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基于CNN-RF模型的广州地区土壤质地识别方法 被引量:2
1
作者 冯文康 梁忠伟 +3 位作者 刘晓初 谢鑫成 赵传 萧金瑞 《节水灌溉》 北大核心 2023年第1期47-54,共8页
不同土壤质地直接影响土壤水分渗透程度和农作物养分吸收,进而影响农作物的产量及质量,针对土壤质地难以开展高效、精准识别等问题,基于卷积神经网络-随机森林(CNN-RF)模型算法用于实现土壤质地高效、精准识别。首先用比重法测定土壤样... 不同土壤质地直接影响土壤水分渗透程度和农作物养分吸收,进而影响农作物的产量及质量,针对土壤质地难以开展高效、精准识别等问题,基于卷积神经网络-随机森林(CNN-RF)模型算法用于实现土壤质地高效、精准识别。首先用比重法测定土壤样本中砂粒、粉粒和黏粒的百分比,然后采用自主研制的便携图像采集装置,对广州地区的土壤进行1000个样本采集并对土壤研磨、筛选、拍摄,建立土壤样本质地和图像的数据库,提取图像中的颜色特征和纹理特征,利用CNN-RF模型并结合3种组合(颜色、纹理、颜色+纹理)方法对土壤样本中的黏粒、粉粒和砂粒百分含量进行回归预测。采用平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和判定系数(R^(2))进行模型回归性能评估。从混淆矩阵进行模型分类结果可知,预测砂粒的MAE、RMSE、R^(2)值分别为3.37、3.71和0.99;粉粒的MAE、RMSE、R^(2)值分别为3.48、3.79和0.98;黏粒的MAE、RMSE和R2值分别为3.38,3.76,0.99。与RF、KNN、VGG6-RF模型相比,这种CNN-RF模型得到的MAE值和RMSE值较小,R^(2)接近于1,其准确度为99.43%,因而性能更优。该方法具有简单、易用、快速、可靠和准确等优点,对岭南丘陵耕地土壤的优化管理和可持续利用具有重要意义。 展开更多
关键词 土壤质地 特征提取 卷积神经网络 图像识别 模型评估
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基于CNN-RF滚动轴承故障诊断研究 被引量:1
2
作者 周杨 《自动化与仪表》 2021年第7期51-57,共7页
滚动轴承在发生故障时,由于故障振动信号具有非稳定性、非线性的特点,传统的诊断方法无法对故障特征进行自动提取,导致故障的分类正确率偏低。为了实现故障特征的自动提取从而提高故障识别率,该文提出了一种基于卷积神经网络(convolutio... 滚动轴承在发生故障时,由于故障振动信号具有非稳定性、非线性的特点,传统的诊断方法无法对故障特征进行自动提取,导致故障的分类正确率偏低。为了实现故障特征的自动提取从而提高故障识别率,该文提出了一种基于卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)与随机森林(random forests,RF)相结合的滚动轴承故障识别的方法。首先,将轴承的原始一维目标振动信号转化为二维的振动灰度图;然后,将振动灰度图输入到卷积神经网络中自动进行特征提取;最后,利用随机森林进行分类。仿真结果表明,该文采用的方法对轴承的故障识别正确率可达99.79%,优于传统的故障诊断方法,说明该方法对轴承故障诊断问题的有效性。 展开更多
关键词 滚动轴承 卷积神经网络 随机森林 振动灰度图 故障诊断
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复合模型与模糊推理联合的溢流风险分级评估新方法
3
作者 廖华林 屈峰涛 +1 位作者 许玉强 魏凯 《天然气工业》 北大核心 2025年第3期140-151,共12页
溢流作为钻井施工过程中的井喷前兆,对其及时准确识别和评估,对于降低井喷发生概率、保障安全高效钻井具有重要意义。为解决当前数据驱动的溢流风险评估模型在复杂地质环境作业中泛化能力不足和评估结果可解释性较差的问题,构建了具备... 溢流作为钻井施工过程中的井喷前兆,对其及时准确识别和评估,对于降低井喷发生概率、保障安全高效钻井具有重要意义。为解决当前数据驱动的溢流风险评估模型在复杂地质环境作业中泛化能力不足和评估结果可解释性较差的问题,构建了具备深度特征挖掘能力的组合卷积神经网络、长短期记忆网络与随机森林算法的复合模型(CNN-LSTM-RF),提取了数据特征、计算风险概率,并采用模糊综合评价方法确定了临界风险概率阈值;然后引入模糊推理,将专家经验转化为模糊规则,优化风险分级边界,提高溢流风险评估的透明度和灵活性;最后形成了一种基于复合模型与模糊推理的溢流风险分级评估方法,并成功将其应用于海上某油田的溢流风险管理。研究结果表明:(1)卷积神经网络(CNN)有效提取了多源数据的局部特征和空间关联,长短期记忆网络(LSTM)则捕捉了数据序列的长短期依赖关系,提升了模型处理复杂数据的能力;(2)模糊综合评价结合正态分布隶属度函数和置信度,能够准确计算临界风险阈值,实现了溢流风险概率的分级标定,提高了评估的可操作性;(3)该方法在低风险和高风险井段钻井溢流识别的准确率达到97.9%,显著降低了固定阈值方法的高风险误判率(降低44.92%)。结论认为,该方法在识别和评估高风险井段及预警方面表现出色,能够提前发出预警信号,在溢流风险分级评估中更加灵活,为实际钻井溢流风险管理提供了可靠的技术支撑。 展开更多
