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空间自主感知语义分割模型的可解释性研究
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作者 郝仁剑 胡勇 +3 位作者 施沐伽 屈金硕 冯李航 王东 《空间控制技术与应用》 北大核心 2025年第4期65-77,共13页
随着深空探测与智能自主系统技术的持续发展,语义分割模型在空间环境感知中的应用价值日益凸显,特别是在火星地形识别、路径规划与风险评估等空间自主感知任务中展现出关键作用.然而,现有基于深度学习的语义分割模型多为“黑箱结构”,... 随着深空探测与智能自主系统技术的持续发展,语义分割模型在空间环境感知中的应用价值日益凸显,特别是在火星地形识别、路径规划与风险评估等空间自主感知任务中展现出关键作用.然而,现有基于深度学习的语义分割模型多为“黑箱结构”,其内部决策过程难以解释,严重制约了其在关键任务场景中的可信度与可控性.针对当前空间自主感知场景下语义分割模型可解释性研究不足的问题,基于典型的火星遥感图像数据,引入基于扰动的可解释性方法:基于随机输入采样的解释方法(RISE),并结合Deletion机制,对模型的像素级显著性区域进行了可视化与干预实验.通过对不同显著性掩码参数设置下的热力图变化以及删除区域对模型预测影响的系统分析,揭示了模型在不同地形类别判别中的依赖特征,发现其存在过度依赖颜色、类别间显著性区域交叉等问题.在此基础上,进一步提出针对性优化建议,为语义分割模型在空间自主系统中的可靠部署与可解释增强提供了理论支持与技术路径. 展开更多
关键词 空间自主感知 语义分割模型 星表地形 可解释性 RISE方法 模型优化
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改进的语义分割模型及其应用 被引量:1
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作者 王耀文 程军圣 杨宇 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第2期337-343,共7页
训练语义分割网络模型需要较为繁琐的人工标注作为训练标签,同时语义分割模型在构建和运行过程中也存在超参数较难确定以及模型过于庞大等问题。为解决这类问题,提出了一种基于标注框生成热点图的标签生成方法,简化了语义分割训练标签... 训练语义分割网络模型需要较为繁琐的人工标注作为训练标签,同时语义分割模型在构建和运行过程中也存在超参数较难确定以及模型过于庞大等问题。为解决这类问题,提出了一种基于标注框生成热点图的标签生成方法,简化了语义分割训练标签的人工标注过程。以及在可微分神经网络结构搜索方法的基础上提出了一种对硬件要求更低的神经网络结构搜索方法,并基于此种方法改进了特征金字塔结构,构建了一个改进的语义分割模型,并在安全帽与口罩检测数据集上进行了试验。与U-Net、FPN等模型比较,新的模型在参数量、计算速度以及精确度上都更有优势。 展开更多
关键词 语义分割模型 神经网络结构搜索 特征金字塔结构 安全帽与口罩检测
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基于改进后语义分割模型的障碍物检测方法 被引量:2
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作者 乔玉龙 赵雪晨 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2023年第1期18-24,共7页
障碍物检测是确保无人水面艇避障和安全航行的关键技术,针对水面反光区域误检和水面分割不准确导致的漏检问题,提出了一种基于改进后语义分割模型的障碍物检测方法,通过图像预处理、语义分割模型、显著性估计实现障碍物检测。首先,通过... 障碍物检测是确保无人水面艇避障和安全航行的关键技术,针对水面反光区域误检和水面分割不准确导致的漏检问题,提出了一种基于改进后语义分割模型的障碍物检测方法,通过图像预处理、语义分割模型、显著性估计实现障碍物检测。首先,通过在预处理环节对水面中反光区域进行去除,避免其对后续检测的干扰;然后,通过引入海天线估计参数,用于调整语义分割模型初始化和先验信息,提高水面分割精度;最后,在水域范围内选取H形边界集合构造背景模型,由此判断水面中非水像素为障碍物。实验结果表明:该方法可以提高水面障碍物检测的准确度。 展开更多
