1。介绍gydF4y2Ba
在高层建筑的维护,一个重要的目标是关注供水系统的完整性和预防水污染。铸铁广泛用于供水和废物处理系统由于强度高的优点。因为不锈钢管道通常逐渐淡出人们的视线在国内管道工程,因为他们的高费用gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba),腐蚀是一种普遍观察到的结构性破坏。gydF4y2Ba
腐蚀(见图gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba)可以被定义为一个化学过程由化学和电化学反应引起的。这种现象通常观察到在环境条件具有高水平的水分。有不同类型的通用发生腐蚀等腐蚀均匀分布nonprotective片生锈和点蚀是一个局部的腐蚀作用[gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba]。腐蚀带来的破坏金属管道表面,因此导致减少管使用寿命,增加建设维护成本(gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba]。在某些情况下,这一缺陷可能强烈影响住户的健康由于水质的恶化。因此,腐蚀应确认及时通过定期调查,确保管道系统的完整性和建立有效的维护策略。gydF4y2Ba
在管子表面腐蚀领域。gydF4y2Ba
在越南,以及在许多其他国家,人类检查员执行的手动方法通常用于供水条件评估/废物处置系统。明确指出,刘等人。gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba和车队旅之行和Jahanshahi艾莎跟gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba),这些手册的方法是劳动密集型的,耗费时间。腐蚀区域可以被忽视的管道系统,很难达到,观察视觉。此外,数据处理和报告的过程也很乏味的人类技术人员。因此,有一个实际的需要想出一个更有效率和准确管情况调查的方法。gydF4y2Ba
虽然有广泛的现有管道检验方法(如漏磁、超声波测试,和外部腐蚀直接评价),这些方法都有局限性包括设备成本高,限制范围的检查,和无能的检测小点蚀区域(gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba]。考虑到大量的管道系统和有限的访问调查需要复杂的设备在发展中国家,迫切需要一个高效和低成本的解决方案,定期对管道系统的调查情况。最近,数字图像处理获得了一个伟大的关注在结构健康监测领域的(gydF4y2Ba
6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
7gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
特别是图像处理技术可以有效地用来调查检测缺陷管道的外表面或其他金属结构包括腐蚀和裂纹gydF4y2Ba
8gydF4y2Ba]。伊萨克·et al。gydF4y2Ba
9gydF4y2Ba]依赖统计测量的图像像素量化点状腐蚀。崔和金gydF4y2Ba
10gydF4y2Ba)确定基于形态学腐蚀表面的腐蚀;特征图像的颜色、纹理和形状是用于识别腐蚀。模型分类腐蚀和noncorroded表面使用纹理描述符从灰度共生矩阵法和图像颜色提出了Medeiros et al。gydF4y2Ba
11gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
基于分水岭分割方法被使用在gydF4y2Ba
12gydF4y2Ba腐蚀缺陷的评级);腐蚀区域的面积比例是用于确定缺陷的等级。伊德里斯和魔法师gydF4y2Ba
13gydF4y2Ba)图像基于过滤器图像增强和神经网络用于腐蚀检查。儿子et al。gydF4y2Ba
14gydF4y2Ba)提出了一种基于决策树算法的模型识别生锈的钢桥的表面积。基于图像颜色模型分析和k - means聚类桥锈识别构造和验证了廖和李gydF4y2Ba
15gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
Petricca et al。gydF4y2Ba
16gydF4y2Ba相比标准的计算机视觉技术和深铁锈和nonrust检测的神经网络。深层神经网络也被刘用于腐蚀检测et al。gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba和车队旅之行和Jahanshahi艾莎跟gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba]。Safari和Shoorehdeli [gydF4y2Ba
17gydF4y2Ba)应用人工神经网络、伽柏过滤器和熵过滤管道缺陷检测。Cheriet et al。gydF4y2Ba
18gydF4y2Ba)结合专家知识和现场数据构建一个以知识为基础的系统来评估腐蚀损伤对金属管道管道。吉本斯et al。gydF4y2Ba
19gydF4y2Ba)依赖的高斯混合模型概率分类腐蚀和noncorroded区域。Bondada et al。gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba检测和定量评估对管道腐蚀损伤计算饱和值的图像像素的均值;通过图像分析,腐蚀管道可以分割区域。gydF4y2Ba
从上面的文献,可以看出,图像处理和机器学习一直是一个可行的替代方案取代人工调查的乏味的过程。根据最近的一个评论Ahuja和舒克拉(gydF4y2Ba
20.gydF4y2Ba],有增加趋势,应用计算机视觉技术对腐蚀检测。此外,由于该研究主题的重要性,探索其他图像处理和机器学习方法用于管道腐蚀检测可以在学术和实用方面非常有意义。gydF4y2Ba
在文献中报道,尽管图像纹理分析已经应用,一些先前的研究工作结合图像纹理描述符管腐蚀的认可。因此,本研究试图填补这一差距在文献中提出了一个方法用于分析相结合的水管表面纹理的统计测量颜色通道的灰度共生矩阵、灰度矩阵运行长度。基于上述特征提取的纹理描述符,支持向量机(SVM) [gydF4y2Ba
21gydF4y2Ba)是用来分类图像样本分为两类:noncorrosion(负)和腐蚀(积极的)。支持向量机用于这项研究是由于这样的事实,它已经被证实是一个健壮的工具在各种模式分类研究[gydF4y2Ba
22gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba
24gydF4y2Ba]。此外,基于svm的训练过程优化腐蚀检测模型,微分花授粉(DFP) metaheuristic就业。组成的数据集收集2000份图像样本训练和验证该方法。gydF4y2Ba
研究的其余部分组织如下。部分gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba回顾了研究材料和方法用于构造水管腐蚀检测方法。部分gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba报告实验结果和讨论。部分gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba本研究提供了一些结论。gydF4y2Ba
2。材料和方法gydF4y2Ba
2.1。图像纹理分析gydF4y2Ba
确定腐蚀领域基于二维图像样本是一项具有挑战性的任务,由于复杂的和欺骗性的特性包含各种不规则的管表面污垢和油漆等对象。因此,使用一个像素所提供的信息是绝对不够的腐蚀检测。这是因为一个像素有类似的颜色值可以属于类别的noncorrosion和腐蚀。因此,纹理信息提取一定区域的管表面可用于识别感兴趣的缺陷。本节的研究描述了使用纹理描述符用于计算水管表面的特性。gydF4y2Ba
2.1.1。统计特性的颜色通道gydF4y2Ba
