复合绝缘子夜间巡视图像智能处理技术研究

针对目前复合绝缘子夜间巡视存在的困难,研究可见光和红外图像智能处理技术。其中,针对夜巡可见光图像照度不足问题,基于Retinex原理对可见光图像进行照度增强,并在增强后的图像上自动标识放电点;针对复合绝缘子红外图像温度分析困难问题,在红外图像温度数据解析的基础上,提出一种基于深度学习的复合绝缘子红外图像分割方法,将复合绝缘子红外图片和温度数据进行特征挖掘和特征融合,实现了复合绝缘子的准确分割,并且根据分割结果进一步提取绝缘子的温度值,实现绝缘子的状态诊断。此外,还开展了历史图像测试并应用在220kV输电线路夜巡中,通过开发应用软件将可见光和红外图像智能处理模型进行集成,并在输电线路夜间巡视现场进行了应用测试。结果表明,该文提出的图像智能处理技术能够满足夜巡作业需求。     

基于图像色彩特征融合的绝缘子污秽等级检测

针对绝缘子污秽状态非接触检测问题,提出基于可见光图像RGB(red green blue)和HSI(hue saturation intensity)空间信息特征级融合的污秽等级检测方法.利用最佳熵阈值分割法(OET)提取绝缘子盘面区域,分别在RGB和HSI色彩空间进行特征计算,根据Fisher准则进行特征选择,得到可以有效表征污秽状态的特征量,利用核主元分析(KPCA)对两个色彩空间特征的组合进行降维融合,得到三维融合特征向量,结合概率神经网络(PNN)实现污秽等级识别.实验分析表明,基于核主元分析的图像信息特征级融合能够全面地反映绝缘子污秽状态,与单独利用RGB或HSI特征进行识别相比,其准确率有显著提高,可以实现绝缘子污秽等级的有效识别,为绝缘子污闪防治提供了新的方法.     

图像辅助激光点云的相似材料模型破裂边界提取

针对现有的相似材料实验观测方法获取破裂区域信息效率低以及数据处理复杂的缺点,根据模型点云呈面分布的特征,提出一种图像辅助激光点云的相似材料模型破裂边界提取方法.将模型点云栅格化生成合成图像,并建立点云与图像像素的映射关系,对合成图像进行灰度二值化处理,利用Canny算子提取二值化后图像的边缘,最后根据点云与像素的映射关系获取点云的破裂边界.研究结果表明:该算法可较好的提取出破裂区域的边界,提取的结果可以用于开采沉陷研究当中.     

弱监督细粒度分类在绝缘子故障识别中的应用

绝缘子在输电线路中大量使用且分布极广,是电力巡检过程中重点监控的元器件。绝缘子状态正常是输电线路平稳运行的前提。但由于绝缘子图像太过相似,导致绝缘子故障识别率低。为提高绝缘子的故障识别率,提出一种将弱监督细粒度分类思想与绝缘子故障识别结合的网络MFIFIN(Multi Feature Insulator Fault Identification Net)。网络使用基于全图的标签信息训练模型,利用多网络分别提取目标的物体级和部位级特征,然后将两种特征通过特征图合并和双线性池化进行融合。实验结果表明,在绝缘子故障识别中使用弱监督细粒度图像分类方法是有效的,在测试数据中,MFIFIN网络的分类精确率达到了88.32%,F1值达到了0.88。     

焊缝图像边缘线提取的一种有效算法

基于机器视觉智能焊接自动化,提出了一种有效的焊缝识别算法.通过对图像进行滤波、图像锐化、二值化增强,以及针对二值化后的图像以形态学滤波方法进一步滤除图像中的孤点噪声等方式,采用Roberts边缘算子提取出焊缝图像的边缘,并利用骨架运算提取.在预处理和检测时都使用感兴趣区域.结果表明,该算法具有良好的实时性、可靠性和鲁棒性.     

基于GA-BP的安全带佩戴识别方法

为了避免不规范佩戴安全带行为的发生,进一步提高安全带的佩戴率,提出了一种基于GA-BP的安全带佩戴识别方法.该方法在图像处理技术的基础上,提取安全带极坐标转化后的二值化图像像素值作为表征安全带佩戴状态的特征向量,并通过PCA方法对其进行降维;然后采用BP神经网络算法,建立基于BP神经网络的安全带佩戴识别模型,同时为了提高安全带佩戴识别模型的精度,引入遗传算法对其权值和阈值进行优化,建立基于GA-BP的安全带佩戴识别模型;最后通过具体实例验证.结果表明:该方法合理有效,能较好地对安全带的不同佩戴状态进行识别,具有较好的实用性和推广性.     

