Ин таҳқиқот барои бе осеб ба сохтор арзёбӣ кардани ҳолати часпиши системаҳои гарминигоҳдории берунии бино усули нӯг-ба-нӯгеро пешниҳод мекунад, ки ченкуниҳои георадарро бо зеҳни сунъии чандмодулӣ муттаҳид месозад. Система се ҳолатро тасниф мекунад: часпиши муқаррарӣ, ҷудошавии болоӣ байни лавҳаи гарминигоҳдорӣ ва маҳлули часпонанда ва ҷудошавии сатҳи поёнӣ байни маҳлули часпонанда ва девори асосӣ.

Муҳаққиқон қайд мекунанд, ки усулҳое, ки танҳо ба шакли визуалии тасвири радар такя мекунанд, метавонанд акси садоҳои заифро аз даст диҳанд ва дар фарқ кардани навъҳои ба ҳам монанди ҷудошавӣ душворӣ кашанд. Системаи пешниҳодшуда ин мушкилро дар се марҳила ҳал мекунад. Дар марҳилаи аввал хусусиятҳои физикии сигнали радар ва хусусиятҳои визуалии тасвири B-scan якҷоя коркард шуда, барои акси садоҳои заиф минтақаҳои номзади иловагӣ сохта мешаванд. Дар марҳилаи дуюм маълумоти буришҳои ҳамсояи скан бо ислоҳи ҷобаҷошавиҳои хурди мавқеъ муттаҳид карда мешавад. Дар марҳилаи охир хусусиятҳои дастӣ тарҳрезишудаи дорои маънои физикӣ бо хусусиятҳои омӯхтаи шабакаи амиқи нейронӣ якҷоя шуда, ба таснифгари XGBoost дода мешаванд.

Маълумот бо георадари сеандозаи басомади зинагӣ, ки аз ҷониби муҳаққиқон таҳия шуда, 16 интиқолдиҳанда, 16 қабулкунанда ва диапазони кори 4–8 GHz дорад, ҷамъоварӣ шудааст. Дар таҷрибаҳои лабораторӣ ғафсиҳои гуногуни гарминигоҳдорӣ ва холигиҳои сунъии ҷудошавӣ дар ҳудуди 2–9 миллиметр истифода шудаанд. Маълумоти воқеии саҳроӣ аз чор намои як беморхона дар ноҳияи Tongzhou-и Пекин гирифта шудааст. Дар маҷмӯъ 1.902 намуна ба 1.331 намунаи омӯзишӣ, 380 намунаи санҷиши дохилӣ ва 191 намунаи тестӣ тақсим карда шудааст.

Модули пешниҳодшудаи ошкоркунии акси садо аз рӯи меъёри сахттари дақиқии ҷойгиршавӣ mAP@0.5:0.95 ба 0,9194 расидааст. Ин натиҷа барои Faster R-CNN 0,8046, барои YOLOv7 0,8000 ва барои DINO-DETR 0,8481 гузориш шудааст. Системаи ниҳоии сесинфа дар маҷмӯи тестии иборат аз 191 намуна ба 92 фоиз дақиқӣ расидааст. Дар натиҷаҳои тест ҳассосияти часпиши муқаррарӣ 97 фоиз, дақиқии ҷудошавии сатҳи поёнӣ 95 фоиз, дақиқии синфи ҷудошавии болоӣ, ки намунаҳои камтар дорад, 93 фоиз ва ҳассосияти он 88 фоиз гузориш шудааст.

Ин натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки муттаҳид кардани маълумоти физикии сигнали георадар бо хусусиятҳои тасвир метавонад ёфтани акси садоҳои заиф ва фарқ кардани навъҳои ба ҳам монанди нуқсонро беҳтар кунад. Аммо таҳқиқот аз арзёбии ҳамтоён нагузаштааст. Маҷмӯи тестӣ танҳо аз 191 намуна иборат буда, дар бино ё шаҳри комилан мустақил санҷиши берунӣ пешниҳод нашудааст. Вақти коркарди модел, суръати воқеии сканкунии намо ва сатҳи хато дар истифодаи васеъмиқёси саҳроӣ низ чен карда нашудаанд.

Арзёбӣ аз нигоҳи Туркия: Ин усул метавонад дар Туркия барои таҳқиқоти беосеби ҳолати часпиши лавҳаҳои гарминигоҳдории берунии беморхонаҳо, мактабҳо, биноҳои ҷамъиятӣ, манзилҳои оммавӣ ва биноҳои баландошёна истифода шавад. Барои ин бояд бо лавҳаҳои EPS ва XPS-и маъмул дар Туркия, маҳлулҳои гуногуни часпонанда, навъҳои андова ва рӯйпӯш, синну соли бино, таъсири иқлим ва нуқсонҳои иҷро маҷмӯаҳои маҳаллии маълумот ташкил карда шаванд. Биноҳои нав бояд пурра аз маълумоти омӯзишӣ ҷудо нигоҳ дошта шуда, санҷиши берунии сатҳи бино гузаронда шавад; натиҷаҳои радар бояд бо демонтажи назоратшаванда, гирифтани керн, тасвирбардории ҳароратӣ ё санҷиши мутахассис тасдиқ карда шаванд. Аз ин таҳқиқот наметавон бевосита барои Туркия 92 фоиз муваффақият, мутобиқат ба меъёрҳо, қарори амнияти намо ё ошкоркунии беғалати саҳроиро хулоса кард.

