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专利号: 2021100948201
申请人: 金陵科技学院
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:

1.一种基于改进YOLOv3的围巾花纹缺陷检测方法,具体步骤如下,其特征在于:步骤1:获取围巾生产过程中的围巾图像数据:通过CCD相机检测流水线上围巾的运动图像数据;

步骤2:将围巾模糊运动图像复原:建立围巾运动时检测的数学模型,计算图像的扩散函数,使用滤波算法获得复原后的围巾运动图像;

步骤2中复原围巾模糊运动图像的过程表示为:步骤

2.1首先建立CCD相机采集的围巾图像数学模型:

g(x,y)=f(x,y)*h(x,y)+n(x,y)        (1)式中,g(x,y)是采集到的围巾模糊运动图像,*是卷积运算,f(x,y)是理想的图像,h(x,y)是点扩散函数,n(x,y)是随机引入的加性噪声;

步骤2.2计算点扩散函数:

先将h(x,y)点扩散函数经二维傅里叶转换为H(u,v),再通过下式求解出点扩散函数的二维傅里叶函数H(u,v):式中,bx,by是沿x,y方向上的模糊范围;

步骤2.3在确定点扩散函数之后,通过维纳滤波获得复原后的围巾运动图像,其中滤波的表达式为:式中,H(u,v)*是点扩散函数的共轭,Pn(u,v)是围巾模糊图像的功率谱,Pn(u,v)/Pf(u,v)是图像的信噪比;在确定滤波器之后,最终复原围巾运动图像f’(m,n):‑1

f′(m,n)=F {G(u,v)M(u,v)}       (4)‑1

式中,G(u,v)是围巾模糊图像经傅里叶变换后的频域表达式,F 是傅里叶逆变换;

步骤3:利用改进的YOLOv3算法检测围巾的花纹边线:为更准确的检测未经的花纹边线,改进YOLOv3的损失函数和网络锚框,检测围巾花纹边线;

步骤3中利用改进的YOLOv3算法检测围巾的花纹边线的过程表示为:网络的损失函数是用来评价模型预测值和真实值不一样的程度,极大的影响了模型的收敛效果,为了更好的收敛模型,使用下列函数替代原有的损失函数:LossGrad=tan(t‑σ(z))/tan(l)      (5)式中,б(Z)是网络输出值,t是图像标签的实际值,t‑б(Z)取值范围为[‑1,1];同时为更准确的检测围巾的花纹边线,使用K‑means算法改进YOLOv3网络锚框,为减小检测框的回归难度,通过K‑means得到训练集上的聚类中心,对原始YOLOv3网络的锚框重新设置:d=1‑IOU(b,a)              (6)其中,IOU是锚框交集和并集的比值,a和b分别表示标签和聚类中心框和聚类中心框,d表示标签框与聚类中心框的重叠度,d越小表示标签框与聚类中心框的重叠度越高,使用聚类中心设置所有的YOLO锚框,大分辨率特征图对应的YOLO层使用小的2个锚框,小分辨率特征图对应的YOLO层使用大的3个锚框;将复原后的围巾图像作为训练样本,训练改进后的YOLOv3网络,获得能检测围巾花纹边线的YOLOv3网络;

步骤4:设置花纹参考线,分割花纹小方格:通过YOLOv3算法定位围巾的花纹边线,并分割出多个围巾花纹小方格;

步骤5:Harris角点检测围巾的瑕疵处:通过Harris角点检测算法检测每个被分割方格的角点,并对花纹边线图像进行配准和拼接,检测出围巾的瑕疵处;

步骤5中Harris角点检测围巾的瑕疵处表示为:

经过步骤4分割多个围巾的花纹边线后,首先将图像进行灰度处理,获得花纹边线的灰度图像,并通过下式判断花纹边线的断点:式中,u,v是窗口在水平和竖直方向的偏移值,M是灰度图像的协方差矩阵:式中,(x,y)是图像的像素坐标,w(x,y)是窗口函数,Ix和Iy分别是图像在x和y方向上的梯度;通过Harris算法最终获得图像对应坐标的角点检测结果,同时对花纹边线图像进行配准和拼接,并通过结果判断在图像上的对应位置是否存在瑕疵。