神经网络的学习与实践

• 神经网络的学习与实践
  • 基础学习
    • MNIST DATASET
      • code for a 3-layer neural network using numpy
      • code for a Softmax Regression using Tensorflow
      • CNN
        • Based on Tensorflow framework
        • Based on Keras
    • learning PyTorch
  • 一维信号分类任务
    • 任务一
  • 任务二
  • 任务三
    • 基于联合采集数据集
    • 基于混合数据集
    • 基于剔除无效信号的混合数据集
  • GPR信号识别

基础学习

MNIST DATASET

code for a 3-layer neural network using numpy

• code
• Test accuracy: 97.3%

code for a Softmax Regression using Tensorflow

• code
• Test accuracy: 92.5%

CNN

Based on Tensorflow framework

• code
• Layers: conv1+pool1+conv2+pool2+fc1+softmax
• Test accuracy: 99.2%

Based on Keras

• code
• Test accuracy: 99.2%

learning PyTorch

• 基础

一维信号分类任务

主要目标是识别分布式光纤系统上不同的扰动信号，参见详情

任务一

从分布式光纤同一位置依次制造三种不同扰动，进行识别。

1. 原始数据：四种扰动信号 --> 构建数据集: code
2. 搭建一维CNN进行分类: code
3. 训练集准确率为99.7%, 测试集准确率为100%

任务二

扩大数据集，使用任务一的网络识别三种不同扰动。

1. 三种扰动信号构建数据集：code
2. 一维CNN分类：code
3. 训练集准确率为99.9%, 测试集准确率为96.4%

任务三

将每条数据长度局限在一个传感器范围内，即50个数据点。

• 构建数据集：code
• 模型的训练与测试：code

以下均采用同一个一维CNN模型

基于联合采集数据集

1. 一维信号分类结果

   • 4995条训练数据，501条验证数据，501条测试数据
   • 训练集准确率为94.5%, 测试集准确率为90.6%

2. 二维信号分类结果

   • 4869条训练数据，489条验证数据，489条测试数据
   • 训练集准确率为100%, 测试集准确率为100%

基于混合数据集

1. 一维混合信号分类结果
   • 19992条训练数据，1998条验证数据，1998条测试数据
   • 训练集准确率为76.8%, 测试集准确率为70.7%
2. 二维混合信号分类结果
   • 19866条训练数据，1986条验证数据，1986条测试数据
   • 训练集准确率为100%, 测试集准确率为100%

基于剔除无效信号的混合数据集

1. 一维有效信号分类结果
   • 7329条训练数据，732条验证数据，732条测试数据
   • 训练集准确率为91.2%, 测试集准确率为72.4%
2. 二维有效信号分类结果
   • 12198条训练数据，1219条验证数据，1219条测试数据
   • 训练集准确率为99.9%, 测试集准确率为100%

GPR信号识别