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专利号: 2023108309510
申请人: 成都理工大学
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:

1.一种基于混合监督学习的探地雷达图像异常区域增强方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)构建数据集;

大量获取探地雷达的真实图像,模拟生成大量仿真图像,所述真实图像和仿真图像均包含异常区域,对每张仿真图像的异常区域进行手动增强,得到一仿真图像标签,并将仿真图像和对应的仿真图像标签构成仿真标签对;

将所有真实图像构成真实图像集合Ireal,所有仿真图像构成仿真图像集合Isyn,所有仿真图像标签构成仿真图像标签集合Lsyn;

(2)构造一混合监督双循环增强网络;

所述混合监督双循环增强网络采用生成式对抗网络,包括生成网络和对抗网络;

(3)训练混合监督双循环增强网络;

(31)从数据库中采集一个批次的样本,包括N张真实图像,N张仿真图像,及N张与仿真图像对应的仿真图像标签;

(32)用所述批次的样本进行半监督训练;

输入N张仿真图像,对每张仿真图像,提取其潜在编码,并与仿真图像一起送入生成网络得到第一增强图像;

再将N张真实图像、N张第一增强图像作为负样本,N张仿真图像标签作为正样本,输入对抗网络,分别输出每张图像是否被增强的二分类判定结果,共3N个判定结果;

ss ss

计算半监督训练的损失函数L ,采用反向传播算法,通过L 更新半监督训练时的网络权重参数;

(33)用所述批次的样本进行无监督训练;

输入N张真实图像,对每张真实图像,提取其潜在编码,并与真实图像一起送入生成网络中得到第二增强图像;

再将N张第二增强图像和N张仿真图像作为负样本,N张仿真图像标签作为正样本,输入对抗网络,分别输出每张图像是否被增强的二分类判定结果,共3N个判定结果;

us us

计算无监督训练的损失函数L ,采用反向传播算法,通过L 更新无监督训练时的网络权重参数;

(34)依次从数据库中按批次采集样本,重复步骤(32)‑(33),得到训练好的模型;

(4)将一需要进行异常区域增强的雷达真实图像,输入步骤(34)得到的模型中,经生成网络输出一对异常区域增强后的图像。

2.根据权利要求1所述的基于混合监督学习的探地雷达图像异常区域增强方法,其特征在于,所述仿真图像采用GPR正演模拟不同类型、不同形态特征的地下异常区域生成。

3.根据权利要求1所述的基于混合监督学习的探地雷达图像异常区域增强方法,其特ss征在于,所述步骤(32)中,半监督训练的损失函数L 采用下式计算;

               (1),式(1)中, 为半监督训练时的潜在编码损失函数, 为仿真图像与第一增强图像间的图片损失函数, 为半监督训练时生成式对抗网络的对抗损失函数, 为半监督训练时的损失函数系数;

us

所述步骤(33)中,无监督训练的损失函数L 采用下式计算;

                   (2),式(2)中, 为无监督训练时的潜在编码损失函数, 为无监督训练时生成式对抗网络的对抗损失函数, 为无监督训练时的损失函数系数。

4.根据权利要求3所述的基于混合监督学习的探地雷达图像异常区域增强方法,其特征在于, 分别通过下式得到;

             (3),

             (4),

 (5),

式(3)中, 为N张仿真图像中的第j张, 为 经编码器得到的潜在编码,为 和 一起经生成网络得到第一增强图像, 为 经编码器得到的潜在编码,j=1 N;

~

式(4)中, 为N张仿真图像标签中的第j张;

式(5)中,D( )为对抗网络, 、 、 分别为 、经对抗网络得到的二分类判定结果;

            (6),

 (7),

式(6)中, 为N张真实图像中的第j张, 为 经编码器得到的潜在编码,为 和 一起经生成网络得到第二增强图像, 为经编码器得到的潜在编码;

式(7)中, 、 、 分别为 、 经对抗网络得到的二分类判定结果。