,三个颜色通道的统计特性(红、绿、蓝色)图像的样本可以用来表示图像纹理。因此,一个图像在RGB颜色空间描述。它指出,除了RGB,还有其他如HSV色彩空间也可以用于腐蚀检测的任务。然而,在这项研究中,我们依靠原始RGB颜色模型得到的数码相机。让gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba是一个变量代表的颜色图像样本的水平。一阶直方图gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba(gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba)计算如下gydF4y2Ba
25gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba
(1)gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
WgydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
HgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
c代表一个颜色通道,gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
我gydF4y2BacgydF4y2Ba是像素强度值的数量吗gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba通道的cgydF4y2Ba
HgydF4y2Ba和gydF4y2Ba
WgydF4y2Ba代表图像的高度和宽度的样本,分别。gydF4y2Ba
因此,平均(gydF4y2Ba
μgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
),标准偏差(gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
)、偏态(gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
),峰态(gydF4y2Ba
ηgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
),熵(gydF4y2Ba
ρgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
)和范围(gydF4y2Ba
ΔgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
的颜色值计算如下:gydF4y2Ba
(2)gydF4y2Ba
μgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
问gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
问gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
μgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
问gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
μgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ηgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
问gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
μgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
4gydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
4gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ρgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
问gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
日志gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ΔgydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
马克斯gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
最小值gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
问在哪里= 256表示离散的颜色值的数量。gydF4y2Ba
2.1.2。应用灰度共生矩阵建立灰度共生矩阵法()gydF4y2Ba
应用灰度共生矩阵建立的(gydF4y2Ba
26gydF4y2Ba)也是一个常用的纹理描述符。采用这种技术,一个彩色图像必须先转化为灰度。应用灰度共生矩阵建立的歧视不同的图像纹理的基础上反复出现的一些灰度模式存在的纹理(gydF4y2Ba
27gydF4y2Ba]。让gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
θgydF4y2Ba
在极坐标矢量图像的样本。为每一个gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
的联合概率双灰色的水平发生在两个点分开的关系gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
计算(gydF4y2Ba
28gydF4y2Ba]。这是应用灰度共生矩阵建立简洁地显示在一个联合概率gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
在这gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
代表两个灰色的水平的概率gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba和gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba根据发生gydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
。最初的gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
通常是标准化通过以下方程:gydF4y2Ba
(3)gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
表示应用灰度共生矩阵建立规范化和gydF4y2Ba
年代gydF4y2BaPgydF4y2Ba是像素的数量。gydF4y2Ba
基于Haralick等的建议。gydF4y2Ba
29日gydF4y2Ba),四个GLCMsgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba= 1,gydF4y2Ba
θgydF4y2Ba
= 0°、45°、90°、135°可以建立。因此,角二阶矩(AM)、对比(有限公司)、相关(CR)和熵(ET)可以计算每个矩阵作为纹理描述符如下(gydF4y2Ba
28gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
29日gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba
