[發明專利]可通行水域分割設備、圖像分割模型訓練和圖像分割方法

有效

• 申請號: 202111083247.0
• 申請日: 2021-09-16
• 公開（公告）號: CN113538425B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 汪洋;周潤東;高玉龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）（哈爾濱工業大學深圳科技創新研究院）
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06K9/46;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 郭燕;彭家恩

1.一種可通行水域分割設備，其特征在于，應用于水面導航領域，所述設備包括：

攝像頭，用于獲取待分割的水路圖像；

處理器，用于將所述待分割的水路圖像輸入到圖像分割模型中進行處理，得到所述待分割的水路圖像的分割結果；其中，所述圖像分割模型包括：編碼器和解碼器，所述編碼器包括卷積神經網絡層和上下文先驗層；所述將所述待分割的水路圖像輸入到圖像分割模型中進行處理，包括：

通過所述編碼器的卷積神經網絡層對所述待分割的水路圖像進行特征提取，得到深度特征圖；所述特征提取包括：N次下采樣處理，N為大于1的整數；

通過所述編碼器的上下文先驗層對所述深度特征圖進行上下文聚合處理，得到關聯特征圖；

通過所述解碼器對所述關聯特征圖進行分辨率還原和像素類別的預測，得到所述待分割的水路圖像的分割結果；所述通過所述解碼器對所述關聯特征圖進行分辨率還原包括：對所述關聯特征圖進行M1次上采樣處理，得到第一特征圖；將所述第一特征圖和中間特征圖進行通道融合，得到第二特征圖，所述中間特征圖是所述編碼器在下采樣過程中的中間輸出的與所述第一特征圖的尺寸相同的特征圖；對所述第二特征圖進行M2次上采樣，得到所述待分割的水路圖像的分割結果，M1與M2之和等于M，且M為大于等于1的整數，M小于N；

其中，所述待分割的水路圖像的分割結果包括：與所述分割結果的像素點位置對應的所述待分割的水路圖像中的像素點的類別，所述類別包括水類別和非水類別；

其中，所述圖像分割模型通過以下方式被建立：

獲取目標樣本圖像；

獲取所述目標樣本圖像對應的標簽圖像，所述標簽圖像為目標樣本圖像上每個像素點標注類別的圖像；

將所述目標樣本圖像輸入到圖像分割模型，以對所述圖像分割模型進行訓練；所述將所述目標樣本圖像輸入到圖像分割模型，以對所述圖像分割模型進行訓練，包括：

通過編碼器對目標樣本圖像進行特征提取，得到所述目標樣本圖像的關聯特征圖；

通過所述解碼器對所述關聯特征圖進行分辨率還原，得到所述目標樣本圖像的分割結果；

根據所述目標樣本圖像的分割結果和所述目標樣本圖像對應的標簽圖像，確定所述目標樣本圖像的主分割損失；

根據所述主分割損失調整所述圖像分割模型的參數，直到所述圖像分割模型收斂；

其中，所述獲取目標樣本圖像，包括：

獲取原始樣本圖像；

對所述原始樣本圖像進行數據增強處理，得到目標樣本圖像，所述數據增強處理包括以下一種或多種對原始樣本圖像的處理方式：正5度旋轉、負5度旋轉、亮度濾波器、加霧、加雨、加炫光、加運動模糊；

其中，所述編碼器包括卷積神經網絡層和上下文先驗層，所述對目標樣本圖像進行特征提取，得到所述目標樣本圖像的關聯特征圖，包括：

通過所述卷積神經網絡層對待分割圖像進行下采樣處理，得到目標樣本圖像的深度特征圖；

通過所述上下文先驗層對所述目標樣本圖像的深度特征圖進行上下文特征提取，得到目標樣本圖像的先驗特征圖；

根據所述目標樣本圖像的先驗特征圖，得到目標樣本圖像的關聯特征圖；

所述根據所述主分割損失調整所述圖像分割模型的參數，包括：

獲取理想親和力圖；

根據所述先驗特征圖和所述理想親和力圖，確定親和力損失；

根據所述主分割損失和所述親和力損失調整所述圖像分割模型的參數；

其中，所述獲取理想親和力圖，包括：

對所述標簽圖像進行下采樣，得到二值矩陣，其中，所述二值矩陣的尺寸與先驗特征圖的尺寸相同；

將所述二值矩陣進行壓縮處理，得到一維向量；

根據所述一維向量進行賦值處理，得到理想親和力圖。