1.一种基于级联检测策略的输电线路绝缘子串缺陷定位系统,其特征在于,包括:绝缘子串候选区域定位网络,用于对待处理图像中的绝缘子串进行识别并标注边界框定位绝缘子串候选区域;实例分割网络,用于对绝缘子串候选区域进行缺陷识别和实例分割;所述实例分割网络使用的是改进的SOLOv2网络,包括主干子网络、颈部子网络和预测子网络;所述主干子网络用于对输入的图像特征提取不同尺度的多层特征;所述实例分割网络的主干子网络使用的是改进的ResNet网络;所述改进的ResNet网络包括顺次设置的多个残差模块;残差模块结构相同,包括依次设置的多个卷积模块和可变形卷积层,输入残差模块的输入特征依次经多个卷积模块和可变卷积层后与输入特征按通道拼接得到残差模块的输出特征;所述主干子网络还包括设置于多个残差模块前的CQSFM模块,所述CQSFM模块包括四种不同尺度的二维卷积层、最大池化层和拼接单元;首先将输入图像中的绝缘子串候选区域用四种不同尺度的二维卷积层进行卷积处理,然后经过最大池化层,将尺寸缩减为原来的一半,长、宽均缩小为原来的一半;接着,四个卷积输出沿顺时针方向拼接形成新的绝缘子串候选区域,作为残差模块的输入;所述颈部子网络用于对不同尺度的多层特征进行融合;所述颈部子网络包括第一融合单元和第二融合单元;所述第一融合单元按照尺度增大的方向,对主干子网络的各输出特征通过上采样和相加处理,得到第一融合单元的多层融合输出;所述第二融合单元按照尺度减小的方向,对第一融合单元的各层融合输出通过基于双向注意力机制的聚合和相加处理,得到第二融合单元的多层融合输出;第二融合单元包括多个BiELAN模块,BiELAN模块用于基于双向注意力机制对输入的特征进行聚合处理,具体操作为:按设定步长,将输入特征图像划分为若干块,随机选取三个不同的块分别构建键矩阵、查询矩阵和值矩阵,首先利用键矩阵和查询矩阵相乘再经Softmax函数处理,计算结果再与值矩阵相乘,所得结果经ELAN模块聚合;对输入特征图像重复该步骤即得到相应的聚合结果,也即BiELAN模块的输出特征;所述预测子网络用于依据第二融合单元的多层融合输出对绝缘子串的缺陷进行识别并进行实例分割。
2.根据权利要求1所述的基于级联检测策略的输电线路绝缘子串缺陷定位系统,其特征在于,所述绝缘子串候选区域定位网络使用的是YOLOv9网络。
3.根据权利要求1所述的基于级联检测策略的输电线路绝缘子串缺陷定位系统,其特征在于,BiELAN模块具体操作为:按设定步长,将输入特征图像划分为若干块,随机选取三个不同的块分别构建键矩阵 K 、查询矩阵 Q 和值矩阵 V ;对于键矩阵 K 和值矩阵 V ,还给定系数 k ,因此键矩阵 K 和值矩阵 V 的维度为 ,查询矩阵的维度为 , W 、 H 表示输入特征图像的宽和高, C 表示通道数;首先利用键矩阵 K 和查询矩阵 Q 相乘再经Softmax函数处理,计算结果再与值矩阵 V 相乘,所得结果经ELAN模块聚合,得到三个图像块的聚合结果;对输入特征图像所有图像块重复该步骤即得到输入特征图像的聚合结果。
4.根据权利要求1所述的基于级联检测策略的输电线路绝缘子串缺陷定位系统,其特征在于,所述预测子网络包括分类分支、掩膜核分支和掩膜特征分支;分类分支用于依据颈部子网络的融合结果对绝缘子串类别进行识别;所述掩膜核分支用于依据颈部子网络的融合结果生成用于对绝缘子串缺陷分割的动态卷积核权重;所述掩膜特征分支用于依据颈部子网络的融合结果生成绝缘子串实例分割图像;所述掩膜特征分支与分类分支和掩膜核分支的输出进行动态卷积得到最终的绝缘子串缺陷区域实例分割结果。
5.一种基于级联检测策略的输电线路绝缘子串缺陷定位方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、构建输电线路绝缘子串实例分割数据集;S2、利用输电线路绝缘子串实例分割数据集对权利要求1至4任一项所述的输电线路绝缘子串缺陷定位系统进行训练;S3、将采集的包含绝缘子串的输电线路图像输入训练好的输电线路绝缘子串缺陷定位系统,得到绝缘子串缺陷实例分割结果。
6.根据权利要求5所述的基于级联检测策略的输电线路绝缘子串缺陷定位方法,其特征在于,所述步骤S1包括以下分步骤:S11、采集若干包含绝缘子串的真实图像样本,并对绝缘子串进行实例分割标注;S12、通过虚拟场景搭建软件模拟不同环境条件,对包含绝缘子串的真实图像样本进行仿真处理,得到若干包含绝缘子串的虚拟图像样本;S13、虚拟图像样本和真实图像样本构成输电线路绝缘子串实例分割数据集。
7.根据权利要求5述的基于级联检测策略的输电线路绝缘子串缺陷定位方法,其特征在于,所述步骤S2包括以下分步骤:S21、将输电线路绝缘子串实例分割数据集划分为训练集和测试集;S22、利用训练集对输电线路绝缘子串缺陷定位系统进行训练;所述步骤S22包括以下分步骤:S221、将训练集中样本输入输电线路绝缘子串缺陷定位系统,首先通过绝缘子串候选区域定位网络定位绝缘子串候选区域并标注;再将标注绝缘子串候选区域的图像输入实例分割网络,得到绝缘子串缺陷实例分割图像;S222、依据各样本预测的绝缘子串缺陷实例分割图像与标注的实例分割图像,计算损失值;S223、依据损失值对输电线路绝缘子串缺陷定位系统参数进行优化;重复上述步骤S221-S223,直至输电线路绝缘子串缺陷定位系统收敛;S23、利用测试集对训练后的输电线路绝缘子串缺陷定位系统进行测试验证。
8.根据权利要求5所述的基于级联检测策略的输电线路绝缘子串缺陷定位方法,其特征在于,所述步骤S3包括以下分步骤:S31、将采集的包含绝缘子串的输电线路图像输入绝缘子串候选区域定位网络,定位绝缘子串候选区域并标注;S32、将定位有绝缘子串候选区域的图像输入实例分割网络,得到绝缘子串缺陷实例分割图像。