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专利号: 2018113956384
申请人: 杭州电子科技大学
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.基于卷积神经网络和卡尔曼滤波的道路损伤识别方法,其特征在于:步骤1、对n张含有道路损伤的损伤图进行排序;第i张损伤图的分辨率为vi×hi,vi为第i张损伤图上一行像素的个数;hi为第i张损伤图上一列像素的个数,i=1,2,…,n;第i张损伤图的损伤类别为zi;

步骤2、图像增强与卷积神经网络的训练;

2.1、i=1,2,…,n,依次执行步骤2.2至2.4;

2.2、将步骤1所得第i张损伤图放大ti倍;

若hi>vi,则ti=300/hi,并将第i张损伤图的左 列像素以第i张损伤图的左侧边缘作为对称轴进行镜像对称,并将第i张损伤图的右 行像素以第i张损伤图的右侧边缘作为对称轴进行镜像对称,得到分辨率为300×300的第i张一级扩展图;

若hi≤vi,则t=300/vi,并将第i张损伤图的上 行像素以第i张损伤图的上侧边缘作为对称轴进行镜像对称,并将第i张损伤图的下 行像素以第i张损伤图的下侧边缘作为对称轴进行镜像对称,得到分辨率为300×300的第i张一级扩展图;

2.3、将步骤2.2所得的第i张一级扩展图放大1.5倍,得到分辨率为450×450的第i张二级扩展图;将第i张一级扩展图放大2倍,得到分辨率为600×600的第i张三级扩展图;

2.4、用步骤2.2所得的第i张一级扩展图复制出第i张四级扩展图、第i张五级扩展图、第i张六级扩展图、第i张七级扩展图;并将第i张四级扩展图、第i张五级扩展图、第i张六级扩展图、第i张七级扩展图分别调整为0.8倍、0.9倍、1.1倍和1.2倍;

2.5、将第i张一级扩展图、第i张二级扩展图、第i张三级扩展图、第i张四级扩展图、第i张五级扩展图、第i张六级扩展图和第i张七级扩展图导入卷积神经网络进行训练;

步骤3、k=1,2,…,m,依次执行步骤4至6;m为被测图像的数量;

步骤4、将分辨率为v′k×h′k的第k张被测图像放大t′k倍;若h′k

步骤5、将步骤4所得的第k张被测扩展图像输入步骤2训练所得的卷积神经网络中;卷积神经网络输出中获取被测图片的特征信息矩阵Hk和权重矩阵wk;

步骤6、将步骤5所得的权重初始值wk通过卡尔曼滤波算法进行优化;

6.1、计算权重预测值 的表达式如式(1)所示:式(1)中,I为两行两列的单位矩阵;

6.2、计算权重预测值 的协方差矩阵Pk′如式(2)所示:T

Pk′=I′·Pk·I′+Q   (2)

T

式(2)中,Q为过程噪声,其值为0.00003;I′为单位矩阵I′的转置;I′为c行c列的单位矩阵;Pk为c行c列,且主对角线上所有元素均为0.001,其余元素均为零的矩阵;c为全连接层输出节点个数;

6.3、计算第k个最优增益阵Kk如式(3)所示:式(3)中, 为矩阵Hk的转置;R为观测噪声,其值为0.005;

6.4、计算第k个权重更新矩阵w′k如式(4)所示:式(4)中,R为观测噪声,其值为0.005;

步骤七、根据第k个权重更新矩阵w′k计算M矩阵式(5)所示;

T

M=[Hk·w′k]   (5)

T

式(5)中,[Hk·w′k]为矩阵[Hk·w′k]的转置。

2.根据权利要求1所述的基于卷积神经网络和卡尔曼滤波的道路损伤识别方法,其特征在于:所述的卷积神经网络采用VGG16。

3.根据权利要求1所述的基于卷积神经网络和卡尔曼滤波的道路损伤识别方法,其特征在于:步骤5执行后,对权重矩阵wk通过主成分分析算法进行降维。

4.根据权利要求1所述的基于卷积神经网络和卡尔曼滤波的道路损伤识别方法,其特征在于:所述的全连接层输出节点个数c等于4096。