一种基于改进FasterRCNN的设备开关状态识别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于改进Faster RCNN的设备开关状态识别方法，通过对原始Faster RCNN模型在网络结构、参数设置及算法上进行改进，使其适用于设备开关状态图像识别，主要包括如下关键步骤：图像数据采集、传输与存储，设备开关状态的分类，开关状态图像数据集的构建，候选框尺寸的设计，开关识别模型的构建，开关识别模型的训练，开关识别模型的测试。通过本方法能准确识别设备开关状态，从而辅助设备操作人员进行日常运维工作，提高运维过程的准确性和可靠性，保障设备的安全持续运行。保障设备的安全持续运行。保障设备的安全持续运行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进Faster RCNN的设备开关状态识别方法


[0001]本专利技术涉及目标检测、智能监控领域，具体涉及一种基于改进Faster RCNN的开关状态识别方法。

技术介绍

[0002]在诸多自动化工厂环境中，各类机械控制设备的应用十分广泛，设备控制所涉及的开关种类繁多、数量庞大，给日常运维工作带来挑战，例如抽水蓄能电站、光伏发电站等。为了保证工厂安全稳定地运行，在日常的运维过程中，工作人员需要在复杂的操作环境下对设备上的众多开关进行状态检查，确保运维操作完成之后开关状态的正确性。
[0003]然而，这些工厂工况多、维护操作复杂的特点加大了监管的难度。传统依赖人工监督的方式对于日常运行维护和突发事件的处理是不可靠的，甚至会影响工厂的工作进度。近年来，随着人工智能技术的不断成熟，越来越多的企业将其引进改善工业生产的各个环节。将人工智能特别是图像识别技术引入到人工操作监管领域，可以提高工厂的安全指数和工人的工作效率，降低运维成本，为工厂的监管、维护和检修提供可靠的解决方案。
[0004]目标检测是图像识别领域一个热门研究方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进Faster RCNN的设备开关状态识别方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，图像数据采集、传输与存储：通过操作人员佩戴的辅助硬件设备拍摄操作或检查的视频，然后经传输网络将视频流实时上传并存储到服务器；步骤2，设备开关状态的分类：根据领域知识对设备开关的类型及状态进行划分；步骤3，开关状态图像数据集的构建：首先从视频中抽帧获取图像，其次剔除模糊、相似的图像，然后进行图像增强，最后构建开关状态图像数据集；步骤4，候选框尺寸的设计：首先提取开关真实框的长宽数据，然后使用k
‑
means算法对长宽数据聚类，最后得出适合开关数据集的候选框长宽值和长宽比；步骤5，开关识别模型的构建：针对设备开关状态的图像特征，从四个方面对Faster RCNN模型作出改进，即，选择适合开关状态图像数据集的特征提取网络、将特征提取网络中部分残差块改为多分支膨胀卷积残差块、在原特征金字塔网络基础上新增一条自底向上的特征融合分支、使用Soft
‑
NMS算法选择候选框；步骤6，开关识别模型的训练；步骤7，开关识别模型的测试。2.根据权利要求1所述一种基于改进Faster RCNN的设备开关状态识别方法，其特征在于：步骤2的具体操作步骤如下：步骤2.1，参考相关领域知识，根据开关用途进行划分，将开关分为波动开关、电源开关、控制开关、转换开关；步骤2.2，建立设备与开关之间的对应关系，再根据设备类型对步骤2.1中的每一类开关进行细分；步骤2.3，对于步骤2.2中的每一种细分类开关，根据相关领域知识和操作视频给出所有可能出现的开关状态；步骤2.4，对开关类型及所有可能状态进行编码，若步骤2.2中的开关类型有m种，则统一使用整数编码为[1，m]；对于每一类开关i，若开关存在n种状态，则此开关状态的整数编码为[0，n)，开关i及其状态j的联合编码为i
‑
j(1≤i≤m，0≤j＜n)。3.根据权利要求1所述一种基于改进Faster RCNN的设备开关状态识别方法，其特征在于：步骤3的具体操作步骤如下：步骤3.1，从服务器存储的视频流中每隔固定时间T抽帧获取n张图像，抽取的图像数据集记为ImageSet＝{image1，image2，
···
，image
n
}；步骤3.2，剔除模糊图像，包括如下关键步骤：步骤3.2.1，设置模糊度的阈值vague_thres，对图像image
i
灰度化；步骤3.2.2，计算image
i
的Laplacian方差值作为模糊度v
i
；步骤3.2.3，如果v
i
＜vague_thres，则剔除模糊图片image
i
；否则，不做处理；步骤3.3，剔除相似的图像，包括如下关键步骤：步骤3.3.1，设定相似度阈值similarity_thres；步骤3.3.2，计算相邻图片的相似度s
i，i+1
＝cosin(image
i
，image
j
)；步骤3.3.3，如果s
i，i+1
≥similarity_thres，则剔除图片image
i+1
；否则，不做处理；步骤3.4，对抽帧图像进行增强，形成增强图像集EnhanceImageSet；步骤3.5，开关状态图像数SwithchStateImageSet＝ImageSet∪EnhanceImageSet。
4.根据权利要求1所述一种基于改进Faster RCNN的设备开关状态识别方法，其特征在于：步骤4的具体操作步骤如下：步骤4.1，提取开关真实框的长宽数据，其中长宽数据一般来源于人工标注的目标框真实信息；步骤4.2，设置不同的k值，使用k
‑
means算法对长宽数据进行聚类，涉及的关键步骤如下：步骤4.2.1，随机选取k个样本作为初始聚类中心centers；步骤4.2.2，计算每一个数据到k个聚类中心的距离，将数据分配到最近的中心对应的簇cluster；步骤4.2.3，针对每一个簇cluster，重新计算聚类中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋旭峰，吉俊杰，徐伟，李海波，吴闽，陆婷，姚航宇，蒋佳杰，张冰冰，沈焘，朱亮，
申请(专利权)人：华东宜兴抽水蓄能有限公司，
类型：发明
国别省市：