基于深度学习的航空发动机凸台检测系统
发布时间：2021-01-04 02:01
现如今高速发展的智能化生产领域中,目标检测算法逐渐成为许多计算机视觉研究中的重要课题。基于深度学习理论的目标检测任务旨在帮助人类能够高效且快速的找到需要定位的物体,便于能够更加准确地分辨物体的各种不同状况。现代航空发动机内部凸台部位的检修工作存在着很大的难点。针对航空发动机内部凸台部位检测问题,本论文利用目标检测SSD（Single Shot MultiBox Detector）算法模型进行定位检测,并通过嵌入式以及多种外设硬件设计了一套内窥镜式目标检测系统用以配合检测算法进行定位。本论文首先以树莓派为主要控制单元,结合CSI摄像头、舵机和操控杆传感器搭建好了凸台数据采集单元,可以实现不同的方位以及任意角度的采集过程。然后介绍该算法的工作原理、网络架构以及主要突出改进,分析得出SSD算法模型的优缺点。通过联系本论文中待检测的特殊目标,从而提出以下改进:1、通过图像增强策略以及数据增强策略来对采集得到的凸台数据集进行处理,使得凸台的各类边界信息以及细节能够更好的表现出来,增加数据集的多样性。将处理后的数据集送入到检测算法中可以有效的避免拟合现象,并且可以提高模型对于凸台的检测精度。2、改...
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
树莓派实物图
基于深度学习的航空发动机凸台检测系统8它是一款基于ARM的微型主板，采用SD卡的形式作为自身的内存结构，主板外围有两个USB接口以及一个网络端口，可连接键盘、鼠标和网线，同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和HDMI高清视频输出接口，可以运行Linux系统和windowsIOT系统，然后可以运行这些系统之上的应用程序，可以应用于嵌入式和物联网领域，也可以作为小型的服务器，完成一些特定的功能。树莓派的核心配件CPU是一个拥有1.2GHz频率的四核ARMCortex-A53处理器，它的内存一共有256MB。树莓派与常见的51单片机和STM32单片机等一系列嵌入式控制器相比较而言，不但可以完成对相应的IO引脚进行控制之外，而且树莓派中有着功能强大的操作系统，因此还可以进行复杂度更高的任务管理和调度任务，可以使用树莓派开发更多功能复杂的应用。树莓派还具备WiFi功能和蓝牙的低能耗功能，确保其功能的发挥，并保证为USB端口连接的其它耗电设备供电。树莓派所提供的开发语言不止仅仅局限在C语言，它为使用者提供了很大的自由发挥空间，能够使用更多的应用。树莓派通过底层的硬件和开发的应用程序相配合，能够实现现如今物联网的控制和管理；也可以不去利用树莓派的各类IO端口，单纯的使用树莓派来构建一个简单的网络服务器，用来进行一些简易的测试、开发和服务等功能[21]。树莓派与常用的PC端平台相比，能够提供大量IO引脚去操控各种不同功能的外设装置。这个功能在常用的PC端是无法实现的。2.2.2摄像头采集单元本论文中使用CSI摄像头模块进行凸台数据的采集工作，如图2-3所示。图2-3系统实物图Fig.2-3SystemphysicalpictureCSI摄像头是一款具有MIPI-CSI类型接口的Apalis计算机模块，MIPI-CSI
青岛科技大学研究生学位论文9接口的数据传输方式采用的是差分信号进行传输，因此在抗干扰能力上具有较高的能力，该接口能够降低树莓派功耗，提高数据传输量和减少树莓派PCB占位空间，是一种专门为移动设备进行优化的接口。CSI摄像头能够应用在计算机视觉类实验上，可以充分发挥出计算机的性能优势，不但能够运用在神经网络的实验中，而且在其他使用GPU处理器的OpenCV高级图像处理中也有着广泛的应用空间。CSI摄像头主要采用的传感器是OmniVisionOV5640。OV5640只需要输入低电压就能够实现高性能、百万级像素的图像采集类型的传感器。CSI摄像头模块5MPOV5640通过24线0.5mm间距的FFC排线连接V1.1Ixora载板上的MIPI-CSI接口。为了实现摄像头能够进行多角度的移动拍摄，采用两个舵机模块和硬纸板制作一个云台设备用以放置摄像头。舵机又可以被称做伺服电机，它主要有一个输出轴来控制整个舵机的运转角度。当舵机接收到控制信号时，输出轴就会发生转动，可以可以控制舵机按照指定的角度旋转。本实验利用树莓派上使用Python对多个舵机进行控制，设计制作一个支持多角度定位拍照的云台[22]。树莓派是不能直接输出模拟电信号的，因此本论文使用树莓派上的GPIO接口产生一个50Hz的脉冲频率，利用脉宽调制（PWM）方法来对舵机进行控制[23]，通过制作一个固定频率的数字信号，改变其脉冲宽度实现对输出电压的大小控制，如图2-4所示为舵机控制原理图。图2-4舵机控制原理图Fig.2-4Steeringgearcontrolschematicdiagram本论文中，选用两个舵机分别作为摄像头云台的仰角方位舵机和平移方位舵
