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基于MSCNN-GRU神经网络补全测井曲线和可解释性的智能岩性识别 被引量:1
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作者 王婷婷 王振豪 +2 位作者 赵万春 蔡萌 史晓东 《石油地球物理勘探》 北大核心 2025年第1期1-11,共11页
针对传统岩性识别方法在处理测井曲线缺失、准确性以及模型可解释性等方面的不足,提出了一种基于MSCNN-GRU神经网络补全测井曲线和Optuna超参数优化的XGBoost模型的可解释性的岩性识别方法。首先,针对测井曲线在特定层段丢失或失真的问... 针对传统岩性识别方法在处理测井曲线缺失、准确性以及模型可解释性等方面的不足,提出了一种基于MSCNN-GRU神经网络补全测井曲线和Optuna超参数优化的XGBoost模型的可解释性的岩性识别方法。首先,针对测井曲线在特定层段丢失或失真的问题,引入了基于多尺度卷积神经网络(MSCNN)与门控循环单元(GRU)神经网络相结合的曲线重构方法,为后续的岩性识别提供了准确的数据基础;其次,利用小波包自适应阈值方法对数据进行去噪和归一化处理,以减少噪声对岩性识别的影响;然后,采用Optuna框架确定XGBoost算法的超参数,建立了高效的岩性识别模型;最后,利用SHAP可解释性方法对XGBoost模型进行归因分析,揭示了不同特征对于岩性识别的贡献度,提升了模型的可解释性。结果表明,Optuna-XGBoost模型综合岩性识别准确率为79.91%,分别高于支持向量机(SVM)、朴素贝叶斯、随机森林三种神经网络模型24.89%、12.45%、6.33%。基于Optuna-XGBoost模型的SHAP可解释性的岩性识别方法具有更高的准确性和可解释性,能够更好地满足实际生产需要。 展开更多
关键词 岩性识别 多尺度卷积神经网络 门控循环单元神经网络 XGBoost 超参数优化 可解释性
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基于门控注意网络模型的天然气管道泄漏检测新方法 被引量:2
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作者 董宏丽 孙桐 +2 位作者 王闯 杨帆 商柔 《天然气工业》 北大核心 2025年第1期25-36,共12页
准确的泄漏检测对维护天然气管道运行安全至关重要。近年来,深度学习已成为天然气管道泄漏检测的常用方法,但由于天然气管道数据具有复杂的时间动态特性,进而导致大多数深度学习方法在识别泄漏类型方面难以取得优异的性能。此外,检测模... 准确的泄漏检测对维护天然气管道运行安全至关重要。近年来,深度学习已成为天然气管道泄漏检测的常用方法,但由于天然气管道数据具有复杂的时间动态特性,进而导致大多数深度学习方法在识别泄漏类型方面难以取得优异的性能。此外,检测模型的初始超参数选择通常是随机的,这也可能会导致识别性能不稳定。为了提升天然气管道泄漏检测的准确性,提出一种基于麻雀搜索算法的门控注意网络模型(Sparrow Search Algorithm-based Gate Attention Network, SGAN)。首先,为了提取有效且具有鲁棒性的数据特征,采用带交叉熵函数的麻雀搜索算法对门控循环单元的初始超参数进行全局搜索;然后,设计了一种异常注意力机制,通过对数据特征进行加权来放大正常和泄漏数据之间的区分差异;最后,将所提算法应用于天然气管道的泄漏检测。研究结果表明:(1) SGAN模型能够实现模型超参数的自适应优化,并加快了模型的收敛速度,使模型性能更加稳定;(2) SGAN模型通过对正常与泄漏特征进行加权处理,显著提升了数据特征的区分效果;(3) SGAN模型的学习表示能力和泛化能力得到了明显加强,以此提高了对数据的分类性能;(4) SGAN模型能够显著提高天然气管道泄漏检测的准确率和召回率,可减少误报率和漏报率,并且其性能明显优于常规分类算法。结论认为,SGAN模型通过自适应优化和异常注意力机制结合,能精准识别泄漏特征,并快速响应天然气管道中的泄漏情况,有效提升了检测的准确性和可靠性,显著降低了安全事故风险,为天然气管道泄漏检测提供了一种高效、智能的解决新方案。 展开更多
