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专利号: 2023104547666
申请人: 华南理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种输电线路防震锤缺陷检测方法,其特征在于,包括下述步骤:步骤1,通过无人机设备采集输电线路防震锤图像并进行预处理,建立样本数据集;

步骤2,使用K‑means聚类算法对样本数据集进行聚类分析,预测锚框尺寸;

步骤3,构建缺陷检测网络;所述缺陷检测网络包括输入预处理网络、特征提取网络、特征融合网络和检测器;

步骤4,利用样本数据集以及预测的锚框尺寸,对缺陷检测网络进行训练,获得缺陷检测模型;

步骤5,采用缺陷检测模型对输电线路防震锤进行缺陷检测,得到检测结果。

2.根据权利要求1所述的一种输电线路防震锤缺陷检测方法,其特征在于,所述步骤S1包括下述步骤:步骤1.1,通过无人机设备对各种复杂背景下的输电线路防震锤进行拍摄采集;所述背景包括天空、森林、田野、沙地、湖泊、矿场和建筑物;所述拍摄方式包括近距离拍摄、远距离拍摄和多角度拍摄;

步骤1.2,对采集到的防震锤图像进行清洗,剔除模糊的、低质量的图像;

步骤1.3,对剔除后的防震锤图像按照类别进行分类;所述类别包括防震锤正常、防震锤脱落、防震锤碰撞、防震锤移位及防震锤锈蚀;设防震锤正常类别的防震锤图像作为对比样本;

步骤1.4,使用目标框对每个类别的防震锤图像进行标注,并对标注后的防震锤图像进行扩增,建立样本数据集;所述扩增包括小角度旋转、亮度变化、翻转、裁剪、滑窗切片、复制粘贴和过采样。

3.根据权利要求1所述的一种输电线路防震锤缺陷检测方法,其特征在于,所述步骤3构建缺陷检测网络包括:步骤3.1,构造输入预处理网络:提高对缺陷目标的响应,抑制复杂背景的影响,得到处理后图像;

步骤3.2,设计特征提取网络:对处理后图像进行特征提取,得到大小不同的特征图;

步骤3.3,构建特征融合网络:将得到的大小不同的特征图进行融合,输出融合特征图;

步骤3.4,建立检测器:根据融合特征图进行缺陷检测,并使用预测框在防震锤图像中进行标注;

步骤3.5,定义优化回归损失函数:在缺陷检测网络进行训练时计算损失,通过反向传播算法对缺陷检测网络的参数进行迭代更新。

4.根据权利要求3所述的一种输电线路防震锤缺陷检测方法,其特征在于,所述步骤

3.1具体包括:

所述输入预处理网络由Conv块、Gshuffle模块、Concat操作和上采样操作构成;

所述Conv块由卷积层+批归一化层+SiLU激活函数构成;

所述GShuffle模块将输入通道平均分成两组:一组进行恒等映射;另一组通过Ghost模块进行运算;然后将两组的输出通道拼接起来,并对通道进行重新排列;最后通过Conv块输出。

5.根据权利要求3所述的一种输电线路防震锤缺陷检测方法,其特征在于,所述步骤

3.2具体包括:

所述特征提取网络由Conv块和OSA_n模块构成;

所述OSA_n模块中的每个Conv块往下分为两条路径,一条路径连接到下一层Conv块,另一条路径进行恒等映射,最后将两条路径的输出通道合并输出;

其中,OSA_n模块中的n代表进行n次OSA操作。

6.根据权利要求3所述的一种输电线路防震锤缺陷检测方法,其特征在于,所述步骤

3.3具体包括:

所述特征融合模块采用目标检测算法PAFPN自下而上和自上而下的双向融合模块;

所述融合模块由Conv块、最大池化操作和Concat操作构成。

7.根据权利要求3所述的一种输电线路防震锤缺陷检测方法,其特征在于,所述步骤

3.4具体包括:

所述检测器根据模型参数量和目标大小设定三种尺度,每种尺度设定三个锚框进行回归分析,共设九种尺寸的锚框。

8.根据权利要求3所述的一种输电线路防震锤缺陷检测方法,其特征在于,所述步骤

3.5具体包括:

所述优化回归损失函数包括BIOU定位损失函数、置信度损失函数和分类损失函数,表示为:2

其中,K,S ,分别为检测端、遍历的所有网格单元和遍历的所有预测框;λ*为相应项的权重; 表示第k个检测端、第i个网格单元和第j个预测框是否为正样本,如果是则为1,如果不是则为0;αk用于平衡每个尺度下检测端的权重;Llocal为BIOU定位损失;Lconf为置信度损失;Lcls为分类损失;

所述BIOU定位损失Llocal通过交并比进行计算,公式为:其中,B为预测框,Bgt为目标框,IOU为预测框与目标框的交并比,b为预测框的中心点,gtb 为目标框的中心点,ρ()表示预测框与目标框的中心点之间的欧氏距离,c为覆盖预测框gt gt和目标框的最小框的对角线长度;w ,h 分别为目标框的宽度和高度;w,h分别为预测框的宽度和高度;

所述置信度约束Lconf通过计算二元交叉熵得到,表示为:其中,Pp为预测框的置信度分数;Pgt为对应的目标框的IOU值; 为二元交叉熵函数;ωconf为预设置信度的正样本权重;

所述分类损失Lcls通过计算二元交叉熵得到,表示为:其中,Cp为预测框的类别分数;Cgt为目标框类别的one‑hot表示; 为二元交叉熵函数;ωcls为分类的正样本权重。