关键词 障碍物检测 语义分割模型 反光区域去除 显著性估计 无人水面艇
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基于语义分割模型的三维沥青路面车辙异常分析方法 被引量:5
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作者 王艾迪 郎洪 +3 位作者 丁朔 陆键 洪小刚 温添 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期134-144,共11页
车辙深度是路面状况评价和道路养护的一个重要指标。现有车辙深度测量方法未考虑复杂路况下坑槽、松散、裂缝和桥梁接缝等对车辙计算的影响,其有效性和适用性受到了限制,测量结果的真实性也有待进一步验证。有鉴于此,文中提出了一种基... 车辙深度是路面状况评价和道路养护的一个重要指标。现有车辙深度测量方法未考虑复杂路况下坑槽、松散、裂缝和桥梁接缝等对车辙计算的影响,其有效性和适用性受到了限制,测量结果的真实性也有待进一步验证。有鉴于此,文中提出了一种基于语义分割模型的沥青路面车辙异常检测与校正方法。采用三维线激光技术采集道路横断面高程数据,利用包络线算法提取车辙深度。对于最大车辙深度超过10 mm的横断面,搭建基于深度学习的语义分割框架,提出改进的DeepLabV3+网络对病害类型进行自动辨识和像素定位,并结合最大车辙深度高程点,设计基于拉格朗日插值的校正规则来对异常车辙进行校正。研究结果表明,改进的DeepLabV3+模型能较为准确地识别和定位造成车辙检测异常的路面病害,其对5种路面特征和病害的综合检测准确率达81.63%,在均交并比(MIoU)和大部分交并比(IoU)上的表现均优于U-Net、PSPNet、DeepLabV3+模型。现场验证结果表明,文中方法不仅能够自动分析车辙异常的原因,还能通过对异常车辙的校正排除其他病害的影响,从而较大程度地还原实际车辙深度水平。文中研究成果可为路面预防性养护提供科学数据支撑。 展开更多
关键词 三维线激光技术 车辙异常检测 语义分割模型 车辙深度 异常值校正
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基于语义分割模型和条件随机场的SAR图像机场跑道提取方法 被引量:4
5
作者 何奇山 赵凌君 匡纲要 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2021年第10期91-100,共10页
在合成孔径雷达(SAR)图像敏感目标检测与识别领域中,机场跑道是重要的军事民用目标,在SAR飞机目标检测和机场关键信息提取等任务上具有重要意义。传统机场道路掩膜提取算法容易导致分割性能差、鲁棒性低,往往需要大量精心设计的鉴别后... 在合成孔径雷达(SAR)图像敏感目标检测与识别领域中,机场跑道是重要的军事民用目标,在SAR飞机目标检测和机场关键信息提取等任务上具有重要意义。传统机场道路掩膜提取算法容易导致分割性能差、鲁棒性低,往往需要大量精心设计的鉴别后处理模块。针对图像分割任务,以卷积神经网络为基础的语义分割模型具备较好的实用价值,广泛用于光学自然图像分割领域,但是针对大区域SAR机场跑道提取任务,经典网络模型难以在保持图像特征感受野和保持图像细节上取得较好权衡。文中以DeepLabV3网络作为编码器,设计了基于上采样卷积模块和多低维特征融合的解码器用于输出预测概率图,然后添加了基于条件随机场的优化模块,进一步提升了分割结果的准确性。基于高分三号的实验表明,所提方法在分割性能指标上取得了最优的结果,并且能够有效保留机场边缘和图像细节。 展开更多
关键词 合成孔径雷达 机场道路提取 深度语义分割模型 条件随机场
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基于改进语义分割模型的无人机多光谱图像杂草分割 被引量:6
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作者 徐国钦 黄明凤 黄建平 《江苏农业科学》 北大核心 2022年第12期212-220,共9页
