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基于表层温度深度学习的电缆接头绝缘劣化非接触式诊断

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红外技术 2024年第6期46卷 712-721页

作者：严丹昭陈晶兰旺耀廖一鹏福州亿力电力工程有限公司配网建设分公司福建福州 350000 国网福建省电力有限公司福州供电公司福建福州 350009 福建众想电子信息科技有限公司福建福州 350026 福州大学物理与信息工程学院福建福州 350108

为提升电缆中间接头绝缘层劣化程度的现场诊断效率和准确度,提出一种基于表层温度自适应深度学习的接头绝缘劣化状态非接触式诊断方法.首先,对电缆接头及两端电缆的绝缘表层进行红外热成像,实现电缆接头中心两边多个对称区域的表层温度... 详细信息

为提升电缆中间接头绝缘层劣化程度的现场诊断效率和准确度,提出一种基于表层温度自适应深度学习的接头绝缘劣化状态非接触式诊断方法.首先,对电缆接头及两端电缆的绝缘表层进行红外热成像,实现电缆接头中心两边多个对称区域的表层温度、接头两端电缆的表层温度的非接触式采集;其次,构建基于双隐层自编码极限学习机的深度学习网络,以挖掘表层温度数据内部深层次隐含特征,将提取的深度隐含特征作为随机森林诊断模型输入;然后,提出一种非线性动态自适应旋转角的量子旋转门以改进量子烟花算法的更新策略,并用于诊断模型参数优化;最后,结合接头表层红外温度和绝缘介质损耗角正切值构建数据集,对诊断模型进行训练和现场测试.实验结果表明,改进后的量子烟花算法可以较好地逼近全局最优解、收敛效率高,深度学习随机森林诊断模型具有较强的特征抽取和分类能力,参数优化后诊断模型的分类精度和稳定性得到有效提高,在小样本训练集条件下就能达到较好的诊断效果,可实现接头绝缘劣化状态的非接触式诊断.

关键词：电缆中间接头红外测温绝缘劣化诊断双隐层自编码极限学习机随机森林量子烟花算法

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基于三维点云建模的单木胸径非接触式测量

曲靖师范学院学报 2024年第3期43卷 68-77页

作者：高霞廖一鹏闽江师范高等专科学校数字信息工程学院福建福州350108 福州大学物理与信息工程学院福建福州350108

为提升单木胸径三维点云非接触式测量的便利性和精度,提出一种基于三维点云建模的单木特征参数提取与检测方法.首先,采用IMAGER 5010陆地式三维激光扫描仪获取单木多方向点云数据,并采用最近点搜索法实现多方向点云配准;其次,结合统计... 详细信息

为提升单木胸径三维点云非接触式测量的便利性和精度,提出一种基于三维点云建模的单木特征参数提取与检测方法.首先,采用IMAGER 5010陆地式三维激光扫描仪获取单木多方向点云数据,并采用最近点搜索法实现多方向点云配准;其次,结合统计滤波和几何滤波滤除大尺度点云噪声,采用改进的双边滤波算法消除小尺度点云噪声,再通过包络网格法进行点云数据精简;然后,通过蚁群算法对单木胸高处的散乱点云进行优化排序;最后,对胸高处的排序点云进行三次B样条轮廓线拟合及单木胸径计算.实验结果表明,本方法可有效实现多方向点云配准和滤除不同尺度点云噪声,蚁群算法可以较好地逼近全局最优解、收敛效率高,采用蚁群算法对胸高处散乱点云优化排序后,单木胸径的测量精度和稳定性都得到较好的提升,测量相对误差均在技术规定的1.5%以内,可实现单木胸径的远距离非接触式快速精确测量.

