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!

Unraveling low abundance intimate mixtures with deep learning

高光谱成像 人工智能 支持向量机 卷积神经网络 模式识别(心理学) 人工神经网络 计算机科学 深度学习 核(代数) 分析化学(期刊) 数学 化学 物理 光学 激光器 色谱法 组合数学
作者
Ronald G. Resmini,Kevin Christiansen,David W. Allen
标识
DOI:10.1117/12.2518487
摘要

The high-confidence detection and identification of very low abundance, subpixel quantities of solid materials in nonlinear/intimate mixtures are still significant challenges for hyperspectral imagery (HSI) data analysis. We compare the ability of a traditional, shallow neural network (NN), deep learning with a convolutional neural network (DL/CNN), and a support vector machine (SVM) to analyze spectral signatures of nonlinear mixtures. Traditional mainstay algorithms (e.g., spectral unmixing, the matched filter) are also applied. Using a benchtop shortwave infrared (SWIR) hyperspectral imager, we acquired several microscenes of intimate mixtures of sand and neodymium oxide (Nd2O3). A microscene is a hyperspectral image measured in a laboratory. Several hundred thousand labeled spectra are easily and rapidly generated in one HSI cube of a microscene. Individual Petri dishes of 0, 0.5, 1, 2, 3, 4, and 5 weight-percent (wt. %) Nd2O3 with a silicate sand comprise a suite of microscenes furnishing labeled spectra for analysis. The NN and the DL/CNN both have average validation accuracies of ≥ 98 % (for the low wt. % classes); the SVM yields similar performance. As wt. % Nd2O3 increases, accuracies decrease slightly—perhaps due to the dominance of the Nd2O3 signature in the mixtures, which causes an increasing difficulty in separation. For example, this could affect the 4 and 5 wt. % classes in which the Nd2O3 would be easily detected and identified with traditional, mainstay HSI algorithms. The fact that neural network methods can separate such low quantity classes (e.g., 0, 0.5, and 1 wt. %), though not unexpected, is encouraging and demonstrates the potential of NNs and DL/CNNs for such detailed HSI analysis.

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
9秒前
月儿完成签到 ,获得积分10
12秒前
好运常在完成签到 ,获得积分10
42秒前
逍遥游完成签到,获得积分10
3分钟前
4分钟前
John发布了新的文献求助10
4分钟前
tszjw168完成签到 ,获得积分10
5分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
5分钟前
云深不知处完成签到,获得积分10
5分钟前
Qing完成签到 ,获得积分10
6分钟前
ghost发布了新的文献求助20
6分钟前
6分钟前
yusovegoistt发布了新的文献求助10
6分钟前
Alisha完成签到,获得积分10
6分钟前
LINDENG2004完成签到 ,获得积分10
7分钟前
薛家泰完成签到 ,获得积分10
7分钟前
无悔完成签到 ,获得积分10
8分钟前
青树柠檬完成签到 ,获得积分10
9分钟前
上官若男应助王月缶采纳,获得10
9分钟前
vbnn完成签到 ,获得积分10
9分钟前
9分钟前
大医仁心完成签到 ,获得积分10
9分钟前
王月缶发布了新的文献求助10
9分钟前
9分钟前
9分钟前
传奇3应助认真的善若采纳,获得10
9分钟前
善学以致用应助葛力采纳,获得10
9分钟前
9分钟前
王月缶完成签到,获得积分20
10分钟前
Hello应助一这那西采纳,获得30
10分钟前
muriel完成签到,获得积分0
10分钟前
如歌完成签到,获得积分10
10分钟前
10分钟前
yusovegoistt完成签到,获得积分10
10分钟前
yusovegoistt发布了新的文献求助10
10分钟前
葛力发布了新的文献求助10
10分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
10分钟前
FashionBoy应助yusovegoistt采纳,获得10
10分钟前
sln完成签到,获得积分0
11分钟前
sora98完成签到 ,获得积分10
11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
NMR in Plants and Soils: New Developments in Time-domain NMR and Imaging 600
Electrochemistry: Volume 17 600
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 4957970
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4219190
关于积分的说明 13133262
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 1116638