关键词 钻井风险 复合模型 模糊推理 风险分级 溢流风险 CNN-LSTM-RF Mamdani推理 模糊综合评价
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考虑时空特征的瓦斯涌出量预测模型及其可解释性分析
4
作者 杨小彬 韩超 +6 位作者 胡慢谷 陈立辉 付天予 吕伏 孙溪成 刘思远 张骁俊 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第10期3794-3802,共9页
针对瓦斯涌出量数据量少、无序性强、时空依赖性高,预测模型效果不佳的问题,提出一种基于可解释性分析的瓦斯涌出量时空预测模型。采集甘肃某矿井瓦斯涌出量数据,辅以多个矿井的瓦斯涌出量数据集以改善小样本问题;利用卷积神经网络(Conv... 针对瓦斯涌出量数据量少、无序性强、时空依赖性高,预测模型效果不佳的问题,提出一种基于可解释性分析的瓦斯涌出量时空预测模型。采集甘肃某矿井瓦斯涌出量数据,辅以多个矿井的瓦斯涌出量数据集以改善小样本问题;利用卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)与长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络联合模型提取数据时空特征,加入注意力机制(Attention Mechanism,AM)强化特征提取能力以应对数据无序性;采用随机森林(Random Forest,RF)模型防止过拟合,以夏普利加性解释解决瓦斯时空分布黑匣子问题。结果显示,对瓦斯涌出量预测而言,CNN-LSTM-AM-RF模型预测精度较高,原始瓦斯含量、煤层厚度、煤层埋深是影响模型输出的主要因素,分别在煤层埋深大于550 m、煤层厚度大于3.8 m、煤层倾角大于20°,推进速度大于4 m/d时,对预测结果有正向影响,反之则有负向影响。 展开更多
关键词 安全工程 瓦斯涌出量预测 特征提取 注意力机制 CNN-LSTM-AM-RF模型
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基于GNSS-R数据和机器学习算法探测森林火灾研究 被引量:1
5
作者 杨金虎 《地理空间信息》 2025年第4期71-74,共4页
基于巴西东南部地区的全球导航卫星系统反射技术(GNSS-R)和累计火灾燃烧面积数据,利用卷积神经网络(CNN)和随机森林(RF) 2种算法,提出基于GNSS-R技术的火灾探测新方法。研究结果表明,CNN方法预测火灾面积和真实火灾面积的符合度显著高... 基于巴西东南部地区的全球导航卫星系统反射技术(GNSS-R)和累计火灾燃烧面积数据,利用卷积神经网络(CNN)和随机森林(RF) 2种算法,提出基于GNSS-R技术的火灾探测新方法。研究结果表明,CNN方法预测火灾面积和真实火灾面积的符合度显著高于RF方法,显示出较少的异常值。2种方法在探测火灾面积的相对误差方面均小于6%,其中CNN方法在精度上比RF方法提高了3.3%,在拟合度上提高了17.4%。误差分析表明,2种方法的探测误差均遵循正态分布,说明模型无显著系统误差,与RF方法相比,CNN方法探测火灾的误差较低。在空间分布分析中,CNN方法探测到的火灾面积与实际情况更为吻合,而RF方法倾向于对实际火灾面积进行高估。本研究为利用GNSS-R技术进行火灾探测提供了新视角,对于火灾预测与防控具有重要的实践意义。 展开更多
关键词 全球导航卫星系统反射技术 火灾 卷积神经网络 随机森林 相对误差
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基于KNN-RF-VMD-CNN-BiLSTM的日前电价预测算法
6
作者 余礼苏 丁垚 +2 位作者 熊永康 黎子鹏 张武雄 《物联网学报》 2025年第4期172-183,共12页
当前国内电力市场改革推进,市场主体须掌握电价变化趋势,以灵活调整生产计划与电力采购策略,因此对电价的准确预测需求日益增长。针对电价实际预测中存在的问题,如数据缺失、标错等数据异常导致的模型训练不平滑,首先,设计了K-近邻算法(... 当前国内电力市场改革推进,市场主体须掌握电价变化趋势,以灵活调整生产计划与电力采购策略,因此对电价的准确预测需求日益增长。针对电价实际预测中存在的问题,如数据缺失、标错等数据异常导致的模型训练不平滑,首先,设计了K-近邻算法(KNN,K-nearest neighbors)-随机森林(RF,random forest)算法捕捉全局特征,精准识别并替换异常数据点;其次,通过变分模态分解(VMD,variational mode decomposition)将电价数据分解为多个子模态;最后,运用卷积神经网络(CNN,convolutional neural network)-双向长短期记忆(BiLSTM,bi-directional long short-term memory)网络组合模型进行预测,并得到最终的日前电价预测结果。