清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

CapsPhase: Capsule Neural Network for Seismic Phase Classification and Picking

算法 人工智能 卷积神经网络 符号 计算机科学 班级(哲学) 模式识别(心理学) 数学 算术
作者
Omar M. Saad,Yangkang Chen
出处
期刊:IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:60: 1-11 被引量:37
标识
DOI:10.1109/tgrs.2021.3089929
摘要

We develop a capsule neural network (CapsPhase) for seismic data classification and picking. CapsPhase consists of several layers, e.g., convolutional, primary capsule, and digit capsule layer. The convolutional layer extracts the significant features from the seismic data, while the primary capsule combines the extracted features into several vector representations named capsules. Afterward, the primary capsule is connected to the digit capsule layer using a dynamic routing strategy to obtain the vector representation of each output class, i.e., $P$ -wave, $S$ -wave, and noise class. CapsPhase is trained using 90% of the Southern California seismic dataset, which contains 4.5 million 4 s-three-component seismograms, and is validated and tested using the remaining 10%. Accordingly, the training accuracy reaches 98.70%, while the validation accuracy is 98.67% and the testing accuracy is 98.66%. Furthermore, the CapsPhase is tested using 300 000 earthquake waveforms recorded worldwide from the STanford EArthquake Dataset (STEAD). Accordingly, the precision, recall, and F1-score of the $P$ -picks corresponding to the CapsPhase reach 94.50%, 99.86%, and 97.10%, respectively, whereas the precision, recall, and F1-score of the $S$ -picks corresponding to the CapsPhase are 88.05%, 99.87%, and 93.60%, respectively. In addition, CapsPhase is evaluated using the Japanese seismic data and is compared to benchmark methods, e.g., short-time average/long-time average (STA/LTA), generalized phase detection (GPD), and CapsNet methods. As a result, CapsPhase reaches F1-scores of 99.10% and 98.64% for $P$ -wave and $S$ -wave arrival times, respectively, and outperforms the benchmark methods. The results show that the CapsPhase has the ability to pick the arrival times accurately despite the existence of strong background noise, e.g., the signal-to-noise-ratio (SNR) can be as low as −4.97 dB. Besides, the CapsPhase detects the arrival time when the earthquake has a small local magnitude, e.g., as low as $0.1~M_{L}$ . In addition, we find that the proposed algorithm has the ability to train using a small dataset, which is valuable for regions that have limited training data.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
己凡发布了新的文献求助10
1秒前
初心路完成签到 ,获得积分10
12秒前
予秋发布了新的文献求助10
16秒前
寒霜扬名完成签到 ,获得积分10
17秒前
文献搬运工完成签到 ,获得积分10
18秒前
yinyin完成签到 ,获得积分10
20秒前
己凡发布了新的文献求助10
27秒前
予秋发布了新的文献求助10
35秒前
minnie完成签到 ,获得积分10
40秒前
林夕完成签到 ,获得积分10
42秒前
如意2023完成签到 ,获得积分10
45秒前
mathmotive完成签到,获得积分10
49秒前
予秋发布了新的文献求助10
51秒前
双眼皮跳蚤完成签到,获得积分0
58秒前
神外王001完成签到 ,获得积分10
1分钟前
予秋发布了新的文献求助10
1分钟前
予秋发布了新的文献求助10
1分钟前
笨蛋美女完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
己凡发布了新的文献求助10
1分钟前
邱佩群完成签到 ,获得积分10
1分钟前
予秋发布了新的文献求助10
1分钟前
嘚儿塔完成签到 ,获得积分10
1分钟前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
1分钟前
勤劳的颤完成签到 ,获得积分10
1分钟前
予秋发布了新的文献求助10
1分钟前
Lillianzhu1完成签到,获得积分10
2分钟前
Cat4pig完成签到 ,获得积分10
2分钟前
咯咯咯完成签到 ,获得积分10
2分钟前
浩浩完成签到 ,获得积分10
2分钟前
bo完成签到 ,获得积分10
2分钟前
回首不再是少年完成签到,获得积分0
2分钟前
2分钟前
披着羊皮的狼完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
打打应助英俊的秋白采纳,获得10
2分钟前
ppapp完成签到 ,获得积分10
2分钟前
北国雪未消完成签到 ,获得积分10
2分钟前
huanghe完成签到,获得积分10
3分钟前
长毛象完成签到 ,获得积分10
3分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
《微型计算机》杂志2006年增刊 1600
Einführung in die Rechtsphilosophie und Rechtstheorie der Gegenwart 1500
Cancer Systems Biology: Translational Mathematical Oncology 1000
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 1000
DESIGN GUIDE FOR SHIPBOARD AIRBORNE NOISE CONTROL 600
NMR in Plants and Soils: New Developments in Time-domain NMR and Imaging 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4958040
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4219196
关于积分的说明 13133350
捐赠科研通 4002249
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2190284
邀请新用户注册赠送积分活动 1205015
关于科研通互助平台的介绍 1116677