Мушкилоти муҳандисие, ки таҳқиқот баррасӣ мекунад

Ба девор ба қадри кофӣ напайвастани лавҳаҳои гарминигоҳдории берунии намо метавонад ба самаранокии энергетикӣ, устувории система ва амнияти намо таъсир расонад. Ҷудошавӣ метавонад байни лавҳаи гарминигоҳдорӣ ва маҳлули часпонанда ё байни маҳлули часпонанда ва девори борбардор ба вуҷуд ояд. Гарчанде ин ду нуқсон аз ҷиҳати геометрӣ ба ҳам монанданд, умқи онҳо дар дохили сохтор ва хусусиятҳои акси садои электромагнитӣ фарқ мекунанд.

Усулҳои анъанавӣ, аз қабили санҷиши визуалӣ ва кӯфтани рӯйи девор, ҳангоми арзёбии намоҳои калон метавонанд натиҷаҳои вобаста ба шахс диҳанд. Усулҳое чун гирифтани керн ё демонтаж маълумоти мустақим медиҳанд, вале ба сохтор осеб мерасонанд ва барои санҷиши тамоми намо мувофиқ нестанд. Георадар мавҷҳои электромагнитии басомади баландро мефиристад ва акси садои баргаштаро аз сарҳадҳои гуногуни мавод сабт мекунад. Бо ин роҳ қабатҳои пайвастшавии дохили деворро бе вайрон кардани рӯй метавон санҷид.

Бо вуҷуди ин, тасвири радарии ҷудошавиҳо дар гарминигоҳдории берунии намо ҳамеша равшан нест. Вақте хусусиятҳои диэлектрикии мавод ба ҳам наздиканд, инъикос метавонад заиф шавад. Агар хати скан маҳз аз болои нуқсон нагузарад, акси садо метавонад танҳо аз канор сабт шавад. Садои муҳит, ноҳамвории рӯй ва қабатҳои гуногуни иҷро низ метавонанд дар тасвир тирагӣ ё ҳадафҳои бардурӯғ ба вуҷуд оранд.

Се ҳолати часпише, ки дар таҳқиқот тасниф шудаанд

Азбаски ҷудошавии сатҳи поёнӣ амиқтар ҷойгир аст, мавҷи электромагнитӣ аз сарҳадҳои гуногуни қабат мегузарад ва метавонад инъикосҳои чандкарата ба вуҷуд орад. Муҳаққиқон қайд мекунанд, ки ин ҳолат метавонад дар баъзе хусусиятҳои текстура, зичии энергия ва сустшавии вақтӣ фарқият эҷод кунад.

Ҷараёни умумии кории системаи пешниҳодшуда

Дар саҳифаи 5-и таҳқиқот Расми 1 системаи семодулиро аз маълумоти хоми B-scan-и георадар то қарори ниҳоии ҳолати часпиш нишон медиҳад:

1. Ёфтани ҳадафи акси садо: Хусусиятҳои физикии сигнал ва текстураи тасвир якҷоя истифода шуда, минтақаҳои шубҳаноки акси садо муайян карда мешаванд.
2. Муттаҳид кардани буришҳои ҳамсоя: Хатҳои скане, ки як нуқсонро аз мавқеъҳои гуногун мебинанд, ҳамоҳанг карда шуда, акси садоҳои заиф тақвият дода мешаванд.
3. Таснифи ҳолати часпиш: Хусусиятҳои физикии дастӣ тарҳрезишуда бо хусусиятҳои шабакаи амиқ якҷоя карда шуда, ба модели сесинфаи XGBoost дода мешаванд.

Ин сохтор аз модели ягонаи омӯзиши амиқ, ки танҳо ба шакли тасвир менигарад, фарқ мекунад. Маълумоти энергия, басомад, текстура ва сустшавии сигнали радар дар нуқтаҳои гуногуни ҷараёни кор бевосита истифода мешавад.

Системаи георадар ва шароити ченкунӣ

Ченкуниҳо бо георадари сеандозаи басомади зинагӣ бо массиви MIMO, ки аз ҷониби муҳаққиқон таҳия шудааст ва 16 интиқолдиҳандаю 16 қабулкунанда дорад, анҷом дода шудаанд. Система дар диапазони 4–8 GHz кор карда, антеннаҳои махсуси фоидаи баландро дар бар мегирад, ки аз пайвастшавии паразитии майдони наздик истифода мебаранд.

Диапазони басомади баланд барои санҷиши муфассали қабатҳои наздик ба сатҳ ва миқёси миллиметр-сантиметр, ба монанди гарминигоҳдории берунии намо, пешбинӣ шудааст. Бо вуҷуди ин, умқи нуфуз ва кори мавҷҳои радарии басомади баланд аз хусусиятҳои электромагнитии маводи санҷидашаванда ва шароити намӣ вобаста аст.

Таҷрибаҳои лабораторӣ чӣ гуна омода карда шуданд?

Дар дастгоҳҳои лаборатории дохилӣ ва берунӣ лавҳаҳои гарминигоҳдории полистироли экструдшудаи навъи XPS истифода шудаанд. Дар таҳқиқот ду диапазони ғафсии гарминигоҳдорӣ зикр шудааст:

• 4,6–5 сантиметр,
• 9,5–10,5 сантиметр.

Маҳлули часпонанда бо таносуби об-семент 1:4 омода шуда, дар ҳолати часпиши муқаррарӣ ғафсии маҳлул 1 сантиметр истифода шудааст. Ҷудошавии болоӣ ва сатҳи поёнӣ бо сохтани холигиҳои сунъии 2, 3, 5, 7 ва 9 миллиметр моделсозӣ шудааст.

Қадамҳои скан дар ду самт 0,01 метр ва 0,035 метр муайян карда шудаанд. Ҳар як шароити таҷриба се маротиба такрор шуда, аз корҳои лабораторӣ 1.326 маълумоти дурусти B-scan гирифта шудааст.

