I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b er   20 25 ,   p p .   4 8 1 3 ~ 4 8 2 8   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 15 i 5 . pp 4 8 1 3 - 4 8 2 8           4813       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   O ptimi zing   int er net  o things   ba se d ga s sens o rs: dee p learning   a nd perf o rma nce   o ptimiza tion stra t eg ies       M a ria m   M .   Abdella t if 1 ,6 ,   M ehm et   Ak if   Çif çi 2 , 3 ,   Asm a a   A.   I bra him 1 ,   H a ny   M .   H a rb 4 ,   Abeer   S.  Desuk y 1, 5   1 F a c u l t y   o f   S c i e n c e ,   A l - A z h a r   U n i v e r si t y ,   C a i r o,   E g y p t   2 En g i n e e r i n g   a n d   I n f o r mat i c s   D e p a r t men t ,   K l a i p ė d o s V a l s t y b i n ė   K o l e g i j a / H i g h e r   E d u c a t i o n   I n st i t u t i o n ,   K l a i p ė d a ,   L i t h u a n i a   3 D e p a r t m e n t   o f   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g   a n d   N a t u r a l   S c i e n c e s ,   B a n d ı r m a   O n y e d i   E y l ü l   U n i v e r s i t y ,   B a l ı k e s i r ,   T ü r k i y e   4 F a c u l t y   o f   En g i n e e r i n g ,   A l - A z h a r   U n i v e r si t y   ( B o y s) ,   C a i r o ,   E g y p t   5 H i g h e r   I n st i t u t e   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e   a n d   I n f o r m a t i o n   S y st e ms,   C a i r o ,   E g y p t   6 El S e w e d y   U n i v e r s i t y   o f   T e c h n o l o g y ,   C a i r o ,   E g y p t       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 1 0 ,   2 0 2 4   R ev is ed   J u n   1 8 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   J u n   3 0 ,   2 0 2 5       Th e   ra p id   g ro wt h   o i n d u strializ a ti o n   a n d   in tern e o t h in g (Io T)  d riv e n   a d v a n c e m e n ts  in   I n d u stry   5 . 0   n e c e ss it a tes   e fficie n a n d   u s e r - frien d ly   e n g in e e rin g   s o lu ti o n s.  G a lea k a g e   i n c id e n ts   in   c o a m in e s,   c h e m ica e n terp rise s,  a n d   h o u se h o ld s   p o se   sig n ifi c a n t   risk s   to   e c o sy ste m a n d   h u m a n   sa fe ty ,   e m p h a siz in g   t h e   n e e d   f o a u to m a ted   a n d   ra p id   g a s - ty p e   d e tec ti o n .   Trad it io n a d e tec ti o n   m e th o d r e ly   o n   si n g le - so u rc e   d a ta  a n d   fo c u o n   iso late d   sp a ti a l   o tem p o ra fe a tu re s,  li m it in g   a c c u ra c y .   T h is  p a p e r   p ro p o se s   a   m u lt imo d a a rti ficia in telli g e n c e   (AI)   fu sio n   tec h n i q u e   c o m b i n in g   p re - train e d   c o n v o l u ti o n a l   n e u ra l   n e two rk s   (CNN s),  su c h   a s   VG G 1 6 ,   wi th   a   d e e p   n e u ra n e two rk   (DN N)  m o d e l.   Th e   p a rti c le  sw a rm   o p t imiz a ti o n   (P S O )   a lg o rit h m   o p t imiz e CNN   h y p e rp a ra m e ters ,   o u tp e rfo rm in g   trad it i o n a tri a l - a n d - e rro m e t h o d s.  T h e   sy ste m   a d d re ss e c h a ll e n g e p o se d   b y   g a se b e in g   o d o rles s,  c o lo rles s,  a n d   tas tele ss ,   wh ich   li m it   c o n v e n ti o n a h u m a n   d e tec ti o n   m e th o d s.  By   le v e ra g in g   se n so f u sio n ,   th e   late   fu sio n   tec h n iq u e   in teg ra tes   d isti n c n e two r k   a rc h it e c tu re fo u n ifi e d   g a i d e n ti fica ti o n .   Ex p e rime n t a re su lt d e m o n stra te  9 5 %   a c c u ra c y   u sin g   DN with   g a se n so d a ta,  9 6 %   with   o p ti m ize d   VG G 1 6   u sin g   th e rm a ima g in g ,   a n d   9 9 . 5 %   th ro u g h   m u lt imo d a late   fu si o n .   Th is  Io T - e n h a n c e d   so l u ti o n   o u t p e rfo r m sin g le - se n so a p p r o a c h e s,  o ffe rin g   a   ro b u st  a n d   re li a b le  g a lea k a g e   d e tec ti o n   sy ste m   su it a b le fo r   in d u strial   a n d   sm a rt  c it y   a p p li c a ti o n s .   K ey w o r d s :   Ar tific ial  in tellig en ce     Dee p   lear n in g   I n ter n et  o f   th in g s     L ate  f u s io n   Mu ltimo d al  d ata  f u s io n   Par ticle  s war m   o p tim izatio n     T r an s f er   lear n i n g   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ma r iam   M.   Ab d ellatif   Facu lty   o f   Scien ce ,   Al - Azh ar   Un iv er s ity   C air o ,   E g y p t   E m ail:  m ar iem m o h am m ed 9 7 4 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   th r ap id ly   a d v an ci n g   in te r n et  o f   th in g s   ( I o T )   e r a,   g as  s en s o r s   h av b ec o m cr u cial  in   v ar io u s   s ettin g s ,   f r o m   h o m es  to   h ea lth ca r f ac ilit ies   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   T h ese   s en s o r s   ar v ital  f o r   d etec tin g   h ar m f u g ases   an d   en s u r in g   air   q u ality ,   b u t   f ac e   ch allen g es  lik e   cr o s s - s en s itiv ity   an d   lim ited   s elec tiv ity   [ 3 ] .   T o   o v er co m th ese,   s m ar g as  s en s in g   in teg r ates  s en s o r   ar r ay s ,   s ig n al  p r o ce s s in g ,   an d   m ac h in lear n in g ,   en h a n cin g   p r ec is io n   a n d   s en s itiv ity .   Desp ite  tech n o lo g ical  ad v an ce m en ts ,   g as  leak ag r em ain s   s ig n if ican r is k ,   ca u s in g   in d u s tr ial  d is aster s   an d   en v ir o n m e n tal  h ar m   [ 4 ] .   E f f icien an d   au to m ated   g as  leak   d etec tio n   s y s tem s   ar ess en tial  f o r   s af ety .   R ec en in n o v atio n s   in clu d m etal  o x id s em ico n d u cto r   ( MO X)   s en s o r s   in   “e lectr o n ic  n o s e”   ( e - n o s e s etu p s ,   wh ich   u s g as sen s o r   a r r ay s ,   s ig n al  p r o ce s s in g   m o d u les,  an d   p atter n   r ec o g n itio n   s y s tem s   [ 5 ] Ar tific ial   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 :   4 8 1 3 - 4 8 2 8   4814   in tellig en ce   ( AI )   tech n iq u es  h av f u r th er   im p r o v ed   g as  d etec tio n ,   with   ap p licatio n s   in   m u ltip le  in d u s tr ies     [ 6 ] [ 8 ] .   AI   e n h an c es  th e   e - n o s e 's  ab ilit y   to   ac cu r ately   id en tify   a n d   class if y   g ases ,   cr u cial  f o r   p r e v en tin g   ac cid en ts   an d   h ea lth   r is k s .   P r ev io u s   m et h o d s   r elied   o n   s i n g le  d ee p   lear n in g   ( DL )   m o d els,  b u t   co m b i n in g   m u ltip le  DL   s tr u ctu r es  h as  im p r o v e d   d etec tio n   ac cu r ac y   [ 5 ] .   I n teg r atin g   s p atial,   s p ec tr al,   an d   tem p o r al  d at a   en h an ce s   p e r f o r m an ce ,   an d   r ed u cin g   attr ib u te   s izes  in cr ea s es  r ec o g n itio n   ac cu r ac y   [ 9 ] .   A n   AI - d r iv e n   ap p r o ac h   u s in g   DL   f r am ew o r k s   n o w   in teg r ates d ata  f r o m   d i v er s s o u r ce s ,   co m b i n in g   g as sen s o r s   an d   th er m al   im ag in g   f o r   ef f ec tiv e   g as   d et ec tio n .   T h ese  ad v a n ce m en ts   p r o v id e   v al u ab le  i n s ig h ts   in t o   en h an cin g   s af ety   m ea s u r es  an d   d ev elo p in g   r o b u s g as - s en s in g   s o lu tio n s .   I n   th is   ap p r o ac h ,   two   in d ep en d e n m o d els  ar f ir s tr ain ed   o n   t h eir   r esp ec tiv d atasets .   