基于风格迁移的交互式航空发动机孔探图像扩展方法

在航空发动机孔探图像缺陷检测任务中,缺陷区域样本数量远少于正常样本数量,且缺陷样本无法覆盖整个样本空间,导致检测算法泛化能力较差。针对上述问题,提出了一种基于风格迁移技术的交互式数据扩展方法。首先,通过交互界面选择背景图像和缺陷目标,并根据背景图像指定需要粘贴的目标的大小、角度和位置等信息;其次,通过风格迁移技术将背景图像的风格迁移到目标图像上,使得背景图像和待检测目标具有相同的风格;最后,利用泊松融合算法对融合区域的边界进行修正,以达到连接区域自然过渡的效果。通过二分类和缺陷检测验证了该方法的有效性。在包含真实图像和扩展后图像的二分类实验中,测试人员的平均分类错误率达到了44.0%;而在基于Mask R-CNN模型的检测任务中,所提方法的检测和分割平均精度（AP）较传统方法分别提高了99.5%和91.9%。     

检测器和分类器级联的飞机发动机损伤检测

目的 基于深度学习的飞机发动机损伤检测是计算机视觉中的一个新问题。当前的目标检测方法没有考虑飞机发动机损伤检测问题的特殊性,将其直接用于发动机损伤检测的效果较差,无法满足实际使用的要求。为了提高损伤检测的精度,提出检测器和分类器级联的发动机损伤检测方法：Cascade-YOLO （cascade-you only look once）。方法 首先,将损伤区域作为正例、正常区域作为负例,训练损伤检测网络,初始化特征提取网络的网络参数;其次,固定特征提取网络,使用多个检测头分别检测不同类型的发动机损伤,每个检测头独立进行检测,从而提高单类别损伤的检测召回率;最后,对于置信度在一定范围内的损伤,训练一个多分类判别器,用于校正检测头输出的损伤类别。基于检测结果,利用语义分割分支可以准确分割出损伤区域。结果 构建了一个具有1 305幅且包含9种损伤类型的孔探图像数据集,并在该数据集上量化、对比了6个先进的目标检测方法。本文方法的平均精确率（mean average precision,MAP）、准确率、召回率相比单阶段检测器YOLO v5分别提高了2.49%、12.59%和12.46%。结论 本文提出的检测器和分类器级联的发动机损伤检测模型通过对每类缺陷针对性地训练单独的检测头,充分考虑了不同缺陷间的分布差异,在提高召回率的同时提升了检测精度。同时该模型易于扩展类别,并可以快速应用于分割任务,符合实际的应用需求。     

基于风格迁移的交互式航空发动机孔探图像扩展方法

在航空发动机孔探图像缺陷检测任务中，缺陷区域样本数量远少于正常样本数量，且缺陷样本无法覆盖整个样本空间，导致检测算法泛化能力较差。针对上述问题，提出了一种基于风格迁移技术的交互式数据扩展方法。首先，通过交互界面选择背景图像和缺陷目标，并根据背景图像指定需要粘贴的目标的大小、角度和位置等信息；其次，通过风格迁移技术将背景图像的风格迁移到目标图像上，使得背景图像和待检测目标具有相同的风格；最后，利用泊松融合算法对融合区域的边界进行修正，以达到连接区域自然过渡的效果。通过二分类和缺陷检测验证了该方法的有效性。在包含真实图像和扩展后图像的二分类实验中，测试人员的平均分类错误率达到了44.0%；而在基于Mask R-CNN模型的检测任务中，所提方法的检测和分割平均精度（AP）较传统方法分别提高了99.5%和91.9%。     

自适应参数分析结果的航空发动机孔探图像损伤检测

目的 航空发动机孔探图像的损伤检测关系到航空发动机是否要非例行更换,直接影响飞机的飞行安全和利用率。现有的孔探图像损伤检测方法直接使用目标检测方法训练一个多类别损伤检测器,使用相同的参数在不同位置检测损伤。由于没有考虑同类型损伤在发动机不同区域发生概率的不同,导致现有方法的检测准确率较低。为了提高损伤检测的准确率,提出了一种自适应参数的航空发动机孔探图像损伤检测方法。方法 通过识别孔探图像所属的发动机区域,针对不同区域孔探图像设置不同的参数用于检测发动机损伤。同时为了避免单检测器上不同类型损伤之间相互干扰,采用独立检测器检测单一类型的损伤,并对误检率高的损伤进行真假识别。通过合并检测到的不同类型的损伤,得到最终的损伤检测结果。此外,为了改进水平的矩形检测框,使用分割结果产生旋转的检测框,有效地减少了框中的背景区域。结果 在13个航空发动机区域的2 654幅孔探图像上针对烧蚀、裂缝、材料丢失、涂层脱落、刻痕和凹坑等6种典型的发动机损伤进行检测实验。提出的损伤检测方法在准确率和召回率两方面分别达到了90.4%和90.7%,相较于目标检测方法YOLOv5 （you only look once version 5）的准确率和召回率高24.8%和25.1%。实验结果表明,本文方法在航空发动机损伤检测方面优于其他对比方法。结论 本文所提出的自适应参数的航空发动机损伤检测模型通过识别发动机图像所属的部位,针对同种类型的损伤检测器设定不同的参数,有效地提高了检测器的检测性能。同时,针对容易误检的裂缝、刻痕和凹坑增加了真假损伤判别器,有效地减少了误检的情况。