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专利号: 2018106699427
申请人: 陕西师范大学
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种复杂背景下桥梁裂缝图像裂缝检测方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1,将采集的原始桥梁裂缝图像进行几何变换、空间滤波、线性变换后再通过生成子模型和判别子模型进行数据集扩增;所述生成子模型依次包括全连接层、维度转换层、第一转置卷积层、第二转置卷积层、第三转置卷积层、第四转置卷积层和第五转置卷积层;第一转置卷积层、第二转置卷积层、第三转置卷积层、第四转置卷积层和第五转置卷积层的卷积核大小均为5x5,步幅均为2,卷积核数目依次为512、256、128、64、3;

所述判别子模型依次包括第一卷积层、第二卷积层、第三卷积层、第四卷积层、第五卷积层、第六卷积层、第七卷积层和Sigmoid激活函数层;第一卷积层、第二卷积层、第三卷积层、第四卷积层、第五卷积层和第六卷积层的卷积核大小均为5x5,步幅均为2,卷积核数目依次为64、128、256、512、1024、2048;所述第七卷积层的卷积核大小为1x1;

步骤2,将扩增后的图像输入分割模型进行训练,具体方法如下:

步骤2.1,将扩增后的图像进行一次5x 5的卷积;

步骤2.2:将卷积结果输入包含4个layers层的DenseBlock;

步骤2.3:将步骤2.2结果进行Transition Down操作,降低裂缝图像分辨率;

步骤2.4:将DenseBlock的layers层数量依次设置为5层、7层、10层,依次重复3次步骤

2.2与步骤2.3;

步骤2.5:将步骤2.4的结果输入由12个layers组成的Bottleneck,完成全部下采样,并进行多个特征的连接操作;

步骤2.6:将上层输出结果输入由Transition Up和DenseBlock组成的上采样通道,DenseBlock对应下采样中的layers层数为10层;

步骤2.7:将步骤2.6中DenseBlock的layers层数依次设为7、5、4,重复3次步骤2.6;

步骤2.8:对步骤2.7的输出结果进行1x 1卷积操作;

步骤2.9:将步骤2.8结果输入softmax层进行判断,输出裂缝与非裂缝的概率;

步骤3:所述步骤2训练完成后,将待检测裂缝图像输入训练完成的分割模型进行裂缝提取。

2.根据权利要求1所述的一种复杂背景下桥梁裂缝图像裂缝检测方法,其特征在于:所述第一转置卷积层、第二转置卷积层、第三转置卷积层和第四转置卷积层转置卷积后均使用SeLU激活函数。

3.根据权利要求1或2所述的一种复杂背景下桥梁裂缝图像裂缝检测方法,其特征在于:所述第一卷积层、第二卷积层、第三卷积层、第四卷积层、第五卷积层、第六卷积层和第七卷积层均为全卷积层。

4.根据权利要求1所述的一种复杂背景下桥梁裂缝图像裂缝检测方法,其特征在于:所述DenseBlock的每个layers层包括Batch Normalization、ReLU激活函数、3x3卷积和Dropout。

5.根据权利要求1所述的一种复杂背景下桥梁裂缝图像裂缝检测方法,其特征在于:所述Transition Down由Batch Normalization、ReLU激活函数、1x1卷积与2x2池化操作组成。

6.根据权利要求4或5所述的一种复杂背景下桥梁裂缝图像裂缝检测方法,其特征在于:所述Batch Normalization具体算法如下:Batch Normalization算法在每一次迭代中的每一层输入都进行了归一化,将输入数据的分布归一化为均值为0,方差为1的分布,具体如公式(2):其中,xk表示输入数据的第k维,E[xk]表示k维的平均值, 表示标准差;

Batch Normalization算法的两个可学习的变量γ和β的如公式(3),γ和β用于还原上一层学到的数据分布。

7.根据权利要求4或5所述的一种复杂背景下桥梁裂缝图像裂缝检测方法,其特征在于:所述ReLU激活函数为连续的非线性激活函数,计算如公式(4)所示:ReLU(x)=max(0,x)    (4)。

8.根据权利要求4或5所述的一种复杂背景下桥梁裂缝图像裂缝检测方法,其特征在于:每个所述Transition Down包括一个卷积,每个Transition Up包括一个转置卷积。

9.根据权利要求4或5所述的一种复杂背景下桥梁裂缝图像裂缝检测方法,其特征在于:所述步骤2.5中完成下采样后,对多个输出特征进行连接操作,具体为如公式(1):Xl=Hl([X0X1,…,Xl-1])                  (1)式中l表示层数,Xl表示l层的输出,[X0X1…Xl-1]表示将0到l-1层的输出特征图连接,Hl(.)表示Batch Normalization、ReLU和3x 3的卷积的组合。