Ченкуниҳои бинои воқеӣ

Ченкуниҳои саҳроӣ дар бинои беморони бистарии Беморхонаи дуюм дар ноҳияи Tongzhou-и Пекин гузаронда шудаанд. Тибқи таҳқиқот, бино соли 2006 сохта шуда, 10 ошёнаи рӯизаминӣ ва як ошёнаи зеризаминӣ дорад, масоҳати умумии пӯшидааш 7.370,28 метри мураббаъ ва масоҳати девори беруниаш тақрибан 3.000 метри мураббаъ мебошад.

Дар намои берунии бино лавҳаҳои EPS бо ғафсии 70 миллиметр истифода шудаанд. Муҳаққиқон минтақаҳои дастрас дар намоҳои шарқӣ, ҷанубӣ, ғарбӣ ва шимолиро бо тамос додани антенна ба девор ба самти амудӣ скан карда, 576 намунаи дурусти B-scan ҷамъ овардаанд. Дар саҳифаи 6-и таҳқиқот Расми 5 сканкунии воқеии намо ва тасвирҳои буриши умқи бадастомадаро нишон медиҳад.

Тақсимоти синфии маҷмӯи маълумот

Синфи ҷудошавии болоӣ танҳо 6,6 фоизи маҷмӯи маълумотро ташкил медиҳад. Муҳаққиқон барои пешгирии гум шудани синфи хурд дар маҷмӯаҳои омӯзишӣ ё санҷиши дохилӣ намунагирии табақабандишударо истифода бурдаанд. Аммо намунагирии табақабандишуда гуногунии мустақили шумораи ками намунаҳоро зиёд намекунад; танҳо таносуби синфҳоро дар тақсимот нигоҳ медорад.

Тақсим кардани маълумот ба омӯзиш, санҷиши дохилӣ ва тест

Таҳқиқот мегӯяд, ки маҷмӯи тестӣ ченкуниҳои саҳроиро низ дар бар мегирад. Бо вуҷуди ин, шарҳ дода нашудааст, ки маълумоти лабораторӣ ва бинои воқеӣ дар сатҳи бино ё дастгоҳи таҷриба комилан ҷудо шудаанд. Эҳтимол аст, ки сканҳои монанд аз як минтақаи таҷриба ё як бино ба қисмҳои гуногуни маълумот афтода бошанд. Аз ин рӯ, натиҷаи тест далели мустақими интиқол ба бинои комилан нав нест.

Маълумоти радар чӣ гуна пешакӣ коркард шудааст?

Ба маълумоти хоми соҳаи басомад равзанаи ҳамворшудаи буриш татбиқ шудааст. Диапазони гузариш 4–8 GHz таъин шуда, канорҳои косинусӣ истифода шудаанд, ки дар 4–6 GHz боло ва дар 6–8 GHz поён мераванд. Ҳадаф кам кардани садои берун аз банд ва таъсири Gibbs аз буриши ногаҳонӣ мебошад.

Маълумоти филтршудаи басомад бо табдили баръакси Фурйе ба соҳаи вақт гузаронда шуда, ислоҳи сифр-вақт татбиқ шудааст. Муҳаққиқон қайд мекунанд, ки барои ба таври сунъӣ тағйир надодани шиддати минтақаҳои гуногун ислоҳи тақвиятро истифода набурдаанд. Сипас нормализатсияи глобалӣ ва буридани фосилаи вақти ҳадаф анҷом дода шудааст.

Модули якум: Истифодаи якҷояи сигнал ва тасвир

Ҳадафи модули аввал ёфтани ҳадафҳои акси садо дар тасвири радар бо қуттиҳои марзӣ мебошад. Дар саҳифаи 7-и таҳқиқот Расми 6 меъмории муфассали ин модулро нишон медиҳад.

Ҳафт хусусияти физикии сигнал

Аз маълумоти хоми B-scan харитаи ҳафтканалии хусусиятҳои физикӣ гирифта шудааст:

• Тақсимоти маҳаллии энергия,
• Градиенти энергия,
• Дисперсияи маҳаллии текстура,
• Спектри басомади вақтӣ,
• Миёнаи маҳаллӣ,
• Коэффисиенти коррелятсияи салибӣ,
• Каҷии маҳаллӣ.

Ин хусусиятҳо барои ифодаи хусусиятҳои физикӣ, аз ҷумла тамаркузи энергия, тағйири ногаҳонии канор, номуназзамии текстура, таркиби басомад, равшании маҳаллӣ, нақши такроршаванда ва асимметрияи тақсимот пешбинӣ шудаанд.

Рамзгузории сигнал дар се қатъият

Хусусиятҳои сигнал дар се сатҳи қатъияти баланд, миёна ва паст коркард мешаванд. Қатъияти баланд қуллаҳои хурду равшани энергияро нигоҳ медорад, қатъияти миёна сохтори маҳаллӣ ва контексти атрофро мувозинат мекунад ва қатъияти паст намунаҳои заифу паҳновари акси садоро ҷамъ мекунад.

Механизми таваҷҷуҳи байни-модалӣ

Хусусиятҳои визуалӣ ҳамчун дархост ва хусусиятҳои физикии сигнал ҳамчун калид ва арзиш истифода шудаанд. Амали асосӣ дар таҳқиқот чунин аст:

\[ A_i= \operatorname{Softmax} \left( \frac{Q_{V_i}K_{S_i}^{T}}{\sqrt{D}} \right) \]

\[ F_{\mathrm{fused},i}=A_iV_{S_i}+V_i \]

Дар ин ҷо \(V_i\) хусусиятҳои визуалӣ, \(S_i\) хусусиятҳои сигнал ва \(A_i\) вазни таваҷҷуҳи минтақаҳои сигналро ба намояндагии визуалӣ нишон медиҳад. Ҳамин тавр, система на танҳо ба хатҳои намоёни тасвир, балки ба минтақаҳое, ки нишондиҳандаи физикии энергия ё басомад доранд, низ диққат медиҳад.

