Gas identification with drift counteraction for electronic noses using augmented convolutional neural network

计算机科学 支持向量机 卷积神经网络 人工智能 模式识别(心理学) 分类器(UML) 电子鼻 人工神经网络 反向传播 特征(语言学) 机器学习 语言学 哲学
作者
Lihang Feng,Haihang Dai,Xiang Song,Jiaming Liu,Xue Mei
出处
期刊:Sensors and Actuators B-chemical [Elsevier BV]
卷期号:351: 130986-130986 被引量:63
标识
DOI:10.1016/j.snb.2021.130986
摘要

Sensor drift is the most challenging problem in the chemical sensing of an electronic nose system. We have proposed a new pattern recognition approach, namely augmented convolutional neural network (ACNN) to solve a gas discrimination problem over an extended period with high accuracy rates. The ACNN model is a continuously updated machine learning framework that automatically transforms the time-varying gas signals into a multi-dimensional feature matrix, then takes the incremental data to extend the existing model's knowledge with internal parameter tuning, and further compensate the model deviation in virtue of an external adjustment module over the base CNN classifier. Three different cases originating from self-collected short-term data (4-month) to the very long-term public dataset (3-year) are tested to verify the proposed approach compared with the existing e-nose pattern recognition algorithms including support vector machine (SVM), backpropagation neural network (BP), ensemble classifiers (En_wts), and ensemble classifiers with uniform weights (Uni_wts) as well as the normal CNN model. Experiments indicate the presence of e-nose drift over extended periods. Results show that the proposed method can cope well with sensor drift and gets superior performance than the traditional classifiers, with an accuracy increase of over 30% for the worst case.
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