(4)gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
有限公司gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
CRgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
μgydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
μgydF4y2Ba
YgydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
YgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
等gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
日志gydF4y2Ba
PgydF4y2Ba
δgydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
NgydF4y2BaggydF4y2Ba和灰度值的数量吗gydF4y2Ba
μgydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
μgydF4y2Ba
YgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
YgydF4y2Ba
是边际分布的均值和标准差与应用灰度共生矩阵建立规范化(gydF4y2Ba
29日gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
2.1.3。灰度运行长度(GLRL)gydF4y2Ba
加洛韦GLRL纹理描述方法提出的(gydF4y2Ba
30.gydF4y2Ba]。这个方法是非常有效地识别纹理不同的细度和已经成功地应用在各个领域的研究(gydF4y2Ba
31日gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
32gydF4y2Ba]。是因为GLRL构造基于灰度运行更频繁地观察到在一个相对较长粗纹理,纹理通常有更多的短期运行(gydF4y2Ba
33gydF4y2Ba]。一个运行周期矩阵gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba(gydF4y2Ba
i·jgydF4y2Ba)被定义为在某一方向上的次数,运行长度gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba灰色的水平gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba是观察到的gydF4y2Ba
30.gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
使用这个矩阵,短期重点(行为),长期重点(LRE),灰度不均匀性(GLN),运行长度不均匀性(RLN),并运行百分比(RP) [gydF4y2Ba
30.gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
33gydF4y2Ba可以计算)。此外,楚et al。gydF4y2Ba
34gydF4y2Ba)提出了指数的低灰度强调的重点(LGRE)和高灰度跑(HGRE)。Dasarathy和持有人gydF4y2Ba
35gydF4y2Ba)提出了计算短期的低灰度强调(SRLGE),短期内的高灰度强调(SRHGE),长期的低灰度强调(LRLGE),和长期的高灰度强调(LRHGE)。总结了以上指标表gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba。指出,一个运行长度矩阵计算为每个方向的集合gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
°gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
45gydF4y2Ba
°gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
90年gydF4y2Ba
°gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
135年gydF4y2Ba
°gydF4y2Ba
和每个矩阵的结果在11 GLRL-based特性。因此,功能的总数从GLRL矩阵获得11×4 = 44。gydF4y2Ba
使用GLRL纹理描述符。gydF4y2Ba
| 描述符gydF4y2Ba |
符号gydF4y2Ba |
方程gydF4y2Ba |
| 短期重点gydF4y2Ba |
行为gydF4y2Ba |
行为gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
|
| 长期的重点gydF4y2Ba |
LREgydF4y2Ba |
LREgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
|
| 灰度不均匀性gydF4y2Ba |
GLNgydF4y2Ba |
GLNgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
|
| 运行长度不均匀性gydF4y2Ba |
RLNgydF4y2Ba |
RLNgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
|
| 运行百分比gydF4y2Ba |
RPgydF4y2Ba |
RPgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
|
| 低灰度运行的重点gydF4y2Ba |
LGREgydF4y2Ba |
LGREgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
|
| 的高灰度运行重点gydF4y2Ba |
HGREgydF4y2Ba |
HGREgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
|
| 短期的低灰度强调gydF4y2Ba |
SRLGEgydF4y2Ba |
SRLGEgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
|
| 短期的高灰度强调gydF4y2Ba |
SRHGEgydF4y2Ba |
SRHGEgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
|
| 长期的低灰度强调gydF4y2Ba |
LRLGEgydF4y2Ba |
LRLGEgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
|
| 长期的高灰度强调gydF4y2Ba |
LRHGEgydF4y2Ba |
LRHGEgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
|
请注意gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba和gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba是灰色的数量水平和最大运行长度,分别。让gydF4y2Ba
NgydF4y2BargydF4y2Ba和gydF4y2Ba
NgydF4y2BapgydF4y2Ba运行的总数和图像中像素的数量,分别。gydF4y2Ba
2.2。计算智能方法gydF4y2Ba
2.2.1。支持向量机(SVM)gydF4y2Ba
支持向量机,中描述gydF4y2Ba