Ду роҳи номзадӣ бар асоси визуалӣ ва сигнал

Номзадҳои визуалӣ аз ҷониби Region Proposal Network ба таври зич тавлид мешаванд. Барои кам кардани аз даст рафтани акси садоҳои заиф дар харитаҳои энергияи сигнал роҳи дуюм истифода мешавад. Пас аз муайян кардани максимумҳои маҳаллӣ дар ҳар миқёс 100 нуқтаи дорои энергияи баландтарин интихоб шудаанд.

Дар атрофи ин нуқтаҳо қуттиҳои номзади таносуби собит бо андозаи 15 фоизи паҳноӣ ва 8 фоизи баландии тасвир сохта шудаанд. Номзадҳои визуалӣ ва сигналӣ муттаҳид шуда, қуттиҳои такрорӣ бо усули non-maximum suppression хориҷ ва минтақаҳои боқимонда ба сарлавҳаи таснифу ислоҳи мавқеи асосёфта ба RoIAlign дода шудаанд.

Модули дуюм: Муттаҳид кардани буришҳои ҳамсояи радар

Вақте хати скани георадар маҳз аз болои нуқсон мегузарад, акси садо метавонад қавӣ ва пурра бошад. Дар хатҳои ҳамсояе, ки аз канори ҳамон нуқсон мегузаранд, акси садо заифтар, нопурра ва каме ҷобаҷошуда менамояд. Истифодаи як буриш метавонад боиси аз даст рафтани ин маълумот гардад.

Дар саҳифаи 8-и таҳқиқот Расми 7 шабакаи мутобиқшавандаи деформатсионии муттаҳидсозиро нишон медиҳад, ки дар он 4–25 буриши ҳамсояи марбут ба як ҳадаф якҷоя коркард мешаванд.

Интихоби ҳадафи псевдоӣ бо Tenengrad

Азбаски тасвири воқеии равшан ва бенуқсони истинодӣ мавҷуд нест, модел ҳадафи омӯзишии худро аз гурӯҳи буришҳо интихоб мекунад. Бурише, ки энергияи градиенти баландтарин дорад, ҳамчун ҳадафи псевдоравшан интихоб шудааст:

\[ I_{\mathrm{ref}} = \underset{I_k\in\{I_1,\ldots,I_K\}}{\operatorname{argmax}} \operatorname{Tenengrad}(I_k) \]

\[ \operatorname{Tenengrad}(I_k) = \frac{1}{H W} \sum_{i=1}^{H} \sum_{j=1}^{W} \sqrt{G_x(i,j)^2+G_y(i,j)^2} \]

Қимати Tenengrad равшании канорҳои тасвирро аз рӯи бузургии градиентҳои уфуқӣ ва амудӣ чен мекунад. Қимати баландтар ҳамчун тасвири равшантар тафсир шудааст.

Ба буришҳои дигар хиракунии Гауссӣ, садои Гауссӣ ва тағйироти равшанӣ-контраст татбиқ шуда, шароити сустшудаи муҳандисӣ тақлид шудааст. Модел аз ин вурудҳои вайроншуда тавлид кардани тасвири наздик ба ҳадафи псевдоии интихобшударо омӯхтааст.

Вазнҳо дар сатҳи буриш ва сатҳи пиксел

Барои ҳар буриш вазни буриш, ки арзиши умумии иттилоотии онро нишон медиҳад, ҳисоб шудааст. Ҳамчунин харитаи эътимод дар диапазони 0–1 барои муайян кардани боэътимодии ҳар пиксел тавлид шудааст. Минтақаҳои пурғавғо ё хира вазни пасттар ва минтақаҳои акси садои равшан вазни баландтар гирифтаанд.

Вазнҳои муттаҳидшуда бо мантиқи зерин сохта шудаанд:

\[ M_{kij} = \omega^{\mathrm{slice}}_k\,c_k(i,j) \]

\[ W_{kij} = \frac{\exp(M_{kij})} {\sum_{k'=1}^{K}\exp(M_{k'ij})} \]

Хусусиятҳои буришҳои ҳамоҳангшуда бо ин вазнҳо ҷамъ карда шудаанд:

\[ F_{\mathrm{fused}} = \sum_{k=1}^{K} W_{kij}\odot\widetilde{F}_k \]

Ислоҳи мавқеи мутобиқшаванда ба деформатсия

Ҷобаҷошавиҳои хурди фазоӣ дар сканҳои ҳамсоя бо майдонҳои деформатсионии омӯхтаи шабака дар сатҳи зерпиксел ислоҳ шудаанд. Параметри пешфарзи диапазони ҷобаҷошавӣ 2,0 дода шудааст. Ҳамоҳангсозӣ ба ҷойи алгоритми ҷудогонаи классикии сабт дар дохили шабака бо интерполятсияи билинеарӣ анҷом шудааст.

Беҳсозии чандмиқёса ва рақобатии тавлидӣ

Текстураи сатҳӣ, сохтори маҳаллии сатҳи миёна ва хусусиятҳои амиқи маъноӣ бо сохтори шабеҳи Feature Pyramid Network муттаҳид шудаанд. Дар оғози омӯзиш талафоти L1 ва Индекси монандии сохторӣ истифода шудаанд:

\[ L_{\mathrm{base}} = \alpha L_{L1} + \beta(1-\operatorname{SSIM}) \]

Дар таҳқиқот \(\alpha=1\) ва \(\beta=1\) интихоб шудаанд. Пас аз устувор шудани омӯзиш талафоти персептуалии асосёфта ба VGG-16 ва талафоти рақобатии тавлидии PatchGAN илова шудаанд:

\[ L_{\mathrm{total}} = L_{\mathrm{base}} + \lambda_{\mathrm{perc}}L_{\mathrm{perc}} + \lambda_{\mathrm{adv}}L_{\mathrm{adv}} \]

Ҳангоми фаъол кардан вазнҳои талафоти персептуалӣ ва рақобатӣ 0,01 истифода шудаанд.

