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专利号: 2021106251041
申请人: 重庆邮电大学
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:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于深度学习的人脸口罩佩戴情况检测方法,其特征在于,包括:实时获取待检测图像数据,对待检测数据进行图像增强处理;将增强后的待检测图像输入到训练好的口罩检测网络模型中,得到检测结果;根据检测结果对待检测图像进行标记;所述口罩检测网络模型包括主干特征提取网络模、Neck网络模块以及Prediction网络;所述主干特征提取模块包括残差块和CSPDarkNet‑X网络模块;所述Neck网络模块包括改进的PANet网络结构和FPN网络;采用CSPDarkNet‑Y网络模块对PANet网络结构进行改进优化。

2.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的人脸口罩佩戴情况检测方法,其特征在于,对口罩检测网络模型进行训练的过程包括:S1:获取原始图像数据,对原始图像数据进行分类处理,即分为未佩戴口罩图像、未规范佩戴口罩图像以及规范佩戴口罩图;将分后的图像数据作为训练集;

S2:将训练集中的数据输入到主干特征提取模块中进行特征提取,得到全局特征;

S3:将主干特征网络模块提取的全局特征输入到Neck网络模块,得到多尺度局部特征;

S4:将全局特征和多尺度局部特征进行融合处理,得到融合特征图;

S5:将融合特征图输入到Prediction网络中,得到目标定位结果;

S6:根据目标定位结果计算模型的损失函数,并采用模型优化器不断调整模型的参数;

当损失函数的值最小时,完成模型的训练。

3.根据权利要求2所述的一种基于深度学习的人脸口罩佩戴情况检测方法,其特征在于,主干特征提取模块包括三个CSPDarkNet‑X网络模块,每个CSPDarkNet‑X网络模块中包含X个残差块,X个残差块串联构成一个残差单元组;将三个CSPDarkNet‑X网络模块串联,构成主干特征提取模块。

4.根据权利要求2所述的一种基于深度学习的人脸口罩佩戴情况检测方法,其特征在于,采用主干特征提取模块提取图像的全局特征的过程包括:S21:对训练集中的图像进行卷积操作,得到浅层特征图;

S22:将浅层特征图输入到CSPDarkNet‑X网络进行纹理特征提取并进行堆叠操作获取更丰富的特征层信息;

S23:将经过卷积操作和CSPDarkNet‑X模块特征提取后的特征信息输入到SPPNet模块中进行池化操作,从而提高主干特征的感受野并分离出特征层的上下文信息;

S24:将经过主干特征提取模块处理后的特征信息分为三部分输入到Neck网络中进行特征融合,得到全局特征图。

5.根据权利要求2所述的一种基于深度学习的人脸口罩佩戴情况检测方法,其特征在于,采用Neck网络模块对全局特征进行处理的过程包括:S31:将来自主干特征提取网络的全局特征信息进行堆叠和上采样操作,得到多尺度特征信息;

S32:将多尺度特征信息输入到CSPDarkNet‑Y模块中进行多尺度特征信息的提取;

S33:将提取的多尺度特征信息进行3×3的卷积操作,即让特征层的高和宽变成原来的

1/2;

S34:将上述步骤得到的多尺度特征信息进行特征融合,得到多尺度局部特征图。

6.根据权利要求2所述的一种基于深度学习的人脸口罩佩戴情况检测方法,其特征在于,采用Prediction网络对融合特征图进行处理的过程包括:步骤1:将Neck网络融合后的特征图划分为三个有效特征层,将三个有效特征层输入到预测网络中;三个有效特征层依次为13×13×24、26×26×24、52×52×24的网格;

步骤2:对三个有效特征层的每一个网格设置三个先验框,当图像的中心落在先验框中时,则由该先验框对该图像进行检测;

步骤3:采用非极大值抑制算法不断对先验框的尺寸进行学习并调整,从而不断地趋近于预测框的位置;当先验框的尺寸达到极大值时筛选出最终的预测框,该预测框为模型的检测结果。

7.根据权利要求2所述的一种基于深度学习的人脸口罩佩戴情况检测方法,其特征在于,模型的损失函数表达式为:

Loss‑function=CIOUloss+Confidenceloss+Classloss其中,Loss表示损失函数,function表示函数,CIOUloss表示目标的定位损失函数,Confidenceloss表示目标的置信度损失函数,Classloss表示目标的分类损失函数,S表示网格大小,B表示每一个网格所对应的先验框个数, 表示特征层上第i个网格点中的第j个先验框,obj表示目标, 表示是否负责物体的检测, 表示口罩检测模型的实际输出值,λnoobj表示权重系数, 表示特征层上第i个网格点中的第j个先验框内不包含物体, 表示真实框中的物体属于类别c的概率, 表示模型预测第i个网格点中的第j个先验框是类别c的概率。

8.根据权利要求2所述的一种基于深度学习的人脸口罩佩戴情况检测方法,其特征在于,采用模型优化器不断调整模型的参数的过程包括:对模型参数初始化;采用Adam优化器对模型的参数进行学习并优化;在对参数进行学习优化过程中设置批大小为8,IOU为0.5,模型训练世代为50次,得到优化后的模型参数。