用于螺栓缺陷识别的前端化运算系统、方法及机器人与流程

1.本发明属于模式识别技术领域，具体涉及一种用于螺栓缺陷识别的前端化运算系统、方法及机器人。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.螺栓缺陷是输电线路巡检中的重点缺陷，当前巡检过程主要依赖远程服务器，无法在无人机边缘端对螺栓缺陷进行实时判定，巡检过程存在极大延迟。当前输电螺栓缺陷识别模型的前端化部署通常通过网络模型进行压缩量化，减小网络模型深度和参数，压缩模型体积和推理所需内存开销，但对边缘设备的算力、功耗和设备体积具有较高要求，边缘设备的体积又与其算力和功耗成正比，目前的技术方案无法解决实际场景中螺栓缺陷识别过程中，边缘设备性能平衡的问题。


技术实现要素：

4.本发明为了解决上述问题，提出了一用于螺栓缺陷识别的前端化运算系统、方法及机器人，本发明基于模型结构对运算逻辑单元进行分组，不同逻辑单元负责不同网络层的运算，实现多个网络层并行推理，能够有效解决螺栓缺陷识别过程中边缘设备性能平衡的问题。
5.根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：
6.一种用于输电线路螺栓缺陷识别前端化运算系统，包括：
7.多个运算逻辑单元，每个运算逻辑单元之间并行设置，且不同运算逻辑单元被配置为执行用于输电线路螺栓缺陷识别的神经网络模型中不同网络层的计算任务；
8.数据处理单元，被配置为对用于输电线路螺栓缺陷识别的采集数据进行预处理，并送入相应的运算逻辑单元；
9.结果输出单元，被配置为对各运算逻辑单元的运算数据进行整合，并输出最终运算结果。
10.作为可选择的实施方式，所述运算逻辑单元包括：
11.卷积激活层运算单元，被配置为对模型中卷积层和激活层进行运算，并输出运算结果；
12.池化层运算单元，被配置为对模型中的池化层进行运算，输出运算结果；
13.全连接层及输出层运算单元，被配置为对模型中的全连接层及输出层进行运算，并输出运算结果；
14.冗余运算单元，被配置为对其他网络运算层进行运算，并输出运算结果。
15.作为可选择的实施方式，各运算逻辑单元的运算任务并行执行。
16.一种用于输电线路螺栓缺陷识别前端化运算方法，包括以下步骤：
17.对用于输电线路螺栓缺陷识别的采集数据进行预处理；
18.将输电线路螺栓缺陷识别的神经网络模型中不同网络层进行拆分，多个网络层的计算任务并行执行；
19.将并行执行的运算数据进行整合，并输出最终运算结果。
20.作为可选择的实施方式，所述预处理过程包括，确定数据是单数据流还是多数据流，确定数据流是否经过压缩，是否存在噪音、数据流形状是否过大或过小，是否为标准格式，根据数据上述判断结果，进行针对性处理。
21.作为可选择的实施方式，所述整合过程包括针对单数据流，直接将输出结果与原数据做编码及与预处理过程相反的还原操作，实现识别结果的可视化输出；
22.针对多数据流，进行原数据帧匹配，将检测结果还原至原检测帧，然后做编码及预处理过程相反的还原操作，实现识别结果的可视化输出。
23.一种输电线路螺栓缺陷识别系统，包括上述前端化运算系统。
24.一种机器人，包括上述输电线路螺栓缺陷识别系统。
25.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种用于输电线路螺栓缺陷识别前端化运算方法的步骤。
26.一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种用于输电线路螺栓缺陷识别前端化运算方法的步骤。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
28.本发明创新性提出一种运算逻辑分组策略，将复杂的网络模型运算分为不同单元执行，使用通过简单计算单元的组合，实现高性能复杂运算，完成同等运算效果的同时，可降低系统功耗。
29.本发明创新性提出一种并行推理运算机制，将同一模型不同结构分别拆分到不同计算单元进行计算，可实现各计算单元并行运行，相比当前常用的同模型串行运行，可实现更快的运行速度。
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
31.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
32.图1为本实施例的流程示意图。
具体实施方式：
33.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
34.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
35.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根
据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
36.实施例一：
37.一种用于输电线路螺栓缺陷识别前端化运算系统，包括：
38.卷积激活层运算单元，被配置为对模型中卷积层和激活层进行运算，并输出运算结果；
39.池化层运算单元，被配置为对模型中的池化层进行运算，输出运算结果；
40.全连接层及输出层运算单元，被配置为对模型中的全连接层及输出层进行运算，并输出运算结果；
41.冗余运算单元，被配置为对其他网络运算层进行运算，并输出运算结果；
42.数据处理单元，被配置为对用于输电线路螺栓缺陷识别的采集数据进行预处理，并送入相应的运算单元；
43.结果输出单元，被配置为对各运算单元的运算数据进行整合，并输出最终运算结果。
44.当然，在其他实施例中，运算单元可以根据模型网络结构进行更改，在此不再赘述。
45.数据处理单元的数据预处理过程，包括：
46.(1)数据流格式判断，确定数据流性质：单数据流或是多数据流，数据流是否经过压缩，是否存在噪音、数据流形状是否过大或过小，是否为标准格式
47.(2)针对数据流不同格式进行预处理
48.单数据流：解码、去噪、裁剪、缩放、格式转化，根据数据流的不同特性选取一种或多种预处理步骤；
49.多数据流：分批采样、取帧、解码、去噪、裁剪、缩放、格式转化，根据数据流的不同特性选取上述一种或多种预处理步骤。
50.结果输出单元的整合包括：
51.针对单数据流，直接将输出结果与原数据做编码及与预处理过程相反的还原操作，实现识别结果的可视化输出；
52.针对多数据流，进行原数据帧匹配，将检测结果还原至原检测帧，然后做编码及预处理过程相反的还原操作，实现识别结果的可视化输出。
53.各个运算单元并行运算，具体实现方式如下：输入数据经首先被送入数据处理单元进行预处理，转为可直接进行运算的数据，然后被同时送入各个运算单元，由各个运算单元进行运算，此时数据处理的单元可直接对下一批数据进行预处理；
54.经各单元运算后的结果同时送入结果输出单元进行输出整合，并将整合后的结果输出。
55.实施例二：
56.一种用于输电线路螺栓缺陷识别前端化运算方法，如图1所示，包括以下步骤：
57.对用于输电线路螺栓缺陷识别的采集数据进行预处理；
58.将输电线路螺栓缺陷识别的神经网络模型中不同网络层进行拆分，多个网络层的
计算任务并行执行；
59.将并行执行的运算数据进行整合，并输出最终运算结果。
60.实施例三：
61.一种输电线路螺栓缺陷识别系统，包括上述前端化运算系统。
62.实施例四：
63.一种机器人，包括上述输电线路螺栓缺陷识别系统。
64.实施例五：
65.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种用于输电线路螺栓缺陷识别前端化运算方法的步骤。
66.实施例六：
67.一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种用于输电线路螺栓缺陷识别前端化运算方法的步骤。
68.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
69.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
70.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
71.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
72.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
73.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。