利用基于SPD-BRSA-AFPN的改进的YOLOv8进行超声波相位阵列非破坏性测试
1State Key Laboratory of Mechanical System and Vibration, Shanghai Jiao Tong University, China.
Ultrasonics
|June 29, 2024
概括
这项研究通过使用改进的YOLOv8深度学习模型,增强了阶段式阵列超声波测试 (PAUT) 中的缺陷检测. 新的算法显著提高了对挑战性缺陷的准确性,例如侧孔钻孔,推进了自动非破坏性测试 (NDT).
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 非破坏性测试 (NDT) 是一种非破坏性测试.
- 在工程领域的人工智能.
背景情况:
- 阶段式阵列超声波测试 (PAUT) 对于工业非破坏性测试 (NDT) 至关重要,但手动缺陷分析效率低且不可靠.
- 目前PAUT中的自动化数据收集与手动数据解释形成鲜明对比,突出了对先进的基于计算机的解决方案的需求.
- 深度学习对象检测显示出希望,但需要广泛的注释数据,这在NDT中很少,限制了低分辨率缺陷的检测.
研究的目的:
- 通过使用深度学习,提高分相阵列超声波测试 (PAUT) 中缺陷检测的准确性和效率.
- 为了应对检测低分辨率图像和不同尺寸和位置的缺陷的挑战.
- 开发一个强大的和计算效率高的算法,用于自动化超声波图像分析.
主要方法:
- 提出了一种改进的YOLOv8算法,包括空间到深度卷积 (SPD-Conv),以保存低分辨率图像中的信息.
- 将双层路由和空间注意模块 (BRSA) 集成到骨干中,以实现更丰富的多尺度特征表示.
- 用一个非对称特征金字塔网络 (AFPN) 取代原来的部结构,以减少模型复杂性和参数.
主要成果:
- 与基线YOLOv8.8相比,改进的算法在模拟数据集上实现了更高水平的平底孔 (FBH) 和块的检测.
- 在侧孔钻孔 (SDH) 中显著改善,F1得分为82.50% (增加17.56%) 和IOU为65.96% (增加0.43%).
- 在实验数据集上,FBH检测达到F1得分75.68% (增加9.01%) 和IOU的83.79%,具有强大的抗噪性能和高计算效率.
结论:
- 提出的智能缺陷检测算法显著提高了PAUT图像分析的准确性和效率.
- SPD-Conv,BRSA和AFPN的集成有效地解决了检测低分辨率和复杂缺陷的局限性.
- 这一进步有助于通过可靠的自动化NDT解决方案开发智能工业应用.
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