T h g as  s en s o r s   m o d el  p r o ce s s es  th s eq u en tial  d ata  co llected   f r o m   v ar io u s   g as  s en s o r s   o v er   tim e,   ex tr ac tin g   v al u ab le  tem p o r al  p atter n s   an d   tr e n d s   r elate d   to   g as  co n ce n tr atio n s .   On   th o th er   h an d ,   th t h er m a ca m er m o d el  an aly ze s   th t h er m al  im ag es  ca p tu r ed   b y   th ca m er a,   d etec tin g   tem p er atu r v ar iatio n s   th at  m a y   in d icate   g as  leak s   o r   an o m al ies.  Af ter   tr ain in g ,   b o th   m o d el s   ar u s ed   to   m a k e   p r ed ictio n s   o n   t h s am e   s et  o f   test   s am p les  o r   d ata   in s tan c es.  T h g as  s en s o r s   m o d el  p r o v id es  p r ed ictio n s   b ased   o n   its   s eq u en ce   d ata  a n aly s is ,   wh ile  th th er m al   ca m er m o d el  g e n er ates  p r e d ictio n s   b ased   o n   its   in ter p r etatio n   o f   th e   th er m al   i m ag es.  T h e   p r ed ictio n s   f r o m   b o th   m o d els  a r th e n   c o m b in ed   o r   f u s ed   u s in g   a   late  f u s io n   tech n iq u e.   L ate  f u s io n   b etwe en   g as  s en s o r s   s eq u en ce   d ata  a n d   th e r m al  ca m er im ag es  d ata  is   p ar ticu lar ly   v alu ab le   in   r ea l - wo r ld   s ce n ar i o s   wh er e   m u lti p le  s o u r ce s   o f   in f o r m atio n   ar av ailab le,   an d   th e   f u s io n   o f   th ese  d iv e r s d ata   s o u r ce s   ca n   p r o v id e   m o r e   co m p r eh e n s iv a n d   r eliab le  g as  leak   d etec tio n   s o lu tio n .   Ho wev er ,   th e f f ec tiv en ess   o f   th late  f u s io n   [ 1 0 ]   ap p r o ac h   r elies  o n   ca r ef u lly   d esig n in g   th f u s io n   s tr ateg y   an d   en s u r in g   th at  t h m o d els  ar well - tr ain e d   o n   th e ir   r esp ec tiv d atasets   to   ca p tu r r elev an p atter n s   an d   f ea tu r es sp ec if ic  to   ea ch   m o d ality .   T h e   s ig n if ican t c o n t r ib u tio n s   o f   th is   r esear ch   ar a s   f o llo ws:   a.   T h e   p a r t i c l e   s wa r m   o p t i m i za t i o n   ( P S O )   al g o r i t h m   is   u t il i z e d   to   f i n e - t u n e   v a r i o u s   h y p e r p a r am e t e r s   ass o c i a te d   w i t h   t h e   VG G 1 6   m o d e l .     b.   p io n ee r i n g   AI - d r i v en   f r am ewo r k   th at   in teg r ates  two   d is tin ct  m o d alities   is   in tr o d u ce d   to   b o ls ter   th e   r o b u s tn ess   an d   d e p en d a b ilit y   o f   g as d etec tio n .   c.   T h u s o f   late  f u s io n   tech n i q u es  f o r   g as  d etec tio n   an d   t h i d en tific atio n   o f   leak ed   g ases   ar d em o n s tr ated   b y   lev er a g in g   th e   o u tp u ts   o f   d ee p   lear n in g   ar ch itectu r es VG G1 6   an d   d ee p   n eu r al  n etwo r k   ( DNN) .     d.   Mo r ac cu r ate  a n d   ef f ec tiv d etec tio n   o f   g as is   ac h iev e d   b as ed   o n   t h p r o p o s ed   a p p r o ac h e s .   T h s tr u ctu r o f   t h is   p ap er   is   o r g an ized   as  f o llo ws:   s ec tio n   2   p r o v id es  r ev iew  o f   r elate d   r esear ch .   Sectio n   3   co v e r s   th f u n d am en tals   an d   b ac k g r o u n d   o f   D NN co n v o lu tio n al  n eu r al  n et wo r k s   ( C NNs) ,   an d   PS O.   Sectio n   4   d escr ib es  th d ataset  u s ed   in   th ex p er im e n ts .   Sectio n   5   p r esen ts   th p r o p o s ed   ap p r o ac h   f o r   d iag n o s in g   p lan d is ea s es.  Se ctio n   6   f o cu s es  o n   th a n aly s is   an d   d is cu s s io n   o f   ex p er im e n tal  r esu lts .   L astl y ,   s ec tio n   7   o f f e r s   th co n cl u d in g   r em ar k s .       2.   RE L AT E D   WO RK S   N u m e r o u s   s t u d i e s   h a v e   i n v es t ig a t e d   t h e   i n t e g r a t i o n   o f   c h e m ic a l   a n d   s u b s t a n ce - d e t e c ti n g   s en s o r s   i n t o   I o T   p l a t f o r m s .   F o r   e x a m p l e ,   V e n k a t as u b r a m a n i a n   e t   a l .   [ 1 1 ]   e n h a n c e s   d e t e c ti o n   a n d   m a n a g e m e n t   o f   b r e a k d o w n s   i n   i n d u s t r i a I o T   ( I I o T )   d e v i c e s   u s i n g   r e al - t im e   s e n s o r   d a t a   f o r   d e ci s i o n - m a k i n g ,   a d d r e s s i n g   c h a l l e n g e s   l i k e   d e n o is i n g   a n d   m i s s i n g   d a t a   wi t h   p r e p r o c e s s i n g   a n d   d a t a   f u s i o n   te c h n i q u e s .   M o d e ls   l i k P r o p e n s i t y N e t ,   D NN ,   a n d   C NN   l o n g   s h o r t - t e r m   m e m o r y   ( C N N - L S T M )   a r e   u s e d ,   p r o v i n g   e f f e c t i v e   w it h   C ase  W es t e r n   R e s e r v e   U n i v e r s it y   ( C W R U )   d a t a   f o r   f a u l t   d e t e c ti o n .   I n   [ 1 2 ] ,   t h e   f o c u s   i s   o n   h a z a r d o u s   g a s   l e a k a g e ,   e m p h a s i z i n g   s a f et y   i n   c h e m i c al   i n d u s t r i e s .   T h e   s t u d y   p r o p o s es   a n   I o T - b as e d   s t r at e g y   u s i n g   an   A r d u i n o   U NO   R 3   a n d   s e n s o r s   t o   m o n i t o r   g as e s   l i k e   NO 2   a n d   c a r b o n   m o n o x i d e .   M a c h i n l e a r n i n g   e n h a n c e s   d a t a   ac c u r a c y ,   a n d   h y b r i d   h i d d e n   M a r k o v   a n d   A I   m o d e l s   i m p r o v e   e r r o r   d e t e c t i o n .   S t u d i e s   a ls o   c o m b i n e   g a s   s e n s o r s   a n d   t h e r m a i m a g i n g   f o r   g a s   d e t e ct i o n .   F o r   i n s t a n c e ,   P e n g   e t   a l .   [ 1 3 ]   u s es   C N t o   c a t e g o r i z g a s es   u s i n g   e i g h t   s e n s o r s ,   w h i l [ 1 4 ]   e m p l o y s   v a r i o u s   D L   m o d e l s ,   i n c l u d i n g   C NN ,   L S T M ,   an d   a u t o e n c o d e r s   f o r   g as  l e a k   d e t e c t i o n ,   a c h i e v i n g   n o t a b l e   a c c u r a c y .   R es e a r c h es  l i k e   in   [ 1 5 ]   a n d   [ 1 6 ]   u t i l i z C N N   a n d   L S T M   f o r   e x t r a c ti n g   s p a t i a l - t e m p o r a l   i n f o r m a t i o n   f r o m   s p a r s e   d at a .   R es e a r c h e s   l i k e   [ 1 7 ]   a n d   [ 1 8 ]   e x p l o r e   m a c h i n e   l e a r n i n g   te c h n i q u e s   f o r   a n a l y z i n g   i n f r a r e d   ( I R )   t h e r m a i m a g es   i n   g a s   d et e c ti o n .   B i n   et   a l [ 1 9 ]   in t r o d u c e s   t e n s o r - b as e d   le a k ag e   d e t e c ti o n   m e t h o d   w i t h   R e s N e t 5 0   f o r   g a s   i d e n t if i c a t i o n ,   a n d   L i u   e t   a l .   [ 2 0 ]   u s e s   a n   I R   t h e r m a l   i m a g i n g   s y s te m   w i t h   d i v e r s m a c h i n e   l e a r n i n g   al g o r i t h m s   f o r   d e t e c t i n g   f la m m a b l e   g as   lea k s .   I n   [ 2 1 ] ,   p a t t e r n   r ec o g n i t io n   t e c h n i q u e s   l i k e   r a n d o m   f o r e s t ,   s u p p o r t   v e c t o r   m a c h i n e   ( SV M ) ,   a n d   s h a l l o w   m u l t i - l a y e r   p e r ce p t r o n   a l g o r i t h m s   i d e n ti f y   g a s es   a l o w   c o n c e n t r a t i o n s   u s i n g   a   Sn O 2   g a s   s e n s o r ,   w it h   a r t i f i cia l   n e u r a l   n e t w o r k s   a c h i e v i n g   h i g h   e f f e c t i v e n e s s .   