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专利号: 2021107233820
申请人: 南昌工程学院
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:2023-12-04
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MASK RCNN的FPC缺陷检测方法,其特征在于,包括如下步骤:S1. ROI处理和图像裁剪,采集现场的目标检测图像,对FPC原始图像数据进行预处理,预处理包括ROI处理和图像裁剪;

S2.对预处理后的图像进行数据增强处理;

S3.人工标注,对增强处理后的图像数据进行人工标注,再划分数据集;

S4.确定特征图block横向堆叠次数N,其中针对要识别的FPC缺陷种类和数量,确定特征图block横向堆叠次数N;

S5.模型训练,将标注好的图像数据送入改进MASK RCNN网络模型训练,训练出FPC缺陷检测模型;

S6.对训练好的FPC缺陷检测模型进行性能评估;

S7.参数优化微调,结合S6的评估结果,对FPC缺陷检测模型进一步的优化微调。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进MASK RCNN的FPC缺陷检测方法,其特征在于:所述ROI处理的具体方法是将原始高分辨率的FPC图像裁剪出需要检测的部分,即ROI图像,再将ROI图像裁剪成K份,K份裁剪后的图像最大分辨率为1024*1024,最小分辨率为256*256,K在自然数集合{2,3,4}中根据原始高分辨率的FPC图像选择一个数值。

3.根据权利要求1所述的一种基于改进MASK RCNN的FPC缺陷检测方法,其特征在于:所述数据增强处理方法采用图像旋转、图像镜像、图像对比度调整、图像平移以及随机缺失,以增大训练的数据集。

4.根据权利要求1所述的一种基于改进MASK RCNN的FPC缺陷检测方法,其特征在于:所述人工标注采用Labelme标注工具,在数据集上标注出缺陷的真实位置,并将标注好的数据集按照4比1的比例划分为训练集和验证集。

5.根据权利要求1所述的一种基于改进MASK RCNN的FPC缺陷检测方法,其特征在于:特征图block横向堆叠的次数为N次,N在自然数集合{3,4,5,6}中根据FPC缺陷种类选择一个数值,FPC缺陷种类数量n在1≤n≤9个时,N取3;缺陷种类数量n在10≤n≤14个时,N取4;缺陷种类数量n在15≤n≤20个时,N取5;缺陷种类数量n超过20时,N取6。

6.根据权利要求1所述的一种基于改进MASK RCNN的FPC缺陷检测方法,其特征在于,S5具体包括如下步骤:

2 2 2 2 2

S51:将RPN网络anchor的像素面积设置为{8 ,16,32 ,64 ,256},anchor的宽高比设置为{3:4,1:1,3:1},anchor的步长设置为4;

S52:使用EfficientNet作为主干特征提取网络提取特征;

S53:将底层特征图和高层特征图语义信息结合起来,创建自下而上,自左而右的特征图block;

S54:模型判断缺陷的阈值设定为G,如果模型输出得分小于阈值G,则判定为无缺陷,如果得分大于阈值G,则判定存在缺陷。

7.根据权利要求6所述的一种基于改进MASK RCNN的FPC缺陷检测方法,其特征在于:所述S53具体方法为:对主干特征提取网络生成的5张特征图C1、C2、C3、C4、C5进行1*1卷积运算生成C1_0、C2_0、C3_0、C4_0、C5_0,再对后四张特征图C2_0、C3_0、C4_0、C5_0进行上采样生成C2_1、C3_1、C4_1、C5_1,通过逐元素相加与前一级特征图融合生成C1_2、C2_2、C3_2、C4_2,再将C2_2、C3_2、C4_2与主干特征提取网络生成的C2、C3、C4特征图进行逐元素相加,上述步骤即为特征图block,重复堆叠N次后;最后由底往高,C1_2进行3*3卷积生成有效特征图P1;对P1最大池化操作后与C2_2逐元素相加,再进行3*3卷积生成有效特征图P2;对有效特征图P2进行3*3卷积和最大池化操作后与C3_2逐元素相加,再进行3*3卷积生成有效特征图P3;对有效特征图P3进行3*3卷积和最大池化操作后与C4_2逐元素相加,再进行3*3卷积生成有效特征图P4;C5_2与P4进行3*3卷积和最大池化操作后逐像素相加,再进行3*3卷积生成有效特征图P5。

8.根据权利要求1所述的一种基于改进MASK RCNN的FPC缺陷检测方法,其特征在于:所述对训练好的FPC缺陷检测模型进行性能评估主要分为缺陷定位、缺陷分类和缺陷分割三类;对于缺陷定位和缺陷分类,计算平均精度mAP作为评估指标;对于缺陷分割,计算缺陷分割像素与缺陷实际像素的比值作为评估指标;若模型的mAP≥90%且正确分割像素的比值≥

60%,则认定模型能够对FPC缺陷进行精确检测及分割,否则需要对模型进行优化微调。

9.根据权利要求1所述的一种基于改进MASK RCNN的FPC缺陷检测方法,其特征在于:对FPC缺陷检测模型进一步的优化微调主要通过增加训练样本数量、调整特征图block横向堆叠次数N、修改学习率、迭代次数来实现。