关键词：单木胸径测量多方向点云配准大小尺度点云去噪蚁群算法三次B样条曲线拟合

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自适应随机森林迁移学习的路面状态检测

宁德师范学院学报（自然科学版） 2024年第2期36卷 143-151页

作者：高霞廖一鹏刘林真闽江师范高等专科学校数字信息工程学院福建福州350108 福州大学物理与信息工程学院福建福州350108 阳光学院人工智能学院福建福州350015

为提升少量数据集条件下路面状态检测的准确度和效率,提出基于改进卷积神经网络模型VGG16和自适应随机森林迁移学习的路面图像分类方法 .对改进VGG16模型进行迁移学习,将大数据集训练得到的VGG16网络卷积层、池化层、全连接层进行迁移,... 详细信息

为提升少量数据集条件下路面状态检测的准确度和效率,提出基于改进卷积神经网络模型VGG16和自适应随机森林迁移学习的路面图像分类方法 .对改进VGG16模型进行迁移学习,将大数据集训练得到的VGG16网络卷积层、池化层、全连接层进行迁移,采用随机森林分类算法代替VGG16网络的softmax层进行重新学习训练,解决softmax强调特征之间独立性的缺点.此外,改进量子狼群算法的量子旋转门更新策略,将其用于随机森林超参数优化,保证随机森林以最佳的参数进行迁移学习训练,进一步提升模型泛化能力.实验结果表明,在自建以及Kaggle网站提供的图像分类实验中,图像识别精度为98.08%,分类速度也得到显著提升.

关键词：路面状态检测迁移学习量子狼群算法自适应随机森林卷积神经网络

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ZnO图形化阵列制备及其场致发射性能研究

光子学报 2022年第5期51卷 264-270页

作者：孙磊廖一鹏朱坤华严欣福州大学至诚学院福州350002 中国福建光电信息科学与技术创新实验室福州350108 福州大学物理与信息工程学院福州350108

针对传统图形化工艺复杂且图形未经精细设计,导致电场分布不均匀的问题,通过ANSYS Maxwell 16.0仿真软件研究电子运动轨迹规律,提出图形化发射体阵列有效发射尺寸和最佳阵列间距阴极结构的新思路,改善场发射性能。仿真结果表明,当阵列... 详细信息

针对传统图形化工艺复杂且图形未经精细设计,导致电场分布不均匀的问题,通过ANSYS Maxwell 16.0仿真软件研究电子运动轨迹规律,提出图形化发射体阵列有效发射尺寸和最佳阵列间距阴极结构的新思路,改善场发射性能。仿真结果表明,当阵列间距为200μm时,图形化阵列中心区域的电场分布平坦,阵列四周突变上升。这是由于阵列边缘部分相比于阵列中心区域部分更表现出针尖的特性,当阵列间距越小时,单元阵列之间的边缘区域场强叠加,出现场强叠加区。当阵列间距逐渐增大时,场强边缘叠加效应削弱,同时电场屏蔽效应也削弱。因此,阵列边长越大,为400μm时,阴极表面场强趋于平坦,场强边缘叠加效应和电场屏蔽效应达到平衡。而阵列间距增大到600μm时,会导致单元阵列平面中心位置相对较远,单元阵列场发射相对独立,电子发射出现空档区域。因此,阵列间距选取适中数值时,阵列边缘场强叠加效应削弱,四周电场也不会出现盲区,电场基本达到均匀分布。根据仿真结果,通过喷墨打印图形化种子层实现图案化发射体阵列精准定位,再水热生长ZnO纳米棒阴极阵列。场致发射实验结果表明,随着间距的增加,开启场强E_(on)从200μm时的2.95 V/μm降低到400μm时的0.57 V/μm,并进一步变为600μm时的2.26 V/μm;而场增强因子β随阵列间距从200μm增加到600μm,先增大后减小。这与仿真结果吻合,即在ZnO阴极阵列有效发射尺寸为200μm情况下,当阵列间距为400μm时,场发射性能最优,其开启场强为0.57 V/μm,场发射增强因子为32179。通过调控图形化阵列电子发射轨迹,从而减小场叠加和场屏蔽效应可以改善场发射性能。结合图形化设计和喷墨打印的高效性,有望实现高性能场致发射电子源。

关键词：电子源场致发射喷墨打印 ZnO纳米棒图形化阵列水热生长

一种非下采样剪切波变换域结合生成对抗网络的低照度图像增强方法

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激光与光电子学进展 2023年第24期60卷 120-130页

