【摘 要】
:
钢板的生产技术是衡量国家钢铁工业发展水平的一个重要标志,随着国内外需求形势的变化,如何检测其表面缺陷、最大程度地降低缺陷的产生、提高产品质量,已成为国内冶金企业增强自身竞争力的关键举措。随着深度学习理论与方法不断完善,已有大量深度学习算法落地到工业应用中,尤其是基于机器视觉的缺陷检测领域。本文针对热轧带钢的表面缺陷检测问题,设计了基于U-Net改进的表面缺陷检测算法Attention RSU-Ne
论文部分内容阅读
钢板的生产技术是衡量国家钢铁工业发展水平的一个重要标志,随着国内外需求形势的变化,如何检测其表面缺陷、最大程度地降低缺陷的产生、提高产品质量,已成为国内冶金企业增强自身竞争力的关键举措。随着深度学习理论与方法不断完善,已有大量深度学习算法落地到工业应用中,尤其是基于机器视觉的缺陷检测领域。本文针对热轧带钢的表面缺陷检测问题,设计了基于U-Net改进的表面缺陷检测算法Attention RSU-Net,可实现端到端的像素级缺陷检测,在检测的实时性与准确性上取得了较好的效果。主要工作包括以下几方面:(1)从金属工艺学的角度,分析了热轧带钢生产过程中较常见的四类表面缺陷形成原因(凹坑、裂纹、划痕、氧化皮);结合数据集统计分析了其出现频率、分布范围、几何形态与面积尺度;设计了多阶段的数据增强与预处理方案。(2)针对带钢表面缺陷特点,设计了以Res Net-34为编码网络的基准U-Net缺陷检测模型,并采用三种损失函数方案完成训练结果对比:分别是Focal BCE损失函数、Dice损失函数、Focal BCE+Dice组合损失函数,研究针对热轧带钢表面缺陷检测的最优损失函数方案。(3)从三个方面改进模型:在U-Net跃层连接中嵌入多尺度的混合域注意力模块,从空间维度和通道维度提升模型对小面积缺陷(凹坑、裂纹)的检测敏感性;改进解码网络以引入深度监督机制;设计以类残差RSU块为基础单元的嵌套U-Net结构,提升模型的多尺度特征提取效果,并将优化改进后的模型命名为Attention RSU-Net。提出训练卷积自编码器以实现迁移学习的方案,充分利用数据集中大量的无标签样本,加速优化后模型的训练过程。(4)最后研究针对Attention RSU-Net的模型压缩与轻量化设计方案,结合深度监督机制对各旁路逐阶段结构化剪枝,并对剪枝后的模型完成8-Bit参数量化。通过逐模块的消融实验对比,验证上述各改进模块的有效性。随后与多个现有方法进行定性分析、定量对比;并以NEU-DET数据集为对象,测试模型的跨场景检测能力。实验结果表明,最优的Attention RSU-Net模型在测试集上检测精度为:平均交并比82.22%、Dice相似性90.15%;在当前实验环境的推理时间为34.18ms、理论检测速度约为29FPS。经过一阶剪枝、参数量化后的模型性能最好,模型大小为11.62MB,压缩比达到74.77%,m Io U精度仅损失了1.7%,进一步提升了检测效率。
其他文献
风洞特种试验机构是搭载飞行器模型进行复杂气动试验的重要装置,该试验装置的Z向机构(冗余驱动关节)是采用冗余驱动形式的关键关节。由于控制系统的复杂性增加以及Z向机构长期在大功率、高负荷条件下工作,不可避免的会发生故障,而执行器故障是机构发生控制系统失效的主要原因。冗余驱动关节一旦发生执行器故障就会产生较大的跟踪误差与同步误差,降低系统性能并破坏系统稳定性,甚至对机构造成不可逆损害,导致巨大的经济损失
复合绝缘子硅橡胶材料具有良好的憎水性能、憎水迁移性能以及强大的抗污闪能力。然而,现有的运行经验表明,硅橡胶作为一种有机材料存在老化问题,其常见的老化原因包括长期潮湿环境、污染物粘附和表面电晕放电等。在多种因素的共同作用下,硅橡胶伞裙会发生硬化、粉化、开裂等老化现象,憎水性能降低,从而降低复合绝缘子的闪络特性,严重时甚至导致绝缘失效。基于上述研究背景,本文对复合绝缘子硅橡胶材料在酸碱腐蚀环境中带交流
