基于深度学习算法的航拍绝缘子检测*

针对无人机航拍图像中绝缘子等设备因背景复杂、过度遮挡而产生的检测准确性差的问题,提出了一种基于CornerNet-Lite网络模型的改进算法.该算法应用LeakyReLU函数设计了更为合理的损失函数,在coco数据集和自建绝缘子数据集上进行试验.对比原网络模型检测结果可知,该方法将绝缘子检测准确率提升至93％,有效解决了绝缘子目标被塔架等间断性遮挡及多目标聚集时模型出现漏检现象的问题,尤其是在目标被过度遮挡时更能体现优势.     

一种改进的基于卷积神经网络的绝缘子检测算法研究

针对现场中采集的绝缘子图像存在目标图像大小尺度不一,以及拍摄角度所造成的目标图像相互遮挡等因素而导致误检或漏检等问题,提出了一种改进的基于卷积神经网络的绝缘子图像检测方法。采用轻量化的ZF网络实现特征提取;确定优化的锚窗比例提升目标图像的检测精度;对NMS后处理算法进行了改进,提出多阶段的惩罚因子算法,适应于多尺度、多比例、绝缘子重叠遮挡等复杂情况。实验结果表明,改进后的Faster R-CNN的检测方法将AP由0.797 7提高到了0.905 8,显著地提升了绝缘子目标图像的检测精度,降低了绝缘子的漏检和误检的概率。     

基于Faster R-CNN的复杂背景下绝缘子目标检测

由于无人机巡检图像中复杂背景的干扰以及航拍角度等外在因素的影响，会给绝缘子目标的识别带来一定的难度。常用的Faster R CNN模型在进行复杂背景下绝缘子目标检测时，存在远处的或被遮挡的小目标绝缘子的漏检问题，所以本文在现有的Faster R CNN模型上选择ResNet101作为骨干网络，引入FPN结构提高对被遮挡的小目标绝缘子的检测精度，降低了受遮挡影响的目标的漏检率，并增加通道注意力机制SENet以增强绝缘子特征，提高特征表达能力。实验结果表明，该基于Faster R CNN的改进模型在复杂背景下绝缘子目标检测中达到精度AP50为932%，相较于基线模型AP50提高了64%，并且优于目前一些先进的目标检测模型，对复杂背景下绝缘子的检测精度高，解决小目标绝缘子误检和漏检问题。     

YOLOv4与ORB深度融合的绝缘子识别定位研究

为了解决复杂背景下铁路接触网绝缘子的快速准确识别及定位问题,提出了一种YOLOv4目标检测算法和ORB特征匹配算法深度融合的绝缘子识别定位方法。首先利用迁移学习的策略训练YOLOv4检测网络,解决了绝缘子数据集样本较少导致过拟合的问题;然后采用高斯金字塔提取图像多尺度特征,使原始ORB算法具备尺度不变性;最后将以上两种算法融合,在双目相机获取的图像上标出绝缘子识别框,并在左右图像识别框内提取特征点进行匹配,利用视差原理还原出绝缘子相对于相机的三维坐标。实验结果表明,该方法可以有效地避免复杂背景干扰,准确地定位出绝缘子的三维坐标,4 m内最大定位误差为2.1%,检测速度为35 fps,具有较高的精确性和实时性。     

融合迁移学习的绝缘子缺陷分级检测方法

针对Faster R-CNN算法对复杂环境下的小样本绝缘子缺陷检测精度不高的问题，本文提出了一种融合迁移学习和主体局部的绝缘子缺陷分级检测方法。整个方法使用融合残差模块和特征金字塔结构的卷积神经网络作为骨干网络进行特征提取，用于适应不同尺度的缺陷目标，保留更多有效信息。首先使用迁移学习的方法改善对缺陷所在绝缘子主体的检测效果；然后对检测出的绝缘子主体进行自动裁剪来改善复杂背景对缺陷区域检测的影响，使得模型能够更有效地挖掘出缺陷特征；最后将裁剪后的缺陷绝缘子局部图像送入第二阶段进行训练，进一步提高模型准确率。通过对无人机航拍采集的绝缘子缺陷图像进行检测实验。结果表明，本文方法相较于Faster R-CNN基线模型平均精度提高了37.5%，达到了89.6%。在对自爆和破损检测上，精度分别提高了34.9%和60.2%。     

