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皮革手感品质神经网络分类方法 第卷第期?月中国皮革皮革手感品质神经网络分类方法木黄勋木张晓镭王孟效张勇（陕西科技大学机电工程学院，陕西西安；中国皮革和制鞋工业研究院，?京；陕西科技大学电器学院，陕西西安）摘要在选取了皮革手感品质表征参数的基础上，建立了皮革手感品质分类神经网络模型。 通过样本的训练和模拟，结果证明基于所选取的表征参数的皮革手感品质分类神经网络，经过训练可以准确地对皮革手感品质进?分类。 关键词皮革手感品质；神经网络；分类；表征参数，（，；，；，）；。 ；引言皮革工业是一个传统工业，其生产过程中的产品质?控制，一直沿袭着经验控制的模式，对于成品皮革的重要品质性能，即柔软性、弹性和丰满性及它们的综合评价，一直沿袭观感评价的方法，即手检方法（）。 这种方法较为直观，但在一定程度上掺杂了检验员的主观感觉成分。 这种传统的经验检验，制约了皮革工业向现代化、科学化及参数控制化方向的发展。 对皮革成品的柔软性、弹性、丰满性和综合品质的评价，需要一种?为科学的、客观的参数化表征及评价方法。 多?来，与皮革生产过程中产品感官特性的参数化控制相关的研究工作，主要有皮革的手感特性（手感柔软性、弹性和丰满性）的测试方法及参数化表征。 等人。 对各种服装革的压缩性能及压缩指数（）与革的柔软度的关系作了研究。 试验中采取了简?的厚度测?仪，在皮革样品上施加一系列压强，并读出试样的相应厚度。 将试验结果进?多项式回归分析，得到和的回归直线。 将该回归直线的斜率作为压缩指数，并对各种?同皮革的值与其相应检验结果进?相关分析，分析结果认为值与其相应检验结果具有相关关系。 旧。 就皮革的应?应变及纤维微观结构对其的影响，做了较深入的研究。 他使用崩裂仪归纳出崩裂?一崩裂面积扩展的线性关系，证本文受国家自然科学基金资助（编号），受陕西省教育厅科研基金资助（编号）?第一作者简介黄勋，男，?生，硕士，副教授?万方数据第期黄勋等皮革手感品质神经网络分类方法蓥藏囊蘩囊菱明崩裂?与崩裂面积应变成正比，在小应变范围内符合虎克定?。 这一研究为了解皮革试样在各个受?方向上的平均延伸性能，提供了可靠的?论。 在总结前人研究成果的基础上，张晓镭教授建立了皮革在种?同?学状态下，与手感弹性、柔软性和丰满性相关的数学模型和?学参数口“。 大?的试验分析和研究结果表明，皮革的感官特性（手感柔软、丰满及弹性）与皮革在特定?学状态下的?学参数有一定的相关性，这为皮革手感品质的综合评价，提供了科学的依据。 随着皮革各种手感特性测试方法及参数化表征研究工作的展开，皮革手感品质综合评价方法的研究也得到了重视。 苏真伟等。 根据对专家评判动作和感觉特征的分析，采用个检测模型构成总体的检测数学模型。 他们利用现代计算机辅助测试技术和人工智能技术，采用层的网络研究了皮革手感的?化测?问题。 研究结果表明网络具有分析皮革手感品质的基本能?。 但是该网络的输入信号，即用来对皮革手感品质进?分类的表征参数，采用的大多都是静态参数。 皮革手感品质特性参数化表征研究工作表明。 ，这些静态参数并?能完整地表达皮革的各种手感特性。 而利用神经网络进?正确分类的前提，是其输入信号必须是可以充分而完整地表示所处?问题的特征参数。 同时，该网络结构中的输出层只有一个输出节点。 根据神经网络?论，当要进?多个模式分类时，神经网络相应的需要有同样多的输出节点数，这样?于表征所处?的分类问题。 当神经网络模型只提供一个输出节点时，由于要进?多个模式分类，这一输出节点输出的结果，与输入信号之间必定具有很强的非线性。 这样结构的神经网络训练结果往往?尽人意，?能很好地表征所处?的分类问题。 张晓镭教授在其皮革品质参数化表征研究基础上，采用组判别分析方法?，依据这些表征参数，构造成能够客观地表征皮革感官特性的具有统计意义的单一参数（判别值）。 利用该方法可将待评皮革归结为个等级中，同时还可以根据判别值，来比较各个皮革样品手感品质之间的差别。 近?来，神经网络在模式识别和模式分类中的应用越来越广。 