基于深度学习的航拍绝缘子缺陷检测研究

发布时间：2021-06-06 19:28

　　无人机电力巡检是一种利用无人驾驶飞机自主作业的优势,完成架空输电线路维护的新型巡检方式。无人机通过机身携带的图像采集设备和远程无线电控制系统,获取高清的航拍图像,并予以分析。与传统的人工巡检方式不同,无人机巡检具有复杂地形适应能力强,安全系数高,风险小,成本低,准确可靠等优势,已经成为输电线路运维技术的重点发展方向之一。然而,由于航拍图像的复杂性和视觉识别技术的局限性,如何实现智能化电力巡检系统仍然是一项艰巨的任务。本文以航拍图像中绝缘子的缺陷检测为研究对象,结合电力巡检的要求,研究了基于深度学习的绝缘子缺陷检测方法。分别提出了一种实时的单级绝缘子缺陷检测器和一种对极小缺陷块检测鲁棒的级联绝缘子缺陷检测器。本文的主要工作如下:首先,针对在线巡检的要求,基于深度学习的目标检测方法,提出了一种实时的轻量级YOLOV3绝缘子缺陷检测方法。该轻量级网络是对压缩网络MobileNetV1的合理优化,在保持基本性能的前提下,大大提升了网络的推理速度。为了提高训练前锚框生成的稳定性和准确性,提出了基于欧式距离的K-means++算法。针对绝缘子图像数据集不足的问题,使用PASCALVOC2007数据... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 课题的研究现状
        1.2.1 无人机电力巡检
        1.2.2 绝缘子故障检测
    1.3 本文的主要研究内容与结构安排
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 结构安排
2 相关技术概述
    2.1 飞行控制系统
    2.2 图像处理技术
    2.3 目标检测算法
        2.3.1 从感知机到BP神经网络
        2.3.2 卷积神经网络
        2.3.3 目标检测算法
    2.4 评价指标
        2.4.1 交并比、准确率与召回率
        2.4.2 平均精度均值
        2.4.3 平均推理速度
    2.5 本章小结
3 单级绝缘子缺陷检测器
    3.1 引言
    3.2 Crop-MobileNet网络结构设计
        3.2.1 深度可分离卷积与通道缩减
        3.2.2 冗余卷积块去除
        3.2.3 特征金字塔与多级检测
        3.2.4 Crop-MobileNet网络模型
    3.3 网络数据流相关
        3.3.1 锚框机制与损失函数
        3.3.2 改进的先验框选择
        3.3.3 迁移PASCALVOC网络
    3.4 实验结果与分析
        3.4.1 实验准备
        3.4.2 网络训练参数设置
        3.4.3 改进的先验框分析
        3.4.4 迁移网络对比分析
        3.4.5 检测框架对比分析
        3.4.6 基础网络对比分析
    3.5 本章小结
4 级联绝缘子缺陷检测器
    4.1 引言
    4.2 级联网络模型
        4.2.1 YOLOV3 级联模型
        4.2.2 Faster R-CNN级联模型
        4.2.3 独立训练与联合推理
        4.2.4 空间坐标变换
    4.3 实验结果与分析
        4.3.1 实验准备
        4.3.2 YOLOV3 级联检测器结果分析
        4.3.3 Faster R-CNN级联检测器结果分析
        4.3.4 级联检测器与单级检测器
    4.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于视觉的绝缘子定位与自爆缺陷检测[J]. 商俊平,李储欣,陈亮.  电子测量与仪器学报. 2017(06)
[2]基于多特征融合的玻璃绝缘子识别及自爆缺陷的诊断[J]. 姜云土,韩军,丁建,傅寒凝,王榆夫,曹伟.  中国电力. 2017(05)
[3]我看《电力发展“十三五”规划》[J]. 吴云.  中国电力企业管理. 2017(07)
[4]±400kV直流输电线路杆塔涉鸟故障风险区域研究[J]. 黄瑞莹,黄道春,周军,丁玉剑,董志勇,阮江军.  电工电能新技术. 2017(02)
[5]基于RCNN的无人机巡检图像电力小部件识别研究[J]. 王万国,田兵,刘越,刘俍,李建祥.  地球信息科学学报. 2017(02)
[6]《电力发展“十三五”规划》解读[J]. 曾鸣.  中国电力企业管理. 2017(01)
[7]上海公司首次无人机巡线试飞成功[J]. 本刊讯.  华东电力. 2014(05)
[8]我首套同步智能无人机巡检系统成功试飞 每飞4架次相当20名巡线员一天工作量[J].   科技传播. 2010(07)
[9]架空线路绝缘子破损视觉检测研究[J]. 张运楚,梁自泽,谭民.  高技术通讯. 2005 (08)

硕士论文
[1]基于六旋翼无人机的输电巡线系统的研究与应用[D]. 冯凯.华北电力大学 2018



本文编号：3215001