53、深度学习自动训练方法与少样本学习算法研究

深度学习自动训练方法与少样本学习算法研究

1. 深度学习自动训练方法实验

在深度学习领域，数据标注是一个耗时且成本较高的工作。为了解决这一问题，提出了一种机器人视觉的深度神经网络自动训练方法。

1.1 数据收集

为了评估该方法的有效性和可行性，设计并进行了以螺母为代表的样本收集实验。实验场景按照UR控制策略进行螺母样本收集，设置UR的单个运动周期包含1000个姿态点，每个运动周期有5个姿态点，相机每次取其中一个点进行拍摄，且UR运动过程无需人工干预。一个采样周期结束后，重新布置螺母所在场景并重复该过程。样本收集完成后，在TensorFlow平台上对模型进行训练以验证其准确性。

1.2 模型训练

TensorFlow是一个使用数据流图进行数值计算的开源软件库。采用基于TensorFlow框架的目标识别系统来训练螺母识别模型。将数据样本分为训练验证集和测试集，比例为4:1，训练验证集再分为训练集和验证集，比例同样为4:1。验证集用于衡量训练时模型的准确性，测试集用于衡量训练后模型的准确性。

对于目标检测任务，损失函数包括目标类别分类和目标边界回归。本文选用的SSD深度神经网络模型，其目标损失函数是定位损失（LOC）和置信度损失（CONF）的加权和，公式如下：
[L(x, c, l, g) = \frac{1}{N} (L(x, c) + \alpha L(x, l, g))]
其中，$N$是与真实框匹配的默认框数量；$L(x, c)$是FAST R - CNN中的Smooth L1损失，用于预测边界框参数和真实边界框参数，并对边界框的中心位置、宽度和高度进行回归；$L(x, L, g)$是Softmax损失，输入