Модель AlexNet HSD для обнаружения повреждений промышленного наследия и адаптивного повторного использования с использованием искусственного интеллекта

Модель AlexNet HSD для обнаружения повреждений промышленного наследия и адаптивного повторного использования с использованием искусственного интеллекта

Интересное сегодня

Ригор в качественных исследованиях: как обеспечить достоверн...

Что такое ригор в качественных исследованиях? Ригор в качественных исследованиях означает достоверно...

Сообщество как ключ к психическому здоровью

Сообщество и психическое здоровье В этом году, отмечая Неделю осведомленности о психическом здоровье...

Биндж-этинг у детей и подростков: причины, развитие и роль с...

Теоретическая основа Биндж-этинг характеризуется потреблением большого количества пищи за ограниченн...

Влияние Военных Переживаний на Психическое Здоровье Жителей ...

Введение 7 октября 2023 года в южном Израиле произошла масштабная атака, которая привела к значитель...

Как начать вести журнал для психического здоровья

ВведениеВедение журнала стало невероятно популярным, и не зря – это отличный способ понять свои проб...

Критерий хи-квадрат (χ²): формула, расчет и интерпретация

Что такое критерий хи-квадрат (χ²)? Критерий хи-квадрат (произносится как «кай») — это непараметриче...

Рисунок 5
Рисунок 5
Рисунок 6
Рисунок 6
Рисунок 7
Рисунок 7
Рисунок 1
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 2
Рисунок 3
Рисунок 3
Рисунок 4
Рисунок 4
Thumbnail 1
Thumbnail 2
Thumbnail 3
Thumbnail 4
Thumbnail 5
Thumbnail 6
Thumbnail 7
Оригинал исследования на сайте автора

Введение

Сохранение и использование промышленного наследия приобретает все большую важность, особенно в контексте строительства Третьего фронта в Юго-Западном Китае. Повышение эффективности и точности обнаружения повреждений промышленного наследия стало ключевой задачей исследований. Традиционные методы ручного осмотра не только неэффективны, но и подвержены ошибкам. С развитием компьютерного зрения и глубокого обучения (DL) сверточные нейронные сети (CNN) показали высокую производительность в задачах классификации и распознавания изображений.

Цели исследования

Основная цель данной работы — разработка модели обнаружения повреждений промышленного наследия на основе AlexNet HSD с фокусом на контексте строительства Третьего фронта в Юго-Западном Китае. Конкретные задачи включают:

  • Оптимизацию структуры традиционной модели AlexNet HSD для улучшения извлечения признаков.
  • Внедрение модуля внимания CBAM для повышения пространственного и семантического восприятия сложных повреждений.
  • Интеграцию метода опорных векторов (SVM) для повышения точности классификации.
  • Применение модели к данным изображений промышленного наследия для выявления закономерностей повреждений.
  • Предложение путей адаптивного повторного использования промышленного наследия.

Методология

Оптимизация структуры AlexNet HSD

Для улучшения обнаружения повреждений в промышленном наследии традиционная структура AlexNet была оптимизирована следующим образом:

  • Многоуровневая дилатированная свертка: Введена для улучшения восприятия повреждений разных масштабов.
  • Замена ядер свертки: Использованы два ядра 3×3 вместо одного 5×5 для уменьшения вычислительной сложности.
  • Введение ядер 1×1: Добавлены для ускорения работы сети и улучшения производительности.
  • Использование Leaky ReLU: Заменена стандартная функция активации ReLU для предотвращения "затухания" нейронов.

Модуль внимания CBAM

Для более эффективного выявления ключевых областей повреждений в модель был интегрирован модуль внимания CBAM, который включает:

  • Канальное внимание: Усиливает значимые каналы в картах признаков.
  • Пространственное внимание: Фокусируется на ключевых областях изображения.

Метод опорных векторов (SVM)

SVM был использован в качестве классификатора для улучшения точности распознавания повреждений. Его преимущества включают:

  • Лучшую обобщающую способность на малых выборках.
  • Устойчивость к переобучению.

Эксперименты и результаты

Набор данных

Для обучения и тестирования модели использовался комбинированный набор данных, включающий:

  • Публичный набор xBD (xView2 Building Damage Assessment Dataset).
  • Фотографии промышленного наследия периода строительства Третьего фронта в Юго-Западном Китае.

Метрики оценки

Модель оценивалась по следующим метрикам:

  • Точность (Accuracy): 95,7%.
  • Precision: 94,8%.
  • Recall: 95,7%.
  • F1-score: 95,2%.

Сравнение с другими моделями

AlexNet HCS показала превосходство над такими моделями, как YOLOv5Cls, Faster RCNN и Optimized AlexNet (O_Net), демонстрируя более высокую точность и скорость сходимости.

Пути адаптивного повторного использования промышленного наследия

На основе результатов обнаружения повреждений предложены следующие пути адаптивного повторного использования промышленного наследия:

  • Создание базы данных структурного здоровья для планирования ремонтных работ.
  • Рациональное зонирование функциональных пространств.
  • Оптимизация потоков посетителей на основе данных о повреждениях.
  • Разработка механизмов координации между технологиями и политиками.

Заключение

Оптимизированная модель AlexNet HCS продемонстрировала высокую эффективность в обнаружении повреждений промышленного наследия, достигая точности 95,7%. Внедрение модуля внимания CBAM и классификатора SVM значительно улучшило производительность модели. Результаты работы могут быть использованы для цифровой архивации, мониторинга и адаптивного повторного использования промышленного наследия.

Короткие версии статей можно найти в телеграм-канале.

Посмотреть канал
Кликните еще раз для перехода