【摘要】：飛機(jī)已經(jīng)成為一種常見的交通工具,但是時(shí)而發(fā)生的飛行事故卻極大地威脅著人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。飛機(jī)事故發(fā)生的原因除了正常飛行帶來的疲勞損傷還有外在因素導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)腐蝕,而飛機(jī)蒙皮受損是引發(fā)一系列結(jié)構(gòu)損傷的誘因。目前,針對(duì)飛機(jī)蒙皮圖像進(jìn)行損傷檢測(cè),國(guó)內(nèi)外的研究焦點(diǎn)主要集中在搭載于便攜機(jī)器人上的人工特征提取算法,但是存在漏檢率高和不能滿足實(shí)時(shí)檢測(cè)的問題。本文提出一種基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的飛機(jī)蒙皮損傷檢測(cè)方法,能夠?qū)︼w機(jī)蒙皮損傷實(shí)現(xiàn)自動(dòng)特征提取,實(shí)現(xiàn)損傷的定位和分類功能。并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)大量圖像數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理,作為一種輔助方法協(xié)助機(jī)場(chǎng)地勤人員進(jìn)行損傷的及時(shí)檢測(cè)和維護(hù)。針對(duì)飛機(jī)蒙皮損傷檢測(cè)問題,本課題首先制作了飛機(jī)蒙皮損傷數(shù)據(jù)集。由飛行學(xué)院提供、航空博物館拍攝和網(wǎng)絡(luò)爬蟲三種方式獲得原始數(shù)據(jù)32056張。經(jīng)篩選去除質(zhì)量較差圖像,并采用數(shù)據(jù)增廣方法獲得高質(zhì)量圖像共9928張,經(jīng)人工標(biāo)定最終得到飛機(jī)蒙皮損傷數(shù)據(jù)集。本文將深度學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于飛機(jī)蒙皮損傷圖像的檢測(cè)和識(shí)別當(dāng)中,搭建了Faster R-CNN、YOLO及SSD目標(biāo)檢測(cè)模型以研究不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在飛機(jī)蒙皮損傷數(shù)據(jù)集上的檢測(cè)和分類效果,并對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過程及實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。最終,SSD以68.53%的mAP取得了最好的檢測(cè)結(jié)果。此外,針對(duì)飛機(jī)蒙皮損傷數(shù)據(jù)集中樣本不均衡、部分損傷形狀不規(guī)則難以分類和定位的問題,本文對(duì)具有良好的檢測(cè)和分類效果的SSD目標(biāo)檢測(cè)算法提出改進(jìn)措施,使用Focal loss作為新的損失函數(shù),引入傾斜預(yù)測(cè)框并將預(yù)測(cè)框的判別機(jī)制做出調(diào)整,有效改善了對(duì)難分類樣本的檢測(cè)結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP391.41;TP183;V215
【圖文】：

遇意外情況，例如鳥類的撞擊以及雷雨天氣易發(fā)生的雷擊現(xiàn)象，使得飛機(jī)蒙皮表逡逑面出現(xiàn)凹坑和雷擊等類型的損傷［３］。上述蒙皮損傷的出現(xiàn)對(duì)飛機(jī)的日常飛行安全逡逑存在著極大的威脅。圖１－１中將常見飛機(jī)蒙皮損傷進(jìn)行可視化的展示，主要的疲逡逑勞損傷類型有裂紋、劃痕、掉漆和鉚釕損傷，主要的環(huán)境損傷有雷擊和腐蝕，主逡逑要的意外損傷有穿孔和凹坑，具體的損傷類型劃分將在第三章中做出詳細(xì)的介紹。逡逑１逡逑

北京郵電大學(xué)工程碩士學(xué)位論文（３）計(jì)算圖像上每個(gè)像素的梯度，包括尺寸和方向的計(jì)算，從上物體的輪廓信息，更好地防止光照條件的干擾；逡逑（４）將圖像劃分為小的單元，ＨＯＧ方法可以把臨近的像素點(diǎn)單元，例如６邋Ｘ邋６／單元；逡逑（５）統(tǒng)計(jì)各個(gè)單元的梯度直方圖，即不同梯度的個(gè)數(shù)，形成每述符；逡逑（６）將幾個(gè)單元組成一個(gè)區(qū)間，例如５Ｘ５單元／區(qū)間，一個(gè)區(qū)單元的特征描述符串聯(lián)起來便得到該區(qū)間的ＨＯＧ特征描（７）串聯(lián)圖像內(nèi)部所有區(qū)間的ＨＯＧ特征描述符，得到最終用任務(wù)的特征向量。逡逑圖２－１為ＨＯＧ算法的流程圖表示，流程圖中詳細(xì)展示了每個(gè)步Ｉｎｐｕｔ邋丨邋ｍａｇｅ逡逑、—

圖２－２ＤＰＭ特征定義逡逑ＤＰＭ與ＨＯＧ的不同之處在于，ＤＰＭ取消了邋ＨＯＧ中區(qū)間的概念，僅僅單元，并且對(duì)當(dāng)前的單元和其相鄰的四個(gè)單元一起做歸一化處理。梯度的以計(jì)算為帶符號(hào)（０－３６０°）或無符號(hào)（０－１８０°）梯度方向，具體取決于目標(biāo)。逡逑ＤＰＭ采用了有符號(hào)和無符號(hào)梯度相結(jié)合的策略，通過滑動(dòng)窗口進(jìn)行特征，保證提取到的特征的完整性。在尺度的拓展上，應(yīng)用構(gòu)建金字塔的方法的維度進(jìn)行搜索，充分構(gòu)建特征完備的描述符。ＤＰＭ算法首先將特征圖型匹配以獲得濾波圖像，然后做變換響應(yīng)并且將錨點(diǎn)的位置用作參考位將得到的特征與圖像的真實(shí)特征進(jìn)行匹配，用模型相對(duì)最優(yōu)位置的偏離損判斷模型得分的依據(jù)，從而計(jì)算得到響應(yīng)得分。逡逑ｓｃｏｒｅ（ｘ0，ｙ0，／0）邋＝邋ｉ？0，ｉ0（ｘ0，ｙ0）邋＋邋Ｉｆ＝１Ｄｕ0＿Ａ（２（ｘ0，ｙ0）邋＋邋ｖｔ）邋＋邋ｂ邋（２－１）逡逑公式（２－１）代表的意義是特征在尺度為Ｚ。的層時(shí)，以0Ｑ，ｙＱ）坐標(biāo)作為錨點(diǎn)逡逑測(cè)分?jǐn)?shù)。公式的右邊表示根模型的檢測(cè)分?jǐn)?shù)。由于同一個(gè)目標(biāo)

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本文編號(hào)：2786253