作者：施雯玲廖一鹏许志猛严欣朱坤华福州大学物理与信息工程学院福建福州350108

针对低照度图像存在识别度不高、亮度低、信噪比低和细节模糊等问题,提出了一种非下采样剪切波变换(NSST)域结合生成对抗网络(GAN)的低照度图像增强方法。首先,收集弱光图像和正常光图像数据集,将图像进行RGB颜色空间到HSV颜色空间的变... 详细信息

针对低照度图像存在识别度不高、亮度低、信噪比低和细节模糊等问题,提出了一种非下采样剪切波变换(NSST)域结合生成对抗网络(GAN)的低照度图像增强方法。首先,收集弱光图像和正常光图像数据集,将图像进行RGB颜色空间到HSV颜色空间的变换处理,保持色度、饱和度分量不变,对亮度分量进行NSST多尺度分解,利用分解得到的低通子带图像构建训练集;其次,构建基于GAN的低频子带图像增强模型,并利用低频子带图像训练集对模型进行训练;然后,对待处理的低照度图像进行NSST分解,利用训练的模型增强低频子带图像,利用尺度相关系数去除各高频方向子带噪声,并通过非线性增益函数增强边缘系数;最后,将增强处理后的低频、高频子带图像进行NSST重构,并将重构图像恢复至RGB颜色空间。所提方法与常见的方法相比,就低照度图像增强而言,结构相似度平均提升了3.89%,均方误差平均降低了1.03%,且在对噪声图像增强时,峰值信噪比和连续边缘像素比保持在21 dB和88%以上。实验结果表明,所提方法不论从视觉效果还是图像质量客观评价指标上较常见方法都有较大提升,能有效改善低照度图像的低质问题,为后续的图像处理分析奠定基础。

关键词：低照度图像增强非下采样剪切波变换生成对抗网络图像去噪图像边缘增强

基于Shearlet多尺度边界检测及融合的浮选气泡提取

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光学学报 2018年第3期38卷 344-352页

作者：廖一鹏王卫星福州大学物理与信息工程学院福建福州350108

针对浮选表面气泡图像边界弱、光照不均匀和气泡分布不均匀导致气泡提取困难的问题,提出了一种结合非下采样Shearlet变换(NSST)和多尺度边界检测及融合的浮选气泡提取方法。对气泡图像进行NSST分解,得到低频子带和多尺度多方向高频子带... 详细信息

针对浮选表面气泡图像边界弱、光照不均匀和气泡分布不均匀导致气泡提取困难的问题,提出了一种结合非下采样Shearlet变换(NSST)和多尺度边界检测及融合的浮选气泡提取方法。对气泡图像进行NSST分解,得到低频子带和多尺度多方向高频子带图像,通过构造自适应分数阶微分谷底检测模板提取低频子带的山谷边界,结合尺度相关系数及方向模极大值检测获取高频子带的边缘信息,再通过山脊特性判定从边缘信息中提取气泡的边界细节,最后进行多尺度边界融合、边界形态学处理以实现气泡提取。实验结果表明:该方法受噪声和光照的影响小,能有效提取出不同分布类型的气泡,其平均检测效率和准确率较现有方法有较大的提高,能够满足浮选工况动态变化的需求。

关键词：机器视觉浮选气泡提取多尺度边界检测非下采样Shearlet变换分数阶微分谷底检测方向模极大值

基于多尺度域红外目标分割及特征点匹配的泡沫流速检测

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红外技术 2023年第5期45卷 463-473页

作者：施雯玲廖一鹏许志猛严欣朱坤华福州大学物理与信息工程学院福建福州350108

为减少浮选气泡合并、破碎等变化对泡沫表面流动特征提取的影响,提出了一种非下采样剪切波变换(Nonsubsampled Shearlet Transform,NSST)域红外目标分割及改进加速鲁棒特征(Speeded Up Robust Features,SURF)匹配的泡沫表面流速检测方... 详细信息

