[發(fā)明專利]一種基于語義分割模型的砂石圖像采集設(shè)備

在審

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• 申請日: 2022-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN115205523A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左治江;李世杰;李涵;曾凡琮;潘利波
• 申請（專利權(quán)）人: 江漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G06V10/26
• 分類號(hào): G06V10/26;G06V10/82;G06V10/774;G06V10/764;G06K9/62;G06V10/12;G06N3/04;G06N3/08;G01N15/02
• 代理公司: 北京眾達(dá)德權(quán)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11570
• 代理人: 張曉冬

1.一種基于語義分割模型的砂石圖像采集設(shè)備，其特征在于，所述基于語義分割模型的砂石圖像采集設(shè)備包括：相機(jī)、支架、旋轉(zhuǎn)托盤、操作臺(tái)以及圖像處理裝置，其中：

所述相機(jī)通過所述支架安裝在所述操作臺(tái)上方，所述旋轉(zhuǎn)托盤安裝在所述操作臺(tái)的臺(tái)面上，且所述相機(jī)的拍攝方向正對(duì)所述旋轉(zhuǎn)托盤的托物面，所述旋轉(zhuǎn)托盤用于放置砂石，所述圖像處理裝置設(shè)置在所述相機(jī)一側(cè)，并且與所述相機(jī)連接；

所述圖像處理裝置內(nèi)置語義分割模型，所述語義分割模型包括特征提取模塊和語義映射模塊，所述特征提取模塊包括5個(gè)特征提取單元，每個(gè)特征提取單元均由第一卷積層、池化層以及正則化層組成，所述語義映射模塊包括5個(gè)語義映射單元，第一至四個(gè)語義映射單元由上采樣層以及第二卷積層組成，第5個(gè)語義映射單元由上采樣層、第二卷積層以及SoftMax分類層組成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于語義分割模型的砂石圖像采集設(shè)備，其特征在于，所述相機(jī)采用靜態(tài)采集方法采集所述旋轉(zhuǎn)托盤上砂石的砂石圖像。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于語義分割模型的砂石圖像采集設(shè)備，其特征在于，所述相機(jī)每采集完一張砂石圖像時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)的旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)托盤，以實(shí)現(xiàn)相機(jī)從多角度對(duì)旋轉(zhuǎn)托盤上的砂石進(jìn)行圖像采集。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于語義分割模型的砂石圖像采集設(shè)備，其特征在于，當(dāng)所述相機(jī)采集到所述旋轉(zhuǎn)托盤上砂石的砂石圖像之后，所述相機(jī)將所述砂石圖像輸入所述圖像處理裝置中，使得所述語義分割模型執(zhí)行：

通過所述第一卷積層、所述池化層以及所述正則化層依次對(duì)所述砂石圖像進(jìn)行線性濾波處理、最大池化處理以及批量正則化處理，得到所述砂石圖像的語義信息；

通過所述上采樣層、所述第二卷積層以及所述SoftMax分類層依次對(duì)所述語義信息進(jìn)行上采樣處理、反卷積處理以及歸一化概率計(jì)算處理，得到所述砂石圖像的砂石分類圖像。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于語義分割模型的砂石圖像采集設(shè)備，其特征在于，所述語義分割模型在執(zhí)行所述通過所述第一卷積層、所述池化層以及所述正則化層依次對(duì)所述砂石圖像進(jìn)行線性濾波處理、最大池化處理以及批量正則化處理，得到所述砂石圖像的語義信息步驟時(shí)，具體實(shí)現(xiàn):

通過所述第一卷積層中預(yù)設(shè)的線性濾波公式、所述池化層中預(yù)設(shè)的最大池化公式以及所述正則化層中預(yù)設(shè)的批量正則化公式依次對(duì)所述砂石圖像進(jìn)行線性濾波處理、最大池化處理以及批量正則化處理，得到所述砂石圖像的語義信息,其中：

所述線性濾波公式為：

其中，f(x+s,y+t)為進(jìn)行濾波的圖像矩陣，w(s,t)為卷積核，g(x,y)為輸出圖像矩陣；

所述最大池化公式為：

其中，m,n為最大池化矩陣的維度，為最大池化之后的特征矩陣；

在所述正則化層中沿著通道計(jì)算每個(gè)batch的均值μ，方差σ²，做歸一化，并且加入縮放和平移量γ和β，可批量正則化計(jì)算得：

其中，m為batch的數(shù)量，zⁱ代表批量正則化之后的傳播值。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于語義分割模型的砂石圖像采集設(shè)備，其特征在于，所述語義分割模型在執(zhí)行所述通過所述上采樣層、所述第二卷積層以及所述SoftMax分類層依次對(duì)所述語義信息進(jìn)行上采樣處理、反卷積處理以及歸一化概率計(jì)算處理，得到所述砂石圖像的砂石分類圖像步驟時(shí)，具體實(shí)現(xiàn):

通過所述上采樣層對(duì)所述語義信息對(duì)應(yīng)的特征圖像進(jìn)行上采樣，得到上采樣后的特征圖像；

通過所述第二卷積層中的所述線性濾波公式對(duì)所述上采樣后的特征圖像進(jìn)行反卷積處理，得到反卷積后的特征圖像；

通過所述SoftMax分類層對(duì)所述反卷積后的特征圖像進(jìn)行歸一化概率計(jì)算，得到概率計(jì)算結(jié)果；

將所述概率結(jié)果中值最大的概率對(duì)應(yīng)的結(jié)果對(duì)所述砂石圖像進(jìn)行分類，得到所述砂石分類圖像。