杂草与作物争夺肥料、阳光等养分,从而影响作物生长,快速有效地清除杂草危害对提高作物的产量和品质具有重要意义。传统的杂草防治方法常采取大面积喷洒除草剂等措施,无法满足智慧农业的精细化管理要求,精确、可靠的杂草检测是智能除草... 杂草与作物争夺肥料、阳光等养分,从而影响作物生长,快速有效地清除杂草危害对提高作物的产量和品质具有重要意义。传统的杂草防治方法常采取大面积喷洒除草剂等措施,无法满足智慧农业的精细化管理要求,精确、可靠的杂草检测是智能除草的关键。在卷积神经网络模型PANet的基础上进行改进,把原始特征提取网络ResNet替换为DenseNet-121,采用FPA模块提供像素级注意力信息,通过金字塔结构增加感受野。以无人机多光谱糖菜杂草图像为研究对象,分别构建近红外790 nm、红色690 nm和归一化植被指数NDVI的训练数据集进行网络训练。发现PANet的训练精度为97.38%,测试精度为93.41%;采用3通道(近红外790 nm+红色690 nm+NDVI)训练的模型F_(1)值最高为0.872。结果表明,该方法可以实现无人机多光谱图像杂草的有效分割,可为农田杂草精确检测和农作物生长状况监测提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 杂草 改进语义分割模型 无人机 多光谱 图像分割 植被指数
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基于图像分割模型的执行末端视觉跟踪策略研究 被引量:10
7
作者 樊启高 朱高文 +2 位作者 黄文涛 贾捷 张鹏松 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期62-70,共9页
微操纵执行器末端位置的精确反馈在显微自动化操作中具有重要意义,而现有研究无法克服在复杂干扰环境下执行器末端精确跟踪的问题。针对上述提到的问题,提出一种基于语义分割模型的执行器末端位置检测跟踪方法。首先构建端到端的执行器... 微操纵执行器末端位置的精确反馈在显微自动化操作中具有重要意义,而现有研究无法克服在复杂干扰环境下执行器末端精确跟踪的问题。针对上述提到的问题,提出一种基于语义分割模型的执行器末端位置检测跟踪方法。首先构建端到端的执行器图像语义分割模型,其次利用轮廓拐点检测算法在分割出的掩模图像中跟踪执行器末端位置,为了进一步提高算法在复杂环境中的跟踪精度及鲁棒性,利用二维卡尔曼滤波算法对遮挡情况进行处理,实现了执行器末端被遮挡时的位置跟踪。实验结果表明语义分割模型对执行器分割精度达到了62.4%,并且在复杂环境中对执行器末端位置跟踪的最大平均误差为1.51 pixels,为提升微末端执行器的操纵精度提供基础。 展开更多
关键词 语义分割模型 轮廓拐点检测算法 卡尔曼滤波算法
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基于改进UNet模型的油茶果振动采摘点定位方法 被引量:5
8
作者 王金鹏 何萌 +5 位作者 甄乾广 胡皓若 袁飞 陈苏楠 方宸哲 周宏平 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期171-178,共8页
针对非花果同期油茶果采收效率低这一问题,提出一种侧枝振动采摘点定位方法,通过振动侧枝降低树木损伤并实现高效采收。首先构建数据集,对侧枝分段标注,向UNet中添加CloFormer注意力机制并命名为Clo-UNet,实现侧枝的二维重构。其次,在Cl... 针对非花果同期油茶果采收效率低这一问题,提出一种侧枝振动采摘点定位方法,通过振动侧枝降低树木损伤并实现高效采收。首先构建数据集,对侧枝分段标注,向UNet中添加CloFormer注意力机制并命名为Clo-UNet,实现侧枝的二维重构。其次,在Clo-UNet基础上进一步设计采摘点定位方法并命名为Clo-UNet-Point,该方法优先选择采收离果实最远且最粗的枝条。试验表明,Clo-UNet在验证集上表现优异,其中br_con(连果枝)、danger(危险区)和br_pro(优先采收区域)的平均交并比mIoU分别达到85.36%、86.37%和81.29%,平均像素精度mPA分别达到94.97%、96.17%和89.48%,Clo-UNet在整个数据集上的mIoU和mPA分别比UNet高5.14、6.85个百分点。通过观察验证集647幅图像,Clo-UNet-Point算法在不同光照条件下均能定位到采摘点,平均检测一张图像用时0.15 s。该研究可为未来非花果同期类油茶果的自动化振动采收奠定理论基础。 展开更多
