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改进Chan-Vese模型的电力设备红外图像分割算法

张秋铭 李云红 罗雪敏 屈海涛 苏雪平 任劼 周小计

张秋铭, 李云红, 罗雪敏, 屈海涛, 苏雪平, 任劼, 周小计. 改进Chan-Vese模型的电力设备红外图像分割算法[J]. 红外技术, 2023, 45(2): 129-136.
引用本文: 张秋铭, 李云红, 罗雪敏, 屈海涛, 苏雪平, 任劼, 周小计. 改进Chan-Vese模型的电力设备红外图像分割算法[J]. 红外技术, 2023, 45(2): 129-136.
ZHANG Qiuming, LI Yunhong, LUO Xuemin, QU Haitao, SU Xueping, REN Jie, ZHOU Xiaoji. Electric Equipment Infrared Image Segmentation Method Based on Improved Chan-Vese Model[J]. Infrared Technology , 2023, 45(2): 129-136.
Citation: ZHANG Qiuming, LI Yunhong, LUO Xuemin, QU Haitao, SU Xueping, REN Jie, ZHOU Xiaoji. Electric Equipment Infrared Image Segmentation Method Based on Improved Chan-Vese Model[J]. Infrared Technology , 2023, 45(2): 129-136.

改进Chan-Vese模型的电力设备红外图像分割算法

基金项目: 

国家自然科学基金 61902301

陕西省科技厅自然科学基础研究重点项目 2022JZ-35

陕西省教育厅自然科学基础研究计划 19JK0364

详细信息
    作者简介:

    张秋铭(1995-),女,助理工程师,研究方向是图像处理、计算机视觉

    通讯作者:

    李云红(1974-),女,教授,研究方向为红外热像技术、数字图像处理和信号与信息处理技术。E-mail:hitliyunhong@163.com

  • 中图分类号: TP751.1

Electric Equipment Infrared Image Segmentation Method Based on Improved Chan-Vese Model

  • 摘要: 针对电力设备在线监测系统中红外图像分割效果差,速度慢等问题,提出一种改进的Chan-Vese模型的红外图像分割算法。首先,通过引入边缘能量项,一方面增强模型的局部控制能力,另一方面有效抑制了轮廓偏移。其次,利用径向基函数取代了传统的长度正则项,简化了计算。然后,通过引入内部能量项省去初始化过程,节省了算法的运行时间。经实验验证,Dice重合率(Dice similarity coefficient, DSC)平均值为0.9808,错误分割率(ratio of segmentation error, RSE)平均值为0.025,算法运行时间比其他模型总体平均值低66.8%。改进后的Chan-Vese模型分割算法的Dice重合率和错误分割率等均优于GAC-CV、CV-RSF、区域型水平集和Multiphase-CV模型分割算法。
  • 图  1  Chan-Vese算法示意图

    Figure  1.  Schematic diagram of Chan-Vese algorithm

    图  2  轮廓偏移示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of contour offset

    图  3  改进后Chan-Vese算法流程

    Figure  3.  Improved Chan-Vese algorithm flow chart

    图  4  管芯电阻分割对比

    Figure  4.  Die resistance segmentation comparison chart

    图  5  低压柜分割对比

    Figure  5.  Low-voltage cabinet segmentation comparison chart

    图  6  交直流接触器分割对比

    Figure  6.  AC and DC contactor segmentation comparison chart

    图  7  电容器组分割对比

    Figure  7.  Capacitor bank segmentation comparison chart

    图  8  电压互感器分割对比

    Figure  8.  Voltage transformer segmentation comparison chart

    图  9  中性点分割对比

    Figure  9.  Neutral point segmentation comparison chart

    表  1  DSC和RSE对比

    Table  1.   DSC and RSE comparison

    Fig.4 Fig.5 Fig.6 Fig.7 Fig.8 Fig.9
    DSC RSE DSC RSE DSC RSE DSC RSE DSC RSE DSC RSE
    Multiphase-CV 0.8754 0.0487 0.4383 0.5066 0.9733 0.0331 0.9123 0.1120 0.8532 0.1254 0.5031 0.4833
    GAC-CV 0.8534 0.0425 0.6542 0.4524 0.9874 0.0324 0.9588 0.0421 0.4435 0.5673 0.9322 0.0695
    CV-RSF 0.9789 0.0235 0.8821 0.3802 0.9325 0.0728 0.9614 0.0332 0.0233 0.8532 0.9475 0.0432
    Region-based 0.9821 0.0232 0.3532 0.4244 0.9877 0.0242 0.9655 0.0310 0.9322 0.0614 0.9217 0.0782
    Improved CV 0.9842 0.0217 0.9877 0.0232 0.9883 0.0237 0.9632 0.0315 0.9644 0.0223 0.9723 0.0334
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    表  2  分割时间对比

    Table  2.   Split time comparison s

    Fig.4 Fig.5 Fig.6 Fig.7 Fig.8 Fig.9
    Multiphase-CV 20.7789 15.7865 3.2275 10.7602 8.5132 6.7832
    GAC-CV 10.8322 15.5173 0.3688 7.8112 7.3345 3.2342
    CV-RSF 9.2303 0.1344 0.2376 10.3325 67.5434 5.2874
    Region-based 7.2304 30.5542 0.0834 12.4723 9.3567 5.8723
    Improved CV 7.0322 0.0831 0.0886 5.6632 3.2127 2.7545
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-10-07
  • 修回日期:  2021-11-10
  • 刊出日期:  2023-02-20

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