基于GMM-HMM的静态手势识别

提出了一种基于混合高斯模型的隐马尔科夫模型(GMM-HMM)与手势轮廓特征的单幅手势图像识别方法,该方法采用YCr Cb空间阈值处理对手势图像二值化处理,针对理想感兴趣区域提出了一种还原最上层轮廓的新型轮廓算法.将每类手势轮廓特征作为HMM的观察值分别训练对应手势的HMM参数,建立所有手势的HMM模型.分别用Viterbi算法计算测试集数据与每个模型的条件概率来获得识别结果.实验结果表明,该方法不仅对手势库内的特定人的静态手势识别具有较好的效果,且对提取的其他人的静态手势图像识别率也较高.     

改进色差法的绝缘子图像分割方法

绝缘子是输电线路中的一种重要金具,对绝缘子的精确定位是监测其运行状态的前提。针对已有的红蓝色差灰度化及聚类分割方法无法从输电线图像中有效分割褐色绝缘子这一问题,提出红绿色差灰度化方法,并结合Otsu、红蓝色差灰度化、K-means和投影特征实现绝缘子分割。首先,利用Otsu算法将绝缘子与大部分背景进行分割预处理,把预处理后的二值图分别以白色像素、黑色像素映射回原图;然后,对映射图像分别对应进行红蓝、红绿色差灰度化,接着采用K-means聚类算法对灰度图分割。最后,根据投影特征从两幅候选图像中识别出绝缘子图像。实验结果表明,该方法不仅能对输电线图像中的蓝色、褐色绝缘子进行有效分割,还能减少背景分割。     

基于MTCNN的人眼状态检测与判断

针对线上课堂学生听课状态的监督,设计了基于MTCNN的人眼状态检测与判断系统.首先,基于多任务卷积神经网络(MTCNN)算法检测视频中的人脸和人脸特征点,利用人脸和人脸特征点的检测信息定位人眼,然后使用灰度二值化图像处理方法提纯人眼图像,将提纯的人眼图像进行灰度二值化处理,统计虹膜区域像素点的个数和坐标,计算平均坐标,...     

基于图像处理技术的高鲁棒性角膜曲率测量方法

为了解决现有角膜曲率测量方法的低适应性问题,提出了一种新的人眼角膜图像处理方法。首先,对相机接收到的角膜图像进行归一化处理,通过阈值化处理与闭运算提取出只含角膜瞳孔区域的二值化图像;然后,利用大津法Otsu二值化对原始角膜图像进行处理,减去瞳孔外部的最大连通区域,利用所得二值化图像与只含瞳孔区域的图像求积,提取出靶环的像,滤除图像噪点对靶环拟合的干扰;最后,实现系统对靶环的拟合,获得高精度的角膜曲率半径。实验结果表明,该方法可以很好地滤除图像噪点,精确地提取出靶环特征,具有较高的鲁棒性,系统测量的角膜曲率精度达±2μm。     

图像识别神经网络处理系统

目的　研制用于二值图像实时识别的神经网络处理器; 方法　采用数字电路实现的图像识别神经网络系统有３ 大模块：边缘提取模块以二值图像序列作为输入,用平面建筑物原理和８ 邻域原理提取图像的边缘特征;特征提取模块在边缘特征的基础上提取具有不变性的角特性和组块特征;模式分类模块采用４ 层特征映射神经网络实现图像模式识别; 结果　通过对图像信号发生器送出的二值飞机图像识别说明,训练样本数越多系统识别率越高; 结论　该系统能够快速、正确地实时识别二值图像序列;     

基于区域形状的静脉图像特征提取与匹配

为了准确地对人的身份进行识别,提出了一种基于区域形状的静脉图像特征提取与匹配算法.静脉图像经预处理后得到二值图像,该算法首先对二值图像进行细化处理,得到了静脉的骨架信息;然后,标注4连通区域并寻找到与连通区域相连接的端点与交叉点;再利用最小距离法将连通区域的边缘逼近成若干条线段,将线段角度作为特征;最后,利用改进的最长公共子序列算法,进行了局部区域匹配,并利用改进的豪斯多夫距离算法进行整幅图像的匹配.实验表明,该算法获得的图像特征具有较高的区分度,识别效果受采集静脉图像中信息缺失的影响较小,正确识别率可达到96%以上.     

