Đang tải... (xem toàn văn)
ÐẠI HOC QUOC GIA HÀ N®I T ƢỜNG ÐẠI HỌC CÔNG NGH VƢƠNG CÔNG ÐỊNH NGHIÊN CỨU THUẬT TOÁN CÂY QUYẾT ÐỊNH SỬ DỤNG PHÂN TÍCH NGƢỠNG KÉP CHO ỨNG DỤNG PHÂN LOẠI HÀNH VI CỦA BÒ ẬN V N THẠC CÔNG NGH KỸ TH[.]
ÐẠI HOC QUOC GIA HÀ N®I T ƢỜNG ÐẠI HỌC CÔNG NGH - - VƢƠNG CÔNG ÐỊNH NGHIÊN CỨU THUẬT TOÁN CÂY QUYẾT ÐỊNH SỬ DỤNG PHÂN TÍCH NGƢỠNG KÉP CHO ỨNG DỤNG PHÂN LOẠI HÀNH VI CỦA BỊ ẬN V N THẠC CƠNG NGH KỸ THUẬT ÐI N TỬ, TRUYỀN THÔNG HÀ N I – 2017 ÐẠI HOC QUOC GIA HÀ N®I T ƢỜNG ÐẠI HỌC CÔNG NGH - - VƢƠNG CÔNG ÐỊNH NGHIÊN CỨU THUẬT TOÁN CÂY QUYẾT ÐỊNH SỬ DỤNG PHÂN TÍCH NGƢỠNG KÉP CHO ỨNG DỤNG PHÂN LOẠI HÀNH VI CỦA BÒ Ng nh: C ng Nghệ Kỹ thuật Ðiện tử, Truyền thông Chu n ng nh: ỹ thuật Viễn thơng Mã số: 60520208 ẬN V N THẠC CƠNG NGH KỸ THUẬT ÐI N TỬ, TRUYỀN THÔNG NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN ÐỨC TÂN HÀ N I – 2017 i LỜI NÓI ÐẦU Trong năm gần đâ , việc giám sát hoạt động gia súc trang trại lớn trở n n quan trọng v phổ biến Ðể nâng cao nguồn lợi kinh tế, người ta c ng ng c ng mở rộng chăn nu i gia súc với số lượng lớn Nếu sử dụng cách tru ền thống l giám sát sức khỏe cá thể gia súc cách quan sát trực tiếp đem áp dụng vào việc quản lý sức khỏe n ng trại lớn l việc khó khăn v kh ng hiệu Do việc đề xuất đề tài nghiên cứu khoa học phục vụ cho phát triển chăn nu i, kiểm soát gia súc, nhằm nâng cao suất, chất lượng giống; cải tiến kỹ thuật giống, chăm sóc, nu i dưỡng, thú …l điều cấp thiết Việc giám sát hành vi hàng ngày bò sữa giúp chủ trang trại biết tình trạng sức khoẻ chúng Nó giúp nơng dân có nhìn tồn diện sức khoẻ suốt q trình phát triển có biện pháp điều chỉnh chế độ chăm sóc phù hợp Nghiên cứu tập trung vào dự đoán hành vi bị việc sử dụng phân tích liệu từ thiết bị giám sát đeo cổ cho cá thể Thiết bị giám sát sử dụng cảm biến gia tốc chiều, liệu từ cảm biến n sử dụng để phân loại h nh vi đơn giản bò như: ăn, nằm đứng Trên thực tế có nhiều thuật tốn dùng để phân loại hành vi bò Trong luận văn này, sử dụng thuật toán định để phân loại h nh vi đứng, nằm v ăn bò Thuật tốn tìm ngưỡng định cách đồng thời Việc tìm ngưỡng đồng thời n giúp nâng cao độ xác so với phương pháp [1,9,10] tìm ngưỡng Ngồi thuật tốn thực so sánh liệu lấy cảm biến gia tốc [7] lấy mẫu với thời gian khác ii LỜI CÃM ƠN Xuất phát từ ý nghĩa thực tế việc quản lý, phân loại hành vi số lượng lớn bò, luận văn kết trình nghiên cứu lý luận thực tiễn cá nhân tác giả dựa bảo, hướng dẫn tận tình PGS.TS Trần Ðức Tân Thầ kh ng quản khó khăn, thời gian, cơng sức để giúp tơi hồn thành luận văn nà , nhân đâ , t i xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Ðức Tân Ðược thầy hướng dẫn niềm hạnh phúc cá nhân tác giả, lẽ thầy nhà giáo trẻ, mẫu mực, say mê nghiên cứu khoa học, người có phương pháp nghi n cứu, có nhiều đóng