21gydF4y2Ba),是一个健壮的模式识别方法建立在统计学习理论。由于手头的任务是将一组输入功能gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba分为两类的gydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
kgydF4y2Ba=−1 (noncorrosion)和gydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
kgydF4y2Ba= + 1(腐蚀),支持向量机模型构造决定表面分离输入空间分成两个独特的区域描述两种不同的两类。支持向量机算法旨在识别决策边界这类之间的差距是尽可能大gydF4y2Ba
36gydF4y2Ba]。此外,SVM使用内核方法将非线性分类任务转化为一个线性。SVM模型首先将输入数据从原始空间映射到一个高维特征空间内的数据可以由一个超平面(见图gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
的数据分类过程支持向量机模型。gydF4y2Ba
SVM训练过程可以制定如下约束优化问题gydF4y2Ba
36gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba
(5)gydF4y2Ba
最小化gydF4y2Ba
JgydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
wgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
egydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
wgydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
wgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
cgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
egydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
受到gydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
wgydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
φgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
bgydF4y2Ba
≥gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
egydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
…gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
egydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
≥gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
wgydF4y2Ba
∈gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba
ngydF4y2Ba分类超平面的法向量,gydF4y2Ba
bgydF4y2Ba
∈gydF4y2Ba
RgydF4y2Ba模型偏差;gydF4y2Ba
egydF4y2Ba
kgydF4y2Ba≥0称为松弛变量;c代表一个点球的常数;和gydF4y2Ba
φgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
来自输入空间的非线性映射到高维特征空间。gydF4y2Ba
在构建的支持向量机模型,它不需要获得的显式形式gydF4y2Ba
φgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
。相反,只有的点积gydF4y2Ba
φgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
在输入空间是必需的,并表示通过核函数如下所示:gydF4y2Ba
(6)gydF4y2Ba
KgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
φgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
TgydF4y2Ba
φgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
径向基函数(RBF)内核函数(gydF4y2Ba
37gydF4y2Ba是通常用于数据分类;它的函数形式如下所示:gydF4y2Ba
(7)gydF4y2Ba
KgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
经验值gydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
是一个免费的参数。gydF4y2Ba
因此,用于数据分类的支持向量机模型简洁地给出如下:gydF4y2Ba
(8)gydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
标志gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
SVgydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
ygydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
KgydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
bgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
表示解决上述约束优化的对偶形式。SV是支持向量的个数的数量gydF4y2Ba
αgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
>gydF4y2Ba
0gydF4y2Ba
。gydF4y2Ba
2.2.2。微分花授粉(DFP)gydF4y2Ba
如前一节所示,模型训练和支持向量机模型的预测阶段依赖于一个适当的选择的hyperparameters包括惩罚系数(c)和核函数参数(gydF4y2Ba
σgydF4y2Ba
)。第一个hyperparameter影响刑罚对数据样本偏离既定的决定表面;后来hyperparameter指定的决定的光滑表面。因为这个问题hyperparameter选择可以制定一个优化问题(gydF4y2Ba
38gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba
40gydF4y2Ba),本研究采用DFP metaheuristic优化支持向量机的模型训练阶段。gydF4y2Ba
DFP,提出了gydF4y2Ba
41gydF4y2Ba),是一个基于metaheuristic相结合的优势标准差分进化(DE)算法(gydF4y2Ba
42gydF4y2Ba(FPA)[]和花授粉算法gydF4y2Ba
43gydF4y2Ba]。采用混合metaheuristic包含三个主要步骤:初始化人口的成员,成员的位置改变,成本函数的评估。每个成员的DFP metaheuristic提出作为一个数值向量组成的两种SVM hyperparameters。在第一步中,所有人口成员中随机生成的可行域。在第二步中,群体成员的位置改变了局部和全局搜索阶段。在下一步中,每个成员的成本函数是计算和贪婪的选择算子执行更新DFP人口的位置。gydF4y2Ba
