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基于改进一维卷积神经网络模型的蛋清粉近红外光谱真实性检测 被引量：1
1
作者 祝志慧 李沃霖 +4 位作者 韩雨彤 金永涛 叶文杰 王巧华 马美湖 《食品科学》 北大核心 2025年第6期245-253,共9页
引入近红外光谱检测技术,构建改进一维卷积神经网络(one-dimensional convolutional neural network,1D-CNN)蛋清粉真实性检测模型。该模型基于1D-CNN模型,无需对光谱数据进行预处理;同时在网络中加入有效通道注意力模块和一维全局平均... 引入近红外光谱检测技术,构建改进一维卷积神经网络(one-dimensional convolutional neural network,1D-CNN)蛋清粉真实性检测模型。该模型基于1D-CNN模型,无需对光谱数据进行预处理;同时在网络中加入有效通道注意力模块和一维全局平均池化层,提高模型提取光谱特征的能力,减少噪声干扰。结果表明,改进后的EG-1D-CNN模型可判别蛋清粉样本的真伪,对于掺假蛋清粉的检测率可达到97.80%,总准确率(AAR)为98.93%,最低检测限(LLRC)在淀粉、大豆分离蛋白、三聚氰胺、尿素和甘氨酸5种单掺杂物质上分别可达到1%、5%、0.1%、1%、5%,在多掺杂中可达到0.1%~1%,平均检测时间(AATS)可达到0.004 4 s。与传统1D-CNN网络结构及其他改进算法相比,改进后的EG-1D-CNN模型在蛋清粉真实性检测上具有更高精度,检测速度快,且模型占用空间小,更适合部署在嵌入式设备中。该研究可为后续开发针对蛋粉质量检测的便携式近红外光谱检测仪提供一定的理论基础。 展开更多
关键词 蛋清粉 近红外光谱 真实性检测 一维卷积神经网络 深度学习
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ISW32离心泵深度一维卷积神经网络故障诊断 被引量：1
2
作者 贺婷婷 张晓婷 +1 位作者 李强 颜洁 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第4期213-216,共4页
传统卷积神经网络进行故障诊断过程费时费力,且人工提取特征未必完善。通过搭建离心泵故障诊断实验系统获得采样本,输入到深度一维卷积神经网络中进行故障诊断。通过提高1DCNN深度,为1DCNN模型设置了更多卷积层,最终实现D-1DCNN模型达... 传统卷积神经网络进行故障诊断过程费时费力,且人工提取特征未必完善。通过搭建离心泵故障诊断实验系统获得采样本,输入到深度一维卷积神经网络中进行故障诊断。通过提高1DCNN深度,为1DCNN模型设置了更多卷积层,最终实现D-1DCNN模型达到更强的特征提取能力。通过参数设置对深度一维卷积神经网络进行调节,确定最优的参数范围:学习率为0.01,卷积核选取为(1×3),批处理量为50,采取最大池化条件,以Adam优化器优化实验参数。实验测试研究结果表明:深度一维卷积神经网络在离心泵故障诊断实现了99.97%准确率,可以满足智能故障诊断的要求。该研究对提高ISW32离心泵的故障诊断能量具有很好的实际应用价值。 展开更多
关键词 离心泵 故障诊断 深度一维卷积神经网络 准确率 实验 采样
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基于一维卷积神经网络的钢轨波磨迁移诊断方法
3
作者 王阳 肖宏 +3 位作者 张智海 迟义浩 魏绍磊 方树薇 《铁道学报》 北大核心 2025年第4期115-123,共9页
监测钢轨表面波磨状态是控制铁路环境振动与噪声的必要措施,利用安装在运营列车车体上的加速度传感器实现对钢轨波磨的实时监测,具有低成本、高效和便携的优点。为实现利用车体动态响应识别钢轨波磨,通过小波变换等手段分析钢轨波磨激... 监测钢轨表面波磨状态是控制铁路环境振动与噪声的必要措施,利用安装在运营列车车体上的加速度传感器实现对钢轨波磨的实时监测,具有低成本、高效和便携的优点。为实现利用车体动态响应识别钢轨波磨,通过小波变换等手段分析钢轨波磨激励下车体振动特性,建立车辆-轨道刚柔耦合模型,获取车体垂向加速度仿真数据集。基于一维卷积神经网络搭建钢轨波磨检测模型并在仿真数据集上进行训练,与其他几种常见的检测模型进行对比,最后将模型迁移到实测车体垂向加速度数据集上实现对钢轨波磨的诊断。研究结果表明,钢轨波磨激励的振动能量在运行方向左侧和右侧空气弹簧对应的地板表面位置基本相同,通过车体垂向振动加速度信号无法区分左右两股钢轨的差异。与SVM、LSTM及2D-CNN相比,本文提出的钢轨波磨检测模型精度最高,单个样本推理时间仅为1.00 ms,钢轨波磨识别准确度达92.38%。 展开更多
