[發(fā)明專利]一種鐵路動車撒砂管噴嘴丟失故障圖像識別方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011233315.2
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112329859A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付德敏
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱市科佳通用機(jī)電股份有限公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/36
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 劉強(qiáng)

1.一種鐵路動車撒砂管噴嘴丟失故障圖像識別方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：獲取動車原始灰度圖像，并確定灰度圖中撒砂管部件區(qū)域；

步驟二：對撒砂管部件區(qū)域圖像進(jìn)行預(yù)處理，將預(yù)處理后的圖像作為樣本圖像；

步驟三：根據(jù)步驟二得到所有的樣本圖像組成樣本圖像集；

步驟四：將樣本圖像集中撒砂管噴嘴進(jìn)行標(biāo)記，得到標(biāo)記圖像集；

步驟五：利用樣本圖像集和標(biāo)記圖像集訓(xùn)練Cornernet網(wǎng)絡(luò)；

步驟六：利用訓(xùn)練好的Cornernet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行撒砂管噴嘴丟失故障識別，所述故障識別的具體步驟為：判定Cornernet網(wǎng)絡(luò)輸出的圖像中是否包含撒砂管噴嘴若包含撒砂管噴嘴，則認(rèn)定為非故障，若不包含撒砂管噴嘴，則認(rèn)定為故障。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵路動車撒砂管噴嘴丟失故障圖像識別方法，其特征在于所述預(yù)處理包括數(shù)據(jù)擴(kuò)增和提高圖像對比度。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鐵路動車撒砂管噴嘴丟失故障圖像識別方法，其特征在于所述提高圖像對比度通過自適應(yīng)的直方圖均衡化進(jìn)行。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鐵路動車撒砂管噴嘴丟失故障圖像識別方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)擴(kuò)增包括圖像的旋轉(zhuǎn)、平移、縮放、鏡像中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵路動車撒砂管噴嘴丟失故障圖像識別方法，其特征在于所述將樣本圖像集進(jìn)行標(biāo)記包括對圖像名稱、檢測類別和撒砂管噴嘴區(qū)域的左上及右下角坐標(biāo)進(jìn)行標(biāo)記。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鐵路動車撒砂管噴嘴丟失故障圖像識別方法，其特征在于所述步驟五的具體步驟為：

步驟五一：利用coco模型參數(shù)對Cornernet網(wǎng)絡(luò)參數(shù)初始化；

步驟五二：利用初始化后的Cornernet網(wǎng)絡(luò)，將樣本圖像輸入到Hourglass中得到兩張熱力圖，針對每張熱力圖中每個角點進(jìn)行位置預(yù)測，并保留預(yù)測值大于0.7的角點；

步驟五三：對熱力圖上保留的每個角點進(jìn)行編碼，得到每個角點的編碼向量，之后計算任意兩個角點的編碼向量間的距離，編碼向量距離最小的兩個角點即為相似度最大的兩個角點，并將相似度最大的兩個角點作為目標(biāo)的左上角點和右下角點，然后根據(jù)目標(biāo)的左上角點和右下角點生成目標(biāo)框，并利用生成的目標(biāo)框?qū)ornernet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鐵路動車撒砂管噴嘴丟失故障圖像識別方法，其特征在于所述對每張熱力圖中每個角點進(jìn)行位置預(yù)測的損失函數(shù)為：

式中p_cij表示預(yù)測的熱力圖在第C個通道的(i,j)位置的值，y_cij表示每個角點對應(yīng)位置的標(biāo)記框，if y_cij＝1表示角點對應(yīng)位置位于標(biāo)記框內(nèi)，N表示目標(biāo)的數(shù)量，α表示學(xué)習(xí)樣本難易程度的損失權(quán)重，β表示權(quán)重參數(shù)，C代表通道個數(shù)，H代表熱力圖的高度，W熱力圖的寬度。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鐵路動車撒砂管噴嘴丟失故障圖像識別方法，其特征在于所述編碼的損失函數(shù)為：

e_tk表示屬于k類目標(biāo)的左上角點的編碼向量，e_bk表示屬于k類目標(biāo)的右下角點的編碼向量，e_k表示e_tk和e_bk的均值，Δ取1，e_j表示屬于j類目標(biāo)的左上角點的編碼向量和右下角點的編碼向量的均值。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種鐵路動車撒砂管噴嘴丟失故障圖像識別方法，其特征在于所述步驟五三訓(xùn)練過程中利用以下公式對角點位置坐標(biāo)進(jìn)行修復(fù)：

x_k和y_k為第k個標(biāo)記角點在圖像上的坐標(biāo)，n代表下采樣因子，O_k表示特征圖縮放回原圖后與原標(biāo)記框的精度損失，L_off為目標(biāo)框偏移損失，表示角點預(yù)測坐標(biāo)偏差。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種鐵路動車撒砂管噴嘴丟失故障圖像識別方法，其特征在于所述Cornernet網(wǎng)絡(luò)的損失函數(shù)為：

L＝L_det+aL_pull+bL_push+γL_off

L_det為角點損失，L_pull、L_push為編碼損失，且a取值0.1，b取值為0.1，γ取值為1。