关键词 天然气管道 泄漏检测 麻雀搜索算法 门控循环单元 异常注意力机制 自适应优化 智能
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重放攻击下多智能体系统H_(∞)一致性PID控制
3
作者 宋金波 董宏丽 +1 位作者 申雨轩 侯男 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期658-666,共9页
本文针对一类带有加性噪声和乘性噪声的离散多智能体系统,研究重放攻击下多智能体系统的H_(∞)一致性比例-积分-微分(PID)控制问题.首先,根据智能体的测量输出设计状态观测器,对智能体的状态进行有效估计,观测器设计过程中考虑了系统测... 本文针对一类带有加性噪声和乘性噪声的离散多智能体系统,研究重放攻击下多智能体系统的H_(∞)一致性比例-积分-微分(PID)控制问题.首先,根据智能体的测量输出设计状态观测器,对智能体的状态进行有效估计,观测器设计过程中考虑了系统测量输出从传感器传输到观测器过程中受到重放网络攻击的影响.然后,利用智能体与其邻居智能体的估计状态差设计PID控制器.利用李雅普诺夫稳定性理论和代数图论,证明在该控制策略下,多智能体系统在重放攻击存在的情况下达到预期的H_(∞)性能指标.最后,利用线性矩阵不等式(LMI)方法求解观测器和控制器增益,利用数值仿真验证了所设计的观测器和PID控制器的有效性. 展开更多
关键词 多智能体 重放攻击 PID控制 H_(∞)性能 观测器
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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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基于多模态时序对比生成网络的数据增强算法
5
作者 商柔 董宏丽 +3 位作者 王闯 周国强 管闯 闫天红 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第4期805-815,共11页
针对工业故障诊断中的小样本和类不平衡问题,本文提出一种基于马尔可夫链的多模态时序对比生成模型(TCGN).首先,为了提升合成数据时间结构的真实性,设计了一种时序趋势一致化损失(TTC),以提升真实数据与合成数据之间时间演化规律的相似... 针对工业故障诊断中的小样本和类不平衡问题,本文提出一种基于马尔可夫链的多模态时序对比生成模型(TCGN).首先,为了提升合成数据时间结构的真实性,设计了一种时序趋势一致化损失(TTC),以提升真实数据与合成数据之间时间演化规律的相似度.随后,为了在增强数据集中形成有效且正确的决策边界,提出了一种类意识对比损失(CAC),以对齐真实数据与合成数据的类条件分布.此外,为了更好地维持不同学习任务之间的动态平衡,引入了一种基于马尔可夫链的多模态切换策略,以实现TCGN算法在生成、刻画、探索、收敛4个模态之间的自适应切换优化.最后,将所提出的TCGN算法应用于管道故障诊断.实验结果表明TCGN算法在视觉评估和量化指标方面均优于一些先进的生成算法,显著提高了故障诊断准确率. 展开更多
关键词 管道故障诊断 类别不平衡 时间序列 数据增强 马尔可夫链 多任务学习
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基于贝叶斯单源域领域泛化算法的天然气管道故障智能诊断 被引量:4
6
作者 董宏丽 商柔 +3 位作者 汪涵博 王闯 陈双庆 管闯 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期27-37,共11页
