基于改进卷积神经网络的不规则缺陷漏磁检测方法

王泽 ,  尹薇薇 ,  郎宪明 ,  郭晓婷 ,  曹江涛 ,  柳强 ,  苗鑫

科学技术与工程 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (12) :5144-5152

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科学技术与工程 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (12) :5144-5152 DOI: 10.12404/j.issn.1671-1815.2504293
自动化技术、计算机技术

基于改进卷积神经网络的不规则缺陷漏磁检测方法

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Irregular Defect Magnetic Flux Leakage Detection Method Based on Improved Convolutional Neural Network

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摘要

针对多源噪声情况下的不规则缺陷诊断准确率较低的问题,提出了一种多尺度卷积监督神经网络(convolutional attention neural network,CANN)的漏磁检测方法。首先,提出了一种改进的图卷积神经网络提取漏磁信号的像素级特征和结构级特征之间的长相关性,并引入噪声特征重构漏磁信号,以降低多源噪声引起的复杂波动。然后,在传统卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)引入解耦全连接注意机制聚合重构信号的中心特征,进一步提取不规则缺陷的微小特征。最后,采用均方误差确定阈值检测管道表面的不规则缺陷。实验结果表明,所提方法对不规则缺陷的平均检测准确率达到96.7%,比现有方法的最佳检测准确率提高了5.5%。

Abstract

To address the issue of low accuracy in diagnosing irregular defects under multisource noise, a multiscale convolutional attention neural network (CANN) magnetic flux leakage detection method was proposed. First, the improved graph convolutional neural network was proposed to extract the long-range correlation between pixel-level and structural-level features of the leakage magnetic signal, and noise features were introduced to reconstruct the leakage magnetic signal to reduce the complex fluctuations caused by multi-source noise. Then, the decoupling fully connected attention mechanism was introduced into the traditional convolutional neural network (CNN) to aggregate the central features of the reconstructed signal and further extract the tiny features of irregular defects. Finally, the mean square error was used to determine the threshold value to detect irregular defects on the pipe surface. The results show that the average detection accuracy of the proposed method for irregular defects reaches 96.7%, which is 5.5% higher than the best detection accuracy of the existing methods.

Graphical abstract

关键词

油气管道 / 不规则缺陷 / 神经网络 / 漏磁检测 / 微小特征

Key words

oil and gas pipeline / irregular defect / neural network / magnetic flux leakage / tiny feature

引用本文

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王泽, 尹薇薇, 郎宪明, 郭晓婷, 曹江涛, 柳强, 苗鑫. 基于改进卷积神经网络的不规则缺陷漏磁检测方法[J]. 科学技术与工程, 2026, 26(12): 5144-5152 DOI:10.12404/j.issn.1671-1815.2504293
WANG Ze, YIN Wei-wei, LANG Xian-ming, GUO Xiao-ting, CAO Jiang-tao, LIU Qiang, MIAO Xin. Irregular Defect Magnetic Flux Leakage Detection Method Based on Improved Convolutional Neural Network[J]. Science Technology and Engineering, 2026, 26(12): 5144-5152 DOI:10.12404/j.issn.1671-1815.2504293

