一种工件长度测量方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种工件长度测量方法及系统，属于工件尺寸测量领域。该方法包括：构建编码路径；构建包括ECA模块和两个下采样模块的特征拼接路径；ECA模块的激活层采用sigmoid激活函数激活输入激活层的特征向量，元素级相乘层用于将第一编码网络输出的特征图与激活层输出的特征向量相乘，得到跨通道交互式特征图；构建解码路径，对构建好的图像分割网络进行训练，将待测工件图像输入图像分割网络模型，对输出的分割特征图中的工件区域进行骨架细化，并根据像素参数和待测工件图像的相机标定参数，确定待测工件的长度。本发明专利技术可以节约人工和时间成本，提高工件长度测量整个过程的效率，同时提升了测量结果的准确度。同时提升了测量结果的准确度。同时提升了测量结果的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种工件长度测量方法及系统


[0001]本专利技术涉及工件尺寸测量领域，特别是涉及一种工件长度测量方法及系统。

技术介绍

[0002]实现精准高效的工件尺寸测量，对于保障产品质量，提升工厂的生产效率和经营利润有着重要意义。近年来，随着工业化水平的不断提升，机器视觉测量技术凭借其精度高、速度快和非接触等优势，成为了工件尺寸测量的主流方式之一。然而，现有的机器视觉测量技术主要依赖于传统的图像处理算法，为了获取图像中特定的工件信息需要进行大量的手工特征设计，不仅人工和时间成本过高，而且鲁棒性较差，导致工件尺寸测量成本高，效果差。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种工件长度测量方法及系统，以降低高工件尺寸测量的成本，提高测量效果。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种工件长度测量方法，包括：构建图像分割网络的编码路径；所述编码路径依次包括第一编码网络、第二编码网络、第三编码网络和第四编码网络；所述第一编码网络、所述第二编码网络和所述第三编码网络均包括两个卷积层和一个池化层，所述池化层位于两个卷积层之后；所述第四编码网络包括两个卷积层；构建所述图像分割网络的特征拼接路径；所述特征拼接路径依次包括ECA模块和两个下采样模块；所述ECA模块接收所述第一编码网络输出的特征图，所述ECA模块包括平均池化层、卷积层、激活层和元素级相乘层，所述激活层采用sigmoid激活函数激活输入所述激活层的特征向量，所述元素级相乘层用于将所述第一编码网络输出的特征图与所述激活层输出的特征向量相乘，得到跨通道交互式特征图；两个所述下采样模块结构相同，所述下采样模块包括两个卷积层和一个池化层，所述池化层位于两个卷积层之间；构建所述图像分割网络的解码路径，完成所述图像分割网络的构建；所述解码路径依次包括：第一解码网络、第二解码网络、第三解码网络、通道转换层和像素转换层；所述第一解码网络、所述第二解码网络和所述第三解码网络结构相同，均包括上采样层、拼接层和两个卷积层；所述通道转换层为卷积层，所述像素转换层输出二值图；对构建好的图像分割网络进行训练，得到图像分割网络模型；将待测工件图像输入所述图像分割网络模型，得到分割特征图；对所述分割特征图中的工件区域进行骨架细化，并根据骨架细化后的像素参数和所述待测工件图像的相机标定参数，确定待测工件的长度。
[0005]可选的，所述第一编码网络、所述第二编码网络、所述第三编码网络和所述第四编码网络中的卷积层的卷积核均为1*1；所述第一编码网络、所述第二编码网络和所述第三编
码网络中的池化层均用于进行最大池化操作。
[0006]可选的，所述构建所述图像分割网络的特征拼接路径，具体包括：构建所述ECA模块；所述ECA模块的平均池化层用于对所述第一编码网络输出的特征图进行全局平均池化操作，所述ECA模块的卷积层用于对所述平均池化层输出的特征向量进行卷积核为5的1维卷积操作；构建第一下采样模块和第二下采样模块；所述第一下采样模块用于对所述ECA模块输出的跨通道交互式特征图进行下采样操作，所述第二下采样模块用于对所述第一下采样模块输出的特征图进行下采样操作；所述第一下采样模块和所述第二下采样模块中的两个卷积层的卷积核均为1*1，所述第一下采样模块和所述第二下采样模块中的池化层用于进行最大池化操作。
