東華理工大學丁文薔獲國家專利權
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龍圖騰網(wǎng)獲悉東華理工大學申請的專利結合多尺度融合與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的地下空洞識別方法及系統(tǒng)獲國家發(fā)明授權專利權,本發(fā)明授權專利權由國家知識產(chǎn)權局授予,授權公告號為:CN119511230B 。
龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權局官網(wǎng)在2025-09-09發(fā)布的發(fā)明授權授權公告中獲悉:該發(fā)明授權的專利申請?zhí)?專利號為:202411660014.6,技術領域涉及:G01S7/41;該發(fā)明授權結合多尺度融合與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的地下空洞識別方法及系統(tǒng)是由丁文薔;麻昌英;歐陽天杰;蔣琪設計研發(fā)完成,并于2024-11-20向國家知識產(chǎn)權局提交的專利申請。
本結合多尺度融合與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的地下空洞識別方法及系統(tǒng)在說明書摘要公布了:本發(fā)明公開了一種結合多尺度融合與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的地下空洞識別方法及系統(tǒng),該方法包括以下步驟:首先,采用Hilbert變換處理探地雷達時間序列數(shù)據(jù),提取探地雷達信號的瞬時屬性:瞬時幅值IA、瞬時相位IP和瞬時頻率IF,從而獲得精確的局部信號特征;其次,應用雙樹復數(shù)小波變換對IA、IP和IF進行多尺度特征融合,有效應對B?scan剖面BP中地球物理特征信息不足問題。最后,將融合后的數(shù)據(jù)集輸入到卷積神經(jīng)網(wǎng)絡進行訓練,訓練結果表明:該融合方法可以捕獲多尺度和多方向特征,有效減少BP的信號模糊度,具有更高的識別準確率和魯棒性,為地下空洞異常體檢測提供了一種有效的新策略。
本發(fā)明授權結合多尺度融合與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的地下空洞識別方法及系統(tǒng)在權利要求書中公布了:1.一種結合多尺度融合與卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的地下空洞識別方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟1:對探地雷達時間序列數(shù)據(jù),提取探地雷達信號的瞬時屬性:瞬時振幅IA、瞬時相位IP和瞬時頻率IF; 步驟2:利用雙樹復小波變換DT-CWT對瞬時振幅IA、瞬時相位IP和瞬時頻率IF進行特征融合; 步驟3:將瞬時屬性特征融合后的數(shù)據(jù)集IAF-datasets及其空洞標簽輸入到卷積神經(jīng)網(wǎng)絡模型進行訓練,利用訓練好的基于多尺度融合的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡模型對實時采集的地下空洞的探地雷達信號進行分類識別; 識別過程中,將實時采集的地下空洞的探地雷達信號按照步驟1和步驟2進行處理,得到瞬時屬性特征融合數(shù)據(jù)輸入訓練好的基于多尺度融合的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡模型; 利用雙樹復小波變換將IA、IP和IF進行特征融合的過程如下: 步驟B1:假設探地雷達時間序列信號xt為實值信號,其中t表示時間上的索引,構建xt的復數(shù)小波表達式; xt=ψht+iψgt 其中,ψht和ψgt分別為實部樹小波和復部樹小波,i為虛部單位; 步驟B2:從每幅圖像中提取不同尺度和方向的小波系數(shù),每幅圖像是指瞬時振幅圖像、瞬時相位圖像和瞬時頻率圖像; 通過實部和虛部樹變換到雙樹復小波變換的小波系數(shù)和尺度系數(shù): 實部雙樹復小波變換的小波系數(shù)和尺度系數(shù): j=1,2,…,J 其中,與分別為實部雙樹復小波變換的小波系數(shù)和尺度系數(shù),j為尺度因子,J為最大尺度因子,k為小波濾波器長度; 虛部雙樹復小波變換的小波系數(shù)和尺度系數(shù) 步驟B3:針對每個小波系數(shù)位置,計算三幅圖像中相應小波系數(shù)的差值,確定三幅圖像的融合權重,將融合權重進行線性組合,以形成新的融合權重; 利用新的融合權重代入下面公式,獲得融合后的小波系數(shù),具體為:根據(jù)雙樹復小波變換的小波系數(shù)和尺度系數(shù),獲取捕捉高頻細節(jié)的小波系數(shù)djt和表示低頻趨勢的尺度系數(shù)cJt: 步驟B4:通過雙樹復小波逆變換對融合后的高頻部分小波系數(shù)進行合成處理,同時使用三幅圖像低頻部分的小波系數(shù)的平均值來重建最終的融合圖像,即按照下面公式進行重構融合圖像; 對捕捉高頻細節(jié)的小波系數(shù)djt和表示低頻趨勢的尺度系數(shù)cJt進行重構,則重構信號如下: 其中,表示重構信號。
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