System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法及系统技术方案_技高网
当前位置: 首页 > 专利查询>常州大学专利>正文

基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法及系统技术方案

技术编号:40060540 阅读:5 留言:0更新日期:2024-01-16 22:37
本发明专利技术涉及图像处理技术领域,尤其涉及基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法及系统,包括获取瓷绝缘子的图像和深度图像;对带反光瓷绝缘子的深度图像进行预处理;构建基于DIAN子网络和IDN子网络,IDN子网络用于绝缘子图像恢复;DIAN子网络利用深度信息,引导IDN子网络反光去除;在结构相似度指数和均方误差损失函数相结合的基础上引入梯度损失,构建GL‑SSIM损失函数。本发明专利技术解决现有网络无法有效预处理瓷绝缘子表面反光问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理,尤其涉及基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法及系统


技术介绍

1、深度学习这一概念是基于人工神经网络的研究而提出的,其中多层感知器作为一种具有多个隐层的深层学习结构,反映了深度学习技术的特点。通过将底层特征相互作用,并不断生成更抽象的高级概念,从而确定所研究数据的属性、类别或特征。此技术已被广泛用于图像处理领域,包括去除瓷绝缘表面反光。

2、瓷绝缘作为一种常见的电气绝缘材料,由于瓷绝缘子本身具有光滑的表面,在光线照射下产生反光现象,使得反光区域与产品本身的颜色非常接近,现有的dan+irn网络无法准确且有效区分反光区域和产品本身颜色相近的情况;为了处理由于反光区域与产品之间对比度较低而导致去除反光效果不理想的情况,本专利技术设计提出了基于记忆网络的mem-residual block模块和gl-ssim损失函数,提高当瓷绝缘子图像存在反光时,绝缘子识别低的问题,提高反光区域表面瑕疵细节的呈现效果,为后续瓷绝缘子表面缺陷的检测提供保障。


技术实现思路

1、针对现有算法的不足,本专利技术解决现有网络无法有效预处理瓷绝缘子表面反光问题。

2、本专利技术所采用的技术方案是:一种基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法包括以下步骤:

3、步骤一、获取瓷绝缘子的颜色图像和深度图像;

4、进一步的,步骤一具体包括:

5、通过深度相机捕获环境的深度和颜色信息;对镜头畸变进行矫正以及同步颜色图像和深度图像。

6、进一步的,深度图像是根据相似三角形关系并结合视差计算物体在相机坐标系中的深度值,将深度值映射到像素值上构建深度图像。

7、步骤二、对带反光瓷绝缘子的深度图像进行预处理;

8、进一步的,预处理包括:使用均值滤波器消除深度图像中的噪声,保留边缘信息,并进行归一化处理。

9、进一步的,还包括:应用开运算和闭运算来消除瓷绝缘子图像上的孔洞和突出物。

10、步骤三、构建dian子网络和idn子网络,idn子网络用于绝缘子图像恢复;dian子网络利用深度信息,引导idn子网络反光去除;

11、进一步的,dian子网络包括:五个残差块、一个卷积模块和两个反卷积层;其中,第一残差块采用三层卷积,三层卷积的卷积核大小分别为5×5、1×1和使用3×3,输入与第三层卷积进行残差连接;

12、idn子网络包括:五个残差块、两个mem-residual block模块、两个反卷积层、三个add layer模块和三个卷积层;在第一和第二残差块之间插入第一mem-residual block;在第一和第二add layer模块之间插入第二mem-residual block。

13、进一步的,mem-residual block模块包括memory layer层、两个3×3的卷积,输入特征与第二个3×3的卷积残差连接;memory layer层将特征图中第i个通道的所有空间位置的值相加得到总和,并计算平均值得到全局平均池化特征pooling_feature,设全连接层的权重参数w和偏置b,将全局平均池化特征通过全连接层,应用矩阵乘法和加法操作,得到特征向量p=w·pooling_feature+b,使用relu激活函数对p进行非线性映射,得到编码后的上下文特征向量h=relu(p),将h通过广播操作,扩展为与输入特征图相同大小的特征图。

14、步骤四、在结构相似度指数和均方误差损失函数相结合的基础上引入梯度损失,构建gl-ssim损失函数;

15、进一步的,gl-ssim损失函数的公式为:

16、

17、其中,分别代表是原图像尺寸的一半和四分之一,βi是权重参数;igrad为输出图像和背景图像的梯度的mse损失;

