航拍绝缘子卷积神经网络检测及自爆识别研究

无人机巡检通过搭载的高清相机和图传设备可获取大量详实的巡检影像。绝缘子是输电线路中极其重要且用量庞大的部件,在图像视频中快速准确地检测出绝缘子可为无人机贴近铁塔和输电线路进行细节巡视的测距和避障飞行提供可靠的依据;同时绝缘子为故障多发元件严重威胁电网的安全,需充分利计算机技术对其进行故障诊断。通过搭建卷积神经网络,在由5个卷积池化模块和2个全连接模块组成的经典架构的基础上,对网络进行改进,实现在复杂航拍背景中绝缘子检测。同时在训练的网络模型中抽取绝缘子的特征融入自组织特征映射网络中实现显著性检测,结合超像素分割和轮廓检测等图像处理方法对绝缘子进行数学建模,提出一种针对绝缘子自爆故障的识别算法,取代人工分析,降低由人为经验判断可能造成的误差。经测试,复杂航拍背景下的绝缘子检测精度达90%以上,自爆识别准确率达到85%以上,均满足工程需求,有效提升巡检的效率和智能化水平。     

基于YOLOv4和改进分水岭算法的绝缘子爆裂检测定位研究

近年来,航拍巡检代替人工成为了输电线路电力巡检的主要方式,而输电线路上绝缘子的完整性直接影响其供电可靠性。在复杂背景的干扰下,传统的图片处理方法往往对主体识别能力低下。针对这一问题,该文提出了一种基于YOLOv4的深度学习并结合改进的分水岭算法,对航拍绝缘子图像精确识别及缺陷检测的问题进行了研究。首先利用YOLOv4对绝缘子进行精准的识别与定位,有效弥补了传统方法在复杂背景下识别能力低下的不足;再结合改进分水岭算法对绝缘子自爆位置进行识别,该方法可以快速地识别出绝缘子主体和缺陷位置。     

基于链码分析的绝缘子伞群脱落检测方法

随着高电压、大功率、长距离输电线路的出现,输电线路穿越的地理环境日趋复杂,应用直升飞机巡检输电线路已成为电力发展的需要.对航拍绝缘子图像进行处理,以识别伞群脱落的绝缘子串,从而及时准确地掌握输电线路中绝缘子串的状态信息,为后续绝缘子故障处理提供必要的依据.采用图像增强、去噪、锐化、阈值分割、形态学和边缘提取等算法对绝缘子航拍图像进行了预处理,提出了对经过预处理的航拍破损绝缘子串图像进行故障检测和识别的方法,即应用MATLAB数字图像处理工具箱,根据绝缘子串图像的形态特征对其进行预处理、链码的计算及模糊划分来检测绝缘子串的瓷片脱落故障并分析其故障程度,测试证明了所提方法的可行性和有效性.     

基于深度学习的绝缘子缺失检测方法研究

绝缘子缺陷严重影响输电线路安全,航拍图像绝缘子缺失的有效识别是无人机线路巡检。提出一种轻量级网络的绝缘子缺失检测模型,使用轻量级网络MobileNetV3替换YOLOv4模型的CSPDarknet53网络。以分割性能和计算速度为判据,综合分析比较了YOLOv4模型和使用轻量型网络对其主干网络替换后的模型在绝缘子缺失检测上的性能,实验结果表明：筛选的YOLOv4-MobileNetV3轻量级网络绝缘子缺失检测模型能够准确定位图像中单、多目标绝缘子;改进后YOLOv4-MobileNetV3检测模型比原模型的体积减少了78%,FPS提升了4.85 f/s,而mAP仅降低0.6%。提出的绝缘子缺失检测方法能够满足无人机电力线路巡检的需求。     

基于改进色差法的复合绝缘子图像分割技术

针对自然光照条件下复合绝缘子表面存在阴影或暗区域不能准确分割的情况,提出一种基于改进色差法的复合绝缘子图像分割方法。首先,将采集的图像中复合绝缘子所在区域划分为亮、正常、暗三个部分,分别对亮、暗区域进行光照补偿后,重新合成绝缘子图像;其次,对该合成图像进行颜色分量提取和分析,提出一种改进的色差方法获取最优色差灰度图像;最后,采用Otsu自适应阈值算法结合区域标记和几何形状分析进行分割,从而实现输电线路光照不均复合绝缘子目标的准确识别。实验结果表明:该改进方法可以比较完整且准确分割出绝缘子,为后续绝缘子特征提取、故障分析提供了有利参考;将该改进方法分别与传统阈值分割方法、2R-G-B(红色分量Red、绿色分量Green、蓝色分量Blue)色差法进行比较,三者平均分割误差分别为8.18%,36.12%、27.88%,降低了27.94%和19.70%,尤其对弱光、强光下绝缘子分割效率平均提高30%以上。     

