关键词： 微小柱状零件   表面缺陷检测   机器视觉   目标检测   选择注意力机制   随机注意力机制  

摘要： 针对“细小曲面”的零件表面缺陷检测技术,目前尚不多见。以一种直径在mm级、表面缺陷尺寸在μm级的柱状金属零件为研究对象,设计了一套微小柱状零件表面缺陷检测系统。首先分析了检测对象的技术特征与“全、细、微、多、高”检测难点。然后针对“全、细、微”的技术要求,给出了图像采集装置的设计方案,实现了在微小零件柱状曲面上的全表面逐一成像。随后,针对“多、高”两大技术难点,提出了一种基于YOLOv5与注意力机制的检测算法,给出了实验数据集的准备方法并开展了和现有方法的多组对比实验与消融实验,实验结果表明所提算法能够辨识零件表面多种缺陷。相关研究已经应用于工业现场,显著提高了微小柱状零件表面缺陷的检测效率和准确率,对其他类似零件的表面缺陷检测也有借鉴价值。

关键词： 图像处理   深度估计   自监督学习   方向感知  

摘要： 为解决现有单目深度估计网络复杂度高、在弱纹理区域精度低等问题,该文提出一种基于方向感知增强的轻量级自监督单目深度估计方法(DAEN)。首先,引入迭代扩展卷积模块(IDC)作为编码器的主体,提取远距离像素的相关性;其次,设计方向感知增强模块(DAE)增强垂直方向的特征提取,为深度估计模型提供更多的深度线索;此外,通过聚合视差图特征改善解码器上采样过程中的细节丢失问题;最后,采用特征注意力模块(FAM)连接编解码器,有效利用全局上下文信息解决弱纹理区域的不适应问题。在KITTI数据集上的实验结果表明,该文模型参数量仅2.9M,取得δ指标89.2%的先进性能。在Make3D数据集上验证DAEN的泛化性,结果表明,该文模型各项指标均优于目前主流的方法,在弱纹理区域具有更好的深度预测性能。

关键词： 深度学习   图像处理   油气管道焊缝   缺陷智能识别   注意力机制  

摘要： 焊接技术在油气管道连接时广泛应用,确保焊缝区域可靠是保障油气管道安全运行的关键。受工艺和技术制约,油气管道焊接过程中可能出现不同类型的焊缝缺陷。针对油气管道焊缝部分缺陷尺寸小、缺陷与背景差异性较小导致焊缝缺陷识别效果不理想、人工识别工作量大等问题,提出了基于SCT-ResNet50模型的管道焊缝缺陷智能识别新方法。首先将焊缝区域图像输入特征提取网络;然后在特征提取的浅层使用SCC(Spatial Channel Context)进行局部空间和通道信息融合,在特征提取较深的层次使用ECA-MHSA(Efficient Channel Attention-Multi-Head Self-Attention)来捕捉长程依赖和上下文信息;最后通过全连接层和Softmax得到最终的缺陷识别结果。研究结果表明:(1)该新方法在油气管道X射线图像焊缝缺陷数据集上缺陷识别准确率达到98.28%;(2)相较于ResNet50、VGG16、DenseNet121、MobileNetv3和EfficientNetv2分类方法,其准确率分别提高了3.05%、46.05%、28.99%、15.95%和18.84%;(3)在缺陷尺寸小、缺陷和背景差异较小的场景下,该新方法在油气管道焊缝缺陷识别中具有更高的准确率。结论认为,该新方法的优势在于结合SCC模块与ECA-MHSA模块学习图像的局部信息和全局信息,能较好解决油气管道焊缝缺陷分类效果不理想的问题,为保障油气管道安全运输提供了技术支撑。

关键词： 机器视觉   二维码检测   图像处理   实验样机  

摘要： 设计了一套基于机器视觉的二维码检测教学实验系统。依次对该系统的总体方案、图像采集系统、运动控制系统、图像处理方法和人机交互界面进行了具体设计,进而制作了实验样机,并针对某包装印刷企业实际需求进行了二维码的检测实验。实验结果表明,所设计的系统最高二维码检测速度为7个/s,对错印、漏印和重码等缺陷问题的误检率≤0.05%,能够满足设计要求。该系统已应用于自动化专业的实践教学中,弥补了当前能够模拟真实工业场景的实践教学设备的不足。实践表明,所设计的系统可有效帮助学生提高机器视觉相关课程学习的系统性和连贯性,助力创新型自动化工程科技人才的培养。

关键词： 茶芽   深度学习   光源系统   智能采摘   目标检测   机器人  

摘要： 实现茶芽的自动识别与定位是优质茶叶智能采摘设备研发的基础。针对茶芽细小,且采摘环境受光照影响较大等问题,本研究提出了一种基于深度学习网络模型的茶芽识别方法,开展识别系统的光源设计,能够为实现全天候和高效率的智能茶芽采摘设备提供技术支撑。首先,搭建铝合金框架的密闭遮光黑暗环境;然后,通过调节横杆高度和光源亮度创造出3种高度和3种光照强度组合;最后,采集不同组合情况下的茶芽图像数据集,利用改进YOLOv5模型对一芽一叶和一芽两叶开展识别测试。试验结果表明,YOLOv5s的总体准确率为77.13%,总体平均精度均值为86.14%,对于改进后的识别模型YOLOv5s-SPD的总体准确率为80.30%,总体平均精度均值为87.3%,单张图片的平均检测时间为5.7 ms,满足实时检测的要求,比原YOLOv5s总体准确率提升3.17%,总体平均精度均值提升1.16%,有效地提升了茶芽的识别性能。在高度90 cm和亮度L7(0.164~0.328μmol/m^(2))的条件下,一芽一叶和一芽两叶的检测准确率、召回率和AP平均值分别为86.70%、92.45%和95.00%。该方法可以有效快速地检测茶芽,光源设计方案为全天候优质茶叶智能采摘设备的研发提供了支持。

