[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于圖像識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)的螺栓狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010616617.1
• 申請(qǐng)日: 2020-06-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111915561A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史思琦;馬彥軍;鄭莉平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/00;G06K9/62;G06K9/46;G06T7/13;G06T7/168;G06T7/136;G06T7/11
• 代理公司: 西安弘理專(zhuān)利事務(wù)所 61214
• 代理人: 寧文濤

1.一種基于圖像識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)的螺栓狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，具體按以下步驟實(shí)施：

步驟1，首先安裝和固定圖像采集器，圖像采集器的間隔不小于車(chē)輛的寬度，高度與車(chē)輛輪轂高度一樣；

步驟2，開(kāi)啟經(jīng)步驟1安裝的圖像采集器，分階段隨機(jī)擰松和擰掉不同輪轂上的螺栓，攝取得到若干張螺栓圖片，為樣本量；

步驟3，對(duì)經(jīng)步驟2得到的若干張螺栓群圖片進(jìn)行圖像處理與分割，提取得到螺栓群中每個(gè)螺栓的HOG特征；

步驟4，通過(guò)經(jīng)步驟3提取的每個(gè)螺栓的HOG特征訓(xùn)練得到支持向量機(jī)識(shí)別模型；

步驟5，判斷支持向量機(jī)識(shí)別模型的識(shí)別準(zhǔn)確率是否達(dá)到預(yù)設(shè)值，若是則進(jìn)入步驟6，否則增加預(yù)設(shè)樣本量，返回步驟2；

步驟6，采用支持向量機(jī)識(shí)別模型對(duì)輪轂螺栓狀態(tài)進(jìn)行定時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)的螺栓狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟1中圖像采集器采用帶補(bǔ)光功能的槍機(jī)，圖像采集器鏡頭與輪轂非正對(duì)設(shè)置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于圖像識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)的螺栓狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟3中輪胎螺栓的HOG特征數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中，I(x,y)為原車(chē)牌圖像在坐標(biāo)(x,y)處像素的灰度值，G_X(x,y)為該坐標(biāo)處的水平梯度，G_Y(x,y)為該坐標(biāo)處的垂直梯度，G(x,y)為該坐標(biāo)處的梯度幅值，α為該坐標(biāo)處的梯度方向。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于圖像識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)的螺栓狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟3具體包括以下步驟：

步驟3.1，對(duì)經(jīng)步驟2得到的螺栓圖片進(jìn)行圖片灰度化處理，得到灰度化圖片，灰度化公式如下式：

式中，I(x,y)為原車(chē)牌圖像在坐標(biāo)(x,y)處像素的灰度值，R(x,y)，G(x,y)和B(x,y)分別是原圖像在(x,y)處的紅、藍(lán)、綠三通道顏色分量值；

步驟3.2，通過(guò)高斯濾波的方式對(duì)灰度化圖片進(jìn)行降噪，得到降噪后圖片，高斯濾波公式如下式：

式中，是歸一化系數(shù)；

步驟3.3，對(duì)降噪后的圖片集進(jìn)行Mean Shift，得到濾波后的螺栓樣本集；

步驟3.4，基于最大類(lèi)間方差法選取二值化閾值，對(duì)降噪后圖片進(jìn)行二值化處理，得到二值化圖片；

步驟3.5，采用圓形霍夫變換對(duì)二值化圖片進(jìn)行提取，得到螺栓樣本集中每個(gè)螺栓的栓頭中心點(diǎn)；

步驟3.6，以每個(gè)螺栓的栓頭中心點(diǎn)作為其位置特征點(diǎn)，通過(guò)sobel算子進(jìn)行邊緣檢測(cè)，分割得到每個(gè)螺栓的單個(gè)螺栓圖片,sobel算子公式如式(4)和式(5)所示：

步驟3.7，最后對(duì)每個(gè)螺栓的單個(gè)螺栓圖片進(jìn)行HOG特征提取，得到螺栓樣本集中每個(gè)螺栓的HOG特征。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于圖像識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)的螺栓狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟3.3中Mean Shift核心包括以下步驟：首先計(jì)算將m_h(x)賦給x，若||m_h(x)-x||≤ε結(jié)束，否則返回公式其中，G(x)是一個(gè)單位核函數(shù)，w(x_i)≥0是采樣點(diǎn)的權(quán)重系數(shù)，x為樣本點(diǎn)均值，x_i為樣本點(diǎn)，ε為設(shè)定的誤差限。