王艷玲 蘇盈盈 羅 妤 唐 霞

(重慶科技學(xué)院 電氣工程學(xué)院， 重慶 401331)

檢測(cè)鋼帶表面缺陷的方法，有人工檢測(cè)、渦流檢測(cè)和漏磁檢測(cè)。人工檢測(cè)和漏磁檢測(cè)，檢測(cè)速度都比較慢；渦流檢測(cè)，檢測(cè)的深度有限。近年來(lái)出現(xiàn)了基于支持向量機(jī)(SVM)、AdaBoost分類(lèi)器和主成分分析的檢測(cè)方法，但這些方法主要針對(duì)的是鋼帶缺陷的分類(lèi)，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼帶缺陷的定位。采用基于深度學(xué)習(xí)的目標(biāo)檢測(cè)算法，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼帶缺陷的定位與分類(lèi)。Faster R-CNN[1]、YOLOV3[2]和SSD[3]都是常用的深度學(xué)習(xí)目標(biāo)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)。相比YOLO系列，SSD的檢測(cè)精度更高；相比R-CNN，SSD的檢測(cè)速度更快。因此，我們嘗試運(yùn)用SSD對(duì)鋼帶表面缺陷進(jìn)行了檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。

作品《家·國(guó)》以江南民居為元素組合成一個(gè)鼎的形狀。鼎象征國(guó)家而江南民居則指代百姓。作品講述一個(gè)關(guān)于中國(guó)夢(mèng)的故事。這是筆者《水墨徽語(yǔ)》系列的新作。在整體構(gòu)成上，使用騰空式代替之前的落地式，取得一股向上的力量。另一方面也能使整體造型更加契合鼎的形狀，徽派建筑的元素依然是主體。畫(huà)面上的點(diǎn)、線(xiàn)、面、黑、白、灰依然是形式語(yǔ)言的重點(diǎn)，這也是徽派建筑元素的精華。

1 檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

檢測(cè)系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計(jì)步驟如下：

(1) 收集鋼帶缺陷圖像并進(jìn)行標(biāo)注，然后通過(guò)平移、旋轉(zhuǎn)和縮放等方式對(duì)圖像進(jìn)行擴(kuò)充。

(2) 對(duì)鋼帶缺陷圖像進(jìn)行小波濾波，增強(qiáng)缺陷特征。

現(xiàn)以一張大小為200×200像素的鋼帶圖像為例，介紹在SSD模型中對(duì)它的處理流程(見(jiàn)圖4b)。

(3) 學(xué)習(xí)SSD模型，將處理好的鋼帶圖像傳入SSD模型進(jìn)行訓(xùn)練。

根據(jù)司法鑒定規(guī)律，在強(qiáng)調(diào)統(tǒng)一司法鑒定程序的基礎(chǔ)上需要根據(jù)不同類(lèi)型、不同類(lèi)別制定不同的鑒定程序，形成通用程序和特別程序在鑒定程序上的體系性，保障司法鑒定的程序公正與鑒定質(zhì)量。這些改革要求需要專(zhuān)業(yè)的委員會(huì)來(lái)保障，因此，需要成立國(guó)家司法鑒定標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)。這不僅能夠保障司法鑒定有全國(guó)性的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，而且還保障制定標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性和科學(xué)性，避免相同鑒定類(lèi)型、類(lèi)別標(biāo)準(zhǔn)之間因制定主體不同產(chǎn)生差異，特別是因鑒定標(biāo)準(zhǔn)不科學(xué)、不統(tǒng)一影響鑒定作為證據(jù)的統(tǒng)一要求，損害實(shí)體公正。

攝像機(jī)采集圖像時(shí)易受到環(huán)境、光線(xiàn)和噪聲的影響，因此需對(duì)采集到的鋼帶圖像進(jìn)行去噪處理。選用小波變換對(duì)缺陷鋼帶圖像進(jìn)行頻域分解，實(shí)現(xiàn)鋼帶圖像的增強(qiáng)和去噪[4-6]。

一是積極開(kāi)拓國(guó)內(nèi)國(guó)際市場(chǎng)。充分利用江城縣“一城連三國(guó)”的地域優(yōu)勢(shì)，面向東盟，在勐康國(guó)家級(jí)口岸和曲水龍富口岸建設(shè)國(guó)際物流（水果）及交易市場(chǎng)；二是建立果品交易流通平臺(tái)，積極發(fā)展電子商務(wù)，為果品批發(fā)交易提供服務(wù)。

