基于自编码和知识蒸馏的表面缺陷检测方法

针对传统的表面缺陷检测方法只能对具有高对比度或低噪声的明显缺陷轮廓进行检测的问题,提出了一种基于自编码和知识蒸馏的表面缺陷检测方法来准确定位和分类从实际工业环境捕获的输入图像中出现的缺陷。首先,设计了一种级联自动编码器（CAE）架构用于分割和定位缺陷,其目的是将输入的原始图像转换为基于CAE的预测蒙版;其次,利用阈值模块对预测结果进行二值化以获得准确的缺陷轮廓;然后,把缺陷区域检测器提取并裁剪出来的缺陷区域视为下一个模块的输入;最后,将CAE分割结果的缺陷区域通过知识蒸馏进行类别分类。实验结果表明,与其他几种表面缺陷检测方法相比,所提出的方法综合性能最好,其缺陷检测平均准确率为97.00%。该方法能够有效地对较小的、边缘不清晰的缺陷进行分割,满足对物品表面缺陷实时分割检测的工程要求。     

Autoencoder-based anomaly detection for surface defect inspection

In this paper, the unsupervised autoencoder learning for automated defect detection in manufacturing is evaluated, where only the defect-free samples are required for the model training. The loss function of a Convolutional Autoencoder (CAE) model only aims at minimizing the reconstruction errors, and makes the representative features widely spread. The proposed CAE in this study incorporates a regularization that improves the feature distribution of defect-free samples within a tight range. It makes the representative feature vectors of all training samples as close as possible to the mean feature vector so that a defect sample in the evaluation stage can generate a distinct distance from the trained center of defect-free samples. The proposed CAE model with regularizations has been tested on a variety of material surfaces, including textural and patterned surfaces in images. The experimental results reveal that the proposed CAE with regularizations significantly outperforms the conventional CAE for defect detection applications in the industry.     

一种六足仿生巡检机器人的设计与实现

六足仿生机器人因其灵活度好、可靠性高、适应性强等特点而得到广泛应用;针对六足仿生巡检机器人,从结构设计、步态规划、系统仿真和实物构建等方面,探索一般意义上系统设计和实现方法;首先设计了六足仿生机器人的多关节机械结构,并给出了此类系统的量化建模方法;然后采用了重心随动的三角步态规划方法,对系统稳定性和典型步态规划进行了量化分析;在此基础上基于标准D-H参数法建立了机器人的运动学模型,并且通过仿真实现了六足机器人向前纵向行走和向右横向行走的直线平稳运动;最后通过六足仿生巡检机器人实物测试,验证了所设计的结构和步态规划方法的可行性和有效性。     

基于LabVIEW的透镜多参数自动检测系统开发

质量检测是光学透镜生产的重要环节,目前大部分透镜生产企业还停留在半自动检测阶段,质检的效率和精度很大程度上取决于工人的熟练程度;且不同参数的检测需要人工搬运镜片到不同的质检工位上,质检过程中的反复搬运容易造成镜片表面污染和损伤;为此提出一种基于LabVIEW的透镜多参数自动检测系统的设计方法,在一个工位上同时完成多个质量参数的测量,并对透镜进行自动搬运和分选,检测结束后自动生成质检报表;最后使用某型号凸型圆形透镜对开发的检测系统进行了实验验证,实验结果表明,检测系统具有测量精度高、可扩展能力强、界面直观等优点。     

无人机航拍图像中裸露地表的识别

电力输电线路下方或附近的无覆盖物的裸露地表,是引起输电线路事故的主要隐患之一;从无人机电力巡检航拍图像中识别裸露地表可以预防类似事故的发生;由于Mask RCNN识别无人机电力巡检航拍图像中裸露地表的精度较低,提出一种图像特征融合的方法,即人工提取HOG和LBP两种不同的图像特征,经过不同权重的融合共同表征图像中裸露地表区域的特征,再对SVM进行训练并用于识别;实验结果表明,采用该方法识别率可以达到80％以上,识别时间少于60 ms;HOG和LBP两种特征在进行融合时,当两种特征的数量级相当时,得到的识别率最高;可见,该方法在具有较高识别率的同时,具有比较好的实时性,适合于无人机机载平台对航拍图像的初筛,且训练时间较少,权重参数规模小,为无人机航拍图像中目标物的识别提供一种新思路.     