Модули сеюм: Муттаҳид кардани хусусиятҳои физикӣ ва амиқ

Пеш аз ба яке аз се синф ҷудо кардани минтақаҳои беҳбудёфтаи акси садо, онҳо дар ду шохаи параллелии хусусият коркард шудаанд. Дар саҳифаи 10-и таҳқиқот Расми 8 ин ҷараёни таснифро нишон медиҳад.

21 хусусияти дорои маънои физикӣ

Индекси тағйирёфтаи сустшавии дифференсиалӣ тағйироти мутлақи амплитударо дар нуқтаҳои пайдарпайи вақт чен мекунад:

\[ \operatorname{MDDI}(x,t) = \frac{|A(x,t+1)-A(x,t)|} {A(x,t+1)+A(x,t)+\varepsilon} \frac{1}{\Delta t} \]

Дар ин ҷо \(\varepsilon=10^{-12}\) собити хурдест, ки барои пешгирии тақсим ба сифр истифода мешавад. Муҳаққиқон махсусан қайд мекунанд, ки дар ҷудошавиҳои сатҳи поёнӣ бо холигии ҳавоӣ инъикосҳои чандкарата метавонанд миёна, дисперсия ва энергияи ҷамъшудаи MDDI-ро зиёд кунанд.

128 хусусияти амиқи андозадор

Дар шохаи хусусиятҳои амиқ ResNet-18, ки ба тасвирҳои якканалии радар мутобиқ карда шудааст, истифода шудааст. Вазнҳои қабати аввали сеқаналӣ, ки дар ImageNet омӯзонида шудаанд, дар байни каналҳо миёна гирифта шуда, ба вуруди якканалӣ табдил дода шудаанд. Бо ин роҳ нигоҳ доштани дониши ошкоркунии канор ва текстура ва кам кардани аз ҳад мутобиқшавӣ нисбат ба омӯзиш аз сифр дар маҷмӯи хурди маълумот ҳадаф қарор гирифтааст.

Пас аз global average pooling ва қабати пурра пайвастшуда вектори 128-андозаи хусусиятҳои амиқ ба даст омадааст.

Матритсаи муттаҳидшудаи хусусиятҳои 149-андоза

Бисту як хусусияти физикӣ бо 128 хусусияти амиқ муттаҳид шуда, вектори 149-андозаи хусусиятҳо сохта шудааст. Ҳамаи хусусиятҳо стандартӣ карда шуда, ба модели бисёрсинфаи XGBoost дода шудаанд.

Муҳаққиқон пешниҳод мекунанд, ки ҷойгир кардани хусусиятҳои физикӣ дар аввали вектор имкон медиҳад дарахтони қарор пеш аз ҳама аз рӯи ин хусусиятҳо тақсим шаванд. Аммо интихоби хусусият дар XGBoost танҳо ба тартиби сутунҳо вобаста нест; кадом хусусият аввал истифода мешавад, бо фоидаи тақсимоте муайян мешавад, ки ҳангоми омӯзиш медиҳад. Аз ин рӯ, дар аввали вектор қарор гирифтан худ аз худ кафолат намедиҳад, ки хусусиятҳои физикӣ ҳатман афзалият дода мешаванд.

Натиҷаҳои асосие, ки расмҳо ва ҷадвалҳо нишон медиҳанд

Ёфтани ҳадафҳои акси садо

Дар саҳифаи 13 Расми 9 қуттиҳои марзии системаи пешниҳодшуда, Faster R-CNN, YOLOv7 ва DETR-ро дар ҳамон буришҳои радар муқоиса мекунад. Усули пешниҳодшуда баъзе акси садоҳои аз ҷиҳати визуалӣ заифро бо қуттиҳои иловагӣ мегирад. Аммо мисолҳои визуалӣ буришҳои интихобшудаанд; рафтор дар тамоми маҷмӯи тестӣ бояд дар якҷоягӣ бо ҷадвалҳои миқдорӣ арзёбӣ шавад.

Беҳсозии буришҳои ҳамсоя

Дар саҳифаи 14 Расми 10 барои ҳар намуна вуруди заиф ва баромади беҳбудёфтаро паҳлуи ҳам нишон медиҳад. Дар баромадҳо хатҳои акси садо равшантар ва контрастноктар менамоянд. Аммо ҳадафи омӯзиш ченаки воқеӣ ва бенуқсон нест, балки ҳадафи псевдоӣ бо баландтарин қимати Tenengrad дар гурӯҳи буришҳост. Аз ин рӯ, беҳсозӣ маънои онро надорад, ки сохтори воқеии физикӣ комилан барқарор шудааст.