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石油和天然气作为21世纪促进经济繁荣和发展的主要能源之一,油气管道因其输送容量大、成本低等特点,被广泛应用于石油和天然气等不可再生能源的远距离运输和近距离配送[1-3]。管道会因轻微腐蚀、金属老化和外界环境等不可避免的因素产生规则缺陷和不规则缺陷[4]。在漏磁泄漏检测系统的工业应用中,复杂的操作环境和设备偏差使得不规则缺陷的漏磁信号呈现出较高的复杂性和无序性,严重影响研究人员对管道风险等级的评估[5]。因此,准确检测细小缺陷的位置是一个很大的挑战,迫切需要一种高精度的方法来准确识别管道缺陷的程度和位置。
由于图像处理和深度学习技术的快速发展,许多学者致力于将神经网络应用于缺陷检测[6]。Zhou等[7]利用小波包函数对泄漏信号进行分解,在时域和时频域提取漏磁信号故障信息的多组特征值,构建反向传播神经网络对断钢链进行识别。Feng等[8]利用卷积神经网络对管道缺陷漏磁信号进行分类,并引入归一化方法提高识别精度。姚睿等[9]在移位窗口变换器的主干网络中引入了门控并行膨胀卷积层,减少不必要的计算量,提高了网络提取全局上下文信息的能力。Yu等[10]利用网络中的三轴信号构建了多域特征提取方法,并引入时域特征和频域小波能量特征,有效增强了网络的特征提取能力,但大大增加了网络的复杂度。茹黎爽等[11]结合单元磁偶极带叠加模型直接进行漏磁信号预测,以降低计算复杂度,提高了单元磁偶极带叠加模型的计算精度和速度。神祥凯等[12]通过稀疏化的方式建立漏磁信号间的长距离依赖关系,并将候选框回归过程转换为随机框的去噪过程,减少模型对预先设定的锚点的依赖,进而提升模型的泛化性和准确性。Lang等[13]用鬼网模型代替传统的卷积网络,采用并行结构获取信号的多尺度特征。此外,提出了一种自适应空间特征融合方法,融合不同分辨率的特征以扩大网络宽度,增强了网络模型的鲁棒性。黄鑫等[14]在卷积神经网络中引入空间和通道注意力模块重新调整特征的信息权重,突出特征图谱中的有效信息,实现高效快速地识别阀门内漏状态,识别准确率稳定在98%。Shen等[15]从两个具有相同结构和混合关注的深度网络中并行提取特征,建立多视图特征之间的潜在联系,最大限度地利用漏磁信号,从而提高缺陷检测的准确性。李响等[16]采用粗测网络和精测网络级联的策略,粗测网络对piston误差进行类别检测并扩大piston误差的检测范围,大范围的piston误差带入具有2个输出节点的精测网络的有效范围内,实现共相位误差的高精度同步检测。Jiang等[17]在卷积神经网络的输出上构建了一个循环监督模块,允许三个卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)网络的输出无限近似,并建立了多个传感器之间的潜在关系。然而,网络输出容易出现过拟合,导致网络模型的鲁棒性较低。Han等[18]提出了一种无锚管道的漏磁(magnetic flux leakage,MFL)图像检测方法,用深度可分卷积代替普通卷积,并在特征融合中采用接收场卷积来提高检测精度。该网络模型检测无锚管道的准确率为95.6%,但检测其他MFL特征的识别率一般。然而,这些方法只能检测个体,密集腐蚀区域的小缺陷难以精确定位。
鉴于此,基于深度学习的图像去噪方法,将提取的样本特征输入图块,捕捉像素级特征与结构级特征之间的长相关性,并利用负反馈噪声特征重构漏磁信号,既降低了多频噪声的影响,又提高了网络模型的样本质量。提出一种DFC(decoupled fully connected)注意机制与卷积神经网络的并行结构来提取微小缺陷的特征,并采用深度可分离卷积代替神经网络的全连接层,进一步增强了网络对漏磁信号中微小缺陷特征的提取能力。特征融合阶段采用提出的损失函数指导轴向、径向和轴向漏磁信号三个方向的特征融合,并不断优化三个方向的融合权值,既充分利用了多传感器信息,又有效降低了缺陷检测对单一信号的依赖性。对于复杂缺陷的检测,本文方法具有更高的准确率,避免造成严重的生产事故和较大的经济损失。所提方法有效克服了不规则缺陷因形态波动带来的识别难题,显著提升了此类复杂缺陷的检测准确率与稳定性,为实际工业生产中的高精度控制提供了可靠的技术支撑。

1 算法结构

为了提高复杂漏磁信号下小缺陷信号的检测精度,提出了一种多尺度卷积注意神经网络(convolutional attention neural network,CANN),如图1所示。该网络由去噪模块、特征提取模块和特征融合模块组成。去噪模块利用负反馈噪声特征重构漏磁信号降低多频噪声的影响,特征提取模块采用基于卷积神经网络和DFC注意机制的并行网络结构。为了防止过拟合,使用深度可分离卷积对来降低输出特征的维数。在特征融合中,加入三个方向上信号权值的损失函数,使同一位置不同传感器输出的信号权值尽可能接近。在小缺陷检测阶段,当特征融合后的输出特征大于确定的阈值时,判断对应的信号为缺陷信号。

1.1 漏磁检测

漏磁检测机器人是一种主动采集油气管道漏磁信息的独立装置。漏磁检测机器人由控制模块、磁化模块、记录模块和电池模块4个模块组成。首先,以0.5 m/s的恒定速度将漏磁检测机器人从管道的发射器推到管道的接收器。当漏磁检测机器人在管道内工作时,磁化模块的永磁体对管道壁进行磁化,形成饱和磁场。当管道壁完好时,磁场分布均匀,但如果管道壁有缺陷,磁场就会从管道壁泄漏到周围的空气中。然后,霍尔传感器检测漏磁场并将其存储到漏磁检测机器人的记录模块中。最后,研究人员取出记录模块,离线分析漏磁信号,以确定管道的损失状态。