经仿真验证,该组合电价预测算法相较于基础模型,在平均绝对误差(MAE,mean absolute error)、均方误差(MSE,mean square error)、均方根误差(RMSE,root mean square error)和平均绝对百分比误差(MAPE,mean absolute percentage error)的指标分别相对提升了15.8%、13.6%、1.54%和32.4%,且单个轮次推断时间在秒级内。该算法有效地兼顾了预测效率与精度。 展开更多
关键词 日前电价预测 异常检测 卷积神经网络-双向长短期记忆网络 K-近邻算法 随机森林
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基于1D-CNN的射频强度温度传感研究
7
作者 丁美琪 桂林 +3 位作者 王子怡 尚荻森 钱敏 李乾坤 《光通信研究》 北大核心 2025年第2期99-104,共6页
【目的】文章研究了基于一维卷积神经网络(1D-CNN)的微波光子滤波器(MPF)在射频(RF)强度温度传感中的应用,以提高温度传感的精度和效率。【方法】文章实验搭建了基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构的MPF系统,通过改变环境温度,采集了在陷... 【目的】文章研究了基于一维卷积神经网络(1D-CNN)的微波光子滤波器(MPF)在射频(RF)强度温度传感中的应用,以提高温度传感的精度和效率。【方法】文章实验搭建了基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构的MPF系统,通过改变环境温度,采集了在陷波深度为8.1 dB条件下20~70℃的RF谱数据,每个温度条件下采集30组数据,然后采用贪心策略设计并优化1D-CNN结构,确定网络层数、卷积核大小、池化核大小以及激活函数类型。利用训练集数据对模型进行训练,并使用测试集数据进行验证,优化模型参数以获得最佳性能。利用其非线性映射能力从RF谱数据中提取特征,实现RF强度与温度变化的高精度解调。最后采用均方根误差(RMSE)作为评价指标,并将1D-CNN的性能与传统算法(最值法、质心法和高斯拟合法)进行对比,分析其在不同温度条件下的性能。【结果】实验结果表明,基于1D-CNN预测模型的RMSE达到了10-3量级,而传统算法的RMSE通常在10-1量级。与传统高斯拟合算法相比,基于1D-CNN的算法解调速度提高了2.72倍。1D-CNN在不同温度条件下均表现出较高的稳定性和较低的误差。【结论】1D-CNN在处理复杂的非线性关系和特征提取方面具有显著优势,不仅在计算效率和鲁棒性方面表现优越,还能有效应对噪声和环境的干扰。文章的研究为MPF在RF强度温度传感领域的应用提供了新的思路和方法。 展开更多
关键词 一维卷积神经网络 微波光子滤波器 光纤传感 温度传感 射频强度
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毫米波成像威胁目标分类算法对比研究
8
作者 修素朴 牟光臣 +1 位作者 闫雷兵 洪国庆 《河南工学院学报》 2025年第5期19-22,66,共5页
为提高毫米波成像隐匿威胁目标识别的准确性和推理速度,构建了基于CI物理模型的四类威胁目标数据集。并通过实验对KNN、RF及CNN三种算法的性能进行了比较。实验结果表明:在分类准确性方面,CNN算法以90%的F1分数显著优于RF算法(86%)与KN... 为提高毫米波成像隐匿威胁目标识别的准确性和推理速度,构建了基于CI物理模型的四类威胁目标数据集。并通过实验对KNN、RF及CNN三种算法的性能进行了比较。实验结果表明:在分类准确性方面,CNN算法以90%的F1分数显著优于RF算法(86%)与KNN算法(82%);在推理速度方面,CNN算法单样本处理时间仅3.5 ms,RF算法为63.1 ms,KNN算法为38.5 ms。CNN算法在毫米波成像威胁目标分类任务中准确性与推理速度较高,可为安检场景提供有效技术支撑。 展开更多
关键词 威胁目标分类 CI KNN RF CNN
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用于激光诱导击穿光谱煤质定量检测的算法模型对比研究
9
作者 张冬练 王庆松 +1 位作者 茌方 王森 《能源与环保》 2025年第9期129-135,142,共8页