R e l at e d   s t u d i es   [ 2 2 ]   a n d   [ 2 3 ]   u s e   p a t t e r n   r e c o g n i t i o n   m e t h o d s   f o r   c l a s s i f y i n g   g r a v i t a ti o n a l   s e a r c h   a l g o r i t h m   ( G S A )   d at a .   M o r e o v e r ,   Ni k o l o p o u l o s   e t   a l .   [ 2 4 ]   i n v es t i g at e s   t h e r m a l   i m a g i n g   f o r   g as   l e a k ag e   d e t e c t i o n ,   u s i n g   VGG - 1 6   a n d   k - N N   f o r   cl as s i f y i n g   g a s e s   w it h   h i g h   a c c u r a c y ,   d e p e n d i n g   o n   t h e   s p e c i f i c   a p p l i c a t i o n   a n d   t r a d e - o f f s   b e t w e e n   c o m p u t a t i o n a l   c o s t   a n d   p e r f o r m a n c e .   T h e s e   s t u d i e s   i ll u s t r a t e   t h e   s y n e r g y   b e t w ee n   a d v a n c e d   s e n s o r   t e c h n o l o g y   a n d   a n a l y t i c a l   t e c h n i q u e s   f o r   e n h a n c i n g   i n d u s t r i al  s a f e t y   a n d   g a s   d et e c ti o n   c a p a b i l i ti e s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Op timiz in g   in tern et  o f th in g s   b a s ed   g a s   s en s o r s :   d ee p   le a r n in g   a n d     ( Ma r ia M.  A b d ell a tif )   4815   3.   B AS I CS   AND  B ACK G RO U ND   3 . 1 .     I nte rnet   o f   t hin g s   T h in ter n et  o f   th i n g s   ( I o T )   c o n n ec ts   d ev ices  an d   s y s tem s ,   en ab lin g   s ea m less   co m m u n icatio n ,   d at a   ex ch an g e ,   an d   in tellig en d e cisi o n - m ak in g   b y   lin k in g   p h y s ical  o b jects  wi th   s en s o r s   a n d   ac tu ato r s   to   th in ter n et.   I n   ter m s   o f   ar ch itect u r e,   I o T   co n s is ts   o f   s ev er al  in ter co n n ec ted   co m p o n en ts   [ 2 5 ] .   At  th f o u n d atio n   ar s en s o r s   an d   ac tu ato r s ,   wh ich   ca p tu r d ata  s u ch   as  tem p er atu r an d   m o tio n ,   an d   en ab le  p h y s ical  ac tio n s   b ased   o n   th is   d ata.   T h ese  d ev ices  r ely   o n   c o n n ec tiv ity   m ec h an is m s   lik W i - Fi,  B lu eto o th ,   o r   ce llu la r   n etwo r k s   to   co m m u n icate   an d   tr an s m it  d ata  e f f icien tly .   On ce   tr an s m itted ,   clo u d   c o m p u tin g   p latf o r m s   s to r e   an d   p r o ce s s   th is   d ata,   p r o v id in g   th co m p u tatio n al  p o wer   n ec ess ar y   f o r   r ea l - tim in s ig h ts .   Data   an aly tics   p lay s   cr u cial  r o le   at  th is   s tag e,   wh er e   m ac h i n lear n i n g   tech n iq u es  ar em p lo y e d   to   ex tr ac m ea n in g f u l   p atter n s   an d   s u p p o r p r ed icti v ac tio n s .   T h f in al  lay er   in v o lv es  u s er   in ter f ac es,  s u ch   as  ap p licatio n s   an d   d ash b o ar d s ,   wh ich   f ac ilit ate  r em o te  m o n ito r in g   an d   m a n ag em en o f   I o T   s y s tem s .   I o T   a p p licatio n s   s p an   a   wid r an g o f   in d u s tr ies,  in clu d in g   s m ar cities wh er e   th ey   s u p p o r tr af f ic  m an a g em en an d   en er g y   o p tim izatio n an d   h ea lth ca r e ,   en ab lin g   r ea l - tim h ea lth   m o n ito r in g   an d   im p r o v ed   p atie n o u tco m es.   T h is   wo r k   b u ild s   u p o n   th ese  ca p a b i liti es  b y   u tili zin g   m u ltimo d al   d ata  f o r   g as d etec tio n .   T h r o u g h   th e   ap p licatio n   o f   f u s io n   tech n i q u es,  d is cu s s ed   in   th f o llo win g   s ec tio n ,   th e   s y s tem   aim s   to   en h an ce   d etec tio n   ac cu r ac y   an d   r eliab ilit y   in   s af ety - cr itical  en v ir o n m e n ts .     3 . 2 .     M ultim o da da t a   f us io n a pp ro a ches   Fu s io n   s tr ateg ies  in   m u ltimo d al  m ac h in e   lear n in g   ca n   b e   eith er   m o d el - b ased   o r   m o d e l - ag n o s tic.   Mo d el - ag n o s tic  f u s io n   m ix es  m o d alities ,   s u ch   as  th er m al  i m ag in g   an d   s en s o r   d ata,   em p l o y in g   ea r ly ,   late,   o r   in ter m ed iate  f u s io n   tec h n iq u es.  E ar ly   f u s io n   in co r p o r ate s   r aw  d ata   d u r i n g   th in itia p r o ce s s in g   s tag e,   ca p tu r in g   in ter ac tio n s   b etwe en   m o d alities ,   wh er ea s   late  f u s io n ,   o r   d ec is io n - lev el  f u s io n ,   m er g es  in d ep en d en t   p r ed ictio n s   u s in g   m eth o d s   s u ch   as  m ajo r ity   v o tin g .   I n ter m ed iate  f u s io n   m ix es  f ea tu r es  f r o m   d if f er e n t   m o d alities   at  h ig h er   a b s tr ac tio n   lev els,  r esu ltin g   i n   im p r o v ed   p er f o r m a n ce .   Mo d el - b ased   f u s io n ,   also   k n o w n   as  m u ltit ask   f u s io n ,   tr ain s   m o d els  o n   m a n y   task s   at  th s am tim wh ile  s h ar in g   r ep r esen tatio n s   ac r o s s   m o d alities   to   p r o m o te  g en e r aliza tio n .   T h n ex t sectio n   d is cu s s es d ee p   lear n in g   m o d els f o r   g as d etec tio n   [ 2 6 ] .     3 . 3 .     Deep   lea rning   m o dels   Dee p   lear n in g ,   k e y   s u b s et  o f   m ac h in lear n in g ,   ex ce ls   in   p r o ce s s in g   co m p le x   d ata.   T w o   ess en tia l   m o d els  ar DNNs  an d   C NNs,  o f ten   en h an ce d   b y   tr a n s f er   lea r n in g   tech n iq u es  [ 2 7 ] .   T h f o llo win g   s u b s ec tio n s   p r o v id e   b r ief   o v e r v iew  o f   D NNs,  C NN s ,   an d   th r o le  o f   tr an s f er   lear n in g   in   en h an cin g   t h eir   p er f o r m a n ce .     3 . 3 . 1 .   Dee neura l   net wo rk s     DNNs  ar ad v an ce d   ar tific ial   n eu r al  n etwo r k s   with   m u ltip le  h id d en   lay er s   th at  au to m atica lly   lear n   co m p lex   p atter n s   f r o m   r aw  d ata.   T h ey   e x ce in   task s   s u c h   as  im ag r ec o g n itio n ,   s p ee ch   p r o ce s s in g ,   an d   r ec o m m en d atio n   s y s tem s .   Desp ite  r eq u ir in g   s ig n i f ican c o m p u tatio n al   r eso u r ce s ,   ad v a n ce m en ts   in   h ar d war e   an d   alg o r ith m s   h av e n ab led   t h eir   wid esp r ea d   a d o p tio n   [ 2 8 ] .     3 . 3 . 2 .   T ra ns f er   lea rning   wit h   CNNs   C NNs   co n s is o f   co n v o lu tio n al,   p o o lin g ,   an d   f u lly   co n n ec t ed   lay er s ,   ea ch   s er v in g   d is tin ct  r o les  in   im ag p r o ce s s in g .   T r an s f er   le ar n in g   lev er a g es  p r e - tr ain ed   m o d els  lik VGG1 6 ,   k n o wn   f o r   its   s u cc es s   in   task s   s u ch   as  I m ag eNe class if ica tio n .   B y   r eu s in g   VGG1 6 ' s   co n v o l u tio n al  lay er s ,   tr an s f e r   lear n in g   en ab les  ef f ec tiv f ea tu r ex tr ac tio n   o r   f in e - tu n in g   f o r   n ew  task s   with   lim ited   d ata.   T h n ex s ec tio n   ad d r ess es   h y p er p ar am eter   o p tim izatio n   f o r   th ese  m o d els u s in g   p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   [ 2 9 ] .     3 . 4 .     P a rt icle  s wa rm   o pti m iza t io n   a lg o rit hm   PS s im u late s   th b eh av io r   o f   b ir d   a n d   f is h   g r o u p s ,   with   p ar ticles  d is tr ib u ted   in   s ea r ch   s p ac an d   ev alu ated   b ased   o n   a n   o b ject iv e.   E ac h   p a r ticle  ad ju s ts   its   p o s itio n   u s in g   its   cu r r e n lo ca tio n ,   b est - k n o wn   p o s itio n ,   an d   n ei g h b o r s '   p o s iti o n s .   