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基于机器视觉与深度学习的飞机防护栅裂纹检测系统

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兵工学报 2023年第2期44卷 507-516页

作者：张良安陈洋谢胜龙刘同鑫安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243000 安徽省工业互联网智能应用与安全工程实验室安徽马鞍山243023 中国计量大学机电工程学院浙江杭州310018

针对传统飞机防护栅裂纹检测中存在的效率低、可靠性差等问题,基于机器视觉技术设计一种飞机防护栅裂纹检测装置,并结合图像处理技术与深度学习原理提出一种飞机防护栅裂纹检测算法。设计飞机防护栅裂纹检测系统,研究防护栅裂纹图像识... 详细信息

针对传统飞机防护栅裂纹检测中存在的效率低、可靠性差等问题,基于机器视觉技术设计一种飞机防护栅裂纹检测装置,并结合图像处理技术与深度学习原理提出一种飞机防护栅裂纹检测算法。设计飞机防护栅裂纹检测系统,研究防护栅裂纹图像识别算法。采集并整理飞机防护栅裂缝图像,研究并制作飞机防护栅裂纹检测数据集;分别以ZF-Net、VGG-16和ResNet-101卷积神经网络作为Faster-RCNN特征提取网络,开展飞机防护栅表面裂纹和缺陷裂纹检测研究。实验结果表明:3种模型均达到了良好的检测精度,其检测精度分别为92.79%、95.12%和97.54%,其中ResNet-101网络检测效果最好,相比于现有的防护栅裂纹机器视觉检测方法,漏检率和虚警率分别下降了22.54%和89.28%,检出率提高了22.54%;ResNet-101网络在不同光照条件下仍有较高的检测精度,检测装置和检测算法有效,可为飞机防护栅的检测提供了新方法。

关键词：飞机防护栅裂纹检测机器视觉深度学习卷积神经网络

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双目结构光视觉引导的螺栓自动装配系统设计

计算机集成制造系统 2024年第9期30卷 3061-3070页

作者：张良安李鹏飞谢胜龙安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243000 中国计量大学机电工程学院浙江杭州310000 安徽省工业互联网智能应用与安全工程实验室安徽马鞍山243023

为解决螺栓自动化装配过程中存在的零件位姿快速获取和在弱纹理、反光等复杂场景中实现精确定位等难题,基于双目结构光视觉原理,研制了一套螺栓自动装配系统。首先,通过双目结构光视觉系统获取工件场景的三维信息,涉及光栅条纹图案的获... 详细信息

为解决螺栓自动化装配过程中存在的零件位姿快速获取和在弱纹理、反光等复杂场景中实现精确定位等难题,基于双目结构光视觉原理,研制了一套螺栓自动装配系统。首先,通过双目结构光视觉系统获取工件场景的三维信息,涉及光栅条纹图案的获取、双目标定、多频外差法求解绝对相位、相位校正、极线校正、立体匹配,接着采用欧式聚类对重建的点云数据进行分割,获取单个螺栓的三维点云聚类,然后利用迭代最近点(ICP)算法估计模板点云到目标点云的位姿变换矩阵,识别连接螺栓在空间中的位姿,最后结合机械臂末端进行自动装配拧紧。实验结果表明,整个装配过程可自动完成,单个螺栓拧紧装配时间约为10 s,系统测试平均轴孔对中误差不超过1.20 mm,误差标准差不超过0.11 mm。

关键词：自动装配机器视觉双目结构光 ICP算法多频外差法

基于局部和全局特征的电力设备红外和可见光图像匹配方法

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电工技术学报 2024年

作者：冯旭刚阮善会王正兵安硕张科琪安徽省智能破拆装备工程实验室(安徽工业大学) 安徽省工业互联网智能应用与安全工程研究中心(安徽工业大学) 安徽工业大学电气与信息工程学院

