模式识别与人工智能
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模式识别与人工智能  2023, Vol. 36 Issue (4): 366-379    DOI: 10.16451/j.cnki.issn1003-6059.202304006
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融合多感受野与注意力的太阳能电池缺陷生成算法
周颖1,2, 裴盛虎1, 陈海永1,2, 颜毓泽1
1.河北工业大学 人工智能与数据科学学院 天津 300401;
2.河北省控制工程技术研究中心 天津 300130
Solar Cell Defect Generation Algorithm Combining Multiple Perception Fields and Attention
ZHOU Ying1,2, PEI Shenghu1, CHEN Haiyong1,2, YAN Yuze1
1. School of Artificial Intelligence, Hebei University of Technology, Tianjin 300401;
2. Hebei Control Engineering Technology Research Center, Tianjin 300130

全文: PDF (2933 KB)   HTML (1 KB) 
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摘要 针对太阳能电池某些缺陷图像样本较少的问题,提出融合多感受野与注意力的太阳能电池缺陷生成算法,并将生成图像用于缺陷检测模型的训练.首先,构造双判别器的生成对抗网络,全局判别器与局部判别器分别关注图像中的全局信息与局部细节.然后,设计多感受野特征提取,与改进的注意力模块融合为多感受野注意力模块,用于设计生成器和判别器的网络结构.最后,在损失函数中加入结构相似性损失与峰值信噪比损失,用于训练生成器,并对生成图像进行均值滤波处理.在太阳能电池电致发光数据集上对3种不同尺度的缺陷图像进行生成实验,结果表明,3种缺陷生成图像的结构相似性指标与峰值信噪比指标都较高.此外,在利用生成的缺陷图像进行YOLOv7检测模型的训练后,3种缺陷的平均精度均值较高.
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作者相关文章
周颖
裴盛虎
陈海永
颜毓泽
关键词 生成对抗网络(GAN)注意力机制多感受野双判别器太阳能电池    
Abstract:Aiming at the problem of insufficient image samples for some certain defects in solar cells, a solar cell defect generation algorithm combining multiple perception fields and attention is proposed. The generated images are utilized to train the defect detection model. Firstly, a generative adversarial network with dual discriminators is constructed, and a global discriminator and a local discriminator focuse on global information and local details, respectively. Secondly, the multiple perception field feature extraction is designed and fused with the improved attention module to form a multiple perception field attention module. The module is utilized in the network structure of both the generator and the discriminator. Finally, structural similarity loss and peak signal-to-noise ratio loss are added to the loss function for generator training, and the generated images are mean filtered. The generation experiments for 3 different scales of defect images on the solar electroluminescence dataset show that the structural similarity and peak signal-to-noise ratio are high. Additionally, after training the YOLOv7 detection model with the generated defect images, the average precision values for all three defects are high.
Key wordsGenerative Adversarial Network(GAN)    Attention Mechanism    Multiple Perception Fields    Dual Discriminators    Solar Cell   
收稿日期: 2023-02-16     
ZTFLH: TP 391  
基金资助:国家自然科学基金项目(No.62073117,U21A20482)、中央引导地方科技发展资金项目(No.206Z1701G)资助
通讯作者: 周 颖,博士,副教授,主要研究方向为人工智能、图像处理.E-mail:zhouying2007@163.com.   
作者简介: 裴盛虎,硕士研究生,主要研究方向为图像处理.E-mail:1650954141@qq.com.陈海永,博士,教授,主要研究方向为机器视觉、图像处理.E-mail:haiyong.chen@hebut.edu.cn.颜毓泽,硕士研究生,主要研究方向为目标检测.E-mail:1969232540@qq.com.
引用本文:   
周颖, 裴盛虎, 陈海永, 颜毓泽. 融合多感受野与注意力的太阳能电池缺陷生成算法[J]. 模式识别与人工智能, 2023, 36(4): 366-379. ZHOU Ying, PEI Shenghu, CHEN Haiyong, YAN Yuze. Solar Cell Defect Generation Algorithm Combining Multiple Perception Fields and Attention. Pattern Recognition and Artificial Intelligence, 2023, 36(4): 366-379.
链接本文:  
http://manu46.magtech.com.cn/Jweb_prai/CN/10.16451/j.cnki.issn1003-6059.202304006      或     http://manu46.magtech.com.cn/Jweb_prai/CN/Y2023/V36/I4/366
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