار ثابت مناسبی برای مدل مرتبه کاهشی در نظر گرفته می شود. سپس با استفاده از الگوریتم جستجوی هارمونی با کمینه کردن یک تابع برازش، پارامتر های مدل مرتبه کاهشی به طور همزمان تعیین می شوند که تابع برازش، اختلاف میان l ضریب اول بسط لاگر مدل مرتبه کامل و l ضریب اول بسط لاگر مدل مرتبه کاهشی به طور متناظر تعریف شده است. برای ارضاء شرط پایداری، از معیار روث استفاده می شود که به صورت قید در مسئله بهینه سازی وارد می گردد. روش پیشنهادی بر روی سه سیستم آزموده و با برخی روش های کاهش مرتبه موجود در مقالات مقایسه شده است. نتایج بدست آمده ضمن تایید روش پیشنهادی، افق تازه ای در کاهش مرتبه ی سیستم ها ترسیم می کند.
    کلیدواژگان: الگوریتم جستجوی هارمونی، چند جمله ای لاگر، کاهش مرتبه، محک روث
  • سیده فاطمه مولایی زاده*، محمدحسن مرادی صفحات 41-56
    در این مقاله، مجموعه ی فازی جدیدی تحت عنوان مجموعه های فازی آشوبگون عصبی پیشنهاد شده است. مجموعه پیشنهادی از نظر ساختاری از ساختار نورون و از نظر عملکردی از دینامیک های آشوبگونه و فازی سازی در مغز انسان الهام گرفته و مدل ریاضی آن، بر اساس «اسیلاتور های آشوبگون تزویج شده» بنا شده است. ویژگی مهم این مجموعه در مقایسه با سایر مجموعه های فازی موجود، توانایی آن در ایجاد مجموعه های فازی متنوع نظیر مجموعه های فازی نوع 1 یا 2؛ محدب یا نامحدب؛ و غیره می باشد. به منظور بررسی کارآیی این مجموعه ها در مدل سازی عدم قطعیت ها، چارچوبی جهت طراحی سیستم های فازی آشوبگون عصبی ارائه و سپس کاربرد آن در پیش بینی سری زمانی آشوبگون مکی-گلاس آغشته به نویزهایی با نسبت سیگنال به نویز معین بررسی شد. نتایج نشان می دهد سیستم پیشنهادی در مقایسه با سیستم های فازی عصبی نوع 1 و نوع 2 بازه ای به دقت قابل ملاحظه ای در دادگان تست و تعلیم می رسد.
    کلیدواژگان: اسیلاتورهای آشوبگون تزویج شده، دوشاخگی، مجموعه های فازی آشوبگون عصبی، مجموعه های فازی نوع 2
  • محسن صدیقی ناو*، علی سلیمانی، حسین خسروی صفحات 57-68
    بازشناسی ارقام دستنویس یکی از مسائل مهم درحوزه شناسی الگو است. در این مقاله با ترکیب روش های هیستوگرام گرادیان و مکان مشخصه توسعه یافته، ویژگی های تصاویر ارقام دستنویس فارسی استخراج شده است. توسط الگوریتم بهینه سازی توده ذرات دودویی بهبود یافته جدید (INBPSO) و ارائه تابع برازندگی مناسب، ویژگی ها با اهمیت بیشتر انتخاب و ارقام توسط طبقه بند ماشین بردار پشتیبان (SVM) شناسایی شده اند. ابتدا در مرحله آموزش پس از استخراج ویژگی بر روی داده های آموزش با استفاده از روش پیشنهادی، الگوی مناسبی برای انتخاب ویژگی بدست می آید سپس در مرحله آزمون پس از استخراج ویژگی داده های آزمون بردار ویژگی توسط الگوی بدست آمده کاهش داده شده و عمل طبقه بندی نهایی صورت می گیرد. با اعمال روش ذکر شده روی پایگاه داده تصاویر ارقام دستنویس فارسی هدی، دقت بازشناسی99.40% بدون کاهش ویژگی و دقت بازشناسی 99.28% با کاهش ویژگی بدست آمده است. مقایسه نتایج با کار محققان دیگر حاکی از آن است روش ارائه شده در استخراج ویژگی و انتخاب ویژگی از کارآیی مناسبی برخوردار است.
