广西师范大学学报(自然科学版) ›› 2026, Vol. 44 ›› Issue (1): 45-55.doi: 10.16088/j.issn.1001-6600.2024112202

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MGDE-UNet:轻量化光伏电池缺陷分割模型

王涛, 黎远松*, 石睿, 陈慧宁, 侯宪庆   

  1. 四川轻化工大学 计算机科学与工程学院,四川 宜宾 644000
  • 收稿日期:2024-11-22 修回日期:2025-02-27 出版日期:2026-01-05 发布日期:2026-01-26
  • 通讯作者: 黎远松(1970—),男,四川自贡人,四川轻化工大学教授。E-mail:yuansongli@suse.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(42374227,42074218); 四川轻化工大学研究生创新基金(Y2024125)

MGDE-UNet: Defect Segmentation Model for Lightweight Photovoltaic Cells

WANG Tao, LI Yuansong*, SHI Rui, CHEN Huining, HOU Xianqing   

  1. School of Computer Science and Engineering, Sichuan University of Science& Engineering, Yibin Sichuan 644000, China
  • Received:2024-11-22 Revised:2025-02-27 Online:2026-01-05 Published:2026-01-26

摘要: 针对光伏电池缺陷分割模型存在计算复杂度高、参数量大、分割速度慢和分割精度低的问题,本文提出一种基于轻量化改进U-Net的光伏电池缺陷分割模型。首先,使用MobitNetV3_Large网络替换原U-Net的主干网络,在减少模型计算量和参数量的同时,保留原网络的特征提取能力。其次,将DynamicConv模块融入GhostConv模块,设计出G-DConv模块,替换原U-Net上采样部分使用的普通卷积模块,在最大化减少网络参数和计算量的同时,提升模型的推理速度。最后,通过在网络上采样后引入ECA注意力机制,减少复杂背景对检测效果的干扰。实验结果表明,该模型的参数量仅为2.43×106,计算量仅为3.03×109,推理速度达到61 frame/s。相比基准模型,改进后的模型MIoU和MPA分别提升0.12个百分点和2.17个百分点,满足工业设备部署要求。

关键词: 光伏电池, U-Net, 轻量化, 语义分割, ECA

Abstract: Aiming at the problems of high computational complexity, large number of parameters, slow segmentation speed and low segmentation accuracy existing in the photovoltaic cell defect segmentation model, a photovoltaic cell defect segmentation model based on lightweight improved U-Net is proposed. First of all, the MobitNetv3_Large network is used to replace the backbone network of the original U-Net, which reduces the computational amount and the number of parameters of the model while retaining the feature extraction ability of the original network. Secondly, the G-DConv module is designed by integrating the DynamicConv module into the GhostConv module, replacing the ordinary convolutional module used in the upsampling part of the original U-Net, which maximally reduces the network parameters and computational amount while improving the inference speed of the model. Finally, by introducing the ECA attention mechanism after network upsampling, the interference of complex background on the detection effect is reduced. The experimental results show that the number of parameters of this model is only 2.43×106, the computational amount is only 3.03×109, and the inference speed reaches 61 frame/s. Compared with the baseline model, the improved model increases MIoU and MPA by 0.12 and 2.17 percentage points respectively, meeting the requirements for industrial equipment deployment.

Key words: photovoltaic cell, U-Net, light weight, semantic segmentation, ECA

中图分类号:  TM914.4

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