發(fā)布時(shí)間：2020-06-01 08:25

【摘要】：中草藥粉末顯微特征圖像的鑒別具有重要作用和科學(xué)價(jià)值。中草藥粉末的顯微圖像具有豐富的紋理信息和結(jié)構(gòu)特征,以此作為依據(jù)能有效地對中草藥粉末進(jìn)行識別。但是目前大部分研究是針對小樣本數(shù)據(jù)以及小類別條件,而在大類別的中草藥粉末中普適性較差,難以形成通用的識別方法。同時(shí)傳統(tǒng)識別算法存在準(zhǔn)確性低、魯棒性差等方面的問題。因此,本文提出基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的中草藥粉末顯微特征檢測與識別方法。本文基于中草藥粉末顯微圖像數(shù)據(jù)集,對顯微特征圖像的檢測和識別技術(shù)進(jìn)行研究。本文的主要工作總結(jié)如下:(1)構(gòu)建了一套中草藥粉末顯微特征圖像數(shù)據(jù)集,對顯微特征進(jìn)行歸納和總結(jié)。針對中草藥粉末顯微特征的不同圖像類型進(jìn)行分析與研究,優(yōu)選顯微特征的RGB圖像作為待識別圖像;根據(jù)顯微特征的RGB圖像的紋理特點(diǎn),針對采集圖像中光照影響、角度偏移、尺度不同的問題,提出了一種組合(多光照擴(kuò)充、隨機(jī)裁剪、多角度旋轉(zhuǎn)、尺度標(biāo)準(zhǔn)歸一化)預(yù)處理方法,有效的提升了顯微特征的檢測準(zhǔn)確率。(2)針對顯微圖像中導(dǎo)管特征,對Faster-RCNN算法中的推薦區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(RPN)進(jìn)行改進(jìn)。結(jié)合人眼的注意力機(jī)制,通過增加卷積池化層和反卷積層來提高顯微圖像中顯著性特征的權(quán)重,使得網(wǎng)絡(luò)能更好對顯微圖像顯著性區(qū)域進(jìn)行學(xué)習(xí)。進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)中錨點(diǎn)的尺度參數(shù)和損失函數(shù)。優(yōu)化后的改進(jìn)型Faster-RCNN算法在顯微導(dǎo)管特征的檢測平均精度從74.50%提升到82.14%,其特征檢測準(zhǔn)確率從87.64%提高到93.22%。(3)依據(jù)中藥材粉末的顯微導(dǎo)管特征圖像并結(jié)合顯微特征的細(xì)粒度屬性,截取感興趣區(qū)域ROI的中心區(qū)域作為顯微特征的細(xì)粒度特征圖像。設(shè)計(jì)了一種雙通道改進(jìn)型SqueezeNet卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),利用概率加權(quán)方式對兩通道的識別結(jié)果進(jìn)行融合。優(yōu)化后的改進(jìn)型SqueezeNet卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器,對正確檢出的顯微特征進(jìn)行識別,使得中草藥粉末的識別正確率達(dá)到90.33%。
【圖文】：

和結(jié)構(gòu)特征，以此作為依據(jù)能有效地識別中草藥粉末。不同的中草藥粉末的顯微逡逑特征在紋理特征，長寬比，面積比以及色彩對比均具有差異性。每種中草藥又具逡逑有多種不同的顯微特征，如圖１－２所示：逡逑分泌ｍｍ邐厚壁細(xì)胞邐＃管逡逑Ｖ：逡逑末ｖ｜：．＇逡逑圖１－２粉末顯微特征圖像逡逑傳統(tǒng)的顯微圖像識別方法是利用顯微鏡來觀察中草藥粉末的顯微特征和紋逡逑理信息，并與規(guī)范的中草藥顯微特征圖像進(jìn)行比較鑒定。但是，目前關(guān)于中草藥逡逑粉末的顯微特征主要是文字?jǐn)⑹鲆约安糠置枥L圖。這些特征描述和圖像在對比和逡逑參考時(shí)很不方便，并且在比較判斷過程中由于主觀因素參與過多，導(dǎo)致此鑒定方逡逑法的推廣應(yīng)用受到限制。因此應(yīng)用機(jī)器視覺識別算法對中草藥粉末的顯微特征圖逡逑像進(jìn)行檢測和識別有巨大價(jià)值和意義。逡逑３逡逑

ｍｗｍＪ逡逑Ｐｉ＃邋ｋ邋爹逡逑（ａ）天花粉外在形態(tài)與顯微導(dǎo)管特征邐（ｂ）白芷外在形態(tài)與顯微導(dǎo)管特征逡逑圖１－１天花粉和白芷的特征圖像逡逑由圖中可以看出，天花粉和白芷具有不同的外在形態(tài)特性，但是當(dāng)制作成中逡逑草藥粉末后，經(jīng)過切片和研磨操作，使得其形態(tài)難以區(qū)分。兩者的顯微導(dǎo)管特征逡逑卻具有不同的紋理形態(tài)，能有效的對其進(jìn)行識別。顯微圖像具有豐富的紋理信息逡逑和結(jié)構(gòu)特征，以此作為依據(jù)能有效地識別中草藥粉末。不同的中草藥粉末的顯微逡逑特征在紋理特征，長寬比，面積比以及色彩對比均具有差異性。每種中草藥又具逡逑有多種不同的顯微特征，如圖１－２所示：逡逑分泌ｍｍ邐厚壁細(xì)胞邐＃管逡逑Ｖ：逡逑末ｖ｜：．＇逡逑圖１－２粉末顯微特征圖像逡逑傳統(tǒng)的顯微圖像識別方法是利用顯微鏡來觀察中草藥粉末的顯微特征和紋逡逑理信息，，并與規(guī)范的中草藥顯微特征圖像進(jìn)行比較鑒定。但是，目前關(guān)于中草藥逡逑粉末的顯微特征主要是文字?jǐn)⑹鲆约安糠置枥L圖。這些特征描述和圖像在對比和逡逑參考時(shí)很不方便
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;TP183;R282.5

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本文編號：2691214