[發明專利]基于輸電線路絕緣子紅外圖像的局部超分辨率重建算法

在審

• 申請號: 202210955781.4
• 申請日: 2022-08-10
• 公開（公告）號: CN115439320A
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 吳田;楊威;黎鵬;普子恒;方春華;賈子健;宋博文;萬亞旭;王鈺力;種沛;劉鑫源;許浩
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40;G06V10/764;G06V10/774;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 易書玄

基于輸電線路絕緣子紅外圖像的局部超分辨率重建算法，包括以下步驟：Step1、圖像識別；Step2、圖像分割；Step3、超分辨率重建；利用改進的對抗網絡結構，采取無監督重建，采用RRDB網絡結構，在加深網絡結構時，能保持訓練的穩定，減小計算量和內存的使用，并提高重建效果，加入SeNET注意力機制，從特征通道層面，依據重要程度去提升有用的特征，例如絕緣子的輪廓和細節，并抑制對本程序用處不大的特征。解決目前輸電線路絕緣子紅外圖像的分辨率較低，在進行絕緣子檢測時工作量大且會出現誤檢、漏檢等問題。

技術領域

本發明涉及輸電線路圖像處理技術領域，具體涉及一種基于輸電線路絕緣子紅外圖像的局部超分辨率重建算法。

背景技術

紅外成像技術是通過觀測場景中目標和背景各點的熱輻射差異，從而反映出場景圖像的具體內容與溫度場信息的成像技術。紅外成像技術在民用、工業、軍事等領域都有諸多應用。由于紅外成像技術有著穿透力強、不受電磁波干擾、對物體熱輻射敏感和具有夜視功能等優點，近年來，運維人員使用搭載在巡檢機器人、無人機等監測平臺上的紅外熱像儀對電氣設備進行智能巡檢，減少了采集紅外圖像的工作量，提高了巡檢效率。然而隨著電氣設備的精密程度的增加，且紅外探測器等硬件設備并未得到改進，導致紅外掃描得到的圖片分辨率較低，因而對電力設備紅外成像的高分辨率重建得到了相關的關注。文《基于多尺度協作模型的電氣設備紅外圖像超分辨率故障辨識方法》，提出一種基于多尺度協作模型的電氣設備紅外圖像超分辨率故障辨識方法。該文首先構建了基于多尺度協作模型的電氣設備紅外圖像超分辨率重建網絡，該網絡以生成對抗網絡為基礎，通過引入多尺度協作模型和雙通道結構，改善了超分辨率重建網絡對紅外圖像的適應性，并優化了圖像特征提取效果。CN113920015A公布了一種基于生成對抗網絡的紅外圖像邊緣保留超分辨重建方法，包括兩層生成對抗網絡，該網絡將圖像的生成過程分解為兩個階段。專利CN202010360557公開了一種基于生成對抗網絡的紅外圖像超分辨率重建方法，對已有的算法SRGAN的生成網絡及損失函數兩個方面進行改進：在生成網絡結構的改進中，生成網絡結合傳統雙三次插值的方法；在損失函數的改進中，為了在有好的視覺效果的同時獲得高的客觀評價指標(峰值信噪比和結構相似度)，在生成網絡的損失函數中加入逐像素均方誤差損失。目前工作的專利都是對原始的對象整體進行高分辨率重建，存在內存消耗大、計算時間長，生成的圖像包含的無用信息多，對復雜背景圖像重建時易引入干擾和噪音，影響目標的檢測和識別效果。尤其是對輸電線路絕緣子進行檢測時，因絕緣子數量較多，紅外溫差變化小，檢測時容易漏檢、誤檢。因此提高紅外圖像的分辨率，從而提高輸電線路絕緣子檢測的效率和準確率。

隨著計算機技術的快速發展，圖像重建技術也越來越成熟，超分辨率圖像重建也已經應用在圖像壓縮、醫學檢測、遙感測繪和公共安全等方面。圖像超分辨率重建技術按照重建空間可分為空域、頻域和空域頻域混和的超分辨率重建算法；按照研究方法超分辨率重建算法分為基于插值的超分辨率重建算法，如最近鄰插值、雙三次插值等，基于重建約束的超分辨率重建算法，如迭代反投影法、凸集投影法等，以及基于學習的超分辨率重建算法，如SRCNN、FSRCNN、SRResNet、VDSR、SRGAN等。

目前的圖像超分辨率技術在自然圖像的重建上已經達到了比較好的效果，但是在紅外圖像這類偽色彩圖像的重建上還有待提升。輸電線路紅外圖像的背景復雜，干擾性大，在對圖像中電氣設備進重建的時候會將背景也同時增強，導致背景與目標設備之間的差異不明顯，檢測起來相當困難，因此本發明對目前的超分辨率重建技術提出了改進，使其在紅外圖像重建上有更好的效果。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于輸電線路絕緣子紅外圖像的局部超分辨率重建算法，用于解決目前輸電線路絕緣子紅外圖像的分辨率較低，在進行絕緣子檢測時工作量大且會出現誤檢、漏檢等問題。由于輸電線路紅外圖像背景復雜，在色彩上背景對前景目標的干擾性大，因此本發明從圖像局部重建和注意力機制兩方面綜合考慮，對圖像超分辨率重建算法進行優化，提高輸電線路絕緣子紅外圖像分辨率和檢測的準確率。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：