面向动用计划的车辆装备备件预测研究

针对动用计划下的车辆装备备件的消耗特点,研究了车辆装备维修备件消耗量和库存控制两个预测优化问题。考虑动用计划期内车辆装备的预防性维修和修复性维修,实现定时定程维修和自然随机故障维修下装备维修备件的消耗量的预测。在此基础上,根据备件库存检查方式的特点,建立基于定期检查策略的联合补货库存控制模型,根据模型的结构特点确定决策变量界限,并利用多类种群位置更新方式改进了果蝇优化算法。仿真结果表明,改进的果蝇优化算法具有良好的求解效率,本文所提出的优化方法可为车辆维修保障资源优化提供决策依据。     

基于BIM的钢筋骨架语义设计点云自动生成算法

当前预制构配件钢筋骨架质量检查主要依靠人工,存在效率低、容易出错的问题。建筑信息模 型(BIM)、三维重建等技术为改进预制构配件钢筋骨架质量检查方法提供可能。运用这些技术时,有必要由钢 筋骨架 BIM 模型生成可区分每根钢筋的点云。为此,提出了语义设计点云的概念,并构建了基于 BIM 的钢筋 骨架语义设计点云自动生成算法。该算法首先从钢筋骨架 BIM 模型中提取每根钢筋并分别存储于不同的文件, 然后对每根钢筋所在文件进行格式转换,接着生成每根钢筋的语义设计点云,最后基于每根钢筋的语义设计点 云生成钢筋骨架语义设计点云。分别用简单钢筋骨架和复杂钢筋骨架对基于 BIM 的钢筋骨架语义设计点云自 动生成算法进行实验验证,结果表明,该算法能够自动并快速地生成准确的钢筋骨架语义设计点云。      

油气管道特殊部件的漏磁检测信号特征分析

针对油气管道特殊部件的结构特点,分析了管道磁化后产生的磁场特征.基于管道漏磁内检测原理及麦克斯韦方程,采用Comsol有限元仿真软件对管道特殊部件与缺陷进行仿真,以漏磁信号轴向分量B_x所占的通道个数、B_x正负峰值出现的先后顺序、B_x幅值以及轴向长度作为分析判别管道特殊部件与缺陷的依据,对管道特殊部件上存在缺陷的整体漏磁信号B_x分量进行特征分析,缺陷信号B_x在补板信号B_x内侧且极性相反时视为补板缺陷.结果表明,该方法在判别管道特殊部件存在缺陷方面具有一定的可行性.     

Automatic Quality Inspection of Bakery Products Based on Shape and Color Information

基于形状和颜色信息的烘焙产品的自动质量检测

Babar Khan,韩芳*,王直杰,Ather Iqbal

（东华大学 信息科学与技术学院,上海 201620）

创新点说明：

利用支持向量机和基于生物启发式HMAX模型的形状辨识器与RGB对抗颜色通道辨识器集成而形成一种有效的智能分类系统,并将其用于烘焙产品的质量检测。

研究目的：

本文要对烘焙产品进行更有效的质量检测,需要提出一种智能方法。

研究方法：

本文采用了支持向量机、基于生物启发式HMAX模型的形状辨识器与RGB对抗颜色通道辨识器集成,形成一种高级自动分类系统,对烘焙产品根据其形状和颜色（烘焙时间）进行对应分类。

结果：

利用本文方法对烘焙产品进行质量检测的结果与其它方法相比较,发现本文提出的基于生物启发的机器视觉系统运行更加精确和有效,同时发现采用One Versus One支持向量机和Directed Acyclic Graph支持向量机可以得到最大的分类精确率。本文方法对饼干形状和颜色的辨识分别达到了95%和100%的分类精确率。同时,算法稳定。

结论：

本文方法因其更加可靠和精确可用于代替现有的烘焙产品检测方法。

关键词：烘焙产品质量检测,计算机视觉,HMAX, 对抗颜色通道,RGB颜色辨识器,支持向量机

     

基于Halcon的IC测试探针表面质量的机器视觉检测系统

IC测试是集成电路生产中的重要工序,探针表面诸如划痕、凹坑等缺陷对性能测试结果影响大.文章研究了IC探针表面质量的机器视觉检测方法,讨论了灰度变换、均值滤波、区域连通、图像分割等缺陷图像处理和形状识别方法,建立了相应的探针表面质量检测系统,并基于机器视觉软件Halcon开发了探针表面质量检测系统软件.实验表明:开发的检测系统可对直径0.3~0.6 mm的IC测试探针表面质量进行快速检测评估,且系统的稳定性好、检测精度高,能有效缩短检测时间和减少检测成本.