电子科技大学长三角研究院(湖州)李福生获国家专利权
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龙图腾网获悉电子科技大学长三角研究院(湖州)申请的专利基于AOG-BP神经网络的XRF元素定量分析方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115541641B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210992195.7,技术领域涉及:G01N23/223;该发明授权基于AOG-BP神经网络的XRF元素定量分析方法是由李福生;杨飔源;杨婉琪设计研发完成,并于2022-08-18向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于AOG-BP神经网络的XRF元素定量分析方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于AOG‑BP神经网络的XRF元素定量分析方法,是将X荧光光谱元素检测技术领域的元素定量分析上,利用AOG优化BP神经网络的权值和阀值,将优化过后的权值和阀值用于构建BP神经网络从而反演待测元素的含量,最后以决定系数R2评价AOG‑BP的预测效果。本发明步骤简明易懂,预处理要求低,预测速度快,精度高,可以快捷效地对待测物所含元素进行定量预测。
本发明授权基于AOG-BP神经网络的XRF元素定量分析方法在权利要求书中公布了:1.基于AOG-BP神经网络的XRF元素定量分析方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1:对n个目标样本,测得待测元素的峰值数据和含量数据,以及待测元素对应的m-1个干扰元素的峰值数据;其中,nm; 步骤2:划分测试集和训练集,前k个目标样本对应的数据为训练集,其中待测元素的峰值数据以及待测元素对应的m-1个干扰元素的峰值数据为训练集输入,待测元素的含量数据为训练集输出,后n-k个目标样本对应的数据为测试集,其中待测元素的峰值数据以及待测元素对应的m-1个干扰元素的峰值数据为测试集输入,待测元素的含量数据为测试集输出;其中,kn-k; 步骤3:构建BP神经网络,包括结点数目为a的输入层、结点数目为b的输出层和结点数目为h的隐藏层;其中,a=m,b=1,h由经验公式决定; 步骤4:对测试集和训练集进行数据归一化; 步骤5:构建由U行种群组成的种群矩阵X,和初始速度矩阵V: 其中,dim=a·h+h+h·b+b,即各行种群包括依次的a·h个代表输入层与隐藏层连接的权值的个体,h个代表隐藏层神经元阈值的个体,h·b个代表隐藏层与输出层连接的权值的个体,以及b个代表输出层神经元阈值的个体;xuv,u=1,...,U,v=1,...,dim为种群矩阵X中第u行、第v列的个体,取值范围为[-q,q]间的随机数,q∈[3,5],初始速度矩阵V中第u行、第v列的个体,取值范围为[-1,1]间的随机数; 步骤6:计算第u行种群对应的适应度函数fu,u=1,...,U并获得适应度函数的集合F; 步骤7:对种群矩阵X进行O次迭代,并记录每次迭代对应的适应度函数的集合F; 步骤8:计算第u行种群对应的适应度函数f'u,u=1,...,U并获得适应度函数的集合F'; 步骤9:对种群矩阵X进行O次迭代,并记录每次迭代对应的适应度函数的集合F'; 步骤10:重复步骤6到步骤9,重复P次后选择适应度函数的集合F中数值最低的适应度函数fmin,将其对应的一行种群作为BP神经网络的权值和阀值; 步骤11:采用经归一化后的训练集对步骤10所得BP神经网络进行训练,获得最终训练完成的BP神经网络;基于最终训练完成的BP神经网络,对经归一化后的测试集进行预测,获得并记录第n-k个测试集目标样本中待测元素的含量预测值; 步骤12:对记录的各目标样本中待测元素的含量预测值进行反归一化处理,与对应目标样本中待测元素的含量数据进行对比,求取决定系数R2: 其中,yh为第h个测试集目标样本中待测元素的含量数据;为经反归一化处理后的第h个测试集目标样本中待测元素的含量预测值;为所有测试集目标样本中待测元素的含量真实值的平均值; 步骤7中迭代的过程具体为: 选择适应度函数的集合F中数值最低的适应度函数fα,将其对应的一行种群作为Xt-1 α种群,t代表当前迭代次数; 将种群矩阵X按照下列公式进行迭代: Vu t=w·Vu t-1+c·randGBestX-Xu t-1 其中,Xu是种群矩阵X中第u行所有个体,Vu是速度矩阵V中第u行所有个体,w是惯性因子,取[0,1]之间的随机数,c是加速因子,取[0,4]之间的随机数,rand是[0,1]之间的随机数; 步骤9中迭代的过程具体为: 选择适应度函数的集合F'中数值最低的适应度函数f'α,将其对应的一行种群作为Xt-1 α种群,t代表当前迭代次数; 将种群矩阵X按照下列公式进行迭代: 其中,T代表当前迭代次数,l是[0,1]之间的随机数,Xu是种群矩阵X中第u行所有个体,A和C为系数,计算公式如下: 其中a是收敛因子,随着迭代次数从2线性减小到0,r1和r2的取[0,1]之间的随机数。
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