煤炭科学技术

北大核心,CA,JST,EI,CSCD

国内刊号:11-2402/TD

国际刊号:0253-2336

煤炭科学技术杂志2026年第4期:基于半监督学习的双分支网络采煤工作面尘雾图像去雾算法

发布日期:

作者:赵猛, 李泽枫, 魏玉忠, 戴秀杰, 李正, 张俊明,

关键词:采煤工作面尘雾图像, 半监督学习, 双分支网络, 中心差分卷积, 细节修补,

煤矿井下采煤工作面作业时产生煤尘、水雾等非均匀悬浮颗粒,视频图像出现模糊、细节丢失等降质现象。现有井下图像清晰化算法效果不佳,存在图像易失真、算法泛化性差等问题,提出了一种基于半监督学习的双分支网络去雾算法。该算法采用端到端的深度学习网络,将降质图像映射为清晰图像,并通过半监督学习方式进行训练。算法网络由去雾分支和细节修补分支构成:去雾分支为编码器解码器结构,编码器采用了中心差分卷积作为特征提取器,增强了高频信息的学习表征能力,解码器引入去噪模块,增强了网络去雾能力;细节修补分支由DCResBlock模块构成,利用扩张卷积增大感受野,引入少量参数解决去雾过程中的细节丢失问题。由于采煤工作面配对数据集难以收集,针对煤矿环境特点,改进了现有数据合成方法,将清晰图像合成为非均匀尘雾图像,并与真实尘雾图像一同作为训练样本对网络进行半监督训练。针对算法泛化性差的问题,引入了对比学习损失作为无监督损失,引导模型优化方向,提升对真实尘雾图像的去雾效果。为验证算法有效性,选取基于大气散射模型、YOLY、AECR-Net、CasDyF-Net、SSID 5种去雾算法对采煤工作面尘雾图像数据集进行实验,并采用相关指标与提出算法性能对比。结果表明,提出算法能更有效地降低尘雾密度,恢复细节信息,提高了煤矿井下采煤工作场景图像的视觉效果和图像质量,增强了其在工程应用中的实用性。

来源:2026年第4期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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