T h is   iter ativ p r o ce s s   co n tin u es  u n til  th d esire d   o u tco m is   ac h iev ed   [ 3 0 ] T h v elo city   a n d   p o s itio n   u p d ates f o r   ea ch   p a r ticle  at  iter atio n   t+1 ar g iv en   b y :     v t + 1   ω   ×   v t   c 1 ×  r 1   × ( p ( b es t ) t   -   x t )   c 2 ×  r 2   ×   ( G ( b es t ) t - x t )       ( 1 )     x t + 1 = x t   v t + 1   ( 2 )     W h er e,   t   is   th e   iter atio n   n u m b er ,   ω   ( o m e g a )   is   th weig h t,  1   an d   2   ar e   co g n itiv an d   s o cial   p ar am eter s ,   a n d   1 , 2   ar r a n d o m   n u m b er s   b etwe en   0   an d   1 .   Fo r   th is   r esear c h ,   th co s f u n ctio n   is   th m ea n   s q u ar e   er r o r   ( MSE )   o f   n e u r al  n etwo r k   with   o n h id d en   lay er   a n d   1 0   n eu r o n s .   T h PS alg o r ith m   s y s tem atica lly   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 :   4 8 1 3 - 4 8 2 8   4816   m in im izes  th is   co s b y   r ef in i n g   in p u ts ,   s tar tin g   with   r an d o m   s u b s et  o f   f ea tu r es  an d   g r ad u ally   ac h iev in g   o p tim al  r esu lts ,   as sh o wn   in   Fig u r 1 .             Fig u r 1 .   Flo wch ar o f   PS alg o r ith m       4.   DATAS E T   DE SCRI P T I O N   T h m u ltimo d al  g as  d ata   is   a   co m p r eh e n s iv d ataset  th at  a m alg am ates  v ital  in f o r m atio n   f r o m   s ev en   d is tin ct   g as  s en s o r s   an d   th e r m al  im ag es  ca p tu r ed   u s in g   th er m al  ca m er a .   T h d a taset  en co m p ass es   m ea s u r em en ts   o f   two   d if f er e n g ases ,   cr ea tin g   f o u r   well - d ef in ed   class es:  Per f u m e N o G as,  Sm o k e ,   an d   Mix tu r o f   p er f u m a n d   Sm o k e .   T h e   d ata   co llectio n   p r o ce s s   in v o lv ed   u tili zin g   s ev en   m etal   o x i d g as  s en s o r s ,   MQ 2 ,   MQ 5 ,   MQ 3 ,   MQ 8 ,   MQ 6 ,   MQ 7 ,   an d   MQ 1 3 5 ,   alo n g   w ith   s o p h is ticated   th er m al  im ag in g   ca m er a.   T h is   m u ltimo d al  ap p r o ac h   en a b led   th s im u ltan eo u s   ac q u is itio n   o f   n u m er ical   v alu es  f r o m   th g as  s en s o r s   an d   th er m al  im ag es,  p r o v i d in g   d iv er s an d   in f o r m ativ d ataset  [ 3 1 ] .   T h co m p r e h en s iv d etails  o f   th d ataset   ar elab o r ated   in   s u b s eq u e n t sectio n s .     4 . 1 .     G a s   s ens o rs   Gas  s en s o r s   d etec g ases   b y   co n v er tin g   ch em ical  d ata  in t o   elec tr ical  s ig n als,  with   MO s en s o r s   in ter f ac ed   to   m icr o co n tr o lle r   f o r   p r o ce s s in g   an d   d ata  co m m u n icatio n .   An alo g - to - d ig ital  co n v er ter s   ( ADCs )   tr an s f o r m   an al o g   o u tp u ts   in t o   d ig ital  d ata,   wh ile  wir ed   o r   wir eless   co m m u n icatio n   tr a n s m its   th d ata  f o r   s to r ag an d   an aly s is .   T h e   d at aset  in clu d es  s ev en   MO s en s o r s   ( MQ 2 ,   MQ 3 ,   MQ 5 ,   MQ 6 ,   MQ 7 ,   MQ 8 ,   an d   MQ 1 3 5 )   in teg r ated   in to   an   I o T   s y s tem   f o r   au to m ated   d ata  c o llectio n ,   as  s h o wn   in   Fig u r 2 .   T h ese  s en s o r s   ar e   co m p ac t,  d u r ab le,   an d   r esp o n s iv to   g ases   lik C O,   m eth a n e,   L PG,  an d   alco h o as  s h o wn   in   T ab le  1 ,   with   s en s itiv ity ,   s elec tiv ity ,   an d   r e s p o n s tim cr itical  to   th eir   p er f o r m an ce .   D u r in g   d ata  co l lectio n ,   th s en s o r s   wer p lace d   1   m m   ap a r t.   T h o b j ec t i v e   f u n ct i o n   mee t s   t h e   cr i t eri a.     Dete r m in th n ew  d i r ec tio n   f o r   th s ea r ch   Ra n d o m ly   se th e   i n   stati stica P S O p a ra m e ters     NO   Ad ju st t h e   v e l o c it y   a n d   c o ll e c ti v e   p o sit io n   o f   th e   sw a rm   b y   a p p ly i n g   th e   u p d a ted   P S O v e l o c it y   to   e a c h   p a rti c le     Co m p u te  t h e  o b je c tiv e  f u n c ti o n   f o r t h e   in it ia p o p u la tio n     As se ss   th e   o b jec ti v e   f u n c ti o n   f o e a c h   in d i v id u a p a rt icle     S et  th v elo citi es an d   p o sit i o n o f   th e sw arm   to   t h eir  i n it ial  v alu es     Co m p a re   th e   p a rti c le' s p e rso n a b e st ( p b e st)  wit h   th e   g l o b a b e st ( g b e st)   R etr iev th g lo b al  s o lu tio n     Sta r t   Iter= it e r+ 1   Sto p   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Op timiz in g   in tern et  o f th in g s   b a s ed   g a s   s en s o r s :   d ee p   le a r n in g   a n d     ( Ma r ia M.  A b d ell a tif )   4817       Fig u r 2 .   I o T - en ab led   th e   p r o c ess   o f   g ath er in g   d ata       T ab le  1 .   Sen s in g   g ases   an d   g a s   s en s o r s   S e n s o r   S e n s i t i v i t y   g as   M Q 2   Pr o p a n e ,   B u t a n e ,   M e t h a n e ,   LPG ,   S m o k e   M Q 8   H y d r o g e n   g as   M Q 3   S mo k e ,   Et h a n o l ,   A l c o h o l   M Q 1 3 5   A i r   Q u a l i t y   ( B e n z e n e ,   S mo k e )   M Q 6   B u t a n e   g a s,  LPG   M Q 5   N a t u r a l   g a s,  LPG   M Q 7   C a r b o n   M o n o x i d e       4 . 2 .     T herm a ca m er a   i m a g es   T h d ataset  u s es  th er m al  c am er th at  ca p tu r es  tem p er at u r f lu ctu atio n s   v ia  in f r ar ed   lig h t,  with   ea ch   p ix el  ac tin g   as  an   in f r ar e d   tem p er atu r s en s o r .   I m a g es  ar o u tp u in   R G B   f o r m at,   en ab lin g   v is u aliza tio n   ir r esp ec tiv o f   lig h tin g   co n d itio n s .   T h Seek   th er m al   ca m er a ,   with   2 0 6 × 1 5 6   s en s o r ,   a   - 4 0   °C   to   3 3 0   °C   r an g e,   an d   3 2 , 1 3 6   p ix els,  was  u s ed .   Gas  s en s o r s   an d   th e   th er m al  ca m er a   co llected   d ata   s im u ltan eo u s ly ,   as  n o   p u b lic  d ataset  co m b in in g   th e r m al  im ag es a n d   g as sen s o r   d ata  ex is ted .   Data   was g ath er ed   b y   p o s itio n in g   s ev en   g as  s en s o r s   1   m m   ap ar t,   m o n ito r in g   g ases   f r o m   p er f u m es   an d   i n ce n s at  in ter v als  o v e r   1 . 5   h o u r s .   T h r ee   class es No Gas Per f u m e ,   an d   Sm o k e wer s am p led ,   wit h   6 , 4 0 0   to tal  s am p les  ( 1 , 6 0 0   p er   class ) .   Sen s o r   o u tp u ts   wer co n v er ted   in to   1 0 - b it  d ig ital v alu es f o r   a n aly s is ,   as sh o wn   in   T ab le  2 .       T ab le  2 .   E x am p les o f   t h d ata  f o r   th t h er m al  im ag es a n d   th e   r elate d   g as a r r a y   r ea d in g s   C l a s t y p e   G a s   Th e r m a l   i m a g e   G a s   Th e r m a l   i m a g e             N o G a s   [ 7 3 3 , 5 3 0 , 4 0 5 , 4 1 4 , 5 8 9 , 6 2 8 , 4 5 6 ]       [ 5 5 9 , 5 1 6 , 3 7 4 , 3 3 5 , 6 6 4 , 4 4 8 , 4 1 5 ]               P e r f u me   [ 7 3 8 , 5 2 9 , 3 9 4 , 3 9 5 , 5 6 6 , 5 7 7 , 4 4 2 ]       [ 7 9 4 , 5 1 8 , 4 9 4 , 4 4 7 , 6 8 6 , 6 5 8 , 4 9 0 ]               S mo k e   [ 6 8 2 , 4 2 8 , 2 9 9 , 3 3 3 , 5 9 2 , 5 9 6 , 3 3 5 ]       [ 6 8 6 , 4 2 9 , 2 9 9 , 3 3 3 , 5 9 1 , 5 9 8 , 3 3 5 ]               M i x t u r e   [ 6 3 2 , 4 4 3 , 4 4 4 , 4 0 5 , 4 0 1 , 3 0 9 , 4 3 0 ]     [ 5 0 6 , 3 9 2 , 3 4 4 , 3 1 1 , 3 9 5 , 2 2 2 , 3 0 2 ]                   5.   