第二步的DFP包括FPA-based全球授粉算子和当地授粉DE-based算子。一个转换概率gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
0.8gydF4y2Ba
用于管理这两个运营商的频率(gydF4y2Ba
43gydF4y2Ba]。FPA-based全球授粉和当地授粉DE-based运营商提出了如下:gydF4y2Ba
FPA-based全球授粉:gydF4y2Ba
(9)gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
试验gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
DFPgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba
⋅gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
DFPgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
最好的gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
g是当代的索引,gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
试验gydF4y2Ba
是一个试验方案,gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
DFPgydF4y2Ba
表示当前人口的一个解决方案,gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
最好的gydF4y2Ba
代表的是最好的解决方案,gydF4y2Ba
lgydF4y2Ba代表一个随机数产生的税收分布(gydF4y2Ba
43gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
当地授粉DE-based修改当前成员通过创建一个突变花和交叉花根据以下方程:gydF4y2Ba
创建一个突变花:gydF4y2Ba
(10)gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
DFPgydF4y2Ba
突变gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
DFPgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
FgydF4y2Ba
⋅gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
DFPgydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
xgydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
3gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
DFPgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
rgydF4y2Ba1,gydF4y2Ba
rgydF4y2Ba2,gydF4y2Ba
rgydF4y2Ba3三个随机整数gydF4y2Ba
FgydF4y2Ba代表一个突变的比例因子是从一个高斯分布= 0.5均值和标准差= 0.15 (gydF4y2Ba
41gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
创建一个交叉花:gydF4y2Ba
(11)gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
DFPgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
交叉gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
突变gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
如果gydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
≤gydF4y2Ba
Cr或gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
rnbgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
DFPgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
如果gydF4y2Ba
rgydF4y2Ba
和gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
>gydF4y2Ba
Cr和gydF4y2Ba
jgydF4y2Ba
≠gydF4y2Ba
rnbgydF4y2Ba
我gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
其中Cr = 0.8是交叉概率(gydF4y2Ba
44gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
2.3。收集图像样本gydF4y2Ba
因为SVM是一个监督机器学习算法,数据集组成的2000图像样本的收集管表面与地面真理标签构建基于SVM腐蚀检测模型。是适当的注意,两个标签的图像样本的数量noncorrosion(负类)和腐蚀(积极类)都是1000。已调查期间收集的数字图像样本的一些高层建筑在城市岘港(越南)。使用的数码相机是佳能EOS M10 18-megapixel决议,和图像手动通过人类的检查员。gydF4y2Ba
因此,图像样本的两个标签noncorrosion(标签=−1)和腐蚀(标签= + 1)已经准备基于svm分类过程。为了加速纹理计算过程,图像样本的大小已经将50×50像素。因此,图像裁剪操作执行生成图像样本用来训练支持向量机模型。收集到的图像设置如图gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
收集到的图像样本:(a) noncorrosion类和(b)腐蚀类。gydF4y2Ba
2.4。提出杂交图像处理和Metaheuristic-Optimized支持向量机的管道腐蚀检测gydF4y2Ba
本节的研究描述了新开发的结构混合模型的图像处理和metaheuristic-optimized SVM对管道腐蚀检测。命名为MO-SVM-PCD,该模型是结合图像纹理分析和metaheuristic-optimized机器学习方法。正如前面提到的,颜色的统计测量通道,GLCM, GLRL用于从图像中提取texture-based特征样本。混合模型依赖于支持向量机分类数据样本的类别noncorrosion和腐蚀。此外,DFP metaheuristic被用来优化基于svm训练和预测阶段。MO-SVM-PCD模型的总体结构如图gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba。模型结构可以划分为两个分开的模块:计算基于支持向量机的图像纹理和数据分类。第一个模块是在Visual c# . net构建;第二个模块是在MATLAB开发的。gydF4y2Ba
提出MO-SVM-PCD模型用于管道腐蚀检测。gydF4y2Ba