基于深度学习算法的故障智能诊断模型已被广泛应用于天然气管道运输安全领域,然而管道通常处于准稳态,使得训练集中的故障样本量受限。为此,针对天然气管道故障诊断中因训练集故障样本量有限,导致难以准确诊断的问题,提出了一种基于贝... 基于深度学习算法的故障智能诊断模型已被广泛应用于天然气管道运输安全领域,然而管道通常处于准稳态,使得训练集中的故障样本量受限。为此,针对天然气管道故障诊断中因训练集故障样本量有限,导致难以准确诊断的问题,提出了一种基于贝叶斯单源域领域泛化(BSDG)算法,部署了一种攻击防御策略,通过在攻击阶段明确伪目标域增强路径,并在防御阶段引导模型参数的后验分布向伪域样本得分更高的方向调整,增强模型在面对不同域扰动时的适应性和鲁棒性。研究结果表明:(1)基于贝叶斯网络建立的非定向攻击模型确保伪域样本既保留了与源域的相关性,又引入了足够的域差异来模拟潜在的目标域,由此提升了多源域和单源域设置下的领域泛化诊断准确率;(2)测试结果显示,BSDG算法在多源域泛化任务及两项单源域泛化任务中,相较于性能最优的对比算法,其准确率分别提高了9.79%、5.09%和27.98%;(3)裕度差异损失通过在学习决策边界的过程中引入不确定性,令分类器可以灵活且有效应对频繁的分布变化,显著性测试结果表明BSDG算法在多数场景下显著优于先进对比算法;(4)贝叶斯神经网络通过在权重上引入不确定性,有效提升了BSDG算法的泛化稳定性。结论认为,BSDG算法通过使用基于贝叶斯推理的攻击防御策略,有效扩展了源域模型的决策边界,解决了实际场景数据匮乏导致的深度神经网络泛化能力差的问题,为样本受限情形下的天然气管道故障诊断模型设计提供了理论支撑。 展开更多
关键词 天然气管道 故障智能诊断 迁移学习 贝叶斯神经网络 小样本问题 泛化能力
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应用生成对抗网络的地震数据重建和去噪一体化方法 被引量:2
7
作者 张岩 张一鸣 +1 位作者 董宏丽 宋利伟 《石油地球物理勘探》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期714-723,共10页
在实际采集过程中,受地形条件和人为因素的影响,地震数据不仅在空间上会出现采样不足或不规则的情况,而且会混入噪声,不利于后续地震数据的处理和解释。通常将重建与去噪分为两个阶段处理,这样往往会引入额外的误差。为此,文中提出了一... 在实际采集过程中,受地形条件和人为因素的影响,地震数据不仅在空间上会出现采样不足或不规则的情况,而且会混入噪声,不利于后续地震数据的处理和解释。通常将重建与去噪分为两个阶段处理,这样往往会引入额外的误差。为此,文中提出了一种基于条件韦氏生成对抗网络(cWGAN)的地震数据重建去噪一体化方法,该方法研究的重点是在缺失道和噪声的混合干扰下,准确提取地震数据的有效特征。首先,以U-Net模型为基本网络结构来构建生成器模型,分级提取地震数据同相轴特征;在判别器模型中引入条件约束,引导生成器优化梯度方向。其次,建立重建和去噪误差描述模型,该模型设计了一体化损失函数,可以兼顾重建与去噪两方面的处理任务。最后,经过合成数据和实际数据测试,证明文中所提的网络模型恢复的地震数据信噪比更高且具有较强鲁棒性。 展开更多
关键词 地震数据处理 重建与去噪一体化 深度学习 生成对抗网络 一体化损失函数
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基于波动方程的地震波数值模拟研究综述 被引量:3
8
作者 李航 孙宇航 +2 位作者 李佳慧 李学贵 董宏丽 《吉林大学学报(地球科学版)》 北大核心 2025年第2期627-645,共19页
地震波场数值模拟在地震勘探、地震资料处理和地球构造研究等方面发挥着重要的作用。波动方程数值模拟方法充分考虑了地震波传播的动力学特征和几何学特征,可以为地震波传播机理的研究和复杂地层的解释提供强有力的理论支持,是目前应用... 地震波场数值模拟在地震勘探、地震资料处理和地球构造研究等方面发挥着重要的作用。波动方程数值模拟方法充分考虑了地震波传播的动力学特征和几何学特征,可以为地震波传播机理的研究和复杂地层的解释提供强有力的理论支持,是目前应用较为广泛的地震波场数值模拟方法之一。本文调研了五种基于波动方程的数值模拟方法:有限差分法易于理解,但数值频散问题明显;伪谱法精度高,但计算效率低;有限元法适用于复杂模型,但计算资源消耗大;谱元法适合高精度问题,但对计算内存需求较高;基于物理信息神经网络的深度学习法具有较强的适应性,但训练成本较高。并分别叙述了这五种数值模拟方法的理论基础、适用条件和最新进展。未来,地震波场数值模拟方法应结合深度学习等最新技术,优化边界条件模拟真实的边界反射情况,提高模拟的精度和效率。 展开更多
