本文提出了一种新的劣化和损坏识别程序(DIP)并应用于建筑模型。与这些类型的结构的应用相关的挑战与响应的强相关性有关,这在应对具有高噪声水平的真实环境振动时进一步复杂化。因此,利用低成本环境振动设计了DIP,以分析使用股票变换(ST)来产生谱图的加速响应。随后,ST输出成为建立的两系列卷积神经网络(CNNS)的输入,用于识别建筑模型的恶化和损坏。据我们所知,这是第一次通过高精度的ST和CNN组合在建筑模型中评估损坏和恶化。
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在本文中,提出了一种原始数据驱动方法,用于使用仅输出响应来检测结构中的线性和非线性损坏。该方法部署变分模式分解(VMD)和用于信号处理和特征提取的广义自回归条件异染性(GARCH)模型。为此,VMD将响应信号分解为内在模式功能(IMF)。之后,使用GARCH模型来表示IMF的统计数据。 IMFS的模型系数构造主要特征向量。基于内核的主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)用于通过将它们映射到新特征空间来降低主要特征的冗余。然后将信息性分别送入三个监督分类器,即支持向量机(SVM),K最近邻(KNN)和细树。在线性和非线性损伤评估方面,在两种实验缩放模型中评估了所提出的方法的性能。 Kurtosis和Arch测试证明了GARCH模型的兼容性。
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As a common appearance defect of concrete bridges, cracks are important indices for bridge structure health assessment. Although there has been much research on crack identification, research on the evolution mechanism of bridge cracks is still far from practical applications. In this paper, the state-of-the-art research on intelligent theories and methodologies for intelligent feature extraction, data fusion and crack detection based on data-driven approaches is comprehensively reviewed. The research is discussed from three aspects: the feature extraction level of the multimodal parameters of bridge cracks, the description level and the diagnosis level of the bridge crack damage states. We focus on previous research concerning the quantitative characterization problems of multimodal parameters of bridge cracks and their implementation in crack identification, while highlighting some of their major drawbacks. In addition, the current challenges and potential future research directions are discussed.
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第五代(5G)网络和超越设想巨大的东西互联网(物联网)推出,以支持延长现实(XR),增强/虚拟现实(AR / VR),工业自动化,自主驾驶和智能所有带来的破坏性应用一起占用射频(RF)频谱的大规模和多样化的IOT设备。随着频谱嘎嘎和吞吐量挑战,这种大规模的无线设备暴露了前所未有的威胁表面。 RF指纹识别是预约的作为候选技术,可以与加密和零信任安全措施相结合,以确保无线网络中的数据隐私,机密性和完整性。在未来的通信网络中,在这项工作中,在未来的通信网络中的相关性,我们对RF指纹识别方法进行了全面的调查,从传统观点到最近的基于深度学习(DL)的算法。现有的调查大多专注于无线指纹方法的受限制呈现,然而,许多方面仍然是不可能的。然而,在这项工作中,我们通过解决信号智能(SIGINT),应用程序,相关DL算法,RF指纹技术的系统文献综述来缓解这一点,跨越过去二十年的RF指纹技术的系统文献综述,对数据集和潜在研究途径的讨论 - 必须以百科全书的方式阐明读者的必要条件。
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信号处理是几乎任何传感器系统的基本组件,具有不同科学学科的广泛应用。时间序列数据,图像和视频序列包括可以增强和分析信息提取和量化的代表性形式的信号。人工智能和机器学习的最近进步正在转向智能,数据驱动,信号处理的研究。该路线图呈现了最先进的方法和应用程序的关键概述,旨在突出未来的挑战和对下一代测量系统的研究机会。它涵盖了广泛的主题,从基础到工业研究,以简明的主题部分组织,反映了每个研究领域的当前和未来发展的趋势和影响。此外,它为研究人员和资助机构提供了识别新前景的指导。