深度学习目标检测算法在架空输电线路绝缘子缺陷检测中的应用研究综述

传统架空输电线路绝缘子缺陷检测一般通过人工巡检方式进行。架空输电线路的数量增长使巡检规模更加庞大、巡检环境更加复杂,放大了传统绝缘子缺陷检测方法人力成本高、检测效率低的不足。无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)等新型巡线方式依靠深度学习目标检测算法识别架空输电线路绝缘子缺陷,能够有效应对人工巡检的不足,是绝缘子缺陷检测的发展趋势。鉴于此,围绕架空输电线路绝缘子缺陷检测场景,首先梳理常用的深度学习目标检测算法,比较不同算法的检测策略、检测精度与检测速度;然后结合云–边–端协同架构说明算法的改进需求与相应改进方法;最后针对现有绝缘子检测方面的不足,展望了输电线路绝缘子中多类型缺陷的识别问题,并在这一研究趋势下进一步探讨了模型边缘端轻量化与针对小样本数据下的算法研究价值。     

基于Cascade R-CNN算法的输电线路小目标缺陷检测方法

输电线路无人机航拍图像缺陷识别是维护线路安全运行的重要巡检手段,但目前的识别算法对于销钉、螺母等小目标缺陷存在识别精确度低、易漏判等问题。将Cascade R-CNN算法应用于输电线路缺陷检测中,利用ResNet101网络进行特性提取,增强的网络的特征提取能力,并利用多层级联检测器对输电线路小目标进行判别和分类。基于无人机航拍图像数据集进行实验,实验结果表明,相比于Yolov3检测器和Lighthead R-CNN检测器,Cascade R-CNN算法提高了小目标缺陷检测中的召回率和精确度。     

基于无人机图像处理的输电线路提取技术研究

为进一步减轻输电线路进行定期检查、巡视的任务,文章提出了一种利用智能化无人机巡检技术,对航拍图像进行线路的提取和跟踪。采用直方图均衡化及图像滤波对航拍图像进行预处理,解决了航拍图像光照强度以及背景对输电线路元素提取的干扰;采用LSD算法实现了线路边缘的提取,在去除图像背景信号的基础上使用Hough变换数学算法实现了输电线路的准确连接;分别采用粒子滤波和扩展卡尔曼滤波两种图像跟踪方法对航拍视频进行线路跟踪,通过建立输电线运动模型,用仿真软件对其进行识别,两种方法的检测准确度分别为95.34%和94.72%,证实文章处理算法可实现输电线路的提取和跟踪。     

基于YOLOv2网络的绝缘子自动识别与缺陷诊断模型

针对无人机或机器人获取的输电线路绝缘子图像,提出了一种基于深度学习图像识别框架（YOLOv2）网络的输电线路绝缘子在线识别与缺陷诊断模型,训练YOLOv2网络学习复杂背景下各种绝缘子的特征并准确识别,结合边缘检测、直线检测、图像旋转和垂直投影方法,对识别出各种状态的绝缘子进行缺陷诊断。输电线路巡检图像的仿真结果表明,所提出的绝缘子自动识别与缺陷诊断方法能迅速准确地从输电线路巡检图像中识别出绝缘子,并诊断出绝缘子是否破损以及缺陷位置,有利于提升输电线路智能巡检水平。     

基于改进Xception方法的绝缘子识别

为了对无人机航拍巡检中的绝缘子是否含有缺陷进行准确识别,改进了Xception分类识别方法。首先,利用resize函数将无人机拍摄下的图片进行缩放处理至合适尺寸,并采取数据增强技术扩充样本;其次,将Xception的池化层和输出层进行改进至更适合绝缘子复杂情况下的分类识别,并在验证集上对模型的参数进行对比确定,使模型性能最佳 ;最后,改进的Xception方法在数据集上与 4种图像分类算法进行比较。实验结果表明,在数据集上改进的Xception方法的准确度和每秒处理图片张数都有一定提升。     

