論文の概要: Fault Detection and Classification of Aerospace Sensors using a
VGG16-based Deep Neural Network
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.13267v1
- Date: Wed, 27 Jul 2022 03:14:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2022-07-28 13:04:41.583764
- Title: Fault Detection and Classification of Aerospace Sensors using a
VGG16-based Deep Neural Network
- Title(参考訳): vgg16型ディープニューラルネットワークを用いた航空宇宙センサの故障検出と分類
- Authors: Zhongzhi Li and Yunmei Zhao and Jinyi Ma and Jianliang Ai and Yiqun
Dong
- Abstract要約: イメージフィケーションに基づくインテリジェントFDCという概念が近年研究されている。
本稿ではまず,重ねられた画像をより大きなサイズに膨らませるデータ拡張手法を提案する。
FDCニューラルネットワークは、VGG16を直接微調整することでトレーニングされる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.2599533416395765
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Compared with traditional model-based fault detection and classification
(FDC) methods, deep neural networks (DNN) prove to be effective for the
aerospace sensors FDC problems. However, time being consumed in training the
DNN is excessive, and explainability analysis for the FDC neural network is
still underwhelming. A concept known as imagefication-based intelligent FDC has
been studied in recent years. This concept advocates to stack the sensors
measurement data into an image format, the sensors FDC issue is then
transformed to abnormal regions detection problem on the stacked image, which
may well borrow the recent advances in the machine vision vision realm.
Although promising results have been claimed in the imagefication-based
intelligent FDC researches, due to the low size of the stacked image, small
convolutional kernels and shallow DNN layers were used, which hinders the FDC
performance. In this paper, we first propose a data augmentation method which
inflates the stacked image to a larger size (correspondent to the VGG16 net
developed in the machine vision realm). The FDC neural network is then trained
via fine-tuning the VGG16 directly. To truncate and compress the FDC net size
(hence its running time), we perform model pruning on the fine-tuned net. Class
activation mapping (CAM) method is also adopted for explainability analysis of
the FDC net to verify its internal operations. Via data augmentation,
fine-tuning from VGG16, and model pruning, the FDC net developed in this paper
claims an FDC accuracy 98.90% across 4 aircraft at 5 flight conditions (running
time 26 ms). The CAM results also verify the FDC net w.r.t. its internal
operations.
- Abstract(参考訳): 従来のモデルベース障害検出・分類法(FDC)と比較して、深部ニューラルネットワーク(DNN)は、FDC問題に有効であることが証明されている。
しかし、DNNのトレーニングに費やす時間は過大であり、FDCニューラルネットワークの説明可能性分析はいまだに不足している。
イメージフィケーションに基づくインテリジェントFDCという概念が近年研究されている。
この概念は、センサー計測データを画像形式に積み重ねることを提唱し、センサーFDC問題は、積み重ねられた画像上の異常領域検出問題に変換される。
画像フィケーションに基づくインテリジェントFDC研究では有望な結果が主張されているが、積み重ねられた画像のサイズが小さいため、小さな畳み込みカーネルと浅いDNN層が用いられ、FDC性能を阻害している。
本稿では,まず,重ねられた画像をより大きなサイズに膨らませるデータ拡張手法を提案する(マシンビジョン領域で開発されたVGG16ネットに対応する)。
FDCニューラルネットワークは、VGG16を直接微調整することでトレーニングされる。
FDCネットサイズ(走行時間)を縮小・圧縮するために、細調整ネット上でモデルプルーニングを行う。
クラスアクティベーションマッピング(CAM)法は、FDCネットの説明可能性解析にも適用され、内部動作を検証する。
この論文で開発されたFDCネットは、データ拡張、VGG16からの微調整、モデルプルーニングにより、4機の飛行条件(26ms)で98.90%のFDC精度を主張する。
CAMの結果はFDCネットを内部操作で検証する。
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