1.2 数据预处理

漏磁数据统一标准化:将实际采集的数据样本定义为S={Sai,Sri,Sci},其中Sai、Sri和Sci分别为第i组的轴向漏磁信号、径向漏磁信号和周向漏磁信号。统一不同传感器的测量单位和参考值的差异公式为

S'x,y=$\frac{{S}_{x,y}-\frac{1}{i}\stackrel{i}{\sum _{x=1}}{S}_{i,y}+\frac{1}{ij}\stackrel{i}{\sum _{x=1}}\stackrel{i}{\sum _{y=1}}{S}_{x,y}}{\mu \delta }$

式(1)中:Sx,y为采集的高斯信号;S'x,y分别为均匀参考值信号;Si,y为i个传感器和y个采样点的高斯信号;i和j分别为霍尔传感器的数量和采样点的数量;μ为电压到高斯的转换比;δ为电压信号的放大率。

2 IGCDN算法设计

2.1 底层特征提取

在实际工程应用中,由于仪器磨损、传感器抖动、外部环境等原因,采集到的信号会产生相当大的噪声,严重影响了对管道缺陷的估计能力。针对这些问题,设计了一种改进的多尺度图卷积去噪网络(improved multiscale graph convolutional denoising network,IGCDN)。如图2所示,该网络主要由投影层、卷积层、图块编码器、反卷积层组成,以轴向漏磁数据为例,将预处理的数据样本划分为个像素点,然后输入卷积层中提取底层样本特征为

${F}_{\mathrm{a}}^{C\times H\times W}$=conv[I(S'a,ϕ),w,b,sl]

式(2)中:S'a为预处理后的轴向漏磁数据样本;ϕ为激活函数的参数;I为投影操作;conv为卷积操作;w、b分别为轴向信号的提取权重、偏置;sl为卷积核的步长;C、H和W分别为数据样本的通道数、高度和宽度。

2.2 图块编码器

为了捕获图像的像素级特征和结构级特征的长期依赖关系,图块编码器设置了多个图像卷积、线性变换、全局平均池化、LeakyReLU和深度可分离卷积。采用1×1的图像卷积层和LeakyReLU捕获像素级特征Ap,并采用LeakyReLU增强网络的捕获能力。同时,采用全局平均池化和图像卷积层捕获图像的结构级特征As。由于产生的像素级特征Ap和结构级特征As是一维特征,因此在卷积层中,使用步长为2的深度可分离卷积函数将图特征通道数量加倍,重塑的轴向样本的二维特征映射为

Gam=fdc[Aap☉Aas☉lin(Gin),ω]

式(3)中:fdc为深度可分离卷积;${A}_{\mathrm{p}}^{\mathrm{a}}$为轴向样本的像素级特征;${A}_{\mathrm{s}}^{\mathrm{a}}$为轴向样本的结构级特征;lin为线性变换函数;Gin为图块编码器模块输入的底层像素特征;ω为深度可分离卷积的权重参数;☉为每个元素进行独立乘法。

由于相邻像素的处理对图像去噪有至关重要的影响,为了进一步利用内部节点的结构信息。使用3×3的深度可分离卷积再次捕获结构级特征,并聚合获得的二维特征映射Gm,最后通过另一个深度卷积层进一步细化特征,表达式为

Go=f'd{fd[max(aGa,Ga),ω1]☉Gm,ω2}

式(4)中:Go为图块编码器的全局输出特征;Ga为局部像素级特征信息;ω1和ω2为两个可分离卷积的权重参数;a为激活函数的参数;f'd和fd为两个不同权重的可分离卷积层。

2.3 信号重构

该模块由多个反卷积层和PReLU激活函数组成的解码器结构,重构模块每一层都引入对应特征图大小的噪声特征,从潜在特征空间重构清晰的信号样本来训练网络模型,重构后的信号公式为

I=PReLU[Deconv(Fi☉${F}_{n}^{i}$)]