关键词 钢轨波磨 车载检测 数据驱动 迁移学习 一维卷积神经网络(1D-CNN)
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高光谱图像结合一维卷积神经网络的玉米大斑病早期识别
4
作者 路阳 顾福谦 +2 位作者 谷英楠 许思源 王鹏 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第8期2302-2310,共9页
大斑病在全球各大玉米产区都有出现,降低了玉米的品质和产量。该病害多在病斑明显时识别,难以及时防治。本文提出一维卷积神经网络(1DCNN)高光谱模型,实现早期识别。以玉米大斑病为研究对象,手动接种大斑病后,选取吐丝期的玉米叶片进行... 大斑病在全球各大玉米产区都有出现,降低了玉米的品质和产量。该病害多在病斑明显时识别,难以及时防治。本文提出一维卷积神经网络(1DCNN)高光谱模型,实现早期识别。以玉米大斑病为研究对象,手动接种大斑病后,选取吐丝期的玉米叶片进行试验,此时期刚显现病斑特征,但无法通过视觉属性观察看出是何种病害。首先采用SOC710E光谱仪采集高光谱图像,通过选取感兴趣区域获得玉米叶片的健康和大斑病两种光谱数据。使用SG卷积平滑、多元散射校正(MSC)、标准正态变换(SNV)和去趋势算法(DT)等四种光谱预处理方法,以去除光谱数据中的噪声。分别使用随机森林(RF)和K最近邻(KNN)两种监督学习算法,以准确率作为评价指标,对高光谱图像进行识别。结果表明,MSC为优选的预处理方法,两种模型预测准确率分别为88.13%和86.26%。然后采用竞争性自适应重加权算法对玉米叶片光谱数据进行特征波长提取,从原始的260个波长中优选出48个特征波长。最后建立一维卷积深度学习模型进行分类,识别准确率达到99.61%,相较于传统分类模型KNN、RF、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)、反向传播神经网络(BP)、支持向量机(SVM),提出的模型识别准确率分别提高了5.94%、6.88%、6.48%、8.27%、12.12%。高光谱技术结合深度学习模型可以更有效识别玉米大斑病,为实现玉米病害早期识别提供了一种新的思路和方法。 展开更多
关键词 一维卷积神经网络 高光谱图像 玉米 大斑病
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基于一维卷积神经网络的雷达个体识别算法
5
作者 杨孟璋 农丽萍 +1 位作者 李然 王俊义 《计算机工程与设计》 北大核心 2025年第5期1281-1288,共8页
为解决利用长序列雷达信号对雷达辐射源个体进行分类识别的问题,提出一种融合注意力机制和残差的一维卷积深度神经网络(1CDNN)模型,利用一维卷积从原始长序列雷达信号中直接提取特征,减少模型的参数量。引入注意力机制帮助模型学习利用... 为解决利用长序列雷达信号对雷达辐射源个体进行分类识别的问题,提出一种融合注意力机制和残差的一维卷积深度神经网络(1CDNN)模型,利用一维卷积从原始长序列雷达信号中直接提取特征,减少模型的参数量。引入注意力机制帮助模型学习利用全局信息选择关键特征,提高模型的分类识别精度。引入残差使得模型在缓解梯度消失的同时更容易进行优化和训练。实验结果表明,所提模型在实际采集数据集上具有结构简单、训练难度低、分类识别精度高和收敛速度快的优点。 展开更多
关键词 雷达辐射源识别 长序列雷达信号 深度学习 端到端 一维卷积神经网络 注意力机制 残差学习
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一维卷积神经网络在机械故障特征提取中的可解释性研究
6
作者 王芳珍 张小丽 +1 位作者 赵琦武 王保建 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第7期24-35,共12页