在神经网络分类过程中，其输入信号的选取极为重要。 这些信号应能充分而合?地表征待分类问题的性质，它是正确分类的前提。 任何意义?明或?完善的参数，都将导致网络分类结果的偏差。 同时，由于神经网络结构灵活多样，每种结构都会显示出?同的处?问题的能?。 本文在张晓镭教授皮革手感特性参数化表征研究结果的基础上，选取了较为完整和科学的表征参数，通过多次试验分析，确定了皮革手感品质分类神经网络模型。 经过训练，该网络模型可以根据所选取的表征参数，准确地对皮革手感品质进?分类。 网络基本原?神经网络原?产生于世纪?代中期，是被采用最多的网络之一，具有很强的自学习、自适应、自组织能?，通过对样本的学习，能够掌握被学习对象的内在规?。 在模式识别和分类方面，网络具有强大的输入一输出映射能?。 它只需应用已知的模式对网络进?训练学习，网络就可以将一个输入模式映射到期望的输出模式，达到正确的识别和分类效果。 研究结果表明，一个层的网络可以完成任意维到维的映射。 因此层网络得到了广泛的应用。 网络是前馈多层网络和误差反向传播算法结合而成的一种神经网络，一般由输入层、隐含层和输出层组成，如图所示。 它的学习过程由正向传播和反向传播组成。 在正向传播图多层前向网络皮革手感品质神经网络分类皮革手感品质神经网络分类特征参数的选取大?的试验及相关性分析研究认为。 “。 ，皮革的感官特性（手感柔软、丰满及弹性）与皮革在特定?学状态下的?学参数有一定的相关性，皮革手感品质的各种特性，可相应的由。 、。 、，、。 及这项?学参数来表征。 其中皮革的弯曲常数（。 ）可以表征皮革的手感柔软性；皮革的压缩指数（。 ）可以表征皮革的手感丰满性；皮革的顶伸系数（）可以表征皮革的可延伸性；皮革的弯曲应?衰减常数（仪。 ）和衰减速率常数（），可以表征皮革的手感弹性。 基于以上研究，本文即选取皮革的。 、。 、。 、仅。 及的项?学参数，作为评价皮革手感品质的特征参数，利用神经网络构建皮革手感品质分类模型，对皮革手感品质进?综合评价。 皮革手感品质分类神经网络结构神经网络是多层前馈网络。 网络的性能与其输入、层数、每层中的神经节点数、激活函数、学习算法及期?万方数据簇壤中国皮革第卷望误差等，都有着密切的联系。 ?论表明，层网络可以逼近任何有?函数。 在模式识别或分类中，一般采用层神经网络。 神经网络输入层节点数一般取表征参数的个数，而其输出层节点数一般取分类类别的总数。 而隐层节点数的选择是根据设计经验和试验来确定，一般可根据以下公式进?设计?）其中，为隐节点数，为输入节点数，为输出节点数，。 是之间的常数。 实际上，由于神经网络的应用?论体系还?很完善，例如，如何选取适合所处?问题的激活函数，如何选取合适的学习算法，至今还没有成熟的?论。 所以对于实际问题，一般根据试验分析和比较，确定使网络具有训练速度快、训练误差和模拟误差较小的激活函数和学习算法等。 根据上述分析，由于皮革手感品质分类时选取了个表征参数，该网络输入层节点数为个。 本文按照检测法检测的结果将某加工厂的绵羊皮服装革分为类，所以该网络分类器的输出层神经节点数为。 隐层的神经节点数取个。 网络的期望输出表示为其中、和分别代表皮革手感品质综合评价结果等级优、良、中、差和劣。 网络的每一层神经节点的激活函数及该网络的学习函数，通过试验来确定。 皮革手感品质神经网络的训练和测试选定专家评定为个等级的绵羊服装革作为样品。 按标准切取样?表皮革手感品质神经网络分类器训练样本标号【。 等级优优优优良良良良中“中中中，善蒡荠差蒡尊劣劣劣劣块，在每个样块上至少对各个?学。 对所有的测试样本，该训练的参数分别测定组；并且将组测定网络评价结果与专家评定结果一致。 结果的算术平均值，作为该项?学参试验结果表明基于本文选定的表征参数的测定结果。 测定方法参见文献数的神经网络皮革手感品质分类模型，。 分别测定所有个样本的可准确地对皮革手感品质进?分类。 项?学参数。 这个样本的?学参数及期望目标如表所示。 利用神经网络工具箱构建上述结构的网络，选取?同的激活函数和学习函数；将表中的参数为训练样本对该网络模型进?训练。 