关键词 波场模拟 有限差分法 伪谱法 有限元法 谱元法 物理信息神经网络
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基于改进YOLOv7的露头区岩石裂缝检测识别 被引量:1
9
作者 王婷婷 王洪涛 +3 位作者 黄志贤 杨明昊 赵万春 郑雄杰 《地质科技通报》 北大核心 2025年第1期1-14,共14页
野外露头区岩石裂缝的检测对于裂缝性油气藏的地质勘测具有重要意义,但传统的图像处理算法对岩石裂缝检测效果欠佳,经典的深度学习模型检测效率与复杂地质环境的岩石裂缝检测精度较低,因此提出了一种改进的露头区岩石裂缝检测算法YOLOv7... 野外露头区岩石裂缝的检测对于裂缝性油气藏的地质勘测具有重要意义,但传统的图像处理算法对岩石裂缝检测效果欠佳,经典的深度学习模型检测效率与复杂地质环境的岩石裂缝检测精度较低,因此提出了一种改进的露头区岩石裂缝检测算法YOLOv7-PCN。首先,融入PConv(partial convolution)模块替换主干网络的部分标准卷积,从而降低网络计算量,提高网络检测速度;其次,引入坐标注意力机制(coordinate attention,简称CA),增强对裂缝关键边缘与密集分布位置特征的提取能力;最后,边界框回归损失函数使用NWD(normalized Wasserstein distance)度量方式,优化了网络训练的收敛速度,提高了复杂地质环境岩石图像分辨率较低与小目标裂缝的定位检测精度。同时在数据处理方面结合数据增强方法构建了露头区岩石裂缝数据集,提高了网络模型的泛化能力。实验结果表明,该算法在4种岩石类别(白云岩、灰岩、泥岩和砂岩)的裂缝检测上mAP值(平均精确率的均值)达到82.5%,相比于原YOLOv7算法,提升了7.7%,同时模型参数量减少了29.6%,模型计算量节省了31.2%,模型检测速度提升了39.2%。本研究提出的改进YOLOv7岩石裂缝检测算法,在实现轻量化同时使得复杂环境下的裂缝检测结果更加准确,为地质岩石裂缝识别与勘测任务提供了重要的技术参考。 展开更多
关键词 裂缝检测 YOLOv7 PConv NWD 注意力机制 露头区
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改进ConvNeXt V2的岩石薄片岩性识别方法
10
作者 王婷婷 蒋静怡 +2 位作者 赵万春 秦依凡 李廷礼 《石油地球物理勘探》 北大核心 2025年第2期292-301,共10页
在油气勘探领域,通过岩石微观结构可知油气资源的赋存状态,其精度和效率的提高依赖于有效的岩性识别方法。为此,提出了一种改进ConvNeXt V2的岩石薄片岩性识别方法。首先,以ConvNeXt V2-T为核心特征提取网络,嵌入全局注意力机制,提升对... 在油气勘探领域,通过岩石微观结构可知油气资源的赋存状态,其精度和效率的提高依赖于有效的岩性识别方法。为此,提出了一种改进ConvNeXt V2的岩石薄片岩性识别方法。首先,以ConvNeXt V2-T为核心特征提取网络,嵌入全局注意力机制,提升对全局特征的感知能力;然后,设计多尺度特征融合模块,可以在不同尺度上对特征图进行有效融合;最后,使用Lion优化器代替原本的AdamW优化器以改进模型优化器,从而使速度更快、能够取得更好的泛化性能且更省内存。实验结果表明,该方法准确率、精确率、召回率、特异度及F1值平均值分别为96.1%、95.5%、96.2%、99.1%、95.8%;改进后的算法收敛速度更快,准确性更高,可以实现岩石薄片图像的精准分类和识别。 展开更多
关键词 岩性识别 ConvNeXt V2 全局注意力机制 多尺度特征融合 Lion优化器
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基于U型卷积神经网络的微地震信号降噪方法 被引量:3
