[發明專利]基于一類局部表達模型的電子鼻非目標干擾氣體識別方法

有效

• 申請號: 201710009931.1
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106770967B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 張磊;鄧平聆;何貞葦;柳吉;段青言;王姍姍
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 重慶大學專利中心 50201
• 代理人: 唐開平

1.基于一類局部表達模型的電子鼻非目標干擾氣體識別方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟1、在已確定的目標氣體樣本X_s中找到待測樣本y的一類局部表達模型，待測樣本y的一類局部表達模型優化式如下：

式中，是表達系數向量，X_k是在目標氣體樣本X_s中與待測樣本y最相關的k個目標氣體樣本；0＜λ≤1和0＜μ≤1為正則系數，R(α)為正則規范化范數；α_p,α_q∈α，α_p和α_q是表達系數向量α里的任意兩個值,分別表示了X_k中第p個樣本和第q個樣本的表達系數，w_pq為第p個近鄰目標氣體樣本x_p與第q個近鄰目標氣體樣本x_q的相似程度；

步驟2、計算出表達系數向量α

表達系數向量α的求解式為：

式中，L＝D-M

R(α)具有L1范數和L2范數兩種正則化方式，M_pq為矩陣M中第p行q列對應的值；D是一個對角陣，D_pp是矩陣D中的對角線第p個位置的值；σ²是高斯函數的方差，是一個常數，本步驟采用ADMM的方法求解；

步驟3、獲取最優誤差檢測閾值T*

目標氣體訓練樣本的表達誤差為：

干擾氣體訓練樣本的表達誤差可以表達為：

α^wi表示單個目標氣體訓練樣本w_i∈W的表達系數向量,α^hi表示單個干擾氣體訓練樣本h_i∈H的表達系數向量，表示w_i的k個近鄰目標樣本，表示h_i的k個近鄰目標樣本，N為目標氣體訓練樣本數，n為干擾氣體訓練樣本數；

最優誤差檢測閾值T*為：

步驟4、求得待測樣本y與表達值X_kα的殘差RES

通過步驟2獲得表達系數向量α后，待測樣本y的表達誤差通過y與表達值X_kα的殘差來進行表示，即

通過判斷殘差RES的大小來判斷待測樣本y屬于目標氣體還是干擾氣體，如果RES≤T*，那么待測樣本y為目標氣體；如果RES＞T*，那么待測樣本y即為異常的干擾氣體。

2.根據權利要求1所述的基于一類局部表達模型的電子鼻非目標干擾氣體識別方法，其特征是，在步驟2中，R(α)取L1范數具體求解過程如下：

步驟一：初始化α⁰，z⁰,并輸入y,X_k，λ,μ和ρ的值；μ為正則化系數，ρ為ADMM方法的系數，λ為流行正則系數，

步驟二：根據下式更新α^m+1；

α^m+1＝(2X_k^TX_k+2λL+ρI)^-1(ργ^m+2X_k^Ty-z^m)

其中I是單位矩陣；

步驟三：根據下式更新其中i＝1,2,...,N_k；

步驟四：根據下式更新

步驟五：m＝m+1；

步驟六：若沒達到收斂條件，重復步驟二，三和步驟四，否則執行步驟七；

步驟七：輸出α^m+1。

3.根據權利要求1所述的基于一類局部表達模型的電子鼻非目標干擾氣體識別方法，其特征是，在步驟2中，R(α)取L2范數的解為：

α＝(X_k^TX_k+λL+μI)^-1X_k^Ty，

其中I是單位矩陣。

4.根據權利要求2或3所述的的基于一類局部表達模型的電子鼻非目標干擾氣體識別方法，其特征是，在步驟3中，最優誤差檢測閾值T*的求解過程是：

步驟(1)、初始化誤差檢測閾值T＝ESZ_W，設定變化增量delta；

步驟(2)、根據T的值，針對計算獲得的ESZ_W誤差值集和ESZ_H誤差值集，得到目標氣體訓練樣本集W的檢測準確度Accuracy(W)和異常干擾氣體訓練樣本集H的檢測準確度Accuracy(H)；

步驟(3)：Accuracy＝(Accuracy(W)+Accuracy(H))/2

步驟(4)：令T＝T+delta，若T<ESZ_H，返回步驟(2)；否則，執行步驟(5)；

步驟(5)：取最大Accuracy對應的T值作為最佳閾值T^*。