一種輸電線路可見(jiàn)光圖像中絕緣子單盤面提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輸電線路可見(jiàn)光圖像中絕緣子單盤面提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)輸電線路分布廣，線路長(zhǎng)，許多分布在地形復(fù)雜的山區(qū)，氣象、地質(zhì)條件惡劣，為了有效保障輸電線路的正常運(yùn)行，必須定期有效的對(duì)輸電線路進(jìn)行巡檢。絕緣子作為輸電線路中的重要部件之一，起著防止輸電線路帶電部件形成接地通道導(dǎo)致電路故障的重要作用。由于絕緣子長(zhǎng)期曝露在惡劣的自然環(huán)境下，經(jīng)受污穢、雷擊、風(fēng)雪等自然因素導(dǎo)致的老化或人為破壞，影響其絕緣性能，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除這些隱患，可能引發(fā)輸電線路故障，甚至出現(xiàn)事故。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)外輸電線路絕緣子檢測(cè)主要有紅外成像法、紫外成像法、泄漏電流法、人工觀測(cè)法等，紅外成像和紫外成像檢測(cè)法的弊端是絕緣子狀態(tài)只有在放電過(guò)程中才會(huì)表現(xiàn)出異常特征，而泄漏電流法和人工觀測(cè)法均需檢測(cè)人員參與，勞動(dòng)強(qiáng)度大，危險(xiǎn)系數(shù)高。
[0004]隨著圖像識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，利用機(jī)載設(shè)備進(jìn)行航空拍攝輸電線路圖像進(jìn)行巡檢、診斷和維護(hù)，圖像定位目標(biāo)異常缺陷是輸電線路空中巡檢技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。傳統(tǒng)空中巡檢是采用空中輸電線路固定點(diǎn)拍攝照片的方式，離線對(duì)照片中的相關(guān)部件進(jìn)行圖像處理，從而判斷是否有異常缺陷，但需要機(jī)載設(shè)備進(jìn)行高精度穩(wěn)像，并且對(duì)于大量照片的處理，導(dǎo)致識(shí)別效率低，識(shí)別效果差等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種輸電線路可見(jiàn)光圖像中絕緣子單盤面提取方法，可以對(duì)圖像中已定位的絕緣子感興趣區(qū)域中的絕緣子單盤面進(jìn)行提取，為后續(xù)的絕緣子盤面缺陷識(shí)別提供技術(shù)保障，能夠滿足圖像線下處理需求。
[0006]本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種輸電線路可見(jiàn)光圖像中絕緣子單盤面提取方法，該方法包括以下步驟:
[0008]步驟一:獲取輸電線路可見(jiàn)光圖像中絕緣子的感興趣區(qū)域，并對(duì)圖像進(jìn)行灰度化處理；
[0009]步驟二:對(duì)所述灰度圖像進(jìn)行小波變換，處理后的高低頻成分進(jìn)行圖像重構(gòu)；
[0010]步驟三:對(duì)所述重構(gòu)圖像進(jìn)行Canny邊緣檢測(cè)獲得邊緣圖像；
[0011]步驟四:采用單像素寬線結(jié)構(gòu)模板，同時(shí)在多個(gè)方向上對(duì)邊緣圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)開(kāi)閉運(yùn)算，修補(bǔ)缺失邊緣，去除雜散點(diǎn)；
[0012]步驟五:構(gòu)建絕緣子盤面間交叉點(diǎn)檢測(cè)模板，依次在所述形態(tài)學(xué)處理后的邊緣圖像中進(jìn)行交叉點(diǎn)圖像匹配檢測(cè)；
[0013]步驟六:對(duì)圖像中所檢測(cè)的交叉點(diǎn)進(jìn)行直線擬合，擬合出兩條近似平行的直線，直線的法線方向平行于同一個(gè)絕緣子盤面上兩個(gè)的交叉點(diǎn)連線的方向；選取任意交叉點(diǎn)，判斷所述交叉點(diǎn)與其他交叉點(diǎn)的連線與直線的法線所成夾角是否在一個(gè)閾值范圍內(nèi)，若是，則這兩個(gè)交叉點(diǎn)為同一絕緣子盤面的一對(duì)交叉點(diǎn)；若否，所述交叉點(diǎn)繼續(xù)尋找下一個(gè)交叉點(diǎn)組成連線，判斷與直線的法線所成夾角是否在一個(gè)閾值范圍內(nèi)；