在第一个模块,基于统计分析的图像纹理描述符的颜色通道,GLCM, GLRL计算数值特征图像样本。为每个三个颜色通道(红、绿、蓝),六个统计测量的意思是,标准差,偏态、峰态,熵,计算范围。因此,数值特征的总数从上述统计指标中提取图像的样本6×3 = 18。随后,群特征从四个同现矩阵中提取对应的方向0°、45°、90°、135°计算。因为角二阶矩的四个指标,对比,相关性,熵是获得从一个同现矩阵,GLCM-based特性的总数是4×4 = 16。gydF4y2Ba
此外,每个GLRL矩阵收益率11行为的性质,LRE, GLN, RLN, RP, LGRE, HGRE, SRLGE, SRHGE LRLGE, LRHGE。因此,如前所述,GLRL-based特性的数量是4×11 = 44。因此,每个图像样本的特征是一个特征向量在18 + 16 + 44 = 78元素。这个模块可以计算纹理的图像用于说明目的,可以从一批图像提取特征构造训练和测试样本数值数据集。gydF4y2Ba
当计算模块的功能是完成,数据集组成的2000个数据样本和78输入功能准备进一步分析。这个数据集有两个类输出:−1意义noncorrosion(负类)和+ 1意义腐蚀(积极类)。此外,对于标准化的数据范围和提高数据建模过程,数值数据集预处理的z分数数据标准化gydF4y2Ba
45gydF4y2Ba]。z分数数据归一化方程给出如下:gydF4y2Ba
(12)gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
锌gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
ogydF4y2Ba
−gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
XgydF4y2BaogydF4y2Ba和gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba锌gydF4y2Ba代表原始和标准化的输入变量,分别gydF4y2Ba
米gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba和gydF4y2Ba
年代gydF4y2Ba
XgydF4y2Ba的平均值和标准偏差表示原始输入变量,分别。gydF4y2Ba
随后,归一化数据集随机分为两个子集:培训组(70%)和测试组(30%)。第一个数据子集是用于模型训练;后来的数据子集被预留给模型测试。采用的训练数据集是基于svm数据分类模块概括腐蚀识别模型。此外,DFP整合利用SVM模型hyperparameters包括惩罚系数和RBF内核参数。值得一提的是,支持向量机模型运行通过MATLAB统计和机器学习的帮助工具箱(gydF4y2Ba
46gydF4y2Ba];此外,DFP和DFP的杂交和支持向量机模型在MATLAB构造的作者。gydF4y2Ba
如图gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba,这两种SVM hyperparameters随机初始化第一代(gydF4y2Ba
ggydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
)。使用本地和全球授粉运营商,SVM的DFP算法逐步引导人口hyperparameters探索搜索空间,并找出更好的解决方案。基于先前的研究中参数设置的指导(gydF4y2Ba
44gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
47gydF4y2Ba)、人口规模和DFP搜索代选择的数量是12和100年。可行域的支持向量机的惩罚系数和内核参数(100)和(0.1,100)。阶段的解决方案评估,每个成员的人口质量评价通过以下成本函数:gydF4y2Ba
(13)gydF4y2Ba
fgydF4y2Ba
CFgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
∑gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
KgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
/gydF4y2Ba
PPVgydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
净现值gydF4y2Ba
kgydF4y2Ba
KgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
KgydF4y2Ba= 5表示的数量数据折叠和PPV和NPV是阳性预测值和阴性预测值。PPV和NPV是用来表达模型的性能与一组SVM hyperparameters有关。gydF4y2Ba
PPV和NPV计算按照下列方程(gydF4y2Ba
48gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba
(14)gydF4y2Ba
PPVgydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
TPgydF4y2Ba
TPgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
《外交政策》gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
净现值gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
TNgydF4y2Ba
TNgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
FNgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
TP、TN、FP和FN是真正积极的,真正的负面,假阳性和假阴性值,分别。gydF4y2Ba
是指出,计算模型的成本函数,gydF4y2Ba
KgydF4y2Ba倍交叉验证过程gydF4y2Ba
KgydF4y2Ba= 5是就业。使用这种交叉褶皱验证、原始数据集分为5互斥的子集。因此,支持向量机模型训练和评估重复5次。在每一次,4子集用于模型训练和一个子集用于模型验证。通过平均模型的整体性能得到预测结果5数据的折线。这个过程已经被证明是一个健壮的方法模型hyperparameter选择(gydF4y2Ba
49gydF4y2Ba]。值得注意的是,在每一代,根据计算出的成本函数,群体成员的位置更新和停止准则检查来验证是否一代数量超过容许值。如果停止准则,DFP-based优化进程终止和优化的支持向量机模型准备预测腐蚀状态的小说形象样本。gydF4y2Ba
3所示。实验结果和讨论gydF4y2Ba
如前所述,数据集2000个样本和78图像纹理变量分为训练和测试子集。训练和测试原始数据集的子集占领70%和30%,分别。第一部分是用于训练模型。第二个子集是用于测试该模型预测能力的新颖的图像样本预测腐蚀状态的时候没有遇到训练子集。此外,可靠地评估模型的性能和减少随机性引起的数据采集过程,本研究工作已经进行了一个随机二次抽样的原始数据集组成的20分。在每次运行,30%的数据是随机提取构成了测试子集;其余的数据用于模型的训练。因此,性能可靠地评估的整体模型平均预测结果的重复数据采样。gydF4y2Ba
除了上述PPV和NPV,分类准确率(汽车),回忆,和F1的分数也用于表达模型的预测精度。这些指标计算如下gydF4y2Ba
50gydF4y2Ba]:gydF4y2Ba
(15)gydF4y2Ba
分类准确率:汽车gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
TPgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
