金属矿山 ›› 2024, Vol. 53 ›› Issue (01): 149-157.
卢才武1,2 宋义良1,2 江 松1,2,3 章 赛1,2 王 懋4 纪 凡1,2
LU Caiwu1,2 SONG Yiliang1,2 JIANG Song1,2,3 ZHANG Sai1,2 WANG Mao4 JI Fan1,2 #br#
摘要: 煤岩图像语义分割技术是煤岩界面识别的重要研究方向,现有的语义分割模型通常依赖于大样本数据 集进行训练,然而目前已标注的煤岩图像数据样本难以获取,并且缺乏公开数据集。 针对以上问题,提出了一种基于 改进 U-net 模型的样本煤岩界面图像分割模型。 将裁剪后具有更强特征提取能力且结构上更为简单的 VGG16 替换 U-net 的原始骨干特征提取网络,提升对图像信息的特征提取能力并获得更快的训练速度,在 U-net 网络的跳跃连接 和解码器上采样部分引入注意力机制模块,对提取的特征层进行处理,提升模型对煤岩界面图像关键特征的提取能 力,提高分割精度。 使用迁移学习方法对改进的模型进行预训练,提高模型泛化能力同时避免过拟合,使模型更适用 于小样本数据集训练。 通过使用自制的煤岩界面数据集对所改进的网络模型性能进行验证,并将该模型与经典 Unet、DeepLabv3+、PspNet、HrNet 网络模型进行了对比。 试验结果表明:在同样使用由 125 幅煤岩界面图片构建的小样 本数据集进行训练的情况下,所提改进模型相较于经典 U-net 模型在分割精确度和检测效率方面都有显著提升,模型 精确度提高了 1. 84%,平均交并比提高了 5. 34%,类别平均像素准确率提高了 0. 48%,检测速度增幅为 5. 3%。 同时, 与其他网络模型相比,所提改进模型在小样本煤岩界面图像的语义分割中优势显著,表明所提改进思路的有效性。