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专利号: 2019108895900
申请人: 江南大学
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:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种铝型材瑕疵检测方法,其特征在于,所述方法包括:S1对获取到的全部铝型材图像进行预处理,以达到图像增强和去除噪声的效果;

S2对预处理后的铝型材图像应用基于纹理特征的方法提取特征,得到特征数据集;

S3将特征数据集随机分成T份,其中1份作为测试集,剩下的T‑1份作为训练集;

S4构造并利用训练集训练二进制随机漂移粒子群‑随机森林BRDPSO‑RF模型,以得出最优特征子集和最佳随机森林RF分类器参数;

S5以S4得出的最优特征子集作为特征子集,并应用最佳随机森林RF分类器参数构建随机森林RF模型,对铝型材测试集进行瑕疵检测;

所述S4包括:

4.1设粒子群参数部分为5维,设提取到的特征向量为n维,则粒子群的整体搜索空间设为D=5+n;设粒子的个数为M,最大迭代次数为Max_iter;

初始时刻,粒子i的位置为 其中前5维用十进制表示,后n维用二进制位串表示,同时并置Pbesti(0)=Xi(0),其中Pbest是粒子个体最好位置;

4.2使用Pbest计算粒子群的平均最好位置Mbest;

4.3基于特定的特征选择方法适应度函数f为:其中,wa是分类精度权重,wf是特征子集权重,且满足wa+wf=1;Accuracy是随机森林分类准确度,ones是在特征子集中挑选出的特征数目,all是全部的特征数目;

根据适应度函数求得每个粒子的适应值;

4.4粒子个体最优位置更新方式如下:粒子全局最优位置更新方式如下:

Gbest(t+1)=Pbestg(t+1)             (5)

4.5计算局部吸引子

在第t次迭代,对于粒子的前5维使用下式计算吸引子pi,j,j=1,…,5:pi,j(t+1)=r*Pbesti,j(t+1)+(1‑r)*Gbest(t+1)        (6)其中,r是服从均匀分布的随机数,即r~U(0,1);

4.6更新粒子的速度及位置

粒子速度Vi,j的迭代更新方程式为:Vi,j(t+1)=α*|Mbestj(t+1)‑Xi,j(t)|*r+β*(pi,j(t+1)‑Xi,j(t))      (7)其中,α和β分别是漂移系数和热系数,0.5≤α≤1,1.5≤β≤3,r是服从正态分布的随机数,即r~N(0,1);j=1,…,D;

4.7重复(4.2)~(4.6),直到迭代次数t达到最大迭代次数Max_iter,得到最终的Gbest;

Gbest的前5维为最佳的RF参数组合,后n维是最优特征子集,其中“1”表示选择此特征,“0”表示不选此特征;

4.8输出最优特征子集和最佳的RF参数;

所述4.5计算局部吸引子过程中:对于后n维的吸引子pi,j利用遗传算法的交叉操作计算,j=6,…,D;

首先,随机将Pbesti和Gbest划分为K个部分,再交叉生成两条新的子代,最后从两条子代中随机挑选一条作为吸引子pi;

Pbesti和Gbest均由10位二进制串组成;随机将Pbesti和Gbest划分为4部分,要求每一部分至少有2位二进制串,且最多不超过3位;

再交叉生成pi1和pi2,其中,pi1的前两位来自Gbest,第2~4位来自Pbesti,第5~7位来自Gbest,最后两位来自Pbesti;pi2的前两位来自Pbesti,第2~4位来自Gbest,第5~7位来自Pbesti,最后两位来自Gbest;最后从pi1和pi2中随机选择一条作为吸引子pi;

所述4.6更新粒子的速度及位置,包括:对于粒子位置而言,前5维和后n维使用不同的方法更新;

前5维的粒子位置Xi,j(j=1,…,5)的更新方程式为:Xi,j(t+1)=Xi,j(t)+Vi,j(t+1)        (8)后n维的粒子位置Xi,j(j=6,…,D)的更新方式为:其中,r是服从均匀分布的随机数,即r~U(0,1)。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述粒子群参数部分包括:森林中决策树的数目n_estimators、单个决策树使用特征的最大数量max_features、决策树的最大深度max_depth、分割内部节点所需要的最小样本数min_samples_split和叶子结点上的最小样本数min_samples_leaf。

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述4.2使用Pbest计算粒子群的平均最好位置Mbest,包括:

Mbest的前5维,即j=1,…,5,Mbestj的计算公式为:Mbest的后n维,即j=6,…,D,Mbestj根据粒子个体最好位置Pbest的二进制对应位串信息进行更新;

通过统计群体中粒子二进制编码的每一位出现0和1的概率的大小,出现0的次数多,则粒子群的平均最好位置Mbest对应的为0;反之,则为1;如果对应位中出现的0和1的次数相同,则Mbest随机选择为0或1。

4.根据权利要求1‑3任一所述的方法,其特征在于,所述S1对获取到的全部铝型材图像进行预处理,包括:采用图像灰度化、直方图均衡化、中值滤波以及同态滤波技术对图像进行预处理。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述S2中基于纹理特征的方法,包括灰度共生矩阵、局部二值模式LBP、自相关函数、马尔可夫随机场MRF模型法和小波变换。

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述方法还包括,在对铝型材测试集进行瑕疵检测完成后应用所构建的RF对待检测的铝型材进行瑕疵检测。

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述S1获取到的全部铝型材图像采用分辨率不低于2560×1440的相机获取。