岩石分割视觉系统，以协助行车在TBM施工( Rock segmentation visual system for assisting driving in TBM construction )

Z Xue L Chen Z Liu F Lin W Mao

隧道掘进机是开挖长距离隧道的关键设备。它是一个复杂的系统，在实际应用中很难很好地控制。在本文中，我们提出了辅助TBM掘进的岩石分割视觉系统。通过该系统，在线自动分析掘进岩石的粒度分布，并将其反馈给掘进机司机，从中获取大量的统计信息。该系统的核心算法是基于语义分割的，岩石检测任务被看作岩石/背景像素分类问题。在此基础上，采用特定的标注策略构建了岩石分割数据集，目标是从图像中提取出较大的岩石。在此基础上对多个网络进行了定量评价，并选择了最适合的网络。我们设计了两个并行网络来提取岩石目标和轮廓掩模，使得目标掩模中连通的岩石区域可以通过掩模融合算法进行分割。进一步对网络进行了修改，提高了推理速度，达到了系统设计的要求。实验结果表明，该系统能有效地检测出图像中的大岩石颗粒，并进行必要的统计分析。具体而言，在一个NVIDIA Titan XP GPU上，在图像分辨率为1600×1200DocumentClass[12pt]{minimal}usepackage{amsmath}usepackage{amssym}usepackage{amssym}usepackage{amssym}usepackage{amssym}usepackage{mathrsfs}usepackage{upgreengy}setlength{oddsideMargin}{-69pt}egin{document}$$1600imes 1200$$end{document}下，分割准确率达到68.3%mIoU,推理速度达到19.4FPS。从统计分析的角度，得到了43.5%的岩石粒度IoU和14.7%的平均岩石粒度误差，从实际应用的角度来看是可以接受的。

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