关键词 振动 采收 油茶果 UNet语义分割模型 采摘点定位
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基于改进U^(2)-Net网络的金属涂层剥落与腐蚀图像分割方法
9
作者 倪云峰 齐蜻蜓 +2 位作者 朱代先 秋强 刘树林 《应用光学》 CAS 北大核心 2024年第4期759-767,共9页
针对金属涂层缺陷图像分割中存在特征提取能力弱和分割精度低的问题,提出了一种改进的U^(2)-Net分割模型。首先,在U型残差块(RSU)中嵌入改进的增大感受野模块(receptive field block light,RFB_l),组成新的特征提取层,增强对细节特征的... 针对金属涂层缺陷图像分割中存在特征提取能力弱和分割精度低的问题,提出了一种改进的U^(2)-Net分割模型。首先,在U型残差块(RSU)中嵌入改进的增大感受野模块(receptive field block light,RFB_l),组成新的特征提取层,增强对细节特征的学习能力,解决了网络由于感受野受限造成分割精度低的问题;其次,在U^(2)-Net分割模型的解码阶段引入有效的边缘增强注意力机制(contour enhanced attention,CEA),抑制网络中的冗余特征,获取具有详细位置信息的特征注意力图,增强了边界与背景信息的差异性,从而达到更精确的分割效果。实验结果表明,该模型在两个金属涂层剥落与腐蚀数据集上的平均交并比、准确率、查准率、召回率和F_1-measure分别达到80.36%、96.29%、87.43%、84.61%和86.00%,相比于常用的SegNet、U-Net以及U^(2)-Net分割网络的性能都有较大提升。 展开更多
关键词 缺陷分割 语义分割模型 感受野模块 注意力机制
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基于SegNet语义模型的高分辨率遥感影像农村建设用地提取 被引量:60
10
作者 杨建宇 周振旭 +3 位作者 杜贞容 许全全 尹航 刘瑞 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期251-258,共8页
针对传统分类算法、浅层学习算法不适用于高空间分辨率遥感影像中农村建筑物信息提取的问题,该文以河北省霸州市高空间分辨率遥感影像WorldView-2为数据源,利用182 064幅128×128像素大小的影像切片为训练样本,选取基于深度卷积神... 针对传统分类算法、浅层学习算法不适用于高空间分辨率遥感影像中农村建筑物信息提取的问题,该文以河北省霸州市高空间分辨率遥感影像WorldView-2为数据源,利用182 064幅128×128像素大小的影像切片为训练样本,选取基于深度卷积神经网络的SegNet图像语义分割算法对遥感影像中的农村建筑物进行提取,并与传统分类算法中的最大似然法(maximum likelihood,ML)和ISO聚类、浅层学习算法中的支持向量机(support vector machine,SVM)和随机森林(random forest,RF)以及深层语义分割算法中的金字塔场景解析网络(pyramid scene parsing network,PSPNet)的试验结果作对比分析。研究结果表明:SegNet不仅能够高效利用高空间分辨率遥感影像中农村建筑物的光谱信息而且还能够充分利用其丰富的空间特征信息,最终形成较好的分类模型,该算法在验证样本中的分类总体精度为96.61%,Kappa系数为0.90,建筑物的F1值为0.91,其余5种分类算法的总体精度、Kappa系数、建筑物的F1值都分别在94.68%、0.83、0.87以下。该研究可以为高空间分辨率遥感影像农村建设用地提取研究提供参考。 展开更多
关键词 遥感 图像分割 算法 深度学习 SegNet语义分割模型 高空间分辨率遥感影像 农村建设用地提取
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基于Swin Transformer的地震相识别模型 被引量:3
11
作者 硕良勋 李志轩 +2 位作者 柴变芳 王天意 郑晓东 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期63-72,共10页
