基于视觉图像的输电线路覆冰厚度检测与分类技术研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:joeworms
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
严重覆冰会引起线路舞动、绝缘子闪络、杆塔倾斜甚至坍塌等事故灾害,威胁输电线路系统安全运行时,可能会对生产生活造成巨大冲击。据此,基于覆冰厚度检测准确获得厚度信息,并结合其它算法获得覆冰类别信息,为电力人员判断覆冰状态提供可靠依据,保障电力系统安全运行。目前,覆冰厚度检测及类别研究大多依赖人工巡检或传感器装置,受环境因素影响较大且损耗率高。根据调研,我国南方电网与国家电网管辖地区均设置了覆冰监测系统,以监测系统获得的覆冰图像为研究对象,针对传统图像处理算法泛化能力及鲁棒性欠佳等问题,本文提出基于深度学习实现覆冰分割与分类,在分割基础上实现覆冰等效厚度计算并完成软件功能开发,对实现电网智能化具有重要意义。本文围绕覆冰厚度检测与分类研究目标,分别提出了覆冰分割网络模型与分类网络模型,并提出了在分割基础上的覆冰等效厚度计算方案。首先收集原始覆冰图像,对其进行预处理操作后搭建覆冰图像数据集。针对覆冰分割模型,基于U-Net编码解码结构,从主干网络选取、卷积结构轻量化、注意力机制、迁移学习及辅助损失等方面进行改进,提出覆冰分割网络S_UNet。通过实验分析,S_UNet误检、漏检现象仍有待改进;将生成对抗网络(Generative Adversarial Networks,GAN)与S_UNet融合提出覆冰分割优化网络SGAN_UNet,利用真实标签图对覆冰图像分割结果进行比对校正,提升了覆冰分割结果精细程度。针对覆冰分类,基于Efficient Net B3网络,结合数据增强及标签平滑技术搭建输电线路覆冰分类网络,完成对雨凇、混合淞、雾凇、裸线路与无线路五种类别的分类。针对覆冰等效厚度计算,以同一角度拍摄的覆冰前后分割图像为研究对象,建立了覆冰厚度计算模型,考虑覆冰图像或存在透视畸变,提出基于逆透视变换(Inverse Perspective Mapping,IPM)对畸变进行校正,并从原理及分割误差角度对覆冰厚度计算进行了实验验证。最后开发了具有覆冰厚度检测与分类功能的软件系统。
其他文献
随着物联网时代的来临,便携式电子设备和可穿戴设备给人们日常工作生活带来便利的同时,使用频率的增加导致设备电能的消耗速度越来越快。受锂电池技术的缓慢发展所限,快速充电成为解决续航问题的关键。各大厂商自有的快充技术如华为的FCP/SCP、高通的QC协议等受硬件电路及通信协议所限难以成为行业标准,而USB标准化组织(USB Implement Forum,USB-IF)推出的电源传输协议(Power D
学位
输电线路压接质量会影响输电线路载流量、机械强度,对线路安全稳定运行至关重要。为提高输电线路压接缺陷检测精度及检测效率,本文开展输电线路压接缺陷自动检测技术研究。本文依据压接缺陷质量评定相关标准与实际情况,明确检测任务与技术指标,在此基础上确定压接缺陷检测算法总体流程。压接缺陷检测算法主要由压接图像倾斜校正算法、改进YOLOX模型、钢锚管弯曲度计算算法、压接缺陷分级算法四部分组成。针对压接图像均有不
学位
电阻层析成像(Electrical Resistance Tomograph,ERT)是过程层析成像的一个重要分支,由于其非侵入、造价成本低、成像速度快等特点在工业的可视化检测中广泛应用。图像重建是ERT的一个关键步骤,重建的对象是测量场内不同介质的电导率分布。由于ERT的“软场”特性,传统的图像重建算法无法准确建立测量电压和电导率分布之间的映射关系,导致成像精度不高。相较于传统算法,深度学习利用
学位
航空发动机是装备制造领域的高端产品,其制造技术是一个国家工业水平和军事实力的重要体现。装配过程是航空发动机制造的重要组成部分,转子装配后精度决定着发动机的各项性能,盘片分离结构的多级转子装配后不平衡量是衡量装配精度的重要指标。如果转子装配后不平衡量超差,那么转子在转动过程中叶片容易碰磨机匣,给发动机带来极大的安全隐患。因此,亟需开展面向盘片分离结构的航空发动机装配优化方法研究,减小多级转子装配后不
学位
随着传统电网向数字化、网络化与智能化方向的发展,架空输电线路的智能检测引起了人们的广泛关注。然而,架空输电线路广泛分布在户外,目前主要通过人工翻阅无人机巡检记录的方式进行检测,效率低下。对此,本文基于架空机器人硬件平台,对视频监控系统设计、架空输电线路缺陷检测与机器人自定位技术展开研究。针对架空机器人在高空作业时地面人员无法实时监控的问题,本文设计了一套视频监控系统,实现了机器人作业过程实时监控与
学位
转动惯量反映物体在转动状态下的惯性,任何涉及到转动的问题,都离不开转动惯量,在航空航天、船舶、汽车等各领域都有着重要意义,通常通过实验测量方法获得。转动惯量测量方法有很多,其中扭摆法因结构简单、易操作、测量精度高受到广泛应用。基于扭摆法的转动惯量测量技术主要建立在忽略摩擦阻力的线性转动惯量测量模型基础上,利用周期法进行转动惯量计算,且为了提高转动惯量测量精度,大多采用气浮轴承支撑的扭摆台。但是,气
学位
电学层析成像(Electrical Tomography,ET)技术凭借其实时性高、成本低和非侵入性的优点,被广泛应用于多相流流体检测过程。但由于单一模态的ET成像技术的测量范围较小,且测量结果精度较低,无法满足较复杂的工业生产需求。因此,研究更高精度的ET图像重建算法和多种模态组合的ET系统具有重要的意义。为了改善上述问题,本文查阅大量国内外相关文献,将ECT/ERT双模态系统用于气-油-水三相
学位
三维视觉测量技术是计算机视觉和精密测量综合的高端技术。在视觉测量领域,测量的速度是系统性能的重要指标之一。在实时测量系统中,系统处理速度越快,意味着系统可以在更高帧率的场景下运行,意味着图像输入与结果输出之间拥有更低的延时。CUDA是NVIDIA应用于异构CPU、GPU架构的开发平台,通过CUDA,可以实现应用NVIDIA系列GPU的通用并行计算,经过分析,位姿测量算法中的关键步骤具有良好的并行性
学位
扫频干涉测量技术是一种相干检测的绝对距离测量技术,它具有测量精度高、无测量距离模糊、抗噪声能力强并且可以进行非合作目标测量等优势。在实际测量中,相位噪声的存在会影响扫频干涉测量系统的测量距离和空间分辨率,可调谐激光器调谐非线性和激光器光源固有线宽是产生相位噪声的主要因素。相位噪声补偿方法研究是扫频干涉测量系统能够实现远距离测量和高空间分辨率的重要研究方向。因此本文主要对扫频干涉测量系统中的相位噪声
学位
电磁层析成像(Electromagnetic Tomography,EMT)是上个世纪九十年代初刚发展起来的一类电学层析成像技术,其原理是基于电磁感应原理获取传感器信号,重建出物体在被测范围内的介质分布情况。EMT具有使用范围广、可操作性强、构造简单、非侵入性、成本低等优势,因此EMT在生物医学和无损检测等工业应用领域有着较为广泛的应用和很好的发展前景。但EMT技术在现有应用中仍存在非线性的问题,
学位