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于深度增强学习的软件定义网络路由优化机制[J]. 兰巨龙,于倡和,胡宇翔,李子勇. 电子与信息学报. 2019(11)
[2]An improved binarization algorithm of wood image defect segmentation based on non-uniform background[J]. Wei Luo,Liping Sun. Journal of Forestry Research. 2019(04)
[3]智能手机传感器在中学物理实验中的应用综述[J]. 饶迪,程敏熙,李锡均. 物理通报. 2019(04)
[4]基于深度学习的目标检测框架进展研究[J]. 寇大磊,权冀川,张仲伟. 计算机工程与应用. 2019(11)
[5]自动化无损检测技术及其应用[J]. 徐渠. 科学技术创新. 2018(32)
[6]一种改进的基于幂线性单元的激活函数[J]. 骆训浩,李培华. 计算机应用研究. 2019(10)
[7]基于残差网络的图像超分辨率算法改进研究[J]. 麻旋,戴曙光. 软件导刊. 2018(04)
[8]面向深度学习过拟合问题的神经网络模型[J]. 刘丹枫,刘建霞. 湘潭大学自然科学学报. 2018(02)
[9]应用于Android平台移动设备群签名的性能分析[J]. 曹思聪,孙可. 沈阳师范大学学报(自然科学版). 2017(02)
[10]General, practical, and accurate models for the performance analysis of cache cascades[J]. Haoqiu HUANG,Lanlan RUI,Weiwei ZHENG,Danmei NIU,Xuesong QIU. Science China（Information Sciences）. 2017(04)
博士论文
[1]印刷图像在线检测的算法研究与系统实现[D]. 尚会超.华中科技大学 2006
本文编号：2955924
【文章来源】：青岛科技大学山东省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
树莓派实物图
基于深度学习的航空发动机凸台检测系统8它是一款基于ARM的微型主板，采用SD卡的形式作为自身的内存结构，主板外围有两个USB接口以及一个网络端口，可连接键盘、鼠标和网线，同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和HDMI高清视频输出接口，可以运行Linux系统和windowsIOT系统，然后可以运行这些系统之上的应用程序，可以应用于嵌入式和物联网领域，也可以作为小型的服务器，完成一些特定的功能。树莓派的核心配件CPU是一个拥有1.2GHz频率的四核ARMCortex-A53处理器，它的内存一共有256MB。树莓派与常见的51单片机和STM32单片机等一系列嵌入式控制器相比较而言，不但可以完成对相应的IO引脚进行控制之外，而且树莓派中有着功能强大的操作系统，因此还可以进行复杂度更高的任务管理和调度任务，可以使用树莓派开发更多功能复杂的应用。树莓派还具备WiFi功能和蓝牙的低能耗功能，确保其功能的发挥，并保证为USB端口连接的其它耗电设备供电。树莓派所提供的开发语言不止仅仅局限在C语言，它为使用者提供了很大的自由发挥空间，能够使用更多的应用。树莓派通过底层的硬件和开发的应用程序相配合，能够实现现如今物联网的控制和管理；也可以不去利用树莓派的各类IO端口，单纯的使用树莓派来构建一个简单的网络服务器，用来进行一些简易的测试、开发和服务等功能[21]。树莓派与常用的PC端平台相比，能够提供大量IO引脚去操控各种不同功能的外设装置。这个功能在常用的PC端是无法实现的。2.2.2摄像头采集单元本论文中使用CSI摄像头模块进行凸台数据的采集工作，如图2-3所示。图2-3系统实物图Fig.2-3SystemphysicalpictureCSI摄像头是一款具有MIPI-CSI类型接口的Apalis计算机模块，MIPI-CSI
