U-Net mejorado para la segmentación precisa de diales de medidores en sistemas de inspección de subestaciones: un estudio sobre la mejora de la precisión y la robustez
Autores: Zou, Wan; Jiang, Yiping; Liao, Wenlong; Fan, Songhai; Yang, Yueping; Hou, Jin; Tang, Hao
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
U-Net mejorado para la segmentación precisa de diales de medidores en sistemas de inspección de subestaciones: un estudio sobre la mejora de la precisión y la robustez
Categoría
Gestión y administración
Subcategoría
Gestión de la tecnología y la inovación
Palabras clave
Aplicaciones prácticas
Imágenes de diales analógicos
Algoritmo de segmentación
Módulo de conexión de salto de capa
Convolución por wavelet
Mecanismo de atención adaptativa
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En aplicaciones prácticas, la claridad de las imágenes de diales analógicos a menudo se ve comprometida debido a factores como las condiciones de iluminación, lo que lleva a una baja precisión y una mala segmentación de las escalas y punteros del dial. Esto resulta en resultados de segmentación que no cumplen con los requisitos en tiempo real de los sistemas de inspección de subestaciones. Para abordar estos desafíos, proponemos un algoritmo de segmentación U-Net mejorado. La innovación clave de nuestro enfoque es la inserción de un módulo de conexión de salto de capa entre el Codificador y el Decodificador para capturar información de características a través de múltiples escalas, mejorando la expresividad semántica y optimizando la fusión de características. Además, reemplazamos las operaciones de convolución tradicionales con convolución por wavelet, lo que mejora la capacidad de la red para capturar información de baja frecuencia, esencial para comprender la estructura general del dial. También se incorpora un mecanismo de atención adaptativa en la etapa de aumento de la red, lo que permite al modelo centrarse dinámicamente en características salientes, mejorando aún más la generalización. Estas mejoras permiten a la red detectar con mayor precisión las regiones objetivo dentro de las imágenes de los diales, mejorando significativamente la precisión y robustez de la segmentación. Los resultados experimentales demuestran que el método propuesto supera a los modelos U-Net tradicionales en tareas de segmentación, logrando una precisión superior en la segmentación de escalas y punteros, abordando eficazmente los problemas de baja precisión y mala segmentación, y haciéndolo adecuado para sistemas de inspección de subestaciones en tiempo real.
Descripción
En aplicaciones prácticas, la claridad de las imágenes de diales analógicos a menudo se ve comprometida debido a factores como las condiciones de iluminación, lo que lleva a una baja precisión y una mala segmentación de las escalas y punteros del dial. Esto resulta en resultados de segmentación que no cumplen con los requisitos en tiempo real de los sistemas de inspección de subestaciones. Para abordar estos desafíos, proponemos un algoritmo de segmentación U-Net mejorado. La innovación clave de nuestro enfoque es la inserción de un módulo de conexión de salto de capa entre el Codificador y el Decodificador para capturar información de características a través de múltiples escalas, mejorando la expresividad semántica y optimizando la fusión de características. Además, reemplazamos las operaciones de convolución tradicionales con convolución por wavelet, lo que mejora la capacidad de la red para capturar información de baja frecuencia, esencial para comprender la estructura general del dial. También se incorpora un mecanismo de atención adaptativa en la etapa de aumento de la red, lo que permite al modelo centrarse dinámicamente en características salientes, mejorando aún más la generalización. Estas mejoras permiten a la red detectar con mayor precisión las regiones objetivo dentro de las imágenes de los diales, mejorando significativamente la precisión y robustez de la segmentación. Los resultados experimentales demuestran que el método propuesto supera a los modelos U-Net tradicionales en tareas de segmentación, logrando una precisión superior en la segmentación de escalas y punteros, abordando eficazmente los problemas de baja precisión y mala segmentación, y haciéndolo adecuado para sistemas de inspección de subestaciones en tiempo real.