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基于改进DINO的铁路接触网异物检测方法

中国铁道科学 2024年第4期45卷 158-167页

作者：史天运侯博李国华代明睿中国铁道科学研究院集团有限公司北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所北京100081

针对铁路接触网异物类别多样、场景多变的开放目标检测问题,提出基于改进DINO目标检测算法的铁路接触网异物检测方法。首先,基于铁路接触网异物图像特征,利用EfficientNet网络替换原始模型中的Resnet主干网络,并结合卷积注意力模块(Conv... 详细信息

针对铁路接触网异物类别多样、场景多变的开放目标检测问题,提出基于改进DINO目标检测算法的铁路接触网异物检测方法。首先,基于铁路接触网异物图像特征,利用EfficientNet网络替换原始模型中的Resnet主干网络,并结合卷积注意力模块(Convolutional Block Attention Module,CBAM)对EfficientNet网络进行改进,在颈部结构采用改进后的加权双向特征金字塔网络(Bidirectional Feature Pyramid Network,BiFPN),以增强模型对重要特征的关注度,提升检测性能;其次,通过马赛克数据增强和环境干扰等多种数据增强技术对输入图片数据进行处理,丰富样本数据的特征;最后,利用铁路人工智能平台实现铁路接触网异物检测的应用。结果表明:所提方法在性能方面表现优异,其平均精度均值可达89.87%,与YOLOv5,DETR和原始DINO这3种典型的目标检测算法相比,分别提高了6.40%,7.31%和5.75%。该方法能够满足行车线路上接触网异物的准确、快速及智能化识别要求,为接触网异物检测提供重要的技术支撑。

关键词：铁路接触网异物识别目标检测人工智能平台卷积注意力模块

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基于机器视觉与3D点云的定位装置状态检测

铁道工程学报 2024年第5期41卷 73-78,93页

作者：许建国韩建民刘岩刘杰北京交通大学北京100044 大连维德集成电路有限公司大连116085 中铁电气化局集团有限公司北京100036

研究目的:为解决接触网定位装置状态人工巡检耗时长问题,创建一种高效采集高清图像和3D点云融合建模技术的定位装置状态检测系统。研究结论:(1)研发了采集高新定位装置图像处理系统,以及动态智能快速识别定位装置状态技术;(2)基于定位... 详细信息

研究目的:为解决接触网定位装置状态人工巡检耗时长问题,创建一种高效采集高清图像和3D点云融合建模技术的定位装置状态检测系统。研究结论:(1)研发了采集高新定位装置图像处理系统,以及动态智能快速识别定位装置状态技术;(2)基于定位器直线特征与高分辨率的2D图像,运用约束条件下的Hough变换检测定位目标,通过3D点云的直线拟合,对定位装置三维数据进行处理及角度计算,提高了强光与阴天天气下测量精度与效率;(3)创建的定位装置状态检测系统适用白天与晚上检测工况,可为接触网智能化巡检提供新的途径。

关键词：接触网定位装置受电弓机器视觉 Hough变换

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基于机器视觉的高度阀型号识别方法研究

铁道机车车辆 2024年第5期44卷 88-94页

作者：刘庸奇杨琳光王玥龙王宝军北京纵横机电科技有限公司北京100094 中国铁路北京局集团有限公司北京100860

轨道交通用高度阀具有产品种类多、结构相似度极高等特点,传统人工目测方法难以对其型号进行可靠有效地识别分类,导致返工、发错货物等问题。因此,提出一种基于机器视觉的高度阀型号识别方法:首先,基于Python-OpenCV针对高度阀部件设计... 详细信息

轨道交通用高度阀具有产品种类多、结构相似度极高等特点,传统人工目测方法难以对其型号进行可靠有效地识别分类,导致返工、发错货物等问题。因此,提出一种基于机器视觉的高度阀型号识别方法:首先,基于Python-OpenCV针对高度阀部件设计图像预处理算法和特征提取方法;其次,进行特征信息处理分析,建立型号分类识别算法;同时,基于以上算法研发了高度阀类型识别系统;最后,通过实例验证了本研究所提出方法的可行性和有效性。

关键词：机器视觉 OpenCV 识别检测

基于局部与全局描述符紧耦合联合决策的机器人分层式视觉位置识别方法

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信息与控制 2024年第3期53卷 400-415页

作者：李康宇王西峰朱守泰中国机械科学研究总院集团有限公司机科发展科技股份有限公司北京交通大学

视觉位置识别是移动机器人维持高精度定位和维护地图一致性的重要手段。然而，受视点和外观变化的双重干扰，位置识别问题仍然极具挑战性。本文提出了一种基于局部与全局描述符紧耦合联合决策的分层式视觉位置识别方法。该方法基于多任... 详细信息