góp cho nghiệp nghiên cứu khoa học – hình mẫu cho chúng tơi noi theo T i c ng xin gửi lời cảm ơn đến thầ , c giáo bạn b lớp ỹ thuật viễn thông, hoa Ðiện Tử – Viễn Th ng, Trường Ðại Học C ng Nghệ, Ðại Học Quốc Gia Hà Nội có nhận x t, góp ý cho luận văn nà t i Cuối t i xin gửi lời cảm ơn đến gia đình t i, quan t i c ng tác, người tạo điều kiện cho t i học tập nghi n cứu Gia đình động lực cho t i vượt qua thử thách, lu n lu n ủng hộ động vi n t i hoàn thành luận văn nà iii LỜI CAM ÐOAN T i xin cam đoan luận văn nà sản phẩm trình nghiên cứu, tìm hiểu cá nhân hướng dẫn bảo thầ hướng dẫn, thầ c môn, khoa bạn b T i kh ng ch p tài liệu hay cơng trình nghiên cứu người khác để làm luận văn Nếu vi phạm, xin chịu trách nhiệm Vương C ng Ðịnh iv MỤC LỤC LỜI NÓI ÐẦU i LỜI CAM ÐOAN .iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC KÝ HI U VÀ CHŨ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BÃNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ viii CHƢƠNG I GIỚI THI U TỔNG QUAN 1.1 Ðặt vấn đề 1.2 Cấu trúc chung hệ thống .1 1.3 Nội dung thực .3 1.4 Tổ chức luận văn CHƢƠNG II THỰC HI N THUẬT TOÁN 2.1 Các đặc tính đặc trƣng 2.2 Lƣu đồ thuật toán 2.3 Hiệu hệ thống 2.4 Thực thuật toán 2.5 Kết thực thuật toán 2.5.1 Kịch mơ thuật tốn với liệu lấy mẫu 10 phút/lần 2.5.2 Kịch mơ thuật tốn với liệu lấy mẫu 05 phút/lần 13 2.5.3 Kịch mô thuật toán với liệu lấy mẫu 01 phút/lần 17 2.6 Nhận xét .21 CHƢƠNG III ÐÁNH GIÁ THUẬT TOÁN 22 3.1 Hiệu thuật toán tần số lấy mẫu khác 22 3.1.1 Hiệu thuật toán với liệu lấy mẫu 10 phút/lần .22 3.1.2 Hiệu thuật toán với liệu lấy mẫu 05 phút/lần .24 3.1.3 Hiệu thuật toán với liệu lấy mẫu 01 phút/lần .27 3.2 Hiệu thuật toán so với phƣơng pháp OC 31 KẾT LUẬN 35 TÀI LI U THAM KHÃO .36 v DANH MỤC CÁC KÝ HI U VÀ CHŨ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt Ðơn vị g Gravity of Earth Gia tốc trọng trường (1g = 9,8 m/s2) m/s2 DBA Dynamic Body Acceleration Gia tốc chuyển động m/s2 ODBA Overall Dynamic Body Acceleration Tổng gia tốc chuyển động toàn thân m/s2 VeDBA Vectorial Dynamic Body Acceleration Véc tơ tổng hợp gia tốc chuyển động toàn thân m/s2 SCAY Static Component of Gia tốc tĩnh theo the Acceleration in phương Y, the Y-axis chuẩn hóa theo g m/s2 ROC Receiver Operating Characteristic Vẽ đường cong đặc trưng Cont Contour plot Vẽ đường viền SVM supported vector machine Máy véc tơ hỗ trợ k-mean K phân cụm (là thuật tốn) TN True negative Âm tính thật TP True positive Dương tính thật FN False negative Âm tính giả FP False positive Dương tính giả Sen Sensitivity Ðộ nhạy % vi Pre Precision Ðộ xác % Spe Specificity Ðộ rõ % Max Maximum Giá trị lớn TPR True positive rate Tỉ lệ độ nhạy % FPR False positive rate Tỉ lệ báo động giả % vii DANH MỤC CÁC BÃNG Bảng 2.1 Các giá trị ngưỡng liệu lấy mẫu 10 