Anomaly detection using Computer Vision for fusion power generation

Abstract

Through the years, nuclear fission, the most extended way to generate nuclear energy, has been subject of debate because its detrimental effects in the environment as well as our health. By now nuclear fusion is emerging as a most secure method to produce a clean power,and as soon the good results will achieve, it probably will be the energy that will feed our homes and countries. The problem with this process is that physicists have several problems to recreate the necessary conditions to achieve a stable reaction, and regrettably this troubles in the procedure can cause serious damage in valuable devices. Now computer vision becomes as a potential solution to address this issue. With the implementation of visible cameras as well as infrared cameras, it is possible generate a huge useful video sequences to analyze abnormal behaviour in the W7-X stellarator. In this thesis will be studied the procedure to generate a complete thermal anomaly detector and classifier standing by spectrum visible cameras. It will be developed a system to extract a descriptive feature descriptors that generalize each detection, as well as a system to classify this features as anomaly or not. Finally it will be detailed the results of survey in order to reveal the most useful tools to deal with this type of images and therefore contribute to next related investigations.

A través de los años, la fision nuclear, la forma más extendida de generar energia nuclear, ha sido objeto de debate a causa de sus perjudiciales efectos sobre el medio ambiente así como nuestra salud. En la actualidad, la fusión nuclear ha emergido como un metodo más fiable para producir una fuente de energia limpia que tan pronto como obtenga resultados, alimentara probablemente nuestros paises y hogares. El problema con este proceso radica en que los físicos involucrados tienen considerables problemas a la hora de recrear las condiciones necesarias para conseguir una reacción estable, y desgraciadamente estos impedimentos pueden causar daños severos en el reactor. Ahora la visión por computador se ha convertido en una esperanzadora solución para abordar el problema. Con la implementación de cámaras infrarojas así como de espectro visible dentro del reactor, es posible generar extensas secuencias de video, que luego seran procesadas con el objetivo de detectar comportamiento inusual. En esta tesis será estudiado el procedimiento necesario para generar un detector y clasificador de zonas calientes en el reactor apoyándonos en imagenes del espectro visible. Será desarrolado un sistema para extraer las características descriptivas de la imagen que mejor generalizen las secuencias, así como un sistema para clasificar estas caracteristicas como anomalias.Finalmente seran detallados los resultados del estudios, con el objetivo de poder mostrar las técnicas más utiles para procesar este tipo de imagenes y por tanto contribuir a futuras investigaciones.