TNgydF4y2Ba
TPgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
TNgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
《外交政策》gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
FNgydF4y2Ba
×gydF4y2Ba
One hundred.gydF4y2Ba
%gydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
回忆gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
TPgydF4y2Ba
TPgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
FNgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
FgydF4y2Ba
1gydF4y2Ba
分数gydF4y2Ba
=gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
TPgydF4y2Ba
2gydF4y2Ba
TPgydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
《外交政策》gydF4y2Ba
+gydF4y2Ba
FNgydF4y2Ba
,gydF4y2Ba
TP、TN、FP和FN是真正积极的,真正的负面,假阳性和假阴性的价值观。gydF4y2Ba
演示计算样本纹理图像的特征提取阶段在图提供gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba。78,为每个图像样本特征表示图像的统计测量颜色,GLCM, GLRL达到和用于数据分类的目的。此外,进化过程的DFP metaheuristic-based SVM模型优化如图gydF4y2Ba
6gydF4y2Ba显示了最好,平均成本函数值在每一代。惩罚系数的最优值和RBF核函数参数发现4.30和8.86最好的成本函数= 1.08。gydF4y2Ba
特征提取过程的说明:(a) noncorrosion案例和(b)腐蚀情况。gydF4y2Ba
DFP优化过程。gydF4y2Ba
的性能MO-SVM-PCD训练和测试阶段的报告在表gydF4y2Ba
2gydF4y2Ba。这个表所示,该模型已经获得良好的两阶段预测精度与汽车> 90%。在细节,MO-SVM-PCD取得汽车= 91.17%,PPV = 0.91,回忆= 0.92,净现值= 0.92,F1得分= 0.91测试阶段。有一个专注于MO-SVM-PCD性能在测试阶段,因为这反映了模型的泛化能力。gydF4y2Ba
平均预测MO-SVM-PCD的性能。gydF4y2Ba
| 指数gydF4y2Ba |
培训阶段gydF4y2Ba |
测试阶段gydF4y2Ba |
| 汽车(%)gydF4y2Ba |
98.382gydF4y2Ba |
92.808gydF4y2Ba |
| PPVgydF4y2Ba |
0.982gydF4y2Ba |
0.922gydF4y2Ba |
| 回忆gydF4y2Ba |
0.986gydF4y2Ba |
0.936gydF4y2Ba |
| 净现值gydF4y2Ba |
0.986gydF4y2Ba |
0.935gydF4y2Ba |
| F1的分数gydF4y2Ba |
0.984gydF4y2Ba |
0.929gydF4y2Ba |
此外,腐蚀检测基于大型的MO-SVM-PCD图像样本可以通过实现块图像分离过程。这幅图像分离过程如图gydF4y2Ba
7(一)gydF4y2Ba。在这个图中,每个块对应一个样本有50×50的大小。整个图像的分类结果进行结合MO-SVM-PCD-based腐蚀检测每个图像块(见图gydF4y2Ba
7 (b)gydF4y2Ba)。一个图像块分类所需的计算时间是4秒;因此,整个大型图像的腐蚀检测(800×600像素)大约需要768秒。指出,积极发现类(类)腐蚀样品用红色突出显示方块。从这个图我们可以看到,该方法可以取得相对较好的分类结果。然而,一些积极的样本位于腐蚀区域的边界没有被正确识别。gydF4y2Ba
MO-SVM-PCD-based腐蚀检测结果:(a)块图像分离过程和(b)与大型图像样品检测结果。gydF4y2Ba
此外,为了更好地展示的预测能力新建MO-SVM-PCD用于检测金属管道腐蚀,其性能比较的最小二乘支持向量机(LSSVM) [gydF4y2Ba
51gydF4y2Ba),分类树(CTree) [gydF4y2Ba
52gydF4y2Ba),反向传播人工神经网络(BPANN) [gydF4y2Ba
53gydF4y2Ba),而卷积神经网络(CNN) (gydF4y2Ba
54gydF4y2Ba]。选择这些基准模型的原因是,他们已经证实能够为模式分类方法之前的研究(gydF4y2Ba
5gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
40gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
55gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba
57gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba
作者LSSVM模型在MATLAB编程;它的调优参数包括正则化系数和核函数参数也自动被DFP metaheuristic。CTree是由MATLAB提供的内置函数统计和机器学习工具箱(gydF4y2Ba
46gydF4y2Ba]。BPANN模型在MATLAB环境下编程的作者。通过实验,采用的合适参数的最小叶大小CTree模型已经发现2。根据希顿的建议gydF4y2Ba
58gydF4y2Ba)和几个试错,隐层神经元的数量BPANN模型的选择是2×gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba我gydF4y2Ba/ 3 +gydF4y2Ba
NgydF4y2BaOgydF4y2Ba= 54,gydF4y2Ba
NgydF4y2Ba我gydF4y2Ba= 78是输入的数量和特性gydF4y2Ba
NgydF4y2BaOgydF4y2Ba= 2类标签的数量。此外,学习速率和训练神经网络的时代将是0.1和1000年,分别。gydF4y2Ba
此外,CNN模型用于腐蚀检测是由MATLAB的图像处理工具箱(gydF4y2Ba
59gydF4y2Ba];随机梯度下降的势头(个)和mini-batch模式用于模型训练阶段。通过实验运行,适当的深度学习的配置方法如下:输入图像大小50×50像素。卷积是4层的数量。过滤器的大小20×20日8×8,16×16日和4×4的1gydF4y2Ba圣gydF4y2Ba,2gydF4y2BandgydF4y2Ba3gydF4y2Ba理查德·道金斯gydF4y2Ba和4gydF4y2BathgydF4y2Ba卷积层,分别。过滤器在每一层的数量是36。批处理大小是训练数据的20%。此外,1000年CNN模型训练时期。在CNN,特征提取阶段是自动执行的卷积层;因此,CNN模型不需要做的特性计算三个图像纹理描述符。gydF4y2Ba
所有的模型的预测结果从重复数据采样获得20分总结表gydF4y2Ba
3gydF4y2Ba报道的平均值和标准偏差(Std)模型的性能。显著地,MO-SVM-PCD达到最理想的预测准确性的车,其次是BPANN, CNN, CTree LSSVM。提出了管道腐蚀方法也实现了PPV的最高价值,记得,NPV, F1的分数。模型性能的比较以图形方式显示在图中gydF4y2Ba
8gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
腐蚀检测结果的机器学习模型。gydF4y2Ba
| 阶段gydF4y2Ba |
指数gydF4y2Ba |
MO-SVM-PCDgydF4y2Ba |
LSSVMgydF4y2Ba |
CTreegydF4y2Ba |
BPANNgydF4y2Ba |
美国有线电视新闻网gydF4y2Ba |
| 的意思是gydF4y2Ba |
性病gydF4y2Ba |
的意思是gydF4y2Ba |
性病gydF4y2Ba |
的意思是gydF4y2Ba |
性病gydF4y2Ba |
的意思是gydF4y2Ba |
性病gydF4y2Ba |
的意思是gydF4y2Ba |
性病gydF4y2Ba |
| 火车gydF4y2Ba |
汽车(%)gydF4y2Ba |
98.382gydF4y2Ba |
0.236gydF4y2Ba |
96.432gydF4y2Ba |
0.435gydF4y2Ba |
97.018gydF4y2Ba |
0.532gydF4y2Ba |
94.593gydF4y2Ba |
1.674gydF4y2Ba |
90.890gydF4y2Ba |
1.649gydF4y2Ba |
| PPVgydF4y2Ba |
0.982gydF4y2Ba |
0.004gydF4y2Ba |
0.937gydF4y2Ba |
0.008gydF4y2Ba |
0.970gydF4y2Ba |
0.006gydF4y2Ba |
0.937gydF4y2Ba |
0.020gydF4y2Ba |
0.891gydF4y2Ba |
0.024gydF4y2Ba |
| 回忆gydF4y2Ba |
0.986gydF4y2Ba |
0.004gydF4y2Ba |
0.996gydF4y2Ba |
0.002gydF4y2Ba |
0.971gydF4y2Ba |
0.008gydF4y2Ba |
0.956gydF4y2Ba |
0.016gydF4y2Ba |
0.933gydF4y2Ba |
0.020gydF4y2Ba |
| 净现值gydF4y2Ba |
0.986gydF4y2Ba |
0.004gydF4y2Ba |
0.995gydF4y2Ba |
0.002gydF4y2Ba |
0.971gydF4y2Ba |
0.007gydF4y2Ba |
0.956gydF4y2Ba |
0.016gydF4y2Ba |
0.930gydF4y2Ba |
0.019gydF4y2Ba |
| F1gydF4y2Ba |
0.984gydF4y2Ba |
0.002gydF4y2Ba |
0.965gydF4y2Ba |
0.004gydF4y2Ba |
0.970gydF4y2Ba |
0.005gydF4y2Ba |
0.947gydF4y2Ba |
0.016gydF4y2Ba |
0.911gydF4y2Ba |
0.016gydF4y2Ba |
|
| 测试gydF4y2Ba |
汽车(%)gydF4y2Ba |
92.808gydF4y2Ba |
1.094gydF4y2Ba |
87.467gydF4y2Ba |
1.121gydF4y2Ba |
85.825gydF4y2Ba |
1.467gydF4y2Ba |
88.733gydF4y2Ba |
1.721gydF4y2Ba |
87.258gydF4y2Ba |
1.571gydF4y2Ba |
| PPVgydF4y2Ba |
0.922gydF4y2Ba |
0.015gydF4y2Ba |
0.886gydF4y2Ba |
0.016gydF4y2Ba |
0.854gydF4y2Ba |
0.016gydF4y2Ba |
0.877gydF4y2Ba |
0.022gydF4y2Ba |
0.855gydF4y2Ba |
0.028gydF4y2Ba |
| 回忆gydF4y2Ba |
0.936gydF4y2Ba |
0.017gydF4y2Ba |
0.860gydF4y2Ba |
0.016gydF4y2Ba |
0.864gydF4y2Ba |
0.021gydF4y2Ba |
0.902gydF4y2Ba |
0.026gydF4y2Ba |
0.899gydF4y2Ba |
0.022gydF4y2Ba |
| 净现值gydF4y2Ba |
0.935gydF4y2Ba |
0.016gydF4y2Ba |
0.864gydF4y2Ba |
0.014gydF4y2Ba |
0.863gydF4y2Ba |
0.019gydF4y2Ba |
0.899gydF4y2Ba |
0.024gydF4y2Ba |
0.894gydF4y2Ba |
0.018gydF4y2Ba |
| F1gydF4y2Ba |
0.929gydF4y2Ba |
0.011gydF4y2Ba |
0.873gydF4y2Ba |
0.011gydF4y2Ba |
0.859gydF4y2Ba |
0.015gydF4y2Ba |
0.889gydF4y2Ba |
0.017gydF4y2Ba |
0.876gydF4y2Ba |
0.014gydF4y2Ba |
结果比较。gydF4y2Ba
此外,Wilcoxon符号秩检验(gydF4y2Ba
60gydF4y2Ba)是利用在这一节中更好地确认统计显著性差异模型的表现。这是一种非参数统计检验通常用于模型的比较(gydF4y2Ba
61年gydF4y2Ba]。的显著性水平测试= 0.05,如果gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
值计算的Wilcoxon符号秩检验低于这一显著性水平,它能够拒绝零假设的微不足道的差异两个预测因子的预测结果。因此,它有信心认为两个管道腐蚀检测模型的预测结果在统计上是不同的。使用这辆车值,结果Wilcoxon符号秩测试报告在表gydF4y2Ba
4gydF4y2Ba。这个测试指出MO-SVM-PCD统计比LSSVM, CTree BPANN, CNNgydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
值< 0.05。在此基础上统计测试,它能够说明该方法是最适合的方法感兴趣的任务。gydF4y2Ba
pgydF4y2Ba
值从Wilcoxon获得符号秩检验。gydF4y2Ba
| 模型gydF4y2Ba |
MO-SVM-PCDgydF4y2Ba |
LSSVMgydF4y2Ba |
CTreegydF4y2Ba |
BPANNgydF4y2Ba |
美国有线电视新闻网gydF4y2Ba |
| MO-SVM-PCDgydF4y2Ba |
- - - - - -gydF4y2Ba |
0.00009gydF4y2Ba |
0.00009gydF4y2Ba |
0.00009gydF4y2Ba |
0.00009gydF4y2Ba |
| LSSVMgydF4y2Ba |
0.00009gydF4y2Ba |
- - - - - -gydF4y2Ba |
0.00427gydF4y2Ba |
0.01407gydF4y2Ba |
0.48933gydF4y2Ba |
| CTreegydF4y2Ba |
0.00009gydF4y2Ba |
0.00427gydF4y2Ba |
- - - - - -gydF4y2Ba |
0.00022gydF4y2Ba |
0.01185gydF4y2Ba |
| BPANNgydF4y2Ba |
0.00009gydF4y2Ba |
0.01407gydF4y2Ba |
0.00022gydF4y2Ba |
- - - - - -gydF4y2Ba |
0.01954gydF4y2Ba |
| 美国有线电视新闻网gydF4y2Ba |
0.00009gydF4y2Ba |
0.48933gydF4y2Ba |
0.01185gydF4y2Ba |
0.01954gydF4y2Ba |
- - - - - -gydF4y2Ba |