基于嗅覺神經(jīng)網(wǎng)絡的電子鼻仿生信息處理技術研究.pdf

1、電子鼻是模擬生物嗅覺原理的仿生檢測儀器，通常由交叉敏感的化學傳感器陣列和合適的模式識別算法組成，自動完成對氣味的定性或定量辨識。與專業(yè)嗅覺師和現(xiàn)代分析化學儀器相比，其簡單、客觀和廉價的優(yōu)點，已經(jīng)在許多應用領域引起了廣泛重視。而生物嗅覺基礎研究的成果與計算神經(jīng)科學交融，又進一步豐富了人工嗅覺理論，促進了電子鼻的發(fā)展。本論文介紹和研究了一種嗅覺神經(jīng)網(wǎng)絡——KⅢ網(wǎng)絡，并嘗試將其引入到電子鼻的仿生信息處理中。
　　 本文首先通過數(shù)值分析

2、方法對KⅢ網(wǎng)絡的數(shù)學模型進行仿真，結果顯示其動力學特性與生物嗅覺實驗中觀察到的EEG信號在某些方面具有相似性；又通過小世界網(wǎng)絡理論和小波分解方法對KⅢ網(wǎng)絡的結構進行分析，發(fā)現(xiàn)其拓撲性質(zhì)與復雜生物系統(tǒng)的小世界網(wǎng)絡具有相似性。從而在功能和結構上展示了KⅢ網(wǎng)絡的仿生性能。
　　 然后研究了KⅢ網(wǎng)絡在氣敏傳感器漂移補償和對氣味濃度影響的魯棒性等人工嗅覺理論問題上的應用。通過作者自制的電子鼻系統(tǒng)對6種有機揮發(fā)性氣體進行分類，結果表明KⅢ網(wǎng)

3、絡對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別率。本文還提出了KⅢ網(wǎng)絡的時空模式處理概念，通過KⅢ網(wǎng)絡的可擴充并行結構與其時間依賴運算過程，和電子鼻的傳感器陣列結構與其對氣體的時間響應特性相結合，將KⅢ網(wǎng)絡“無縫”融入電子鼻系統(tǒng)，進一步模擬了生物嗅覺系統(tǒng)信息處理過程。
　　 本文還發(fā)展了KⅢ網(wǎng)絡的模式識別理論，將它與當前較為流行的支持向量機相結合，構造出不同的級聯(lián)分類器和集群分類器。并通過對4種茶葉和6個品牌的鮮奶和還