Fiber-reinforced ceramic-matrix composites are advanced materials resistant to high temperatures, with application to aerospace engineering. Their analysis depends on the detection of embedded fibers, with semi-supervised techniques usually employed to separate fibers within the fiber beds. Here we present an open computational pipeline to detect fibers in ex-situ X-ray computed tomography fiber beds. To separate the fibers in these samples, we tested four different architectures of fully convolutional neural networks. When comparing our neural network approach to a semi-supervised one, we obtained Dice and Matthews coefficients greater than $92.28 \pm 9.65\%$, reaching up to $98.42 \pm 0.03 \%$, showing that the network results are close to the human-supervised ones in these fiber beds, in some cases separating fibers that human-curated algorithms could not find. The software we generated in this project is open source, released under a permissive license, and can be freely adapted and re-used in other domains. All data and instructions on how to download and use it are also available.


翻译:纤维强化陶瓷矩阵复合材料是耐高温的先进材料,适用于航空航天工程。其分析取决于对嵌入纤维的检测,通常使用半监督技术在纤维床内分离纤维。在这里,我们展示了一个开放式的计算管道,用于检测在原X光中检测纤维,计算成透视纤维床。为了分离这些样品中的纤维,我们测试了四套完全革命性神经网络的不同结构。在将我们的神经网络方法与半监督的神经网络方法相比较时,我们获得了超过92.28\pm 9.65 美元的迪斯和马修斯系数,达到98.42\pm0.03 美元,显示网络结果接近于这些纤维床的人类监督纤维床,有时分离出人类加工算法无法找到的纤维。我们在这个项目中生成的软件是开放源,在许可下发布,可以自由调整和再用于其他领域。所有关于如何下载和使用的数据和指示也是可用的。

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神经网络(Neural Networks)是世界上三个最古老的神经建模学会的档案期刊:国际神经网络学会(INNS)、欧洲神经网络学会(ENNS)和日本神经网络学会(JNNS)。神经网络提供了一个论坛,以发展和培育一个国际社会的学者和实践者感兴趣的所有方面的神经网络和相关方法的计算智能。神经网络欢迎高质量论文的提交,有助于全面的神经网络研究,从行为和大脑建模,学习算法,通过数学和计算分析,系统的工程和技术应用,大量使用神经网络的概念和技术。这一独特而广泛的范围促进了生物和技术研究之间的思想交流,并有助于促进对生物启发的计算智能感兴趣的跨学科社区的发展。因此,神经网络编委会代表的专家领域包括心理学,神经生物学,计算机科学,工程,数学,物理。该杂志发表文章、信件和评论以及给编辑的信件、社论、时事、软件调查和专利信息。文章发表在五个部分之一:认知科学,神经科学,学习系统,数学和计算分析、工程和应用。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/nn/
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