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癫痫发作是最重要的神经障碍之一,其早期诊断将有助于临床医生为患者提供准确的治疗方法。脑电图(EEG)信号广泛用于癫痫癫痫发作检测,其提供了关于大脑功能的实质性信息的专家。本文介绍了采用模糊理论和深层学习技术的新型诊断程序。所提出的方法在Bonn大学数据集上进行了评估,具有六个分类组合以及弗赖堡数据集。可以使用可调谐Q小波变换(TQWT)来将EEG信号分解为不同的子带。在特征提取步骤中,从TQWT的不同子带计算了13个不同的模糊熵,并且计算它们的计算复杂性以帮助研究人员选择各种任务的最佳集合。在下文中,采用具有六层的AutoEncoder(AE)用于减少维数。最后,标准自适应神经模糊推理系统(ANFIS)以及其具有蚱蜢优化算法(ANFIS-GOA),粒子群优化(ANFIS-PSO)和育种群优化(ANFIS-BS)方法的变体分类。使用我们所提出的方法,ANFIS-BS方法在弗赖堡数据集上分为两类分为两类和准确度,在两类分类中获得99.46%的准确性,以及弗赖堡数据集的99.28%,达到最先进的两个人的表演。
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鉴于无线频谱的有限性和对无线通信最近的技术突破产生的频谱使用不断增加的需求,干扰问题仍在继续持续存在。尽管最近解决干涉问题的进步,但干扰仍然呈现出有效使用频谱的挑战。这部分是由于Wi-Fi的无许可和管理共享乐队使用的升高,长期演进(LTE)未许可(LTE-U),LTE许可辅助访问(LAA),5G NR等机会主义频谱访问解决方案。因此,需要对干扰稳健的有效频谱使用方案的需求从未如此重要。在过去,通过使用避免技术以及非AI缓解方法(例如,自适应滤波器)来解决问题的大多数解决方案。非AI技术的关键缺陷是需要提取或开发信号特征的域专业知识,例如CycrationArity,带宽和干扰信号的调制。最近,研究人员已成功探索了AI / ML的物理(PHY)层技术,尤其是深度学习,可减少或补偿干扰信号,而不是简单地避免它。 ML基于ML的方法的潜在思想是学习来自数据的干扰或干扰特性,从而使需要对抑制干扰的域专业知识进行侧联。在本文中,我们审查了广泛的技术,这些技术已经深入了解抑制干扰。我们为干扰抑制中许多不同类型的深度学习技术提供比较和指导。此外,我们突出了在干扰抑制中成功采用深度学习的挑战和潜在的未来研究方向。
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由于癫痫发生是由于大脑的异常活性引起的,因此癫痫发作会影响您的大脑处理的任何过程。癫痫发作的一些体征和症状包括混乱,异常凝视以及快速,突然和无法控制的手动运动。癫痫发作检测方法涉及神经检查,血液检查,神经心理学检查和神经影像学方法。其中,神经影像学的方式受到了专业医生的极大关注。一种促进癫痫发作准确,快速诊断的方法是基于深度学习(DL)和神经成像方式采用计算机辅助诊断系统(CADS)。本文研究了利用神经影像学方式利用用于癫痫发作检测和预测的DL方法的全面概述。首先,讨论了用于使用神经影像模式的癫痫发作检测和预测的基于DL的CAD。此外,还包括了用于癫痫发作检测和预测的各种数据集的描述,预处理算法和DL模型。然后,已经介绍了有关康复工具的研究,其中包含脑部计算机接口(BCI),可植入,云计算,物联网(IoT),在现场可编程栅极阵列(FPGA)上的DL技术实现,等等。讨论部分是关于癫痫发作检测和预测研究之间的比较。使用神经影像模式和DL模型的癫痫发作检测和预测中最重要的挑战。此外,已经提出了数据集,DL,康复和硬件模型领域的未来工作建议。最后一部分致力于结论,并在该领域结合了最重要的发现。
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随着Terahertz(THZ)信号产生和辐射方法的最新进展,关节通信和传感应用正在塑造无线系统的未来。为此,预计将在用户设备设备上携带THZ光谱,以识别感兴趣的材料和气态组件。 THZ特异性的信号处理技术应补充这种对THZ感应的重新兴趣,以有效利用THZ频带。在本文中,我们介绍了这些技术的概述,重点是信号预处理(标准的正常差异归一化,最小值 - 最大归一化和Savitzky-Golay滤波),功能提取(主成分分析,部分最小二乘,t,T,T部分,t部分,t部分正方形,T - 分布的随机邻居嵌入和非负矩阵分解)和分类技术(支持向量机器,k-nearest邻居,判别分析和天真的贝叶斯)。我们还通过探索他们在THZ频段的有希望的传感能力来解决深度学习技术的有效性。最后,我们研究了在联合通信和传感的背景下,研究方法的性能和复杂性权衡;我们激励相应的用例,并在该领域提供未来的研究方向。
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目的:提出使用深神经网络(DNN)的新型SSVEP分类方法,提高单通道和用户独立的脑电电脑接口(BCIS)的性能,具有小的数据长度。方法:我们建议与DNN结合使用过滤器组(创建EEG信号的子带分量)。在这种情况下,我们创建了三种不同的模型:经常性的神经网络(FBRNN)分析时域,2D卷积神经网络(FBCNN-2D)处理复谱特征和3D卷积神经网络(FBCNN-3D)分析复杂谱图,我们在本研究中介绍了SSVEP分类的可能输入。我们通过开放数据集培训了我们的神经网络,并构思了它们,以便不需要从最终用户校准:因此,测试主题数据与训练和验证分开。结果:带滤波器银行的DNN超越了类似网络的准确性,在没有相当大的边距(高达4.6%)的情况下,它们甚至更高的边距(高达7.1%)超越了常见的SSVEP分类方法(SVM和FBCCA) 。在使用过滤器银行中的三个DNN中,FBRNN获得了最佳结果,然后是FBCNN-3D,最后由FBCNN-2D获得。结论和意义:滤波器银行允许不同类型的深神经网络,以更有效地分析SSVEP的谐波分量。复谱图比复杂频谱特征和幅度谱进行更多信息,允许FBCNN-3D超越另一个CNN。在具有挑战性的分类问题中获得的平均测试精度(87.3%)和F1分数(0.877)表示施工,经济,快速和低延迟BCIS建设的强大潜力。
