基于超分辨率重建与轻量化YOLOv4的绝缘子故障检测

来源 :石家庄铁道大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:BLGKLING
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我国输电线路跨度非常广,绝缘子的数量庞大,而绝缘子在整个电力系统中发挥着重要作用,因此必须对绝缘子进行定期巡检。传统的绝缘子巡检方式效率低下、费时费力。随着深度学习技术与计算机等硬件设备的发展,利用神经网络对绝缘子进行检测已经逐渐代替了传统的巡检方式。基于深度学习的绝缘子定位模型具有层次深、参数多、训练时对硬件设备要求高的问题,而MobileNet系列网络是一种轻量型网络,由于采用了深度可分离卷积层,可以很好地提高训练速度,降低参数量,因此本文利用MobileNet对YOLOv4轻量化,并作出改进使网络兼顾精度与速度,主要研究内容:针对传统的图像预处理技术效果不佳的缺点,本文通过改进的SRCNN网络对绝缘子图像进行超分辨率重建。首先将传统的SRCNN的三层卷积核分别调整为5×5、3×3、5×5,以保证在覆盖绝缘子图像全部信息的同时,兼顾绝缘子图像重建质量;其次为解决神经元死亡问题,将激活函数修改为Leak Re LU,最后通过PSNR值、信息熵等指标对比,验证了经过改进SRCNN网络处理后的绝缘子图像边缘特征、纹理特征更加清晰。为减少YOLOv4的网络层次与参数量,使网络更加易于训练,提出应用MobileNetv3网络对YOLOv4进行轻量化。首先将MobileNetv3的主干网络对YOLOv4的CSPDarknet53进行替换,提高了网络的检测速度;其次由于改进的YOLOv4网络会存在一定的精度损失,因此对其特征金字塔部分增加反馈机制,使其可以反复的提取特征;最后将空洞卷积引入SPP结构中,从而扩大感受野,降低了多目标绝缘子漏检的概率,保证了网络检测的精确度。通过与YOLOv4、SSD算法进行对比,本文采用的算法由于对YOLOv4主干特征提取网络进行了轻量化,并对加强特征提取部分引入了反馈机制与空洞卷积,因此本文所采用的模型参数量降低了72.26%,而m AP值提高了6.2%,检测速度达到31.1帧/s,提高了3.75帧/s,与其他算法相比,本文算法具有对硬件设备要求低、通用性更强的特点,可以满足绝缘子破损定位的实时性要求。
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