基于RaGANs的螺栓图像生成方法研究

来源 :华北电力大学(保定) | 被引量 : 0次 | 上传用户:chinaoristand
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缺陷螺栓非常容易引起输电线路异常甚至故障,缺陷螺栓自动识别对于保障输电线路安全稳定运行具有重要意义,然而大量的缺陷数据难以获得。因此本文使用生成式对抗网络(Generative Adversarial Networks, GAN)生成螺栓图像,研究基于相对均值生成式对抗网络(Relative average Generative Adversarial Networks, RaGANs)的输电线路螺栓图像生成方法,针对生成过程中存在的问题做了以下工作:
  由于目前深度学习的生成图像领域中没有螺栓图像数据库,文中首先构建了输电线路缺陷螺栓图像数据库,并利用此数据库对RaGANs模型进行了微调,微调后的RaGANs模型生成了部分质量较好的螺栓图像。
  针对微调后的RaGANs模型训练不稳定生成样本以及生成样本相似度高等问题,提出了一种基于改进RaGANs的螺栓图像生成方法。首先改变网络的损失函数,加入梯度惩罚,平衡了生成器和判别器的能力,提高了模型的收敛速度和样本清晰度,缓解训练过程中的“模式崩溃”现象;然后在模型的生成器和判别器中引入注意力机制,捕获图像中长距离的像素特征,提高了缺陷样本的多样性。实验结果表明,改进之后模型的IS值提升了12.8%,实现了缺陷样本的扩增。
  针对生成的缺陷螺栓图像分辨率低的问题,将RaGANs模型与超分辨率生成式对抗网络(Super-Resolution Generative Adversarial Networks, SRGAN)进行结合。针对生成图像纹理细节不真实的问题,改进网络损失函数,将相对均值判别器加入SRGAN网络中;针对模型网络参数众多,训练时间长的问题,去除了生成器中的批量归一化层(BN层);实验结果表明,峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)值均有所提高,改进之后模型的测试时间缩短了46.8%。
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