[0007]可选的，所述第一解码网络、所述第二解码网络和所述第三解码网络的两个卷积层的卷积核均为1*1；所述第一解码网络的上采样层用于对所述第四编码网络输出的特征图进行上采样操作，得到第一上采样特征图；所述第一解码网络的拼接层用于将所述第一上采样特征图与所述特征拼接路径输出的特征图进行拼接，得到第一拼接特征图；所述第一解码网络的两个卷积层用于对所述第一拼接特征图进行连续两次卷积操作；所述第二解码网络的上采样层用于对所述第一解码网络输出的特征图进行上采样操作，得到第二上采样特征图；所述第二解码网络的拼接层用于将所述第二上采样特征图与所述第一下采样模块输出的特征图进行拼接，得到第二拼接特征图；所述第二解码网络的两个卷积层用于对所述第二拼接特征图进行连续两次卷积操作；所述第三解码网络的上采样层用于对所述第二解码网络输出的特征图进行上采样操作，得到第三上采样特征图；所述第三解码网络的拼接层用于将所述第三上采样特征图与所述ECA模块输出的跨通道交互式特征图进行拼接，得到第三拼接特征图；所述第三解码网络的两个卷积层用于对所述第三拼接特征图进行连续两次卷积操作。
[0008]可选的，所述对所述分割特征图中的工件区域进行骨架细化，并根据骨架细化后的像素参数和所述待测工件图像的相机标定参数，确定待测工件的长度，具体包括：对所述分割特征图中的工件区域进行骨架细化，直到所述分割特征图中工件的宽度为一个像素点；确定骨架细化后的工件长度方向上的像素点个数；利用公式D=z*d确定所述待测工件的长度；其中，D为所述待测工件的长度；z为相机标定参数，表示尺度因子；d为所述骨架细化后的工件长度方向上的像素点个数。
[0009]本专利技术还提供一种工件长度测量系统，包括：编码路径构建模块，用于构建图像分割网络的编码路径；所述编码路径依次包括第一编码网络、第二编码网络、第三编码网络和第四编码网络；所述第一编码网络、所述第二编码网络和所述第三编码网络均包括两个卷积层和一个池化层，所述池化层位于两个卷积层之后；所述第四编码网络包括两个卷积层；特征拼接路径构建模块，用于构建所述图像分割网络的特征拼接路径；所述特征拼接路径依次包括ECA模块和两个下采样模块；所述ECA模块接收所述第一编码网络输出的特征图，所述ECA模块包括平均池化层、卷积层、激活层和元素级相乘层，所述激活层采用
sigmoid激活函数激活输入所述激活层的特征向量，所述元素级相乘层用于将所述第一编码网络输出的特征图与所述激活层输出的特征向量相乘，得到跨通道交互式特征图；两个所述下采样模块结构相同，所述下采样模块包括两个卷积层和一个池化层，所述池化层位于两个卷积层之间；解码路径构建模块，用于构建所述图像分割网络的解码路径，完成所述图像分割网络的构建；所述解码路径依次包括：第一解码网络、第二解码网络、第三解码网络、通道转换层和像素转换层；所述第一解码网络、所述第二解码网络和所述第三解码网络结构相同，均包括上采样层、拼接层和两个卷积层；所述通道转换层为卷积层，所述像素转换层输出二值图；训练模块，用于对构建好的图像分割网络进行训练，得到图像分割网络模型；输入模块，用于将待测工件图像输入所述图像分割网络模型，得到分割特征图；待测工件长度确定模块，用于对所述分割特征图中的工件区域进行骨架细化，并根据骨架细化后的像素参数和所述待测工件图像的相机标定参数，确定待测工件的长度。
[0010]可选的，所述第一编码网络、所述第二编码网络、所述第三编码网络和所述第四编码网络中的卷积层的卷积核均为1*1；所述第一编码网络、所述第二编码网络和所述第三编码网络中的池化层均用于进行最大池化操作。