在激光诱导击穿光谱(LIBS)用于煤炭元素含量和工业指标的检测中,定量算法模型的选择和优化直接影响到检测结果的准确性和精度。采用卷积神经网络(CNN)、支持向量机(SVM)和随机森林(RF)算法,对150个煤炭样本进行了元素含量和工业指标的... 在激光诱导击穿光谱(LIBS)用于煤炭元素含量和工业指标的检测中,定量算法模型的选择和优化直接影响到检测结果的准确性和精度。采用卷积神经网络(CNN)、支持向量机(SVM)和随机森林(RF)算法,对150个煤炭样本进行了元素含量和工业指标的预测和建模,并对几种算法的预测结果进行了对比。研究结果表明,对于元素含量(C、H、N和S)的检测,CNN模型的预测准确性优于机器学习算法,其训练拟合度(R^(2))在0.9061~0.9804,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.0342、0.0225、0.0219和0.0166;而SVM模型的R^(2)在0.1243~0.5885,RMSEP分别为0.1424、0.1547、0.1244和0.0969;RF模型的R^(2)在0.8123~0.8970,RMSEP分别为0.1716、0.1747、0.1804和0.1420。将基于AlexNet的卷积神经网络用于煤炭的灰分、挥发分和热值的预测,模型的训练拟合度(R^(2))分别为0.8365、0.9985和0.9983,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.0039、0.0046和0.0045。可见,与传统的机器学习模型相比,卷积神经网络在处理复杂高维数据时表现出更快的收敛速度,同时在训练和测试集上的损失值均较低,显示出其优异的泛化能力和处理效率,从而可以有效改善数据的稳定性和精度。结果表明,基于卷积神经网络的深度学习算法,在一定程度上能够改善LIBS光谱数据的稳定性和光谱信噪比,有利于提高数据建模的预测精度,为煤炭的元素和工业指标的快速检测提供一种高准确性、高精度的方法。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱 煤质检测 支持向量机 随机森林 卷积神经网络
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基于卷积神经网络的无人机烟叶遥感图像智能识别研究
10
作者 彭雄新 《电子设计工程》 2025年第21期150-155,共6页
为提升无人机遥感图像识别效率,提出一种融合卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)与随机森林算法的智能识别方法。研究通过采集无人机遥感影像并进行几何校正与辐射归一化预处理,利用CNN的多层卷积结构提取图像空间特征与... 为提升无人机遥感图像识别效率,提出一种融合卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)与随机森林算法的智能识别方法。研究通过采集无人机遥感影像并进行几何校正与辐射归一化预处理,利用CNN的多层卷积结构提取图像空间特征与光谱特征,结合注意力机制增强关键特征权重,将融合特征输入随机森林分类器实现多类别图像识别。实验采用基于包含五类典型特征(正常、斑驳纹、粒状纹、霜状纹、蚀刻纹)的500份样本数据集,按80%训练集、10%验证集、10%测试集的划分策略,对比支持向量机(Support Vector Machine,SVM)、BP神经网络、正交偏最小二乘判别分析(Orthogonal Partial Least Squares Discriminant Analysis,OPLS-DA)等方法。结果表明,该文方法对斑驳纹、粒状纹、霜状纹、蚀刻纹的F1分数分别达99%、98%、98.83%、99%,该文方法的AUC值为0.995,均显著优于对比方法(F1分数提升7.03%~10.93%,AUC值提升3.0%~4.4%)。研究验证了CNN与随机森林结合模型在处理复杂特征空间和类不平衡问题中的有效性,为无人机遥感图像智能识别提供了高效技术途径。 展开更多
关键词 无人机 遥感影像 卷积神经网络 随机森林算法
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基于多模式集合的CMIP6降水和气温数据模拟研究——以新疆维吾尔自治区伊犁河流域为例
11
作者 景伟 钟以磊 +2 位作者 王纲胜 李宛谕 赵林 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第10期137-142,151,共7页