为减少浮选气泡合并、破碎等变化对泡沫表面流动特征提取的影响,提出了一种非下采样剪切波变换(Nonsubsampled Shearlet Transform,NSST)域红外目标分割及改进加速鲁棒特征(Speeded Up Robust Features,SURF)匹配的泡沫表面流速检测方法。首先,对相邻两帧泡沫红外图像NSST分解,在多尺度域构建图割能量函数的边界、亮度、显著性约束项实现对合并、破碎气泡的分割;然后,对分割后的背景区域进行SURF特征点检测,通过统计扇形区域内的尺度相关系数确定特征点主方向,采用特征点邻域的多方向高频系数构造特征描述符;最后,对相邻两帧泡沫红外图像进行特征点匹配,根据匹配结果计算泡沫流速的大小、方向、加速度、无序度。实验结果表明,本文方法能有效分割出合并、破碎的气泡,具有较高的分割精度,提升了SURF算法的匹配精度,流速检测受气泡合并、破碎的影响小,检测精度和效率较现有方法有一定提升,能准确地表征不同工况下泡沫表面的流动特性,为后续的工况识别奠定基础。

关键词：泡沫红外图像流速检测非下采样剪切波变换红外目标分割 SURF匹配

基于多尺度分析及图论归一化割的矿岩颗粒图像分割及应用

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四川大学学报（工程科学版） 2015年第S1期47卷 118-124页

作者：杨丹丹王卫星廖一鹏福州大学物理与信息工程学院福建福州350108

为克服矿岩颗粒图像分割中的欠分割和过分割现象,基于矿岩颗粒图像的特性,提出一种结合多尺度分析与图论的矿岩颗粒图象分割算法。该算法首先利用图像多尺度变换缩小图像,以去噪和减少数据量,再利用改进的图论归一化割(Normalized Cut)... 详细信息

为克服矿岩颗粒图像分割中的欠分割和过分割现象,基于矿岩颗粒图像的特性,提出一种结合多尺度分析与图论的矿岩颗粒图象分割算法。该算法首先利用图像多尺度变换缩小图像,以去噪和减少数据量,再利用改进的图论归一化割(Normalized Cut)算法来分割矿岩颗粒图像。对多种类型的矿岩颗粒图像进行了分割实验,并与阈值、分水岭、聚类分析及FCM等常用的分割方法进行比较。实验结果证明,研究的算法对岩石颗粒图像具有优于其它分割算法的效果,新算法应用到了大型露天矿爆堆中的岩石块度测量与分析,效果令人满意。

关键词：矿岩颗粒图像图论归一化割图像分割

结合多尺度边缘增强及自适应谷底检测的浮选气泡图像分割

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光学精密工程 2016年第10期24卷 2589-2600页

作者：廖一鹏王卫星福州大学物理与信息工程学院福建福州350108

针对浮选气泡图像噪声大、边界弱、传统谷底检测算法对不同类型气泡分割不具普遍性等问题,提出了一种结合Contourlet多尺度边缘增强及自适应谷底边界检测的气泡分割方法。该方法通过对气泡图像进行Contourlet分解,得到多尺度多方向高频... 详细信息

针对浮选气泡图像噪声大、边界弱、传统谷底检测算法对不同类型气泡分割不具普遍性等问题,提出了一种结合Contourlet多尺度边缘增强及自适应谷底边界检测的气泡分割方法。该方法通过对气泡图像进行Contourlet分解,得到多尺度多方向高频子带;通过对各方向子带的高频系数进行非线性增益处理,实现边缘增强和噪声抑制。对和声搜索算法的"调音"策略和参数设定方法进行了改进,对不同类型气泡图像自适应地获取谷底边界检测算法的最优参数,提取谷底并进行形态学的边缘完善处理。最后进行了分割实验,并与其它方法做了比较。结果表明,采用该方法对不同类型气泡进行分割时,平均检测效率(DER)和准确率(ACR)分别为91.2%和90.6%,较传统分割方法有较大提高。该方法无需手工调节参数,自适应能力强,精度高。

关键词：浮选气泡图像图像分割 Contourlet变换多尺度边缘增强自适应谷底检测和声搜索算法