基于改进YOLO的绝缘子缺陷检测算法

针对绝缘子缺陷检测任务中,由于绝缘子缺陷部分在画幅中占比小、绝缘子易被遮挡、输电线路背景复杂等原因导致陷识别准确率低的问题,提出了一种基于改进YOLO的绝缘子缺陷检测算法。首先,在YOLOv7模型的基础上设计一个小目标检测层,使其更准确地进行小目标检测任务;其次,在模型中引入SimAM注意力机制,提高模型对绝缘子及其缺陷的关注度,提升模型检测性能;最后,选择SIoU Loss作为模型的损失函数,加快网络的收敛速度,降低其损失值。实验结果表明,改进后算法精度相较基准模型由84.9%提升至90.2%,损失值由2.23%下降至2.20%,改善了小目标检测精度,为绝缘子检测提供了参考。     

基于协同深度学习的二阶段绝缘子故障检测方法

针对现有绝缘子故障检测模型受航拍图像中复杂背景干扰导致准确率低的问题,提出一种基于协同深度学习的二阶段绝缘子故障检测方法.该方法将全卷积网络(FCN)与YOLOv3目标检测算法相协同,第一阶段,利用FCN算法对航拍图像预处理,设计跳跃结构融合浅层图像特征与深层语义特征,构建8倍上采样的绝缘子分割模型,结合图像像素逻辑运算,实现绝缘子目标的初步分割,避免背景区域对绝缘子故障检测的干扰.在此基础上,第二阶段构建YOLOv3模型进行绝缘子故障检测,以深度神经网络Darknet-53作为特征提取器,借鉴特征金字塔思想,在三个尺度的输出张量上对绝缘子故障进行标记和类别预测,保证模型对不同尺寸的绝缘子故障准确检测.利用K-means++聚类算法优化YOLOv3的锚点框参数(Anchor Boxes),进一步提升检测精度.实验结果表明,基于协同深度学习的二阶段方法能够有效克服复杂背景的干扰,在绝缘子故障检测中平均准确率(MAP)高达96.88％,较原始YOLOv3算法MAP值提升了4.65％.     

基于特征金字塔和多任务学习的绝缘子图像检测

作为输电线路巡检中的关键技术,绝缘子的高效检测在维护输电系统安全稳定运行中发挥着重要作用.针对现有方法存在的易丢失目标位置信息,对于复杂背景下的绝缘子检测精度低等缺点,提出一种基于特征金字塔和多任务学习的绝缘子检测方法.通过融合高、低维度特征信息来构筑特征金字塔,避免目标位置等细节信息的丢失,实现复杂背景中绝缘子的高效检测;引入多任务学习算法,进一步提升模型的泛化能力,提升绝缘子检测精度.利用无人机航拍所得的绝缘子实际图像进行实验,结果表明所提方法可将绝缘子检测精度提升至95.3％,具备较高的工程应用价值.     

基于多尺度特征融合的绝缘子缺陷检测

绝缘子缺陷检测对于保障电网安全稳定运行具有重要意义。由于绝缘子缺陷区域的像素信息少、形状尺寸不一,造成识别效果不佳问题。为解决此问题,提出了一种基于多尺度特征融合的绝缘子缺陷检测网络（MSD2Net）。在该网络中,采用残差注意力网络用于获取不同分辨率的绝缘子缺陷特征,设计了基于反卷积和多分支检测的多尺度特征融合网络将深层特征图与浅层特征图逐步融合,生成更加丰富的图像语义信息,用于实现目标的分类与位置回归,并结合Focal损失和高斯非极大抑制方法进一步提升检测效果。在变电站绝缘子缺陷数据集和输电线路CPLID公开数据集上进行测试,结果表明所提方法具有较好的检测性能与泛化能力。     

基于改进YOLOv7的输电线路绝缘子设备及其缺陷检测算法

针对输电线路无人机巡检中绝缘子设备及缺陷图像检测过程中存在的绝缘子目标尺寸变化大、缺陷目标尺寸小、背景复杂干扰多和难易样本不平衡等问题,提出一种基于改进YOLOv7的绝缘子设备及缺陷检测算法：1）针对绝缘子缺陷目标尺寸小问题,在YOLOv7特征提取网络浅层引入卷积注意力机制,聚焦缺陷;2）针对绝缘子目标尺度变化大问题,在YOLOv7特征提取网络底部引入感受野增强模块,提取不同尺度目标特征;3）针对背景干扰问题,改进YOLOv7特征融合网络,在顶部引入显示视觉中心模块,同时关注全局信息与局部信息;4）针对难易样本不平衡问题,使用Focal-EIoU损失替换YOLOv7坐标回归损失。在合并的绝缘子及其缺陷无人机图像公开数据集上,该算法的多类目标检测精度均值达到了97.36%。     