手動(dòng)開(kāi)啟攝像頭和鎢絲燈后，PC機(jī)發(fā)出控制指令，使鋼帶傳輸裝置運(yùn)行，讓鋼帶通過(guò)攝像機(jī)覆蓋的對(duì)應(yīng)區(qū)域。攝像機(jī)采集到鋼帶圖像，即傳入PC端進(jìn)行預(yù)處理，最后通過(guò)SSD模型進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)路線(xiàn)如圖1所示。

檢測(cè)系統(tǒng)的硬件部分主要涉及圖像采集設(shè)備，包括CCD攝像頭和鎢絲燈等。CCD攝像頭是一種電荷耦合器件，體積小、重量輕、靈敏度高、壽命長(zhǎng)?？紤]到鋼帶表面的缺陷有大小、深淺和形狀方面的不同，選用清晰度較高的敏通彩色攝像機(jī)(MTV1802CB)來(lái)采集鋼帶缺陷圖像。檢測(cè)時(shí)需使用光源，可利用鎢絲燈使鋼帶穩(wěn)定受光。為避免斜視帶來(lái)的誤差，將攝像機(jī)直接安裝于鋼帶的正上方，而在兩邊按適當(dāng)?shù)慕嵌雀髟O(shè)置一只鎢絲燈，保持光源穩(wěn)定。

圖1 鋼帶檢測(cè)的技術(shù)路線(xiàn)

2 鋼帶缺陷圖像來(lái)源

美國(guó)的東北大學(xué)(NEU)發(fā)布的表面缺陷數(shù)據(jù)庫(kù)收集了熱軋鋼帶的6種典型表面缺陷，分別為軋制氧化皮(Rolled-in_Scale)、斑塊(Patches)、開(kāi)裂(Crazing)、點(diǎn)蝕表面(Pitted_Surface)、內(nèi)含物(Inclusion)和劃痕(Scratches)。每種表面缺陷的樣本有300個(gè)，共有1 800個(gè)灰度圖像，每個(gè)樣本圖像的尺寸均為200×200像素。在深度學(xué)習(xí)模型中，訓(xùn)練樣本數(shù)量越多，模型檢測(cè)效果越好。我們運(yùn)用該數(shù)據(jù)庫(kù)的樣本圖像，通過(guò)平移、旋轉(zhuǎn)和縮放等簡(jiǎn)單變換，對(duì)每個(gè)類(lèi)別缺陷樣本進(jìn)行擴(kuò)充，最后得到2 160張鋼帶缺陷圖像(見(jiàn)圖2)。

永宣年間生產(chǎn)的青花瓷，不管是裝飾紋樣、釉色、青花發(fā)色以及構(gòu)圖等都是代表著當(dāng)時(shí)制瓷技藝的最高水準(zhǔn)。永宣年間景德鎮(zhèn)青花瓷多以植物花卉等裝飾紋樣為主，并且進(jìn)行突破性的創(chuàng)造即有花無(wú)果的設(shè)計(jì)局限，大量插入果實(shí)紋飾來(lái)進(jìn)行繪制。而青花纏枝紋又被稱(chēng)作“纏枝花”或者“萬(wàn)藤花”，連綿不斷的枝葉纏繞方式，被賦予“生生不息”的吉祥寓意。這也是這個(gè)時(shí)期青花裝飾紋樣中最為常見(jiàn)的一種裝飾手法。

圖2 鋼帶缺陷圖像擴(kuò)充和標(biāo)注示意

3 圖像數(shù)據(jù)預(yù)處理

3.1 灰度變換

式中：g(x，y)表示變換后的圖像；f(x，y)表示原圖像；a和b表示原圖像的灰度范圍；c和d表示希望圖像灰度變換后的灰度范圍。

(1)

攝像機(jī)采集的是彩色圖像，需進(jìn)行灰度變換?；叶茸儞Q就是通過(guò)改變?cè)瓐D像的灰度范圍，增強(qiáng)圖像的對(duì)比度，拉開(kāi)缺陷與鋼帶底色的距離。線(xiàn)性灰度變換的計(jì)算公式如式(1)。

