基于随机森林算法的纤维板表面缺陷识别

摘要

[目的]提出一种基于随机森林(RF)算法的分类模型,以实现纤维板表面大刨花、胶斑、杂物、油污的快速、准确识别.[方法]获取100张规格为4800 mm×2400 mm的纤维板表面图像,利用Otsu阈值分割算法对图像进行分割,提取缺陷区域的面积(S)、周长(L)、长宽比(OR)、紧凑性(J)、矩形度(P)、圆形性(O)、灰度均值(u)及灰度的标准差(σD)、平滑度(σP)、偏度(σS)、峰度(σK)和均方根值(σR)12个特征属性的特征值作为试验数据.使用100份试验数据构建RF分类器,采用Bootstrap方法随机抽取2/3数据和8个特征作为输入构建k株决策树,组成RF,以每株决策树袋外数据(OOB)误差率均值作为RF分类器的评估指标确定决策树数量k.采用100张纤维板厂家提供的带有大刨花、胶斑、杂物和油污的纤维板对分类模型进行测试.[结果]当k =600时,RF分类器的OOB误差率均值最低为0.004,利用构建的RF分类器对纤维板厂家提供的100张纤维板进行缺陷识别,正确率为99％,每张纤维板的识别时间为525 ms,在识别时间和正确率上明显优于神经网络(NN)和支持向量机(SVM).[结论]基于随机森林算法的分类器用于纤维板表面缺陷在线识别具有可行性,能够实现纤维板表面缺陷的快速、准确识别,满足纤维板缺陷在线检测系统的的准确性和实时性要求.