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Mejora del contraste de imágenes basada en lógica difusa para la detección de turbinas eólicas: un estudio de caso utilizando el modelo 19 del Visual Geometry Group, Xception y máquinas de soporte vectorial

Autores: Ward, Zachary; Miller, Jordan; Engel, Jeremiah; Masoum, Mohammad A. S.; Shekaramiz, Mohammad; Seibi, Abdennour

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Mejora del contraste de imágenes basada en lógica difusa para la detección de turbinas eólicas: un estudio de caso utilizando el modelo 19 del Visual Geometry Group, Xception y máquinas de soporte vectorial


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Turbinas eólicas
Drones autónomos
Aprendizaje automático
Arquitecturas de aprendizaje profundo
Red neuronal convolucional
Máquinas de soporte vectorial

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Tradicionalmente, el monitoreo de condiciones de aerogeneradores se ha realizado manualmente por equipos de cuerda certificados. Este método de inspección puede ser peligroso para el personal involucrado, y el tiempo de inactividad resultante puede ser costoso. La inspección de aerogeneradores se puede realizar utilizando drones autónomos para lograr un menor tiempo de inactividad, costos y riesgos para la salud. Para habilitar la autonomía, el campo de la planificación de rutas de drones puede ser asistido por esta investigación, a saber, el aprendizaje automático que detecta aerogeneradores presentes en imágenes RGB aéreas tomadas por el dron antes de realizar la maniobra para la inspección de turbinas. Para esta tarea, se evalúa la efectividad de dos arquitecturas de aprendizaje profundo en este documento, tanto sin como con un algoritmo propuesto de preprocesamiento de imágenes de mejora de contraste difuso (FCE). Los esfuerzos se centran en dos variantes de redes neuronales convolucionales (CNN): VGG19 y Xception. También se incluye un enfoque más tradicional que involucra máquinas de soporte vectorial (SVM) para contrastar un enfoque de aprendizaje automático con nuestras redes de aprendizaje profundo. Los autores crearon un nuevo conjunto de datos de 4500 imágenes RGB de tamaño para entrenar y evaluar el rendimiento de estas redes en la detección de aerogeneradores. El conjunto de datos se captura en un entorno que imita el de un parque eólico y consiste en dos clases de imágenes: con y sin un aerogenerador a pequeña escala (12V Primus Air Max) ensamblado en la Universidad del Valle de Utah. Las imágenes se utilizaron para describir en detalle el análisis y la implementación de los algoritmos VGG19, Xception y SVM utilizando diferentes tecnologías de optimización, entrenamiento de modelos y ajuste de hiperparámetros. Las performances de estos tres algoritmos se comparan en profundidad junto con aquellos aumentados utilizando la técnica de preprocesamiento de imágenes FCE propuesta.

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