一种配电网巡检数据对抗扩充方法技术

本发明专利技术公开一种配电网巡检数据对抗扩充方法

【技术实现步骤摘要】
一种配电网巡检数据对抗扩充方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术涉及配电网巡检
，特别是涉及一种配电网巡检数据对抗扩充方法
、
系统
、
设备及介质
。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术
。
[0003]虽然配电网无人机巡检产生的巡检数量大，但是由于部分缺陷因为实际场景发生概率低，一旦发生会对配网架空线路造成严重影响，所以一线现场巡视人员发现紧急缺陷会立即开展消缺，导致部分类别样本数量少，且不容易积累
。
基于计算机视觉的样本生成技术在电网输电等行业已得到应用
。
样本生成方式主要有：
[0004](1)3D
建模渲染技术，通过点云扫描设备扫描部件的点云数据，拍摄部件图像，利用专业软件进行贴图，实现建模，通过拼图方式，直接贴到无缺陷图像的场景
。
但是，
3D
建模渲染的零部件图像与背景图像有差异，人眼可识别出是合成的图像
。
[0005](2)
图像拼接：利用拼图软件对图像目标进行掩盖
、
部件变形等操作，逐张图像进行制造
。
但是图像拼接效率低
。
[0006](3)
对抗生成：通过构建生成器和判别器，多次迭代，对整幅图像生成
。
但是对抗生成网络生成的图像并非都可用，需要人工识别
、
筛选<br/>。
[0007](4)
实景模拟：人为制造部分缺陷并放在场景进行模拟，如对完好的绝缘子进行破坏并置于实际场景进行图像采集
。
但是实景模拟效率低
、
成本高
。