[0014]步驟七:根據(jù)交叉點(diǎn)對(duì)劃分絕緣子各個(gè)盤面區(qū)域，對(duì)區(qū)域內(nèi)的邊緣點(diǎn)利用直接最小二乘橢圓擬合法進(jìn)行橢圓擬合；原始圖像中位置顯示所述擬合出的橢圓，每一個(gè)橢圓對(duì)應(yīng)絕緣子的一個(gè)盤面，實(shí)現(xiàn)了輸電線路可見(jiàn)光圖像中絕緣子單盤面提取方法。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供一種輸電線路可見(jiàn)光圖像中絕緣子單盤面提取方法，分別對(duì)圖像高低頻成分進(jìn)行處理，避免了傳統(tǒng)巡檢圖像帶來(lái)的光照不均的問(wèn)題；采用交叉點(diǎn)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)橢圓區(qū)域的劃分，有效的提高了單盤面檢測(cè)效率，減少了對(duì)后續(xù)識(shí)別的干擾，提高了絕緣子圖像的處理速度和檢測(cè)可靠性；為后續(xù)的絕緣子缺陷識(shí)別提供技術(shù)保障，減少絕緣子圖像異常缺陷識(shí)別檢測(cè)的工作量，降低檢測(cè)安全事故，極大的提高了電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1本發(fā)明一種輸電線路可見(jiàn)光圖像中絕緣子單盤面提取方法流程圖。
[0017]圖2本發(fā)明步驟二中小波處理的具體流程圖。
[0018]圖3本發(fā)明絕緣子盤面間交叉點(diǎn)檢測(cè)模板結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖4本發(fā)明絕緣子單盤面上的交叉點(diǎn)提取示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]如圖1所示，一種輸電線路可見(jiàn)光圖像中絕緣子單盤面提取方法，該方法包括以下步驟:
[0022]步驟一:獲取輸電線路可見(jiàn)光圖像中絕緣子的感興趣區(qū)域，并對(duì)圖像進(jìn)行灰度化處理，其中，感興趣的區(qū)域盡可能覆蓋絕緣子單盤面的邊緣位置。
[0023]步驟二:對(duì)所述灰度圖像進(jìn)行小波變換，如圖2所示，對(duì)其中的低頻成分進(jìn)行直方圖均衡化處理，對(duì)高頻成分進(jìn)行拉普拉斯銳化處理，處理后的高低頻成分進(jìn)行圖像重構(gòu)；實(shí)現(xiàn)圖像的光照補(bǔ)償。
[0024]步驟三:對(duì)所述重構(gòu)圖像進(jìn)行Canny邊緣檢測(cè)獲得邊緣圖像。
[0025]步驟四:采用單像素寬線結(jié)構(gòu)模板，同時(shí)在0°、45°、90°和135°四個(gè)方向上對(duì)邊緣圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)開(kāi)閉運(yùn)算，修補(bǔ)缺失邊緣，去除雜散點(diǎn)；模板的長(zhǎng)度為10個(gè)像素。
[0026]步驟五:構(gòu)建絕緣子盤面間交叉點(diǎn)檢測(cè)模板，如圖3所示，構(gòu)建絕緣子盤面間交叉點(diǎn)檢測(cè)模板的類型為6類，大小為5X5像素區(qū)域，依次在所述形態(tài)學(xué)處理后的邊緣圖像中進(jìn)行交叉點(diǎn)圖像匹配檢測(cè)。
[0027]步驟六:如圖4所示，對(duì)圖像中所檢測(cè)的交叉點(diǎn)進(jìn)行直線擬合，擬合出兩條近似平行的直線L1和L2，直線的法線L3方向平行于同一個(gè)絕緣子盤面上兩個(gè)的交叉點(diǎn)連線的方向，即L3平行于AC和BD ;選取任意交叉點(diǎn)，例如A，判斷所述交叉點(diǎn)A與其他交叉點(diǎn)B、C和D的連線與直線的法線L3所成夾角是否在一個(gè)閾值范圍內(nèi)，若是，如AC與L3，則這兩個(gè)交叉點(diǎn)為同一絕緣子盤面的一對(duì)交叉點(diǎn)；若否，如AD與L3，所述交叉點(diǎn)A繼續(xù)尋找下一個(gè)交叉點(diǎn)，如B或D組成連線，判斷與直線的法線所成夾角是否在一個(gè)閾值范圍內(nèi)。
[0028]步驟七:根據(jù)交叉點(diǎn)對(duì)劃分絕緣子各個(gè)盤面區(qū)域，對(duì)區(qū)域內(nèi)的邊緣點(diǎn)利用直接最小二乘橢圓擬合法進(jìn)行橢圓擬合；原始圖像中位置顯示所述擬合出的橢圓，每一個(gè)橢圓對(duì)應(yīng)絕緣子的一個(gè)盤面，實(shí)現(xiàn)了輸電線路可見(jiàn)光圖像中絕緣子單盤面提取方法。