11
作者 郑路佳 管闯 +2 位作者 李含阳 李航 董宏丽 《东北石油大学学报》 CAS 北大核心 2023年第5期111-124,I0008,共15页
降噪后的微地震信号存在波形失真问题,基于U型卷积神经网络,引入膨胀系数的空洞卷积,建立U型卷积降噪模型,利用包络熵作为损失函数,对实际微地震信号进行无监督处理,并将U型卷积神经网络的微地震降噪方法(U-NetNA方法)与小波阈值法、时... 降噪后的微地震信号存在波形失真问题,基于U型卷积神经网络,引入膨胀系数的空洞卷积,建立U型卷积降噪模型,利用包络熵作为损失函数,对实际微地震信号进行无监督处理,并将U型卷积神经网络的微地震降噪方法(U-NetNA方法)与小波阈值法、时频峰值法、卷积神经网络降噪方法的降噪效果进行对比。结果表明:U-NetNA方法可以应用于合成和实际微地震数据降噪,具有可行性和有效性。与其他方法相比,U-NetNA方法得到更丰富的有效信号特征,能够有效压制噪声,提高微地震信号信噪比。该结果对微地震事件识别、反演定位和裂缝解释等具有参考意义。 展开更多
关键词 U型卷积神经网络 噪声压制 空洞卷积 包络熵 微地震信号 U-NetNA方法
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随机变化耦合复杂网络同步与信道衰落估计 被引量:2
12
作者 刘小斌 张金南 +1 位作者 侯男 董宏丽 《东北石油大学学报》 CAS 北大核心 2022年第3期84-97,I0007,共15页
针对发生随机变化耦合和含有乘性噪声的时变复杂网络系统,需要解决同步和在考虑信道衰落时的状态估计问题。利用随机分析和矩阵不等式处理等方法,研究复杂网络同步、估计性能分析及估计器增益设计,提出以递归矩阵不等式形式表示的复杂网... 针对发生随机变化耦合和含有乘性噪声的时变复杂网络系统,需要解决同步和在考虑信道衰落时的状态估计问题。利用随机分析和矩阵不等式处理等方法,研究复杂网络同步、估计性能分析及估计器增益设计,提出以递归矩阵不等式形式表示的复杂网络H_(∞)同步方法和H_(∞)估计器设计方法。仿真实例验证结果表明,该设计方法能够使复杂网络实现H_(∞)同步,估计器具备H_(∞)估计性能。 展开更多
关键词 时变复杂网络 同步 状态估计 随机变化耦合 信道衰落 马尔可夫链
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基于MobileViT的岩石薄片图像岩性识别方法研究 被引量:4
13
作者 王琼 杨杰 +3 位作者 霍凤财 董宏丽 任伟建 于涛 《地质通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期938-946,共9页
岩石薄片图像中包含了大量肉眼无法观察到的地质特征信息,对岩石薄片图像的岩性识别结果为后续的石油勘探和开发奠定了基础。针对岩性识别数据集不均衡、识别模型参数多等问题,提出一种改进的轻量化MobileViT模型,该模型针对涵盖了90%... 岩石薄片图像中包含了大量肉眼无法观察到的地质特征信息,对岩石薄片图像的岩性识别结果为后续的石油勘探和开发奠定了基础。针对岩性识别数据集不均衡、识别模型参数多等问题,提出一种改进的轻量化MobileViT模型,该模型针对涵盖了90%以上常见岩性的岩石薄片图像进行建模分析。首先,为使模型更好地学习到每类岩石薄片图像中所包含的独特特征,对数据集进行数字增加。其次,使用GELU替换MobileViT中MV2模块中常规ReLU6,从而作为该模块的激活函数,有效解决神经元死亡的问题,提升模型的收敛速度。最后,划分训练集和测试集,使用余弦退火算法自动更新学习率,以迁移学习加速训练过程,实现岩石薄片图像中针对岩性的自动识别。实验结果表明,改进后的MobileViT对岩性识别的准确率达82.9%,模型的参数仅为7.66M,通过实例验证该算法具有较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 岩石薄片 岩性识别 MobileViT 余弦退火 轻量化
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基于增强多头注意力机制的Optuna-BiGRU测井岩性识别 被引量:6