地震相识别是油气勘探开发过程中的一项重要技术,但该技术长期存在方法模型训练速度较慢、预测耗时、解释结果人为主观性较强,以及各层特征提取忽略多尺度特征等问题。为此,针对目前地震相识别精度不够且计算成本高的问题,构建了一个基... 地震相识别是油气勘探开发过程中的一项重要技术,但该技术长期存在方法模型训练速度较慢、预测耗时、解释结果人为主观性较强,以及各层特征提取忽略多尺度特征等问题。为此,针对目前地震相识别精度不够且计算成本高的问题,构建了一个基于Swin Transformer的地震相识别模型(Seismic Facies Identification based on Swin Transformer,SFI-ST),首先联合卷积神经网络,利用编码器和解码器不断捕捉地震相细节特征,然后采用两种不同的数据集测试并评估模型的有效性,同时考虑到数据集划分对模型的影响,针对不同划分比例进行性能分析对比,最后对模型进行了消融实验以及抗噪性分析。研究结果表明:①编码器使用的Swin Transformer模块具有较好的特征提取能力,基于较小移动窗口进行特征提取的策略保证模型更快地学习高分辨率地震剖面特征,在各移动窗口使用自注意力机制计算特征的方法保证模型在较大视野下更准确地提取局部特征;②Swin Transformer使用逐层特征融合的方式,在提升特征提取速度的同时保证模型获取更多尺度的特征;③融合Swin Transformer和卷积神经网络模块实现各层特征提取,增强了模型对轮廓、边缘的提取能力。结论认为:①SFI-ST模型应用于两工区数据上的平均交并比分别为73.2%和77.6%,相较于其他主流深度学习算法至少分别提升了10.7%和6.0%,SFI-ST模型运行时间分别为0.62 h和2.88 h,相较于其他主流深度学习算法至少减少了15.1%和24.2%;②SFI-ST模型一定程度上解决了现有地震相智能识别方法识别速度慢、精度低等问题,为地震相识别提供了新方法,在技术上助力了油气勘探开发进程。 展开更多
关键词 地震相识别 语义分割模型 Swin Transformer 多尺度特征 油气藏预测
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基于卫星遥感影像的茶园精准识别研究 被引量:1
12
作者 李冬雪 李峰 +2 位作者 赵梦洁 丁兆堂 马青平 《山东农业科学》 北大核心 2025年第4期136-145,共10页
鉴于茶园在卫星遥感图像中展现出复杂多变的纹理特征以及空间分布特性,在进行茶园识别时传统的识别手段难以有效应对这一挑战,本研究拟通过卫星遥感图像结合高精度语义分割技术实现茶园的精准识别。首先,利用日照市卫星图像,使用Labelm... 鉴于茶园在卫星遥感图像中展现出复杂多变的纹理特征以及空间分布特性,在进行茶园识别时传统的识别手段难以有效应对这一挑战,本研究拟通过卫星遥感图像结合高精度语义分割技术实现茶园的精准识别。首先,利用日照市卫星图像,使用Labelme工具对茶园纹理信息进行精确标注,构建了茶园遥感图像数据集;基于该数据集,利用数据增强技术训练了Vgg-unet、Resnet50-unet和Segformer_b2等7个语义分割模型用于茶园精准识别。结果表明,7个语义分割模型中,Segformer_b2模型性能最好,茶园遥感图像分割准确率达91.29%,召回率91.09%,平均交并比(mIoU)84.45%,F1分数91.20%。为进一步提高Segformer_b2模型在茶园遥感图像识别时的性能,引入了MCA(Multi-head Context Attention)注意力机制,并融合了条形卷积(Strided Convolution)以增强模型对茶园关键纹理特征的捕获能力和对图像局部细节的感知和处理能力。改进后的Segformer-b2模型的茶园遥感图像分割性能明显提升,其中准确率提升至91.31%,召回率提升至92.97%,mIoU提升至85.87%,F1分数提升至92.12%,可实现茶园遥感图像的高精度和高效率识别。本研究结果不仅可为未来茶园精准识别和管理提供有力支持,同时也展示了卫星遥感技术在农业领域的应用潜力。 展开更多
关键词 卫星遥感影像 茶园识别 语义分割模型
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基于DeeplabV3+改进的煤岩显微组分组自动化测试模型 被引量:3