基于纹理特征的绝缘子检测方法

在图像/视频中自动检测和定位绝缘子是绝缘子故障诊断的重要前提,但是目前还没有高效的、成本较低的检测绝缘子方法。本文提出了一种基于纹理特征的绝缘子检测方法。首先,根据绝缘子的纹理性,利用图像的灰度共生矩阵方法产生出绝缘子的基本纹理特征;然后利用特征选择算法挑选出一组最有效、分类效果最好的特征;最后利用这组最有效特征可以准确检测到绝缘子。实验表明,该方法能够较好地在图像/视频中检测和定位绝缘子。     

基于多尺度特征融合的输电线路关键部件检测

针对输电线路无人机实时巡检过程中,通用目标检测算法在移动端运行速度过慢或无法运行的问题,提出一种将多尺度特征融合方法与输电线路关键部件的检测相结合的算法MSFF-KCD(Multi-Scale Feature Fusion in Key Component Detection)。该算法结合关键部件的特征,使用深度可分离卷积设计了特征提取网络DPNets,提高了算法在具有边缘计算能力的移动端ARM设备上的运行速度,同时采用多尺度特征融合方法,将分辨率低的特征图与分辨率高的特征图进行融合,使用多个特征融合后的特征图进行分类与检测,提高了算法的平均精度。选取了绝缘子、悬垂线夹、防震锤三类关键部件进行实验,结果表明,该算法在ARM设备上可达到每张66 ms的检测速度和86%的准确率,适用于移动端关键部件检测。     

基于改进的YOLOX血细胞检测算法研究

血细胞计数是一种常见的临床检验方法。针对血液显微镜图像中的血细胞种类不均匀、密集且相互遮挡导致现有血细胞检测方法准确率不高,提出了一种改进的YOLOX血细胞检测算法。该算法首先在损失函数中引入Focal loss以改善单阶段目标检测算法正负样本的不平衡和细胞种类不均匀的问题;接着在残差模块中引入混合注意力机制,减少了血细胞相互遮挡造成的漏检、错检的概率;然后在特征融合尾部引入自适应空间特征融合模块以提高特征表达能力;最后在残差模块中引入逆深度可分离卷积模块在减少模型参数的同时还略微提高检测精度。提出的算法在BCCD血细胞数据集进行了测试,改进后的YOLOX算法在血细胞数据集上的检测精度达到了92.5%,相比YOLOX算法提升了2.4%,且减少了8%的模型参数量;该算法在COCO2017通用数据集上的检测精度达到了41.7%,相对于原始YOLOX算法提升了1.2%。     

声纹识别与支柱瓷绝缘子的振动声学检测

针对目前各种瓷支柱绝缘子在线检测方法存在的不足,提出采用声纹识别算法进行绝缘子检测结果分析。介绍了振动声学法检测法和声纹识别算法的原理,通过声纹分析技术建立声纹特征矢量库,采用该声纹特征矢量库对某变电站支柱瓷绝缘子的振动声学检测结果进行处理。结果显示,正常绝缘子和有缺陷绝缘子的检测结果在声纹上有着不同的特征,声纹分析技术能有效分辨出有缺陷的绝缘子,达到与人工判断同样的效果。     

融合注意力机制的人脸识别算法研究

FaceNet人脸识别算法是目前较为主流的人脸识别算法,其运行速度快被广泛应用于工业界。针对FaceNet人脸识别网络存在对面部遮挡人脸识别精度低的问题,提出了一种融合注意力机制的FaceNet人脸识别算法。该算法在FaceNet的基础上引入GhostNet特征提取网络对人脸更好的提取人脸特征,并融合注意力机制与特征金字塔(feature pyramid networks, FPN)加强特征提取网络实现对3种尺度特征图中局部信息的放大,加强不同感受野下的特征提取,增强较为重要的特征信息。实验结果表明,提出的人脸识别算法取得了良好的识别效果,在人脸数据集(LWF)下准确率达到99.62%。对有遮挡的面部识别也取得了较好的检测结果,可准确识别存在遮挡的人脸目标。     