视觉位置识别是移动机器人维持高精度定位和维护地图一致性的重要手段。然而，受视点和外观变化的双重干扰，位置识别问题仍然极具挑战性。本文提出了一种基于局部与全局描述符紧耦合联合决策的分层式视觉位置识别方法。该方法基于多任务知识蒸馏来学习描述符提取能力。经过良好训练的轻量化模型以紧耦合的形式同时提取图像的全局和局部描述符，并进一步实现局部描述符的二值化表示和词袋空间映射。在所构建的位置识别架构中，提出了分层式识别策略进行由粗到精的位置检索，并基于相位相关法分配全局和局部描述符的联合决策权重。在多项基准数据集上的评估结果证实，所提方法在可接受的匹配效率下实现了匹配性能的显著提升，在多种复杂环境下表现出较强的泛化性和鲁棒性。

关键词：视觉位置识别闭环检测深度学习视觉SLAM 场景识别

De-DDPM:可控、可迁移的缺陷图像生成方法

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自动化学报 2024年第8期50卷 1539-1549页

作者：岳忠牧张喆吕武赵瑞祥马杰华中科技大学人工智能与自动化学院武汉430074 中国船舶集团有限公司航海科技有限责任公司北京100070

基于深度学习的表面缺陷检测技术是工业上的一项重要应用,而缺陷图像数据集质量对缺陷检测性能有重要影响.为解决实际工业生产过程中缺陷样本获取成本高、缺陷数据量少的痛点,提出了一种基于去噪扩散概率模型(Denoising diffusion proba... 详细信息

基于深度学习的表面缺陷检测技术是工业上的一项重要应用,而缺陷图像数据集质量对缺陷检测性能有重要影响.为解决实际工业生产过程中缺陷样本获取成本高、缺陷数据量少的痛点,提出了一种基于去噪扩散概率模型(Denoising diffusion probabilistic model,DDPM)的缺陷图像生成方法.该方法在训练过程中加强了模型对缺陷部位和无缺陷背景的差异化学习.在生成过程中通过缺陷控制模块对生成缺陷的类别、形态、显著性等特征进行精准控制,通过背景融合模块,能将缺陷在不同的无缺陷背景上进行迁移,大大降低新背景上缺陷样本的获取难度.实验验证了该模型的缺陷控制和缺陷迁移能力,其生成结果能有效扩充训练数据集,提升下游缺陷检测任务的准确率.

关键词：数据增强数据集扩充缺陷图像生成深度学习

Ti_(40)Zr_(22)V_(24)Cr_(8)Mn_(6)非蒸散型吸气剂低温激活性能研究

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稀有金属 2024年第5期48卷 753-760页

作者：于梦婕熊玉华吴华亭刘晓鹏有研工程技术研究院有限公司先进电子材料事业部北京101407 中国有研科技集团有限公司智能传感功能材料国家重点实验室北京101407 北京有色金属研究总院北京100088

使用电弧熔炼法制备了Ti_(40)Zr_(22)V_(24)Cr_(8)Mn_(6)合金,并通过机械破碎和模压成型法获得了多孔块状吸气剂。X射线衍射(XRD)结果表明Ti_(40)Zr_(22)V_(24)Cr_(8)Mn_(6)合金是由体心立方(bcc)相和C15 Laves相组成的双相结构,扫描电镜(SEM)图像显示其中的C15 Laves相呈簇晶状弥散分布于具有bcc相的Ti基固溶体中。使用原位X射线光电子能谱(XPS)分析了吸气剂表面活性元素在150~450℃的价态变化,结果发现Ti_(40)Zr_(22)V_(24)Cr_(8)Mn_(6)吸气剂表面钝化层中的Ti,V,Cr,Mn元素可在350℃时被完全还原为金属态;当激活温度升至450℃后,样品表面氧化物含量低至1.16%,具有较高的低温激活效率。在相同条件下,使用定压法对Ti_(40)Zr_(22)V_(24)Cr_(8)Mn_(6)和Zr_(56)V_(37)Fe_(7)吸气剂的室温吸氢性能进行测试,结果显示在250℃烘烤3 h条件下,前者的吸气速率是后者的约1.4倍;接着在400℃保温30 min的条件下对吸气剂进行再激活,此时前者的吸气速率是后者的约1.2倍。可见Ti_(40)Zr_(22)V_(24)Cr_(8)Mn_(6)吸气剂具有优良的室温吸氢性能,这种Ti基吸气材料体系的突破为发展新一代低温激活材料提供了有效参考。