14
作者 王婷婷 王振豪 +1 位作者 李方 赵万春 《地球科学与环境学报》 CAS 北大核心 2024年第1期127-142,共16页
测井岩性识别是油气勘探开发中至关重要的内容。针对现有算法模型在处理测井曲线数据时,无法有效捕获曲线内部深层关联和深度方向关系、拟合能力较弱、难以准确提取关键特征、噪声干扰以及模型超参数调优过程复杂困难等问题,提出了一种... 测井岩性识别是油气勘探开发中至关重要的内容。针对现有算法模型在处理测井曲线数据时,无法有效捕获曲线内部深层关联和深度方向关系、拟合能力较弱、难以准确提取关键特征、噪声干扰以及模型超参数调优过程复杂困难等问题,提出了一种通过Optuna超参数优化双向门循环单元(Optuna-BiGRU)结合增强多头注意力机制(EMHA)的测井岩性识别模型——Optuna-BiGRU-EMHA模型。该模型引入残差机制和层归一化以改进多头注意力机制模块,并结合双向门循环单元(BiGRU)解决了处理测井数据时的问题,同时使用Optuna超参数优化框架和小波包自适应阈值方法分别解决了超参数调优和噪声干扰问题。首先通过交会图分析和敏感性箱线图分析选取自然伽马、深感应电阻率、中子-密度孔隙度、平均中子-密度孔隙度和岩性密度5个特征参数的测井数据,通过小波包自适应阈值方法对数据进行去噪,并将测井数据分割成数据块,然后利用Optuna框架优化BiGRU-EMHA模型超参数,最后通过实验对比K-近邻算法(KNN)、随机森林(RF)、极端梯度提升算法(XGBoost)、长短期记忆(LSTM)神经网络、BiGRU、双向长短期记忆(BiLSTM)神经网络、BiGRU-MHA、Optuna-BiGRU-EMHA等8种模型在测井岩性识别中的精度。结果表明:Optuna-BiGRU-EMHA模型识别准确率达到80%,相对于传统机器学习模型和深度学习模型,综合岩性识别准确率分别提高15.94%~23.14%和3.93%~15.94%,该模型为常规测井岩性识别提供了坚实的理论支持。 展开更多
关键词 岩性识别 深度学习 BiGRU 增强多头注意力机制 小波包自适应阈值 超参数优化
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基于YOLOv3的金属表面缺陷检测研究 被引量:4
15
作者 任伟建 陈明文 +3 位作者 康朝海 霍凤财 任璐 张永丰 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第7期1219-1228,共10页
为了解决金属表面缺陷检测的漏检、误检等问题,提出了一种改进YOLOv3算法。首先,使用动态激活函数替换主干特征提取网络中所有残差块的激活函数,并加入了混合注意力机制,强化其对复杂缺陷目标的特征提取能力。然后,在特征金字塔网络部... 为了解决金属表面缺陷检测的漏检、误检等问题,提出了一种改进YOLOv3算法。首先,使用动态激活函数替换主干特征提取网络中所有残差块的激活函数,并加入了混合注意力机制,强化其对复杂缺陷目标的特征提取能力。然后,在特征金字塔网络部分新增一个104×104的特征层,并将浅层网络与深层网络进行逐层特征融合,增强算法对小缺陷目标检测的敏感性。最后,利用K-Means++聚类算法替换K-Means聚类算法,筛选出适用于金属表面缺陷检测的最优先验框尺寸,使目标定位更加准确。实验结果表明,改进YOLOv3算法的每秒检测帧数(frames per second,FPS)可达到32.3,平均精度均值(mean average precision,mAP)可达到78.69%,检测性能得到了明显提升。 展开更多
关键词 缺陷检测 特征提取网络 损失函数 特征金字塔网络 先验框尺寸
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基于VMD的广义三次互相关管道泄漏定位检测 被引量:4
16
作者 王冬梅 童影力 +1 位作者 何壮 路敬祎 《压力容器》 北大核心 2024年第2期72-80,共9页
