ИДЕНТИФИКАЦИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ БОКСИТОВ НА ОСНОВЕ ЛАЗЕРНО-ИСКРОВОЙ ЭМИССИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ И СВЕРТОЧНОЙ НЕЙРОННОЙ СЕТИ

Для идентификации различных типов бокситов предложена структура сверточной нейронной сети (CNN) в сочетании с лазерно-искровой эмиссионной спектроскопией методом анализа главных компонент. Полученные на спектрометре данные нормализуются для исключения влияния разных размерностей на интенсивности возбуждения каждой спектральной линии. Размерность признаков нормализованных выборок уменьшается с помощью анализа главных компонент. Входные данные получают с помощью операций свертки и объединения в CNN. Точность классификации при одной свертке и объединении 97.4%, при множественных свертках и объединениях 99.6%. Для оценки производительности предложенной модели построены модели, основанные на методах k-ближайших соседей, случайного леса, опорных векторов и входных характеристиках полного спектра. Показано, что CNN обладают большим потенциалом в области идентификации и классификации бокситов и обеспечивают надежный метод обработки данных, который позволяет классифицировать материалы со схожими химическими свойствами с использованием лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии. 

1. R. A. Marín, V. Dwivedi, M. Pisarčík, M. Veis, J. Miškovičová, Y. Halahovets, P. Šiffalovic, M. Držík, P. Veis, J. Fusion Eng. Design, 172, 11298 (2021).

2. S. Shahida, N. Ahmed, S. Razzaque, A. Jabbar, M. Rafique, M. I. Khan, M. Hafeez, M. A. Baig, J. Laser Phys., 31, No. 5, 105601 (2021).

3. Y. W. Yang, X. J. Hao, L. L. Zhang, L. Ren, J. Sensor, 20, No. 5, 1–11 (2020).

4. I. Jõgi, P. Paris, K. Piip, J. Ristkok, R. Talviste, H. M. Piirsoo, A. Tamm, E. Grigore, A. Hakola, P. B. Tyburska, H. J. Meiden, Phys. Scr., 96, No. 11, 114010 (2021).

5. Z. M. Lu, X. X. Chen, Y. Jiang, X. Li, J. Z. Chen, Y. S. Li, W. Y. Lu, J. D. Lu, S. C. Yao, Renew. Energ., 164, 1204–1214 (2021).

6. X. B. Xu, F. Ma, J. M. Zhou, C. W. Du. J. Computers and Electronics in Agriculture, 199, 107171 (2022).

7. S. Banu, B. Armin, M. V. Hasan, H. B. Ismail, J. Food Chem., 372, 131245 (2022).

8. W. X. Li, G. H. Chen, Q. D. Zeng, M. G. Yuan, W. G. He, Z. F. Jiang, Y. Liu, C. J. Nie, H. Q. Yu, L. B. Guo, J. Spectrosc. Spectr. Anal., 41, No. 8, 2638–2643 (2021).

9. J. A. Liu, J. M. Li, N. Zhao, Q. X. Ma, L. Guo, Q. M. Zhang, J. Spectrosc. Spectr. Anal., 41, No. 6, 1955–1960 (2021).

10. O. Gazeli, E. Bellou, D. Stefas, S. Couris, J. Food Chem., 302, 125329 (2020).

11. X. H. Li, S. B. Yang, R. W. Fan, X. Yu, D. Y. Chen, J. Opt. Laser Tech., 102, 233–239 (2018)