第六次耦合模式比较计划(CMIP6)数据常用于全球尺度下气象要素变化评估,但是在预测区域尺度方面无法达到理想效果。新疆伊犁河流域(IRBC)海拔起伏巨大,地形复杂,不同气象站点的数据模拟结果往往有巨大差异,需要一套准确的气象数据以支... 第六次耦合模式比较计划(CMIP6)数据常用于全球尺度下气象要素变化评估,但是在预测区域尺度方面无法达到理想效果。新疆伊犁河流域(IRBC)海拔起伏巨大,地形复杂,不同气象站点的数据模拟结果往往有巨大差异,需要一套准确的气象数据以支撑气象研究工作。研究选取可靠性集合平均(REA)、卷积神经网络(CNN)、随机森林(RF)和贝叶斯模型平均(BMA)4种集合方法,基于CMIP6中多个全球气候模式(GCMs)数据,构建多套新疆伊犁河流域多模式集合气象数据集。研究通过泰勒图、泰勒技巧得分(TSS)和Kling-Gupta Efficiency(KGE)等指标评估多模式集合和单模式数据性能,筛选对研究区域降水和气温模拟效果最优的方法。结果表明,对于降水而言,BMA数据集合对各个极端降水指标的模拟效果最优,相较于其他方法,其在率定阶段(1961-1999年)的极端降水指标日降水量>95%分位值的湿润日年累积降水量(R95PTOT)最高,在验证阶段(2000-2014年)BMA的秩和比(RSR)为1.1,排第一位,表明其综合模拟效果最优。BMA在指标年最大日降水量(Rx1day)、年最大连续5日降水量(Rx5day)和R95PTOT的KGE分别为0.32、0.39和0.52,均优于其他数据集。而在平均气温模拟中,RF数据集的模拟效果最优,在率定阶段标准化偏差(SD)、中心均方根误差(CRMSE)、相关系数(r)和TSS计算结果分别为1.005、0.088、0.996和0.49,均为该指标下最优结果。在验证阶段RF多模式集合数据集的RSR为1.18,明显优于其他方法的结果。该研究结果评估了不同模式和方法生成的气象数据对研究区域对气象数据的模拟性能,可以为未来情景下气象数据分析提供可用方法,为IRBC的气象灾害管理和水资源管理提供科学依据。 展开更多
关键词 多模式集合 CMIP6 随机森林(RF) 可靠性集合平均(REA) 卷积神经网络(CNN) 贝叶斯模型平均(BMA)
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基于卷积神经网络的换热站热负荷预测研究 被引量:7
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作者 张玲 王美萍 +2 位作者 田琦 白雪 翟少峰 《建筑节能(中英文)》 CAS 2023年第5期67-72,共6页
高效准确的热负荷预测是实现供热系统智能化的重要环节。利用随机森林算法(Random Forest, RF)对换热站热负荷的影响因素进行重要性筛选,选取二次侧回温、二次侧供温、前3天的热负荷、一次侧供温、室外温度作为预测模型的输入变量,并构... 高效准确的热负荷预测是实现供热系统智能化的重要环节。利用随机森林算法(Random Forest, RF)对换热站热负荷的影响因素进行重要性筛选,选取二次侧回温、二次侧供温、前3天的热负荷、一次侧供温、室外温度作为预测模型的输入变量,并构建了基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)的换热站热负荷预测模型,进行为期3天的短期热负荷预测。以邯郸市某换热站2020-2021年采暖季224组供暖数据为例,前203组作为训练集,后21组作为验证集,完成实验;并与CNN、RF-ELM、RF-BP、RF-RBF、RF-LSTM和RF-RF六种模型进行了对比实验。结果表明基于RF-CNN模型在预测精度和泛化能力中有更好的表现,其MAE、RMSE、MAPE分别为0.074、0.098和4.81%。 展开更多
关键词 热负荷预测 换热站 随机森林算法 卷积神经网络
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A Novel Method in Wood Identification Based on Anatomical Image Using Hybrid Model
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作者 Nguyen Minh Trieu Nguyen Truong Thinh 《Computer Systems Science & Engineering》 SCIE EI 2023年第11期2381-2396,共16页
Nowadays,wood identification is made by experts using hand lenses,wood atlases,and field manuals which take a lot of cost and time for the training process.The quantity and species must be strictly set up,and accurate... Nowadays,wood identification is made by experts using hand lenses,wood atlases,and field manuals which take a lot of cost and time for the training process.The quantity and species must be strictly set up,and accurate identification of the wood species must be made