13
作者 胡晋玮 奚峥皓 +2 位作者 徐国忠 李忠峰 刘翔 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期27-36,共10页
煤岩显微组分组的识别对分析煤炭化学性质起到关键作用。人工识别方法费时费力,且专业性要求较高。现有的计算机辅助识别有效方法多以深度学习语义分割模型为手段,但因煤岩显微图像组成复杂,且存在过渡组分,因此无法准确识别煤岩显微组... 煤岩显微组分组的识别对分析煤炭化学性质起到关键作用。人工识别方法费时费力,且专业性要求较高。现有的计算机辅助识别有效方法多以深度学习语义分割模型为手段,但因煤岩显微图像组成复杂,且存在过渡组分,因此无法准确识别煤岩显微组分组。针对此问题,提出改进的DeeplabV3+语义分割模型,在改进模型中引入Swin Transformer骨干网络和SkNet网络。首先,针对煤岩显微图像各个组分组交错杂糅且存在过渡组分,特征提取困难,利用Swin Transformer骨干网络作为基础特征提取网络,提升模型对煤岩显微图像每种组分组的特征提取能力,并使得分割网络获得特征间信息交互的能力;其次,针对在模型中空洞空间卷积池化金字塔模块对特征利用率低的问题,将SkNet网络融入空洞空间卷积池化金字塔模块,强化空洞空间卷积池化金字塔模块对重要特征的提取能力,并抑制非必要特征对最终预测结果的干扰;最后,将改进的DeeplabV3+模型与现有先进算法通过实验进行性能比较,结果表明:改进的DeeplabV3+语义分割模型在煤岩显微图像测试集上的像素准确率为92.06%,与随机森林方法、U-Net语义分割模型和DeeplabV3+语义分割模型相比像素准确率分别提高了9.48%、6.90%和3.40%;改进的DeeplabV3+语义分割模型与人工点测方法测试结果相近。改进的DeeplabV3+语义分割模型较现有煤岩显微组分组自动识别模型性能更优,可作为一种强大的计算机辅助人工识别煤岩显微组分组的手段。 展开更多
关键词 煤岩显微图像 显微组分组 自动化测试 语义分割模型 Swin Transformer SkNet
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基于机器视觉的级配碎石破碎机制及力学行为研究 被引量:1
14
作者 李佳珅 徐林荣 +4 位作者 肖宪普 李永威 谢康 邓志兴 郝哲睿 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期5080-5093,共14页
揭示循环荷载下级配碎石性能劣化机制对提高高铁路基服役性能具有重要意义。首先,基于机器视觉提出一种颗粒形状精细快速量化方法,通过自主搭建的图像采集装置构建颗粒图像数据集,选取U-Net、SegNet、PSPNet、DeepLabv3+4种典型语义分... 揭示循环荷载下级配碎石性能劣化机制对提高高铁路基服役性能具有重要意义。首先,基于机器视觉提出一种颗粒形状精细快速量化方法,通过自主搭建的图像采集装置构建颗粒图像数据集,选取U-Net、SegNet、PSPNet、DeepLabv3+4种典型语义分割模型进行颗粒分割实验,从准确性角度优选最佳模型并输出高精度二值图片,进而导入OpenCV(Open Source Computer Vision Library)快速量化颗粒形状。其次,开展室内循环加载试验,采用力学指标动刚度K表征级配碎石性能劣化特性,并通过颗粒形状量化方法明确劣化主控因素。最后,基于劣化主控因素建立不同劣化程度的双轴压缩DEM(Discrete Element Method)模型,揭示该主控因素对级配碎石性能劣化的细观影响机制。研究结果表明:U-Net模型的F1分数、平均像素准确率、平均交并比均高于其他模型,分别为98.03%、97.53%、97.02%,故将其选为最佳颗粒分割模型,并能在后续循环加载试验中准确分割颗粒形状。级配碎石性能劣化前后,粗颗粒等效粒径De、长细比Ei均无明显变化,而圆度Rc均值增大31%,故确定级配碎石性能劣化主控因素为粗颗粒研磨破碎。在双轴压缩DEM模拟中,随Rc增大,即颗粒研磨破碎程度增加,级配碎石偏应力、滑动率、强力链大小及占比、各向异性均逐渐减小,旋转量持续增大,粗颗粒嵌锁能力下降,导致颗粒骨架承载能力及结构稳定性降低,产生劣化现象。研究结果可为高铁路基长期服役性能评估提供理论依据。 展开更多