    کلیدواژگان: بازشناسی ارقام دستنویس، هیستوگرام گرادیان، مکان مشخصه توسعه یافته، الگوریتم بهینه سازی توده ذرات دودویی بهبود یافته جدید، ماشین بردار پشتیبان
  • مهدی قربانی*، محمد فیروزمند، احمد فراهی صفحات 69-80
    در جعل کپی-انتقال، یک قسمتی از تصویر کپی شده و در موقعیت متفاوت در همان تصویر جایگذاری می شود. این نوع دستکاری برای مخفی کردن یک قطعه ناخواسته و یا برای اضافه کردن جزئیاتی به تصویر انجام می گیرد. ما در این مقاله روشی بهبود یافته با استفاده از تبدیل موجک گسسته و تجزیه ضرایب تبدیل کسینوسی را برای کشف جعل کپی-انتقال ارائه داده و چالش های آن را مورد بررسی قرار می دهیم. در روش پیشنهادی با بهره گیری از تبدیل موجک، ماهیت تجزیه مقدار منحصر به فرد و مرتب سازی الفبایی، بهبودی چشمگیر در مقایسه با الگوریتم های مرتبط حاصل می شود. از آنجایی که چشم انسان به فرکانس های پایین حساس تر است؛ تبدیل کسینوسی، امکان کشف دقیق تر را با وجود عملیات اضافی مثل رتوش تصویر بعد از جعل کپی-انتقال را میسر می سازد. نتایج نشان می دهد که طرح پیشنهادی چنین دستکاری هایی را به درستی کشف می کند به شرطی که روی ناحیه کپی شده، عملیات دوران یا تغییر مقیاس صورت نگرفته باشد.
    کلیدواژگان: تبدیل موجک گسسته، تجزیه مقدار منحصر به فرد، جعل کپی، انتقال، ماتریس ویژگی
  • مجید معظمی*، امین خدابخشیان، رحمت الله هوشمند صفحات 81-104
    سیستم های قدرت مدرن امروزی در سطح امنیت پایینتری به دلیل تجدید ساختار و مشکل افزایش ظرفیت های انتقال بهره برداری می شوند. وقوع خاموشی های گسترده در سالهای اخیر بیانگر افزایش قابل توجه آسیب پذیری سیستم های قدرت در برابر اغتشاشات می باشد. یکی از آخرین اقدامات کنترلی جهت کنترل شبکه و حفظ پایداری، بارزدایی می باشد. در این مقاله یک روش بارزدایی فرکانسی بهینه بلادرنگ با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی ارائه شده است. این ساختار شامل دو بخش مطالعات آفلاین و استفاده بهنگام می باشد. در بخش مطالعات آفلاین، با توجه به مقدار اندیسهای آسیب پذیری و حاشیه امنیت کل سیستم قدرت و فرکانس مینیمم و نرخ تغییرات فرکانس مرکز اینرسی معادل (dfc/dt) در سناریوهای اغتشاش مختلف N-K، پایگاه داده ورودی شبکه عصبی ایجاد و شرایط امنیت سیستم در هر اغتشاش تشخیص داده می شود. در هر سناریو مقدار بارزدایی اکتیو و راکتیو لازم برای حفظ پایداری سیستم قدرت با استفاده از حل یک مسئله بهینه سازی آفلاین با استفاده از روش هوشمند هیبرید CPCE تعیین می شود. مقادیر بارزدایی اکتیو و راکتیو در هر پله برای هر سناریو به عنوان اطلاعات خروجی شبکه عصبی در نظر گرفته می شوند. برای بهینه سازی آموزش شبکه عصبی از الگوریتم ژنتیک استفاده می شود. شبکه عصبی آموزش دیده به صورت بهنگام با توجه به اطلاعات بلادرنگ شرایط بهره برداری سیستم قدرت که از سیستم WAMS و PMU ها دریافت می شود مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج شبیه سازی بر روی شبکه تست 118 باس IEEE نشان از عملکرد موثر روش پیشنهادی دارد.
    کلیدواژگان: ارزیابی بلادرنگ پایداری، بارزدایی فرکانسی، سطح امنیت، شبکه های عصبی
  • حسین طاهریان، سید ایمان ناظر کاخکی، محمدرضا آقاابراهیمی*، محسن فرشاد، سعیدرضا گلدانی صفحات 105-122
    سیگنال قیمت برق در بازار رقابتی انرژی الکتریکی از اهمیت ویژه ای برای کلیه ی فعالیت های برنامه ریزی و بهره برداری برخوردار است. همچنین قیمت برق دارای ماهیت غیرقطعی است و عوامل متنوعی در کوتاه مدت و بلند مدت روی آن تاثیر می گذارند. عوامل فعال در بازار برق برای مدیریت ریسک در بازار نیاز به پیش بینی دقیق و موثر سیگنال قیمت برق دارند. با استفاده روزافزون از انرژی های تجدیدپذیر، به ویژه انرژی باد، قیمت نیز در بازار برق تحت تاثیر این عامل جدید قرار گرفته است؛ زیرا ماهیت متغیر تولید بادی، متعادل ساختن بلادرنگ تقاضای سیستم قدرت در برابر تولید را پیچیده تر کرده است.در این مقاله اثر تولید واحدهای بادی در پیش بینی قیمت براساس داده های بازار برق Nord Pool مورد بررسی قرار گرفته است. ایده اصلی مبتنی بر ارائه مدلی هوشمند برای پیش بینی قیمت تسویه بازار با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چند لایه، بر پایه ی مدل هیبریدی ژنتیک و رقابت استعماری است. این مدل هیبریدی در مقایسه با شبکه های عصبی مرسوم (بر پایه الگوریتم های بهینه سازی مبتنی بر گرادیان) دقت بهتری داشته و قابلیت همگرا شدن به سمت بهینه مطلق را دارد. نتایج حاصله دقت بالای این مدل در پیش بینی کوتاه مدت سیگنال قیمت برق را بیان می کند.
