基于嗅覺(jué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電子鼻仿生信息處理技術(shù)研究.pdf

1、電子鼻是模擬生物嗅覺(jué)原理的仿生檢測(cè)儀器，通常由交叉敏感的化學(xué)傳感器陣列和合適的模式識(shí)別算法組成，自動(dòng)完成對(duì)氣味的定性或定量辨識(shí)。與專業(yè)嗅覺(jué)師和現(xiàn)代分析化學(xué)儀器相比，其簡(jiǎn)單、客觀和廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在許多應(yīng)用領(lǐng)域引起了廣泛重視。而生物嗅覺(jué)基礎(chǔ)研究的成果與計(jì)算神經(jīng)科學(xué)交融，又進(jìn)一步豐富了人工嗅覺(jué)理論，促進(jìn)了電子鼻的發(fā)展。本論文介紹和研究了一種嗅覺(jué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——KⅢ網(wǎng)絡(luò)，并嘗試將其引入到電子鼻的仿生信息處理中。
　　 本文首先通過(guò)數(shù)值分析

2、方法對(duì)KⅢ網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真，結(jié)果顯示其動(dòng)力學(xué)特性與生物嗅覺(jué)實(shí)驗(yàn)中觀察到的EEG信號(hào)在某些方面具有相似性；又通過(guò)小世界網(wǎng)絡(luò)理論和小波分解方法對(duì)KⅢ網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其拓?fù)湫再|(zhì)與復(fù)雜生物系統(tǒng)的小世界網(wǎng)絡(luò)具有相似性。從而在功能和結(jié)構(gòu)上展示了KⅢ網(wǎng)絡(luò)的仿生性能。
　　 然后研究了KⅢ網(wǎng)絡(luò)在氣敏傳感器漂移補(bǔ)償和對(duì)氣味濃度影響的魯棒性等人工嗅覺(jué)理論問(wèn)題上的應(yīng)用。通過(guò)作者自制的電子鼻系統(tǒng)對(duì)6種有機(jī)揮發(fā)性氣體進(jìn)行分類，結(jié)果表明KⅢ網(wǎng)

3、絡(luò)對(duì)存在傳感器漂移及較大濃度偏差的樣本仍然具有很好的識(shí)別率。本文還提出了KⅢ網(wǎng)絡(luò)的時(shí)空模式處理概念，通過(guò)KⅢ網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)充并行結(jié)構(gòu)與其時(shí)間依賴運(yùn)算過(guò)程，和電子鼻的傳感器陣列結(jié)構(gòu)與其對(duì)氣體的時(shí)間響應(yīng)特性相結(jié)合，將KⅢ網(wǎng)絡(luò)“無(wú)縫”融入電子鼻系統(tǒng)，進(jìn)一步模擬了生物嗅覺(jué)系統(tǒng)信息處理過(guò)程。
　　 本文還發(fā)展了KⅢ網(wǎng)絡(luò)的模式識(shí)別理論，將它與當(dāng)前較為流行的支持向量機(jī)相結(jié)合，構(gòu)造出不同的級(jí)聯(lián)分類器和集群分類器。并通過(guò)對(duì)4種茶葉和6個(gè)品牌的鮮奶和還