改进CycleGAN的钢材表面缺陷图像生成方法

针对工业钢材表面缺陷检测过程中存在的样本采集困难、成本较高，以及缺陷种类较多难以覆盖全部导致的小样本问题，提出一种改进循环生成对抗网络(cycle-consistent generative adversarial networks, CycleGAN)的钢材表面缺陷图像生成方法。首先，将通道注意力(class activation map, CAM)和空间注意力(spatial attention map, SAM)机制嵌入到CycleGAN模型中，增强模型的特征提取能力；其次，引入权重解调(weight demodulation, WD)机制修复特征伪影和白斑，进一步提高生成图像的质量；再次，引入形状一致性损失对生成器训练过程进行监督，解决图像几何变换过程中内在模糊性问题；最后，将改进前后的模型在NEU-DET数据集上进行试验。结果表明，改进后的模型在缺陷图像生成的效果上更具多样性和准确性，PSNR，SSIM分别提高了13.0％和7.8％，FID值降低了33.1％。该方法能够稳定地生成高质量的各类钢材表面缺陷图像，可以达到增加训练数据的目的，对于其他缺陷数据集的扩增具有参考价值。