一种基于联合学习的家庭日常工具功用性部件检测算法

摘要：

对工具及其功用性部件的认知是共融机器人智能提升的重要研究方向.本文针对家庭日常工具的功用性部件建模与检测问题展开研究,提出了一种基于条件随机场(Conditional random field,CRF)和稀疏编码联合学习的家庭日常工具功用性部件检测算法.首先,从工具深度图像提取表征工具功用性部件的几何特征;然后,分析CRF和稀疏编码之间的耦合关系并进行公式化表示,将特征稀疏化后作为潜变量构建初始条件随机场模型,并进行稀疏字典和CRF的协同优化:一方面,将特征的稀疏表示作为CRF的随机变量条件及权重参数选择器;另一方面,在CRF调控下对稀疏字典进行更新.随后使用自适应时刻估计(Adaptive moment estimation,Adam)方法实现模型解耦与求解.最后,给出了基于联合学习的工具功用性部件模型离线构建算法,以及基于该模型的在线检测方法.实验结果表明,相较于使用传统特征提取和模型构建方法,本文方法对功用性部件的检测精度和效率均得到提升,且能够满足普通配置机器人对工具功用性认知的需要.

关键词：功用性部件检测、深度几何特征、联合学习、条件随机场、稀疏编码

所属期刊栏目：45

资助基金：国家重点研发计划2018YFB1308305;国家自然科学基金61305113;中国博士后自然科学基金2018M631620;河北省自然科学基金F2016203358;燕山大学博士基金BL18007 资助

在线出版日期：2019-06-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：985-992