[發明專利]一種基于圖像相似度的輸電線路小樣本溫度圖像擴增方法

在審

• 申請號: 202110411897.7
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113052865A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 倪紅軍;王凱旋;呂帥帥;汪興興;朱昱;張加俏
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G06T7/136
• 分類號: G06T7/136;G06T5/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 張俊俊

1.一種基于圖像相似度的輸電線路小樣本溫度圖像擴增方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、采集輸電線路圖像，對圖像進行預處理，去除復雜的背景信息；

S2、圖像分割，定位圖像中測溫圖譜的位置，根據位置關系分割溫度圖像；

S3、構建輸電線路溫度圖像數據集，按照紅外圖像中溫度的特點分成數字“0-9”和符號“-”共11種類型；

S4、改進CGAN模型，計算圖像相似度對CGAN模型進行改進；

S5、圖像擴增，將輸電線路溫度圖像數據集導入到基于圖像相似度改進的CGAN模型中，進行對抗訓練，擴增給定標簽的溫度圖像，輸出擴增后的圖像數據集；

S6、效果驗證，采用主客觀分析方法，驗證其效果。

2.根據權利要求1所述的基于圖像相似度的輸電線路小樣本溫度圖像擴增方法，其特征在于，所述步驟S1采集圖像，所述的采集的圖像為輸電線路紅外圖像，圖像預處理方法采用自適應閾值的二值化方法。

3.根據權利要求1或2所述的基于圖像相似度的輸電線路小樣本溫度圖像擴增方法，其特征在于，在所述步驟S2圖像分割中，所述圖像分割包括定位與分割兩部分，所述定位部分采用垂直像素累加法定位輸電線路紅外圖像中的測溫圖譜，并根據溫度值和矩形框的相對位置關系確定溫度值的位置，所述垂直像素累加法是對整體圖像按列累加連續的像素定位出矩形框四角的坐標(X_矩形左上，Y_矩形左上)、(X_矩形左下，Y_矩形左下)、(X_矩形右上，Y_矩形右上)、(X_矩形右下，Y_矩形右下)，所述溫度值包括溫度最大值框(X_{溫度最大左上}，Y_{溫度最大左上})、(X_{溫度最大左下}，Y_{溫度最大左下})、(X_{溫度最大右上}，Y_{溫度最大右上})、(X_{溫度最大右下}，Y_{溫度最大右下})和溫度最小值框(X_{溫度最小左上}，Y_{溫度最小左上})、(X_{溫度最小左下}，Y_{溫度最小左下})、(X_{溫度最小右上}，Y_{溫度最小右上})、(X_{溫度最小右下}，Y_{溫度最小右下})；所述分割部分采用垂直投影法從左到右將所述溫度最大值框和溫度最小值框在垂直方向上按列投影，得到各列像素累加值，如下式所示：

4.根據權利要求1-3任一項所述的基于圖像相似度的輸電線路小樣本溫度圖像擴增方法，其特征在于，在所述步驟S3構建輸電線路溫度圖像數據集中，所述輸電線路溫度圖像數據集來自M張輸電線路紅外圖像，所述輸電線路溫度圖像按照溫度值特點分為數字“0-9”和符號“-”共11種類型，M不小于100。

5.根據權利要求1-4任一項所述的基于圖像相似度的輸電線路小樣本溫度圖像擴增方法，其特征在于，在所述的步驟S4改進CGAN中，所述圖像相似度計算采用投影累加和直方圖相結合的匹配方法；

所述步驟S4具體包括以下步驟：

S41：對原始溫度值圖像進行直方圖均衡化，得到原始直方圖Va_1..N和每個像素s，計算累計分布T(s)，其表達式為：

S42：根據需要的規定化直方圖V2，得到累計分布G(z)，其表達式為：

S43：從水平和豎直兩個方向計算原始溫度值圖像的像素類加值Sum_H和Sum_V，添加到原始直方圖V1中，得到結合投影累加的改進直方圖Vb_1..N；

S44：通過改進直方圖V2計算其圖像相似度δ，其表達式為：

S45：將計算得到的圖像相似度帶入到CGAN中，對其損失函數進行改進，其表達式為：