[發明專利]一種基于語義分割的指針定位方法

有效

• 申請號: 202010114861.8
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111368825B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 田聯房;郭月陽;杜啟亮;陳承隆
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;華南理工大學珠海現代產業創新研究院
• 主分類號: G06V10/26
• 分類號: G06V10/26;G06V20/70;G06V10/25;G06V10/82;G06N3/0464;G06N3/0455;G06N3/048;G06N3/08
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

1.一種基于語義分割的指針定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）指針式儀表數據的預處理與數據集的構建；

2）結合識別對象及應用場景的特點構建相匹配的語義分割網絡，包括以下步驟：

2.1）構建編碼器網絡

根據實時性和高精度要求構建編碼器網絡，該編碼器網絡主要由多個組合卷積模塊組成，其結構為：

第一層為卷積層和激活層；

第二層為組合卷積模塊A，它由一個深度卷積層、兩個批歸一化層、兩個激活層和一個卷積層組成；

第三層為最大池化層；

第四層為組合卷積模塊B，它由兩個組合卷積模塊A組成；

第五層為最大池化層；

第六層為組合卷積模塊B；

第七層為最大池化層；

第八層為組合卷積模塊C，它由一個組合卷積模塊D和一個組合卷積模塊A組成，其中組合卷積模塊D由四個卷積層、三個批歸一化層、兩個激活層和一個疊加層組成；

第九層為最大池化層；

第十層為組合卷積模塊C；

2.2）構建解碼器網絡

根據編碼器網絡不同層的輸出構建解碼器網絡，該解碼器網絡主要由多個組合卷積模塊組成，其結構為：

第一層為組合卷積模塊E，它由一個組合卷積模塊F和一個組合卷積模塊C組成，其中組合卷積模塊F由一個上采樣層、一個卷積層和一個張量拼接層組成；

第二層為組合卷積模塊E；

第三層為組合卷積模塊G，它由一個組合卷積模塊F和一個組合卷積模塊B組成；

第四層為組合卷積模塊G；

第五層為卷積層和激活層；

第六層為卷積層和激活層；

2.3）設置損失函數

設置損失函數為交叉熵損失函數，損失函數公式如下：

Loss=-(y_truelog(y_out)+(1-y_true)?log(1-y_out))

式中，Loss為損失函數值，y_true為標簽真實值，y_out為解碼器網絡輸出值；

3）對所設計的語義分割網絡裝載訓練參數進行訓練，訓練完畢后得到指針分割模型；

4）將待識別圖像經預處理之后輸入已訓練的指針分割模型中，得到指針的像素級分割區域，具體如下：

使用中值濾波算法在保持邊緣信息的情況下對待識別圖像進行濾波，從而濾除雜點，而后再通過灰度化算法得到灰度圖像，最后通過拉普拉斯算子進行邊緣檢測得到邊緣圖像，將邊緣圖像與灰度圖像相加從而實現圖像增強得到網絡輸入圖像，將其輸入至指針分割模型中通過前向傳播得到指針的像素級分割區域；

5）通過圖像處理技術對指針的像素級分割區域進行直線提取，并擬合出指針的位置方程以實現指針定位，具體如下：

通過霍夫直線檢測算法檢測出指針的像素級分割區域內的所有直線，并按照斜率相似判據將所有直線劃分為多個直線集合，其中斜率相似判據為兩直線斜率差距小于0.5即判定兩直線屬于同一集合，然后對每個直線集合通過最小二乘法擬合出各自的直線方程，在將其中斜率異常的直線方程去除，對其余的直線方程進行擬合得到最終的指針位置方程以實現指針定位。