[發(fā)明專利]基于三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的木材鑒別方法、裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011473674.5
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112699919A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李啟彬;須穎;石錦洋
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06N3/04
• 代理公司: 廣州市時代知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44438
• 代理人: 楊樹民

本申請涉及木材鑒別技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的木材鑒別方法、裝置、計算機設(shè)備和存儲介質(zhì)。所述方法包括：獲取多張木材的三維圖像作為樣本圖像集；根據(jù)樣本圖像集獲得驗證樣本集和訓(xùn)練樣本集；創(chuàng)建初始三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，根據(jù)驗證樣本集和訓(xùn)練樣本集對初始三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；通過X射線三維顯微CT獲取待鑒別木材的三維圖像；根據(jù)三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對待鑒別木材的三維圖像進行處理，得到待鑒別木材的鑒別結(jié)果。本發(fā)明實施例能夠提高木材的鑒別準(zhǔn)確率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及木材鑒別技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的木材鑒別方法、裝置、計算機設(shè)備和存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，木材識別技術(shù)取得了較大的進步。目前，市場上較為先進的識別技術(shù)包括DNA檢測、同位素識別以及近紅外光譜檢測等手段。以紅木的鑒別為例，闡述木材種類的鑒別方法和鑒別系統(tǒng)，該鑒別方法和系統(tǒng)可以應(yīng)用于其他的木材識別。

目前，關(guān)于紅木鑒別方式主要有基于近紅外光譜檢測、基于基因測序的DNA檢測、基于核磁共振氫譜檢測、氣相色譜檢測和手持顯微鏡檢測等。這些檢測方法可以分為兩個階段，分別為數(shù)據(jù)獲取和模式識別階段。其中，數(shù)據(jù)獲取是通過相關(guān)儀器獲取木材的相關(guān)數(shù)據(jù)，模式識別則是通過一定的方法對獲取的數(shù)據(jù)進行分類，得到木材的分類結(jié)果。雖然這些紅木鑒別方法實現(xiàn)了木材的微損甚至無損檢測，但仍然存在一些問題。

比如，對于基于近紅外光譜的檢測方式，木材所含化學(xué)成分的近紅外吸收相互重疊會導(dǎo)致檢測到的結(jié)果存在差異，進而影響最終的鑒別精度；對于基于基因測序的DNA檢測方式，在提取木材樣品的DNA時，木材存放的時間越長，提取DNA的難度也會增加，并且提取DNA的成本較高；對于基于核磁共振氫譜的檢測方式，在檢測不同種類的木材時，部分種類紅木的氫譜圖區(qū)別不明顯，這對后期的分類要求較高，容易造成混淆；而對于氣相色譜的檢測方式，提取木材樣品的氣相色譜圖受外界的人為等干擾因素影響較大，對樣品的質(zhì)量要求較高，其成本也相對較高；至于手持顯微鏡的檢測方式，該檢測方法在紅木家具上色以后就不能檢測了，而且顯微鏡的放大倍數(shù)沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種基于三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的木材鑒別方法、裝置、計算機設(shè)備和存儲介質(zhì)，本發(fā)明實施例能夠提高木材的鑒別準(zhǔn)確率。

本發(fā)明根據(jù)第一方面提供了一種基于三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的木材鑒別方法，在一個實施例中，該方法包括：

獲取多張木材的三維圖像作為樣本圖像集；

根據(jù)樣本圖像集獲得驗證樣本集和訓(xùn)練樣本集；

創(chuàng)建初始三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，根據(jù)驗證樣本集和訓(xùn)練樣本集對初始三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；

通過X射線三維顯微CT獲取待鑒別木材的三維圖像；

根據(jù)三維卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對待鑒別木材的三維圖像進行處理，得到待鑒別木材的鑒別結(jié)果。

在一個實施例中，根據(jù)樣本圖像集獲得驗證樣本集和訓(xùn)練樣本集，包括：

從樣本圖像集包括的每張三維圖像中提取一個預(yù)設(shè)尺寸的三維樣本數(shù)據(jù)，得到多個預(yù)設(shè)尺寸的三維樣本數(shù)據(jù)；

按照預(yù)設(shè)樣本分配規(guī)則將得到的所有三維樣本數(shù)據(jù)劃分為驗證樣本集和訓(xùn)練樣本集。

在一個實施例中，根據(jù)樣本圖像集獲得驗證樣本集和訓(xùn)練樣本集，包括：

從樣本圖像集中提取預(yù)設(shè)比例的三維圖像，為提取到的每張三維圖像增加椒鹽噪聲，得到預(yù)設(shè)比例的增強三維圖像；

將樣本圖像集和預(yù)設(shè)比例的增強三維圖像作為增強樣本集，從增強樣本集包括的每張三維圖像中提取三個分別對應(yīng)于三個方向的預(yù)設(shè)尺寸的三維樣本數(shù)據(jù)，得到多個預(yù)設(shè)尺寸的三維樣本數(shù)據(jù)；