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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
基于半监督网络的采煤工作面尘雾图像去雾算法
  • 55
  • 作者

    赵猛 魏玉忠 李正 张俊明

  • 单位

    山东科技大学电气与自动化工程学院内蒙古上海庙矿业有限公司河海大学人工智能与自动化学院青岛地球软件技术有限公司

  • 摘要
    煤矿井下采煤工作面环境复杂,作业时产生大量煤尘、水雾等不均匀悬浮颗粒,导致监控图像质量下降严重,现有的传统算法存在去雾效果差、过增强、颜色失真等问题,应用深度学习算法存在缺少井下配对尘雾图像和清晰图像等问题,为此提出了一种基于半监督学习网络的去雾算法。该半监督学习网络由生成器与判别器组成:生成器采用编解码器结构,其中编码器以残差网络为主要结构,并在残差块中加入了空间注意力机制,使网络能更好地处理非均匀尘雾。解码器由像素混洗层和卷积层组成,逐级恢复更高分辨率的特征图。判别器以概率图形式作为输出,表示生成器产生的去雾图像与真实清晰图像间的差异。引入了对比学习分支,使去雾后的图像在特征空间接近正样本并远离负样本,改善模型的泛化能力。由于煤矿井下缺少成对非均匀尘雾数据集,采集了大量煤矿井下工作面图像,并根据工作面作业时的尘雾特点,使用大气散射模型和柏林噪声在清晰图像上合成非均匀尘雾图像。合成数据与采集的真实数据一起用于半监督网络的训练,提升了模型在煤矿井下非均匀尘雾条件下的适应能力和性能。为验证提出算法的有效性,选取了4种算法进行了对比。实验结果表明,提出的算法能有效降低图像尘雾浓度,颜色失真较小,提升了图像的可视化效果。
  • 关键词

    采煤工作面尘雾图像去雾半监督学习对比学习

  • 文章目录

    0 引言
    1 基于半监督学习网络的去雾算法
    1.1 训练数据合成
    1.2 网络架构
    2 损失函数
    3 实验结果与分析
    3.1主观评价
    3.2 客观评价
    4 结论
  • 引用格式
    赵猛,魏玉忠,李正,等.基于半监督网络的采煤工作面尘雾图像去雾算法[J/OL].煤炭科学技术,1-9[2024-09-19].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2402.td.20240918.1736.001.html.
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