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专利号: 2022114186424
申请人: 江苏科技大学
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:2026-01-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于深度学习的冰体环向裂纹尺寸测量方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:步骤S1:采集大量海冰图片制作训练数据集;

步骤S2:根据制作的数据集,采用深度学习方法对实例分割网络模型进行训练,得到训练好的实例分割网络模型;

步骤S3:对训练好的实例分割模型进行置信度验证,将验证通过的实例分割网络模型作为目标模型;

步骤S4:目标模型对待识别的海冰图像进行实例分割,得到目标的海冰mask;

步骤S5:对海冰mask进行边缘识别,得到海冰环向裂纹;

步骤S6:根据得到的海冰环向裂纹进行圆弧拟合,从而获得其尺寸参数;尺寸参数包括:破冰半径,破冰角。

2.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的冰体环向裂纹尺寸测量方法,其特征在于:所述步骤S1中采集大量海冰图片制作训练数据集,包括对采集的大量海冰图片进行数据增强处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的冰体环向裂纹尺寸测量方法,其特征在于:所述步骤S3中对训练好的实例分割模型进行置信度验证,具体操作如下:步骤S3‑1:根据数据集的测试集数对实例分割模型进行测试,得到相应的测试结果;

步骤S3‑2:根据测试结果计算实例分割模型的识别准确率;

步骤S3‑3:若实例分割模型的识别的准确率大于预置准确率阈值,输出当前裂纹图像识别的实例分割模型;

步骤S3‑4:若实例分割模型的识别的准确率小于预置准确率阈值,则重复步骤S2。

4.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的冰体环向裂纹尺寸测量方法,其特征在于:所述步骤S4中目标模型对待识别的海冰图像进行实例分割,得到目标的海冰mask,海冰mask即为海冰掩膜,具体操作如下:在目标模型的基础上加入掩膜分支,并将实例分割任务划分为两个并行的子任务,分别为原型掩膜分支与目标检测分支;

原型掩膜分支通过Protonet结构生成原型掩膜,目标检测分支通过Prediction Head网络进行检测定位与掩膜系数的信息计算;

通过NMS进行筛选,处理结果与生成的原型掩膜以线性组合的方式生成每个anchor对应的mask分割结果。

5.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的冰体环向裂纹尺寸测量方法,其特征在于:所述步骤S5中对海冰mask进行边缘识别采用Canny算子边缘检测方法,获得海冰边缘图像上所有像素点的像素坐标。

6.根据权利要求1所述的一种基于深度学习的冰体环向裂纹尺寸测量方法,其特征在于:所述步骤S6中根据得到的海冰环向裂纹进行圆弧拟合,具体操作如下:根据海冰环向裂纹上所有边缘点的像素坐标,在其中筛选出横坐标的最大值和最小值,也是待拟合线段的起始点和终止点;

确定需要进行弧线拟合的环向裂纹,分别在圆弧上取四条直线的垂直平分线,求其四条垂直平分线的两两交点,最多可能有6个交点;在这6个交点取最小外包矩阵,当外包矩阵过大时,则可以判断此条曲线不是圆弧;当外包矩阵符合阈值要求,则认为该裂纹拟合出理想的圆弧;

根据圆弧上任意两条弦的垂直平分线的交点是圆心的原则,假设这些交点作为候选圆的圆心;在得到候选圆心后,再用最小二乘法缩小误差的方法求出圆心坐标和半径的最优解,确定这段环向裂纹所对应的拟合圆。

7.根据权利要求6所述的一种基于深度学习的冰体环向裂纹尺寸测量方法,其特征在于:所述步骤S6中获得破冰半径为:在获得环向裂纹对应的拟合圆之后,根据最小二乘法计算得出的最优半径,即为破冰半径。

8.根据权利要求6所述的一种基于深度学习的冰体环向裂纹尺寸测量方法,其特征在于:所述步骤S6中获得破冰角为:在获得环向裂纹对应的拟合圆之后,计算圆心其到A点和B点连线的夹角,A,B两点为弧线端点,即为这段弧线的圆心角θ,也是破冰角;根据公式可求得圆心角:k1=(ya‑yc)/(xa‑xc)

k2=(yb‑yc)/(xb‑xc)

其中,k1为AC斜率;k2为BC斜率;(xa,ya)为A点坐标(xb,yb)为B点坐标,(xc,yc)为C点坐标。

9.根据权利要求2所述的一种基于深度学习的冰体环向裂纹尺寸测量方法,其特征在于:所述数据增强处理包括:旋转、局部图像放大以及高斯模糊;所述数据增强处理至少选择旋转、局部图像放大以及高斯模糊中的一种操作。