式(5)中:PReLU为深度学习中常用的一种激活函数,即参数化修正线性单元,函数PReLU能够更好地适应不同的数据分布,提高模型的拟合能力;Fi为图块编码器中第i个卷积尺度全局输出特征;${F}_{n}^{i}$为第n个特征图的噪声特征;I为重构后的图像去噪样本;Deconv为反卷积函数。

该方法利用潜在特征空间重构高质量图像,不仅减少整个网络的参数,还可以降低网络模型的迭代速度。

3 检测网络模型设计

3.1 卷积神经网络

采用的卷积神经网络的网络结构包括输入层、卷积层和池化层和输出层,与典型的CNN相比少了全连接层。以轴向信号的CNN为例,定义第i个卷积层的输入矩阵为${S}_{\mathrm{i}}^{\mathrm{k}}$。假设,第l个卷积核的大小为Fl。第k个卷积层的输出矩阵计算公式为

${S}_{\mathrm{o}}^{k}$=g{Pave[Conv(${S}_{i}^{k}$)],Fl}

式(6)中:g为一个非线性激活函数;Pave为平均池化函数;${S}_{o}^{k}$为全连接层的输出特征。

3.2 解耦全连接注意力机制

全连接层分别使沿着水平和垂直两个方向解耦,使用两个全连接层来聚合这两个方向的长距离信息,可以大幅降低计算复杂度。水平和竖直方向降采样减小了特征图的大小,这样DFC中的所有操作都可以在较小的特征图上执行。将全连接层的输入原始特征定义为Fi, 原始特征的宽和高分别定义为H和W,分别捕获沿着两个方向的长程相关性, 全连接层的输出特征Fo的计算公式为

Fo=$\stackrel{W}{\sum _{w=1}}{F}_{w,hw\text{'}}^{W}$☉($\stackrel{H}{\sum _{h=1}}{F}_{h,h\text{'}w}^{H}$☉Fi), h=1,2,…,H; w=1,2,…,W

式(7)中:${F}_{w,h\text{'}w}^{H}$和${F}_{w,hw\text{'}}^{W}$分别为水平和垂直方向的采样权重;w'、h'分别为特征图的高度维度索引和宽度维度索引,原本复杂的二维空间注意力“解耦”成了水平和垂直两个独立的、先后进行的一维操作,大幅降低了计算负担。

水平和竖直方向分别降采样1/2,DFC注意模块的理论复杂度为O(KHHW+KWHW),该模块总体的每秒浮点运算次数就减小了75%。最后采用双线性插值的上采样方法将全接连层的输出特征还原为原始大小,从而和CNN分支的分辨率大小保持一致(KH、KW分别为卷积核的高度和宽度,确保轻量级网络在算力受限的设备上运行时,依然能高效地捕捉长距离的空间特征)。

3.3 特征聚合

为了弥补经典CNN模块建模空间依赖能力的不足,将CNN和DFC注意模块信息聚合增强信号特征,最后采用深度可卷积网络降低输入特征图的维度。

特征聚合是将两个分支的结果进行点乘,一个是CNN分支得到的输出特征,另一个DFC分支得到的注意力特征,特征提取模块的输出函数So定义为

So=DWConv[Sigmoid(${S}_{\mathrm{o}}^{k}$)☉${S}_{\mathrm{o}}^{l}$]

式(8)中:DWConv为深度可分离卷积函数;Sigmoid为归一化函数;Sko为DFC注意模块的输出;Slo为CNN的输出特征。

多传感器信息融合是指经多个方向信号提取模块的输出特征相互融合,输出特征之间采用滞后损失公式为

Lossf(f,f')=$\Vert f-f\text{'}{\Vert }_{2}^{2}$

式(9)中:f'为期望的特征输出;f为实际的特征输出。

由于深度网络的存在,特征提取包含了漏磁信号中大量的信息,而且考虑了多类信号特征之间的差异性和相关性,从漏磁信号的一个方向提取的重要特征可能被其他方向信号的特征所忽略,因此建立了轴向、径向和周向信号的相关性,并成比例融合每个方向的特征信号。同时,传感器每一组样本的信号特征融合是缺陷反演的必要条件。定义第k组的信息融合输入特征为Fka、Fkr和Fkc,第k组特征融合的输出为