针对天然气管道泄漏检测声波定位技术中,二次互相关时延估计算法存在较大误差的问题,提出了一种基于变分模态分解(VMD)结合广义三次互相关的时延估计算法。该方法首先利用VMD算法对两路信号进行分解并重构信号;其次,在二次互相关的基础... 针对天然气管道泄漏检测声波定位技术中,二次互相关时延估计算法存在较大误差的问题,提出了一种基于变分模态分解(VMD)结合广义三次互相关的时延估计算法。该方法首先利用VMD算法对两路信号进行分解并重构信号;其次,在二次互相关的基础上再进行一次相关,并在互相关算法的峰值检测阶段引入希尔伯特变换(HT),对峰值进行尖锐化处理,成为一种新型的广义三次互相关时延估计算法。通过对平台搭建的油气管道泄漏检测系统采集数据进行模拟试验,分析了各算法的精度。试验表明,相较于二次互相关,改进广义三次互相关时延估计算法定位平均精度有明显的提升,有着更高的精度和更好的抗噪性能,在天然气管道泄漏定位方面有着更广泛的应用前景。 展开更多
关键词 管道泄漏检测 变分模态分解 广义三次互相关 希尔伯特变换(HT)
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基于MobileNetV2的岩石薄片岩性识别 被引量:4
17
作者 王婷婷 黄志贤 +2 位作者 王洪涛 杨明昊 赵万春 《吉林大学学报(地球科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1432-1442,共11页
岩石薄片的岩性识别是地质分析中不可或缺的一环,其精准度直接影响后续地层岩石种类、性质和矿物成分等信息的确定,对于地质勘探和矿产开采具有重要意义。为了快速准确地识别岩性,本文提出了一种改进的MobileNetV2轻量化模型,通过选取5... 岩石薄片的岩性识别是地质分析中不可或缺的一环,其精准度直接影响后续地层岩石种类、性质和矿物成分等信息的确定,对于地质勘探和矿产开采具有重要意义。为了快速准确地识别岩性,本文提出了一种改进的MobileNetV2轻量化模型,通过选取5种岩石类型共3 700张岩石薄片图像进行岩性识别。在MobileNetV2的倒残差结构中嵌入坐标注意力机制,融合图像中多种矿物的全局特征信息。此外,改进MobileNetV2中的分类器,降低模型的参数量和计算复杂度,从而提高模型的运算速度和效率,并采用带泄露线性整流函数(leaky rectified linear unit, Leaky ReLU)作为激活函数,避免网络训练中的梯度消失问题。实验结果表明,本文提出的改进后的MobileNetV2模型大小仅为2.30 MB,在测试集上的精确率、召回率、F_(1)值分别为91.24%、90.18%、90.70%,具有较高的准确性,相比于SqueezeNet、ShuffleNetV2等同类型的轻量化网络,分类效果最好。 展开更多
关键词 岩石薄片图像 轻量化神经网络 MobileNetV2 坐标注意力机制 岩性识别
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改进注意力机制嵌入PR-Net模型的水稻病害识别仿真 被引量:1
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作者 路阳 刘鹏飞 +3 位作者 许思源 刘启旺 顾福谦 王鹏 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1322-1333,共12页
针对现有的CNN模型在水稻叶部病害的识别中准确率较低的问题,提出了一种结合并行结构和残差结构的混合卷积神经网络模型PRC-Net(parallel residual with coordinate attention network)。引入并行结构,提高卷积的感受野;结合残差结构,... 针对现有的CNN模型在水稻叶部病害的识别中准确率较低的问题,提出了一种结合并行结构和残差结构的混合卷积神经网络模型PRC-Net(parallel residual with coordinate attention network)。引入并行结构,提高卷积的感受野;结合残差结构,使特征信息完整的连续传递;在骨干模型PR-Net中嵌入改进的空间注意力机制,增强对不同尺度病斑特征信息的凝聚程度;为进一步提升病害识别的准确率,并减少模型的训练时间和推理时间,通过改变加权方式对模型结构进行优化。仿真结果表明:与InceptionResNetV2等分类模型相比,PRC-Net具有更少的训练参数、更短的训练时间和更高的识别精度,性能优于其他作物病害识别模型。 展开更多
