【摘要】：近些年來(lái),國(guó)家GDP的快速增長(zhǎng)和各個(gè)領(lǐng)域用電量的持續(xù)提高,使得電力線路的規(guī)模在不斷變大。由于電力設(shè)備長(zhǎng)期處于戶外的環(huán)境中,長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)吹雨打必定會(huì)影響其性能,甚至?xí)斐呻娏κ鹿?因此需要對(duì)設(shè)備定期巡檢以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。隨著無(wú)人機(jī)這一行業(yè)的興起和機(jī)器視覺技術(shù)的逐漸成熟,讓無(wú)人機(jī)替代人工巡檢變?yōu)榭赡�。然�?電力設(shè)備所處的環(huán)境往往復(fù)雜多變,這給檢測(cè)帶來(lái)了大大的挑戰(zhàn)。在這一實(shí)際背景下,本文主要研究了無(wú)人機(jī)巡檢電力線路圖像中的絕緣子、塔牌、螺栓、防震錘等物體的目標(biāo)檢測(cè)和缺陷識(shí)別。具體研究?jī)?nèi)容如下:本文首先調(diào)查了無(wú)人機(jī)在電力系統(tǒng)的巡檢情況和國(guó)內(nèi)外相關(guān)的技術(shù),介紹了各類算法和它們的不足之處,然后從無(wú)人機(jī)巡檢的圖片上分析其特點(diǎn),分別從目標(biāo)檢測(cè)和缺陷識(shí)別兩個(gè)方面進(jìn)行研究,其中缺陷識(shí)別建立在目標(biāo)檢測(cè)的基礎(chǔ)之上。在目標(biāo)檢測(cè)方面,針對(duì)無(wú)人機(jī)巡檢圖像分辨率大這一特點(diǎn),本文提出了BING、Edgebox、Objectness、Selective search四種生成潛在區(qū)域的方法,然后再將這些潛在區(qū)域放到Faster R-CNN、SSD、YOLOv2等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)里面進(jìn)行識(shí)別和定位。為了增強(qiáng)算法的魯棒性,對(duì)數(shù)據(jù)集做了大量的旋轉(zhuǎn)、比例收縮等變換。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明,該方法抗干擾能力強(qiáng),即便是有一定模糊程度的圖片也能較好的完成檢測(cè)任務(wù)。在缺陷識(shí)別方面,針對(duì)絕緣子和防震錘,本文分別提出了基于聚類的等區(qū)間異常檢測(cè)和基于圖像分割的等距離異常檢測(cè)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明,這些方法能夠在一定條件下將物體中的缺陷識(shí)別出來(lái),可是過(guò)于依賴分割和聚類結(jié)果的好壞。對(duì)于較為復(fù)雜的背景,缺陷識(shí)別效果就要打折扣。因此,本文再次提出了SSD網(wǎng)絡(luò),利用其抗干擾能力強(qiáng)、檢測(cè)速度快等特性,將損壞的絕緣子和防震錘在復(fù)雜的背景中識(shí)別出來(lái)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM75
【圖文】：

(c) (d)圖 1-1 巡檢器件異常情況。(a) 火災(zāi)；(b) 人為活動(dòng)致使導(dǎo)線附著異物；(c) 地線斷裂；(d) 防震錘變形。在上個(gè)世紀(jì)七十年代，世界上各個(gè)國(guó)家都在研究無(wú)人機(jī)，將其配備上武器系統(tǒng)、各種飛行的傳感器、繪測(cè)系統(tǒng)等。因?yàn)闊o(wú)人機(jī)比較靈活容易操作，常常用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，例如澆灌植被、噴灑農(nóng)藥等。在運(yùn)輸領(lǐng)域也有大量涉及，例如運(yùn)輸緊急物資、火災(zāi)救援等。由于無(wú)人機(jī)十分隱蔽，很快就被運(yùn)用在軍事領(lǐng)域里面。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的發(fā)展，無(wú)人機(jī)技術(shù)變得成熟，慢慢在民用領(lǐng)域使用。一般來(lái)說(shuō)，無(wú)人機(jī)分為兩種，一種是軍用無(wú)人機(jī)，這種無(wú)人機(jī)的續(xù)航時(shí)間比較長(zhǎng)，速度也很快，有些甚至能隱形[6-9]，市面上以美國(guó)的“Predator”和“Global eagle”為主[10, 11]。另一種是民用無(wú)人機(jī)，這種無(wú)人機(jī)顧名思義是給一些有需求的普通人用的。民用無(wú)人機(jī)對(duì)飛行速度要求不高，所以相對(duì)于軍用無(wú)人機(jī)各類性能參數(shù)和飛行高度都有所降低。民用無(wú)人機(jī)按照需求可以分為專業(yè)級(jí)和消費(fèi)級(jí)，前者往往用于環(huán)境、氣象和通信等方面，后者

(a) (b)圖 1-2 四旋翼巡檢輸電線路1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況1.2.1 無(wú)人機(jī)巡檢情況研究隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的進(jìn)步，無(wú)人機(jī)漸漸地向民用這一領(lǐng)域開放。一些歐美國(guó)家從上世紀(jì)五十年代就開始研究無(wú)人機(jī)在電力線路的巡檢，同時(shí)，智能控制、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺等學(xué)科的興起使得無(wú)人機(jī)巡檢正朝著人工智能的方向發(fā)展。在接下來(lái)的二十年里，日本千葉大學(xué)[12]和電力公司就將自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)和三維圖像技術(shù)應(yīng)用到了他們研制的無(wú)人機(jī)中，使得該無(wú)人機(jī)具有智能識(shí)別出各類故障和三維建模的能力。澳大利亞通訊中心研發(fā)出的飛行器使用了微型燃?xì)廨啓C(jī)提供能量，給持續(xù)的飛行帶來(lái)了強(qiáng)有力的燃料。西班牙馬德里理工大學(xué)在經(jīng)過(guò)了一些嘗試之后，首次將無(wú)人機(jī)與全球定位系統(tǒng)相結(jié)合，使得無(wú)人機(jī)能夠自主導(dǎo)航。英國(guó)無(wú)人機(jī)研究中心改變了無(wú)人機(jī)的結(jié)構(gòu)，這樣提升了無(wú)人機(jī)抗干擾的能力，該無(wú)人機(jī)另一個(gè)改進(jìn)之處

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文解加權(quán)，然后進(jìn)行歸一化操作，主要用于去除圖像中的高斯噪聲。其模板函數(shù)如式(2.7)所示。中值濾波主要思想是將該區(qū)域內(nèi)的中值替代圖像中心點(diǎn)位置的像素值，這種方式可以去除掉一些噪聲，而且對(duì)物體邊緣有平滑的作用，具有運(yùn)算簡(jiǎn)單、速度快、高效等特點(diǎn)[37]。 2 2221, e2i jh i j (2.7)本節(jié)對(duì)數(shù)據(jù)集中有明顯噪聲的圖像進(jìn)行了濾波操作操作，具體如圖 2-2 所示。分別使用了高斯濾波和中值濾波，取兩者中較好的一個(gè)。

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本文編號(hào)：2747775