Fo=wa${F}_{\mathrm{a}}^{k}$☉wr${F}_{\mathrm{r}}^{k}$☉wc${F}_{\mathrm{c}}^{k}$

式(10)中:wa为轴向信号的权重;wr为径向信号的权重;wc为周向信号的权重。

为使输入信号信息特征充分被利用,又有效降低了对单个信号的依赖,固定三个方向的权重参数wa、wr和wc,定义Lossa、Lossr和Lossc分别为三个方向损失函数,使waFka、wrFkr和wcFkc相互近似,引入综合三个方向之间的损失函数(L),同时动态调整权重参数wa、wr和wc使L尽量小,第k组特征融合输出Fo选择此时的权重参数。

L=min[Lossa(wa${F}_{\mathrm{a}}^{k}$,r${F}_{\mathrm{r}}^{k}$)+Lossr(wr${F}_{\mathrm{r}}^{k}$,c${F}_{\mathrm{c}}^{k}$)+Lossc(wc${F}_{\mathrm{c}}^{k}$,a${F}_{\mathrm{a}}^{k}$)]

3.4 阈值选取

候选框由一个固定的阈值确定,通过比较CANN的每个输出与设定阈值的差异来检测缺陷。在相同管径和壁厚的情况下,训练后的CANN模型能够检测到批量的漏磁信号。为了适应每批漏磁信号之间的差异,需要为每批漏磁信号设置一个阈值。为方便计算,采用均方误差确定阈值,其计算公式为

T=$\sqrt{\frac{1}{n}\stackrel{n}{\sum _{l=1}}{\left(\left|{F}^{l}\right|-\frac{1}{n}\stackrel{n}{\sum _{l=1}}\left|{F}^{l}\right|\right)}^{2}}$

式(12)中:n为每批漏磁信号的数量;l为漏磁信号的批次。

将真实的漏磁信号输入到训练好的CANN模型中。如果测试多传感器信号Fl的输出大于阈值,则判断该传感器输入的信号矩阵为缺陷矩阵,用候选框将其框住,记录所有缺陷矩阵的起始和结束位置;否则,传感器的输入矩阵被认为是一个正常矩阵。

4 实验

4.1 实验设置

实验的漏磁信号样本来源于沈阳仪表科学研究院有限公司的实际数据,图3和图4分别为实验平台的发射端和接收端。图5为一个实验管道的例子,用的管道材料为X65碳钢,直径119 mm,长 500 m,壁厚12.7 mm。

图6为实验中使用的漏磁检测器,其中漏磁检测器的速度控制为1 m/s,工作压力为3 MPa,霍尔传感器的采样间隔为0.005 m,检测灵敏度为(3 125±125) mV/T。然后,将电子包中记录的数据发送到上位机,实验环境采用i7-9750H CPU、RTX2 060 graphics cards、32 GB RAM、Win11操作系统、Python3.7编程语言和PyTorch1.8深度学习框架。

4.2 去噪实验

改进的多尺度图像卷积去噪网络分为两阶段,一阶段是将1 960组轴向、径向和周向的实测漏磁信号和375组轴向、径向和周向的噪声漏磁信号作为数据集输入到网络中提取样本特征,二阶段通过反卷积剔除噪声特征并重构1 960组漏磁信号。该网络模型参数设置如下:样本标签类别为3,样本训练批大小为128,初始学习率设置为0.000 2,样本训练批为50,使用参数为0.2的PReLU激活函数,学习率衰减基于log-cosh公式。

选用一组样本中的轴向信号输入到网络模型的结果如图7、图8所示。结果表明,去噪后的样本视觉效果增强,在保留了实测样本的大部分缺陷的情况下,使得样本信号的不规则缺陷更为明显,重构后的信号没有明显的过度光滑或伪影,有效地防止单一通道数的噪声信号对采集信号的影响。网络模型从像素级和结构级特征的角度协同提取样本特征,减少不规则缺陷漏磁图像的色差程度。将IGCDN重构的1 740组漏磁数据集用于检测网络的训练过程,大量的训练集不仅提高了CANN的特征提取能力和鲁棒性,还提高了网络模型对不规则缺陷的量化精度。

4.3 缺陷检测实验

通过改进的多尺度图像卷积去噪网络,本次实验共获得了1 960组去噪后的漏磁信号图像,随机选取1 740组图像样本训练CANN模型。为了适应预训练模型的输入大小,将输入图像的大小调整为224×224×3。考虑到训练样本数量较少,使用ResNet-18充分提取样本特征。在训练过程中,将批大小设置为16,迭代次数设置为200 epoch,采用非线性激活函数PReLU,冲量设为0.8,初始学习率为0.001,权值衰减为0.000 5,学习率衰减基于log-cosh公式。管道表面有479个各种不同大小的缺陷,它们的长度和宽度为10~72 mm,深度为4~10 mm。