改进YOLOv3模型在无人机巡检输电线路部件缺陷检测中的应用研究

针对传统输电线路无人机巡检图像检测方法存在的精度低、计算时间长和训练样本少等问题,提出了一种用于输电线路部件绝缘子缺陷识别的改进YOLOv3模型。引入K-means++算法解决小目标不敏感问题,引入Focalloss函数解决样本不均衡问题,引入Mish激活函数提高模型精度,引入注意力机制Senet提高特征提取性能。通过对改进前后模型性能的比较分析,验证了该方法的优越性。结果表明,与传统的检测方法相比,所提方法在检测速度上能够满足实时检测的需要,且检测精度最优,检测时间为0.079 s,检测平均准确度均值为94.40%。该研究能够满足输电线路无人机巡检图像缺陷自动检测的需要。     

基于深度学习的输电线路视觉检测方法研究进展

输电线路巡检是电网持续稳定供电的保障,其目的是对电力线、绝缘子、电力杆塔、防振锤等线路设备进行状态检测和故障诊断,同时观测电力线周围潜在隐患。深度学习的发展为输电线路巡检提供了有效手段,与传统目标检测方法相比,深度学习方法能更有效地实现航拍图像中电力设备的识别及缺陷检测。该文综述近十年来基于深度学习的输电线路视觉检测方法的研究进展。首先,概述适用于输电线路巡检的深度卷积神经网络,包括分类网络、检测网络、语义分割网络,考虑到开发的深度学习网络模型便于在移动设备上应用,另外阐述轻量化网络;然后,重点阐述基于深度卷积神经网络的输电线路巡检图像数据目标检测;随后介绍7个电力设备数据集以及性能评价指标;最后,指出基于深度学习的输电线路巡检图像数据视觉检测方法目前存在的问题,并对进一步的工作进行展望。     

图像增强算法在高压输电线路巡检中的应用研究

旋翼无人机应用于高压输电线路的巡检,是国内外电力行业近年来兴起的一种便捷、有效的方法。航拍图像方法则是一种重要的旋翼无人机巡检手段,它可以形象、直观地捕捉到高压输电线路出现的问题,进而引导巡检人员采取进一步的措施。针对旋翼无人机高压输电线航拍巡检中图像预处理部分特有的目标增强问题,提出了一种基于多向滤波的输电线图像增强算法(MDF)。该算法比传统的图像增强算法具有强鲁棒性、高实时性的特点,因而非常适合于旋翼无人机高压输电线路巡检应用。     

基于改进YOLOv4及SR-GAN的绝缘子缺陷辨识研究

为了精准地识别无人机巡检图形中的小目标绝缘子及缺陷,本文提出了一种基于改进的深度学习目标检测网络(YOLOv4)的输电线路绝缘子缺陷检测方法.首先,通过无人机航拍及数据增强获得足够的绝缘子图像,构造绝缘子数据集.其次,利用绝缘子图像数据集训练YOLOv4网络,在训练过程中采用多阶段迁移学习策略和余弦退火学习率衰减法提高网络的训练速度和整体性能.最后,在测试过程中,对存在小目标的图像采用超分辨率生成网络,生成高质量的图像后再进行测试,以提高识别小目标的能力.实验结果表明,与Faster R-CNN和YOLOv3相比,所提算法在平均分类精度和每帧检测速率方面均有较大提升,性能表现优异.     

基于Alexnet网络的绝缘子自爆无人机巡检技术研究

绝缘子是输电系统中与安全相关的关键部件,绝缘子自爆问题的高效快速识别对电力系统的保护具有重要的意义。随着无人机（UAV）相关产业的不断发展,可以采用无人机技术对输电线路进行巡检拍摄。以此为背景提出了一种基于Alexnet网络的绝缘子自爆无人机巡检技术。首先,应用无人机巡检这一先进技术得到绝缘子的清晰实时图片。然后,采用Alexnet网络对绝缘子自爆图片进行学习和识别。与传统的识别方法相比,Alexnet网络模型不但结构上有所加深,对卷积的功能也进行了强化,对无人机巡检过程中拍摄的复杂图像进行识别和检测有很好的效果。     