关键词 级配碎石 机器视觉 语义分割模型 循环加载 DEM 性能劣化
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深度学习在多时相大棚提取应用研究 被引量:9
15
作者 宋廷强 张信耶 +4 位作者 李继旭 范海生 孙媛媛 宗达 刘童心 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2020年第24期242-248,共7页
蔬菜大棚对于农业生产具有重要意义。受季节和环境影响,其在遥感影像上不同时期呈现不同形态,仅通过单时相特征提取精度不能满足要求。近几年,深度学习被证明适合遥感数据的分类,为实现深度学习在农业遥感上的有效应用,提出了一种改进... 蔬菜大棚对于农业生产具有重要意义。受季节和环境影响,其在遥感影像上不同时期呈现不同形态,仅通过单时相特征提取精度不能满足要求。近几年,深度学习被证明适合遥感数据的分类,为实现深度学习在农业遥感上的有效应用,提出了一种改进的多时相语义分割模型(Multi-temporal Spatial Segmentation Network,MSSN)用于蔬菜大棚提取。提出基于补丁长短时记忆网络(Patch-LSTM),该网络充分利用图像的空间和时序信息。采用带空洞卷积的空间金字塔池化(ASSP)解决网络对尺度敏感问题。进一步添加跳连层(Skip-layer)和反卷积层提升特征图的还原能力。选择山东高密GF-2遥感影像进行实验。结果表明,该分割模型在测试集上有0.95的Precision、0.92的F1 score以及0.93的前景IoU(Intersection Over Union),可以实现高精度的蔬菜大棚提取,为深度学习在农业遥感的应用提供新的方法。 展开更多
关键词 农业遥感 蔬菜大棚 多时相 基于补丁长短时记忆网络 语义分割模型 卷积神经网络
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基于改进卷积神经网络算法的路径导航研究 被引量:6
16
作者 黄林林 李世雄 +1 位作者 谭彧 王硕 《中国农机化学报》 北大核心 2022年第4期146-152,159,共8页
农业机械自主导航技术一直是现代农业发展的关键技术,而已有的机器视觉导航中普遍存在鲁棒性不强、适应性弱等缺点。针对上述问题,提出基于卷积神经网络的田间路径导航算法。根据主流语义分割模型FCNVGG16得到改进分割网络FCNVGG14,用... 农业机械自主导航技术一直是现代农业发展的关键技术,而已有的机器视觉导航中普遍存在鲁棒性不强、适应性弱等缺点。针对上述问题,提出基于卷积神经网络的田间路径导航算法。根据主流语义分割模型FCNVGG16得到改进分割网络FCNVGG14,用于田间作物行分割任务的预处理,再通过非监督点聚类法进行特征点分类,最后采用改进后的Hough变换(PKPHT)拟合出导航直线。分析结果表明:与U-Net等主流算法相比,基于FCNVGG14网络模型的图像分割算法,IOU(交并比)指标在多通道输入时提升2%,在单通道输入时IOU指标提升4%,取得良好的分割效果。对分割网络FCNVGG14改进相对于传统的图像阈值分割算法,克服作物缺失、田间杂草过多、光照不均等自身缺陷导致的直线拟合时不可避免出现误检测、偏差大等问题。经田间路径导航试验证明,在田间照度符合人眼的情况下,基于FCNVGG16的改进模型路径识别算法检测准确率不低于92%,单帧检测时间在100 ms以内,在作业平台的速度不大于0.5 m/s条件下,最大横向偏差为9.84 cm、平均偏差不超过6.68 cm,说明用于机器视觉导航可行,这为低算力田间视觉导航提供新的方法和思路。 展开更多
关键词 视觉导航 改进语义分割模型 非监督聚类 二次阈值分割
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青山湖滨水绿道景观特征要素与美学感知关系研究 被引量:3
17
作者 张聪 唐宇力 +5 位作者 郭婷婷 张洁 傅东示 幸怡 杨意帆 邵锋 《浙江林业科技》 2023年第4期74-81,共8页