图9显示了自主研发的软件的解析和分析界面,该软件集成了所提出的CANN网络模型。该网络首先通过CNN对漏磁图像进行特征提取,然后通过DFC结构聚合水平和垂直方向的长距离特征。最后,利用式(13)中重叠的面积比来评价缺陷边界,当检测框与期望框的重叠率大于50%时,认为检测框存在缺陷。

IoU=$\frac{\mathrm{a}\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{a}({O}_{\mathrm{d}}\bigcap {O}_{\mathrm{t}})}{\mathrm{a}\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{a}({O}_{\mathrm{d}}\bigcup {O}_{\mathrm{t}})}$

式(13)中:IoU为交并比;Od为检测到的异常区域像素数;Ot为地面真值像素数。

4.4 对比实验

在实际不规则缺陷检测实验中,对包含700个里程点和144个传感器通道的1.4 m实测信号进行了评价,将精准率(P)、召回率(R)、准确率(A)作为缺陷检测的评价指标。

P=$\frac{\mathrm{T}\mathrm{P}}{\mathrm{T}\mathrm{P}+\mathrm{F}\mathrm{P}}$
R=$\frac{\mathrm{T}\mathrm{P}}{\mathrm{T}\mathrm{P}+\mathrm{F}\mathrm{N}}$
A=$\frac{\mathrm{T}\mathrm{P}+\mathrm{T}\mathrm{N}}{\mathrm{T}\mathrm{P}+\mathrm{T}\mathrm{N}+\mathrm{F}\mathrm{P}+\mathrm{F}\mathrm{N}}$

式中:TP、TN、FP和FN分别为检测样本的真阳性(检测结果和真实信号都有缺陷)、真阴性、假阳性、假阴性。

在不规则缺陷检测的对比实验中,所提出的方法与循环监督检测网络[17](cyclic supervised convolutional neural network,CSCNN)、两级异构信号相互监督网络[19](two-stage heterogeneous signals mutual supervision network,THMS)、稀疏自动编码器[20](sparse autoencode,SAE)和去噪自动编码器[21](denoising autoencode,DAE)进行了比较,如图10、图11和图12所示。

随着重叠IoU的增加,浅层特征受到噪声的干扰越来越大。所有方法的精准率、召回率和准确率分别随着IoU的增加而降低,在实际工业应用中,IoU为0.75时的检测结果更符合检测标准。引入了一个每秒浮点运算(floating-point operations per second, FLOPS)来间接评估每个网络模型的复杂性点。因此,设置在IoU为0.75情况下,如表1所示为不同方法缺陷检测的对比结果。

结果表明,在不同取值下,该方法的各项指标均略优于其他方法。当IoU为0.75时,准确度为95.4%。此外,该方法的召回率和FLOPS略大于其他方法,表明该方法不仅具有较强的缺陷和非缺陷检测能力,而且具有较高的理论复杂度。该方法的故障报警值较低,说明该方法在实际检测中是有效的。

5 结论

针对管道漏磁检测中的不规则缺陷,提出了一种弱监督卷积网络漏磁检测方法CANN,并得出如下结论。

(1)改进的多尺度图像卷积去噪网络产生像素级和结构级注意力,重构过程引入去噪特征对信号样本特征多尺度去噪,诱导网络更关注漏磁信号的复杂噪声特征。

(2)网络模型采取CNN与DFC注意力机制并行提取中心特征和小特征,利用可分离卷积取代神经网络的全连接层,进一步增强网络提取漏磁信号中小缺陷特征的能力。

(3)将采集信号的轴向、径向和周向特征输入到融合模块中,不断训练网络模型参数对特征输出实现精准的不规则缺陷检测,大大减少决策偏差。

该方法用于不规则缺陷具有较高的检测精度。但该方法构建的深度模型训练耗时较长,在未来的研究中,将在有限的标记样本下实现更快的缺陷检测速度,提高检测效率。

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基金资助

国家自然科学基金(62073158)

辽宁省自然科学基金(2023-MS-289)

辽宁省教育厅基本科研项目(JYTMS20231441)

辽宁省兴辽英才(XLYC2203160)

辽宁省应用基础研究计划(2023JH26/10300013)

化工安全风险监测预警与智能管控技术创新团队(LJ222410148036)

石油化工过程运行优化与节能技术国家地方联合工程实验室(LJ232410148002)

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