[发明专利]基于改进ResNet网络的传送带实时判空检测方法与系统

说明书

本发明公开了一种基于改进ResNet网络的传送带实时判空检测方法与系统，包括：平行放置半圆量角器在传送带的拍摄区域上，按比例计算摄像头拍摄的像素焦距；对传送带上的图像进行数据划分，并对其中砂子和矿石图像的训练集进行数据增强扩充；构建改进ResNet网络，并对网络进行训练；测试得到网络预测传送带判空的多分类模型；本发明通过改进ResNet网络对传送带上的拍摄的图像区域的特征信息进行提取，由于引入改进的SE注意力机制，可对残差模块输出的特征图做局部语义信息增强，不仅大幅度减少了网络的参数量和计算量，提高传送带判空识别的检测效果，而且有效提高传送带的生产效率以及节省用电消耗，在工业界具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及图像处理与图像识别的技术领域，尤其是指一种基于改进ResNet网络的传送带实时判空检测方法与系统。

背景技术

随着建筑材料行业的快速发展，国内外对砂石骨料的需求量不断增加。业界对于建材产品的质量越来越重视，不同的建筑材料对砂石粒径规格都有一定的要求，业界对于原材料的粒径都有一套严格的质量把控标准；不同粒径大小的砂石混合之前，首先通过摄像头检测传送带上经过的砂石粒径信息，良好的砂石粒径检测和分类的方法对后期砂石骨料混合精度起到至关重要的作用，也对建筑的质量有着决定性的影响。

随着深度学习的迅速发展，基于深度学习在工业界上的应用成为了研究热点，为了实现工业动态场景下砂石骨料的径粒检测，大多数混凝土企业通过固定安装摄像头来对传送带进行实时监控，由于流水线现场的生产环境比较恶劣，噪声的干扰以及传送带上设备的震动都会造成摄像头失焦，从而影响拍摄图像的质量，对算法检测的精度造成影响；对传送带来说，当砂石骨料传送完毕时，如果不及时断电，会产生传送带空转的情况，空转不仅耗费大量的电力，而且还会对传送带造成一定的磨损，从而对流水线生产造成一定的影响；因此，寻求一种高效自动的测距以及传送带判空的方法迫在眉睫，已成为该领域研究的重点。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于改进ResNet网络的传送带实时判空检测方法，可以有效地提高传送带生产效率以及节省用电消耗；该方法在传送带上运送砂石骨料前先进行自动对焦测距，利用图像形态学处理将参照物标定的实际尺寸转换为图像像素的标定尺寸，验证摄像头与传送带的焦距是否发生变化；当验证完焦距后，对传送带进行识别是否有砂石骨料进场，通过改进ResNet网络对摄像头拍摄的照片进行识别，引入改进的SE注意力机制对传送带上拍摄的图像区域的特征信息进行判断，从而提高传送带识别精度的效果。

本发明的第二目的在于提供一种基于改进ResNet网络的传送带实时判空检测系统。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：基于改进ResNet网络的传送带实时判空检测方法，该改进ResNet网络是对原来ResNet网络进行两部分改进，第一部分是对原来ResNet网络的残差模块进行改进：将原来的3×3卷积层改为利用3×3、5×5、7×7卷积层来构建并联特征提取，通过并联卷积操作提取不同特征进行差值操作，从而提取出图像轮廓边缘的特征信息，最后将并联提取的两个差值特征进行融合操作，获取局部最优的特征信息；第二部分是在残差模块后加入改进的SE注意力机制，对SE注意力机制的改进是将Excitation操作中的通道系数调整改为利用通道标准化激活，从而避免了在通道调整的过程中造成参数丢失，通过将改进的SE注意力机制提取得到的特征进行信息聚合，从而有效地对经过残差模块提取的特征做注意力增强，使网络从全局信息的角度对各个阶段提取的特征图进行权值优化；

该传送带实时判空检测方法的具体实施包括以下步骤：

1)传送带作业之前，先平行放置半圆量角器在传送带的拍摄区域上，摄像头通过监控画面拍摄标定的半圆量角器照片，通过拍摄的照片计算标定物在水平方向上所占单位像素点的数量，按照比例计算摄像头与传送带的距离，即摄像头拍摄的像素焦距；