针对一维卷积神经网络在机械故障诊断中的内部决策和推断过程未知,导致结果可解释性与可信度不足的问题,从信号特征提取的视角建立信号分析与神经网络之间的相似性联系,通过提取神经网络卷积层权重,观察信号时域、频域特征随网络层的变... 针对一维卷积神经网络在机械故障诊断中的内部决策和推断过程未知,导致结果可解释性与可信度不足的问题,从信号特征提取的视角建立信号分析与神经网络之间的相似性联系,通过提取神经网络卷积层权重,观察信号时域、频域特征随网络层的变化规律,从而揭示神经网络特征提取的本质,并采用实验测试数据和凯斯西储大学轴承公开数据进行验证。结果表明:卷积核可以等效为有限脉冲滤波器,最大池化层能够满足简单二分类任务中神经网络的非线性化要求,此时的卷积层无需添加激活函数;神经网络能够通过逐层提高频率分辨率,寻找到接近理论故障特征频率的频率成分,此行为与傅里叶变换存在相似性;当频谱范围最终分解到1~3倍故障特征频率时,能够更好地完成识别任务。该研究可为揭示卷积神经网络的“黑盒”机制与可解释性提供新的思路与方法。 展开更多
关键词 可解释性 一维卷积神经网络 傅里叶变换 故障诊断 频域
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基于一维卷积神经网络的家庭用户特征识别方法
7
作者 许继和 朱亮 +2 位作者 晏依 周佳楠 温和 《中国测试》 北大核心 2025年第6期25-30,66,共7页
智能电能表提供用户的用电量数据,可以反应用户的用电特征,从而为家庭用户特征识别提供基础。为实现家庭用户特征识别,该文研究基于智能电能表用电数据的家庭用户特征识别分析方法,设计一种适合于智能电能表用电时间序列数据的一维卷积... 智能电能表提供用户的用电量数据,可以反应用户的用电特征,从而为家庭用户特征识别提供基础。为实现家庭用户特征识别,该文研究基于智能电能表用电数据的家庭用户特征识别分析方法,设计一种适合于智能电能表用电时间序列数据的一维卷积神经网络模型,以智能电能表采集的用户用电数据(一维数据序列)为输入,在网络的前两个卷积层之后去掉池化层以实现早期特征的保存,实现对家庭用户特征的准确分类。为证明本文提出方法的有效性,该文在公开数据集上进行实验,实验表明,该文的方法在多个家庭用户特征分类上获得55%~78%的准确率。 展开更多
关键词 深度学习 一维卷积神经网络 分类 家庭用户特征 智能电能表
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基于PCC-VMD的一维卷积神经网络的轴承早期故障诊断
8
作者 邓志超 张清华 于军 《机床与液压》 北大核心 2025年第2期9-15,共7页
针对轴承早期微弱故障信号容易被强噪声环境掩盖、特征难以提取的问题,提出一种基于皮尔逊相关系数和变分模态分解的一维卷积神经网络的早期故障诊断方法。采用VMD对原始振动信号进行变分模态分解;计算各模态分量与原始信号的皮尔逊相... 针对轴承早期微弱故障信号容易被强噪声环境掩盖、特征难以提取的问题,提出一种基于皮尔逊相关系数和变分模态分解的一维卷积神经网络的早期故障诊断方法。采用VMD对原始振动信号进行变分模态分解;计算各模态分量与原始信号的皮尔逊相关系数,再根据相关系数阈值去掉噪声分量并对信号进行重构,最后对重构信号进行傅里叶变换并输入到一维卷积神经网络中,利用一维卷积神经网络对轴承早期故障进行诊断。利用所提方法对西储大学(CWRU)轴承数据集的滚动轴承故障数据进行分析,诊断准确率达到99%以上,验证了所提方法对滚动轴承早期故障诊断的有效性。 展开更多
关键词 皮尔逊相关系数 变分模态分解 一维卷积神经网络(1D-CNN) 早期故障诊断
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基于一维卷积神经网络与自编码算法的松属物种鉴别机制
9
作者 陈冬英 翁伟雄 +1 位作者 陈培亮 魏建崇 《生态学报》 北大核心 2025年第5期2401-2411,共11页
