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专利号: 2022114843106
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于YOLO V5模型的智能手机面板表面缺陷检测方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:S1,采集缺陷图像;

S2,切割缺陷图像,筛选出带有缺陷信息的图像;

S3,对筛选后的图像进行图像增强和标注,并制成手机面板数据集,包括训练集,验证集和测试集;

S4,构建改进的YOLO V5网络,包括:

S4‑1,Backbone引入PSA模块,具体是用注意力模块PSA替换掉CSP残差结构中的3×

3CBL模块,形成新的模块PSA‑CSP;

S4‑2,Neck中增加多个跨尺度以及跨层级的特征融合;

S4‑3,在Head部分,增加可变形卷积,以提升检测头对目标空间位置和形态的感知力;

S4‑4,在锚框的筛选时,按照识别的缺陷将锚框划分多个集合,其中按照置信度,将同一集合中的锚框分为强邻和弱邻集合,强邻集合抑制目标锚框的置信度,弱邻集合强化该锚框的置信度;

S4‑5,使用交叉熵函数Varifocal loss,计算锚框的损失值:其中,VEL为锚框的交叉熵损失值,qiou是目标锚框和标注框之间的交并比,当qiou=0时,表示该锚框为负样本,当qiou>0时,表示锚框为正样本,P是锚框对缺陷的预测概率,α、β为可调节系数;

S4‑6,将CSP结构中最后一个1×1的CBL层中的卷积层和BN层压缩,减少模型大小,其压缩方法如下:其中x是输入张量,y是输出张量,μ,σ为计算得到的均值和方差,δ是偏移参数,γ是缩放因子,ε′作为一个极小的数,防止分母为零,而mi和Ci作为卷积权重和偏置参数;

S5,利用手机面板数据集对改进的YOLO V5模型进行训练,得到最佳的权重文件;

S6,使用最佳权重文件和测试集进行检测,输出缺陷的类别和位置信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于YOLO V5模型的智能手机面板表面缺陷检测方法,其特征在于,步骤3中的训练集,验证集和测试集的比例为8:1:1。

3.根据权利要求1所述的一种基于YOLO V5模型的智能手机面板表面缺陷检测方法,其特征在于,S3包括:S3‑1,数据标注

将智能手机面板表面缺陷分为坏点,划痕,崩边,灰尘和脏污五类,标注信息包括缺陷类别,标注框的中心坐标以及标注框的长度和宽度,标注信息保存格式为文本格式,且每个缺陷图像对应生成一个文本格式的标注文件;

S3‑2,图像增强

首先将图像分别旋转不同角度,然后随机调整每张图像的亮度和色度,增加高斯噪声,并将多张图片随机叠加,最终使得图像数据得到增强,并且伴随图像增强同步生成对应的标注文件。

4.如权利要求1所述的一种基于YOLO V5模型的智能手机面板表面缺陷检测方法,其特征在于,S4‑2还包括:特征融合时,引入可训练的权重参数,从而在通道上进行加权堆叠,特征融合函数为:其中,num为特征图的融合数量,wi,wj分别为第i,j个特征图对应的加权参数,Fj为输入的第j个特征图,ε0是学习率,Fin则是输出特征图,e为自然常数。

5.如权利要求1所述的一种基于YOLO V5模型的智能手机面板表面缺陷检测方法,其特征在于,S4‑3还包括:在特征图的通道维度上,拆分为offer和mask两组张量,其中,特征图的通道数为nc=(cls+5)*na,其中cls为手机面板的缺陷类别数,na则是特征图的每个网格生成的锚框数量。

6.如权利要求1所述的一种基于YOLO V5模型的智能手机面板表面缺陷检测方法,其特征在于,S4‑4还包括:弱邻集合的积极影响的表示为:

强邻集合的消极影响的表示为:

其中,bi为目标锚框,bj为弱邻锚框,bjj为强邻锚框,Mp(i)作为目标锚框bi的积极影响,是目标锚框bi的弱邻集合,p(bj)是弱邻锚框bj的置信度,p(bi)是目标锚框bi的置信度,Q为弱邻锚框bj的数量,Mn(i)作为目标锚框的消极影响, 是强邻锚框bjj的集合,p(bjj)是强邻锚框的置信度,α0为负面影响因子,SUPjj,i≤ξ为强邻矩阵的最小上确界,ζ作为一个超参数,按照实验情况取值,IOU表示两个锚框的交并比,θ为交并比的阈值,强邻集合中,只有当IOU(bi,bjj)>θ才能产生抑制效果,最终的目标锚框的置信度为:p(bi)=p(bi)+MP(i)‑Mn(i)。