[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

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• 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(jì)）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

本發(fā)明公開了一種基于滑窗變分自編碼器的非監(jiān)督裂縫識別方法，包括步驟：獲取目標(biāo)圖像；目標(biāo)圖像中的目標(biāo)存在裂縫；確定目標(biāo)圖像的滑窗圖像序列；滑窗圖像序列包括多個滑窗圖像；將滑窗圖像輸入變分自動編碼器，以通過變分自動編碼器輸出滑窗圖像對應(yīng)的重建滑窗圖像；根據(jù)所有重建滑窗圖像，確定目標(biāo)圖像對應(yīng)的重建圖像；重建圖像中的目標(biāo)不存在裂縫；根據(jù)重建圖像和目標(biāo)圖像，確定目標(biāo)圖像中的裂縫。由于本申請是利用變分自動編碼器消除目標(biāo)圖像中的異常值，得到不存在裂縫的重建圖像，從而確定目標(biāo)圖像中的裂縫。本申請不需要正樣本訓(xùn)練或?qū)W習(xí)特定于裂縫的圖像特征，從而避免了缺乏訓(xùn)練數(shù)據(jù)或不平衡數(shù)據(jù)集帶來的裂縫識別準(zhǔn)確性較低的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及裂縫識別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及的是一種基于滑窗變分自編碼器的非監(jiān)督裂縫識別方法。

背景技術(shù)

結(jié)構(gòu)系統(tǒng)內(nèi)存在的裂縫可能導(dǎo)致其剛度降低，最終導(dǎo)致重大危險。一般來說，基于深度學(xué)習(xí)的裂縫檢測方法可以分為兩大類：監(jiān)督學(xué)習(xí)和非監(jiān)督學(xué)習(xí)。當(dāng)有足夠大的數(shù)據(jù)集可用于模型訓(xùn)練時，基于監(jiān)督學(xué)習(xí)的裂紋識別方法已證明具有出色的性能。現(xiàn)有技術(shù)中，在訓(xùn)練數(shù)據(jù)不足或正負(fù)樣本嚴(yán)重不平衡的情況下，基于監(jiān)督學(xué)習(xí)的裂紋識別方法的識別裂縫的準(zhǔn)確性較低。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種基于滑窗變分自編碼器的非監(jiān)督裂縫識別方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中在訓(xùn)練數(shù)據(jù)不足或正負(fù)樣本嚴(yán)重不平衡的情況下基于監(jiān)督學(xué)習(xí)的裂紋識別方法的識別裂縫的準(zhǔn)確性較低的問題。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

一種基于滑窗變分自編碼器的非監(jiān)督裂縫識別方法，其中，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。

所述的基于滑窗變分自編碼器的非監(jiān)督裂縫識別方法，其中，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，通過所述采樣層輸出所述滑窗圖像對應(yīng)的隱變量；

將所述隱變量輸入所述解碼器，以得到所述滑窗圖像對應(yīng)的重建滑窗圖像。

所述的基于滑窗變分自編碼器的非監(jiān)督裂縫識別方法，其中，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，得到所述滑窗圖像對應(yīng)的隱變量。

所述的基于滑窗變分自編碼器的非監(jiān)督裂縫識別方法，其中，所述變分自動編碼器的損失函數(shù)為：

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