[發(fā)明專利]一種基于滑窗變分自編碼器的非監(jiān)督裂縫識別方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310935992.6
• 申請日: 2023-07-28
• 公開（公告）號: CN116664562A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏元昊;倪一清;王友武
• 申請（專利權(quán)）人: 香港理工大學(xué)深圳研究院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06N3/088;G06V10/766;G01N21/88
• 代理公司: 深圳市君勝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44268
• 代理人: 謝松

1.一種基于滑窗變分自編碼器的非監(jiān)督裂縫識別方法，其特征在于，包括步驟：

獲取目標(biāo)圖像；其中，所述目標(biāo)圖像中的目標(biāo)存在裂縫；

確定所述目標(biāo)圖像的滑窗圖像序列；其中，所述滑窗圖像序列包括多個滑窗圖像；其中，所述滑窗圖像為所述目標(biāo)圖像的局部區(qū)域的圖像；相鄰兩個所述滑窗圖像存在重疊區(qū)域；

將所述滑窗圖像輸入變分自動編碼器，以通過所述變分自動編碼器輸出所述滑窗圖像對應(yīng)的重建滑窗圖像；

根據(jù)所有所述重建滑窗圖像，確定所述目標(biāo)圖像對應(yīng)的重建圖像；其中，所述重建圖像中的目標(biāo)不存在所述裂縫；

根據(jù)所述重建圖像和所述目標(biāo)圖像，確定所述目標(biāo)圖像中的裂縫。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于滑窗變分自編碼器的非監(jiān)督裂縫識別方法，其特征在于，所述變分自動編碼器包括：編碼器、采樣層和解碼器；

所述將所述滑窗圖像輸入變分自動編碼器，以通過所述變分自動編碼器輸出所述滑窗圖像對應(yīng)的重建滑窗圖像，包括：

將所述滑窗圖像輸入所述編碼器，通過所述編碼器輸出所述滑窗圖像對應(yīng)的似然分布；

將所述似然分布輸入采樣層，以得到所述滑窗圖像對應(yīng)的隱變量；

將所述隱變量輸入所述解碼器，通過所述解碼器輸出所述滑窗圖像對應(yīng)的重建滑窗圖像。

3.?根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于滑窗變分自編碼器的非監(jiān)督裂縫識別方法，其特征在于，所述將所述似然分布輸入采樣層，以得到所述滑窗圖像對應(yīng)的隱變量，包括：

將所述似然分布輸入采樣層，將所述采樣層輸出的采樣的隱變量，作為滑窗圖像對應(yīng)的隱變量；或者

將所述似然分布輸入采樣層，通過所述采樣層輸出采樣的隱變量，對所述采樣的隱變量進(jìn)行高斯過程回歸，得到高斯過程回歸后的均值向量，并作為滑窗圖像對應(yīng)的隱變量。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于滑窗變分自編碼器的非監(jiān)督裂縫識別方法，其特征在于，所述變分自動編碼器的損失函數(shù)為：

；

其中，表示損失函數(shù)，表示求和操作，表示滑窗圖像的數(shù)量，表示期望，表示解碼器，表示解碼器的參數(shù)，表示第i個重建滑窗圖像，表示第i個采樣的隱變量，表示滑窗圖像的寬度，表示第i個滑窗圖像，表示取對數(shù)操作，表示KL散度，表示編碼器，表示編碼器的參數(shù)，表示先驗分布；

所述高斯過程回歸后的均值向量為：

；

；

；

；

；

其中，表示第i個高斯過程回歸后的均值，表示核函數(shù)，表示采樣的隱變量的序號，表示核函數(shù)矩陣，表示第i個采樣的隱變量的序號，表示徑向基核函數(shù)，，分別表示采樣的隱變量的序號中任意兩個，和是徑向基核函數(shù)中的超參數(shù)，分別表示徑向基核函數(shù)的帶寬和特征長度尺度，表示采樣的隱變量的噪音，表示單位矩陣。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于滑窗變分自編碼器的非監(jiān)督裂縫識別方法，其特征在于，所述先驗分布被配置為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布；

所述重建滑窗圖像中每個像素由一個單獨的正態(tài)分布表示。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于滑窗變分自編碼器的非監(jiān)督裂縫識別方法，其特征在于，所述確定所述目標(biāo)圖像的滑窗圖像序列，包括：

將預(yù)設(shè)窗口配置在所述目標(biāo)圖像的一角，并將所述目標(biāo)圖像在預(yù)設(shè)窗口內(nèi)的圖像作為滑窗圖像序列的第一個滑窗圖像；

滑動所述預(yù)設(shè)窗口，并將所述目標(biāo)圖像在所述預(yù)設(shè)窗口內(nèi)的圖像作為所述滑窗圖像序列的滑窗圖像，直至預(yù)設(shè)窗口遍及所述目標(biāo)圖像，得到所述目標(biāo)圖像的滑窗圖像序列。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于滑窗變分自編碼器的非監(jiān)督裂縫識別方法，其特征在于，所述根據(jù)所有所述重建滑窗圖像，確定所述目標(biāo)圖像對應(yīng)的重建圖像，包括：

根據(jù)第一個滑窗圖像對應(yīng)的重建滑窗圖像的上半部分圖像、最后一個滑窗圖像對應(yīng)的重建滑窗圖像的下半部分圖像以及其余滑窗圖像對應(yīng)的重建滑窗圖像的中間部分圖像，組合形成重建圖像；其中，所述中間部分圖像的寬度根據(jù)所述預(yù)設(shè)窗口滑動的距離確定。