Намунаҳои таснифи ниҳоӣ

Дар саҳифаи 16 Расми 11 ҳашт намунаи интихобшударо аз ченкуниҳои лабораторӣ ва саҳроӣ нишон медиҳад. Дар болои ҳар тасвир синфи воқеӣ, синфи пешгӯишуда ва эътимоди модел дода шудааст. Намунаҳои нишон додашуда дуруст тасниф шудаанд; тасвирҳои 15 намунаи нодуруст таснифшуда алоҳида пешниҳод нашудаанд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Истифодаи якҷояи хусусиятҳои физикии сигнали радар ва хусусиятҳои тасвир дар меъёри сахттари дақиқии ҷойгиршавӣ нисбат ба усулҳои танҳо визуалӣ натиҷаи баландтар додааст.
• Қуттиҳои номзади сийрак бар асоси энергияи сигнал ҳадафҳои аз дастрафтаро дар акси садоҳои заиф кам кардаанд.
• Муттаҳидсозии вазндор ва мутобиқшавандаи деформатсионии буришҳои ҳамсоя ҳамаи меъёрҳои истифодашудаи сифати тасвирро беҳтар кардааст.
• Модели XGBoost, ки хусусиятҳои физикӣ ва амиқро якҷоя истифода мебарад, дар ҳамон маҷмӯи тестӣ нисбат ба се шабакаи визуалии муқоисашуда дақиқии умумии баландтар додааст.
• Синфи ҷудошавии болоӣ бо намунаҳои кам дар маҷмӯи тестӣ 93 фоиз дақиқӣ, 88 фоиз ҳассосият ва 90 фоиз F1 нишон додааст.
• Мавҷуд будани ченкуниҳои бинои воқеӣ дар баробари маълумоти лабораторӣ нишон медиҳад, ки усул танҳо дар тасвирҳои синтетикӣ санҷида нашудааст.

Нуқтаҳое, ки таҳқиқот исбот намекунад

• Таҳқиқот исбот намекунад, ки модел дар системаҳои гуногуни биноӣ дар Туркия ё дигар кишварҳо бо 92 фоиз дақиқӣ кор мекунад.
• Азбаски нишон дода нашудааст, ки маҷмӯи тестӣ комилан аз бинои дигар ташкил шудааст, умумисозӣ ба биноҳои нав қатъӣ тасдиқ намешавад.
• Таҳқиқот нишон намедиҳад, ки ҳар ҷудошавии муайянкардаи модел бо демонтажи воқеӣ ё натиҷаи керн тасдиқ шудааст.
• 92 фоиз дақиқӣ маънои онро надорад, ки амнияти намо ё хавфи афтодани рӯйпӯш бо 92 фоиз дақиқӣ пешгӯӣ шудааст.
• Масоҳат, ҳаҷм, умқ ё аҳамияти сохтории ҷудошавиро ба таври миқдорӣ ҳисоб намекунад.
• Суръати коркард барои сканкунии вақти воқеӣ, кор дар дастгоҳи мобилӣ ё қабули қарори фаврии оператори саҳроӣ чен карда нашудааст.
• Таъсири намӣ, ҳарорат, пайвастҳои металлӣ, навъҳои гуногуни андова ва рӯйпӯшҳои сатҳӣ ба кор бо таҷрибаҳои ҷудогона омӯхта нашудааст.
• Нишон намедиҳад, ки модел дар дигар системаҳои радарӣ ва диапазонҳои басомад ҳамон муваффақиятро нигоҳ медорад.
• Натиҷаҳои аз ҷониби гурӯҳи мустақили тадқиқотӣ такроршуда пешниҳод нашудаанд.

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот

Муҳимтарин ҷиҳати қавии таҳқиқот ин аст, ки мушкилро ба як шабакаи таснифкунандаи тасвир маҳдуд намекунад. Хусусиятҳои физикии радар ба марҳилаҳои ёфтани ҳадаф, ҳамоҳангсозии буриш ва таснифи ниҳоӣ дохил шудаанд. Ба ин тартиб, барои акси садоҳои заиф дар баробари намунаҳои визуалӣ маълумоти иловагӣ аз физикаи ченкунӣ истифода мешавад.

Гузаронидани таҷрибаи ҷудогонаи аблятсионӣ барои ҳар ҷузъи асосӣ низ имкон медиҳад дида шавад, ки кадом модул ба кадом меъёр чӣ қадар саҳм мегузорад. Омӯзиш ва арзёбии моделҳои муқоисавӣ дар як маҷмӯи маълумот нисбат ба танҳо паҳлуи ҳам гузоштани натиҷаҳои аз нашрияҳои дигар гирифташуда муқоисаи қавитар медиҳад.

Истифодаи якҷояи дастгоҳҳои лабораторӣ ва маълумоти бинои воқеӣ нисбат ба таҳқиқоти танҳо симулятсионӣ гуногунии воқеии бештари маълумот медиҳад. Хусусан пешниҳод шудани дақиқӣ ва ҳассосияти ҷудогона барои синфи ҷудошавии болоӣ бо намунаҳои кам имкон намедиҳад арзёбӣ танҳо ба дақиқии умумӣ такя кунад.

Маҳдудиятҳои асосӣ

• Таҳқиқот preprint-и аз арзёбии ҳамтоён нагузашта мебошад.
• Матни боршуда беном карда шудааст; маълумоти муаллифон ва муассисаҳо дар худи таҳқиқот мавҷуд нест.
• Қисми зиёди истинодҳои манбаъ ҷойнишонҳои вайроншуда дар шакли аломати савол мебошанд ва рӯйхати адабиёт дар файл мавҷуд нест.
• Аз маҷмӯи умумии маълумот танҳо 126 намуна ба синфи ҷудошавии болоӣ тааллуқ дорад.
• Тақсимоти маълумот ба ҷойи санҷиши берунии сатҳи бино ё таҷҳизоти таҷриба бо намунагирии умумии табақабандишуда анҷом шудааст.
• Усули тақсимоти гурӯҳӣ, ки нишон диҳад буришҳои ҳамсоя ё сканҳои такрории як ҳадаф ба қисмҳои гуногуни маълумот наафтодаанд, шарҳ дода нашудааст.
• Санҷиши берунӣ дар шаҳр, бино, дастгоҳи радар ё гурӯҳи тадқиқотии мустақил вуҷуд надорад.
• Дастрасӣ ба коди манбаъ ва маълумоти хом нишон дода нашудааст.
• Гиперпараметрҳои муфассали XGBoost ва тухмҳои тасодуфӣ дода нашудаанд.
• Натиҷаҳо ҳамчун қиматҳои як бор иҷрошуда пешниҳод шудаанд; инҳирофи стандартӣ, фосилаи эътимод ё тақсимоти омӯзишҳои такрорӣ гузориш нашудаанд.
• Барои фарқияти байни моделҳо санҷиши аҳамияти оморӣ гузаронда нашудааст.
• Вақти коркард, шумораи скан дар як сония, истифодаи хотира ва интиқол ба дастгоҳи саҳроӣ чен нашудааст.
• Усули мустақили тасдиқи вайронкунандаи ҷудошавиҳои воқеӣ ба таври муфассал шарҳ дода нашудааст.