青岛科技大学研究生学位论文9接口的数据传输方式采用的是差分信号进行传输，因此在抗干扰能力上具有较高的能力，该接口能够降低树莓派功耗，提高数据传输量和减少树莓派PCB占位空间，是一种专门为移动设备进行优化的接口。CSI摄像头能够应用在计算机视觉类实验上，可以充分发挥出计算机的性能优势，不但能够运用在神经网络的实验中，而且在其他使用GPU处理器的OpenCV高级图像处理中也有着广泛的应用空间。CSI摄像头主要采用的传感器是OmniVisionOV5640。OV5640只需要输入低电压就能够实现高性能、百万级像素的图像采集类型的传感器。CSI摄像头模块5MPOV5640通过24线0.5mm间距的FFC排线连接V1.1Ixora载板上的MIPI-CSI接口。为了实现摄像头能够进行多角度的移动拍摄，采用两个舵机模块和硬纸板制作一个云台设备用以放置摄像头。舵机又可以被称做伺服电机，它主要有一个输出轴来控制整个舵机的运转角度。当舵机接收到控制信号时，输出轴就会发生转动，可以可以控制舵机按照指定的角度旋转。本实验利用树莓派上使用Python对多个舵机进行控制，设计制作一个支持多角度定位拍照的云台[22]。树莓派是不能直接输出模拟电信号的，因此本论文使用树莓派上的GPIO接口产生一个50Hz的脉冲频率，利用脉宽调制（PWM）方法来对舵机进行控制[23]，通过制作一个固定频率的数字信号，改变其脉冲宽度实现对输出电压的大小控制，如图2-4所示为舵机控制原理图。图2-4舵机控制原理图Fig.2-4Steeringgearcontrolschematicdiagram本论文中，选用两个舵机分别作为摄像头云台的仰角方位舵机和平移方位舵
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于深度增强学习的软件定义网络路由优化机制[J]. 兰巨龙,于倡和,胡宇翔,李子勇. 电子与信息学报. 2019(11)
[2]An improved binarization algorithm of wood image defect segmentation based on non-uniform background[J]. Wei Luo,Liping Sun. Journal of Forestry Research. 2019(04)
[3]智能手机传感器在中学物理实验中的应用综述[J]. 饶迪,程敏熙,李锡均. 物理通报. 2019(04)
[4]基于深度学习的目标检测框架进展研究[J]. 寇大磊,权冀川,张仲伟. 计算机工程与应用. 2019(11)
[5]自动化无损检测技术及其应用[J]. 徐渠. 科学技术创新. 2018(32)
[6]一种改进的基于幂线性单元的激活函数[J]. 骆训浩,李培华. 计算机应用研究. 2019(10)
[7]基于残差网络的图像超分辨率算法改进研究[J]. 麻旋,戴曙光. 软件导刊. 2018(04)
[8]面向深度学习过拟合问题的神经网络模型[J]. 刘丹枫,刘建霞. 湘潭大学自然科学学报. 2018(02)
[9]应用于Android平台移动设备群签名的性能分析[J]. 曹思聪,孙可. 沈阳师范大学学报(自然科学版). 2017(02)
[10]General, practical, and accurate models for the performance analysis of cache cascades[J]. Haoqiu HUANG,Lanlan RUI,Weiwei ZHENG,Danmei NIU,Xuesong QIU. Science China（Information Sciences）. 2017(04)
博士论文
[1]印刷图像在线检测的算法研究与系统实现[D]. 尚会超.华中科技大学 2006
本文编号：2955924
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/2955924.html