松属植物具有重要的生态和经济价值。但松属植物的基因组庞大、分子进化慢,物种的特征相似性极高,辨别难度大。为解决传统松属物种鉴别方法存在的成本高、耗时长、准确率低、操作复杂等问题,提出了一种基于松属近红外光谱数据(NIRS)并... 松属植物具有重要的生态和经济价值。但松属植物的基因组庞大、分子进化慢,物种的特征相似性极高,辨别难度大。为解决传统松属物种鉴别方法存在的成本高、耗时长、准确率低、操作复杂等问题,提出了一种基于松属近红外光谱数据(NIRS)并结合一维连续型卷积神经网络(1D⁃CS⁃CNN)与自编码技术的松属物种检测机制。使用更高效率的连续型结构替代传统1D⁃CNN模型中隐含层结构,并针对松属NIRS数据适应性改进为1D⁃CS⁃CNN模型,使其可直接应用于一维NIRS数据。结合自编码器的重构误差设计一种考虑未知类别的松属物种鉴别方法,通过待测样本的自编码重构误差来解决卷积神经网络置信度过高的问题,将修正的置信度与预先设定的阈值进行比较,判断该样本是否为未知品种。实验结果表明,1D⁃CS⁃CNN训练集与测试集准确率均达到近100%,损失值收敛为0.015,改进后的1D⁃CS⁃CNN模型识别速度更快;同时,自编码模型对未知类别松属检测机制识别率为99%。实验结果证明,该模型可快速高效分类出不同松属物种,同时检测出松属新物种。 展开更多
关键词 松属物种 近红外光谱(NIRS) 自编码器 一维连续卷积神经网络(1D⁃CS⁃CNN) 鉴别
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基于近红外光谱数据的一维卷积神经网络模型研究 被引量：8
10
作者 唐杰 罗彦波 +6 位作者 李翔宇 陈云璨 王鹏 卢天 纪晓波 庞永强 朱立军 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期731-736,共6页
近红外光谱技术已被广泛应用于各种检测行业,但传统方法难以汇集光谱关键信息,导致模型预测误差较大。为减少误差,基于452个茄科植物,以化学成分为目标,探索了一维卷积神经网络(1DCNN)在近红外数据上的回归模型研究。经参数优化,总结了... 近红外光谱技术已被广泛应用于各种检测行业,但传统方法难以汇集光谱关键信息,导致模型预测误差较大。为减少误差,基于452个茄科植物,以化学成分为目标,探索了一维卷积神经网络(1DCNN)在近红外数据上的回归模型研究。经参数优化,总结了一套兼顾精度与训练效率的1DCNN模型参数,为后续模型研究提供参考。模型测试集的均方根误差为0.02~0.49,平均相对误差为0.8%~1.7%,远小于历史文献。相比传统方法,1DCNN可充分利用全部近红外谱图数据,且建模简单,模型预测能力强。该工作能为近红外光谱相关研究提供新的数据处理思路,也能促进该技术的应用与发展。 展开更多
关键词 一维卷积神经网络 近红外光谱 深度学习
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基于同步辐射X射线荧光光谱与一维卷积神经网络的癌症筛查方法 被引量：4
11
作者 魏超杰 李超 +5 位作者 解宏鑫 王欣 李玉锋 李玉文 刘杨 王伟 《中国无机分析化学》 CAS 北大核心 2024年第1期104-111,共8页
癌症是全球范围内引起高发病率与高死亡率的疾病之一。现有癌症检测方法耗时、昂贵、专业人员依赖性强,开发一种无损、快速筛查方法非常重要。在前期工作基础上,发展了基于同步辐射X射线荧光光谱技术(SRXRF)与深度学习技术结合的一种非... 癌症是全球范围内引起高发病率与高死亡率的疾病之一。现有癌症检测方法耗时、昂贵、专业人员依赖性强,开发一种无损、快速筛查方法非常重要。在前期工作基础上,发展了基于同步辐射X射线荧光光谱技术(SRXRF)与深度学习技术结合的一种非靶标金属组学方法筛查癌症患者。首先,分析控制组与癌症组共269份血清样本的SRXRF谱线,得到Ca、Mn、Zn、Ge、Br在两类人群中具有代表性差异,可以作为癌症筛查的标志物;其次,对于平均光谱进行归一化(Normalization)、迭代自适应加权惩罚最小二乘法(airPLS)、Savitzky-Golay平滑(SG)、标准正态变换(SNV)的预处理,并建立偏最小二乘判别分析(PLSDA)、K近邻法(KNN)、软独立建模分类法(SIMCA)的化学计量学模型,三种模型对癌症筛查的最优准确率分别为89.89%、93.26%、90.95%;最后,基于像素级光谱,搭建三种一维卷积神经网络(1DCNN)模型,三种模型准确率分别为93.56%、95.24%、93.27%,相对于化学计量学模型均有所提高,增加卷积层的数量有助于数据特征提取,模型准确率提高了1.68%。将三种模型卷积层提取获得的特征进行t-分布随机邻域嵌入算法(tSNE)降维可视化,得到1DCNN提取的特征具有显著可分性,SRXRF结合1DCNN模型开发的非靶标金属组学方法在实现癌症的快速筛查方面具有潜力。 展开更多