技术实现思路

[0008]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种配电网巡检数据对抗扩充方法
、
系统
、
设备及介质，应用于配电网无人机样本库缺陷样本的扩充，实现配电网线路缺陷样本的快速且高质量扩增
。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种配电网巡检数据对抗扩充方法，包括：
[0011]获取配电网巡检实景图像，并分离出目标设备及目标设备下的缺陷部件后，得到真实部件图像；
[0012]获取目标设备的实物图像，且经缺陷仿真后，得到渲染部件图像；
[0013]以真实部件图像为风格图像，以渲染部件图像为内容图像进行风格迁移，得到真实风格场景的渲染合成图像；
[0014]根据渲染合成图像和真实部件图像，训练用于根据给定缺陷类型生成缺陷图像的生成式对抗网络，从而根据训练后的生成式对抗网络，生成包含有给定缺陷类型对应的缺陷设备及缺陷设备下缺陷部件的缺陷局部图像；
[0015]获取配电网正常巡检图像，将缺陷局部图像替换至配电网正常巡检图像的对应设
备位置处，由此得到含缺陷的配电网巡检图像扩充样本
。
[0016]作为可选择的实施方式，对目标设备的实物图像通过网格分割删除背景点云后，通过纹理映射将纹理信息自动贴到点云对应位置处，从而得到纯净且带彩色的目标设备实物图像的
3D
模型，并在
3D
模型上进行缺陷仿真
。
[0017]作为可选择的实施方式，经缺陷仿真后，通过修改距离
、
旋转不同角度
、
调整光照位置和照明强度，实现缺陷仿真图像的扩增，由此得到渲染部件图像
。
[0018]作为可选择的实施方式，生成式对抗网络包括判别器和生成器，将渲染合成图像和真实部件图像分别作为判别器的真实图像和语义信息，将其与生成器输出的生成图像和缺陷语义信息一起作为判别器的输入，通过生成器和判别器交互对抗迭代完成训练
。
[0019]作为可选择的实施方式，缺陷局部图像替换至配电网正常巡检图像的对应设备位置处后，通过大小变换和边缘平滑处理，实现图像融合
。
[0020]作为可选择的实施方式，所述大小变换包括：获取配电网正常巡检图像中对应设备处区域的长和宽，以该长和宽为目标值，判断缺陷局部图像的尺寸是否满足目标值，若缺陷局部图像的尺寸大于目标值且差值超出过大阈值，则对缺陷局部图像进行下采样处理，若缺陷局部图像的尺寸小于目标值且差值超出过小阈值，则对缺陷局部图像进行上采样处理，以得到尺寸相同的待插入图像
。
[0021]作为可选择的实施方式，所述边缘平滑处理包括：划定待插入图像边缘内外
N
个像素的范围，将每个像素周围
M
个像素的均值作为该像素的值，以实现边缘平滑处理
。
[0022]第二方面，本专利技术提供一种配电网巡检数据对抗扩充系统，包括：
[0023]真实图像获取模块，被配置为获取配电网巡检实景图像，并分离出目标设备及目标设备下的缺陷部件后，得到真实部件图像；
[0024]实物图像渲染模块，被配置为获取目标设备的实物图像，且经缺陷仿真后，得到渲染部件图像；
[0025]风格迁移模块，被配置为以真实部件图像为风格图像，以渲染部件图像为内容图像进行风格迁移，得到真实风格场景的渲染合成图像；
[0026]对抗生成模块，被配置为根据渲染合成图像和真实部件图像，训练用于根据给定缺陷类型生成缺陷图像的生成式对抗网络，从而根据训练后的生成式对抗网络，生成包含有给定缺陷类型对应的缺陷设备及缺陷设备下缺陷部件的缺陷局部图像；
[0027]扩充模块，被配置为获取配电网正常巡检图像，将缺陷局部图像替换至配电网正常巡检图像的对应设备位置处，由此得到含缺陷的配电网巡检图像扩充样本
。
[0028]第三方面，本专利技术提供一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第一方面所述的方法
。
[0029]第四方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面所述的方法
。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0031]本专利技术创新性提出一种配电网巡检数据对抗扩充方法，设计基于部件级的样本扩充方法，缩小图像生成范围，提升图像生成速度，通过真实部件图像和渲染部件图像的风格迁移，提升配电设备
3D
渲染图像的真实性，通过生成式对抗网络生成高可靠性的缺陷局部
图像，通过缺陷局部图像与正常巡检图像的拟合，快速生成小样本缺陷图像，扩充小样本的缺陷图像数量，实现缺陷样本的快速生成扩增
。
[0032]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到
。
附图说明
[0033]构成本专利技术的一部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种配电网巡检数据对抗扩充方法，其特征在于，包括：获取配电网巡检实景图像，并分离出目标设备及目标设备下的缺陷部件后，得到真实部件图像；获取目标设备的实物图像，且经缺陷仿真后，得到渲染部件图像；以真实部件图像为风格图像，以渲染部件图像为内容图像进行风格迁移，得到真实风格场景的渲染合成图像；根据渲染合成图像和真实部件图像，训练用于根据给定缺陷类型生成缺陷图像的生成式对抗网络，从而根据训练后的生成式对抗网络，生成包含有给定缺陷类型对应的缺陷设备及缺陷设备下缺陷部件的缺陷局部图像；获取配电网正常巡检图像，将缺陷局部图像替换至配电网正常巡检图像的对应设备位置处，由此得到含缺陷的配电网巡检图像扩充样本
。2.
如权利要求1所述的一种配电网巡检数据对抗扩充方法，其特征在于，对目标设备的实物图像通过网格分割删除背景点云后，通过纹理映射将纹理信息自动贴到点云对应位置处，从而得到纯净且带彩色的目标设备实物图像的
3D
模型，并在
3D
模型上进行缺陷仿真
。3.
如权利要求2所述的一种配电网巡检数据对抗扩充方法，其特征在于，经缺陷仿真后，通过修改距离
、
旋转不同角度
、
调整光照位置和照明强度，实现缺陷仿真图像的扩增，由此得到渲染部件图像
。4.
如权利要求1所述的一种配电网巡检数据对抗扩充方法，其特征在于，生成式对抗网络包括判别器和生成器，将渲染合成图像和真实部件图像分别作为判别器的真实图像和语义信息，将其与生成器输出的生成图像和缺陷语义信息一起作为判别器的输入，通过生成器和判别器交互对抗迭代完成训练
。5.
如权利要求1所述的一种配电网巡检数据对抗扩充方法，其特征在于，缺陷局部图像替换至配电网正常巡检图像的对应设备位置处后，通过大小变换和边缘平滑处理，实现图像融合
。6.
如权利要求5所述的一种配电网巡检...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志，王万国，周大洲，王振利，王琦，任佳颖，张斌，孙志周，袁弘，许荣浩，邱玲，王童，刘天举，黄锐，吴琼珊，王正，
申请(专利权)人：国网智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：