[發(fā)明專利]用于混凝土結(jié)構(gòu)超聲斷層掃描圖像的數(shù)據(jù)增強方法及裝置在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202211335574.5 | 申請日： | 2022-10-28 |
| 公開（公告）號： | CN115689924A | 公開（公告）日： | 2023-02-03 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 舒江鵬;楊涵;江天任;段元鋒 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江大學 |
| 主分類號： | G06T5/00 | 分類號： | G06T5/00;G06N3/0475;G06N3/0455;G06N3/094;G06N3/0464 |
| 代理公司： | 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224 | 代理人： | 胡紅娟 |
| 地址： | 310058 浙江*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 用于 混凝土結(jié)構(gòu) 超聲 斷層 掃描 圖像 數(shù)據(jù) 增強 方法 裝置 | ||
1.一種用于混凝土結(jié)構(gòu)超聲斷層掃描圖像的數(shù)據(jù)增強方法，其特征在于，包括：
步驟1、獲取自制鋼筋混凝土構(gòu)件的超聲B掃描圖，以自制鋼筋混凝土構(gòu)件的截面裂縫情況進行標簽標注，生成超聲B掃描圖對應(yīng)的截面裂縫圖，將超聲B掃描圖和截面裂縫圖組成數(shù)據(jù)集；
步驟2、基于pixel-to-pixel結(jié)構(gòu)構(gòu)建的生成對抗網(wǎng)絡(luò)，所述生成對抗網(wǎng)絡(luò)包括生成器與判別器，所述生成器包括以U-Net為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的編碼器和解碼器，所述編碼器用于對輸入的截面裂縫圖進行降采樣操作，獲得對應(yīng)的特征圖像，所述解碼器用于對特征圖像進行反卷積上采樣，獲得對應(yīng)的虛擬超聲B掃描圖，所述判別器用于判斷輸入圖像的真實性；
步驟3、利用步驟1獲得的數(shù)據(jù)集，采用博弈手段對生成對抗網(wǎng)絡(luò)進行訓練，直至判別器無法判斷圖像是否由生成器生成，獲得用于生成虛擬超聲B掃描圖的圖像生成模型；
步驟4、將自制截面裂縫圖輸入至所述圖像生成模型中，獲得對應(yīng)的虛擬超聲B掃描圖，將自制截面裂縫圖與對應(yīng)的虛擬超聲B掃描圖作為用于擴充數(shù)據(jù)集體量的增強數(shù)據(jù)集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于混凝土結(jié)構(gòu)超聲斷層掃描圖像的數(shù)據(jù)增強方法，其特征在于，在步驟1中，所述超聲B掃描圖采用陣列超聲斷層成像設(shè)備對自制鋼筋混凝土構(gòu)件掃描獲得。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于混凝土結(jié)構(gòu)超聲斷層掃描圖像的數(shù)據(jù)增強方法，其特征在于，在步驟2中，所述生成器為包含16個模塊的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其中前8個模塊包括編碼器進行特征提取，后8個模塊包括解碼器進行特征合成，所述編碼器的卷積核尺寸為4×4共進行三次降采樣操作，每次降采樣操作后特征圖像的通道數(shù)乘以2，所述解碼器與所述編碼器的每層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相互對應(yīng)，對特征圖像進行反卷積上采樣，每次上采樣后特征圖像的通道數(shù)除以2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的用于混凝土結(jié)構(gòu)超聲斷層掃描圖像的數(shù)據(jù)增強方法，其特征在于，所述生成器的輸入圖像尺寸為2304×1536，單位為像素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于混凝土結(jié)構(gòu)超聲斷層掃描圖像的數(shù)據(jù)增強方法，其特征在于，在步驟2中，所述判別器采用PatchGAN策略，對輸入圖像的真實性進行判斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于混凝土結(jié)構(gòu)超聲斷層掃描圖像的數(shù)據(jù)增強方法，其特征在于，在步驟3的訓練過程中，所述博弈手段包括單獨采用梯度上升策略循環(huán)對判別器進行多次訓練后，再采用梯度下降策略對生成器進行優(yōu)化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于混凝土結(jié)構(gòu)超聲斷層掃描圖像的數(shù)據(jù)增強方法，其特征在于，在步驟4中，所述自制截面裂縫圖通過隨機數(shù)指定裂縫的水平向距離、垂直向距離和起始位置生成，所述裂縫生成的斜線與水平線的角度為0～45度。
8.一種數(shù)據(jù)增強裝置，其特征在于，包括計算機存儲器、計算機處理器以及存儲在所述計算機存儲器中并可在所述計算機處理器上執(zhí)行的計算機程序，其特征在于，所述計算機程序采用權(quán)利要求1所述的圖像生成模型；所述計算機處理器執(zhí)行所述計算機程序?qū)崿F(xiàn)以下步驟：將自制截面裂縫圖輸入至圖像生成模型，輸出用于擴充數(shù)據(jù)集的虛擬超聲B掃描圖。
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