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专利号: 2018102234882
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于随机森林的多参数零件表面粗糙度学习方法,其特征在于:包括如下步骤,步骤一,样本图像采集,由CCD相机采集经激光照射在物体表面产生的散斑场,并通过图像采集卡传输到工作站;

步骤二,图像预处理,加强图像阴影部分的细节特征;

步骤三,多特征提取,即运用空间平均法提取光学特征,灰度共生矩阵法提取均值、方差、相关性、熵、二阶矩、惯性矩特征,Tamura纹理特征法提取纹理特征,所述光学特征包括散斑对比度和暗区比特征;

步骤四,将每一特征量化后作为一个属性加入随机森林和决策树算法学习,根据分类属性信息增益最大原则构建随机森林分类器,用以检测分类零件工艺类型;

步骤五,通过对散斑图像特征研究,实现了多特征提取,找出特征与粗糙度之间的单调性;然后将特征归一化,引入互信息量学习特征权重,并结合相关性系数和随机森林学习参数建立粗糙度学习函数;

步骤六,利用学习好的分类器和粗糙度函数对待测零件进行检测;

步骤五中,定义多特征的粗糙度学习函数:然后,进行函数的学习:

1)进行零件工艺类型Ai学习;

2)多特征权重wj学习,通过计算不同特征与粗糙度之间的互信息量,来学习不同特征在粗糙度模型中各自的权值wj;

3)特征相关性系数cj学习,由于不同特征值与粗糙度值相关性存在差异,特征与粗糙度之间存在正相关、负相关、不相关三种情况,为了保证融合特征值与粗糙度值成正相关性,对特征相关性系数学习,当某一特征与粗糙度成正相关时,cj取正,成负相关时,正好相反,当某一特征与粗糙度不相关时,cj也取正;

4)粗糙度函数参数ak学习,对于同一工艺类别零件给定的数据组(Cl,Ral),l=1,

2,...,n,学习多项式

m

Ram(C)=a0+a1C+…amC,m<n。

2.根据权利要求1所述的基于随机森林的多参数零件表面粗糙度学习方法,其特征在于:步骤二中对图像进行预处理,首先截取散斑图像有效区域,并基于巴特沃斯滤波器同态滤波法对散斑图像进行图像增强,增强阴影部分的细节特征。

3.根据权利要求1所述的基于随机森林的多参数零件表面粗糙度学习方法,其特征在于:步骤三中所述纹理特征包括纹理粗糙度、对比度、方向度特征。

4.根据权利要求3所述的基于随机森林的多参数零件表面粗糙度学习方法,其特征在于:所述散斑对比度为强度涨落大小与强度平均值的度量,所述暗区比表示为暗区像素点数与总像素点数之比。

5.根据权利要求1所述的基于随机森林的多参数零件表面粗糙度学习方法,其特征在于:步骤四中的零件工艺类型判别方法包括如下步骤,S4.1样本随机选择;从若干组样本中有放回抽取n个样本,即对行抽取;提取的特征参数共12个,有放回抽取m个特征参数,即列抽取;

S4.2结点属性选择;计算每个特征参数作为分类属性的信息增益,根据信息增益最大原则选择决策树结点,其中叶子结点分别为三种不同工艺类型;

S4.3决策树的生成;当结点的分类纯度以及层数达到期望给定值,停止决策树生长;

S4.4随机森林生成;不断重复前三步,构建多棵决策树以形成随机森林。

6.根据权利要求1所述的基于随机森林的多参数零件表面粗糙度学习方法,其特征在于:对步骤五中所述的粗糙度学习函数进行函数的学习,包括零件工艺类型学习、多特性权重学习、特征相关性系数学习、粗糙度函数参数学习,从而得到适用于不同工艺类别的粗糙度测量函数。