[发明专利]一种针对复合材料铺放缺陷识别定位系统

权利要求书

1.一种针对复合材料铺放缺陷识别定位系统，包含工业摄像机、后台分析服务器、系统客户端，其特征在于，所述的工业摄像机实时采集复合材料铺放过程中的实时铺丝图像，通过有线网络设备将实时铺丝图像发送至后台分析服务器，后台分析服务器配置有复合材料铺放缺陷智能识别算法平台，后台分析服务器针对实时铺丝图像进行缺陷分析，并将有铺放缺陷的铺丝图像实时反馈至客户端，包括以下步骤：

S1：利用铺丝机上的工业摄像机实时收集铺丝图像，对实时收集的铺丝图像人工筛选出铺丝缺陷图像，对每一张铺丝缺陷图像中的铺丝缺陷进行分类定位标注，建立复合材料铺丝缺陷图像数据集；

S2：搭建复合材料的铺丝缺陷识别模型，利用复合材料铺丝缺陷图像数据集对铺丝缺陷识别模型进行训练，训练时加入图像预处理和数据增强模块，提升铺丝缺陷识别模型的泛化性；

S3：根据现场铺丝过程中对缺陷检测速度的要求，对铺丝缺陷识别模型进行压缩，计算铺丝缺陷识别模型中每层网络输出特征通道的相似度，用以判断并剪枝相似冗余特征通道，获得轻量化铺丝缺陷识别模型；

S4：对轻量化铺丝缺陷识别模型再通过复合材料铺丝缺陷图像数据集进行训练，直至铺丝缺陷识别模型训练损失值收敛，得到最终的铺丝缺陷识别模型；

S5：采用最终的铺丝缺陷识别模型，对复合材料铺放过程中的实时铺丝图像进行铺丝缺陷识别，并将识别结果包括缺陷类型与缺陷定位坐标实时反馈至客户端显示。

2.根据权利要求1所述的针对复合材料铺放缺陷识别定位系统，其特征在于，所述的复合材料铺放缺陷智能识别算法平台，含有图像处理模块、模型轻量化模块、缺陷识别定位模块；所述的图像处理模块，包括图像增强和预处理模块，提升网络的泛化性能并统一输入图像分辨率；所述的模型轻量化模块，用于满足现场检测速度和精度需求，对铺丝缺陷识别模型训练时，进行特征通道相似度冗余判断并剪枝，获得轻量化铺丝缺陷识别模型；所述的缺陷识别定位模块用于实现对实时铺丝图像中的缺陷进行多尺度目标的分类和定位，得到最终的缺陷检测结果。

3.根据权利要求1所述的针对复合材料铺放缺陷识别定位系统，其特征在于，步骤S2中，搭建复合材料的铺丝缺陷识别模型时，铺丝缺陷识别模型以铺丝机上的工业摄像机拍摄的整个图像作为网络输入数据，铺丝缺陷识别模型基于目标识别YOLOv5框架，并在模型中引入自注意力机制SENet模块，提升模型在训练中对缺陷目标区域的特征表达能力并生成更有效的特征，图像预处理模块包括将采集的原始图像以640×640像素的规格进行缩放，并进行归一化处理，图像增强模块包括空间反转、镜像、色彩增强。

4.根据权利要求1或2或3所述的针对复合材料铺放缺陷识别定位系统，其特征在于，步骤S3中，根据现场检测速度要求，对铺丝缺陷识别模型进行压缩时，利用基于特征相似度剪枝的模型压缩技术，以余弦相似性度量方法对每层网络每个输出通道中具有高相似性的特征通道进行识别并剪枝，以第l层的输出特征相似度判定为例，通过在其特征空间维度(H×W)上聚合特征图，这里采用特征范数对该通道聚合，计算如下式：

x_l,i＝||F_l,i||₁

对聚合后的特征点簇进行聚类，以K-means对特征进行聚类，获得划分的K个簇，对每个簇群内的对应特征通道进行相似度衡量判定，以余弦相似性度量方法对每个簇群中具有高相似性的特征通道进行识别并剪枝，将尺寸为(C_out，batch×H×W)的特征通道F展平为尺寸(C_out，batch×H×W)的张量表示第l层的第i个特征图，与之间的内积F_sum定义为：

式中，·表示内积。与之间的相似度定义为：

式中，代表向量l₂范数，相似度值位于区间[-1,1]，

为简化计算，相似度归一化为：

S＝CSM×0.5+0.5

式中，相似度S值的区间为[0,1]。S值越大，特征通道间的相似度越高。

5.根据权利要求1所述的针对复合材料铺放缺陷识别定位系统，其特征在于，步骤S1中，所述的铺丝缺陷包含在复合材料铺丝机的自动铺放过程中，出现的间隙/搭接、外来物、褶皱、架桥、缺丝、翻边、气泡现象，由人工对每一种铺丝缺陷进行分类定位标注，建立复合材料铺丝缺陷图像数据集。