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专利号: 201810704367X
申请人: 浙江工业大学
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:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于秸秆燃值估计的图像分析方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:步骤1:设置摄像头的参数,利用摄像头对秸秆燃料进行拍摄,采集图像并上传至服务器;

步骤2:读取服务器中当前帧的图像,与上一帧的图像进行相似度检测,若相似度大于等于阈值K,则删除当前帧的图像,保留上一帧的图像,进行下一步,否则将当前帧的图像上传至云端服务器;

步骤3:利用标注平台,对云端服务器中的图像进行标注,获得数据集;

步骤4:用数据增强的方法扩张数据集,以数据集来训练得到语义分割网络;

步骤5:持续利用摄像头对秸秆燃料进行拍摄,采集图像并上传至服务器,采用所述语义分割网络分割秸秆图像,计算占比,利用占比计算秸秆燃值。

2.根据权利要求1所述的一种用于秸秆燃值估计的图像分析方法,其特征在于:所述摄像头的参数包括分辨率、曝光时间、白平衡、数字增益、亮度和对比度。

3.根据权利要求1所述的一种用于秸秆燃值估计的图像分析方法,其特征在于:所述步骤2中,相似度检测的方法包括以下步骤:步骤2.1:将当前帧的图像灰度化,得到当前帧的灰度图像;

步骤2.2:根据哈希算法将当前帧的灰度图像排列成一段指纹编码,然后与云端服务器中保留的参考指纹编码进行比较并计算相似度;

步骤2.3:相似度S大于等于阈值K,则删除当前帧的图像,保留上一帧的图像,进行下一步,否则将当前帧的图像上传至云端服务器。

4.根据权利要求3所述的一种用于秸秆燃值估计的图像分析方法,其特征在于:所述步骤2.2中,将灰度图像中每个像素的灰度与灰度的平均值进行比较,像素的灰度大于等于灰度的平均值则记为1,像素的灰度小于灰度的平均值则记为0,按序排列得到指纹编码;

所述相似度的计算包括以下步骤:

步骤2.2.1:以指纹编码作为集合A,以参考指纹编码作为集合B;令检索函数为H(X);

步骤2.2.2:以H(X)逐个比对集合A与集合B中的元素;

步骤2.2.3:记录集合A与集合B中元素一一对应的个数占集合A或集合B中总的元素的比值,记为相似度S。

5.根据权利要求1所述的一种用于秸秆燃值估计的图像分析方法,其特征在于:所述步骤4中,扩张数据集包括在原始图像上裁剪指定大小的图片及其水平翻转,并对数据集执行PCAjittering处理;

所述步骤4中,训练得到语义分割网络包括以下步骤:

步骤4.1:将经数据增强扩张后的数据集输入到在深度学习框架下构建的网络,进行训练;所述网络包括上采样部分和特征提取部分,所述上采样部分输入图像,特征提取部分输出特征图;

步骤4.2:得到所需的分割网络。

6.根据权利要求5所述的一种用于秸秆燃值估计的图像分析方法,其特征在于:所述步骤4.1中,网络还包括损失函数模型 其中,y为期望的输出,a为实际的输出,n为损失函数分类的类数。

7.根据权利要求1所述的一种用于秸秆燃值估计的图像分析方法,其特征在于:所述步骤5中,采用语义分割网络分割秸秆图像后,将输出结果二值化,得到最后的秸秆图像分割示意图,计算秸秆的占比,利用占比计算秸秆燃值Q=Afmq,其中,A为秸秆的占比,fm为当前单位时间内传送带上经过的秸秆及其杂质的总质量,q为秸秆热值。

8.一种采用权利要求1~7之一所述的用于秸秆燃值估计的图像分析方法的图像分析系统,其特征在于:所述图像分析系统包括用于输送秸秆至锅炉的传送带,所述传送带上方固定设有摄像头,所述摄像头侧部设有投光设备;所述图像分析系统还包括控制器,所述控制器通过电机连接至传送带,所述控制器连接至摄像头和投光设备。

9.根据权利要求8所述的一种用于秸秆燃值估计的图像分析方法的图像分析系统,其特征在于:所述摄像头包括全局曝光的CMOS Sensor,所述摄像头配合设有ISP处理器。

10.根据权利要求8所述的一种用于秸秆燃值估计的图像分析方法的图像分析系统,其特征在于:所述控制器包括:一图像采集处理单元,与摄像头配合设置,通过有线或者无线的方式传输来自摄像头的原始数据,并对原始数据根据实际需要进行画质处理,产生视频图像数据;

一网络管理单元,与图像采集处理单元配合设置,通过无线网络将视频图像数据上传至云端服务器;

一图像分析单元,与所述云端服务器配合设置,对存放在云端服务器的数据进行训练并分析;

一人机交互单元,通过蓝牙或者无线网络和手机进行通信,使用者可以通过手机实现查看分析结果并设置工作参数;

及一主控管理单元,与图像采集处理单元、网络管理单元、图像分析单元和人机交互单元,管理协调进程间通信。