基于深度全连接网络Himawari-8卫星气溶胶反演研究

利用葵花8(Himawari-8,H8)16个波段数据、卫星、太阳角度数据和深度学习技术,提出一种基于深度全连接网络(Deep Neural Networks,DNN)模型的AOD遥感反演方法(Himawari-DNN)。该方法直接建立H8影像本身与AERONET站点AOD数据间的关系,可避免传统AOD遥感反演方法中复杂过程,得到精度较高的反演结果。通过有效数据对所构建的模型做精度测试,同时将反演结果和实测数据对比分析,结果表明,模型反演结果与研究区内所有站点的观测值均具有较高的一致性(R^2均>0.89)。可见,应用DNN对H8气象静止卫星开展AOD反演具有一定的可行性。

基于OOD泛化性验证和深度全连接神经网络的泥石流易发性评价方法

提升易发性评价精度有助于山区泥石流灾害早期的识别和监测预警。大部分机器学习模型在训练、测试集合上表现良好,但实际应用过程精度较差,不利于工程选址规划和防灾减灾,如何提高机器学习模型评价精度与泛化性具有重要意义。选取深度全连接神经网络,与梯度提升树、随机森林模型和贝叶斯网络等机器学习方法共同进行模型精确性评价和OOD(out-of-distribution)泛化性验证,从而找出在训练、预测和应用中均具有较高精度的方法。以四川省雅安市为例,采用小流域单元进行区域网格划分,将数据集合按7∶3比例随机分为训练集和测试集,使用经验法则(3-sigma)剔除异常数据,并基于多变量(Iterative Imputer)和K-近邻法对缺失值填充进行泥石流灾害易发性评价。在泥石流易发性因子的共线性、敏感性和预测能力的分析结果基础上,选定14个易发性因子构建模型评价指标体系,进行泥石流易发性评价与对比。通过对模型的精确性评价及OOD泛化性验证发现:深度全连接神经网络模型曲线下的面积(AUC)、准确率(Acc)、召回率(Recall)的值比梯度提升树等的计算结果分别超出了0.027、0.02、0.02,而平均绝对值误差(MAE)降低了0.003;OOD泛化性验证准确度超出了0.056。研究表明,深度全连接神经网络对于泥石流易发性评价的预测效果较好,能够提高泥石流评价的精度,增加评价的适应性,可为泥石流易发性评价提供新思路。

基于深度全连接神经网络的风机叶片结冰预测方法

我国北方地区风电机组叶片结冰问题,对机组正常安全运行会产生严重影响。为对风电机组叶片结冰状态进行有效预测,基于风场大数据,提出一种使用深度学习算法进行优化的深度全连接神经网络的风电机组叶片结冰预测算法。将处理后的数据集对深度全连接神经网络模型进行训练、测试、评价,最后将所得评价结果并与最近邻法(KNN)、支持向量机(SVM)、未使用深度学习优化算法的BP神经网络的预测结果进行对比。结果表明,所提出的基于深度全连接网络的风电机组叶片结冰预测算法,求取精度较高,计算量少,可以对风电机组叶片结冰预测问题进行快速有效判断。

基于深度全连接神经网络的储层有效砂体厚度预测

河道砂是重要的油气储集体之一,实现砂体厚度的定量预测是提高油气开发效率的关键。随着目标储层非匀质性的增强,地震属性与储层岩性、物性、孔隙流体之间的关系更趋复杂。如何在地质信息有限的情况下实现高效且智能的复杂储层定量预测是目前储层预测领域的热点和难点。为了实现对致密砂岩储层的高精度智能化预测,本文提出基于深度全连接神经网络的储层有效砂体厚度预测方法。该方法通过构建多层堆叠的全连接神经网络逐层优化针对储层有效砂体厚度预测的地震属性,并将优化后的属性直接映射为砂体厚度。首先针对模型数据分析了训练样本对全连接神经网络建模的影响,然后在小样本情况下分别对比了该网络的深、浅层形态在网络规模大于训练样本数目及网络规模小于训练样本数目时的表现差异,发现当训练样本为小样本时,深层网络表现优于浅层网络,前提是训练样本数目大于网络规模。最后,我们将深度全连接神经网络用于胜利油田某区实际数据的有效砂体厚度预测,应用效果显示该方法对致密砂岩储层中4 m左右的砂体实现了有效识别,体现了该端到端智能建模方法从地震属性中挖掘潜藏地质信息的能力,证实了其在储层定量预测中的有效性。

基于深度学习的雷达目标航迹起始方法

本文提出了一种基于深度学习的雷达目标航迹起始方法,将目标航迹起始问题转化为深度神经网络模型二分类问题-"真实航迹"类和"虚假航迹"类。首先对空间配准后的目标点迹进行环形波门粗关联,得到粗关联暂时航迹;对粗关联暂时航迹进行特征向量建模,获得深度神经网络模型输入向量;利用仿真系统雷达数据,提取神经网络模型训练样本,设计深度全连接神经网络结构,训练网络模型得到优化的模型参数;使用训练好的模型参数实时计算目标起始航迹。仿真试验证明了该算法的有效性。

全连接深度网络的电学层析成像算法

电学层析成像技术为多相流体中具有导电与非导电特性的介质分布的检测提供了一种有效的方法.但是,电学层析成像图像重建是一个非线性问题,传统线性化重建算法不能反映图像重建的非线性本质,使得重建图像的精度低。为解决这一问题,以电阻层析成像测试数据为基础,提出了一种基于深度学习的6层全连接深度网络图像重建算法,通过线性与非线性的交替迭代直接训练边界测量与场内介质分布之间的非线性映射关系。仿真与实验结果表明,6层全连接深度网络算法与传统采用的线性反投影、吉洪诺夫正则化等算法相比,图像重建结果具较高的重建精度与较好的可视化效果;但是,该算法对测试噪声的鲁棒性需要进一步提高。

高噪声环境下的生成对抗网络人机语音增强技术

在复杂环境下,传统的语音增强技术存在泛化能力弱、性能表现不足等缺点。近年来,生成对抗网络技术在语音信号处理领域有着重大突破。通过改进传统的生成对抗网络模型,提出了基于深度完全卷积生成对抗网络的高噪声环境下人机语音增强方法。该方法将语音信号语谱图作为生成器输入,判别器根据纯净语音信号指导生成器生成高质量的语音信号,滤除噪声信号。实验表明,通过语谱图和客观质量评分评估,可以发现所提方法可以明显改善语音质量,减少语音失真,增强系统的鲁棒性。

映射关系下多模态微电网数据实时检索仿真

由于微电网数据的多样性和复杂性,导致数据特征挖掘难度大,降低了实时检索的精度,为此,提出了一种基于映射关系的多模态微电网数据实时检索方法。利用Borderline-SMOTE算法扩充微电网数据类别中少数类的样本数量。采用循环注意力机制映射关系法对扩充后的图像信息和文本信息进行对齐,使数据检索模型更容易挖掘数据特征。使用深度全连接网络构建数据实时检索网络模型,通过对齐图文信息进行分类输出检索结果,并通过softmax函数约束检索结果,使数据检索模型输出结果与实际需求一致,提升多模态微电网数据实时检索精度,以便及时发现微电网运行故障位置。实验结果表明,基于映射关系的数据检索方法能够准确找到与实际需求相匹配的数据,并且表现出强大的数据处理能力。