一种水泥电杆浆料塌落度在线评估方法与流程

本申请属于在线评估领域，尤其涉及一种水泥电杆浆料塌落度在线评估方法。

背景技术：

1、目前，塌落度检测主要依赖人工使用标准筒进行抽样物理测量。该离线检测方式不仅耗费人力、检测效率较低，而且仅能反映单次抽样时刻的浆料状态，难以在搅拌、输送或布料等连续生产流程中实现实时监测，不能很好满足现代工业自动化生产对连续感知和过程调控的要求。

2、为实现连续监测，已有技术中开始采用基于计算机视觉的在线评估方法。早期视觉方案通常利用基础图像处理算法提取浆料轮廓，并根据轮廓形变程度估算塌落状态。然而，在工业现场复杂光照、浆料飞溅、设备遮挡以及背景干扰等因素影响下，基础图像处理算法提取的轮廓容易出现断裂、粘连或误判。进一步地，卷积神经网络以及基于查询向量的实例分割模型能够通过提取高维图像特征识别浆料区域，在一定程度上提高了视觉识别的抗干扰能力。

3、但是，水泥浆料属于具有较强流变特性的连续非刚性体，其表面形态会随流动、振动和塌落过程持续变化。现有视觉模型多侧重于单一空域特征提取，难以同时区分和利用图像中的高频纹理分量与低频形态分量。在浆料流动过程中，表面气泡、颗粒纹理等高频特征与整体轮廓分布相互混合，若缺少频域滤波和空域、频域双域融合机制，分割模型在处理模糊边缘和复杂纹理区域时容易出现精度不足的问题。

4、此外，现有基于视频流的分割方法在帧间信息传递过程中，通常对浆料物理几何状态的利用不足。浆料在三维空间中的运动演变往往伴随表面曲率变化和梯度方向偏转，而常规注意力机制和掩码采样策略多采用固定感受野配置及常规正交坐标采样方式，难以充分利用前一帧曲率参数和当前帧边缘梯度方向等几何先验信息来调整感受野或指导特征重采样，导致分割掩码与浆料真实物理边界之间仍可能存在偏差。该偏差在后续三维空间映射过程中还可能被进一步放大，影响三维运动矢量计算的可靠性，进而影响基于运动特征推算得到的塌落度评估结果。

5、因此，如何融合空域特征与频域特征，并结合帧间几何先验信息提高连续浆料掩码分割的稳定性和边界贴合性，从而实现水泥电杆浆料塌落度的在线评估，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中水泥电杆浆料塌落度检测依赖人工抽样、难以连续在线监测，且视觉分割易受复杂纹理、模糊边缘及帧间几何变化影响而导致评估可靠性不足的问题，根据本发明的一方面，提供了一种水泥电杆浆料塌落度在线评估方法，所述方法包括：

2、获取浆料表面图像序列及相机参数；计算当前帧的边缘梯度方向分布，并在当前帧为首帧时基于当前帧高频响应初始化极值点，在当前帧非首帧时基于当前帧与上一帧确定帧间极值点，基于所述边缘梯度方向分布和极值点分别提取空间位置先验和高频纹理分量，得到初始查询特征图；

3、将当前帧输入网络得到空域特征图；当为首帧时初始化频域掩码，否则根据上一帧的三维运动矢量构建频域掩码；基于所述频域掩码滤波得到频域特征图，并与空域特征图融合得到双域特征矩阵；获取上一帧掩码的曲率变化向量，将所述初始查询特征图与双域特征矩阵输入注意力模块，根据所述曲率变化向量的模值调整感受野并计算交叉注意力，得到强化查询特征向量；

4、计算所述曲率变化向量与当前帧梯度主方向的夹角投影值得到极坐标采样偏移量，基于所述偏移量对强化查询特征向量重采样，得到当前帧的分割掩码；提取分割掩码的轮廓点集，基于相机参数映射至三维空间计算三维运动矢量；根据曲率变化向量的模值经无量纲映射构建几何权重矩阵，基于所述几何权重矩阵对三维运动矢量加权求解，得到塌落度评估值。