    کلیدواژگان: الگوریتم رقابت استعماری، الگوریتم ژنتیک، شبکه عصبی، تولید بادی، پیش بینی کوتاه مدت قیمت
|
  • Hamed Aghapanah Rudsari *, Hassan Ghassemian Pages 1-12
    In this paper a novel unsupervised feature extraction method for detection of melanoma in skin images is presented. First of all، normal skin surrounding the lesion is removed in a segmentation process. In the next step، some shape and texture features are extracted from the output image of the first step: GLCM، GLRLM، the proposed directional-frequency features، and some parameters of Ripplet transform are used as texture features; Also، NRL features and Zernike moments are used as shape features. Totally، 63 texture features and 31 shape features are extracted. Finally، the number of extracted features is reduced using PCA method and a proposed method based on Fisher criteria. Extracted features are classified using the Perceptron Neural Networks، Support Vector Machine، 4-NN، and Naïve Bayes. The results show that SVM has the best performance. The proposed algorithm is applied on a database that consists of 160 labeled images. The overall results confirm the superiority of the proposed method in both accuracy and reliability over previous works.
    Keywords: Feature extraction, Ripplet transform, Shape features, Skin cancer, Texture features, Unsupervised classification
  • Pages 13-26
    Dynamic economic dispatch deals with the scheduling of online generator outputs with predicted load demands over a certain period of time so that an electric power system operates most economically. This paper proposes a hybrid methodology integrating Bacterial Foraging Optimization Algorithm (BFOA) with sequential quadratic programming (SQP) for solving dynamic economic dispatch problem of generating units considering valve-point effects. This hybrid method incorporates Bacterial Foraging Optimization Algorithm as a base level search which can give a good direction to the optimal region and sequential quadratic programming as a local search procedure which is used to fine tune that region for achieving the final solution. Numerical results of a ten-unit system have been presented to demonstrate the performance and applicability of the proposed method. The results obtained from the proposed method are compared with those obtained from hybrid of particle swarm optimization and sequential quadratic programming and hybrid of evolutionary programming and sequential quadratic programming.
    Keywords: A hybrid Bacterial Foraging Optimization Algorithm, sequential quadratic programming method for dynamic economic dispatch considering the valve, point effects
  • Hasan Nasiri Soloklo, Malihe Maghfoori Farsangi * Pages 27-40
    A new method for model reduction of linear systems is presented based on Laguerre Polynomials using Harmony Search (HS) algorithm. First، a full order system is expanded and then a set of parameters in a fixed structure are determined، whose values define the reduced order system. The values are obtained by minimizing the errors between the first coefficients of Laguerre Polynomials of full and reduced systems using HS algorithm. To satisfy the stability، Routh criterion is used as constraints in optimization problem. To present the ability of the proposed method، three test systems are reduced. The results obtained are compared with other existing techniques. The results obtained show the accuracy and efficiency of the proposed method.
    Keywords: Laguerre Polynomials, harmony search algorithm, Routh array, order reduction
  • Seyyedh Fatemeh Molaeezadeh *, Mohammad Hassan Moradi Pages 41-56
    This paper presents new fuzzy sets by imitating from the neuronal structure and the fuzziness and chaotic dynamics in human brain. To constitute the proposed sets، coupled chaotic oscillators are utilized. The major advantage of these sets، in comparison with the existing fuzzy sets، is the bifurcation capability. This property enables the sets to create various fuzzy sets، such as type-1 or type-2 fuzzy sets; convex or non-convex fuzzy sets; etc. To evaluate the proposed sets in modeling uncertainties، a framework is presented to design neuro-chaotic fuzzy systems، and then it is applied to the problem of forecasting Mackey-Glass time series that is corrupted by an additive noise with certain SNRs. Results show that the proposed system، in comparison with type-1 and interval type-2 neuro-fuzzy systems، has lower prediction error for both training and test datasets.