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種輸電線路可見(jiàn)光圖像中絕緣子單盤面提取方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一:獲取輸電線路可見(jiàn)光圖像中絕緣子的感興趣區(qū)域，并對(duì)圖像進(jìn)行灰度化處理； 步驟二:對(duì)所述灰度圖像進(jìn)行小波變換，處理后的高低頻成分進(jìn)行圖像重構(gòu)； 步驟三:對(duì)所述重構(gòu)圖像進(jìn)行Canny邊緣檢測(cè)獲得邊緣圖像； 步驟四:采用單像素寬線結(jié)構(gòu)模板，同時(shí)在多個(gè)方向上對(duì)邊緣圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)開(kāi)閉運(yùn)算，修補(bǔ)缺失邊緣，去除雜散點(diǎn)； 步驟五:構(gòu)建絕緣子盤面間交叉點(diǎn)檢測(cè)模板，依次在所述形態(tài)學(xué)處理后的邊緣圖像中進(jìn)行交叉點(diǎn)圖像匹配檢測(cè)； 步驟六:對(duì)圖像中所檢測(cè)的交叉點(diǎn)進(jìn)行直線擬合，擬合出兩條近似平行的直線，直線的法線方向平行于同一個(gè)絕緣子盤面上兩個(gè)的交叉點(diǎn)連線的方向；選取任意交叉點(diǎn)，判斷所述交叉點(diǎn)與其他交叉點(diǎn)的連線與直線的法線所成夾角是否在一個(gè)閾值范圍內(nèi)，若是，則這兩個(gè)交叉點(diǎn)為同一絕緣子盤面的一對(duì)交叉點(diǎn)；若否，所述交叉點(diǎn)繼續(xù)尋找下一個(gè)交叉點(diǎn)組成連線，判斷與直線的法線所成夾角是否在一個(gè)閾值范圍內(nèi)； 步驟七:根據(jù)交叉點(diǎn)對(duì)劃分絕緣子各個(gè)盤面區(qū)域，對(duì)區(qū)域內(nèi)的邊緣點(diǎn)利用直接最小二乘橢圓擬合法進(jìn)行橢圓擬合；原始圖像中位置顯示所述擬合出的橢圓，每一個(gè)橢圓對(duì)應(yīng)絕緣子的一個(gè)盤面，實(shí)現(xiàn)了輸電線路可見(jiàn)光圖像中絕緣子單盤面提取方法。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸電線路可見(jiàn)光圖像中絕緣子單盤面提取方法，其特征在于，所述步驟二中對(duì)所述灰度圖像進(jìn)行小波變換，對(duì)其中的低頻成分進(jìn)行直方圖均衡化處理，對(duì)高頻成分進(jìn)行拉普拉斯銳化處理，實(shí)現(xiàn)圖像的光照補(bǔ)償。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸電線路可見(jiàn)光圖像中絕緣子單盤面提取方法，其特征在于，所述步驟四中，多方向?yàn)?°、45°、90°和135°四個(gè)方向。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸電線路可見(jiàn)光圖像中絕緣子單盤面提取方法，其特征在于，所述步驟五中，構(gòu)建絕緣子盤面間交叉點(diǎn)檢測(cè)模板的類型為6類，大小為5 X 5像素區(qū)域。
【專利摘要】一種輸電線路可見(jiàn)光圖像中絕緣子單盤面提取方法屬于電力技術(shù)領(lǐng)域，可以對(duì)圖像中已定位的絕緣子感興趣區(qū)域中的絕緣子單盤面進(jìn)行提取，為后續(xù)的絕緣子盤面缺陷識(shí)別提供技術(shù)保障，能夠滿足圖像線下處理需求。該方法包括：獲取絕緣子的感興趣區(qū)域，并對(duì)圖像進(jìn)行灰度化處理；對(duì)灰度圖像進(jìn)行小波變換；邊緣檢測(cè)；進(jìn)行形態(tài)學(xué)開(kāi)閉運(yùn)算；進(jìn)行盤面交叉點(diǎn)檢測(cè)；交叉點(diǎn)直線擬合；最后進(jìn)行盤面劃分和最小二乘法橢圓擬合。本發(fā)明避免了傳統(tǒng)巡檢圖像帶來(lái)的光照不均的問(wèn)題；有效的提高了單盤面檢測(cè)效率，減少了對(duì)后續(xù)識(shí)別的干擾，提高了絕緣子圖像的處理速度和檢測(cè)可靠性；減少絕緣子圖像異常缺陷識(shí)別檢測(cè)的工作量，降低檢測(cè)安全事故，提高了電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。
【IPC分類】G06T7/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105427316
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510829675
【發(fā)明人】列劍平, 劉赫, 王朔, 許金凱
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 長(zhǎng)春理工大學(xué)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)中心, 吉林省電力科學(xué)研究院有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月25日