during exploitation to monitor trade and enforce regulations to stop illegal logging.With the development of science,wood identification should be supported with technology to enhance the perception of fairness of trade.An automatic wood identification system and a dataset of 50 commercial wood species from Asia are established,namely,wood anatomical images collected and used to train for the proposed model.In the convolutional neural network(CNN),the last layers are usually soft-max functions with dense layers.These layers contain the most parameters that affect the speed model.To reduce the number of parameters in the last layers of the CNN model and enhance the accuracy,the structure of the model should be optimized and developed.Therefore,a hybrid of convolutional neural network and random forest model(CNN-RF model)is introduced to wood identification.The accuracy’s hybrid model is more than 98%,and the processing speed is 3 times higher than the CNN model.The highest accuracy is 1.00 in some species,and the lowest is 0.92.These results show the excellent adaptability of the hybrid model in wood identification based on anatomical images.It also facilitates further investigations of wood cells and has implications for wood science. 展开更多
关键词 Identifying wood anatomical wood hybrid model cnn-rf automatic identification vietnam wood
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一种基于CNN和RF的恒星大气参数测量方法 被引量:4
14
作者 王莉莉 屠良平 李双川 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第31期13464-13471,共8页
随着郭守敬望远镜(large sky area multi-object fiber spectroscopy telescope,LAMOST)项目的相继实施,基于光谱的恒星大气参数自动测量方法的研究成为天文光谱分析的重要课题之一。使用“伪二维光谱”进行恒星大气参数自动测量,提出... 随着郭守敬望远镜(large sky area multi-object fiber spectroscopy telescope,LAMOST)项目的相继实施,基于光谱的恒星大气参数自动测量方法的研究成为天文光谱分析的重要课题之一。使用“伪二维光谱”进行恒星大气参数自动测量,提出了卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)和随机森林(random forest,RF)结合的方法,利用卷积神经网络的特征提取能力和随机森林的回归拟合能力实现对恒星大气参数的高精度预测。通过对比实验得出,有效温度、表面重力、金属丰度三大参数的平均绝对误差分别达到123.65 K、0.2055 dex、0.1486 dex,与传统方法相比精度提升5.24%、15.50%、15.52%。实验结果验证了该算法的有效性,也证明了利用基于一维光谱设计构造的伪二维谱可以保留更多相关的特征信息,进而提升了恒星大气参数测量结果的精度。 展开更多
关键词 恒星 大气参数 测量 卷积神经网络 随机森林 机器学习
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基于集成深度森林的入侵检测方法 被引量:16