5、根据本发明的另一方面，提供了一种水泥电杆浆料塌落度在线评估系统，所述系统包括以下模块：

6、提取模块，用于获取浆料表面图像序列及相机参数；计算当前帧的边缘梯度方向分布，并在当前帧为首帧时基于当前帧高频响应初始化极值点，在当前帧非首帧时基于当前帧与上一帧确定帧间极值点，基于所述边缘梯度方向分布和极值点分别提取空间位置先验和高频纹理分量，得到初始查询特征图；

7、计算模块，用于将当前帧输入网络得到空域特征图；当为首帧时初始化频域掩码，否则根据上一帧的三维运动矢量构建频域掩码；基于所述频域掩码滤波得到频域特征图，并与空域特征图融合得到双域特征矩阵；获取上一帧掩码的曲率变化向量，将所述初始查询特征图与双域特征矩阵输入注意力模块，根据所述曲率变化向量的模值调整感受野并计算交叉注意力，得到强化查询特征向量；

8、评估模块，用于计算所述曲率变化向量与当前帧梯度主方向的夹角投影值得到极坐标采样偏移量，基于所述偏移量对强化查询特征向量重采样，得到当前帧的分割掩码；提取分割掩码的轮廓点集，基于相机参数映射至三维空间计算三维运动矢量；根据曲率变化向量的模值经无量纲映射构建几何权重矩阵，基于所述几何权重矩阵对三维运动矢量加权求解，得到塌落度评估值。

9、本公开具有如下优点：

10、通过获取浆料表面图像序列及相机参数，提取边缘梯度方向分布、极值点高频纹理和空间位置先验，能够为浆料区域识别提供较丰富的初始特征基础；通过结合三维运动矢量构建频域掩码，并与空域特征进行融合，有助于增强复杂纹理和模糊边缘下的特征表达能力；进一步利用曲率变化向量调节注意力感受野，并基于极坐标采样偏移进行特征重采样，使分割结果更贴合浆料形变边界；通过将掩码轮廓映射至三维空间并计算加权运动特征量，能够为塌落度在线评估提供较稳定的计算依据。

1.一种水泥电杆浆料塌落度在线评估方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算当前帧的边缘梯度方向分布，并在当前帧为首帧时基于当前帧高频响应初始化极值点，在当前帧非首帧时基于当前帧与上一帧确定帧间极值点，基于所述边缘梯度方向分布和极值点分别提取空间位置先验和高频纹理分量，得到初始查询特征图，包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当为首帧时初始化频域掩码，否则根据上一帧的三维运动矢量构建频域掩码，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述频域掩码滤波得到频域特征图，并与空域特征图融合得到双域特征矩阵，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取上一帧掩码的曲率变化向量，将所述初始查询特征图与双域特征矩阵输入注意力模块，根据所述曲率变化向量的模值调整感受野并计算交叉注意力，得到强化查询特征向量，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述曲率变化向量与当前帧梯度主方向的夹角投影值得到极坐标采样偏移量，基于所述偏移量对强化查询特征向量重采样，得到当前帧的分割掩码，包括：

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取分割掩码的轮廓点集，基于相机参数映射至三维空间计算三维运动矢量，包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据曲率变化向量的模值经无量纲映射构建几何权重矩阵，基于所述几何权重矩阵对三维运动矢量加权求解，得到塌落度评估值，包括：

9.一种水泥电杆浆料塌落度在线评估系统，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述计算当前帧的边缘梯度方向分布，并在当前帧为首帧时基于当前帧高频响应初始化极值点，在当前帧非首帧时基于当前帧与上一帧确定帧间极值点，基于所述边缘梯度方向分布和极值点分别提取空间位置先验和高频纹理分量，得到初始查询特征图，包括：