Page 104 - 2021年第52卷第9期

现潮湿的状态。从图像特征提取结果可以看出，本文提出的方法相比 U-net 和 FCN-8S 两种网络模型
可更加有效的提取出了岩石完整形态，且由于结合了 DenseCRF 方法，解决了 Deeplabv3+模型上采样
过程中特征图信息丢失问题，并有效恢复了图中标尺的轮廓。
表 3 为 6 张测试集图像的分割结果精度评价表。可以看出，FCN-8S 模型、U-net 模型和 Deep⁃
labv3+模型在平均精度、召回率、F 值和平均交并比四种精度的平均表现相比本文方法均有较大差
距。此外，与仅采用 Deeplabv3+模型的分割结果相比，将基于迁移学习的 Deeplabv3+网络模型与
DenseCRF 模型结合，6 张图像在总体精度、召回率、F 值和平均交并比几项指标上的平均表现分别提
高了 4.22%、4.72%、0.05、0.17%。计算结果表明，本文方法在 4 项精度指标上表现最佳，平均精度
达到 82.22%，平均召回率达到 89%，平均 F 值达到 0.86，平均交并比的平均值达到 75.82%。

表 3 测试结果精度评价
评价指标 方法 切片 1 切片 2 切片 3 切片 4 切片 5 切片 6 平均值
U-net 83.49 80.54 73.38 68.47 88.66 80.38 80.82
FCN-8s 82.50 68.51 72.43 60.50 74.68 71.05 73.29
Precision/%
Deeplabv3+ 78.67 81.79 79.65 67.65 79.74 80.50 78.00
本文方法 83.03 84.60 81.53 77.78 83.84 82.54 82.22
U-net 76.88 81.85 82.85 70.81 74.83 74.82 77.01
FCN-8s 78.83 75.85 80.76 71.85 78.80 76.80 77.15
Recall/%
Deeplabv3+ 88.48 91.55 88.41 76.48 76.39 84.35 84.28
本文方法 90.93 94.23 91.78 79.37 88.45 89.23 89.00
U-net 0.80 0.81 0.83 0.70 0.80 0.78 0.79
FCN-8s 0.80 0.72 0.82 0.66 0.77 0.74 0.75
F 值
Deeplabv3+ 0.83 0.86 0.84 0.72 0.78 0.82 0.81
本文方法 0.87 0.89 0.86 0.79 0.86 0.86 0.86
U-net 69.02 75.49 75.22 64.14 74.39 73.98 72.04
FCN-8s 71.67 73.28 75.86 61.55 71.08 76.44 71.65
MIoU/%
Deeplabv3+ 75.14 76.11 80.68 66.08 77.90 77.96 75.65
本文方法 76.29 77.44 79.21 71.13 78.82 72.05 75.82

本 文 对 所 使 用 的 5 场 筛 分 试 验 数 据 集 ， 共 计
表 4 测试集整体精度对比
105 张测试图像进行整体精度评价，结果如表 4 所
示。结果显示，本文方法的 MIoU 值达到 77.98%， 方法 MIoU 值/%
对 比 其 它 三 种 方 法 分 别 提 高 了 4.67% 、 3.1% 、 FCN-8S 73.31
U-net 74.88
3.41% ， 证 明 本 方 法 的 性 能 要 优 于 FCN-8S、
Deeplabv3+ 74.57
U-net、Deeplabv3+三种方法，可以更加有效的提取
本文方法 77.98
岩石的图像粒度特征信息。
4.2.2 粒度检测结果分析 基于 NCFS 算法得出堆石料图像平面特征参数与三维粒度之间的转换关
系，利用 MATLAB R2019a 软件集成的图像处理工具箱、信号处理工具箱、统计学习工具箱以及 GUI
设计功能等模块，开发了堆石料粒度分布检测系统，系统运行主界面如图 11 所示。针对 5 场试验，
为检验本文方法的工程适用性，将本文方法得到的粒度检测值与实际筛分得到的实测值数据对比，
如表 5 所示，根据表 5 数据绘制出粒度级配曲线如图 12 所示。表 6 展示了筛级和各粒度区间的误差
值，以便进行直观分析。
根 据 表 5、 表 6 中 的 误 差 分 析 数 据 得 出 ， 5 场 试 验 中 粒 度 区 间 的 最 大 误 差 值 分 别 为 ： 5.96%、
5.33%、4.80%、1.48%、5.24%，平均误差值分别为 1.99%、1.82%、2.31%、0.85%和 2.11%。查阅文
献 ［36-38］ 并参考句容抽水蓄能电站场内设计施工方案，本文方法得到的各粒度区间最大误差百分比
均小于 10%，符合工程需求，具有一定的实用性。

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