混合坐标注意力与改进空间金字塔池化融合的物体位姿估计

在物体杂乱放置非遮挡和遮挡构成的复杂场景下,针对位姿实时、准确和稳定地估计的问题,提出了混合坐标注意力与改进空间金字塔池化融合的目标位姿估计算法。搭建了由坐标特征、通道特征和空间特征组成的混合坐标注意力残差模块,有效提高了关键点估计的准确率。改进了空间金字塔池化网络,并通过颈部位置的多尺度特征细化方法,获得边缘姿态及空间位置的高精确估计。将所制作的遮挡数据集,进一步验证所提出算法性能和泛化能力。在公开LineMod及Partial Occlusion遮挡数据集上,所提算法与基于组特征注意力(SA)算法相比ADD指标分别提高2.26%和2.57%,5cm5°指标分别提高5.16%和4.1%,达到了30 fps实时处理速度,为遮挡等复杂场景下的物体位姿估计提供一个有效的方法。     

基于Efficientnet的红外目标检测算法

针对复杂场景下红外目标检测存在准确率低、召回率低的问题，为了提高红外图像中的小目标以及被遮挡目标的检测识别能力，提出基于Efficientnet的红外目标检测算法。首先，将高效轻量的Efficientnet作为模型的特征提取主干网，降低模型的参数量，提升训练速度。在Efficientnet主干网的最后一个输出层引入SPP模块，丰富特征图的表达能力，进行多尺度融合，扩大特征图的感受野；在模型特征融合部分，使用FPN特征金字塔网络，特征融合后增加CSPNet模块和ECA注意力机制，加强特征提取。检测部分使用YOLO Head，对目标进行分类和回归，并用CIoU Loss作为边界框回归损失函数，提高对被遮挡目标的识别能力。实验结果表明，基于Efficientnet的模型大小仅为YOLOv3的188%，并且在FLIR数据集上mAP达到8074%，相比于YOLOv3算法提高1012%，该模型在减少模型参数量的同时，提升了检测精度。该模型在FLIR数据集上具有良好的泛化能力，提高了对小目标和遮挡目标的检测能力。     

基于改进 Cascade R-CNN 的输电线路多目标检测

针对无人机巡检图像中小目标难以检测、障碍物遮挡目标、正负样本不平衡等问题,提出基于改进Cascade R-CNN的输电线路多目标检测方法.改进了Cascade R-CNN的特征提取网络,基于ResNet101基础网络结构,设计6层新型特征金字塔网络(FPN)与之融合,提高了对小目标、重叠目标的检测能力;引入了高斯形式的软非极大值抑制(Soft-NMS)方法,降低了受遮挡影响的目标的漏检率;利用Focal损失改进损失函数,缓解了正负样本不平衡对检测精度的影响.训练过程中,基于添加噪声、亮度变换、尺度放缩等数据增强方法扩充数据集,提升了训练模型的泛化性能.实验结果表明,改进的模型在复杂背景下能够对3种瓷质绝缘子、瓷质绝缘子缺陷、相间棒、防震锤以及鸟窝同时检测,平均精度均值(mAP)达到94.1％,为输电线路的智能巡检提供了一种新思路.     

基于密集连接网络的航拍绝缘子旋转目标精准定位方法

为了实现架空线路巡检时绝缘子的精准定位和检测,提出了一种基于Dense-Block密集连接块与旋转框改进YOLOv5的绝缘子检测模型。该模型针对绝缘子长宽比较大和方向多变的特点,提出利用长边定义法为检测框增加角度信息,实现目标旋转框检测,有效提升绝缘子检测和定位的效果。同时为了增强特征的重新利用和传播,利用Dense-Block对模型中的残差模块进行改进,构建YOLOv5-dense检测模型。最后为了使YOLOv5-dense模型能够更加关注有效的特征信息,在主干网络尾部加入SimAM注意力模块对模型进行改进。实验之前,利用Retinex算法对输入绝缘子图像进行增强。实验结果表明,相较于原始YOLOv5算法,所提算法在平均准确率和每秒处理帧数方面都有提高。除此之外,与水平框检测算法相比,所提算法去除了检测结果中大量冗余的背景信息,实现了绝缘子区域更加精准的定位。     

基于改进YOLOv5算法绝缘子缺陷检测研究

针对目前无人机巡检中绝缘子缺陷检测的目标算法识别精度不高的问题,提出了一种改进的YOLOv5算法,该方法将注意力机制融入YOLOv5s算法中获取更多细节特征,采用BiFPN替换原本的特征金字塔结构,并用改进的损失函数和非极大值抑制提升检测精度。实验结果证明,相比于传统算法,改进算法的检测平均精度和召回率分别为96.6%和97.1%,检测速度FPS达到了28.5,满足输电线路绝缘子缺陷检测准确性、轻量性及鲁棒性要求。