
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...
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.