T H E   P RO P O SE D   T H E RM AL - G AS F US I O DE T E CT I O M O D E L     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 :   4 8 1 3 - 4 8 2 8   4818   T h th er m al - g as  f u s io n   d etec ti o n   m o d el  co m b in es  g as  s en s o r s   an d   t h er m al  ca m e r f o r   ac c u r ate  g as   d etec tio n ,   with   a   b lo c k   d ia g r a m   as  s h o wn   i n   Fig u r e   3   an d   th r ee   s ce n ar io s   d etailin g   th e   d ata  co llectio n   a n d   tr ain in g   p r o ce s s .   T h f o llo win g   s u b s ec tio n s   o u tlin e   th s y s tem   ar ch itectu r e,   d ata  c o llectio n   s ce n ar io s ,   an d   th e   tr ain in g   m eth o d o lo g y   u s ed   in   th p r o p o s ed   m o d el.   T h is   in teg r ated   ap p r o ac h   is   d esig n ed   t o   im p r o v d etec tio n   ac cu r ac y   an d   r o b u s tn ess   ac r o s s   v ar y in g   e n v ir o n m en tal  co n d i tio n s .           Fig u r 3 .   T h s ch em atic  d iag r am   r ep r esen ts   th p r o p o s ed   ap p r o ac h       5 . 1 .     G a s   s ens o rs o f   s ce na rio   I   5 . 1 . 1.   P re pro ce s s ing   ph a s f o g a s   s ens o rs   I n   th e   p r ep r o ce s s in g   p h ase   o f   th e   p r o p o s ed   ap p r o ac h ,   s ev er al  cr u cial   d ata   p r ep a r atio n   s tep s   ar p er f o r m ed   to   ef f ec tiv ely   p r e p ar th d ataset  f o r   tr ain in g   th m ac h in lear n in g   m o d el.   I n i tially ,   th d ataset  i s   d iv id ed   in t o   f ea tu r e   v ec to r s   an d   th eir   c o r r esp o n d in g   tar g e ts .   Su b s eq u en tly ,   f ea t u r s elec tio n   is   p er f o r m e d   u s in g   th SelectKBe s t a lg o r ith m   with   th _     s co r in g   f u n ctio n ,   wh ich   s elec ts   th to p   6   m o s s i g n if ican t   f ea tu r es  f r o m   th o r ig in al  f ea t u r s et  b ased   o n   th eir   r elev an ce   to   th tar g et  v ar iab le.   Af ter   th at,   lab el  en co d er   is   em p lo y ed   to   co n v er th c ateg o r ical  lab els  o f   th tar g et  v ar iab le  in to   n u m er ical  r ep r esen tatio n s .   Fu r th er   en h an cin g   th d ata,   th en c o d ed   tar g et  v ar iab le  is   tr an s f o r m ed   in to   b in ar y   v ec to r s   u s in g   o n e - h o en c o d in g ,   r esu ltin g   in   b in ar y   m atr i x   r e p r esen tin g   t h class es.  T o   en s u r c o n s is ten cy   an d   u n if o r m it y   in   f ea tu r e   s ca les,   th n u m er ical  c o lu m n s   o f   th f ea tu r m atr ix   ar s ca led   u s in g   Min Ma x Scaler ,   r escalin g   th eir   v alu es  b etwe en   0   an d   1 .   Fin ally ,   th p r e p r o ce s s ed   d ata  is   s p li in to   tr ain in g   an d   test in g   s ets,  wi th   2 0 r eser v ed   f o r   test in g ,   wh ile  m ain tain in g   r ep r o d u cib ilit y   b y   s ettin g   r an d o m   s ta te  o f   0 .   T h ese  m eticu lo u s   p r ep r o ce s s in g   s tep s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Op timiz in g   in tern et  o f th in g s   b a s ed   g a s   s en s o r s :   d ee p   le a r n in g   a n d     ( Ma r ia M.  A b d ell a tif )   4819   o p tim ally   eq u ip   th d ata  f o r   tr ain in g   an d   ev alu atin g   th d ee p   lear n in g   m o d el  in   t h s u b s e q u en s tag es  o f   th e   p r o p o s ed   ap p r o ac h .     5. 1. 2 .   L ea rning   ph a s e   I n   th is   p h ase,   g iv en   th e   s eq u e n tial  n atu r e   o f   s en s o r   m ea s u r e m en ts ,   s u itab le   ch o ice  f o r   a   s eq u en ce   m o d el  is   th d ee p   n eu r al  n et wo r k   ( DNN) .   I n   th lear n in g   p h ase  o f   th e   p r o p o s ed   a p p r o a ch ,   th DNN   m o d el   co n s is ts   o f   m u ltip le  lay er s in p u t,  h id d en ,   an d   o u t p u t.  T h in p u lay er   is   d ef in e d   u s in g   t h ' Den s e '   f u n ctio n   with   1 , 5 0 0   n eu r o n s   an d   a   R eL ac tiv atio n   f u n ctio n ,   en s u r in g   n o n - lin ea r ity   an d   ef f ec tiv e   f ea tu r e   r ep r esen tatio n .   T h in p u s h ap o f   ( 6 )   in d icate s   th at  th in p u d ata  h as  s ix   f ea tu r es.  Su b s eq u en tly ,   two   h id d e n   lay er s   ar ad d ed   with   1 , 5 0 0   an d   1 , 0 0 0   n e u r o n s ,   r esp ec tiv ely ,   em p lo y in g   R eL ac tiv atio n   f u n ctio n s   to   en h an ce   f ea tu r e   ex tr ac tio n   f u r th er   an d   in t r o d u ce   n o n - lin ea r ity .   B atch   No r m aliza tio n   la y er s   ar i n teg r ated   af ter   ea ch   h id d e n   lay er   to   n o r m alize   th o u tp u t,  a v o id in g   o v er f itti n g   an d   i m p r o v in g   co n v er g e n ce .   Dr o p o u t   lay er s   ar in co r p o r ated   af ter   t h f ir s two   h id d en   lay er s   to   m itig ate  o v er f itti n g   d u r in g   tr a in in g ,   with   d r o p o u t   r ates  o f   0 . 7   a n d   0 . 1 ,   r esp e ctiv ely ,   r an d o m ly   d ea cti v atin g   n eu r o n s   d u r in g   t r ain in g .   T h is   r eg u lar izatio n   tech n iq u im p r o v es  th g e n e r aliza tio n   ca p ab ilit ies  o f   th e   m o d el  a n d   p r ev en ts   it  f r o m   b ec o m in g   o v er ly   d ep en d e n o n   s p ec if ic  n e u r o n s .   Af ter   th last   h id d en   lay er ,   th o u tp u lay er   is   ad d ed   with   f o u r   n eu r o n s ,   r ep r esen tin g   th e   f o u r   class es,  an d   u tili ze s   th So f tMa x   ac tiv atio n   f u n ctio n ,   en a b lin g   p r o b a b ilis tic  p r ed ictio n s .   T h m o d el  is   th en   co m p iled   u s in g   th Ad am   o p tim izer   with   lear n in g   r ate  1 e - 4   a n d   ca teg o r ical  cr o s s - en tr o p y   as th lo s s   f u n ctio n   to   o p tim iz th m o d el' s   p er f o r m an ce .     5. 2   T herm a im a g es o f   s ce na rio   II   5. 2 . 1 .   Da t a   prepa ra t io n pha s f o t herma l ima g e   T h th er m al  ca m e r is   n o n - in v asiv in s tr u m en f o r   ass ess in g   tem p er atu r v ar iatio n s   b y   d etec tin g   in f r ar ed   lig h t.  I ts   im ag s en s o r ' s   p ix els   s er v as  in f r ar ed   tem p er atu r s en s o r s ,   s im u ltan eo u s ly   r ec o r d in g   tem p er atu r es  in   s ev er al  p lace s .   I m ag es  r ep r esen tin g   th o u tc o m ar s h o wn   in   R GB   f o r m at,   co r r elatin g   with   tem p er atu r d ata.   T h t h er m a ca m er h as  s u b s tan tial  ad v an tag o v er   tr a d itio n al  ca m er as  in   th at  it  ca n   o p er ate  ef f icien tly   in   v ar io u s   s itu atio n s ,   r eg ar d less   o f   th ei r   s h ap o r   r o u g h n ess .   T h c h o ice  o f   th Seek   th er m al  ca m er a   f o r   th is   s tu d y   was  b ased   o n   its   co m p ac s ize,   th er m al  s en s o r   r eso lu tio n   o f   2 0 6 × 1 5 6   p ix els,  wid 3 6 - d eg r ee   f ield   o f   v iew,   tem p er atu r m ea s u r em e n ca p ab ilit ies  r an g in g   f r o m   - 4 0   °C   to   3 3 0   °C ,   f r am er ate  o f   b elo 9   Hz,   an d   h ig h   th er m al  p ix el  co u n o f   3 2 , 1 3 6 ,   wh ich   allo ws  f o r   s m o o th   v is u aliza tio n   o f   th er m al  im ag es.  v alid atio n   s et  was  cr ea ted   to   en s u r e   p r ec is m o n ito r in g   o f   th m o d els'   p er f o r m an ce   d u r in g   th tr ain in g   p h ase  b y   r an d o m l y   ass ig n in g   2 0 o f   th s am p l es  f r o m   th o r ig i n al  tr ain in g   s et.   