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Fruit is a key crop in worldwide agriculture feeding millions of people. The standard supply chain of fruit products involves quality checks to guarantee freshness, taste, and, most of all, safety. An important factor that determines fruit quality is its stage of ripening. This is usually manually classified by experts in the field, which makes it a labor-intensive and error-prone process. Thus, there is an arising need for automation in the process of fruit ripeness classification. Many automatic methods have been proposed that employ a variety of feature descriptors for the food item to be graded. Machine learning and deep learning techniques dominate the top-performing methods. Furthermore, deep learning can operate on raw data and thus relieve the users from having to compute complex engineered features, which are often crop-specific. In this survey, we review the latest methods proposed in the literature to automatize fruit ripeness classification, highlighting the most common feature descriptors they operate on.
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近年来,新发现的矿物沉积物数量和不同矿物质需求的增加有LED探索地质学家,寻找在矿物勘探的每个阶段加工不同数据类型的更有效和创新的方法。作为主要步骤,诸如岩性单元,改变类型,结构和指示剂矿物的各种特征被映射以辅助靶向矿床的决策。不同类型的遥感数据集如卫星和空气传播数据,使得可以克服与映射地质特征相关的常见问题。从不同平台获得的遥感数据量的快速增加鼓励科学家培养先进,创新和强大的数据处理方法。机器学习方法可以帮助处理广泛的遥感数据集,并确定诸如反射连续体和感兴趣的特征的组件之间的关系。这些方法在处理频谱和地面真理测量中是稳健的,用于噪声和不确定性。近年来,通过补充与遥感数据集的地质调查进行了许多研究,现在在地球科学研究中突出。本文对一些流行的和最近建立的机器学习方法的实施和适应提供了全面的审查,用于处理不同类型的遥感数据,并调查其用于检测各种矿床类型的应用。我们展示了组合遥感数据和机器学习方法的高能力,以映射对于提供潜在地图至关重要的不同地质特征。此外,我们发现高级方法的范围来处理新一代遥感数据,以创建改进的矿物前景图。
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在工业应用中,电动机的故障近一半是由于滚动元件轴承(REB)的退化引起的。因此,准确估算REB的剩余使用寿命(RUL)对于确保机械系统的可靠性和安全至关重要。为了应对这一挑战,基于模型的方法通常受到数学建模的复杂性的限制。另一方面,传统的数据驱动方法需要巨大的努力来提取降解功能并构建健康指数。在本文中,提出了一个新颖的在线数据驱动框架,以利用深度卷积神经网络(CNN)的采用来预测轴承的统治。更具体地说,训练轴承的原始振动首先是使用Hilbert-huang变换(HHT)处理的,并将新型的非线性降解指标构建为学习标签。然后使用CNN来识别提取的降解指示器和训练轴承振动之间的隐藏模式,这使得可以自动估计测试轴承的降解。最后,通过使用$ \ epsilon $ -Support向量回归模型来预测测试轴承的规定。与最先进的方法相比,提出的规则估计框架的出色性能通过实验结果证明。提出的CNN模型的一般性也通过转移到经历不同操作条件的轴承来验证。
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Seizure type identification is essential for the treatment and management of epileptic patients. However, it is a difficult process known to be time consuming and labor intensive. Automated diagnosis systems, with the advancement of machine learning algorithms, have the potential to accelerate the classification process, alert patients, and support physicians in making quick and accurate decisions. In this paper, we present a novel multi-path seizure-type classification deep learning network (MP-SeizNet), consisting of a convolutional neural network (CNN) and a bidirectional long short-term memory neural network (Bi-LSTM) with an attention mechanism. The objective of this study