针对电力设备红外和可见光图像匹配过程受图像局部灰度差异影响大、特征点描述和匹配困难的问题，提出了基于局部和全局特征的电力设备红外和可见光图像匹配方法。首先，利用多尺度角检测算法分别检测红外和可见光图像中的特征点，再使... 详细信息

针对电力设备红外和可见光图像匹配过程受图像局部灰度差异影响大、特征点描述和匹配困难的问题，提出了基于局部和全局特征的电力设备红外和可见光图像匹配方法。首先，利用多尺度角检测算法分别检测红外和可见光图像中的特征点，再使用不同尺度的曲率信息为每个特征点分配特征主方向；其次，分别构建每个特征点的部分灰度不变特征描述符（PIIFD）和全局上下文特征描述符；然后，将两种特征描述符的相似度进行加权融合，并利用双向匹配方法和随机抽样一致（RANSAC）方法筛选出正确的匹配点对；最后，得到图像间的仿射变换模型参数。实验结果表明：该文匹配方法与PIIFD、LGHD和CAO匹配算法相比正确匹配点数目显著增加，平均准确率较其他三种算法分别提高了50.71%、27.62%、11.11%，平均重复度分别提高了27.69%、28.81%、19.18%。

关键词：电力设备图像匹配红外和可见光图像全局上下文描述符特征相似度匹配

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基于差分隐私的非等距直方图发布方法

网络与信息安全学报 2020年第3期6卷 39-49页

作者：杨磊郑啸赵伟安徽工业大学计算机科学与技术学院安徽马鞍山243032 安徽省工业互联网智能应用与安全工程实验室安徽马鞍山243032

已有的基于差分隐私的直方图发布技术在利用直方图反映数据的真实分布特征时可能会出现“重拖尾”和“零桶”现象,并且在数据量较多处“过于平缓”;另外,已有技术对原始直方图进行差分隐私保护时未考虑每个分组所蕴含的信息量大小不同... 详细信息

已有的基于差分隐私的直方图发布技术在利用直方图反映数据的真实分布特征时可能会出现“重拖尾”和“零桶”现象,并且在数据量较多处“过于平缓”;另外,已有技术对原始直方图进行差分隐私保护时未考虑每个分组所蕴含的信息量大小不同。针对以上问题,提出一种基于差分隐私的非等距直方图发布方法。首先,利用经验分布函数根据数据稀疏性合理构建非等距直方图;然后,在非等距直方图上应用差分隐私保护技术对原始非等距直方图进行隐私保护;最后,根据非等距直方图的组距大小为每组设置隐私预算以提高每组数据的隐私性。实验结果表明,所提方法在差分隐私下进行直方图发布时充分考虑了数据分布的稀疏性,有效避免了直方图的“重拖尾”和“零桶”现象,保证了所发布直方图反映数据分布特征的准确性;并且为每组添加符合拉普拉斯(Laplace)机制的噪声时,根据组距为每组设置合理的隐私预算,在一定程度上提高了不同数据段的隐私性。

关键词：差分隐私非等距直方图发布拉普拉斯机制隐私预算

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有效的基于滑动窗口数据流直方图方法

计算机应用研究 2021年第7期38卷 2085-2090页

作者：莫磊王修君郑啸吴宣够邰伟鹏赵伟安徽工业大学计算机科学与技术学院安徽马鞍山243032 安徽省工业互联网智能应用与安全工程实验室安徽马鞍山243032

差分隐私作为现在的一种隐私保护机制得到了广泛的应用。目前虽然存在着很多种静态数据集上的直方图发布方法,但是对于数据流环境下的基于滑动窗口直方图发布方法较少,并且面临着直方图的发布误差较高的问题。对于此问题,提出了一种适... 详细信息