15
作者 丁龙斌 伍忠东 苏佳丽 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期144-150,共7页
基于卷积神经网络(CNN)的入侵检测方法在实际应用中模型训练时间过长、超参数较多、数据需求量大。为降低计算复杂度,提高入侵检测效率,提出一种基于集成深度森林(EDF)的检测方法。在分析CNN的隐藏层结构和集成学习的Bagging集成策略的... 基于卷积神经网络(CNN)的入侵检测方法在实际应用中模型训练时间过长、超参数较多、数据需求量大。为降低计算复杂度,提高入侵检测效率,提出一种基于集成深度森林(EDF)的检测方法。在分析CNN的隐藏层结构和集成学习的Bagging集成策略的基础上构造随机森林(RF)层,对每层中RF输入随机选择的特征进行训练,拼接输出的类向量和特征向量并向下层传递迭代,持续训练直至模型收敛。在NSL-KDD数据集上的实验结果表明,与CNN算法相比,EDF算法在保证分类准确率的同时,其收敛速度可提升50%以上,证明了EDF算法的高效性和可行性。 展开更多
关键词 入侵检测 卷积神经网络 深度学习 随机森林 深度森林
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不同机器学习模型对钢板缺陷分类的性能比较 被引量:3
16
作者 刘莉琳 谭荣 高翔 《现代电子技术》 2021年第1期101-106,共6页
为了评估机器学习技术在钢板缺陷分类中的应用,该研究基于CART决策树、RF、MLPNN和CNN建立了4种不同的机器学习分类模型,对UCI机器学习库的钢板缺陷数据集进行分类,通过混淆矩阵、准确率等不同指标评估了4种模型对7种常见缺陷的分类性... 为了评估机器学习技术在钢板缺陷分类中的应用,该研究基于CART决策树、RF、MLPNN和CNN建立了4种不同的机器学习分类模型,对UCI机器学习库的钢板缺陷数据集进行分类,通过混淆矩阵、准确率等不同指标评估了4种模型对7种常见缺陷的分类性能。其中,CNN模型在训练集和测试集上的准确率分别达到了98.67%和97.41%,取得了卓越的分类性能。此外,RF模型相对CART模型可以更好地处理过拟合问题。实验结果表明,神经网络尤其是CNN模型对钢板缺陷分类问题具有更好的性能。 展开更多
关键词 钢板缺陷分类 机器学习 CART RF MLPNN CNN
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基于CNN BiGRU RF模型的TBM掘进参数预测研究 被引量:1
17
作者 王海宾 王永涛 +3 位作者 陈黎涵 侯正涛 刘江 丁自伟 《中国煤炭》 北大核心 2024年第9期80-91,共12页
作为井下巷道掘进的新工法,全断面隧道掘进机(TBM)有显著的经济效益,对TBM的掘进参数进行预测对于确保TBM的掘进效率具有重要意义。对现场获取的TBM数据进行清洗和预处理,利用皮尔逊相关系数法对模型输入特征进行筛选,并构建基于卷积神... 作为井下巷道掘进的新工法,全断面隧道掘进机(TBM)有显著的经济效益,对TBM的掘进参数进行预测对于确保TBM的掘进效率具有重要意义。对现场获取的TBM数据进行清洗和预处理,利用皮尔逊相关系数法对模型输入特征进行筛选,并构建基于卷积神经网络(CNN)优化的双向门控循环单元(BiGRU)神经网络并通过随机森林(RF)进行集成的TBM掘进参数预测模型,实现对TBM掘进参数的预测。研究结果表明:选取与总推力和推进速率关联度最密切的刀盘转速、刀盘扭矩和贯入度作为特征参数;构建的CNN BiGRU RF模型预测掘进参数对总推力和推进速率的拟合优度R 2均值分别为0.950和0.966,均方误差MSE平均值分别为0.750和0.782,均方根误差RMSE平均值分别为0.866和0.885,平均绝对误差MAE平均值分别为1.054和1.007,并且回归评价指标MSE、RMSE、MAE相较于CNN BiGRU模型,分别降低2.497、0.966和0.386,R 2提升23.4%,证明CNN BiGRU RF模型的预测准确度和泛化性最高。该研究可为实际工程掘进参数预测提供指导,有助于推动TBM在煤矿的推广,保障TBM的施工进度。 展开更多
关键词 CNN BiGRU RF模型 TBM掘进参数 皮尔逊相关系数法 卷积神经网络 双向门控循环单元神经网络 随机森林 时间序列预测
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马拉河流域植被生态需水特征及估算 被引量:10
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作者 朱婉怡 张振克 +3 位作者 郭新亚 冯首铭 蒋大亮 江飞 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第18期7523-7535,共13页