关键词： 图像取证   数字图像篡改定位   图像来源分析   图像拼接篡改区域定位   深度学习  

摘要： 图像过滤方法通过分析和匹配图像特征,检索得到可疑篡改来源图像,分析篡改图像和篡改来源图像的派生关系。本文提出一种基于目标检测约束的图像过滤方法,首次整合了目标检测算法和分布式加速的鲁棒特征索引,一方面利用目标检测算法使得特征检索范围得到约束,另一方面采用分布式局部特征提取方法,有效提高了图像特征检索的效率和准确度。此外,使用尺度可变的有约束图像拼接检测与定位网络在图像特征检索基础上进行深度匹配,进一步对篡改区域和篡改来源区域进行精确查找。实验结果证明,本文算法在篡改图像检索准确性、查询效率方面有明显改进。

关键词： 引导滤波技术   低照度图像   图像细节特征   增强处理   图像处理  

摘要： 基于引导滤波技术,设计了一种新的低照度图像细节增强处理算法。首先,将低照度图像进行多频域分解,将图像分为不同的频率范围,并对每个频段进行独立的增强处理,以避免过度平滑和信息丢失。然后,将多阶增强后的图像由RGB颜色空间转换到HSV颜色空间来处理亮度和颜色信息,利用引导滤波技术对转换后的图像进行细节增强处理,以提高图像的信息熵和细节表现。最后,通过对经过引导滤波处理的图像进行映射辅助修正,以改善图像的感知质量和视觉效果。测试结果表明:相比于传统的增强处理算法,应用基于引导滤波的增强处理算法后,图像的信息熵可以达到6.88以上,说明该算法的增强处理效果更好,更具有实际应用价值。

关键词： 单目标跟踪   Transformer注意力机制   目标分割   形态学方法   相关滤波  

摘要： 采用相关滤波的判别式目标跟踪算法因具有较好的跟踪效果得到广泛关注,但该类方法使用的矩形框估计法通常只能得到目标正矩形框,难以获得目标更加精细的状态信息,如旋转矩形框、目标轮廓、掩码信息等。为解决上述问题,提出一种基于Transformer的单目标跟踪与分割统一算法T-TS,利用Transformer的注意力机制优势对目标精确定位,通过得到的目标定位编码信息引导目标分割网络对目标进行前、背景分割,获得目标精细掩码,再对掩码进行形态学处理,优化得到目标的最佳旋转矩形框及其轮廓。在跟踪数据集VOT2018和分割数据集DAVIS上进行实验,结果显示,T-TS算法与孪生网络类算法相比具有更高的鲁棒性,与相关滤波类算法相比具有更高的跟踪精度,其在VOT2018上期望平均重叠率指标达到0.463,在视频分割任务上也实现了较好结果,DAVIS2016和DAVIS2017上Jaccard指标分别达到77.3和65.3,运行速度达到34 frame/s。实验结果表明,该算法能够准确得到旋转矩形框,对目标进行精准预测,有效解决目标旋转、形变等问题。

关键词： 偏振图像   特征提取   目标跟踪   空间偏振混叠梯度  

摘要： 基于分焦平面的红外偏振摄像仪体积小、实时性好、精确度高,并能有效应对复杂天候与红外伪装等干扰,但输出的偏振马赛克视频需要去马赛克并计算偏振参数,这种耗时较长且存在误差的处理方式限制了该设备在实时目标跟踪领域的应用。为解决这一问题,分析了红外偏振马赛克图像中空间信息与偏振信息的混叠特性,提出基于空间偏振混叠梯度的马赛克图像空间偏振梯度方向直方图特征。特征利用偏振通道之间的空间相关性,设计空间梯度算子获取图像的空间信息,并利用偏振伪全色图像与偏振通道之间的关联性设计偏振梯度算子,结合图像空间信息与偏振信息构建目标特征。将该特征应用于AutoTrack目标跟踪方法,实现了基于空间-偏振混叠信息的实时红外偏振视频目标跟踪。在实拍的红外偏振马赛克视频数据上的实验结果表明,该特征提取方法可提高红外偏振图像的目标跟踪实时性和准确性,并有效利用马赛克图像的偏振信息。

关键词： SAR图像   雷达杂波   目标检测   恒虚警率   非参数  

摘要： 在各种各样的合成孔径雷达图像舰船目标检测方法中,应用最广泛、最重要的就是具有自适应阈值的恒虚警率(CFAR)检测器。为了提高SAR图像中舰船目标的检测性能,人们试图通过各种统计分布模型对SAR图像中的杂波背景进行统计建模,如Gamma分布、K分布、对数正态分布、G0分布、alpha稳定分布等,再通过相应的统计分布模型以及各种样本筛选技术的CFAR检测器对舰船目标实施检测。SAR图像中杂波背景是复杂多变的,当实际杂波背景与假定统计分布失配时,参量型CFAR检测器的性能会恶化,非参数CFAR检测器就会显示出优势。该文提出了基于Wilcoxon非参数检测器的新途径对SAR图像中舰船目标进行检测,并在Radarsat-2,ICEYE-X6和Gaofen-3卫星的实测数据上,与几种典型的参量型CFAR检测方法进行了对比。实验结果表明,Wilcoxon非参数检测方法在这3种实测数据上的虚警控制能力具有良好的鲁棒性,还可以带来弱目标检测性能的改善,具有运算速度快、易于硬件实现的特点。