差分隐私作为现在的一种隐私保护机制得到了广泛的应用。目前虽然存在着很多种静态数据集上的直方图发布方法,但是对于数据流环境下的基于滑动窗口直方图发布方法较少,并且面临着直方图的发布误差较高的问题。对于此问题,提出了一种适用于滑动窗口模型的数据流差分隐私直方图发布算法(histogram publishing algorithm for sliding window model,HPA-SW)。该算法首先基于数据分块的思想来把一个滑动窗口划分为k个子块,并通过该参数来控制和调节数据直方图的统计误差;随后,该算法通过比较相邻两个直方图数据分布的差异来优化当前窗口的隐私预算分配,从而快速计算出局部最优直方图。为了验证算法的有效性,首先通过严格的理论推导证实了所设计的算法符合差分隐私要求,并且其近似误差不超过W/2k。其次,通过在真实数据集合上的实验对比,显示了该算法的发布误差较低,比SSHP算法降低了50%。

关键词：差分隐私数据流滑动窗口近似统计相关系数隐私预算分配直方图发布

IRCGN:用于高效多视图离群点检测的生成式网络

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软件学报 2024年第11期35卷 5163-5178页

作者：郑啸王权鑫黄俊安徽工业大学计算机科学与技术学院安徽马鞍山243032 合肥综合性国家科学中心人工智能研究院安徽合肥230071 安徽省工业互联网智能应用与安全工程研究中心安徽马鞍山243032

由于多视图数据特征复杂,多视图离群检测已经成为离群点检测中一个极具挑战性的研究课题.多视图数据中存在3种类型的离群点,分别为类离群点、属性离群点和类-属性离群点.早期多视图离群点检测方法大多基于聚类假设,当数据中没有聚类结... 详细信息

由于多视图数据特征复杂,多视图离群检测已经成为离群点检测中一个极具挑战性的研究课题.多视图数据中存在3种类型的离群点,分别为类离群点、属性离群点和类-属性离群点.早期多视图离群点检测方法大多基于聚类假设,当数据中没有聚类结构时很难检测出离群点.近年来,许多多视图离群点检测方法使用多视图一致的近邻假设来代替聚类假设,但仍存在新增数据检测效率低的问题.此外,大多数现有的多视图离群点检测方法都是无监督的,在模型学习过程中会受到离群点的影响,处理高离群率的数据集时效果不佳.为了解决这些问题,提出一种用于高效多视图离群点检测的视图内重建和跨视图生成网络来检测3种类型的离群点,所提方法包含视图内重建和跨视图生成两个模块.通过使用正常数据训练,所提方法可以充分捕捉正常数据中每个视图的特征,并较好地重建和生成相应的视图.此外,还提出一个新的离群值计算方法,为每一个样本计算相应的离群值得分,从而高效地检测新增数据.大量的实验结果表明,所提出的方法明显优于现有的方法.这是将基于生成对抗网络的深度模型应用于多视图离群点检测的工作.

关键词：离群点检测多视图数据半监督视图内重建跨视图生成

基于神经网络的烧结SCR脱硝系统动态建模研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第10期55卷 3651-3658页

作者：张学锋李子豪龙红明余正伟陈良军黄刘松安徽工业大学安徽省工业互联网智能应用与安全工程研究中心安徽马鞍山243032 安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243032 马鞍山师范高等专科学校安徽马鞍山243032

提出一种基于注意力机制的CNN-LSTM神经网络预测模型,通过CNN提取局部特征、LSTM处理时序序列数据、注意力层提取信息,最终输出预测值的方式对脱硝系统进行动态建模。利用最大信息系数法筛选出相关性高的特征,以BP、CNN、LSTM、CNN-LST... 详细信息

提出一种基于注意力机制的CNN-LSTM神经网络预测模型,通过CNN提取局部特征、LSTM处理时序序列数据、注意力层提取信息,最终输出预测值的方式对脱硝系统进行动态建模。利用最大信息系数法筛选出相关性高的特征,以BP、CNN、LSTM、CNN-LSTM模型作为比较,采用均方根误差(E_(RMS))、平均绝对误差(E_(MA))和平均绝对百分比误差(E_(MAP))作为评价指标,评估NO_(x)浓度预测模型的性能。研究结果表明:基于注意力机制的CNN-LSTM模型预测NO_(x)浓度的准确度最高,E_(RMS)、E_(MA)、E_(MAP)分别0.6731、0.8670、1.5201%。该模型较其他对比模型相比,具有更高的预测精度、更强的泛化能力,可以实现对SCR系统的未来时间出口NO_(x)浓度的精准预测。通过该模型预测喷氨量可实现喷氨量的精准控制和减少NO_(x)排放的要求。