滨水景观是城市景观的重要组成部分,研究滨水景观要素对公众视觉感知的影响有助于提升城市空间品质。本文以杭州青山湖滨水绿道为例,基于金字塔场景解析网络(PSPNet)模型,训练能够识别滨水绿道景观图像中各种景观要素的图像语义分割模型... 滨水景观是城市景观的重要组成部分,研究滨水景观要素对公众视觉感知的影响有助于提升城市空间品质。本文以杭州青山湖滨水绿道为例,基于金字塔场景解析网络(PSPNet)模型,训练能够识别滨水绿道景观图像中各种景观要素的图像语义分割模型;结合问卷调查与SPSS统计方法,探讨滨水绿道景观特征要素与美学感知之间的关系。结果表明,图像语义分割模型通过训练后可准确识别滨水绿道图像中各景观要素;景观特征要素指标与美学感知指标之间存在相关性,景观特征要素指标中的绿视率、天空可视域和蓝色视野率与美学感知指标中的美景度显著相关(P<0.05),绿视率与自然度极显著相关(P<0.01),干扰因素指数与审美干扰度显著相关(P<0.05)。以上研究结果可应用于滨水绿道景观的视觉感知评价,为城市滨水景观的量化分析和规划设计提供理论支持。 展开更多
关键词 青山湖 滨水绿道景观 图像语义分割模型 景观特征要素 美学感知
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基于数字孪生的选煤厂厂区人员视频定位方法 被引量:1
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作者 熊超员 张优 胡玉玺 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期795-800,共6页
为提升生产人员安全视频实时定位效果,针对轮廓边缘清晰度低、安全区域与生产人员轮廓难以分割的问题,研究基于三维数字孪生的选煤厂厂区生产人员安全视频实时定位方法。数据层通过调用物理层内各类别传感器,采集选煤厂区实时视频数据,... 为提升生产人员安全视频实时定位效果,针对轮廓边缘清晰度低、安全区域与生产人员轮廓难以分割的问题,研究基于三维数字孪生的选煤厂厂区生产人员安全视频实时定位方法。数据层通过调用物理层内各类别传感器,采集选煤厂区实时视频数据,清洗与增值处理实时视频数据;虚拟层利用虚实映射方法处理有效数据,完成物理空间与虚拟空间的虚实交互,获取实时孪生数据,建立实时选煤厂厂区三维数字孪生模型;服务层利用金字塔式场景分析网络语义分割模型,处理三维数字孪生模型,获取安全区域与生产人员轮廓边缘,按照2种轮廓边缘交并关系,完成生产人员安全视频实时定位。结果表明,该方法可有效构建选煤厂厂区三维数字孪生模型,有效分割安全区域与生产人员轮廓,提取轮廓边缘;有效检测生产人员危险行为,完成生产人员安全视频实时定位。 展开更多
关键词 三维数字孪生 选煤厂厂区 生产人员 安全视频 实时定位 语义分割模型
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基于DeeplabV3+的无人机遥感影像识别 被引量:5
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作者 赖丽琦 《林业调查规划》 2021年第3期11-16,62,共7页
针对无人机植被覆盖航拍影像分类精度不高、工程量大的问题,开发适用于无人机植被覆盖影像识别、具有较高准确性的语义分割模型,以提高植被分类精度。通过无人机航拍获取研究区影像,对获取到的图像进行标注,建立图像数据集,构建随机森林... 针对无人机植被覆盖航拍影像分类精度不高、工程量大的问题,开发适用于无人机植被覆盖影像识别、具有较高准确性的语义分割模型,以提高植被分类精度。通过无人机航拍获取研究区影像,对获取到的图像进行标注,建立图像数据集,构建随机森林、SegNet、U-Net及DeeplabV3+模型,对DeeplabV3+模型进行改进,将主干网络替换为MobileNetV2,在本实验数据集上训练和测试模型,以验证集指标作为模型评估指标。结果表明,语义分割模型表现优于传统图像分割模型;原始模型中,DeeplabV3+模型表现最好,像素准确率达93.64%,平均交并比达66.43%;改进的DeeplabV3+模型在植被覆盖影像上取得较好的识别效果,像素准确率和平均交并比分别为94.71%和70.89%,相比原始模型分别提升了1.07%和4.46%,参数量仅为原始模型的6.74%,训练时长为原始模型的78.76%,具有一定的适用性和实用价值。 展开更多
关键词 无人机 语义分割模型 DeeplabV3+模型 植被覆盖影像 参数量 训练时长
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