关键词： Ti基吸气剂低温激活原位X射线光电子能谱(XPS) 体心立方(bcc)相 C15 Laves相

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基于声像情报信息的舰船型号识别研究

舰船科学技术 2024年第1期46卷 158-163页

作者：丁禹懿李一蓓周瑞涛张超逸唐洁莹侯仁通胡文瑾中国船舶集团有限公司第七一四研究所北京100101

基于视频图像的传统舰船识别方法一般仅能够识别和分类舰船类型,较难对舰船的具体型号做出准确判断,难以达到实际应用要求。本文研究目的在于分析基于声像情报信息的舰船型号识别主要特征与途径,研究主要识别方法与流程。本文研究综合... 详细信息

基于视频图像的传统舰船识别方法一般仅能够识别和分类舰船类型,较难对舰船的具体型号做出准确判断,难以达到实际应用要求。本文研究目的在于分析基于声像情报信息的舰船型号识别主要特征与途径,研究主要识别方法与流程。本文研究综合声像信息提取、检测、分析等技术手段,结合人工智能识别模型训练方法,构建识别模型,实现对舰船型号的细分识别。研究结果显示,基于声像情报信息的舰船型号识别在实践中表现出较高的准确度,结合多源声像情报信息的综合利用,使得识别结果更为可靠。此项舰船型号识别方法在装备科技信息领域中有较好的应用前景,能够为声像情报的研究工作提供支撑保障。

关键词：声像情报舰船型号识别

基于双目3D视觉技术的接触网几何参数动态检测系统

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铁路计算机应用 2024年第9期33卷 68-77页

作者：闫昌浩李平芳中国铁路哈尔滨局集团有限公司供电部哈尔滨150001 北京汇众思壮图像技术有限公司北京100102

针对目前接触网几何参数检测设备工作效率低、精度不高的问题,采用双目3D视觉成像、结构光图像采集和图像处理等技术,研制了接触网几何参数动态检测系统。该系统主要由接触网图像采集装置、车体偏移图像采集装置、增量式编码器、图像数... 详细信息

针对目前接触网几何参数检测设备工作效率低、精度不高的问题,采用双目3D视觉成像、结构光图像采集和图像处理等技术,研制了接触网几何参数动态检测系统。该系统主要由接触网图像采集装置、车体偏移图像采集装置、增量式编码器、图像数据转换装置、主机及检测软件组成,可随不同车载平台以0~120 km/h速度运行,能够在强光、低照度等天气条件下实现接触网导高、拉出值的动态非接触式检测,自动识别触网导高、拉出值异常,生成指导接触网精调和日常巡检所需的异常报表和标注文档。系统设备轻便、易于安装,并提供了有效的标定方法。在实验室搭建测试平台,进行导高、拉出值测试和车体振动位移修正测试,并在北京地铁某运营线路上进行初步动态测试。测试结果表明,该系统能够稳定地动态采集高清图像,接触网导高、拉出值测量精度误差低于5 mm,能够满足铁路、地铁和轻轨等接触网新建施工精调作业和运营线路接触网日常巡检作业需要。

关键词：接触网几何参数检测动态检测非接触测量双目3D视觉结构光同步控制

基于Dropout-PGGAN的铁路货检图像数据增强方法研究

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铁道运输与经济 2024年第6期46卷 108-117页

作者：肖子轩刘启钢叶飞孙文桥何飞龙王志敬中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司运输及经济研究所北京100081 中国铁路成都局集团有限公司遵义车务段贵州遵义563000 中国铁道科学研究院集团有限公司北京中铁科客货运输技术有限公司北京100081

铁路货检图像智能识别需要大量的负类样本用于模型训练,但符合要求的负类样本稀少且收集困难。为解决铁路货检图像负类样本不足的问题,提出一种基于Dropout改进的渐进增长式生成对抗网络(PGGAN)数据增强方法,使用Dropout-PGGAN生成所需... 详细信息

铁路货检图像智能识别需要大量的负类样本用于模型训练,但符合要求的负类样本稀少且收集困难。为解决铁路货检图像负类样本不足的问题,提出一种基于Dropout改进的渐进增长式生成对抗网络(PGGAN)数据增强方法,使用Dropout-PGGAN生成所需的图像,选择可学习感知图像块相似度(LPIPS)和FID进行生成图像质量评价,运用基于YOLOv5的图像识别模型验证本方法的有效性。以铁路棚车车门开启图像为例对方法进行检验,结果表明该方法能提升铁路货检图像生成质量,LPIPS值较未改进的PGGAN最多可降低10.8%,FID值较未改进的PGGAN最多可降低23.6%,且使用基于元素维度的Dropout改进PGGAN后,生成图像的质量比使用基于通道维度的Dropout改进PGGAN时更高。同时,本方法能使车门开启问题识别率最多提升6.1%,表明生成的图像可用于扩充原有稀疏样本。

关键词：铁路货检数据增强生成对抗网络图像生成质量评价