Корҳое, ки дар оянда бояд анҷом дода шаванд

Дар таҳқиқоти нав ҳар бино бояд ҳамчун гурӯҳи комилан ҷудо баррасӣ шавад ва биноҳое, ки дар омӯзиш ҳеҷ гоҳ дида нашудаанд, барои санҷиши берунӣ истифода шаванд. Бояд маълумоти бисёрмарказӣ бо шаҳрҳо, иқлимҳо, самтҳои намо, маводи лавҳа, маҳлул, андова, намӣ ва синни гуногуни бино ҷамъоварӣ шавад.

Пешгӯиҳои радар бояд бо демонтажи назоратшаванда, гирифтани керн, эндоскопия, тасвирбардории ҳароратӣ ё харитаҳои воқеии нуқсон, ки мутахассис аломатгузорӣ кардааст, муқоиса шаванд. Бо ин роҳ на танҳо нишони синф, балки ҷойгиршавӣ, масоҳат, ғафсӣ ва умқи воқеии ҷудошавӣ низ метавонанд ба таври миқдорӣ арзёбӣ шаванд.

Модел бояд ба шабакаҳои хурдтар табдил дода шуда, дар компютерҳои саҳроӣ ё дастгоҳҳои канорӣ санҷида шавад; суръати скан, таъхир, масрафи нерӯ ва сарбории кори оператор гузориш карда шаванд. Механизмҳои калибровкаи эътимод ва ошкоркунии намунаҳои берун аз синф, ки пешгӯиҳои номуайянро ба мутахассис равона мекунанд, низ бояд илова шаванд.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Хулосаи конфигуратсияи таҷрибавӣ

Муҳити нармафзор ва сахтафзор

Натиҷаҳои аблятсияи модули ошкоркунии акси садо

Модели пурра аз рӯи дақиқӣ ва mAP@0.5:0.95 натиҷаи баландтарин додааст. Аммо ибораи «беҳтарин дар ҳамаи меъёрҳо» дар матни таҳқиқот комилан дуруст нест: қимати mAP@0.5 барои версияе, ки механизми таваҷҷуҳи байни-модалӣ хориҷ шудааст, 0,9999 ва барои модели пурра 0,9993 мебошад. Ҳарчанд фарқ хеле хурд аст, ҷадвал набояд хомӯшона тағйир дода шавад.

Хориҷ кардани механизми номзади сийрак ҳассосиятро аз 0,9999 то 0,9528 коҳиш додааст. Ин натиҷа дастгирӣ мекунад, ки қуттиҳои номзади иловагӣ аз энергияи сигнал дар ёфтани акси садоҳои заифи аз дастрафта нақши муҳим доранд.

Муқоиса бо дигар моделҳо дар ошкоркунии акси садо

Модели пешниҳодшуда аз рӯи mAP@0.5:0.95 нисбат ба Faster R-CNN 11,48, нисбат ба YOLOv7 11,94 ва нисбат ба DINO-DETR 7,13 банди фоизӣ натиҷаи баландтар додааст. Ин меъёр чен мекунад, ки қуттии марзӣ бо ҳадафи воқеӣ дар ҳадҳои гуногуни ҳампӯшӣ то чӣ андоза дуруст ҳамоҳанг шудааст.

Бо вуҷуди ин, дақиқии YOLOv7 бо 0,9853 аз қимати 0,9271-и модели пешниҳодшуда баландтар аст. Афзалияти системаи пешниҳодшуда бартарии мутлақ дар ҳамаи меъёрҳо нест, балки махсусан тавозуни ҳассосият ва дақиқии сахти ҷойгиршавӣ мебошад.

Аблятсияи муттаҳидсозии байни буришҳо

Модели пурра дар ҳамаи чор меъёри сифати тасвир натиҷаи баландтарин додааст. Хориҷ кардани майдони деформатсия PSNR ва басомади фазоиро ба сатҳи пасттарин бурдааст. Ин аҳамияти ислоҳи фарқиятҳои хурди ҷойгиршавӣ дар буришҳои ҳамсояро дастгирӣ мекунад.

Қиматҳои PSNR ва SSIM дар ин ҷо на нисбат ба ҳадафи воқеӣ ва бенуқсони физикӣ, балки нисбат ба буриши псевдо-ҳадафе ҳисоб шудаанд, ки бо усули Tenengrad интихоб шудааст. Аз ин рӯ, ин қиматҳо барои муқоисаи байни модулҳо муфиданд, вале дақиқии мутлақи барқарорсозии воқеияти физикиро нишон намедиҳанд.