生态需水是生态用水控制和区域生态环境恢复建设的基本依据。马拉河流域拥有世界著名的生态系统,植被生态需水占流域总需水量的很大一部分。基于1980—2020年ERA5气象数据、叶面积指数(LAI)与世界土壤数据库数据,采用Penman-Monteith法... 生态需水是生态用水控制和区域生态环境恢复建设的基本依据。马拉河流域拥有世界著名的生态系统,植被生态需水占流域总需水量的很大一部分。基于1980—2020年ERA5气象数据、叶面积指数(LAI)与世界土壤数据库数据,采用Penman-Monteith法计算了马拉河流域四个季节(短旱季、长雨季、长旱季、短雨季)植被生态需水量的时空变化特征。在此基础上,使用支持向量机(SVM)、随机森林(RF)和卷积神经网络(CNN)3种机器学习方法与7个环境因子(气温、降水、10 m风速、LAI、太阳辐射、相对湿度、地形)建立了回归模型,分别估算了2011—2020年逐年不同季节的植被生态需水量,并与Penman-Monteith法计算结果进行时间序列拟合度和空间相似性的比较。结果表明:马拉河流域植被生态需水量在过去40年所有季节都呈现为波动变化,植被生态需水量长雨季>长旱季>短雨季>短旱季,长雨季的植被生态需水量约为短旱季的1.5倍。不同季节均呈现出上下游高、中游低的植被生态需水量空间分布格局。LAI为最大的正影响因子,风速为最大的负影响因子。就不同方法估算的植被生态需水量准确性而言,RF表现最为优异,主要体现在最值估算误差最小,时间变化序列的拟合度最高,空间分布最为相似,相对误差最小,而SVM的预测结果相对最差。RF是相对最适用于马拉河流域植被生态需水量估算的算法。使用3种不同的机器学习方法估算马拉河流域不同季节植被生态需水量,并对结果进行比较,可为生态需水的估算提供技术参考。 展开更多
关键词 马拉河流域 植被生态需水量 支持向量机(SVM) 随机森林(RF) 卷积神经网络(CNN) 估算
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基于神经网络模型的绵阳市空气质量指数预测 被引量:3
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作者 诸鑫 林孝先 +3 位作者 刘庆红 董廷旭 刘慧丽 尹小康 《绵阳师范学院学报》 2023年第8期112-118,共7页
随着工业化的不断推进和城市化不断的发展,空气质量变差的问题在全国范围内都变得普遍,空气质量指数(AQI)是反映空气中污染物程度的综合指标,通过Python语言编写RF模型、CNN-LSTM模型以及GRU模型分别对绵阳市2016-2021年的空气质量数据... 随着工业化的不断推进和城市化不断的发展,空气质量变差的问题在全国范围内都变得普遍,空气质量指数(AQI)是反映空气中污染物程度的综合指标,通过Python语言编写RF模型、CNN-LSTM模型以及GRU模型分别对绵阳市2016-2021年的空气质量数据和气象数据进行训练,并预测出2022年1月1日至2022年1月7日的AQI具体值,对比预测值与真实值,结果显示RF模型准确率更高,因此RF模型更适合用于对AQI的预测,为防治大气污染提供更科学的方法. 展开更多
关键词 CNN-LSTM模型 GRU模型 RF模型 神经网络 空气质量预测
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基于机器学习算法的食用菌分类识别研究 被引量:7
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作者 王振杰 张乐乐 +3 位作者 李双芳 章萩月 付倩倩 刘生杰 《阜阳师范大学学报(自然科学版)》 2021年第4期42-48,共7页
为建立食用菌图像识别模型,该研究以五种常见的食用菌菇(白玉菇、海鲜菇、蟹味菇、白蘑菇、香菇)为对象,利用图像采集系统分别对五种菌菇采集70幅图像,经图像处理后提取5个形态特征(面积、周长、矩形度、宽长比、圆形度)、6个颜色特征(... 为建立食用菌图像识别模型,该研究以五种常见的食用菌菇(白玉菇、海鲜菇、蟹味菇、白蘑菇、香菇)为对象,利用图像采集系统分别对五种菌菇采集70幅图像,经图像处理后提取5个形态特征(面积、周长、矩形度、宽长比、圆形度)、6个颜色特征(’R、’G、’B、H、S、V)和4个纹理特征(角二阶矩、能量、对比度、熵),共计15个特征数据。采用支持向量机(Support vector machines,SVM)、随机森林(Random forest,RF)和卷积神经网络(Convolutional neural networks,CNN)构建识别模型,以全特征、形态特征、颜色特征、纹理特征分别对五种菌菇进行建模和验证。结果表明:RF模型在建模和预测精度上高于SVM模型,且以全部特征构建模型识别结果最佳,可作为构建食用菌图像数据库的识别模型。 展开更多
关键词 计算机视觉 食用菌 识别 图像处理 RF SVM CNN
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