18、

19、其中,α代表权重,是均方误差mse的损失函数;lssim(y,y′)为最小化预测损失。

20、进一步的,基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除系统,包括:存储器,用于存储可由处理器执行的指令;处理器,用于执行指令以实现基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法。

21、本专利技术的有益效果:

22、1、使用本专利技术设计的残差块可以捕捉更大范围的空间信息,这对于去掉图像中较大的反光区域更有效,可以更好地捕获反光区域周围的上下文信息;

23、2、本专利技术采用5*5的卷积层有助于提取更复杂、更高级的特征,在反光去除任务中,反光通常会导致图像细节的丢失或扭曲,更大的卷积核可以更好地捕捉反光与周围纹理之间的关系,从而更准确地提取图像的原始细节和结构;

24、3、对现有的级联子网络结构进行改进,提出基于记忆网络的mem-residual block模块,将前一状态与当前状态相关联,充分利用上下文信息,有效还原强反光区域内背景图像中的细节,降低网络模型复杂性,提高去反光图像的生成质量;

25、4、采用gl-ssim损失函数作为深度学习网络的目标函数,在现有将结构相似度指数(ssim)和均方误差损失函数相结合而成的损失函数的基础上,引入梯度损失函数,建立一个基于多尺度表示的损失函数来惩罚多尺度之间的非相似性,从不同尺度的隐藏层中获得输出,一定程度上保证重建后去反光图像的质量。

本文档来自技高网
...

【技术保护点】

1.基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法,其特征在于,步骤一具体包括:

3.根据权利要求2所述的基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法,其特征在于,深度图像是根据相似三角形关系并结合视差计算物体在相机坐标系中的深度值,将深度值映射到像素值上。

4.根据权利要求1所述的基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法,其特征在于,预处理包括:使用均值滤波器消除深度图像中的噪声,保留边缘信息,并进行归一化处理。

5.根据权利要求4所述的基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法,其特征在于,还包括:应用开运算和闭运算消除瓷绝缘子图像上的孔洞和突出物。

6.根据权利要求4所述的基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法,其特征在于,DIAN子网络包括:五个残差块、一个卷积模块和两个反卷积层;其中,第一残差块采用三层卷积,三层卷积的卷积核大小分别为5×5、1×1和使用3×3,将输入特征与第三层卷积进行残差连接;

7.根据权利要求6所述的基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法,其特征在于,Mem-Residual block模块包括Memory layer层、两个3×3的卷积,输入特征与第二个3×3的卷积残差连接;Memory layer层将特征图中第i个通道的所有空间位置的值相加得到总和,并计算平均值得到全局平均池化特征pooling_feature,设全连接层的权重参数W和偏置b,将全局平均池化特征通过全连接层,应用矩阵乘法和加法操作,得到特征向量p=W·pooling_feature+b,使用ReLU激活函数对p进行非线性映射,得到编码后的上下文特征向量h=ReLU(p),将h通过广播操作,扩展为与输入特征图相同大小的特征图。

8.根据权利要求1所述的基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法,其特征在于,GL-SSIM损失函数的公式为:

9.基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除系统,其特征在于,包括:存储器,用于存储可由处理器执行的指令;处理器,用于执行指令以实现如权利要求1-8任一项所述的基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法。

...

【技术特征摘要】

1.基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法,其特征在于,步骤一具体包括:

3.根据权利要求2所述的基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法,其特征在于,深度图像是根据相似三角形关系并结合视差计算物体在相机坐标系中的深度值,将深度值映射到像素值上。

4.根据权利要求1所述的基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法,其特征在于,预处理包括:使用均值滤波器消除深度图像中的噪声,保留边缘信息,并进行归一化处理。

5.根据权利要求4所述的基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法,其特征在于,还包括:应用开运算和闭运算消除瓷绝缘子图像上的孔洞和突出物。

6.根据权利要求4所述的基于深度学习的瓷绝缘子表面反光去除方法,其特征在于,dian子网络包括:五个残差块、一个卷积模块和两个反卷积层;其中,第一残差块采用三层卷积,三层卷积的卷积核大小分别为5×5、1×1和使用3×3,将输入特征与第三层卷积进行残差连接;

【专利技术属性】
技术研发人员:吕继东周润杰丁慎平邹凌牛亮亮戎海龙
申请(专利权)人:常州大学
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1