1.一种基于影像统计特征和LSTM复合网络的颗粒物料混合均匀性检测方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1),获取不同均匀态的颗粒物料的DR影像数据,对DR影像数据提取一维统计特征;
其中:
在颗粒物料混合工艺过程中的不同时间、不同位置取相同质量的样本装入相同尺寸的塑料实验瓶中,采用微焦点CT扫描的方法,获取DR影像数据,对获取的DR影像数据进行归一化处理,处理方式为最大最小值方法;
所述一维统计特征为灰度直方图特征:
式中,H(i)表示灰度直方图,i表示灰度级,L表示灰度级种类数,ni表示图像中具有灰度级i的像素个数,N表示图像的总像素;
步骤2),将一维统计特征数据拼接成二维矩阵,划分为训练集数据和测试集数据;其中:取相同质量的颗粒物料样本装入若干个规格相同的塑料实验瓶中,使用搅拌器材搅拌,采用微焦点CT扫描的方法,从试管的正前方、左面、右面三个不同方向获取DR影像数据,提取DR影像数据中感兴趣的区域,将同一试管获取的DR影像数据的一维统计特征拼接成二维矩阵,并作为LSTM复合网络的输入,数据集按比例随机选取训练样本和测试样本;
步骤3),构建LSTM复合网络模型;
步骤4),选用Softmax分类器,对LSTM复合网络模型输出进行分类;
步骤5),利用训练集数据对构建的LSTM复合网络模型进行训练;
步骤6),对训练好的LSTM复合网络模型,通过调试参数进行优化,在优化后的LSTM复合网络模型中,选用测试集数据进行验证,最终,利用优化后的LSTM复合网络模型检测颗粒物料的混合均匀性。
2.根据权利要求1所述基于影像统计特征和LSTM复合网络的颗粒物料混合均匀性检测方法,其特征在于,所述步骤3)中,构建的LSTM复合网络结构包括输入层、隐藏层和输出层,其中隐藏层包括LSTM层、随机失活层和全连接层;随机失活层通过设置保留概率,在遍历网络每一层的节点的过程中,使得神经网络不偏向于某一特定截点,用来降低LSTM网络过拟合;全连接层可将随机失活层后输出的样本特征映射到样本标记空间,便于分类器分类,LSTM层有三种门限向细胞中删除或更新信息,分别为:遗忘门、输入门、输出门,门限的计算公式分别为:ft=σ(Wf·[ht‑1,xt]+bf) (2)
it=σ(Wi·[ht‑1,xt]+bi) (3)
ot=σ(Wo·[ht‑1,xt]+bo) (6)
ht=ot*tanh(Ct) (7)
(2)式中,ft表示遗忘门选择输入的信息,Wf表示权重,σ指标准sigmoid激活函数,xt为t时刻隐藏层的输入向量,ht‑1为前一个隐藏层单元的输出向量,bf表示偏置,·为两个向量的乘积;(3)式中it表示输入门,Wi表示权重,bi表示偏置;(4)式中 表示输入信息经过tanh函数变换后的输出值,Wc为权重,bc为偏置;(5)式中的Ct‑1与Ct分别表示上一个时刻与当前时刻输入门最终输入的单元状态;(6)式中ot表示输出门,Wo表示权重,bo表示偏置;(7)式中ht表示隐藏层单元的最终输出。
3.根据权利要求1所述基于影像统计特征和LSTM复合网络的颗粒物料混合均匀性检测方法,其特征在于,所述步骤4)中,针对LSTM输出层,选用Softmax分类器输出均匀性判定结果。
4.根据权利要求1所述基于影像统计特征和LSTM复合网络的颗粒物料混合均匀性检测方法,其特征在于,所述步骤5)中,进行训练的关键参数设置如下:训练比率为50%,隐藏元的个数为50,最小训练批为32,学习率为0.001,训练轮次为1000,随机是活层的失活比率为
0.4。
5.根据权利要求1所述基于影像统计特征和LSTM复合网络的颗粒物料混合均匀性检测方法,其特征在于,所述步骤5)中,使用训练集特征数据作为LSTM复合网络的输入,完成一次训练;不断改变输入数据训练网络,自动调整梯度,最终得到相对较优的网络模型,其中在网络训练的过程中采用的时间反向传播算法;所述步骤6)中,在优化后的LSTM复合网络模型中,选用测试集数据进行分类和验证。
6.根据权利要求1所述基于影像统计特征和LSTM复合网络的颗粒物料混合均匀性检测方法,其特征在于,所述步骤6)中,采用标准最小误差评估方法,以测试集的分类精度为标准,通过固定一种参数而改变另一种参数对其参数进行优化,精度越大分类效果越好。