[發明專利]一種密閉腔體低照度圖像增強方法及系統

在審

• 申請號: 202011404925.4
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN114596236A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 張旭;王海鵬;王萬國;李猷民;崔其會;黃銳;呂俊濤;李建祥;李彪;陳玉;朱成杰;王琦;王振利;馬松;楊月琛
• 申請（專利權）人: 國網智能科技股份有限公司;國網山東省電力公司臨沂供電公司
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06N3/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發明提供了一種密閉腔體低照度圖像增強方法與系統，獲取多組樣本圖像，對每組樣本圖像進行篩選，以質量最優圖像為該組樣本圖像的模板圖像，其余圖像作為待增強圖像，形成訓練樣本集；構建條件生成對抗網絡，以模板圖像為目標輸出，采用多指標融合損失函數進行訓練，再將模板圖像作為真實目標，增強后圖像作為虛假目標輸入，進行訓練；將密閉腔體內采集的圖像輸入訓練后的條件生成對抗網絡，得到圖像增強后的圖像。本發明實現低照度圖像到高質量圖像端到端的圖像增強輸出，有效提升了低照度圖像的亮度與對比度。

技術領域

本發明屬于圖像增強技術領域，涉及一種密閉腔體低照度圖像增強方法及系統。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

在電力系統中，氣體絕緣開關設備(GasInsulatedSwitchgear， GIS)是關鍵的變電設備之一，應用越來越廣泛，在電力傳輸過程中有著至關重要的作用。GIS設備將各組成元件封閉組合，一般不受外界環境的干擾，噪聲小，電磁波干擾弱，后期維護工作少。

但據發明人了解，GIS設備也有其固有的缺點：由于SF6氣體的泄漏、外部水分的滲入、導電雜質的存在、絕緣子老化等因素影響，都可能導致GIS設備內部閃絡故障產生一些粉末狀異物；在GIS設備安裝、檢修過程中遺留在內部的工具、螺釘、螺母等異物；因環境條件差，安裝檢修時進入腔體內的沙?；蚋綦x開關、接地開關動靜觸頭間的摩擦產生的金屬屑等異物。上述異物如不及時維護清理勢必會對 GIS設備再投運的安全可靠運行帶來極大危害，嚴重影響電力生產。因此，需要對GIS設備進行及時的檢測和清理。

然而，由于GIS腔體內部為密閉環境，在不進行照明的情況下，內部光線差，圖像整體偏暗；若補光過強，則因腔體內壁清潔光滑反射效應容易造成采集的圖像某些區域過于明亮。采集到的圖像存在亮度過亮或過暗、色彩不飽和、細節模糊等問題，這些問題將直接影響到后續的計算機視覺任務，并不能很好的幫助巡檢機器人執行后續操作。

發明內容

本發明為了解決上述問題，提出了一種密閉腔體低照度圖像增強方法及系統，本發明針對密閉腔體環境，構建不同亮度條件下的圖像樣本集，選取最高質量圖像作為圖像增強的目標圖像，通過構建分解網絡與光照增強網絡相結合的生成模型及基于輕量化孿生網絡的判別模型，利用樣本集訓練構建了低照度圖像條件生成對抗網絡增強模型，實現了低照度圖像到高質量圖像端到端的映射，使處理后的圖像擁有更好的視覺效果和圖像質量，更有利于下一步利用采集圖像進行設備狀態及缺陷分析。

根據一些實施例，本發明采用如下技術方案：

第一方面，提出一種密閉腔體低照度圖像增強方法，包括以下步驟：

獲取多組樣本圖像，對每組樣本圖像進行篩選，以質量最優圖像為該組樣本圖像的模板圖像，其余圖像作為待增強圖像，形成訓練樣本集；

基于訓練樣本集，構建條件生成對抗網絡，以模板圖像為目標輸出，采用多指標融合損失函數進行訓練，再將模板圖像作為真實目標，增強后圖像作為虛假目標輸入，利用訓練樣本集進行訓練；

將密閉腔體內采集的圖像輸入訓練后的條件生成對抗網絡，得到圖像增強后的圖像。

作為可選擇的實施方式，所述每組樣本圖像為密閉腔體內、相同位置、不同亮度及不同曝光時間條件下采集的多個圖像。

作為可選擇的實施方式，接收多人以相對評價方法對每組圖像的打分結果，對打分結果進行平均計算，以平均分值最高的圖像作為該組圖像的模板圖像。

作為可選擇的實施方式，所述條件生成對抗網絡包括生成模型，所述生成模型包括分解網絡與增強網絡，所述分解網絡包括依次連接的特征提取層、特征融合層、特征細化層和特征輸出層；所述增強網絡包括依次連接的卷積編碼層、卷積解碼層、連接層和全卷積層。