深度残差网络和LSTM结合的图像序列表情识别

为了改善图像表情和图像序列表情识别效果,针对传统表情识别特征提取复杂和效果不理想问题,提出了一种深度残差网络和局部二值模式(local binary patterns,LBP)相结合的特征提取方法,利用深度残差网络提取数据集的空域特征,长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)处理时域特征,实现空域与时域特征的结合。研究了不同层数的残差网络、不同形式的LBP算子以及其他网络结构对人脸表情识别的影响,对比了支持向量机和随机森林实现的序列表情识别算法。在Cohn-Kanade数据集和AFEW6.0数据集上进行了验证,实验结果表明,算法在验证集上的准确率分别为73.1%和58.4%,相比其他算法有一定程度的提升。     

基于各向异性韦伯二值模式的局部特征提取算法

复杂光照场景下图像局部特征提取一直是图像处理的研究热点,针对韦伯局部描述符(WLD)简单的量化方法以及方向特征提取不足,提出了一种新的图像局部特征描述符,称为各向异性韦伯二值模式(AWLBP)。该算法中WLD算子中的差分激励分量由引入尺度参量和角度参量后改进的各向异性LOG算子来代替,方向梯度分量由局部二值模式(LBP)来代替,将二者融合生成二维AWLBP直方图,然后转化为一维直方图,最后使用KNN分类器进行分类。算法在CMUPIE人脸数据库和Pho Tex纹理图像库的大量的实验中验证了其有效性和准确性。实验结果表明,提出的图像特征提取算法在复杂光照的场景下具有很高的有效性和鲁棒性。     

一种基于特征点和伪Zernike矩的数字图像水印算法

利用墨西哥帽小波尺度交互的方法提取了图像的特征点,并以特征点为圆心的圆盘中选取部分伪Zernike矩嵌入水印.仿真试验证明,这种基于图像特征点和伪Zernike矩的第二代水印算法.可以抵御剪切攻击和旋转攻击,对频域操作也具有一定鲁棒性.     

一种基于注意力机制的绝缘子状态反馈认知方法

针对已有绝缘子状态识别模型,以及细节识别深层网络开环认知模式和损失函数泛化能力不足的缺陷,模仿人工巡检模式,即实时评估认知结果可信度自寻优调节多尺度图像知识空间决策,提出一种基于注意力机制的绝缘子状态反馈认知方法。首先,针对预处理后的绝缘子图像,设计自适应尺度堆叠的卷积神经网络架构,使得网络输入由整体图像缩放至细节局部区域,每个尺度的网络共享相同的架构具有不同的参数,确保不同分辨率输入的可区分能力并为下一尺度生成一个细节注意区域。其次,随机配置网络面向多个尺度特征,建立具有强泛化能力的绝缘子状态分类准则。再次,构建类间分类和类内尺度间排序损失函数优化注意力网络,较前次预测生成更高置信度得分排名。最后,借鉴闭环控制思想,定义广义误差熵性能指标实时评测绝缘子不确定状态认知结果可信度,动态调节网络尺度等级,实现不确定认知结果约束下的特征空间自优化调节和分类准则重构,反馈再认知绝缘子状态。实验结果表明了本文方法与其他网络架构相比,增强了模型的泛化能力,提升了模型的认知精度。     

火焰轮廓提取与检测

在分析火焰图像特性的基础上,论述了一种基于面积阈值和集合运算轮廓提取的方法,并结合火焰的图像特性进行火焰检测。该方法首先运用迭代阈值方法选取阈值,把灰度图像转化为二值图像,然后依据集合论的知识对连通区域进行运算,再依据面积阈值去除噪声,提取物体的轮廓,最后结合火焰的色彩分布特征进行火焰检测。实验表明:该方法具有较好的准确性、可靠性和鲁棒性。     

碎片图像字符特征提取方法研究

字符特征提取是含文字碎片图像拼接的关键环节,直接影响拼接效果。提出了一种包含文字信息的碎片图像特征提取方法,首先,对原始碎片图像进行预处理,分别得到字符和碎片背景的二值图像;然后,利用边缘检测算子提取字符和碎片背景的单像素边缘;最后,利用结构算子检测碎片图像中字符与碎片背景边缘的交叉点,并根据交叉点的信息提取字体边缘方向特征。仿真实验结果表明本文提出的碎片图像字符特征提取方法思路合理,能够快速、准确地提取出碎片图像中的字符特征,为后续的匹配拼接奠定基础。     

基于颜色模型和区域特性的交通标志提取方法研究

为了提升交通标志的检测效率,研究了基于RGB归一化交通标志阈值分割算法和基于HSI颜色模型的交通标志阈值分割算法,对比分析了两种分割算法的性能。针对分割后二值图像交通标志虚警率高的问题,研究了标志的区域特性,提出了基于区域特性的交通标志提取阈值处理方法,为进一步提升基于形状特征或基于机器学习的交通标志检测效率奠定了坚实基础。     

Boundary information extraction in industry inspection

Edge processing of binary image has been one of the most fundamental issues in the area of computer vision. It has great application in industrial inspection. This paper presents a robust ‘corner feature extraction’ algorithm which extracts corner features of binary image without any assumptions and constraints. By using this algorithm, the optimal corner features are extracted to characterize the image. After corner features are obtained, a novel approach is proposed to acquire the boundary information, which is based on the least square fitting method. We show its efficiency with some test images. Supported by the National Defence Scientific Work Committee Foundation of China (No. 96-750-01) Chai Yaping: born in 1974, Master graduate student