[發(fā)明專利]基于深度學(xué)習的黃色培育鉆石品級分類方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911149112.2
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN111007068B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊建新;蘭小平;閆蕾;王波;楊一銘;馮亞東;姚志強;劉文軍;王偉平;宋培卿;程輝;郭世峰;趙鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 中國兵器工業(yè)信息中心
• 主分類號: G01N21/87
• 分類號: G01N21/87;G06V10/764
• 代理公司: 中國兵器工業(yè)集團公司專利中心 11011
• 代理人: 周恒

本發(fā)明屬于黃色培育鉆石品級分類技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于深度學(xué)習的黃色培育鉆石品級分類方法，該方法主要運用到了機器視覺、圖形圖像處理、深度學(xué)習等相關(guān)技術(shù)，通過對內(nèi)部和外部特征的提取和識別，實現(xiàn)對黃色鉆石品級的準確分類。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供一種基于深度學(xué)習及多模型決策的黃色培育鉆石品級分類方法，實現(xiàn)黃色鉆石在線圖像采集與準確分類，其效率遠遠高于人眼。本發(fā)明是機器視覺技術(shù)、圖像處理技術(shù)、深度學(xué)習技術(shù)以及多模型決策技術(shù)在黃色培育鉆石自動分選中的首次應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于黃色培育鉆石品級分類技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于深度學(xué)習的黃色培育鉆石品級分類方法，該方法主要運用到了機器視覺、圖形圖像處理、深度學(xué)習等相關(guān)技術(shù)，通過對內(nèi)部和外部特征的提取和識別，實現(xiàn)對黃色鉆石品級的準確分類。

背景技術(shù)

在航空航天、國防軍工以及光伏與電子信息等領(lǐng)域里會遇到各種高難材料的加工難題，目前要解決這些難題都離不開一種超硬材料——金剛石。以金剛石為代表的超硬材料及制品被譽為“最硬最鋒利的工業(yè)牙齒”。我國是人工合成金剛石的原產(chǎn)大國。據(jù)統(tǒng)計，截止到2017年，中國人造金剛石產(chǎn)量約為250億克拉，占據(jù)全球90％以上，連續(xù)15年在市場上占據(jù)主導(dǎo)地位。

黃色培育鉆石(以下簡稱黃色鉆石)作為合成金剛石的一種，其在工業(yè)刀具、鉆頭等方面的用途非常廣泛。黃色鉆石的生成是在高溫高壓的環(huán)境下，把碳原料粉末壓成鉆石，其中間需要加入金屬催化劑，因此很多黃色鉆石都會有金屬雜質(zhì)包含在內(nèi)，這會影響黃色鉆石的品級，而品級的劃分直接關(guān)系到產(chǎn)品品質(zhì)和經(jīng)濟效益。目前我國主要采用人工分選工業(yè)黃色鉆石的方法，由分選員通過肉眼在放大鏡下觀察每顆直徑1.2至1.4mm的鉆石顆粒的外部形貌和內(nèi)部雜質(zhì)特征，根據(jù)經(jīng)驗進行等級評估，這種方法不僅分選速度慢、勞動強度大、人工成本高，而且產(chǎn)品質(zhì)量一致性難以得到有效的保障，使得工業(yè)黃色鉆石的產(chǎn)能大大受限。因此，如何在工業(yè)上實現(xiàn)黃色鉆石品級分類的自動化、智能化，是一個亟需解決的技術(shù)難題。

目前，基于機器視覺的深度學(xué)習技術(shù)已廣泛應(yīng)用于實際工程的方方面面，尤其在工業(yè)產(chǎn)品的分類與質(zhì)量檢測方面得到大量實踐與推廣。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何提供一種基于機器視覺和深度學(xué)習的黃色鉆石品級分類方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的耗費大量勞動力、準確率低、效率不高的技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種基于深度學(xué)習的黃色培育鉆石品級分類方法，所述方法包括如下步驟：

步驟S1：黃色鉆石原始樣本圖像采集：通過同軸光源照明，利用CCD工業(yè)相機和圖像采集卡采集黃色鉆石原始樣本圖像；

步驟S2：黃色鉆石原始樣本圖像分類：按照黃色鉆石品級不同，將黃色鉆石原始樣本圖像分為一級品、二級品和三級品三類樣本；

該步驟S2包括如下子步驟：

步驟S201：為避免因肉眼觀察誤差和個人經(jīng)驗片面，而導(dǎo)致樣本分類不準確的問題，采取根據(jù)國際鉆石委員會鉆石分級標準、中國技術(shù)監(jiān)管局鉆石分級標準GB/T 16554-2003的方法，分別對黃色鉆石原始樣本圖像進行分類，得到兩個訓(xùn)練樣本集，分別記為：U_a、U_b；

步驟S202：為提升黃色鉆石品級分類的準確度，從U_a、U_b中篩選出分類一致的黃色鉆石樣本，形成一個加強訓(xùn)練樣本集，記為：U_c；

步驟S3：黃色鉆石原始樣本圖像預(yù)處理：根據(jù)灰度化、濾波去燥、二值化、腐蝕與膨脹、最小外接矩形檢測圖形圖像處理方法對U_a、U_b、U_c中的黃色鉆石原始樣本圖像進行處理，得到統(tǒng)一尺寸299*299的黃色鉆石圖像；