[發(fā)明專利]一種基于多級特征比對的令紙缺陷檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010556716.5
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111709936B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余孟春;謝清祿;毛新宇;王顯飛
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州麥侖智能科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06V10/74;G06V10/772;G06V10/82;G06N3/0455;G06N3/0464;G06N3/08;G06V10/762
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1.一種基于多級特征比對的令紙缺陷檢測方法，其特征在于，包括以下的實(shí)施步驟：

S1、訓(xùn)練特征提取模型：基于正常令紙樣本圖像并采用自編碼器的方式對令紙樣本圖像的特征提取模型進(jìn)行訓(xùn)練，并作為自編碼器中的編碼器部分，再相應(yīng)添加解碼器網(wǎng)絡(luò)，與編碼器部分串聯(lián)形成一個自編碼器；對自編碼器輸入正常令紙樣本圖像，讓編碼器部分學(xué)習(xí)正常令紙樣本圖像的特征表示，自編碼器訓(xùn)練完成后去掉解碼器網(wǎng)絡(luò)部分，保留編碼器部分即完成對特征提取模型的訓(xùn)練；

S2、建立多級特征字典：采用訓(xùn)練好的特征提取模型對大量正常令紙樣本圖像進(jìn)行多級特征提取，獲得各級特征向量，特征向量在放入特征字典前統(tǒng)一進(jìn)行歸一化處理形成特征碼，并對字典中的特征碼進(jìn)行聚類處理，建立正常令紙樣本圖像的多級特征字典；

S3、令紙缺陷檢測判定：通過工業(yè)高速高清攝像頭采集待測令紙圖像，應(yīng)用特征提取模型提取待測令紙圖像的多級特征向量并轉(zhuǎn)變成特征碼，采用歐氏距離的方法，在特征比對模塊下將提取得到的待測令紙的多級特征碼與多級特征字典中的特征碼進(jìn)行比對，求出各個距離值后由缺陷判定模塊來判斷是否為有缺陷令紙，完成令紙的缺陷檢測。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多級特征比對的令紙缺陷檢測方法，其特征在于，所述步驟S1中的特征提取模型是基于深度學(xué)習(xí)的特征提取模型，輸入為令紙圖像，輸出為多個多級特征向量，令紙圖像經(jīng)過特征提取模塊處理后將產(chǎn)生1個高層特征向量、4個中層特征向量、16個低層特征向量，特征提取模型還包括：

1)、基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)模塊Block，其包含了一個3x3的卷積和一個1x1的卷積，其中3x3卷積的步長為2，特征平面變小的同時特征通道數(shù)相應(yīng)變大，即經(jīng)過Block的處理后，特征圖的大小變?yōu)樵瓉淼?/4，特征通道數(shù)變?yōu)樵瓉淼?倍；

2)、卷積網(wǎng)絡(luò)由多層普通卷積層堆疊構(gòu)成，用于提取底層初級特征信息，在該卷積網(wǎng)絡(luò)之上放置3個Block塊用于提取高、中、低三級特征，由于Block有特征抽象及降采樣的過程，因此經(jīng)過特征提取模塊處理后將給出1個512維的高層特征向量、4個256維的中層特征向量、16個128維的低層特征向量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多級特征比對的令紙缺陷檢測方法，其特征在于，所述步驟S2中多級特征字典是用于保存正常令紙樣本的多級特征，在多級特征字典中將放入系列有代表性的正常令紙?zhí)卣鞔a，不同層級的特征向量在歸一化處理形成特征碼后，將被放入特征字典中的不同位置，產(chǎn)生的歸一化參數(shù)也將保留在特征字典中用于對后續(xù)提取的特征向量進(jìn)行歸一化處理，并采用K-Means聚類方法對字典中保存的大量特征碼進(jìn)行聚類處理，取每一類的中心點(diǎn)作為最具代表性的正常令紙?zhí)卣鞔a。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多級特征比對的令紙缺陷檢測方法，其特征在于，所述步驟S3中特征比對模塊是用于計算待測令紙圖像提取到的多級特征碼與正常令紙樣本圖像的多級特征字典中保存的特征碼的距離，每級每個待測令紙的特征碼與多級特征字典中對應(yīng)級別的所有正常令紙的特征碼都計算距離，找出距離最小的m個，再求距離的平均值，該平均值即為該級特征碼的距離，特征比對模塊的輸入為特征提取模型提取到的待測令紙的特征碼和特征碼層級信息以及正常令紙的多級特征字典信息，輸出為待測令紙的特征碼與字典中正常令紙的特征碼計算出的距離。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多級特征比對的令紙缺陷檢測方法，其特征在于，所述步驟S3中缺陷判定模塊是結(jié)合多級多個特征碼的距離進(jìn)行綜合判斷，給出是否為缺陷令紙的結(jié)論，具體包括以下步驟：

1)、特征比對模塊給出的高、中、低三級特征碼的距離值，令dL1為高層特征碼的距離值，dL2＝Max{dL2i，0≤i≤3}為中層特征碼的距離值，dL3＝Max{dL3i，0≤i≤15}為低層特征碼的距離值；

2)、逐級判斷是否有超過該級設(shè)定閾值的情況，如公式一、公式二、公式三所示：

aL1＞th1 公式一

dL2＞th2 公式二

dL3＞th3 公式三

其中，th1、th2和th3分別為高、中、低三級對應(yīng)的缺陷判斷閾值；

3)、如果出現(xiàn)超過閾值的情況則判斷為有缺陷令紙，如果沒有超過閾值則再計算一個綜合距離值，計算方式見公式四：

d＝λ1*dL1+λ2*dL2+λ3*dL3 公式四

其中，d為綜合距離值，λ1、λ2、λ3為平衡系數(shù)，求出綜合距離后再根據(jù)設(shè)定的閾值進(jìn)行判斷，如公式五所示：

d＞th0 公式五

其中，th0為綜合距離判斷閾值；當(dāng)d＞th0，則判定待測令紙為有缺陷令紙；當(dāng)d≤th0，則為待測令紙為正常令紙。