Муқоисаи тасниф дар маҷмӯи санҷиши дохилӣ

Таҳқиқот ҳамчунин мегӯяд, ки рамзгузори амиқи CNN дар ҷараёни омӯзиши 80 давра дар давраи 50-ум ба 94,87 фоиз дақиқии санҷиши дохилӣ расидааст. Ин қимат набояд ҳамчун ҳамон ченак бо 94 фоиз дақиқии умумии санҷиши дохилии таснифгари ниҳоии гибридӣ дар ҷадвал қабул шавад; якум қимати баландтарини рамзгузорро дар ҷараёни омӯзиш ва дуюм натиҷаи муқоисаи ниҳоиро ифода мекунад.

Натиҷаҳо аз рӯи синф дар маҷмӯи тестӣ

Аз 191 намунаи тестӣ 15-то нодуруст тасниф шудааст. Ин шумора:

\[ \frac{15}{191}\times100 \approx 7{,}85\% \]

ба сатҳи хато ва тақрибан 92,15 фоиз дақиқӣ мувофиқ буда, дар таҳқиқот ба 92 фоиз гирд карда шудааст.

Муҳаққиқон гузориш медиҳанд, ки ҳафт намунаи ҷудошавии сатҳи поёнӣ ҳамчун муқаррарӣ ва ду намунаи муқаррарӣ ҳамчун ҷудошавии сатҳи поёнӣ тасниф шудаанд. Гарчанде шумораи умумии хатоҳо 15 аст, тақсимоти синфии шаш хатои боқимонда дар матн муфассал нашудааст.

Муқоиса бо шабакаҳои дигар дар маҷмӯи тестӣ

Модели пешниҳодшуда аз рӯи дақиқии умумӣ ва холи F1 аз усулҳои муқоисашуда пеш аст. Дақиқии DETR бо 0,9286 аз қимати 0,9267-и модели пешниҳодшуда каме баландтар аст. Ҳассосияти YOLOv7 низ бо 0,9181 аз қимати 0,9000-и модели пешниҳодшуда баландтар аст. Аз ин рӯ, таҳқиқот на бартарӣ дар ҳар як меъёри ҷудогона, балки иҷрои умумии мувозинатноктари таснифро нишон медиҳад.

Арзёбӣ барои истифодаи муҳандисӣ

Модел метавонад ҳамчун воситаи санҷиши беосеб, ки минтақаҳои эҳтимолан нуқсондорро афзалият медиҳад, баррасӣ шавад. Аммо қарори ниҳоӣ дар бораи амнияти намо набояд танҳо ба синфи модел такя кунад. Сифати ченкунии оператори радар, маводи сохтмон, намӣ, ҷузъиёти намо ва натиҷаҳои санҷиши мустақил бояд якҷоя баррасӣ шаванд.

Дар таҳқиқот вақти иҷрои воқеии вақти воқеӣ дода нашудааст. Азбаски ҳамчун кори оянда сабуктар кардани модел ва интиқоли он ба дастгоҳҳои канорӣ пешниҳод шудааст, наметавон хулоса кард, ки версияи ҳозира барои кори вақти воқеӣ дар дастгоҳи саҳроӣ омода аст.

Ёддошти манбаъ ва усул

Таҳқиқоти боршуда версияи пешниҳоди беномшуда мебошад. Дар матн ибораҳои қолабӣ ба мисли “First Author et al.” ва “Short Title of the Article” боқӣ мондаанд. Аз ин рӯ, маълумоти муаллифон ва муассисаҳо на аз дохили матни таҳқиқот, балки танҳо барои тасдиқи библиографӣ аз сабти SSRN гирифта шудаанд.

Дар истинодҳои манбаъии таҳқиқот камбудиҳои ҷиддии таҳрирӣ мавҷуданд. Бисёре аз истинодҳо дар қисмҳои муқаддима ва адабиёт дар шакли “(?)”, “(??)” ё “(????)” дида мешаванд; дар файли боршуда бахши адабиёт вуҷуд надорад. Аз ин рӯ, иддаоҳои афзалият, муқоиса ва асосноккунии таҳқиқотро аз рӯи манбаъҳо пурра санҷидан мумкин нест.

Шарҳҳои илмии ин мақолаи Verianla танҳо ба матн, муодилаҳо, ҷадвалҳо, расмҳо ва натиҷаҳои гузоришкардаи муаллифони таҳқиқоти боршуда асос ёфтаанд. Манбаъҳои беруна танҳо барои тасдиқи майдонҳои ҳувияти библиографӣ, аз қабили унвон, тартиби муаллифон, муассиса, DOI, платформа ва пайванди расмӣ истифода шудаанд.

Қавитарин далели таҳқиқот таҷрибаҳои хориҷ кардани ҷузъҳо дар ченкуниҳои воқеии радар ва муқоисаи моделҳо дар ҳамон маҷмӯи маълумот мебошад. Муҳимтарин маҳдудияти тафсир ин аст, ки намунаҳои лабораторӣ ва саҳроӣ аз як ҳавз ба таври табақабандишуда тақсим шудаанд ва дар бинои комилан нав санҷиши берунӣ пешниҳод нашудааст.

Дақиқии тестии 92 фоиз танҳо ба маҷмӯи тестии 191-намунаие, ки дар таҳқиқот истифода шудааст, тааллуқ дорад. Ин таносуб набояд ҳамчун сатҳи умумии муваффақияти тасдиқшуда барои навъҳои гуногуни бино, маводи гарминигоҳдорӣ, дастгоҳҳои радар, шароити намӣ ё гурӯҳҳои саҳроӣ истифода шавад.

Баромадҳои модел барои қабули қарори амнияти намои берунӣ ё таъмир ба танҳоӣ кофӣ нестанд. Натиҷаҳо бояд аз ҷониби мутахассисони соҳибихтисоси санҷиши беосеб баррасӣ шуда, дар ҳолати зарурӣ бо усулҳои мустақили тасдиқи физикӣ дастгирӣ карда шаванд.