基于差分定位的输电线路多旋翼无人机智能巡检

针对目前人工操作无人机进行输电线路巡线自动化程度不高,人工操作无人机难以标准化、规范化,导致巡线时间偏长或多发坠机等问题,围绕南方电网公司提出的无人机无人操控自主巡线目标,制定了基于载波相位差分定位技术的输电线路多旋翼无人机智能巡检方法。该方法在载波相位差分高精度定位技术的支撑下,首先由人工操控无人机进行线路巡检,再根据记录的巡检航迹提取航拍控制轨迹点精确的经纬度、海拔高度和每一航拍点的摄像头俯仰角度等信息,制定该线路的自主巡检方案。进行自主巡航时沿设定的轨迹控制点按预设角度进行航拍,实现无人机巡航的流程化和标准化。现场测试效果表明,无人机利用所提方法可在强电磁场环境下快速准确地完成定点巡航任务,为实现规范化、标准化的无人机安全巡线作业奠定了基础。     

基于改进EfficientDet的电网元件及缺陷识别方法

针对现有的无人机电力巡检中的目标检测算法小目标识别精度低、检测的元件及缺陷类型较为单一、检测速度和精度无法同时满足的问题,提出一种改进的EfficientDet目标检测算法,该算法应用于无人机电力巡检图像的数据挖掘,对高压输电线路上的绝缘子、防震锤、均压环、屏蔽环、鸟巢同时进行目标检测及缺陷定位.首先通过Imgaug数...     

基于YOLOv3的电力杆塔检测算法研究

电力杆塔是支撑和架空输电线的塔架结构,杆塔检测和无人机智能巡检电网线路相结合已逐渐成为发展趋势。为提升电力设备巡检效率,提出了一种基于YOLOv3改进的目标检测模型,用于无人机巡检输电线路中对于杆塔的实时检测。通过水平镜像、旋转变换、图像错切和颜色变换等方法完成数据扩增,扩大杆塔训练样本。利用K-means聚类算法获取最适合的先验锚框,使其更符合杆塔的形状和比例。改进损失函数,采用GIoU计算边界框回归损失,提升了目标定位的准确性。实验结果表明,相对于其他算法,改进后的YOLOv3模型准确率较高,检测速度达到了每帧65 ms, mAP(多类别平均精度)达到90.8%,可以有效检测到航拍图像的电力杆塔,对无人机巡检输电线路有一定的工程应用价值。     

基于生成对抗网络的自爆绝缘子检测模型设计

随着输电线路的持续建设,无人机逐步代替人工成为巡线工作的主要工作方式。绝缘子在输电线路中具有重要作用,然而,因自爆绝缘子导致的事故尤为频繁,从大量的航拍图像中识别自爆绝缘子,是一个亟待解决的任务。在航拍图像中,大部分绝缘子数据均是无损绝缘子,自爆绝缘子数量较少,因而无法满足识别算法的训练要求。针对现有输电线路无人机巡检中自爆绝缘子数据量稀缺的问题,该文提出了一种基于生成对抗网络的自爆绝缘子检测模型。通过生成器和鉴别器的对抗训练,该模型仅使用无损绝缘子数据训练即能完成对自爆绝缘子的检测。在此基础上,该文优化了生成对抗网络的训练过程。通过引入指导网络,解决了生成对抗网络的模式崩塌问题,提高了对自爆绝缘子检测的召回率;通过对鉴别器的输入添加扰动,解决了生成对抗网络中的样本不均衡问题,提高了对自爆绝缘子检测的精确度。通过与其他异常检测算法的对比实验,证明了该文方法的可靠性。并通过对模型各部分的消融实验,证明了该文方法各部分的可靠性。实验结果证明,该生成对抗网络模型有效避免了传统生成对抗网络中的缺陷,完成了对自爆绝缘子的高效自动检测。     

基于ASIFT算法的绝缘子视频图像的识别与定位*

为了实现智能提取直升机巡检视频中的绝缘子图像,基于ASIFT原理的图像处理技术和数据库技术,提出了一种新的绝缘子图像识别与定位方法。该方法首先建立标准的绝缘子图库,通过改进UL－PCNN红外图像分割算法提取绝缘子特征值,然后将输电线路视频与标准图库中的绝缘子图片利用ASIFT算法进行匹配,进而识别和定位视频中的绝缘子。实验结果表明,ASIFT方法具备良好的抗绝缘子图像仿射变形性能,可以在少量人工辅助的条件下对图像进行处理,提高了架空输电线路绝缘子故障检测的自动化处理程度。