1.基于改进YOLOv11与生成网络的商标缺陷检测方法,其特征在于:包括的过程具体为:从织物上采集商标图像,经过预处理后并统一缩放图像尺寸,然后输入离线训练好的MGS-YOLOv11n模型,获得商标缺陷类别、候选边界框及类别概率;
所述MGS-YOLOv11n模型基于YOLOv11n网络改进而来,在主干网络,将负责提取特征P3和特征P4对应层级中的 C3k2 模块替换为MG_C3k2模块;在颈部,将位于P4和P5特征融合分支中的C3k2模块替换为MG_C3k2 模块,同时,在颈部特征融合过程中,针对特征P3至P4以及P4至P5的下采样环节中均采用CIM_SPDConv模块替代普通卷积;MG_C3k2模块包括浅层、中层和深层三种不同语义级别的特征分支;CIM_SPDConv模块包括串行的SPD-Conv模块、通道交互模块和逐通道乘法加权,以及依次连接的卷积层、批归一化和激活函数;
所述MG_C3k2 模块的操作具体为:
首先在输入特征通过卷积压缩通道数,随后在通道维度平均分为两路,其中一路分支作为浅层特征 ,另一路分支首先通过MPBottleneck_GAM模块和卷积层,生成中间特征 ,然后将中间特征 继续通过MPBottleneck_GAM模块和卷积层生成深层特征 ;最后,将浅层特征 、中间特征 和深层特征 在通道维度拼接,再通过卷积和非线性激活后的特征图作为MG_C3k2 模块的输出;
所述MGS-YOLOv11n模型的离线训练采用改进pix2pix生成网络生成的商标缺陷数据集;改进pix2pix生成网络包括残差式生成器,且训练过程采用了基于自适应掩码改进的生成器损失函数。
2.根据权利要求1所述的基于改进YOLOv11与生成网络的商标缺陷检测方法,其特征在于:所述MPBottleneck_GAM模块的操作为:
输入特征 经过多尺度卷积单元、卷积层和GAM注意力机制单元获得的特征,再与输入特征 进行残差连接后作为MPBottleneck_GAM模块的输出;
所述多尺度卷积单元包括并行的三条卷积分支,输入特征 同时经过三条卷积分支,然后将三条卷积分支的输出在通道维度进行拼接;
所述残差连接包括可开关的残差连接参数shortcut。
3.根据权利要求2所述的基于改进YOLOv11与生成网络的商标缺陷检测方法,其特征在于:CIM_SPDConv模块的所述通道交互模块的操作具体为:输入特征首先通过一层卷积压缩通道数,随后通过另一层卷积将通道数恢复至原有数量;
CIM_SPDConv模块的所述逐通道乘法加权的公式为:其中, 为通道交互模块输出的第k个通道的特征, 为可学习的第k个通道缩放系数。
4.根据权利要求3所述的基于改进YOLOv11与生成网络的商标缺陷检测方法,其特征在于:改进 pix2pix生成网络中的所述残差式生成器包括将无缺陷原图A作为输入,仅学习从无缺陷原图A到缺陷图像B的像素变化量以生成残差图R,再通过叠加与截断操作得出合成的缺陷图像:其中,为合成的缺陷图像,clip(·)为表示将数值约束在[−1,1]区间的截断操作。
5.根据权利要求4所述的基于改进YOLOv11与生成网络的商标缺陷检测方法,其特征在于:基于自适应掩码改进的所述生成器损失函数为:
其中, 为缺陷区域调节参数, 背景区域调节参数, 残差激活调节参数, 为总变差平滑调节参数, 为条件生成对抗网络的全局对抗损失函数,为缺陷区域损失函数:
其中, 表示生成的缺陷图像在坐标 处的像素值, 表示真实的缺陷图像在(i,j)上的像素值, 表示通过自适应掩码生成算法生成的在坐标 处的二值缺陷掩码;
为背景区域损失函数:
其中, 为无缺陷图像在(i,j)位置的像素值;
为残差激活损失函数:
其中, 为缺陷区域内的目标残差幅度, 为缺陷区域内每个像素的平均残差幅度:其中, 为在(i,j)位置上的残差值;
为总变差平滑损失函数:
其中,为掩码内有效像素数。
6.根据权利要求5所述的基于改进YOLOv11与生成网络的商标缺陷检测方法,其特征在于:所述自适应掩码生成算法具体为:
(1)计算配对样本在通道维度上的平均绝对差得到差异图D:其中,C表示图像的通道数;
(2)计算差异图D的动态阈值 :
其中, 表示分位数函数, 为预设上限阈值;
(3)将差异图D中大于动态阈值 的像素标记为初始缺陷区域M0,并通过卷积核进行膨胀处理得到最终的缺陷掩码M,对应地,取反得到背景掩码Mbg=1-M。
7.根据权利要求6所述的基于改进YOLOv11与生成网络的商标缺陷检测方法,其特征在于:MGS-YOLOv11n模型离线训练使用的所述商标缺陷数据集的构建过程为:(1)采集织物上的商标图像作为数据集一,包括商标缺陷和正常商标的图像,并按比例随机划分为训练集一、验证集一和测试集一;
(2)使用训练集一、验证集一和测试集一对改进的pix2pix生成式网络进行离线训练获得训练好的改进pix2pix生成网络,然后,将数据集一的所有正常商标图像使用训练好的改进pix2pix生成网络生成带有商标缺陷的新图片;
(3)将新生成的缺陷图片按比例随机分配给训练集一,验证集一和测试集一构建为商标缺陷数据集。