    Keywords: Coupled Chaotic Oscillators, Bifurcation, Neuro, Chaotic Fuzzy Sets, Type, 2 fuzzy sets
  • Mohsen Sedighinav *, Ali Soleimani, Hossein Khosravi Pages 57-68
    Recognition of handwritten digits is one of the most important problems in Optical Character Recognition (OCR) domain. In this paper a combination of two features، gradient histogram and modified characteristic Loci، are used for Persian handwritten digits. Furthermore، the most important features are selected using improved New Binary Particle Swarm Optimization algorithm (INBPSO) with an appropriate fitness function. SVM is used for classification of the digits. Having the selection pattern found in the training phase، the extracted features of the test samples are reduced using this pattern and then the final vector of the selected features are classified with the trained SVM model. The proposed method is applied on HODA database. Without reducing the features we achieved 99. 40% accuracy and after reducing، the accuracy of 99. 28% is reached. Comparing the results with the previous works، indicates that the proposed method has better performance in feature extraction and feature selection.
    Keywords: Handwritten Recognition Digits, Gradient Histogram, Modified Characteristic Loci, Improved New Binary Particle Swarm Optimization, Support Vector Machine
  • Mehdi Ghorbani *, Mohammad Firouzmand, Ahmad Faraahi Pages 69-80
    In Copy-Move forgery، a part of an image is copied and pasted to another place at the same image. This type of manipulation is performed for add details or to conceal unwanted portions of the image. In this paper، we present an improved method using Discrete Wavelet Transform and Cosine Transform Coefficients Decomposition to detect Copy-Move forgery and its challenges. In the proposed method، with utilizing the nature of Wavelet Transform، Singular Value Decomposition and lexicographically a sorting salient improvement is yielded in comparison with relative algorithms. Although a reduction of detection accuracy occurs، it is negligible because of the increase in speed. Since human eye is more sensitive to lower frequencies، Cosine Transform can successfully detect the forged part even when the copied area is manipulated with additional operation such as retouch. Experimental results show that the proposed scheme accurately detects such specific image manipulations as long as the copied region is not rotated or scaled.
    Keywords: Discrete Wavelet Transform, Singular Value Decomposition, Copy, Move Forgery, Feature Matrix
  • Majid Moazzami *, Amin Khodabakhshian, Rahmat-Allah Hooshmand Pages 81-104
    Today modern power systems are operated in lower security level due to power system deregulation and increasing the power transfer capacity. Extensive power systems blackouts in recent years show the remarkable increase of power system vulnerability in contingency situations. Load shedding is one of the last corrective actions for keeping power system stability. In this paper a real time optimal under frequency load shedding by using artificial neural network is presented. This structure contains two offline and online studies. In offline studies according to the values of vulnerability and security margin indices of total power system، minimum frequency، reduction rate of equivalent inertial center frequency (dfc/dt) for N-K contingency scenarios، the power system security is determined and the ANN inputs data base will be established. In each scenario، the necessary active and reactive load shedding value for preserving power system stability is determined by solving an offline optimization problem by using intelligent hybrid CPCE algorithm. The values of the active and reactive load shedding in each load shedding step in each contingency scenario are considered as the ANN outputs. Genetic algorithm is employed for optimizing the ANN training process. The trained ANN will be used for online application in power system by using real time operation information that is collected by wide area monitoring system (WAMS) and phasor measurement units (PMU). Simulation results for IEEE 118-bus test system shows the effectiveness of the proposed method.
    Keywords: Real time stability assessment, Under frequency load shedding, Security level, Neural networks
  • H. Taherian, I. Nazer-Kakhki, M. R. Aghaebrahimi *, M. Farshad, S. R. Goldani Pages 105-122
    The price signal in a competitive electricity market has a major importance in all planning and commissioning activities. Also، the electricity price has a non-deterministic nature and is affected by various parameters in short and long terms. Active players in electricity market need accurate and effective price forecasting for risk management. With the increased use of renewable energies، especially wind energy، the electricity price is being affected by this new parameter، as the intermittent nature of wind generation has further complicated the process of instantaneous balancing of power system demand against power generation. In this paper، using the Nord Pool electricity market data، the effect of wind units'' generation on price forecasting is studied. The main idea is based on presenting an intelligent model for forecasting the Market Clearing Price through the use of a multilayer perceptron neural network based on hybrid genetic model and Imperialist Competitive algorithm. This hybrid model has a better accuracy، compared to the conventional neural networks (based on gradient-based optimization algorithms)، and has the ability of converging towards the absolute optimum. The results verify the high accuracy of this model in short term electricity price forecasting.
    Keywords: Imperialist Competitive Algorithm, Genetic Algorithm, Neural Network, Wind Generation, Short Term Price Forecasting