关键词 癌症筛查 血清 X射线荧光光谱 一维卷积神经网络 非靶标金属组学
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一维卷积神经网络的自编码癫痫发作异常检测模型 被引量：1
12
作者 欧嘉志 詹长安 杨丰 《南方医科大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期1796-1804,共9页
目的将一维卷积神经网络(1DCNN)作为自编码模型的特征提取网络,利用1DCNN对头皮脑电信号(EEG)局部特征的感知能力来提高自编码模型(AE)在低维特征空间的表达能力,提出一种简单高效的癫痫异常检测模型。方法癫痫发作后会出现标志性的EEG... 目的将一维卷积神经网络(1DCNN)作为自编码模型的特征提取网络,利用1DCNN对头皮脑电信号(EEG)局部特征的感知能力来提高自编码模型(AE)在低维特征空间的表达能力,提出一种简单高效的癫痫异常检测模型。方法癫痫发作后会出现标志性的EEG波形变化,通过1DCNN的局部特征提取能力,捕捉正常信号的局部信息;利用正常数据训练自编码器,学习正常EEG数据在低维特征空间的表达,作为异常数据的癫痫EEG数据会脱离正常数据的低维特征空间,从而自编码模型无法有效地实现癫痫异常信号的重构;首先将输入和输出的差值作为异常分数值,然后通过ROC曲线的最优平衡点确定阈值,超过阈值的EEG信号被诊断为癫痫发作数据。利用公开数据集CHB-MIT脑电数据集和TUH脑电数据集,评估本文所提出的1DCNN-AE癫痫检测模型。结果从AUC值和癫痫事件检测两个任务来看,1DCNN-AE模型在患者平均水平下的AUC值分别达到了CHB-MIT的0.890和TUH的0.686,癫痫检测率达到了0.974和0.893,其结果优于最新癫痫异常检测模型LSTM-VAE和模型GRU-VAE。对于模型参数量而言,与LSTM-VAE的47.4M和GRU-VAE的36.9M等模型参数量相比,1DCNN模型的参数量Params达到了58.5M,处于同一个量级;但1DCNN-AE模型计算量FLOPs为0.377G,远远小于LSTM-VAE的21.6G和GRU-VAE的16.2G。结论1DCNN的自编码模型能有效地实现癫痫发作异常检测。 展开更多
关键词 自编码器 深度学习 癫痫检测 异常检测 一维卷积神经网络
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基于多尺度一维卷积神经网络的弯管冲蚀损伤智能检测方法 被引量：3
13
作者 陈传智 李宁 +2 位作者 王畅 陈家梁 罗锦达 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第5期1893-1899,共7页
针对高压管汇损伤需要提高检测效率和准确率的问题,提出一种基于多尺度一维卷积神经网络(multi-scale one-dimensional convolutional neural network,MS-1DCNN)的弯管冲蚀损伤智能检测新方法,即用多尺度卷积层代替传统的单一尺度卷积... 针对高压管汇损伤需要提高检测效率和准确率的问题,提出一种基于多尺度一维卷积神经网络(multi-scale one-dimensional convolutional neural network,MS-1DCNN)的弯管冲蚀损伤智能检测新方法,即用多尺度卷积层代替传统的单一尺度卷积层。在MS-1DCNN模型中,把通过模拟实验所得弯管冲蚀损伤原始时域信号作为多尺度一维卷积神经网络的输入,这样能解决传统方法依赖人工提取特征和专家知识的问题;然后,通过多尺度卷积层和池化层的交替连接对输入信号进行特征提取;最后,经由输出层输出弯管冲蚀损伤分类结果。模型试验结果表明:基于MS-1DCNN弯管冲蚀损伤检测方法可以有效检测出弯管冲蚀损伤,且平均检测准确率达到99.18%。研究可为高压管汇冲蚀损伤智能检测提供一种新思路。 展开更多
关键词 高压管汇 冲蚀损伤 一维卷积神经网络 多尺度 智能检测
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低过采样数字调制信号的多尺度一维卷积神经网络解调器 被引量：1
14
作者 陈显敏 符杰林 《计算机应用与软件》 北大核心 2024年第5期113-117,共5页