phút/lần 12 Bảng 2.2 Các giá trị ngưỡng liệu lấy mẫu 05 phút/lần 16 Bảng 2.3 Các giá trị ngưỡng liệu lấy mẫu 01 phút/lần 20 Bảng 3.1 Hiệu thuật toán quan tâm đến độ nhạy với liệu lấy mẫu 10 phút/lần 22 Bảng 3.2 Hiệu thuật tốn quan tâm đến độ xác với liệu lấy mẫu 10 phút/lần 23 Bảng 3.3 Hiệu thuật toán quan tâm đến độ rõ với liệu lấy mẫu 10 phút/lần 24 Bảng 3.4 Hiệu thuật toán quan tâm đến độ nhạy với liệu lấy mẫu 05 phút/lần 25 Bảng 3.5 Hiệu thuật tốn quan tâm đến độ xác với liệu lấy mẫu 05 phút/lần 26 Bảng 3.6 Hiệu thuật toán quan tâm đến độ rõ với liệu lấy mẫu 05 phút/lần 26 Bảng 3.7 Hiệu thuật toán quan tâm đến độ nhạy với liệu lấy mẫu 01 phút/lần 27 Bảng 3.8 Hiệu thuật tốn quan tâm đến độ xác với liệu lấy mẫu 10 phút/lần 28 Bảng 3.9 Hiệu thuật toán quan tâm đến độ rõ với liệu lấy mẫu 01 phút/lần 29 Bảng 3.10 Hiệu hệ thống với chu kỳ lấy mẫu khác .30 Bảng 3.11 Ví dụ so sánh giá trị ngưỡng thực thuật toán 32 Bảng 3.12 Hiệu hệ thống so sánh thuật toán 33 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Hệ thống quản lý chăn nu i bò .2 Hình 1.2 Vị trí gắn cảm biến cổ bị [1] Hình .Ðịnh hướng cảm biến gắn cổ bò, thay đổi đứng (a) nằm (b) [1] .5 Hình Lưu đồ thuật tốn xác định hành vi bò .6 Hình 2.3 Sự thay đổi giá trị VeDBA với liệu lấy mẫu 10 phút/lần Hình 2.4 Sự thay đổi giá trị SCAY với liệu lấy mẫu 10 phút/lần 10 Hình 2.5 Sự thay đổi giá trị ngưỡng theo độ nhạy, liệu lấy mẫu 10 phút/lần .10 Hình 2.6 Sự thay đổi giá trị ngưỡng theo độ xác, liệu lấy mẫu 10 phút/lần 11 Hình 2.7 Sự thay đổi giá trị ngưỡng theo độ rõ, liệu lấy mẫu 10 phút/lần 11 Hình 2.8 Sự thay đổi giá trị ngưỡng theo trung bình tham số, liệu lấy mẫu 10 phút/lần 12 Hình 2.9 Sự thay đổi giá trị VeDBA với liệu lấy mẫu 05 phút/lần 13 Hình 2.10 Sự thay đổi giá trị SCAY với liệu lấy mẫu 05 phút/lần 14 Hình 2.11 Sự thay đổi giá trị ngưỡng theo độ nhạy, liệu lấy mẫu 05 phút/lần .14 Hình 2.12 Sự thay đổi giá trị ngưỡng theo độ xác, liệu lấy mẫu 05 phút/lần15 Hình 2.13 Sự thay đổi giá trị ngưỡng theo độ rõ, liệu lấy mẫu 05 phút/lần 15 Hình 2.14 Sự thay đổi giá trị ngưỡng theo trung bình tham số, liệu lấy mẫu 05 phút/lần 16 Hình 2.15 Sự thay đổi giá trị VeDBA với liệu lấy mẫu 01 phút/lần 17 Hình 2.16 Sự thay đổi giá trị SCAY với liệu lấy mẫu 01 phút/lần 18 Hình 2.17 Sự thay đổi giá trị ngưỡng theo độ nhạy, liệu lấy mẫu 01 phút/lần .18 Hình 2.18 Sự thay đổi giá trị ngưỡng theo độ xác, liệu lấy mẫu 01 phút/lần19 Hình 2.19 Sự thay đổi giá trị ngưỡng theo độ rõ, liệu lấy mẫu 01 phút/lần 19 Hình 2.20 Sự thay đổi giá trị ngưỡng theo trung bình tham số, liệu lấy mẫu 01 phút/lần 20 Hình Ðường cong ROC xác định ngưỡng A theo độ nhạy tốt nhất, liệu lấy mẫu 10 phút/lần [1] .31 Hình Ðường cong ROC xác định ngưỡng B theo độ nhạy tốt nhất, liệu lấy mẫu 10 phút/lần [1] .32