JOURNAL OF LIGHT INDUSTRY

CN 41-1437/TS  ISSN 2096-1553

基于改进Mask R-CNN模型的粘连烟丝识别方法

张伟伟 姬远鹏 元春波 王君婷 齐晓任 张卫正 李萌 饶智

张伟伟, 姬远鹏, 元春波, 等. 基于改进Mask R-CNN模型的粘连烟丝识别方法[J]. 轻工学报, 2024, 39(5): 78-85. doi: 10.12187/2024.05.009
引用本文: 张伟伟, 姬远鹏, 元春波, 等. 基于改进Mask R-CNN模型的粘连烟丝识别方法[J]. 轻工学报, 2024, 39(5): 78-85. doi: 10.12187/2024.05.009
ZHANG Weiwei, JI Yuanpeng, YUAN Chunbo, et al. Adhesive tobacco shreds recognition method based on improved Mask R-CNN model[J]. Journal of Light Industry, 2024, 39(5): 78-85. doi: 10.12187/2024.05.009
Citation: ZHANG Weiwei, JI Yuanpeng, YUAN Chunbo, et al. Adhesive tobacco shreds recognition method based on improved Mask R-CNN model[J]. Journal of Light Industry, 2024, 39(5): 78-85. doi: 10.12187/2024.05.009

基于改进Mask R-CNN模型的粘连烟丝识别方法

    作者简介: 张伟伟(1986—),女,河南省驻马店市人,郑州轻工业大学副教授,博士,主要研究方向为烟草信息化、深度学习。E-mail:anqikeli@126.com;
    通讯作者: 饶智,403329531@qq.com
  • 基金项目: 河南省科技攻关项目(242102110334)
    云南中烟工业有限责任公司重点项目(JB2022YL02)
    河南省高等学校重点科研项目(24B520039)

  • 中图分类号: TS452.4;TP399

Adhesive tobacco shreds recognition method based on improved Mask R-CNN model

    Corresponding author: RAO Zhi, 403329531@qq.com
  • Received Date: 2023-11-09
    Accepted Date: 2023-12-29
    Available Online: 2024-10-15

    CLC number: TS452.4;TP399

  • 摘要: 为精准识别并高效分割粘连烟丝,提出一种基于改进掩码区域卷积神经网络模型(Mask R-CNN)的粘连烟丝识别方法。首先,采集粘连烟丝图像,通过图像增强操作将数据集扩充到训练模型所需的样本数量;其次,在Mask R-CNN模型的基础上对训练样本中的粘连烟丝图像进行边缘特征提取、分形特征提取,获得更清晰、连续的图像边缘特征信息和纹理特征信息;再次,将原始特征、边缘特征、分形特征进行融合以充分利用不同层次的特征信息,丰富底层特征;最后,通过引入混合注意力机制关注特征图的通道和空间维度,从而提高粘连烟丝识别的效率和准确性。模型性能对比结果表明:基于改进Mask R-CNN模型的识别方法的平均交并比(Avg.MIoU)为85.29%,类别平均像素准确率(Avg.MPA)为84.33%,其能够快速、准确地识别并分割出单根烟丝,识别效果优于Mask R-CNN和DeepLabV3+模型识别方法,可为后续烟丝宽度检测提供技术支持。
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  • 通讯作者:  饶智, 403329531@qq.com
  • 收稿日期:  2023-11-09
  • 修回日期:  2023-12-29
  • 刊出日期:  2024-10-15
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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张伟伟, 姬远鹏, 元春波, 等. 基于改进Mask R-CNN模型的粘连烟丝识别方法[J]. 轻工学报, 2024, 39(5): 78-85. doi: 10.12187/2024.05.009
引用本文: 张伟伟, 姬远鹏, 元春波, 等. 基于改进Mask R-CNN模型的粘连烟丝识别方法[J]. 轻工学报, 2024, 39(5): 78-85. doi: 10.12187/2024.05.009
ZHANG Weiwei, JI Yuanpeng, YUAN Chunbo, et al. Adhesive tobacco shreds recognition method based on improved Mask R-CNN model[J]. Journal of Light Industry, 2024, 39(5): 78-85. doi: 10.12187/2024.05.009
Citation: ZHANG Weiwei, JI Yuanpeng, YUAN Chunbo, et al. Adhesive tobacco shreds recognition method based on improved Mask R-CNN model[J]. Journal of Light Industry, 2024, 39(5): 78-85. doi: 10.12187/2024.05.009

基于改进Mask R-CNN模型的粘连烟丝识别方法

    作者简介:张伟伟(1986—),女,河南省驻马店市人,郑州轻工业大学副教授,博士,主要研究方向为烟草信息化、深度学习。E-mail:anqikeli@126.com
    通讯作者: 饶智, 403329531@qq.com
  • 1. 郑州轻工业大学 计算机科学与技术学院, 河南 郑州 450001;
  • 2. 浙江中烟工业有限责任公司 宁波卷烟厂, 浙江 宁波 315504;
  • 3. 湖北中烟工业有限责任公司 技术中心, 湖北 武汉 430040;
  • 4. 河南省烟草公司安阳市公司, 河南 安阳 455002;
  • 5. 郑州轻工业大学 烟草科学与工程学院, 河南 郑州 450001;
  • 6. 红云红河烟草(集团)有限责任公司, 云南 昆明 650032
基金项目:  河南省科技攻关项目(242102110334)云南中烟工业有限责任公司重点项目(JB2022YL02)河南省高等学校重点科研项目(24B520039)

摘要: 为精准识别并高效分割粘连烟丝,提出一种基于改进掩码区域卷积神经网络模型(Mask R-CNN)的粘连烟丝识别方法。首先,采集粘连烟丝图像,通过图像增强操作将数据集扩充到训练模型所需的样本数量;其次,在Mask R-CNN模型的基础上对训练样本中的粘连烟丝图像进行边缘特征提取、分形特征提取,获得更清晰、连续的图像边缘特征信息和纹理特征信息;再次,将原始特征、边缘特征、分形特征进行融合以充分利用不同层次的特征信息,丰富底层特征;最后,通过引入混合注意力机制关注特征图的通道和空间维度,从而提高粘连烟丝识别的效率和准确性。模型性能对比结果表明:基于改进Mask R-CNN模型的识别方法的平均交并比(Avg.MIoU)为85.29%,类别平均像素准确率(Avg.MPA)为84.33%,其能够快速、准确地识别并分割出单根烟丝,识别效果优于Mask R-CNN和DeepLabV3+模型识别方法,可为后续烟丝宽度检测提供技术支持。

English Abstract

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