针对应用深度学习方法对数字调制信号进行解调时过采样要求较高的问题,设计低过采样的多尺度一维卷积神经网络数字解调器。该解调器可以在与传统解调器相同的过采样条件下,对BPSK、4-QAM、8-QAM、16-QAM四种数字调制信号进行解调,并能... 针对应用深度学习方法对数字调制信号进行解调时过采样要求较高的问题,设计低过采样的多尺度一维卷积神经网络数字解调器。该解调器可以在与传统解调器相同的过采样条件下,对BPSK、4-QAM、8-QAM、16-QAM四种数字调制信号进行解调,并能保证传统解调方法相同的误码性能。仿真结果表明,在高斯和Rayleigh衰落信道下,给出的数字调制信号解调器可以在保证解调误码性能的同时,减少了对采样倍数的要求,降低了神经网络结构的复杂性。 展开更多
关键词 低采样倍数 解调 多尺度一维卷积神经网络 BPSK和M-QAM
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基于一维卷积神经网络的粉煤灰混凝土氯离子质量分数预测 被引量：2
15
作者 章玉容 余威龙 +1 位作者 王龙龙 唐科 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2024年第2期156-163,共8页
为研究深度学习方法在氯离子质量分数预测中的应用,基于自然潮差环境下粉煤灰混凝土长期暴露试验获取了3150组自由氯离子质量分数数据,建立一维卷积神经网络(One-dimensional convolutional neural network,1D-CNN)模型用于预测粉煤灰... 为研究深度学习方法在氯离子质量分数预测中的应用,基于自然潮差环境下粉煤灰混凝土长期暴露试验获取了3150组自由氯离子质量分数数据,建立一维卷积神经网络(One-dimensional convolutional neural network,1D-CNN)模型用于预测粉煤灰混凝土氯离子质量分数。该模型分析了核函数和卷积层对1D-CNN预测精度的影响,研究了水灰比、暴露时间、粉煤灰掺量和渗透深度4个输入参数对粉煤灰混凝土自由氯离子质量分数预测结果的影响。实验结果表明:采用12个3×1卷积核及两层卷积层构建1D-CNN模型时,自由氯离子质量分数的预测结果最优;同时,应用最优的1D-CNN模型开展基于未测参数的自由氯离子质量分数预测,预测结果较为准确。因此,1D-CNN模型具有精度高和适用范围广泛的特点,能够为氯盐环境下混凝土中自由氯离子质量分数预测提供新的方法。 展开更多
关键词 自由氯离子质量分数 一维卷积神经网络 粉煤灰混凝土
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基于一种改进的一维卷积神经网络电机故障诊断方法 被引量：24
16
作者 马立玲 刘潇然 +1 位作者 沈伟 王军政 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1088-1093,共6页
故障诊断对于保障电机正常运行有着重要意义,卷积神经网络(CNN)对单一电机故障有着良好的诊断效果.然而传统CNN在处理不同尺寸的数据上存在局限性.针对这一问题,提出了一种基于空间金字塔池化和一维卷积神经网络相结合的故障诊断方法与... 故障诊断对于保障电机正常运行有着重要意义,卷积神经网络(CNN)对单一电机故障有着良好的诊断效果.然而传统CNN在处理不同尺寸的数据上存在局限性.针对这一问题,提出了一种基于空间金字塔池化和一维卷积神经网络相结合的故障诊断方法与参数优化策略.该方法不仅使网络可以处理不同尺寸的数据,还降低了网络结构的复杂性和所需运算量.所提出的参数优化策略从理论上解决了诊断过程中可能会发生的金字塔池化的尺度失配问题.仿真结果表明,与传统网络相比,所提出的方法提高了网络结构的鲁棒性与泛化能力,可以更加快速准确地实现电机的故障诊断. 展开更多
关键词 一维卷积神经网络 空间金字塔池化 电机 故障诊断
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一维卷积神经网络的手持式可见/近红外柑橘可溶性固形物含量无损检测系统 被引量：13
17
作者 蔡健荣 黄楚钧 +2 位作者 马立鑫 翟利祥 郭志明 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2792-2798,共7页
