面向图像序列的带钢表面质量评估与系统开发

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随着全球制造水平的提高,下游制造业对带钢产品质量要求越来越高。带钢表面质量评估作为带钢产品质量检验的重要一环,对用户选择具有重要指导意义本文以某钢铁企业带钢产品表面质量评估问题为背景,对带钢表面质量评估方法进行了深入研究,提出了一种新颖的带钢表面质量评估方法,主要研究工作如下:(1)对带钢表面缺陷检测的研究现状进行了综述,并对图像特征提取方法,目标检测算法以及分类算法进行了研究。为后续算法的实现设计及系统的开发奠定了理论基础。(2)提出了一种基于TF-IDF改进的多特征融合的缺陷等级判定方法。针对缺陷等级样本数量欠缺的问题,采用TF-IDF算法对BOF进行加权,并将得到的加权BOF与灰度直方图特征进行融合,再利用图像检索的思想,实现了带钢表面缺陷等级判定,并结合人工修正,构建了多种类缺陷等级样本库,为后续Faster R-CNN实现缺陷检测奠定了样本基础。(3)实现了基于Faster R-CNN的带钢表面缺陷检测方法。针对钢铁企业表检仪检测识别率低的问题,采用Faster R-CNN网络实现了带钢表面缺陷检测,并分别以VGG-16和ResNet-101作为特征提取网络进行了实验,实验结果表明ResNet-101作为特征提取网络,具有更好的检测效果。(4)提出了一种面向图像序列的带钢表面质量评估方法。首先将带钢图像序列分别输入训练好的FasterR-CNN检测模型中,得到每张缺陷图片的缺陷信息,然后结合用户历史购买信息以及钢铁企业的实际需求,提出了一种特征构建方法,生成新的数据样本。最后利用得到的数据样本训练分类器,并进行测试,实验结果表明该算法可以实现对未知带钢表面质量的评估,验证了算法的有效性。(5)以本文提出的带钢表面质量评估方法为核心,设计并实现了带钢表面质量评估系统,通过输入图像序列,实现了对带钢表面质量的评估,并以可视化方式对带钢表面缺陷位置、种类和质量评估结果进行了展示。
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