T h d ata  s et  was   s p lit  in to   th r ee   s u b s ets:   th tr a in in g ,   v alid atio n ,   an d   test   s ets.  T ab le  3   p r esen ts   th n u m b er   o f   s am p les  in   ea ch   ca teg o r y ,   alo n g   with   th e   to tal   co u n o f   s am p les   in   b o th   th e   tr ain in g   an d   v alid atio n   s ets  af ter   th e   s p lit.  T h is   d iv is io n   f ac ilit ates  p r ac tical  tr ain in g   a n d   e v alu atio n   o f   th e   m o d els,  en a b lin g   th em   t o   lear n   f r o m   d iv er s d ata   wh ile  allo win g   f o r   u n b iased   ass e s s m en o f   th eir   ac cu r ac y   an d   g en er aliza tio n   ca p a b ilit ies.  Var io u s   d ata   au g m en tatio n   m eth o d s   wer ap p lied   to   th tr ain in g   s am p les  to   p r ev en o v er f itti n g   an d   im p r o v e   g en er aliza tio n .   T h ese  tech n iq u es  in clu d r o tatio n ,   wid th   a d ju s tm en t,  h eig h a d ju s tm en t,   s h ea r ,   zo o m ,   an d   h o r izo n tal  f lip p in g .   Su b s eq u e n tly ,   b o th   th v alid atio n   an d   test   d atasets   wer r esized   to   r eso lu tio n   o f   2 5 6   x   2 5 6   a n d   n o r m alize d   b y   d i v id i n g   th e   co lo r   v alu e   o f   ea ch   p ix el  b y   2 5 5 ,   en s u r i n g   th at   all  p ix el  v alu es  f all  with in   th r an g o f   [ 0 ,   1 ] .   Du r in g   th e   tr ain in g   p h ase,   th au g m en tat io n   s ettin g s   in v o lv r escalin g   th p ix el  v alu es  to   th d esire d   r an g o f   0   to   1 ,   r o tatin g   im ag es  b y   u p   to   3 0   d eg r ee s ,   s h if tin g   th h eig h a n d   wid th   b y   2 0 %,   ap p ly in g   s h ea r   t r an s f o r m ati o n s ,   h o r iz o n tal  f lip p in g ,   an d   zo o m in g   th e   im ag es  b y   3 0 %.  T h  _    p ar am eter   is   also   s et  to   ' n ea r est '   to   h a n d le  a n y   p o ten tial   m is s in g   p ix els  a f ter   th e   tr a n s f o r m atio n s .   I n   co n tr ast,   th test   d ata  u n d er we n t r escalin g   f r o m   0   t o   1 .       T ab le  3 .   T h co u n ts   o f   s am p le s   f o r   ea ch   ca teg o r y   an d   t h to t al  co m b in ed   s am p les in   b o th   th tr ain in g   a n d   v alid atio n   s ets ar p r o v id ed   C r o p   c a t e g o r y   Tr a i n i n g   se t   i ma g e s   V a l i d a t i o n   se t   i ma g e s   N o G a s   1 , 2 8 0   1 6 0   M i x t u r e   1 , 2 8 0   1 6 0   P e r f u me   1 , 2 8 0   1 6 0   S mo k e   1 , 2 8 0   1 6 0   To t a l   5 , 1 2 0   6 4 0       5 . 2 . 2 .   O ptim iza t io ph a s f o t herm a l ima g   T h u s o f   p r e - tr ain e d   C NN  ar ch itectu r es  p lace s   s ev er al  r estrictio n s   o n   th o p tim izatio n   p h ase.   T h e   m ajo r ity   o f   th ese  ar ch itectu r e s h y p er p ar am eter s   ar f ix ed .   Sti ll,  f ew  im p o r tan o n es  n ee d   to   b ad ju s ted ,   in clu d in g   th _    s ize,   lear n in g   r a te,   q u an tity   o f   u n its   in   d en s lay er s ,   an d   d r o p o u t r ate.   T o   o v er co m e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 :   4 8 1 3 - 4 8 2 8   4820   th is ,   th s tu d y   u s es  th o p ti m ized   lin ea r   p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   ( OL PS O )   alg o r ith m   to   tu n e   th e   h y p er p ar am eter .   Acc o r d i n g   to   T ab le  4 ,   th OL PS alg o r it h m   u s es  two   co o r d in ates  as  p ar ticles  to   in d icate   th e   b atch   s ize  an d   lear n in g   r ate  o f   th Ad am   o p tim izer .   R an d o m   in itializatio n   cr ea tes  th in i tial  s war m   p ar ticles.   I n   p ar ticu lar ,   th i n itializatio n   u s es  in teg er   v alu es  f r o m   2 5   to   1 2 8   an d   d ec im al  v alu es  f r o m   0 . 0   to   1 . 0 .   T h e   OL PS alg o r ith m   f in d s   th b est  v alu es  f o r   th ese  h y p er p a r a m eter s   th r o u g h   iter ativ o p tim izatio n ,   u ltima tely   im p r o v in g   th p er f o r m an ce   a n d   ac cu r ac y   o f   t h p r o p o s ed   a p p r o ac h .   T ab le  4   d etails  th u s o f   th OL PS alg o r ith m   f o r   tu n i n g   h y p er p ar am eter s   in   th er m al  im ag an aly s is   m o d el  u s in g   p r e - tr ain ed   C NN  ar ch itectu r es.  Sp ec if i ca lly ,   it  s h o ws  th at  OL PS u s es  two   co o r d in ates  as  p ar ticles:   o n f o r   b atch   s iz ( P1 )   r an g in g   f r o m   2 5   to   1 2 8 ,   an d   an o th er   f o r   lear n in g   r ate   ( P2 )   r an g in g   f r o m   0 . 0   to   1 . 0 .   T h r o u g h   iter ativ e   o p tim izatio n ,   OL PS id en ti f ies  th b est  v alu es   f o r   th ese  h y p er p a r am eter s ,   en h an cin g   th p e r f o r m an ce   an d   ac cu r ac y   o f   t h m o d el.       T ab le  4 .   Par ticle  s p ec if icatio n   f o r   h y p er p ar am eter   o p tim izatio n   in   th e   p r o p o s ed   m et h o d o lo g y   P a r t i c l e   ( p )   B a t c h   si z e   Le a r n i n g   r a t e   P 1   2 5   t o   1 2 8   N o t   A p p l i c a b l e   P 2   N o t   A p p l i c a b l e   0 . 0   t o   1 . 0       5 . 2 . 3 .   L ea rning   ph a s e   T h i s   p h a s e   p r o p o s ed   t h e   c l as s i f i c a t i o n   o f   g a s   s a m p l e s   i n   t h i s   i n v e s t i g a t io n   u s i n g   th e   o p t i m iz e d   V G G 1 6   m o d e l.   d e e p   l e ar n i n g   m o d e l   i s   co n s t r u c t ed   to   p e r f o r m   i m ag c l a s s i f i c a t io n   u s i n g   t r an s f er   l e a r n in g .   T h e   m o d e l   i s   b a s ed   o n   th e   V G G1 6   a r ch i t e c tu r e,   a   p r e - tr a i n ed   C N N   m e n t io n ed   i n   s e c t i o n   3 . 3 . 2 .   T h e   m o d e l   a r ch i t e c tu r e   co n s is t s   o f   a   p r e - t r a i n ed   V G G 1 6   m o d e l   a s   t h e   b a s e ,   f o l l o w ed   b y   ad d i t io n a l   l ay er s .   T h e   V G G1 6   b a s e   i s   f r o z e n   ( n o n - tr a in a b l e)   t o   r e t a in   i t s   p r e - t r a i n ed   w e ig h t s   an d   f e a tu r e s .   A   d e n s e   la y er   w i t h   2 5 6   u n i t s   an d   R e L U   a c t iv a t io n   i s   a d d e d ,   f o l lo w e d   b y   d r o p o u an d   b a t ch   n o r m a l i za t i o n   l ay e r s   to   p r ev e n t   o v er f i t t in g .   T h o u t p u t   l ay er   co m p r i s e s   f o u r   u n i t s   w i th   a   So f t M ax   a c t i v a t i o n   f u n c ti o n   f o r   m u l ti c l a s s   c l a s s i f i c a t i o n .   T h e   m o d e l   i s   o p t i m i z ed   u s i n g   t h e   Ad a m   o p ti m i z e r   w i t h   a   l e a r n i n g   r a t e   2 e - 5   a n d   c a t eg o r i c a c r o s s - en t r o p y   a s   t h l o s s   f u n c t i o n .   T h m o d e c h e c k p o in a n d   e a r ly   s t o p p in g   c a l lb a ck s   a r e m p l o y e d   to   i m p r o v m o d e p e r f o r m a n c a n d   p r ev e n o v er f i t t i n g .   D u r i n g   t h e   tr a i n in g   p h a s e ,   t h m o d e l   w a s   tr a in e d   u s i n g   t h e   tr a i n in g   s e a n d   v a li d a t e d   u s i n g   th e   v a l id a t i o n   s e t .   B a t ch e s   o f   au g m e n t ed   im a g e s   w er u s ed   f o r   b o t h   t r a in i n g   an d   v a l id a t i o n .   