was to classify specific types of seizures, including complex partial, simple partial, absence, tonic, and tonic-clonic seizures, using only electroencephalogram (EEG) data. The EEG data is fed to our proposed model in two different representations. The CNN was fed with wavelet-based features extracted from the EEG signals, while the Bi-LSTM was fed with raw EEG signals to let our MP-SeizNet jointly learns from different representations of seizure data for more accurate information learning. The proposed MP-SeizNet was evaluated using the largest available EEG epilepsy database, the Temple University Hospital EEG Seizure Corpus, TUSZ v1.5.2. We evaluated our proposed model across different patient data using three-fold cross-validation and across seizure data using five-fold cross-validation, achieving F1 scores of 87.6% and 98.1%, respectively.
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分布式声音传感器(DAS)是有效的设备,在许多应用区域中广泛使用,用于记录各种事件的信号,这些事件沿光纤沿光纤沿着非常高的空间分辨率。为了正确地检测和识别记录的事件,具有高计算需求的高级信号处理算法至关重要。卷积神经网络是提取空间信息的高功能工具,非常适合DAS中的事件识别应用。长期术语内存(LSTM)是处理顺序数据的有效仪器。在这项研究中,我们提出了一种多输入的多输出,两个阶段特征提取方法,该方法将这些神经网络体系结构的能力与转移学习的能力结合在一起,以将压电传感器应用于光纤上的振动进行分类。首先,我们从相位-OTDR记录中提取了差幅度和相位信息,并将它们存储在时间空间数据矩阵中。然后,我们在第一阶段使用了最先进的预训练的CNN作为特征提取器。在第二阶段,我们使用LSTMS进一步分析了CNN提取的特征。最后,我们使用密集层来对提取的特征进行分类。为了观察使用的CNN体​​系结构的效果,我们通过五个最先进的预训练模型(VGG-16,Resnet-50,Densenet-121,Mobilenet和Inception-V3)测试了模型。结果表明,在我们的框架中使用VGG-16体系结构可以在50个培训中获得100%的分类精度,并在我们的相位数据集中获得最佳结果。这项研究的结果表明,与LSTM结合的预训练的CNN非常适合分析差分振幅和相位信息,在时间空间数据矩阵中表示,这对于DAS应用中的事件识别操作很有希望。
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Human Activity Recognition (HAR) is an emerging technology with several applications in surveillance, security, and healthcare sectors. Noninvasive HAR systems based on Wi-Fi Channel State Information (CSI) signals can be developed leveraging the quick growth of ubiquitous Wi-Fi technologies, and the correlation between CSI dynamics and body motions. In this paper, we propose Principal Component-based Wavelet Convolutional Neural Network (or PCWCNN) -- a novel approach that offers robustness and efficiency for practical real-time applications. Our proposed method incorporates two efficient preprocessing algorithms -- the Principal Component Analysis (PCA) and the Discrete Wavelet Transform (DWT). We employ an adaptive activity segmentation algorithm that is accurate and computationally light. Additionally, we used the Wavelet CNN for classification, which is a deep convolutional network analogous to the well-studied ResNet and DenseNet networks. We empirically show that our proposed PCWCNN model performs very well on a real dataset, outperforming existing approaches.