[0011]可选的，所述特征拼接路径构建模块，具体包括：ECA模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工件长度测量方法，其特征在于，包括：构建图像分割网络的编码路径；所述编码路径依次包括第一编码网络、第二编码网络、第三编码网络和第四编码网络；所述第一编码网络、所述第二编码网络和所述第三编码网络均包括两个卷积层和一个池化层，所述池化层位于两个卷积层之后；所述第四编码网络包括两个卷积层；构建所述图像分割网络的特征拼接路径；所述特征拼接路径依次包括ECA模块和两个下采样模块；所述ECA模块接收所述第一编码网络输出的特征图，所述ECA模块包括平均池化层、卷积层、激活层和元素级相乘层，所述激活层采用sigmoid激活函数激活输入所述激活层的特征向量，所述元素级相乘层用于将所述第一编码网络输出的特征图与所述激活层输出的特征向量相乘，得到跨通道交互式特征图；两个所述下采样模块结构相同，所述下采样模块包括两个卷积层和一个池化层，所述池化层位于两个卷积层之间；构建所述图像分割网络的解码路径，完成所述图像分割网络的构建；所述解码路径依次包括：第一解码网络、第二解码网络、第三解码网络、通道转换层和像素转换层；所述第一解码网络、所述第二解码网络和所述第三解码网络结构相同，均包括上采样层、拼接层和两个卷积层；所述通道转换层为卷积层，所述像素转换层输出二值图；对构建好的图像分割网络进行训练，得到图像分割网络模型；将待测工件图像输入所述图像分割网络模型，得到分割特征图；对所述分割特征图中的工件区域进行骨架细化，并根据骨架细化后的像素参数和所述待测工件图像的相机标定参数，确定待测工件的长度。2.根据权利要求1所述的工件长度测量方法，其特征在于，所述第一编码网络、所述第二编码网络、所述第三编码网络和所述第四编码网络中的卷积层的卷积核均为1*1；所述第一编码网络、所述第二编码网络和所述第三编码网络中的池化层均用于进行最大池化操作。3.根据权利要求1所述的工件长度测量方法，其特征在于，所述构建所述图像分割网络的特征拼接路径，具体包括：构建所述ECA模块；所述ECA模块的平均池化层用于对所述第一编码网络输出的特征图进行全局平均池化操作，所述ECA模块的卷积层用于对所述平均池化层输出的特征向量进行卷积核为5的1维卷积操作；构建第一下采样模块和第二下采样模块；所述第一下采样模块用于对所述ECA模块输出的跨通道交互式特征图进行下采样操作，所述第二下采样模块用于对所述第一下采样模块输出的特征图进行下采样操作；所述第一下采样模块和所述第二下采样模块中的两个卷积层的卷积核均为1*1，所述第一下采样模块和所述第二下采样模块中的池化层用于进行最大池化操作。4.根据权利要求3所述的工件长度测量方法，其特征在于，所述第一解码网络、所述第二解码网络和所述第三解码网络的两个卷积层的卷积核均为1*1；所述第一解码网络的上采样层用于对所述第四编码网络输出的特征图进行上采样操作，得到第一上采样特征图；所述第一解码网络的拼接层用于将所述第一上采样特征图与所述特征拼接路径输出的特征图进行拼接，得到第一拼接特征图；所述第一解码网络的两个卷积层用于对所述第一拼接特征图进行连续两次卷积操作；
所述第二解码网络的上采样层用于对所述第一解码网络输出的特征图进行上采样操作，得到第二上采样特征图；所述第二解码网络的拼接层用于将所述第二上采样特征图与所述第一下采样模块输出的特征图进行拼接，得到第二拼接特征图；所述第二解码网络的两个卷积层用于对所述第二拼接特征图进行连续两次卷积操作；所述第三解码网络的上采样层用于对所述第二解码网络输出的特征图进行上采样操作，得到第三上采样特征图；所述第三解码网络的拼接层用于将所述第三上采样特征图与所述ECA模块输出的跨通道交互式特征图进行拼接，得到第三拼接特征图；所述第三解码网络的两个卷积层用于对所述第三拼接特征图进行连续两次卷积操作。5.根据权利要求1所述的工件长度测量方法，其特征在于，所述对所述分割特征图中的工件区域进行骨架细化，并根据骨架细化后的像素参数和所述待测工件图像的相机标定参数，确定待测工件的长度，具体包括：对所述分割特征图中的工件区域进行骨架细化，直到所述分割特征图中工件的宽度为一个像素点；确定骨架细化后的工件长度方向上的像素点个数；利用公式D=z*d确定所述待测工件的长度；其中，D为所述待测工件的长度；z为相机标定参数，表示尺度因子；d为所述骨架细化后的工件长度方向上的像素点个数。6.一种工件长度测量系统，其特征在于，包括：编码路径构建模块，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，张波，
申请(专利权)人：科大天工智能装备技术天津有限公司，
类型：发明
国别省市：