Ідентифікація типу аварії на об'єктах критичної інфраструктури за допомогою прихованих моделей Маркова.

  • В. Лабжинський Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут ім. Ігоря Сікорського" https://orcid.org/0000-0003-0970-770X
Ключові слова: об’єкти критичної інфраструктури, аварійний стан, аномальні патерни, функція густини ймовірності,прихована марковська модель, прихована полумарковська модель, змішана модель Гауса.

Анотація

Розглянуто сучасні методи розпізнавання аномальних патернів у зразках кодових послідовностей для ідентифікації типу аварії на об'єктах критичної інфраструктури за допомогою прихованих марковських моделей. Представлена комплексна методика, що базується на аналізі функції густини ймовірності аномальних паттернів, що застосовується у прихованій марковській та напівмарковській моделі. Вказано, що зазначений підхід дозволяє визначити функцію часової залежності рядів даних, відповідно класифікація проводиться на основі наборів аномальних даних, що не відповідають класам навчальної вибірки. На основі математичної моделі показано, що представлена методика надає можливість оптимізувати ефективність розпізнавання аномальних паттернів при ідентифікації аварійного стану на об'єкті інфраструктури.

Посилання

Ji, Y., &Zheng, S. (2021). Distributed Mode-Dependent Event-Triggered Passive Filtering for Flexible Manipulator with Semi-Markov Parameters. Sensors, 21(6), 2058. https://doi.org/10.3390/s21062058.

Cubero, S. N. (2015). A Mobile Manipulator Arm for Assisting the Frail Elderly and Infirm. Machine Vision and Mechatronics in Practice, 135–147. https://doi.org/10.1007/978-3-662-45514-2_12.

Siddique, M.N., Hossain, M.A., Alam, M.S., &Tokhi, M.O. (2007). Hidden Markov Model based Fuzzy Controller for Flexible-link Manipulator. Advances in Climbing and Walking Robots. https://doi.org/10.1142/9789812770189_0074.

Putra, P. U., Shima, K., &Shimatani, K. (2018). Markerless Human Activity Recognition Method Based on Deep Neural Network Model Using Multiple Cameras. 2018 5th International Conference on Control, Decision and Information Technologies (CoDIT). https://doi.org/10.1109/codit.2018.8394780.

Luísa Gomes, A., Paixão, V., &Gamboa, H. (2015). Human Activity Recognition Based on Novel Accelerometry Features and Hidden Markov Models Application. Proceedings of the International Conference on Bio-Inspired Systems and Signal Processing. https://doi.org/10.5220/0005215800760085.

Uddin, Z., & Kim, T.S. (2011). Continuous Hidden Markov Models for Depth Map-Based Human Activity Recognition. Hidden Markov Models, Theory and Applications. https://doi.org/10.5772/14993.

Tao Xiang,&Shaogang Gong. (2008). Video Behavior Profiling for Anomaly Detection. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 30(5), 893–908. https://doi.org/10.1109/tpami.2007.70731.

Shima, K., & Aoki, T. (2014). A novel classification method with unlearned-class detection based on a gaussian mixture model. 2014 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC). https://doi.org/10.1109/smc.2014.6974510

Lee, S., Shin, D., & Shin, D. (2019). Sensor-based Abnormal Behavior Detection Using Autoencoder. Proceedings of the Tenth International Symposium on Information and Communication Technology -SoICT 2019. https://doi.org/10.1145/3368926.3369661

Bae, J., &Tomizuka, M. (2010). Gait Phase Analysis based on a Hidden Markov Model. IFAC Proceedings Volumes, 43(18), 746–751. https://doi.org/10.3182/20100913-3-us-2015.00014.

Mukaeda, T., &Shima, K. (2017). A novel hidden Markov model-based pattern discrimination method with the anomaly detection for EMG signals. 2017 39th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC). https://doi.org/10.1109/embc.2017.8036975.

Shun-Zheng Yu, & Kobayashi, H. (2006). Practical implementation of an efficient forward-backward algorithm for an explicit-duration hidden Markov model. IEEE Transactions on Signal Processing, 54(5), 1947–1951. https://doi.org/10.1109/tsp.2006.872540

Mukaeda, T., Shima, K., Miyajima, S., Hashimoto, Y., Tanaka, T., Tani, N., & Izumi, H. (2020). Development of an anomaly detection method with a novel hidden semi-Markov model incorporating unlearned states. 2020 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII). https://doi.org/10.1109/sii46433.2020.9026303.

Luati, A., &Novelli, M. (2021). Explicit-duration Hidden Markov Models for quantum state estimation. Computational Statistics & Data Analysis, 158, 107183. https://doi.org/10.1016/j.csda.2021.107183.

Yu, S.-Z. (2016). Conventional HSMMs**To distinguish the conventional HSMMs from HMMs, we will call explicit duration HMM as “explicit duration HSMM,” variable transition HMM as “variable transition HSMM,” and residual time HMM as “residual time HSMM” in the rest of this book. Hidden Semi-Markov Models, 103–120. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-802767-7.00005-x.

Gao, J., Teng, D., &Ertin, E. (2018). A Probabilistic Approach for Heart Rate Variability Analysis Using Explicit Duration Hidden Markov Models. 2018 IEEE Statistical Signal Processing Workshop (SSP). https://doi.org/10.1109/ssp.2018.8450781.

Dewar, M., Wiggins, C., & Wood, F. (2012). Inference in Hidden Markov Models with Explicit State Duration Distributions. IEEE Signal Processing Letters, 19(4), 235–238. https://doi.org/10.1109/lsp.2012.2184795.
Опубліковано
2021-10-28
Як цитувати
Лабжинський, В. (2021). Ідентифікація типу аварії на об’єктах критичної інфраструктури за допомогою прихованих моделей Маркова . КОМП’ЮТЕРНО-ІНТЕГРОВАНІ ТЕХНОЛОГІЇ: ОСВІТА, НАУКА, ВИРОБНИЦТВО, (44), 25-29. https://doi.org/10.36910/6775-2524-0560-2021-44-04