【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種基于區(qū)塊類別編碼的電纜圖像分割方法及裝置。
技術(shù)介紹
1、電纜圖像分割技術(shù)是電網(wǎng)自動(dòng)化維護(hù)、無(wú)人機(jī)避障中的重要技術(shù)。但是，因?yàn)槌Ｓ玫碾娎|圖像分割的損失函數(shù)并未充分考慮圖像區(qū)塊之間的相關(guān)性，經(jīng)常導(dǎo)致電纜分割不完整。實(shí)際中，由于電纜生產(chǎn)的規(guī)范性，其顏色、紋理在局部范圍內(nèi)高度相似，因此如何提升電纜區(qū)塊之間的相關(guān)性優(yōu)化，成為現(xiàn)有的電纜圖像分割技術(shù)的難點(diǎn)之一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)的目的在于針對(duì)上述提到的技術(shù)問題提出一種基于區(qū)塊類別編碼的電纜圖像分割方法及裝置。
2、第一方面，本專利技術(shù)提供了一種基于區(qū)塊類別編碼的電纜圖像分割方法，包括以下步驟：
3、獲取帶有像素級(jí)別的語(yǔ)義類別標(biāo)簽的圖像數(shù)據(jù)并構(gòu)建電纜分割訓(xùn)練數(shù)據(jù)；
4、構(gòu)建電纜圖像分割模型和區(qū)塊編碼模塊，電纜圖像分割模型包括語(yǔ)義分割編碼器和語(yǔ)義分割解碼器，采用電纜分割訓(xùn)練數(shù)據(jù)和區(qū)塊編碼模塊對(duì)電纜圖像分割模型進(jìn)行訓(xùn)練，將電纜分割訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的圖像數(shù)據(jù)輸入到語(yǔ)義分割編碼器，得到區(qū)塊特征，將區(qū)塊特征輸入到語(yǔ)義分割解碼器，得到語(yǔ)義類別概率，基于語(yǔ)義類別概率和語(yǔ)義類別標(biāo)簽構(gòu)建語(yǔ)義分割損失函數(shù)，將語(yǔ)義類別標(biāo)簽輸入到區(qū)塊編碼模塊，得到區(qū)塊類別標(biāo)簽，基于語(yǔ)義類別概率和區(qū)塊類別標(biāo)簽構(gòu)建相關(guān)性匹配損失函數(shù)，根據(jù)語(yǔ)義分割損失函數(shù)和相關(guān)性匹配損失函數(shù)計(jì)算得到總損失函數(shù)，基于總損失函數(shù)對(duì)電纜圖像分割模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到經(jīng)訓(xùn)練的電纜圖像分割模型；
5、獲取待分割圖像并輸入經(jīng)訓(xùn)練的電
6、作為優(yōu)選，將電纜分割訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的圖像數(shù)據(jù)輸入到語(yǔ)義分割編碼器，得到區(qū)塊特征，具體包括：
7、采用下式計(jì)算區(qū)塊特征：
8、；
9、其中，表示一批b份圖像數(shù)據(jù)中的每份圖像數(shù)據(jù)，表示實(shí)數(shù)集合，電纜分割訓(xùn)練數(shù)據(jù)中包含一批b份圖像數(shù)據(jù)，每份圖像數(shù)據(jù)的通道數(shù)為3、高度為h、寬度為w；encoder表示語(yǔ)義分割編碼器對(duì)應(yīng)的函數(shù)，表示一批b份圖像數(shù)據(jù)中的每份圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的通道數(shù)為c、高度為h、寬度為w的區(qū)塊特征。
10、作為優(yōu)選，將區(qū)塊特征輸入到語(yǔ)義分割解碼器，得到語(yǔ)義類別概率，基于語(yǔ)義類別概率和語(yǔ)義類別標(biāo)簽構(gòu)建語(yǔ)義分割損失函數(shù)，具體包括：
11、采用下式計(jì)算語(yǔ)義類別概率：
12、；
13、其中，表示一批b份圖像數(shù)據(jù)中的每份圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的通道數(shù)為c、高度為h、寬度為w的區(qū)塊特征，decoder表示語(yǔ)義分割解碼器對(duì)應(yīng)的函數(shù)，表示一批b份圖像數(shù)據(jù)中的每份圖像數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的高度為h、寬度為w的語(yǔ)義類別概率；
14、利用交叉熵?fù)p失函數(shù)在每個(gè)空間位置計(jì)算語(yǔ)義類別概率與語(yǔ)義類別標(biāo)簽的損失值，如下式所示：
15、；
16、其中，cel為語(yǔ)義分割損失函數(shù)，ls表示語(yǔ)義分割損失函數(shù)的數(shù)值，為語(yǔ)義類別標(biāo)簽，表示一批b份圖像數(shù)據(jù)中的第b份圖像數(shù)據(jù)的語(yǔ)義類別標(biāo)簽中的空間位置在高度為i，寬度為j的標(biāo)簽值，表示一批b份圖像數(shù)據(jù)中的第b份圖像數(shù)據(jù)的語(yǔ)義類別概率中的空間位置在高度為i，寬度為j的概率值。