T h e   m o d e l   u n d e r w en t   tr a i n in g   f o r   1 0 0   e p o c h s ,   a n d   th e   b e s t   m o d e l   we i g h t s   w e r e   s a v e d   f o r   f u tu r e   u s e   an d   e v a lu a t i o n   af t e r   t h e s p r e - tr ai n e d   m o d e l s   h a d   f in i s h e d   t h e ir   t r a in i n g .     5 . 2 . 4 .   E v a lua t io ph a s f o g a s   s ens o rs a nd   t herm a l im a g es   Du r in g   th is   p h ase,   th p r ed ic tiv ca p ab ilit ies  o f   th p r o p o s ed   ap p r o ac h   wer ass ess ed   u s in g   f iv e   co m m o n l y   em p lo y e d   ev alu atio n   m etr ics in   class if icatio n   p r o b lem s : th co n f u s io n   m atr ix ,   ac cu r ac y ,   p r ec is io n ,   F1 - s co r e,   a n d   r ec all.   Acc u r a cy   q u an tifie s   th e   r atio   o f   co r r ec p r ed ictio n s   t o   all   p r e d ictio n s   m ad e   an d   is   ty p ically   ex p r ess ed   as  a   p er c en tag e,   ca lc u lated   u s in g   ( 3 ) .   Pre cisi o n   ass ess e s   th m o d el's  ab ilit y   to   p r e d ict   v alu es f o r   s p ec if ic  ca teg o r ies  ac cu r ately ; its   ca lcu latio n   is   d etailed   in   ( 4 ) .   R ec all  [ 3 1 ]   g a u g es th p r o p o r tio n   o f   co r r ec tly   class if ied   p o s itiv p atter n s   an d   ( 5 )   o u tlin es  its   d er iv atio n .   T h F1 - s co r e   r ep r e s en ts   th weig h te d   av er ag o f   p r ec is io n   an d   r ec all,   as  co m p u ted   i n   ( 6 ) .   B o th   m ac r o   a n d   m icr o   av e r ag es   wer em p lo y e d   to   ev alu ate  p er f o r m an ce ,   ex clu d in g   th co n f u s io n   m atr ix   co m p r eh en s iv ely .   T h co n f u s io n   m atr ix ,   wid ely   u s e d   tab u lar   r e p r esen tatio n ,   illu s tr ates  th class if icatio n   m o d e l's   p er f o r m an ce   o n   th test   s et.   I e n ab les  a   co m p ar is o n   b etwe en   p r ed icte d   an d   ac tu al  o u tco m es,  o f f e r i n g   v alu ab le  in s ig h ts   in to   th m o d el' s   ac cu r ac y   in   co r r ec tly   id e n tify in g   v al u es.  B y   alig n in g   p r ed icted   a n d   ac tu al  o u tco m es,  th e   co n f u s io n   m atr ix   ai d s   in   ass es s in g   th o v er all  p er f o r m a n ce   o f   th m o d el  an d   id en tify i n g   an y   m is class if icatio n s   o r   er r o r s   th at  m ay   h a v e   o cc u r r e d   d u r in g   th e   class if icat io n   p r o ce s s .       =      T otal  pr e dicti on     ( 3 )     P r ec is io n   C or r e c P r e diction  s     for   P ar ti c ular   C ategor y     T otal   P r e dict ion  s     for   that   C ategor y     ( 4 )     R ec a ll =  C or r e c tl y   P r e dicte I ns tance s   of  C ategor y T otal   I ns ta nc e s   of  that   C ategor y   ( 5 )     F - Mea s u r 2×P r e c is ion× R e c all P r e c is ion+ R e c all   ( 6 )   5 . 3 .     F us io ph a s in  s ce na rio   I I I   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         Op timiz in g   in tern et  o f th in g s   b a s ed   g a s   s en s o r s :   d ee p   le a r n in g   a n d     ( Ma r ia M.  A b d ell a tif )   4821   I n   th is   p h ase,   th p r im ar y   o b j ec tiv is   to   m ak p r ec is d ec is io n s   b y   am alg am atin g   f ea tu r es  d er iv ed   f r o m   th er m al  im ag es a n d   g as sen s o r   m ea s u r em en ts .   T h d esig n s   o f   th m o d els f o r   f u s in g   i m ag an d   s eq u en ce   d ata  ar d ep icted   in   Fig u r 1 .   T h ce n tr al  aim   is   co n s tr u ctin g   u n if ied   class if ier   th at  ad ep tly   m er g es  in f o r m atio n   f r o m   th er m al   im a g es  an d   th g as  s en s o r   s eq u e n ce   ar r ay .   T h o u tp u ts   o f   th e   DNN  an d   VGG1 6   m o d els  m u s b in   th s am e   f ea tu r s p ac f o r   th f u s io n   to   b ef f ec tiv e.   L ate  Fu s i o n   m o d el  th at  u s es  d ec is io n - lev el  f u s io n   is   also   u s ed   to   ac co m p lis h   th is .   T h in d iv id u al  p r ed ictio n s   o f   th DNN  an d   VGG1 6   m o d els  ar o b tain ed   f ir s t.  T h f in al  r esu lt  o f   f u s io n ,   k n o wn   as  av e r ag f u s io n ,   is   th en   co n s id er ed   th e   ar ith m etic  av er ag e   o f   ea ch   m o d el  p r e d ictio n   d u r in g   th lat f u s io n   p r o ce s s .   T h e   av ailab l d ataset  is   u s ed   to   d ev elo p   an d   v alid ate  th late  f u s io n   m o d el.   T h p er f o r m an ce   o f   th f u s io n   m o d els   is   p r esen ted   in   th f o llo win g   s ec tio n .   T h f u s io n   p r o ce s s   aim s   to   m ak th m o s o f   th ad v an tag es  o f   b o th   th er m al  p ictu r es  an d   g as sen s o r   d ata,   en h a n cin g   class if icatio n   p r ec is io n   f o r   g as sam p le  an aly s is .       6.   RE SU L T   AND  DI SCUS SI O N   T h is   s ec tio n   p r esen ts   an d   an a ly ze s   th o u tco m es  o f   th p r o p o s ed   ap p r o ac h   a p p lied   to   t h r ee   d is tin ct   g as  d etec tio n   s ce n ar io s .   L ev er ag in g   th Ker as   lib r ar y ,   a   Py t h o n - b ased   h i g h - lev el   API   r en o wn ed   f o r   b u ild in g   an d   im p lem e n tin g   d ee p   lear n in g   ar ch itectu r es.  T h f r am ew o r k   o f   th a p p r o ac h   is   s ea m le s s ly   co n s tr u cted   an d   in teg r ated   with   p o wer f u n u m er ical  co m p u tatio n al  lib r a r ies  lik T en s o r Flo w.   DNN   is   tr ain ed   in   s ce n ar io   I   u s in g   o n ly   th e   s eq u en ce   g as  s en s o r   m o d ality .   I n   s ce n ar i o   I I ,   VGG1 6   is   u tili ze d   t o   p r o ce s s   th er m al  im a g es  o f   g as  s en s o r s .   Fin ally ,   late  f u s io n   is   em p l o y ed   in   s ce n a r io   I I I ,   b y   co m b i n in g   f ea tu r es  f r o m   th e   DNN  an d   VGG1 6   m o d els  th r o u g h   d ec is io n - lev el  f u s io n .   I n   th is   ap p r o ac h ,   in d iv id u al  p r e d ictio n s   ar e   o b tain ed   f r o m   th e   DNN  an d   VGG1 6   m o d els b ef o r p er f o r m i n g   th late  f u s io n   to   ac h iev g as d etec tio n   o b jectiv es.     6 . 1 .     G a s   s equence s   re s ult   o f   s ce n a rio   I   T h o u tco m es d er iv e d   f r o m   th is   s ce n ar io   ar n o t ju s s h o wca s ed ,   b u t m eticu lo u s ly   ex am in e d   th r o u g h   co m p r e h en s iv an al y s is   co n d u cted   in   th r ee   d is tin ct  an d   c r u cial  p h ases .   T h e   s u b s eq u en t   s u b s ec tio n s   d etail  th th r ee   k e y   p h ases   o f   an aly s is : p r ep r o ce s s in g ,   lear n in g ,   a n d   ev alu atio n   o f   th DNN  m o d el .     6 . 1 . 1 .   P re pro ce s s ing   ph a s e   I n   th p a p er ' s   f ea tu r s elec tio n   an d   s ca lin g   s ec tio n ,   th e   au t h o r s   u tili ze d   th s cik it - lear n   lib r ar y   to   p er f o r m   th ese  p r ep r o ce s s in g   s tep s   o n   th e   d ataset.   First,  th f ea tu r s elec tio n   was   ap p lied   u s in g   th e   SelectKBe s m eth o d   f r o m   s cik it - lear n ' s   f ea tu r s elec tio n   m o d u le.   T h is   m eth o d   u tili ze s   th ANOV F - v alu ( _   )   to   ev alu ate   th e   im p o r tan ce   o f   f ea tu r es  an d   s elec th e   to p     f ea tu r es.  