WaveletKernelNet: An Interpretable Deep Neural Network for Industrial Intelligent Diagnosis

卷积神经网络 预言 计算机科学 人工智能 核(代数) 图层(电子) 小波 特征(语言学) 深度学习 断层(地质) 可视化 机器学习 数据挖掘 模式识别(心理学) 数学 地质学 哲学 地震学 组合数学 有机化学 化学 语言学
作者
Tianfu Li,Zhibin Zhao,Chuang Sun,Li Cheng,Xuefeng Chen,Ruqiang Yan,Robert X. Gao
出处
期刊:IEEE transactions on systems, man, and cybernetics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:52 (4): 2302-2312 被引量:223
标识
DOI:10.1109/tsmc.2020.3048950
摘要

Convolutional neural network (CNN), with the ability of feature learning and nonlinear mapping, has demonstrated its effectiveness in prognostics and health management (PHM). However, an explanation on the physical meaning of a CNN architecture has rarely been studied. In this article, a novel wavelet-driven deep neural network, termed as WaveletKernelNet (WKN), is presented, where a continuous wavelet convolutional (CWConv) layer is designed to replace the first convolutional layer of the standard CNN. This enables the first CWConv layer to discover more meaningful kernels. Furthermore, only the scale parameter and translation parameter are directly learned from raw data at this CWConv layer. This provides a very effective way to obtain a customized kernel bank, specifically tuned for extracting defect-related impact component embedded in the vibration signal. In addition, three experimental studies using data from laboratory environment are carried out to verify the effectiveness of the proposed method for mechanical fault diagnosis. The experimental results show that the accuracy of the WKNs is higher than CNN by more than 10%, which indicate the importance of the designed CWConv layer. Besides, through theoretical analysis and feature map visualization, it is found that the WKNs are interpretable, have fewer parameters, and have the ability to converge faster within the same training epochs.
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
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
笨笨忘幽完成签到,获得积分10
3秒前
科研佟完成签到 ,获得积分10
7秒前
nianshu完成签到 ,获得积分10
21秒前
负责冰海完成签到 ,获得积分10
21秒前
充电宝应助等待戈多采纳,获得10
22秒前
Shu完成签到 ,获得积分10
25秒前
xun发布了新的文献求助10
31秒前
古今奇观完成签到 ,获得积分10
34秒前
35秒前
TAO LEE完成签到 ,获得积分10
38秒前
蓝色白羊完成签到 ,获得积分10
47秒前
芝诺的乌龟完成签到 ,获得积分0
50秒前
Boris完成签到 ,获得积分10
53秒前
56秒前
医平青云完成签到 ,获得积分10
56秒前
蛋妮完成签到 ,获得积分10
1分钟前
wenhuanwenxian完成签到 ,获得积分10
1分钟前
打打应助FUNG采纳,获得10
1分钟前
等待戈多完成签到,获得积分10
1分钟前
shiyang2014完成签到,获得积分10
1分钟前
CLTTT完成签到,获得积分10
1分钟前
人类繁殖学完成签到 ,获得积分10
1分钟前
大大蕾完成签到 ,获得积分10
1分钟前
在水一方完成签到 ,获得积分0
1分钟前
最美夕阳红完成签到,获得积分10
1分钟前
心随以动完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
修辛完成签到 ,获得积分10
1分钟前
简单幸福完成签到 ,获得积分10
1分钟前
victory_liu完成签到,获得积分10
1分钟前
榆木小鸟完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
七七完成签到 ,获得积分10
1分钟前
2分钟前
Danny完成签到 ,获得积分10
2分钟前
酷波er应助WW采纳,获得10
2分钟前
竹筏过海应助reflux采纳,获得100
2分钟前
没时间解释了完成签到 ,获得积分10
2分钟前
2分钟前
小哲子发布了新的文献求助10
2分钟前
高分求助中
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
宽禁带半导体紫外光电探测器 388
Case Research: The Case Writing Process 300
Global Geological Record of Lake Basins 300
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 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3142849
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2793717
关于积分的说明 7807147
捐赠科研通 2450016
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1303576
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 627016
版权声明 601350