关键词 水稻叶部病害 PRC-Net(parallel residual with coordinate attention network) 卷积神经网络 注意力机制 图像识别
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基于ZOA优化VMD-IAWT岩石声发射信号降噪算法 被引量:1
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作者 王婷婷 徐华一 +2 位作者 赵万春 刘永胜 何增军 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第4期150-166,共17页
针对岩石破裂过程中产生的声发射(AE)信号夹杂大量噪声的问题,提出了一种基于斑马优化算法(ZOA)改进变分模态分解(VMD)并与改进的自适应小波阈值(IAWT)联合的声发射信号降噪算法。利用ZOA算法优选出影响VMD分解效果的模态个数K和二次惩... 针对岩石破裂过程中产生的声发射(AE)信号夹杂大量噪声的问题,提出了一种基于斑马优化算法(ZOA)改进变分模态分解(VMD)并与改进的自适应小波阈值(IAWT)联合的声发射信号降噪算法。利用ZOA算法优选出影响VMD分解效果的模态个数K和二次惩罚因子α;通过相关系数将分解出的IMFs划分为有效分量、含噪分量和剔除分量;针对小波阈值(WT)降噪算法不具备自动调整小波基以及软、硬阈值函数存在偏差大和不连续的弊端,提出了IAWT算法去除IMFs中的噪声分量,并与有效分量合并重构,得到降噪后的AE信号。通过模拟和实测AE信号验证并与现有降噪算法对比,结果表明ZOA-VMD-IAWT降噪算法适合处理AE信号,信号的时频特征得以保留。研究结果可为岩石AE信号理论及实际工程应用提供参考。 展开更多
关键词 岩石声发射信号 斑马优化算法 变分模态分解 自适应小波阈值降噪
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基于时频联合深度学习的地震数据重建 被引量:13
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作者 张岩 刘小秋 +1 位作者 李杰 董宏丽 《吉林大学学报(地球科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期283-296,共14页
地质条件和采集环境等因素的影响往往导致在地质勘探过程中无法获取完备的地震数据,对后续地质解释工作造成影响。随着计算机硬件的发展及基于卷积神经网络的地震数据处理方法的应用,越来越多的深度学习方法应用于地震数据规则化,当前... 地质条件和采集环境等因素的影响往往导致在地质勘探过程中无法获取完备的地震数据,对后续地质解释工作造成影响。随着计算机硬件的发展及基于卷积神经网络的地震数据处理方法的应用,越来越多的深度学习方法应用于地震数据规则化,当前此类方法通常局限在时域范围内处理数据,导致重建数据过于平滑,纹理细节信息缺失。本文提出一种联合时频域特征的卷积神经网络模型,通过在地震数据的时域和傅里叶域上进行联合约束,学习地震数据在时域和傅里叶域的多维度分布特征,重建欠采样地震数据,修正联合损失函数的权重,调整卷积神经网络学习的注意力;采用多级可调节的残差块构建卷积神经网络中间层,提高特征提取能力,根据任务的需要调节残差块数量,平衡网络的精度与效率。实验结果表明,本文提出的方法与双三次插值、基于块匹配的3D协同滤波、深超分辨率网络、增强深度学习超分辨率重建网络等方法对比,具有更好的细节保持效果和鲁棒性。 展开更多
关键词 地震数据规则化 卷积神经网络 时频联合 深度学习 傅里叶变换
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