关键词： SCR 喷氨脱硝 CNN-LSTM 注意力机制

基于机器视觉的改进线束导线排序检测系统设计

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包装工程 2023年第11期44卷 268-276页

作者：张良安刘同鑫谢胜龙陈洋安徽工业大学机械工程学院安徽马鞍山243000 中国计量大学机电工程学院杭州310018 安徽省工业互联网智能应用与安全工程实验室安徽马鞍山243023

目的解决现有工业线束导线排序检测方法中存在的效率低、混色导线检测效果差等问题。方法基于机器视觉技术设计一种线束导线排序检测装置,并结合图像处理技术和深度学习原理提出一种混色导线排序检测方法。首先根据线束图像中选择的感... 详细信息

目的解决现有工业线束导线排序检测方法中存在的效率低、混色导线检测效果差等问题。方法基于机器视觉技术设计一种线束导线排序检测装置,并结合图像处理技术和深度学习原理提出一种混色导线排序检测方法。首先根据线束图像中选择的感兴趣区域,分割出线束连接器图像和导线图像,并采用模板匹配和颜色定位方法完成连接器正反面的识别和单色导线的识别定位;然后采集并制作PE混色导线数据集,研究Faster R-CNN、SSD、YOLOv3和YOLOv5m等4种不同目标检测算法对PE混色导线的检测效果。结果实验结果表明,YOLOv5m检测模型的检测速度和准确率兼顾性最好;改进系统后,检测时间减少了18.55%,平均识别准确率为98.83%。结论改进后检测系统具有良好的检测效率和可靠性,适用于种类丰富的工业线束导线排序检测。

关键词：线束检测机器视觉图像处理深度学习目标检测

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面向数据流滑动窗口的自适应直方图发布算法

计算机科学 2022年第10期49卷 344-352页

作者：王修君莫磊郑啸高云全安徽工业大学计算机科学与技术学院安徽马鞍山243032 合肥综合性国家科学中心人工智能研究院合肥230091 安徽省工业互联网智能应用与安全工程实验室安徽马鞍山243032

差分隐私技术作为一种有效的隐私保护机制,已被广泛应用在诸多领域。目前已有的静态数据集和动态数据集上的直方图发布方法在处理数据流滑动窗口模型时,往往只能够通过对数据直方图信息添加统一噪声的形式来实现数据保护,这导致了它们... 详细信息

差分隐私技术作为一种有效的隐私保护机制,已被广泛应用在诸多领域。目前已有的静态数据集和动态数据集上的直方图发布方法在处理数据流滑动窗口模型时,往往只能够通过对数据直方图信息添加统一噪声的形式来实现数据保护,这导致了它们在实际应用中存在数据可用性低、时间复杂度高等问题。针对这些问题,文中通过将数据流近似计数技术综合到差分隐私保护算法中,进而提出了一种面向数据流滑动窗口模型的自适应直方图发布方法APS(Adaptive Histogram Publishing Method for Sliding Window)。APS算法首先利用数据流近似计数方法来预测下一时刻滑动窗口内数据的分布信息;然后通过比较估计值与真实值之间的差异来选取合适的发布值;最后对排序后的直方图区间进行聚类处理,并优化其桶内数据的误差。理论分析显示,APS算法能够在减少隐私预算的同时,有效地提高数据的可用性和缩短运行时间。在两种不同的真实数据集上的实验结果也验证了APS算法在数据可用性和运行时间上显著优于现有的基于分组的直方图发布算法。

关键词：差分隐私滑动窗口数据流直方图发布近似误差拉普拉斯误差