I n   th is   ca s e,     was  s et  to   6 ,   in d icatin g   th at  th alg o r ith m   will  s elec th s ix   m o s r elev an f ea tu r es  f o r   f u r th er   an aly s is .   T h s elec ted   f ea tu r es  wer th e n   o b tai n ed   b y   ca llin g   _   ( )   o n   t h d ata   m atr ix     an d   th e   co r r esp o n d in g   tar g et  .   Nex t,  t o   h a n d le   th tar g et  v a r iab le  ,   th a u th o r s   u s ed   L a b e E n co d e r   f r o m   s cik it - lear n ' s   p r ep r o ce s s in g   m o d u le  to   co n v er ca teg o r ica class   lab els  in to   n u m er ical  r ep r esen tatio n s .   T h is   s tep   is   ess en tial  f o r   ce r tain   m ac h in lear n in g   alg o r ith m s   th at  r e q u ir e   n u m er ical  in p u ts .   Af ter   c o n v e r tin g   class   l ab els  to   n u m er ical   r ep r esen tatio n s ,   th a u th o r s   a p p lied   o n e - h o t   en co d in g .   M o v in g   o n   to   f ea tu r s ca lin g ,   th au th o r s   em p lo y ed   Min Ma x Scaler   f r o m   s cik it - lear n ' s   p r ep r o ce s s in g   m o d u le.   Featu r s ca lin g   is   ess en tial  to   en s u r th at  all   f ea tu r es  ar o n   th s am s ca le,   wh ich   h elp s   p r ev e n ce r tain   f ea tu r es  f r o m   d o m in atin g   th lear n in g   p r o ce s s   d u r in g   m o d el  tr ai n in g .   I n   th is   co d e,   th n u m er ical  f ea t u r es in     wer s ca led   b etwe en   0   a n d   1   u s in g   Min - Ma x   s ca lin g ,   m ak in g   t h d ataset  s u itab le  f o r   v ar io u s   m ac h in lear n in g   alg o r ith m s .     6 . 1 . 2 .   L ea rning   ph a s e   T h m o d el  is   d esig n e d   as  Seq u en tial  s tack   o f   lay e r s ,   f ea t u r in g   d en s lay er s   with   R eL ac tiv atio n   f o r   h id d en   lay e r s   an d   So f tM ax   f o r   th e   o u tp u lay er .   B atch   n o r m aliza tio n   lay er s   ar ad d ed   f o r   tr ain in g   s tab ilit y ,   an d   d r o p o u la y er s   a r u tili ze d   f o r   r eg u la r izatio n   a n d   o v er f itti n g   p r e v en tio n .   T h e   m o d el   is   co m p iled   with   ca teg o r ical  cr o s s - en tr o p y   lo s s   an d   ac cu r ac y   m etr ics  f o r   m u lti - class   class if icat io n .   Du r in g   tr ain in g ,   th r ee   ca llb ac k s   ar em p lo y e d m o d el  ch ec k p o in s av es  th b est  m o d el  weig h ts   b ased   o n   v a lid atio n   lo s s ,   ea r ly   s to p p in g   h a lts   tr ain in g   if   v alid atio n   lo s s   s tag n ates,  an d   r ed u ce   L R On Plateau   ad ju s ts   th lear n in g   r ate  wh en   v alid atio n   lo s s   p latea u s .   T h m o d el  is   tr ain ed   f o r   3 0 0   ep o c h s   u s in g   th Ad a m   o p tim izer   with   lear n in g   r ate   o f   1 e - 4 .   Af ter   th o r o u g h   test in g ,   it wa s   f o u n d   t h at  th m o d els h ad   r ea ch e d   th eir   o p tim al  v ali d atio n   r esu lts .     6 . 1 . 3 .   E v a lua t io n o f   DNN  m o del   T o   ass ess   its   ef f ec tiv en ess ,   th DNN  m o d el  was  ev alu ated   o n   th test   s et  u s in g   th f iv p er f o r m a n ce   in d icato r s .   d etailed   co m p ar is o n   o f   t h ese  r esu lts   is   p r o v id ed   in   T a b le  5 .   As  s h o wn ,   th m o d el  u tili zin g   th e   Ad am   o p tim izer   ac h iev ed   a n   i m p r ess iv ac cu r ac y   o f   9 5 %.   Fig u r 4   p r esen ts   th e   p r o v id e d   co n f u s io n   m atr ix   as   4 x 4   m atr ix   th at  e v alu ates  th p er f o r m an ce   o f   a   class if ier   in   m u lti - class   clas s if icatio n   p r o b lem   with   f o u r   cl ass es:  ' No Ga s , '   'Per f u m e, '   ' Sm o k e, '   an d   ' Mix tu r e. '   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   15 ,   No .   5 Octo b e r   20 25 :   4 8 1 3 - 4 8 2 8   4822   T h d iag o n al  elem en ts   ( 1 ,   1 ) ,   ( 2 ,   2 ) ,   ( 3 ,   3 ) ,   an d   ( 4 ,   4 )   r ep r esen th n u m b er   o f   in s tan ce s   co r r ec tly   class if ied   f o r   ea ch   r esp ec tiv class .   Pre cisely ,   1 8 5   in s tan ce s   o f   ' No Gas,'   1 3 3   in s tan ce s   o f   'Per f u m e, '   1 4 5   in s tan ce s   o f   ' Sm o k e, '   an d   1 4 8   in s tan ce s   o f   ' Mix tu r e'   wer co r r ec tly   p r ed ic ted .     T h o f f - d ia g o n al   elem en ts   ( 2 , 3 )   a n d   ( 3 , 2 )   r ep r esen m is class if icatio n s   b etwe en   th ' Per f u m e'   an d   ' Sm o k e '   clas s es,  wh er 1 0   in s tan ce s   o f   ' Per f u m e'   wer in co r r ec tly   class if ied   as  ' Sm o k e, '   an d   1 9   in s tan ce s   o f   ' Sm o k e '   wer in co r r ec tly   clas s if ied   as  'Per f u m e. '   Ho wev er ,   n o   m is class if icatio n s   wer o b s er v ed   b etwe en   th o th er   class es.       T ab le  5 .   T h p er f o r m a n ce   m et r ics ( p r ec is io n ,   r ec all,   a n d   F1 - s co r e)   f o r   th o p tim ized   DNN    ( T r ain in g   Acc u r ac y 0 . 9 7 ,   T esti n g   Acc u r ac y 0 . 9 5 )   af ter   A d a m   o p tim izer   C l a s s   P r e c i s i o n   R e c a l l   F - S c o r e   N o G a s   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0   P e r f u me   0 . 8 8   0 . 9 3   0 . 9 0   S mo k e   0 . 9 4   0 . 8 8   0 . 9 1   M i x t u r e   1 . 0 0   1 . 0 0   1 . 0 0           Fig u r 4 .   T h co n f u s io n   m atr ix   o f   th e   DNN  m o d el       6 . 2 .     T herm a im a g es r esu lt s   o f   s ce na rio   I I   T h r esu lts   o b tain ed   f r o m   th is   s ce n ar io   a r p r esen ted   an d   an aly ze d   in   th r ee   s tr u ctu r e d   p h a s es.  T h ese   in clu d th d ata  au g m en tatio n   p r o ce s s ,   th o p tim izatio n   o f   th m o d el,   an d   th ev alu ati o n   o f   th o p tim ized   VGG1 6   m o d el.   E ac h   p h ase  p lay s   cr itical  r o le  in   en h an cin g   th m o d el' s   p er f o r m an c an d   en s u r in g   th e   r eliab ilit y   o f   th d etec tio n   s y s tem .     6 . 2 . 1 .   Da t a   a ug m ent a t io   T h im ag e   d ata  g e n er ato r   f u n c tio n   f r o m   th e   Ker as  lib r ar y   is   u tili ze d   to   im p lem e n d ata   au g m en tatio n   an d   to   r esize  a n d   r escale  th e   s am p les.  T ab le   6   p r o v id es  a   s u m m ar y   o f   th e   d ata  a u g m e n tatio n   tech n iq u es   u s ed ,   alo n g   with   th eir   co r r esp o n d i n g   v alu es.  Ad d itio n ally ,   Fig u r e   5   p r esen ts   v is u al  ex am p les  o f   th au g m en tatio n   p r o ce s s .   I in clu d es  two   p ar ts Fig u r 5 ( a )   in   w h ich   th o r i g in al  im ag o f   c o m m o n   r u s t - af f ec ted   s am p le.   Fig u r 5 ( b ) ,   au g m en ted   v er s io n s   o f   th s am im a g g e n er ated   u s in g   th s p ec if ied   d ata  au g m e n tatio n   tech n iq u es,  d e m o n s tr atin g   th d iv er s tr an s f o r m atio n s   a p p lied .   T h ese  d ata  au g m en tat io n   tech n i q u es  ar ap p lied   d u r in g   th tr ain i n g   p r o ce s s   to   en h an ce   th tr ain in g   d ataset's  d iv er s ity   an d   s ize,   w h ich   h elp s   im p r o v e   th g en er aliza tio n   ca p ab ilit y   o f   th d ee p   lear n in g   m o d el.   T ab le  6 .   Data   au g m en tatio n   m eth o d s   an d   t h eir   ass o ciate d   p ar am eter s   D a t a   a u g m e n t a t i o n   me t h o d   A sso c i a t e d   p a r a m e t e r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.