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专利号: 2020110797595
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于胶囊特征金字塔的道路裂缝检测方法,其特征在于,所述方法包括:将输入的待检测裂缝图像通过基于特征金字塔的从下而上模块进行特征提取,获得各裂缝胶囊特征,各所述裂缝胶囊特征的分辨率和尺度都不同;

通过所述特征金字塔的横向模块对各所述裂缝胶囊特征进行信息增强,获得各增强裂缝胶囊特征;

通过所述特征金字塔的从上而下模块对各所述增强裂缝胶囊特征进行反卷积上采样,获得裂缝检测信息;

所述将输入的待检测裂缝图像通过特征金字塔的从下而上模块进行特征提取,获得各裂缝胶囊特征,各所述裂缝胶囊特征的分辨率和尺度都不同,包括:将所述待检测裂缝图像输入第一卷积层进行特征提取,获得低阶裂缝特征信息;

将所述低阶裂缝特征信息输入胶囊初始层进行特征转换,获得裂缝胶囊矢量;

通过N个不同尺度的胶囊卷积组,对所述裂缝胶囊矢量进行胶囊卷积,获得各所述胶囊卷积组输出的裂缝胶囊特征;

其中,N个不同尺度的所述胶囊卷积组构成了从下而上的1~N层金字塔式的特征层次结构,各所述裂缝胶囊特征的分辨率和尺度都不同;

所述通过所述特征金字塔的横向模块对各所述裂缝胶囊特征进行信息增强,获得各增强裂缝胶囊特征,包括:对各所述裂缝胶囊特征进行密集空洞卷积处理,获得各所述裂缝胶囊特征对应的第一特征图;

对各所述第一特征图通过预设数量不同尺寸的池化层进行并行池化,获得各所述第一特征图对应的裂缝特征图;

对各所述裂缝特征图进行上采样和拼接处理,获得各增强裂缝胶囊特征;

所述通过所述特征金字塔的从上而下模块对各所述增强裂缝胶囊特征进行反卷积上采样,获得裂缝检测信息,包括:将第N层输出的增强裂缝胶囊特征作为当前待拼接的增强裂缝胶囊特征;

对所述当前待拼接的增强裂缝胶囊特征进行上采样后,与前一层输出的增强裂缝胶囊特征进行拼接,获得拼接后的胶囊特征图;

对所述拼接后的胶囊特征图进行卷积操作后获得的特征,作为当前待拼接的增强裂缝胶囊特征;

返回所述对所述当前待拼接的增强裂缝胶囊特征进行上采样后,与前一层输出的增强裂缝胶囊特征进行拼接,获得拼接后的胶囊特征图的步骤,直至与前一层输出的增强裂缝胶囊特征为第一层输出的增强裂缝胶囊特征进行拼接,获得拼接后的胶囊特征图;

对所述拼接后的胶囊特征图进行卷积操作,获得裂缝检测信息。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述N个不同尺度的所述胶囊卷积组的缩放步长为2,通过2×2最大值池化层连接于各胶囊卷积组之间,各胶囊卷积组包含5个相同图像和相同特征尺寸的3×3胶囊卷积层,使得特征图空间分辨率从下而上逐渐降低。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述预设数量不同尺寸的池化层为:2×2的池化层、3×3的池化层、5×5的池化层、6×6的池化层。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对各所述裂缝特征图进行上采样和拼接处理,获得各增强裂缝胶囊特征,包括:对各所述裂缝特征图进行上采样,获得与对应的所述第一特征图尺寸相同的各第二特征图;

将各所述第二特征图与对应的所述第一特征图进行拼接和卷积操作,获得各增强裂缝胶囊特征。

5.一种基于胶囊特征金字塔的道路裂缝检测装置,其特征在于,所述装置包括:特征提取模块,用于将输入的待检测裂缝图像通过基于特征金字塔的从下而上模块进行特征提取,获得各裂缝胶囊特征,各所述裂缝胶囊特征的分辨率和尺度都不同;

信息增强模块,用于通过所述特征金字塔的横向模块对各所述裂缝胶囊特征进行信息增强,获得各增强裂缝胶囊特征;

反卷积上采样模块,用于通过所述特征金字塔的从上而下模块对各所述增强裂缝胶囊特征进行反卷积上采样,获得裂缝检测信息;

所述特征提取模块,还用于将所述待检测裂缝图像输入第一卷积层进行特征提取,获得低阶裂缝特征信息;将所述低阶裂缝特征信息输入胶囊初始层进行特征转换,获得裂缝胶囊矢量;通过N个不同尺度的胶囊卷积组,对所述裂缝胶囊矢量进行胶囊卷积,获得各所述胶囊卷积组输出的裂缝胶囊特征;其中,N个不同尺度的所述胶囊卷积组构成了从下而上的1~N层金字塔式的特征层次结构,各所述裂缝胶囊特征的分辨率和尺度都不同;

所述信息增强模块,还用于对各所述裂缝胶囊特征进行密集空洞卷积处理,获得各所述裂缝胶囊特征对应的第一特征图;对各所述第一特征图通过预设数量不同尺寸的池化层进行并行池化,获得各所述第一特征图对应的裂缝特征图;对各所述裂缝特征图进行上采样和拼接处理,获得各增强裂缝胶囊特征;

所述反卷积上采样模块,还用于将第N层输出的增强裂缝胶囊特征作为当前待拼接的增强裂缝胶囊特征;对所述当前待拼接的增强裂缝胶囊特征进行上采样后,与前一层输出的增强裂缝胶囊特征进行拼接,获得拼接后的胶囊特征图;对所述拼接后的胶囊特征图进行卷积操作后获得的特征,作为当前待拼接的增强裂缝胶囊特征;返回所述对所述当前待拼接的增强裂缝胶囊特征进行上采样后,与前一层输出的增强裂缝胶囊特征进行拼接,获得拼接后的胶囊特征图的步骤,直至与前一层输出的增强裂缝胶囊特征为第一层输出的增强裂缝胶囊特征进行拼接,获得拼接后的胶囊特征图;对所述拼接后的胶囊特征图进行卷积操作,获得裂缝检测信息。

6.一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。

7.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的方法的步骤。