中國海洋大學孫海獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉中國海洋大學申請的專利基于小波變換與深度卷積神經網絡的地震損傷評估方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120524697B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-23發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510998637.2,技術領域涉及:G06F30/20;該發明授權基于小波變換與深度卷積神經網絡的地震損傷評估方法是由孫海;梁丙臣;陳雨涵;王振魯;楚亞楠設計研發完成,并于2025-07-21向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于小波變換與深度卷積神經網絡的地震損傷評估方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于小波變換與深度卷積神經網絡的地震損傷評估方法,涉及地震工程技術領域,包括如下步驟:步驟1:獲取目標區域的建筑物信息,對目標區域進行模擬,生成若干地震動記錄,對各地震動記錄下各建筑物添加損傷標簽;步驟2:針對地震動記錄中的地震動時程進行小波變換,生成多尺度二維時頻能量圖;步驟3:建筑物信息、多尺度二維時頻能量圖與損傷標簽一一對應構建數據集;步驟4:構建并訓練地震損傷評估模型;步驟5:基于訓練完成的地震損傷評估模型進行地震損傷評估。本發明的方法,可實現地震損傷等級的智能識別,適用于震后快速評估、重點區域篩查與輔助應急決策等應用場景。
本發明授權基于小波變換與深度卷積神經網絡的地震損傷評估方法在權利要求書中公布了:1.一種基于小波變換與深度卷積神經網絡的地震損傷評估方法,其特征在于,包括如下步驟: 步驟1:獲取目標區域的建筑物信息,對目標區域進行模擬,生成若干地震動記錄,對各地震動記錄下各建筑物添加損傷標簽; 步驟2:針對地震動記錄中的地震動時程進行小波變換,生成多尺度二維時頻能量圖; 步驟3:建筑物信息、多尺度二維時頻能量圖與損傷標簽一一對應構建數據集; 步驟4:構建并訓練地震損傷評估模型,地震損傷評估模型包括深度卷積模塊和全連接模塊,多尺度二維時頻能量圖輸入深度卷積模塊,輸出提取的特征,提取的特征與建筑物信息結合后輸入全連接模塊,輸出地震損傷評估結果; 步驟5:基于訓練完成的地震損傷評估模型進行地震損傷評估; 所述步驟1包括如下步驟: 步驟1.1:獲取目標區域的建筑物信息; 步驟1.2:通過基于反應譜的人工地震波合成方法進行模擬,生成多個地震烈度下,目標區域的若干地震動記錄; 步驟1.3:根據生成的各地震動記錄,通過建筑物的易損性函數計算各建筑物各損傷等級的超越概率,根據相鄰損傷等級的超越概率的差值計算各損傷等級的實際發生概率,根據各損傷等級的實際發生概率從無損傷開始依次確定各損傷等級的累積概率區間;其中,超越概率的計算公式如下: ; 公式中,P[D≥dk|IM]為在給定地震強度指標IM下,建筑物達到或超過第k個損傷等級dk的概率;θk為第k個損傷等級的中位強度;βk為第k個損傷等級的對數標準差;Φ·為標準正態分布函數; 步驟1.4:使用一階蒙特卡洛采樣方法,在[0,1]區間內生成一個服從均勻分布的隨機數γ,并將其映射至各損傷等級的累積概率區間中,確定的唯一損傷等級; 所述步驟2包括如下步驟: 步驟2.1:獲取Morlet小波作為母小波函數,Morlet小波的公式如下: ; 公式中,Ψt為Morlet小波函數;ω0為小波的中心角頻率,單位為rads;t為時間變量,單位為s;i為虛數單位; 步驟2.2:對輸入信號進行小波變換,計算其在不同尺度a與時間點b下的小波變換系數Wa,b,計算公式如下: ; 公式中,Wa,b為響應系數;a為尺度參數;b為平移參數;xt為輸入信號;Ψ*·為Morlet小波的復共軛函數; 步驟2.3:對小波變換系數Wa,b的模值進行平方處理,得到多尺度二維時頻能量圖Ea,b,計算公式如下: ; 公式中,Ea,b為多尺度二維時頻能量圖; 所述步驟3中,建筑物信息包括建筑年代x1、建筑用途x2、建筑層數x3、建筑高度x4、建筑面積x5、建筑長度x6、建筑寬度x7、墻體厚度x8、層間距x9、柱子數量x10、以及平面規則度x11; 其中的連續變量,通過采用Z-score標準化方法進行標準化處理,計算公式如下: ; 公式中,xi為原始變量值,μ為該變量在全體樣本中的均值,σ為標準差; 其中的離散變量,通過獨熱編碼方式轉化為稀疏二值向量進行標準化處理; 所述步驟4中,訓練地震損傷評估模型時,對樣本中的多尺度二維時頻能量圖通過輕量級的幾何擾動方式進行增強,包括如下步驟:以50%的概率對圖像執行小范圍的時間軸平移,模擬震動起始時刻的微小不確定性;引入限制范圍內的仿射變換,包括±10像素以內的水平位移以及0.95至1.05范圍內的等比例縮放。
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