再选定专家已评定的羊服装革个样品，分别测定这些样品的项?学参数。 根据这些样本?学参数对经过训练过的网络进?测试。 测试样本?学参数即测试结果如表所示。 试验结果及分析通过多次试验和模拟，当隐层神经节点个数为，输入层和隐层激活函数为正切函数，而输出层为函数时，学习算法采用优化算法（）时，训练速度非常快，仅经过次训练，均方误差已达到一，识别率为。 经过训练的网络对测试样本的测试结果如表所示，测试误差为一，识别率为总结通过对基于神经网络的皮革手感品质的分类方法进?研究，结果表明（）神经网络具有很好的非线性映射能?，尽管训练样本和测试样本中的数据非线性程度很大，但是通过对神经网络的训练，其测试的结果仍然较令人满意。 （）通过学习，网络获得了皮革手感品质分类知识，这些知识是以分布在网络内部的连接权值隐性表达的。 当学习收敛后，冻结神经网络的权值和阈值，使训练好的网络处于回想状态，对于一个给定的输入并产生一个输出，然后根据其输出确定手感品质类别。 （）皮革手感品质与柔软性、弹性和丰满性有关，所以在进?手感品质分类时特征参数的提取非常关键。 试验结果表明，利用。 、。 、。 和这个特征参数，可以对皮革手感万方数据第期黄勋等皮革手感品质神经网络分类方法麓麓鬃囊表皮革手感品质神经网络分类器测试样本及测试结果张晓镭，孙希雯，俞从正羊皮服装革的品质进?很好地分类。 （）基于。 、。 、。 和的个特征参数的神经网络模型结构为，输入层和隐层地激活函数取正切函数，输出层取函数。 该模型训练时间短，训练精度高，经过训练后其测试正确率很高。 参考文献，一，张晓镭，孙希雯，俞从正羊皮服装革的?学性能及其与弯曲柔软性的关系的研究中国皮革，（）张晓镭，孙希雯，俞从正，等羊皮服装革的弯曲应?松弛性能及其与（手感）弹性之关系研究西?轻工业学院学报，（）可延伸性能及其与（手感）可延伸性之关系的研究中国皮革，（）彭文利，张晓镭，吴清向皮革丰满性和柔软性测定原?及方法的研究中国皮革，（）张晓镭，孙希雯，俞从正羊皮服装革的压缩性能及其与丰满性的关系的研究西?轻工业学院学报，（）张晓镭，潘安民，俞从正羊皮服装革在制品压缩性能的研究中国皮革，（）苏真伟，殷国富人工智能在皮革手感测定中的应用中国皮革，（）张晓镭两组判别分析在皮革性能评价中的应用中国皮革，（）张立明人工神经网络的模型及其应用上海复旦大学出版社，西?轻工业学院，成都科技大学皮革?化分析?京轻工业出版社，（）！茔！笪！生！生！生！垂！璺！篁！塑！茔！篁！曼！曼！笪！垂！?万方数据皮革手感品质神经网络分类方法作者黄勋，张晓镭，王孟效，张勇，HUANG Xun，ZHANG Xiao-lei，WANG Meng-xiao，ZHANG Yong黄勋,张勇,HUANG Xun,ZHANG Yong(陕西科技大学机电工程学院,陕西,西安,710021)，张晓镭,ZHANG Xiao-lei(中国皮革和制鞋工业研究院,北京,100016)，王孟效,WANG Meng-xiao(陕西科技大学电器学院,陕西,西安,710021)刊名中国皮革英文刊名CHINA LEATHER年，卷(期)xx,36 (9)参考文献(12条)1.Lokanadam B.Subbramanian V.Nayar RC Compressibilitymeasurement andthe objectiveassessment ofsoftnessof light:leathers19882.Russell AE Theinfluence ofpensatory growthon certainhide andleather characteristics19883.张晓镭.孙希雯.俞从正羊皮服装革的力学性能及其与弯曲柔软性的关系的研究1994 (01)4.张晓镭.孙希雯.俞从正羊皮服装革的弯曲应力松弛性能及其与(手感)弹性之关系研究1994 (03)5.张晓镭.孙希雯.俞从正羊皮服装革的可延伸性能及其与(手感)可延伸性之关系的研究1994 (10)6.彭文利.张晓镭.吴清向皮革丰满性和柔软性测定原理及方法的研究期刊论文-中国皮革xx (0