17、作為優(yōu)選，將語(yǔ)義類別標(biāo)簽輸入到區(qū)塊編碼模塊，得到區(qū)塊類別標(biāo)簽，基于語(yǔ)義類別概率和區(qū)塊類別標(biāo)簽構(gòu)建相關(guān)性匹配損失函數(shù)，根據(jù)語(yǔ)義分割損失函數(shù)和相關(guān)性匹配損失函數(shù)計(jì)算得到總損失函數(shù)，具體包括：
18、采用下式將語(yǔ)義類別標(biāo)簽轉(zhuǎn)換為區(qū)塊類別標(biāo)簽：
19、；
20、其中，表示一批b份圖像數(shù)據(jù)中的第b份圖像數(shù)據(jù)的區(qū)塊類別標(biāo)簽中的空間位置在高度為p，寬度為q的標(biāo)簽值，當(dāng)標(biāo)簽值為1時(shí)表示該區(qū)塊包含電纜區(qū)域，當(dāng)標(biāo)簽值為0時(shí)表示該區(qū)塊不包含電纜區(qū)域；max表示取出輸入數(shù)據(jù)中的最大值；表示取出一批b份圖像數(shù)據(jù)中的第b份圖像數(shù)據(jù)的語(yǔ)義類別標(biāo)簽中的高度在到范圍內(nèi)，寬度在到范圍內(nèi)的所有標(biāo)簽值，h和w表示語(yǔ)義類別標(biāo)簽的高度和寬度，h和w表示區(qū)塊類別標(biāo)簽的高度和寬度；
21、采用下式計(jì)算相關(guān)性匹配損失函數(shù)：
22、；
23、其中，ed表示相關(guān)性匹配損失函數(shù)，表示相關(guān)性匹配損失函數(shù)的數(shù)值，表示一批b份圖像數(shù)據(jù)中的第b份圖像數(shù)據(jù)的區(qū)塊類別標(biāo)簽中的空間位置在高度為s，寬度為t的標(biāo)簽值，表示一批b份圖像數(shù)據(jù)中的第b份圖像數(shù)據(jù)的區(qū)塊類別標(biāo)簽中的空間位置在高度為m，寬度為n的標(biāo)簽值，表示一批b份圖像數(shù)據(jù)中的第b份圖像數(shù)據(jù)的區(qū)塊特征中的第c通道上空間位置在高度為s，寬度為t的特征值，表示一批b份圖像數(shù)據(jù)中的第b份圖像數(shù)據(jù)的區(qū)塊特征中的第c通道上空間位置在高度為m，寬度為n的特征值；
24、采用下式計(jì)算總損失函數(shù)l：
25、；
26、其中，ls表示語(yǔ)義分割損失函數(shù)的數(shù)值。
27、作為優(yōu)選，語(yǔ)義分割編碼器包括resnet-50網(wǎng)絡(luò)，語(yǔ)義分割解碼器包括特征金字塔網(wǎng)絡(luò)，區(qū)塊編碼模塊包括最大池化層。
28、作為優(yōu)選，根據(jù)待分割圖像對(duì)應(yīng)的語(yǔ)義類別概率確定待分割圖像中的電纜區(qū)域和非電纜區(qū)域，具體包括：
29、當(dāng)待分割圖像對(duì)應(yīng)的語(yǔ)義類別概率的其中一個(gè)空間位置的概率值大于等于閾值時(shí)，將該空間位置視為電纜區(qū)域，當(dāng)待分割圖像對(duì)應(yīng)的語(yǔ)義類別概率的其中一個(gè)空間位置的概率值小于閾值時(shí)，將該空間位置視為非電纜區(qū)域。
30、第二方面，本專利技術(shù)提供了一種基于區(qū)塊類別編碼的電纜圖像分割裝置，包括：
31、訓(xùn)練數(shù)據(jù)構(gòu)建模塊，被配置為獲取帶有像素級(jí)別的語(yǔ)義類別標(biāo)簽的圖像數(shù)據(jù)并構(gòu)建電纜分割訓(xùn)練數(shù)據(jù)；
32、模型構(gòu)建模塊，被配置為構(gòu)建電纜圖像分割模型和區(qū)塊編碼模塊，電纜圖像分割模型包括語(yǔ)義分割編碼器和語(yǔ)義分割解碼器，采用電纜分割訓(xùn)練數(shù)據(jù)和區(qū)塊編碼模塊對(duì)電纜圖像分割模型進(jìn)行訓(xùn)練，將電纜分割訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的圖像數(shù)據(jù)輸入到語(yǔ)義分割編碼器，得到區(qū)塊特征，將區(qū)塊特征輸入到語(yǔ)義分割解碼器，得到語(yǔ)義類別概率，基于語(yǔ)義類別概率和語(yǔ)義類別標(biāo)簽構(gòu)建語(yǔ)義分割損失函數(shù)，將語(yǔ)義類別標(biāo)簽輸入到區(qū)塊編碼模塊，得到區(qū)塊類別標(biāo)簽，基于語(yǔ)義類別概率和區(qū)塊類別標(biāo)簽構(gòu)建相關(guān)性匹配損失函數(shù)，根據(jù)語(yǔ)義分割損失函數(shù)和相關(guān)性匹配損失函數(shù)計(jì)算得到總損失函數(shù)，基于總損失函數(shù)對(duì)電纜圖像分割模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到經(jīng)訓(xùn)練的電纜圖像分割模型；
33、分割模塊，被配置為獲取待分割圖像并輸入經(jīng)訓(xùn)練的電纜圖像分割模型，得到待分割圖像對(duì)應(yīng)的語(yǔ)義類別概率，根據(jù)待分割圖像對(duì)應(yīng)的語(yǔ)義類別概率確定待分割圖像中的電纜區(qū)域和非電纜區(qū)域。
