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专利号: 2021110703766
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于类别约束字典学习模型的织物图像瑕疵检测方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、随机将正常和瑕疵两个织物数据集样本中的各m张图片作为训练集样本,数据集样本中的其余图片作为测试集样本;

S2、读取正常和瑕疵织物数据集样本,对训练集样本以及测试集样本进行特征提取,输入正常训练样本与瑕疵训练样本Y, 初始化正常与瑕疵样本个数、稀疏度L1与L2、迭代次数、正则化参数λ,ρ,λ2;

S3、初始化训练集样本字典学习中的学习字典D, 和稀疏表示矩阵;

S4、利用得到的训练集样本的初始化的学习字典和稀疏表示矩阵,进行判别字典学习,*以获取更新后的矩阵,并输出相应的更新后的学习字典D ,*

S5、根据学习字典D , 以及测试集样本的特征向量ytest,基于学习字典计算测试样本的稀疏重构误差,构造分类统计量进行分类;

步骤S2中,每张图像提取250个图块,块的尺寸为20像素×20像素,则正常和瑕疵样本分别为10000个图块,将每个图块的RGB三通道串成列向量作为训练样本,则Y,字典D,步骤S3中,随机生成训练集样本字典学习中的学习字典D, 和稀疏系数S, 并对他们进行初始化,初始化结果为:式中:λ为尺度因子;N为第i类样本特征个数; 互补样本特征个数; 表示训练样本在字典D分解得到的稀疏系数; 表示互补训练样本在字典D分解得到的稀疏系数;||S||1为稀疏系数的控制稀疏项; 为互补样本的稀疏系数的控制稀疏项;||||F表示Frobenius范数;μS和μ分别表示第i类稀疏系数的类中心以及所有稀疏系数的类中心;ρ为正则化参数;ε、β为了权衡类别内差异和类别间差异,两项结合使得类别内差异最小,类别间差异最大;σ为常量为了权衡 和等式的关系。

2.根据权利要求1所述的一种基于类别约束字典学习模型的织物图像瑕疵检测方法,其特征在于,步骤S4中判别字典学习具体包括以下步骤:S4.1、稀疏编码

*

固定学习字典D, 解决稀疏编码迭代问题(1),代入Si更新稀疏系数S,最优解为

式中:μS表示第i类稀疏系数的类中心;λ,ρ,λ2为正则化参数;

S4.2、字典更新

固定稀疏系数S, 解决学习字典迭代问题(2),更新得到学习字典D,*

通过以下迭代来更新D直到收敛:

* * *

式中:F (k,k)是矩阵F坐标(k,k)处的值; 表示矩阵F的第k列; 是第i类更新字典的第k列;

*

S4.3、输出学习字典D ,

3.根据权利要求2所述的一种基于类别约束字典学习模型的织物图像瑕疵检测方法,*其特征在于,步骤S5中,根据得到的学习字典D , 以及测试集样本的特征向量ytest,利用所学习的字典对测试样本进行稀疏表示,能够分别求出测试样本在正常字典与瑕疵字典下的稀疏重构误差,构造分类统计量实现组织病理图像的分类。

4.一种基于类别约束字典学习模型的织物图像瑕疵检测系统,其特征在于,包括如下模块:样本分类模块:随机将正常和瑕疵两个织物数据集样本中的各m张图片作为训练集样本,数据集样本中的其余图片作为测试集样本;

参数初始化模块:读取正常和瑕疵织物数据集样本,对训练集样本以及测试集样本进行特征提取,输入正常训练样本与瑕疵训练样本Y, 初始化正常与瑕疵样本个数、稀疏度L1与L2、迭代次数、正则化参数λ,ρ,λ2;

训练集矩阵初始化模块:初始化训练集样本字典学习中的学习字典D, 和稀疏表示矩阵;

学习字典更新模块:利用得到的训练集样本的学习字典和稀疏表示矩阵,进行判别字*典学习,以获取更新后的矩阵,并输出相应的更新后的学习字典D ,*

分类模块:根据学习字典D , 以及测试集样本的特征向量ytest,基于学习字典计算测试样本的稀疏重构误差,构造分类统计量进行分类;

参数初始化模块中,每张图像提取250个图块,块的尺寸为20像素×20像素,则正常和瑕疵样本分别为10000个图块,将每个图块的RGB三通道串成列向量作为训练样本,则Y,字典D,训练集矩阵初始化模块中,随机生成训练集样本字典学习中的学习字典D, 和稀疏系数S, 并对他们进行初始化,初始化结果为:式中:λ为尺度因子;N为第i类样本特征个数; 互补样本特征个数; 表示训练样本在字典D分解得到的稀疏系数; 表示互补训练样本在字典D分解得到的稀疏系数;||S||1为稀疏系数的控制稀疏项; 为互补样本的稀疏系数的控制稀疏项;||||F表示Frobenius范数;μS和μ分别表示第i类稀疏系数的类中心以及所有稀疏系数的类中心;ρ为正则化参数;

ε、β为了权衡类别内差异和类别间差异,两项结合使得类别内差异最小,类别间差异最大;σ为常量为了权衡 和等式的关系。

5.根据权利要求4所述的一种基于类别约束字典学习模型的织物图像瑕疵检测系统,其特征在于,学习字典更新模块中判别字典学习具体包括:稀疏编码子模块:

*

固定学习字典D, 解决稀疏编码迭代问题(1),代入Si迭代更新稀疏系数S,最优解为

式中:μS表示第i类稀疏系数的类中心;λ,ρ,λ2为正则化参数;

字典更新子模块:

固定稀疏系数S, 解决学习字典迭代问题(2),更新得到学习字典D,*

通过以下迭代来更新D直到收敛:

* * *

式中:F(k,k)是矩阵F坐标(k,k)处的值; 表示矩阵F的第k列; 是第i类更新字典的第k列;

*

输出学习字典子模块:用于输出学习字典D ,

6.根据权利要求5所述的一种基于类别约束字典学习模型的织物图像瑕疵检测系统,*其特征在于,分类模块中,根据得到的学习字典D , 以及测试集样本的特征向量ytest,利用所学习的字典对测试样本进行稀疏表示,能够分别求出测试样本在正常字典与瑕疵字典下的稀疏重构误差,构造分类统计量实现组织病理图像的分类。