随着农村人居环境整治行动方案的实施,农村厕所已得到极大改善,农村公共厕所已成为美丽乡村建设、乡村旅游发展中必不可少的基础设施。我国南方具有水冲特征的化粪池厕所是农村改厕工程中最常见的厕所类型,也是公共建筑附设厕所最常见类型。基于公共建筑物是群众聚会、休闲娱乐较为集中的场所,以化粪池出水作为污水处理对象时,减少臭味物质的溢出是公共厕所污水处理工艺设计必须关注的问题。本研究在综合分析污水处理系统除臭技
在小学教育阶段,班级管理工作是教学活动中极为重要的组成部分,其可以对学生的学习产生直接的影响。在新课程教育改革背景下,传统的班级管理模式已不能适应当下的教学需求,并会产生许多问题,对当下的教学活动产生很大的影响。针对这些问题,本文进行了深入研究,探究出一套新型的班级管理模式,给出了提高班级管理质量的具体措施,期望可以帮助教师开展班级管理,并促进学生的全面发展。
课题立足于国家自然科学基金重点项目:高性能纳晶高熵合金的微结构与力学性能及其优化(编号:11932004)和重庆市自然科学基金面上项目:高熵合金摩擦磨损微观机理研究(编号:cstc2020jcyj-msxm X0850)。随着我国科技社会的快速发展,对各类机械装置的精细化和智能化要求变得越来越严苛,同时也对传统机械零部件的高可靠性和耐久性提出了新的要求。而工程材料中夹杂的存在对机械零部件的摩擦磨损
生态环境问题是重大的民生问题。建国以来,我国一直重视生态环境保护,但在提高国家工业化水平和追求经济快速发展的过程中,资源环境在局部范围内遭到一定程度的破坏,人民群众的生态权益也受到一定程度的损害。习近平的生态民生观是习近平生态文明思想的重要内容,也是以人民为中心的发展思想在生态文明建设和社会建设等领域的具体体现,诠释着生态惠民、生态利民、生态为民的价值追求。习近平的生态民生观厘清了生态文明建设与民
本课题针对航天航空、汽车工业、机械零部件设计等轻量化设计的需求,以激光粉末床熔化(laser powder bed fusion,L-PBF)技术成形的金属多孔结构为研究对象。本课题运用有限元理论与实验,研究多孔结构的力学性能以及实现轻量化性能优越的变密度多孔结构的设计为目标。此外,由于多孔结构的几何复杂性和单元数目过多,需要大量耗时的仿真计算工作来评估其机械性能,特别是对于结构的轻量化设计应用过
制粒是铁矿石烧结工艺的重要工序。混合料的制粒效果决定了烧结料层水分、化学成分的均匀性以及料层的透气性,是影响烧结矿的产质量的关键因素之一。随着全球铁矿石资源的劣化,烧结生产中细粒级铁精矿的比例持续增加。传统圆筒制粒工艺处理高比例铁精矿时,难以实现混合料中水分的均匀分布,从而导致粒度偏析,不利于后续的烧结工序。另外,作为发展趋势的超厚料层烧结技术也对颗粒的均匀性和料层透气性提出了更高的要求。为此,本
班主任是班级管理的关键,需要承担非常大的责任,是非常艰巨的一项任务,在日常管理工作中,需要有耐心、爱心和责任心等。因此,本文针对小学班主任班级管理工作中的常见问题及应对策略做出了进一步探究,对我国现阶段小学生班主任管理的工作现状、小学班主任班级管理工作中的常见问题、小学班主任班级管理工作中应对问题的主要策略给出了详细的分析。
高效利用太阳能进行光电化学水分解是解决能源短缺和环境污染的最有前景的策略之一。光电催化(PEC)策略能够实现将H2O转化为O2或H2,制造可持续能源,引起了极大的关注。而高稳定性高活性的光电催化剂在PEC水分解过程发挥至关重要的作用,直接决定PEC水分解从光能转化至化学能的效率。其转化效率主要取决于半导体适当的能级结构、电荷的快速动力学和太阳光的吸收能力。在各类光阳极材料中,β-In2S3作为一种