基于异常检测机制的木材缺陷识别文献综述

 2022-03-14 20:52:33

文献综述

1.相关软件支持。

Anaconda指的是一个开源的Python发行版本,其包含了conda、Python等180多个科学包及其依赖项。 因为包含了大量的科学包,Anaconda 的下载文件比较大(约 531 MB),如果只需要某些包,或者需要节省带宽或存储空间,也可以使用Miniconda这个较小的发行版(仅包含conda和 Python)[1]

2相关库支持。

Scikit-learn是针对Python 编程语言的免费软件机器学习库。它具有各种分类,回归和聚类算法,包括支持向量机,随机森林,梯度提升,k均值和DBSCAN,并且旨在与Python数值科学图书馆NumPy和SciPy。

Scikit-learn项目始于scikits.learn,这是David Cournapeau的Google Summer of Code项目。它的名称源于它是“ SciKit”(SciPy工具包)的概念,它是SciPy的独立开发和分布式第三方扩展。原始代码库后来被其他开发人员重写。2010年费边Pedregosa,盖尔Varoquaux,亚历山大Gramfort和Vincent米歇尔,全部由法国国家信息与自动化研究所的罗屈昂库尔,法国,把该项目的领导和做出的首次公开发行在二月一日2010在各种scikits中,scikit-learn以及scikit-image在2012年11月被描述为“维护良好且受欢迎” 。[2]

异常检测(又称outlier detection、anomaly detection,离群值检测)是一种重要的数据挖掘方法,可以找到与“主要数据分布”不同的异常值(deviant from the general data distribution),比如从信用卡交易中找出诈骗案例,从正常的网络数据流中找出入侵,有非常广泛的商业应用价值。同时它可以被用于机器学习任务中的预处理(preprocessing),防止因为少量异常点存在而导致的训练或预测失败。

Python Outlier Detection(PyOD)是当下最流行的Python异常检测工具库,其主要亮点包括:

  • 包括近20种常见的异常检测算法,比如经典的LOF/LOCI/ABOD以及最新的深度学习如对抗生成模型(GAN)和集成异常检测(outlier ensemble)
  • 支持不同版本的Python:包括2.7和3.5 ;支持多种操作系统:windows,macOS和Linux
  • 简单易用且一致的API,只需要几行代码就可以完成异常检测,方便评估大量算法
  • 使用JIT和并行化(parallelization)进行优化,加速算法运行及扩展性(scalability),可以处理大量数据

从2018年5月正式发布以来,PyOD已经获得了超过300,000次下载与2,500个GitHub Star,在所有GitHub数据挖掘(data mining)工具库排名8 。PyOD论文也已经在 Journal of Machine Learning Research (JMLR)上发表。同时它也被运用于多项学术研究中。[3]

3、相关算法支持

异常检测

异常检测的实质是寻找观测值和参照值之间有意义的偏差。数据库中的数据由于各种原因常常会包含一些异常记录,对这些异常记录的检测和解释有很重要的意义。异常检测目前在入侵检测、金融欺诈、股票分析等领域都有着比较好的实际应用效果。[4][5]

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