基于非負(fù)字典學(xué)習(xí)的機(jī)織物瑕疵檢測(cè)算法研究.pdf

1、在紡織品的生產(chǎn)過(guò)程中，織物瑕疵檢測(cè)是一個(gè)很重要的工序，是保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高質(zhì)量控制水平的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的瑕疵檢測(cè)主要靠人工完成，這種方法存在漏檢率高、生產(chǎn)率低、不符合以人為本的現(xiàn)代生產(chǎn)理念等諸多缺點(diǎn)，在織物瑕疵檢測(cè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)信息化和自動(dòng)化是整個(gè)行業(yè)的迫切需求。
　　而近年來(lái)，使用字典學(xué)習(xí)進(jìn)行信號(hào)的表達(dá)受到了廣泛的關(guān)注，特別是在計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域。為此本文采用了一種基于非負(fù)字典學(xué)習(xí)的機(jī)織物瑕疵檢測(cè)算法。與傳統(tǒng)上使用固定的或預(yù)先定義的字典表達(dá)方

2、法相比，通過(guò)學(xué)習(xí)所得的字典能夠更好地適應(yīng)信號(hào)特征，允許字典對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行更有效的表達(dá)。
　　本文的論述基于非負(fù)字典學(xué)習(xí)算法，從對(duì)機(jī)織物紋理在空間域上進(jìn)行近似表達(dá)這一全新的思路出發(fā)，首先采用非負(fù)字典學(xué)習(xí)的方法對(duì)機(jī)織物圖像進(jìn)行近似表達(dá)，再在此基礎(chǔ)上驗(yàn)證瑕疵檢測(cè)的效果，該檢測(cè)思路有較好的實(shí)踐應(yīng)用性。為了對(duì)檢測(cè)效果有直觀的認(rèn)識(shí)，論文還將兩種主要的非負(fù)字典學(xué)習(xí)方法的檢測(cè)效果進(jìn)行比較。以下是對(duì)本課題主要的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行闡述。
　　(1)機(jī)

3、織物圖像樣本的獲取方法
　　本課題所研究的瑕疵檢測(cè)方法是基于子窗口進(jìn)行的，并視每個(gè)子窗口為一個(gè)樣本，將每個(gè)子窗口按列首尾相接展開(kāi)為列向量，能在不損失織物圖像主要紋理信息的情況下，大大降低計(jì)算量，增加了檢測(cè)效率。
　　(2)利用非負(fù)字典學(xué)習(xí)方法得到最佳字典元素，并對(duì)待檢測(cè)樣本進(jìn)行重構(gòu)
　　主要通過(guò)基于積極集的非負(fù)字典學(xué)習(xí)的方法，從正常樣本中得到只反映正常紋理信息的非負(fù)字典元素，然后對(duì)待檢測(cè)的樣本用該非負(fù)字典進(jìn)行近似，通過(guò)

4、比較近似圖像和原圖像之間的差異來(lái)判斷是否為瑕疵區(qū)域。
　　(3)窗口大小的優(yōu)選和字典大小的優(yōu)選
　　窗口大小對(duì)瑕疵檢測(cè)效果影響很大，所以必須對(duì)窗口大小進(jìn)行優(yōu)選。窗口選擇沒(méi)有規(guī)則，通常選擇子窗口的尺寸時(shí)，應(yīng)考慮瑕疵的尺寸及其在子窗口中所占比重。字典元素的個(gè)數(shù)k決定著了待檢測(cè)樣本的重構(gòu)誤差。字典元素的個(gè)數(shù)越多，重構(gòu)誤差越小，這對(duì)瑕疵檢測(cè)效果影響很大。在試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)不斷探索，找到一個(gè)合適的學(xué)習(xí)字典，能對(duì)正常紋理區(qū)域重構(gòu)得很好，使

5、得重構(gòu)誤差很小，同時(shí)對(duì)瑕疵紋理區(qū)域近似效果一般，使得瑕疵部分重構(gòu)誤差很大，據(jù)此檢測(cè)出瑕疵區(qū)域。本文最終選用字典個(gè)數(shù)平紋為8，斜紋織物為4，選用32×32像素的子窗口尺寸。
　　(4)瑕疵檢測(cè)實(shí)驗(yàn)及效果
　　通過(guò)對(duì)6528個(gè)樣本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行匯總，結(jié)果表明，本文所提的非負(fù)字典學(xué)習(xí)的算法能夠使誤檢率小于10％，檢出率大于90％，具有很好的瑕疵檢測(cè)效果。
　　(5)兩種非負(fù)字典算法的檢測(cè)效果進(jìn)行對(duì)比
　　針

6、對(duì)有效集得到的非負(fù)字典的檢測(cè)效果與基于乘性法則的非負(fù)字典，比較誤檢率、漏檢率、重構(gòu)圖像、實(shí)時(shí)性等指標(biāo)，以期對(duì)本文采用的算法的檢測(cè)效果有更直觀的了解。
　　對(duì)6528個(gè)樣本的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行匯總，基于經(jīng)典乘性法則的平紋織物誤檢率為2.11％檢出率為90.21％，斜紋織物誤檢率為1.83％，檢出率為91.41％；而基于積極集的平紋織物誤檢率為1.97％％檢出率為91.79％％，斜紋織物誤檢率為1.68％％，檢出率為92.24％。結(jié)果表明基于有