为实现柑橘可溶性固形物含量(SSC)快速无损检测,基于可见/近红外技术开发了低功耗手持式柑橘可溶性固形物含量无损检测系统。以宽谱LED光源结合特征窄带微型光谱仪为核心,设计了手持式柑橘可溶性固形物含量无损检测终端。开发了基于物... 为实现柑橘可溶性固形物含量(SSC)快速无损检测,基于可见/近红外技术开发了低功耗手持式柑橘可溶性固形物含量无损检测系统。以宽谱LED光源结合特征窄带微型光谱仪为核心,设计了手持式柑橘可溶性固形物含量无损检测终端。开发了基于物联网技术的水果光谱仪云端数据系统,该系统主要包括用户库、设备库、检测数据库和模型库,通过通讯模块与手持式无损检测终端相连接,可以实现光谱采集参数修改、云端数据上传与下载、云模型的调用等功能。利用该检测系统获取的光谱数据,建立一维卷积神经网络(1D-CNN)模型用于预测柑橘的可溶性固形物含量。该网络包含输入层、卷积层、池化层、全连接层和输出层等7层结构。主机采集柑橘的光谱数据并建立1D-CNN柑橘可溶性固形物含量预测模型,并用该模型与多种传统回归方法进行对比。1D-CNN模型的预测相关系数和预测均方根误差分别为0.812,0.488,优于偏最小二乘法(PLS),人工神经网络(ANN)和支持向量机(SVM)。采用基于模型的迁移学习方法,基于主机的1D-CNN模型对从机进行模型传递,研究了从机标准样本数量对模型传递的影响。发现使用少量从机光谱样本即可取得较好的效果,从机预测集均方根误差为0.531。研究结果表明,研发的柑橘SSC云模型的手持式可见近红外无损检测系统具有检测快速、低成本、操作简便等优点,基于该检测系统的1D-CNN网络可以有效提取柑橘光谱的有效特征并进行回归分析。借助迁移学习算法,可以实现1D-CNN模型在不同装置间的有效传递,满足柑橘可溶性固形物含量无损检测的需求。为手持式水果内部品质无损检测系统的开发与应用提供了借鉴和参考。 展开更多
关键词 无损检测 柑橘 可见/近红外光谱 可溶性固形物含量 一维卷积神经网络 迁移学习 模型传递
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基于一维卷积神经网络的雌激素粉末拉曼光谱定性分类 被引量：13
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作者 赵勇 荣康 谈爱玲 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期3755-3760,共6页
拉曼光谱物质定性鉴别已被广泛应用于诸多行业和研究领域,但传统拉曼光谱分析过程中的预处理主要依赖人为经验,光谱特征提取虽然能够降低信号维度,同时也会造成部分光谱信息损失。特性相近物质本身光谱相似度较高,受到测量过程中环境干... 拉曼光谱物质定性鉴别已被广泛应用于诸多行业和研究领域,但传统拉曼光谱分析过程中的预处理主要依赖人为经验,光谱特征提取虽然能够降低信号维度,同时也会造成部分光谱信息损失。特性相近物质本身光谱相似度较高,受到测量过程中环境干扰和分析过程中多种误差影响,导致最终分类效果并不理想。针对此问题,提出基于一维卷积神经网络(one-dimensional convolution neural network,1D-CNN)的拉曼光谱定性分类方法。实验采集雌酮(Estrone)、雌二醇(Estradiol),雌三醇(Estriol)三种不同雌性激素粉末的拉曼光谱,设计随机平移、添加噪声和随机加权三种光谱数据增强方法,构建数量充足的拉曼光谱数据库用于神经网络模型训练与测试;基于拉曼光谱数据特点提出一维卷积神经网络分类模型,将光谱预处理、特征提取和定性分类的全过程融为一体。通过大量仿真实验,优化所提出的神经网络模型超参数和训练过程并测试分类效果,从预处理对光谱分类结果的影响和模型抗干扰性能两个方面与多种传统拉曼光谱分类算法对比,评价模型性能。实验结果表明,本文提出的一维卷积神经网络模型可实现三类雌性激素粉末拉曼光谱快速准确分类,分类正确率最高可达98.26%,分析过程中无需光谱预处理和特征提取步骤,简化了光谱分析流程,并能保留更多有效信息。同时,当模拟测量噪声强度达到60 dBW时,传统方法分类正确率均明显出现不同程度明显降低,卷积神经网络模型依然能够取得96.81%的分类正确率,说明相比对传统拉曼光谱分类方法,所提出方法受光谱测量噪声影响更小,鲁棒性更强,适用于分析更复杂现场测量的强噪声拉曼光谱信号。该研究结果表明深度学习方法在拉曼光谱的分析与处理领域具有很大的应用潜力和研究价值。 展开更多
关键词 拉曼光谱 深度学习 一维卷积神经网络 雌性激素 定性分类