3.2 小波變換

(4) 學(xué)習(xí)目標(biāo)檢測(cè)模型的評(píng)估算法，對(duì)SSD模型的檢測(cè)效果進(jìn)行評(píng)估，保留訓(xùn)練效果較好的訓(xùn)練權(quán)重。

小波變換是對(duì)傅里葉變換的改進(jìn)，將傅里葉變換中無(wú)限長(zhǎng)的三角函數(shù)換成有限且會(huì)隨著時(shí)間衰減的小波基[7]。我們選用二維離散小波變換，對(duì)鋼帶缺陷圖像進(jìn)行去噪。鑒于鋼帶缺陷的輪廓信息主要集中在低頻信息中，先對(duì)低頻小波系數(shù)進(jìn)行閾值增強(qiáng)，對(duì)高頻小波系數(shù)進(jìn)行閾值去噪，然后將不同頻域的信息進(jìn)行重構(gòu)。處理效果如圖3所示。

(2) 為了使檢測(cè)結(jié)果更精確，將卷積模塊1 — 4提取的特征圖，用卷積模塊5 — 9和全連接層6和7，依次進(jìn)行特征提取。由于全連接層會(huì)將二維特征轉(zhuǎn)成一維向量，不能直接連接卷積模塊，因此在SSD模型中，全連接層6和7分別指的是大小為3×3×1 024和1×1×1 024的卷積層。同時(shí)，全連接層7和卷積模塊6 — 9提取到的特征，先用于對(duì)先驗(yàn)框進(jìn)行調(diào)整，得到檢測(cè)框；再將其用于分類(lèi)和回歸網(wǎng)絡(luò)，對(duì)檢測(cè)框中是否真是包含鋼帶缺陷進(jìn)行判斷，并對(duì)檢測(cè)框進(jìn)行綜合調(diào)整。

圖3 小波處理后的鋼帶缺陷圖像

4 SSD模型的應(yīng)用

SSD模型是單階段目標(biāo)檢測(cè)器，即檢測(cè)與分類(lèi)是同時(shí)完成的，它以VGG16為主干特征提取網(wǎng)絡(luò)。為了提取更深層次特征，在VGG16后增加了4個(gè)卷積模塊。為了更精確地定位鋼帶缺陷，利用提取到的特征對(duì)先驗(yàn)框進(jìn)行調(diào)整。先驗(yàn)框是指將特征圖按一定比例劃分成若干網(wǎng)格，再以各網(wǎng)格的中心為中心形成的錨框(見(jiàn)圖4a)。

課堂上，教師作為課堂活動(dòng)的組織者和課堂活動(dòng)方案設(shè)計(jì)者。師生自由組成協(xié)作小組或團(tuán)隊(duì)，每個(gè)協(xié)作小組選擇一個(gè)或多個(gè)課堂探究問(wèn)題開(kāi)展討論，協(xié)作小組成員開(kāi)展競(jìng)爭(zhēng)辯論、合作、問(wèn)題解決、設(shè)計(jì)和角色扮演等協(xié)作模式，積極參與到具有特定的語(yǔ)言項(xiàng)目中。同時(shí)，老師作為課堂活動(dòng)的參與者，積極參與探究問(wèn)題討論之中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決學(xué)生課堂活動(dòng)任務(wù)中的問(wèn)題，為學(xué)生答疑解惑。

圖4 SSD模型結(jié)構(gòu)

(1) 經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的鋼帶圖像傳入SSD模型，被模型處理為300×300像素；由卷積模塊1 — 3依次對(duì)其進(jìn)行特征提取。在經(jīng)過(guò)卷積模塊4的提取后，將得到的特征圖用先驗(yàn)框進(jìn)行輔助定位。調(diào)整后，得到5 776個(gè)檢測(cè)框。

面對(duì)面的交談后，他悉數(shù)道出家中種種。聞?wù)哙祰@不已，道者卻輕描淡寫(xiě)。他似乎是家中的旁觀(guān)者，悲苦的經(jīng)歷被他不帶表情地淡淡傾吐，在他與那些經(jīng)歷間儼然有一道密不透風(fēng)的高墻。究竟是年少無(wú)