Una Red de Auto-Encoders de Convolución para la Extracción de Características y Clasificación del Espectro FT-IR de Chorro Caliente de Motores Aeroespaciales
Autores: Du, Shuhan; Han, Wei; Kang, Zhenping; Liao, Yurong; Li, Zhaoming
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Una Red de Auto-Encoders de Convolución para la Extracción de Características y Clasificación del Espectro FT-IR de Chorro Caliente de Motores Aeroespaciales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Telemetría
Transformada de Fourier infrarroja
Espectrómetros
Autoencoder convolucional
Extracción de características espectrales
Clasificación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
Con el objetivo de clasificar y reconocer motores aéreos, se utilizan dos espectrómetros de infrarrojo por transformada de Fourier (FT-IR) para medir el espectro infrarrojo del chorro caliente del motor aéreo, mientras tanto se establece un conjunto de datos espectrales de seis tipos de motores aéreos. En este artículo, se diseña un autoencoder convolucional (CAE) para la extracción y clasificación de características espectrales, que está compuesto por una red de codificación, una red de decodificación y una red de clasificación. La red de codificación consiste en capas convolucionales y capas de agrupamiento máximo, la red de decodificación consiste en capas de aumento de muestreo y capas de deconvolución, y la red de clasificación consiste en una capa aplanada y una capa densa. En el experimento, los datos del conjunto de datos espectrales se muestrearon aleatoriamente en una proporción de 8:1:1 para producir el conjunto de entrenamiento, el conjunto de validación y el conjunto de predicción, y las medidas de rendimiento fueron precisión, exactitud, recuperación, matriz de confusión, puntuación F1, curva ROC y valor AUC. El resultado experimental del CAE alcanzó una precisión del 96% y el tiempo de ejecución de la predicción fue de 1.57 s. En comparación con la extracción de características PCA clásica y los algoritmos de clasificación SVM, XGBoost, AdaBoost y Random Forest, así como los métodos de clasificación de aprendizaje profundo AE, CSAE y CVAE, la red CAE puede lograr una mayor precisión y eficiencia y puede completar la tarea de clasificación espectral.
Descripción
Con el objetivo de clasificar y reconocer motores aéreos, se utilizan dos espectrómetros de infrarrojo por transformada de Fourier (FT-IR) para medir el espectro infrarrojo del chorro caliente del motor aéreo, mientras tanto se establece un conjunto de datos espectrales de seis tipos de motores aéreos. En este artículo, se diseña un autoencoder convolucional (CAE) para la extracción y clasificación de características espectrales, que está compuesto por una red de codificación, una red de decodificación y una red de clasificación. La red de codificación consiste en capas convolucionales y capas de agrupamiento máximo, la red de decodificación consiste en capas de aumento de muestreo y capas de deconvolución, y la red de clasificación consiste en una capa aplanada y una capa densa. En el experimento, los datos del conjunto de datos espectrales se muestrearon aleatoriamente en una proporción de 8:1:1 para producir el conjunto de entrenamiento, el conjunto de validación y el conjunto de predicción, y las medidas de rendimiento fueron precisión, exactitud, recuperación, matriz de confusión, puntuación F1, curva ROC y valor AUC. El resultado experimental del CAE alcanzó una precisión del 96% y el tiempo de ejecución de la predicción fue de 1.57 s. En comparación con la extracción de características PCA clásica y los algoritmos de clasificación SVM, XGBoost, AdaBoost y Random Forest, así como los métodos de clasificación de aprendizaje profundo AE, CSAE y CVAE, la red CAE puede lograr una mayor precisión y eficiencia y puede completar la tarea de clasificación espectral.