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基于MST框架的PCNN输电线路红外热故障区域提取方法

葛黄徐 郑雷 江洪 郭一凡 周东国

葛黄徐, 郑雷, 江洪, 郭一凡, 周东国. 基于MST框架的PCNN输电线路红外热故障区域提取方法[J]. 红外技术, 2022, 44(7): 709-715.
引用本文: 葛黄徐, 郑雷, 江洪, 郭一凡, 周东国. 基于MST框架的PCNN输电线路红外热故障区域提取方法[J]. 红外技术, 2022, 44(7): 709-715.
GE Huangxu, ZHENG Lei, JIANG Hong, GUO Yifan, ZHOU Dongguo. PCNN Infrared Fault Region Detection Along Transmission Lines Based on the MST Framework[J]. Infrared Technology , 2022, 44(7): 709-715.
Citation: GE Huangxu, ZHENG Lei, JIANG Hong, GUO Yifan, ZHOU Dongguo. PCNN Infrared Fault Region Detection Along Transmission Lines Based on the MST Framework[J]. Infrared Technology , 2022, 44(7): 709-715.

基于MST框架的PCNN输电线路红外热故障区域提取方法

基金项目: 

国家电网公司总部科技项目 521104180025

详细信息
    作者简介:

    葛黄徐(1983-),男,浙江嘉兴人,硕士,高级工程师,研究方向为输变电设备远程运维与管理。E-mail:329101854@qq.com

    通讯作者:

    周东国(1985-),男,浙江上虞人,讲师,博士,主要研究方向为红外图像处理、模式识别及电力信息处理等方向。E-mail:dgzhou1985@whu.edu.cn

  • 中图分类号: TP391

PCNN Infrared Fault Region Detection Along Transmission Lines Based on the MST Framework

  • 摘要: 针对输电线路电气设备红外热故障检测,提出采用一种基于最大相似度阈值(Maximum Similarity Thresholding, MST)的脉冲耦合神经网络(Pulse-coupled neural Network, PCNN)红外图像热故障区域提取方法。在该方法中,利用脉冲耦合神经元对相似的邻域神经元同步点火特性,通过引入最大相似度阈值框架,简化了PCNN模型的阈值设置机制。同时,针对相似邻域神经元的同步点火特性,采用最小聚类方差设置连接系数,使得PCNN模型在自适应迭代下最终获取热故障区域。最后通过真实输电线路电气设备红外故障图像测试,验证了文中所提方法的有效性和适用性,为PCNN模型的推广应用奠定了基础。
  • 图  1  PCNN简化模型图

    Figure  1.  Structure of Simplified PCNN

    图  2  算法流程框图

    Figure  2.  The flowchart of the algorithm

    图  3  红外检测图像(第一行为原始图像,第二行为梯度图像)

    Figure  3.  Infrared images (First row: original images, Second row: gradient images)

    图  4  OTSU方法分割结果

    Figure  4.  Segmentation results of OTSU method

    图  5  MST方法分割结果

    Figure  5.  Segmentation results of MST method

    图  6  MST下相似度结果

    Figure  6.  Similarity results of MST method

    图  7  文献[8]PCNN方法迭代聚类分割结果

    Figure  7.  The segmentation results of PCNN method with reference [8]

    图  8  文献[8]PCNN方法最终分割结果

    Figure  8.  Final segmentation results of PCNN method with reference [8]

    图  9  本文PCNN方法第一次迭代结果

    Figure  9.  Segmentation results of our PCNN model at first PCNN iteration

    图  10  本文PCNN方法最终结果

    Figure  10.  Final Segmentation results of our PCNN model

    表  1  阈值相似度评价

    Table  1.   Evaluation of threshold similarity

    Image 1 Image 2 Image 3 Image 4 Image 5
    Original value 0.4081 0.0910 0.5794 0.3050 0.3497
    Final value 0.4440 0.1830 0.6010 0.3497 0.3358
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    表  2  时间复杂度度量

    Table  2.   Evaluation of time complex  s

    Image 1 Image 2 Image 3 Image 4 Image 5
    Otsu 0.1395 0.1109 0.0028 0.0021 0.1245
    MST 0.9271 2.8334 0.9680 0.2569 3.0357
    PCNN 1.7231 14.9229 4.4648 1.2141 46.8639
    Proposed 0.9528 6.0775 0.8206 0.2679 13.874
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-01-02
  • 修回日期:  2019-05-06
  • 刊出日期:  2022-07-20

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