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基于一维卷积神经网络与循环神经网络串联的心音分析方法 被引量：6
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作者 肖斌 陈嘉博 +4 位作者 毕秀丽 张俊辉 李伟生 王国胤 马旭 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2425-2432,共8页
面向心脏疾病计算机辅助诊断,本文提出一种基于一维卷积神经网络和循环神经网络混合深度学习结构的心音分析方法.本结构首先利用卷积神经网络学习心脏病症在心音信号上的表征,然后通过循环神经网络处理心音信号中的时序信息进行分类,在... 面向心脏疾病计算机辅助诊断,本文提出一种基于一维卷积神经网络和循环神经网络混合深度学习结构的心音分析方法.本结构首先利用卷积神经网络学习心脏病症在心音信号上的表征,然后通过循环神经网络处理心音信号中的时序信息进行分类,在提升心音分类正确率的同时,大幅度降低了网络参数.为验证本深度学习结构所学特征的有效性,除已有的成人心音数据集外,本文还专门构建了一个面向婴幼儿先天性心脏病的心音数据集,并通过端到端的类别响应图证明了本方法在室缺诊断时学习到的心音信号特征符合临床医师的心音听诊经验.实验结果表明,本文方法能在3153例成人心音数据分类上达到92.56%的正确率,在528例婴幼儿心音数据分类上达到97.48%正确率,模型参数仅有0.05 M. 展开更多
关键词 心音听诊 一维卷积神经网络 循环神经网络 类别响应图
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基于一维卷积神经网络和拉曼光谱的肺炎支原体菌株分类 被引量：11
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作者 赵勇 何梦园 +2 位作者 王泊林 赵荣 孟宗 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1439-1444,共6页
肺炎支原体是造成人类呼吸系统疾病的主要原因。临床中,患者感染不同肺炎支原体症状极为相似,很难根据症状判别肺炎支原体类型并对症给药。因此,准确判别肺炎支原体菌株类型对于发病机理和疾病流行病学研究以及临床精准治疗具有重要意... 肺炎支原体是造成人类呼吸系统疾病的主要原因。临床中,患者感染不同肺炎支原体症状极为相似,很难根据症状判别肺炎支原体类型并对症给药。因此,准确判别肺炎支原体菌株类型对于发病机理和疾病流行病学研究以及临床精准治疗具有重要意义。拉曼光谱具有快速、高效、无污染等优点,在生物医学领域逐渐得到越来越多研究者们的关注。一维卷积神经网络(1D-CNN)是一类包含卷积运算且具有深度结构的前反馈网络,在语音信号和振动信号分析等方面取得成功应用。提出一维卷积神经网络与拉曼光谱技术结合,针对肺炎支原体主要基因型M129型和FH型样本的拉曼光谱数据集,实现肺炎支原体菌株分类。利用光谱数据增强方法扩充原光谱数据集作为模型输入,训练一维卷积神经网络模型,解决由于小样本导致卷积神经网络数据饥渴问题;为了得到最好的肺炎支原体分类效果并加速学习过程,优化模型结构并确定最佳模型参数;拉曼光谱测量时常混有高斯噪声、泊松噪声和乘性噪声,为优化模型抗噪能力,将原光谱分别叠加高斯噪声、泊松噪声和乘性噪声,训练一维卷积神经网络模型并和LDA,KNN和SVM等传统算法进行比较。实验结果表明基于1D-CNN方法,对于叠加高斯噪声的光谱数据所建模型分类正确率为98.0%,叠加泊松噪声的光谱数据分类正确率为97.0%,叠加乘性噪声的光谱数据分类正确率为97.0%,分类正确率远高于基于LDA,KNN和SVM等传统算法所建模型分类正确率;同时构造叠加5,15,25,35,45和55 dBW不同强度噪声的光谱数据集,当噪声达到55 dBW时,1D-CNN模型仍能取得92.5%的分类正确率。因此,一维卷积神经网络结合拉曼光谱技术应用于肺炎支原体菌株类型分类是可行的,具有抗噪声能力强和分类正确率高的优点,该研究为肺炎支原体肺炎快速诊断提供新思路。 展开更多
关键词 肺炎支原体 拉曼光谱 定性分类 一维卷积神经网络
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