34、第三方面，本專利技術(shù)提供了一種電子設(shè)備，包括一個(gè)或多個(gè)處理器；存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)程序被一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行，使得一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)如第一方面中任一實(shí)現(xiàn)方式描述的方法。
35、第四方面，本專利技術(shù)提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如第一方面中任一實(shí)現(xiàn)方式描述的方法。
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于區(qū)塊類別編碼的電纜圖像分割方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于區(qū)塊類別編碼的電纜圖像分割方法，其特征在于，將所述電纜分割訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的圖像數(shù)據(jù)輸入到所述語(yǔ)義分割編碼器，得到區(qū)塊特征，具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于區(qū)塊類別編碼的電纜圖像分割方法，其特征在于，將所述區(qū)塊特征輸入到所述語(yǔ)義分割解碼器，得到語(yǔ)義類別概率，基于所述語(yǔ)義類別概率和語(yǔ)義類別標(biāo)簽構(gòu)建語(yǔ)義分割損失函數(shù)，具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于區(qū)塊類別編碼的電纜圖像分割方法，其特征在于，將所述語(yǔ)義類別標(biāo)簽輸入到所述區(qū)塊編碼模塊，得到區(qū)塊類別標(biāo)簽，基于所述語(yǔ)義類別概率和區(qū)塊類別標(biāo)簽構(gòu)建相關(guān)性匹配損失函數(shù)，根據(jù)所述語(yǔ)義分割損失函數(shù)和相關(guān)性匹配損失函數(shù)計(jì)算得到總損失函數(shù)，具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于區(qū)塊類別編碼的電纜圖像分割方法，其特征在于，所述語(yǔ)義分割編碼器包括ResNet-50網(wǎng)絡(luò)，所述語(yǔ)義分割解碼器包括特征金字塔網(wǎng)絡(luò)，所述區(qū)塊編碼模塊包括最大池化層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于區(qū)塊類別編碼的電纜圖像
7.一種基于區(qū)塊類別編碼的電纜圖像分割裝置，其特征在于，包括：
8.一種電子設(shè)備，包括：
9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6中任一所述的方法。
10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6中任一所述的方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于區(qū)塊類別編碼的電纜圖像分割方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于區(qū)塊類別編碼的電纜圖像分割方法，其特征在于，將所述電纜分割訓(xùn)練數(shù)據(jù)中的圖像數(shù)據(jù)輸入到所述語(yǔ)義分割編碼器，得到區(qū)塊特征，具體包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于區(qū)塊類別編碼的電纜圖像分割方法，其特征在于，將所述區(qū)塊特征輸入到所述語(yǔ)義分割解碼器，得到語(yǔ)義類別概率，基于所述語(yǔ)義類別概率和語(yǔ)義類別標(biāo)簽構(gòu)建語(yǔ)義分割損失函數(shù)，具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于區(qū)塊類別編碼的電纜圖像分割方法，其特征在于，將所述語(yǔ)義類別標(biāo)簽輸入到所述區(qū)塊編碼模塊，得到區(qū)塊類別標(biāo)簽，基于所述語(yǔ)義類別概率和區(qū)塊類別標(biāo)簽構(gòu)建相關(guān)性匹配損失函數(shù)，根據(jù)所述語(yǔ)義分割損失函數(shù)和相關(guān)性匹配損失函數(shù)計(jì)算得到總損失函數(shù)，具體包括：
5...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：潘文杰，朱建清，周前果，曾煥強(qiáng)，陳婧，施一帆，蔡磊，龔鑫榮，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華僑大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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