Evidence Convolutional Model for Fault Diagnosis: Uncertainty-Aware Deep Learning With Evidence Theory

深度学习 人工智能 计算机科学 断层(地质) 卷积(计算机科学) 杠杆(统计) 特征学习 卷积神经网络 特征(语言学) 特征提取 噪音(视频) 数据挖掘 稳健性(进化) 过度自信效应 模式识别(心理学) 主观逻辑 代表(政治) 机器学习 数据建模 一般化 算法 水准点(测量) 特征工程 噪声测量 人工神经网络 功能(生物学) 可靠性(半导体) 不确定度量化
作者
Dewei Huang,Yanzhu Zhang,Fuyi Qu
出处
期刊:IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:74: 1-12 被引量:1
标识
DOI:10.1109/tim.2025.3618733
摘要

With the rapid advancement of deep learning (DL) technology, data-driven fault diagnosis methods, particularly those that leverage convolutional neural networks (CNNs) for feature extraction, have demonstrated the potential to achieve high accuracy through end-to-end learning. However, most deep learning-based models cannot estimate the uncertainty of diagnostic results, which is crucial in practical applications, especially when encountering out-of-distribution (OOD) data. To address this issue, this paper proposes an Evidence One-Dimensional Convolutional Model (EODCM), which integrates evidence theory with multilayer one-dimensional convolution (ODC) for fault diagnosis. By introducing additional uncertainty estimation capabilities into the convolutional model, EODCM not only achieves high fault diagnosis accuracy but also provides uncertainty quantification for its predictions. Specifically, the proposed method treats the predictions of the ODC as subjective evidence and imposes a Dirichlet distribution on class probabilities, enabling effective evidence collection from data during training. Additionally, a specific loss function based on evidence theory is employed to enhance the uncertainty estimation capability of the model. To further improve generalization performance, a feature fusion strategy is adopted to integrate multi-view information, enriching the feature representation of one-dimensional data. Experimental validation on a gearbox fault diagnosis case from Southeast University demonstrates that EODCM effectively estimates predictive uncertainty and reduces overconfidence by 16.90% when facing OOD data. Furthermore, the proposed method maintains robust performance under varying noise conditions, highlighting its great potential for practical applications.
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
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
6S6完成签到,获得积分10
1秒前
开心的谷兰完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
王道远发布了新的文献求助100
2秒前
小小脑CTS完成签到 ,获得积分10
2秒前
不死鸟完成签到,获得积分10
5秒前
故渊丶完成签到 ,获得积分10
7秒前
大胆萤完成签到 ,获得积分10
7秒前
ChenGY发布了新的文献求助10
7秒前
还行吧完成签到 ,获得积分10
7秒前
紫炫完成签到 ,获得积分10
7秒前
Tsing完成签到,获得积分10
8秒前
某某完成签到,获得积分10
10秒前
文静土豆完成签到 ,获得积分10
12秒前
14秒前
maclogos发布了新的文献求助10
14秒前
wsh完成签到 ,获得积分10
14秒前
夏至完成签到 ,获得积分10
16秒前
cobo完成签到,获得积分10
17秒前
ChenGY完成签到,获得积分10
17秒前
水蒸气完成签到,获得积分10
18秒前
七QI完成签到 ,获得积分10
18秒前
传奇3应助hhh采纳,获得10
18秒前
受不了12345完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
111完成签到 ,获得积分10
19秒前
研友_Z7myEL发布了新的文献求助10
19秒前
20秒前
21秒前
25秒前
JamesPei应助研友_Z7myEL采纳,获得10
25秒前
biozy完成签到,获得积分10
25秒前
我避他锋芒完成签到,获得积分10
25秒前
wwqc完成签到,获得积分0
27秒前
闫佳美发布了新的文献求助10
27秒前
畅快的静芙完成签到,获得积分10
28秒前
搞怪元彤完成签到,获得积分10
28秒前
关畅澎完成签到 ,获得积分10
34秒前
Kao应助科研通管家采纳,获得10
34秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
34秒前
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
Les chinois de jakarta: temples et vie collective 1000
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
基于锂离子电池正极材料回收的绿色溶剂开发及工程化应用研究 800
Social Psychology 600
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7646173
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9218446
关于积分的说明 19778239
捐赠科研通 7210540
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3276969
关于科研通互助平台的介绍 2438624
邀请新用户注册赠送积分活动 2275032