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滚动轴承是工业机器中最广泛使用的轴承之一。滚动轴承条件的劣化可导致旋转机械的总失效。基于AI的方法广泛应用于滚动轴承的诊断。已显示杂交NN的方法来达到最佳诊断结果。通常,原始数据由安装在机器壳体上的加速度计产生。然而,每个信号的诊断实用性高度依赖于相应加速度计的位置。本文提出了一种新型混合CNN-MLP模型的诊断方法,其结合了混合输入来执行滚动轴承诊断。该方法使用来自轴安装的无线加速度传感器的加速度数据成功地检测和定位轴承缺陷。实验结果表明,混合模型优于分别操作的CNN和MLP型号,并且可以为轴承故障提供99,6%的高检测精度,而CNN的98%和MLP型号的81%。
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心电图(ECG)是用于监测心脏电信号和评估其功能的最常见和常规诊断工具。人心脏可能患有多种疾病,包括心律不齐。心律不齐是一种不规则的心律,在严重的情况下会导致心脏中风,可以通过ECG记录诊断。由于早期发现心律不齐非常重要,因此在过去的几十年中,计算机化和自动化的分类以及这些异常心脏信号的识别引起了很多关注。方法:本文引入了一种轻度的深度学习方法,以高精度检测8种不同的心律不齐和正常节奏。为了利用深度学习方法,将重新采样和基线徘徊清除技术应用于ECG信号。在这项研究中,将500个样本ECG段用作模型输入。节奏分类是通过11层网络以端到端方式完成的,而无需手工制作的手动功能提取。结果:为了评估提出的技术,从两个Physionet数据库,MIT-BIH心律失常数据库和长期AF数据库中选择了ECG信号。基于卷积神经网络(CNN)和长期记忆(LSTM)的组合,提出的深度学习框架比大多数最先进的方法显示出令人鼓舞的结果。所提出的方法达到98.24%的平均诊断准确性。结论:成功开发和测试了使用多种心电图信号的心律失常分类的训练有素的模型。意义:由于本工作使用具有高诊断精度的光分类技术与其他值得注意的方法相比,因此可以在Holter Monitor设备中成功实施以进行心律失常检测。
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机器学习(ML)是指根据大量数据预测有意义的输出或对复杂系统进行分类的计算机算法。 ML应用于各个领域,包括自然科学,工程,太空探索甚至游戏开发。本文的重点是在化学和生物海洋学领域使用机器学习。在预测全球固定氮水平,部分二氧化碳压力和其他化学特性时,ML的应用是一种有前途的工具。机器学习还用于生物海洋学领域,可从各种图像(即显微镜,流车和视频记录器),光谱仪和其他信号处理技术中检测浮游形式。此外,ML使用其声学成功地对哺乳动物进行了分类,在特定的环境中检测到濒临灭绝的哺乳动物和鱼类。最重要的是,使用环境数据,ML被证明是预测缺氧条件和有害藻华事件的有效方法,这是对环境监测的重要测量。此外,机器学习被用来为各种物种构建许多对其他研究人员有用的数据库,而创建新算法将帮助海洋研究界更好地理解海洋的化学和生物学。
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深学习技术发展分析图像数据是一个膨胀的和新兴的领域。从图像数据的跟踪,识别,测量和分拣的兴趣特点的好处有节约成本,时间,提高安全性无限的应用。许多研究都使用深卷积神经网络的图像数据进行分类的裂缝已进行;然而,最小的研究已经进行了研究网络性能的效果时使用的图像噪点。本文将解决这个问题,并致力于研究图像噪声对网络精度的影响。的方法中使用包含一个基准图像数据集,其被故意与两种类型的噪声的恶化,随后用图像增强预处理技术处理。这些图像,包括其本土的同行,然后被用于训练和验证两个不同的网络来研究的精度和性能的差异。从这项研究结果表明,嘈杂的图像具有中度到在网络上的能力进行准确分类的图像高的冲击,尽管图像预处理中的应用。一个新的指数已发展为找到分类的最有效的方法在计算时间和准确性方面。因此,AlexNet被选为基础上,提出了指数的最有效的模式。
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