一種多分裂導線間隔棒斷裂的機器視覺檢測方法技術

本發明專利技術公開了一種多分裂導線間隔棒斷裂的機器視覺檢測方法，屬于數字圖像識別領域，目的在于克服現有檢測方法的問題，提高輸電線路間隔棒斷裂檢測的自動化程度與準確性。本發明專利技術用于電力系統輸電線間隔棒斷裂的報警。檢測順序如下：(1)圖像的預處理；(2)圖像的感興趣區域獲取步驟；(3)圖像形態學處理步驟；(4)圖像特征判別步驟。本發明專利技術將數字圖像處理技術引入到輸電線間隔棒斷裂檢測，利用在線監控設備、輸電線巡檢機器人等智能電網檢測設備采集的圖像信息自動識別出輸電線路間隔棒斷裂故障。為保證輸電線路的正常運行提供了一種可行的智能化的技術手段。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于數字圖像識別領域，具體涉及一種多分裂導線間隔棒斷裂的機器視覺檢測方法。
技術介紹
在大電流傳輸時，受到表面效應的影響，線路的電力運輸能力并不跟線路橫截面成正比，而是跟線路線性尺寸成正比，線路的電阻隨著橫截面增大也僅僅緩慢下降。考慮到線路重量與花費，鋪設多分裂導線用于電力傳輸更為經濟。輸電線間隔棒能夠保持多分裂子導線間距，保證線路的電力運輸能力，防止導線間的鞭擊，抑制微風振動、次檔距振蕩等，是輸電線重要金具。間隔棒的完好直接決定了線路能否正常運行。現階段，輸電線路間隔棒斷裂檢測的主要手段是通過巡檢人員在地面進行目測觀察，必要時工人還要登塔走線進行近距離檢測。進行檢測時，工人的勞動大，高空強電磁的工作環境增加了工作的危險性。同時，在人工檢測時，觀察視角與距離受限。有些時候受到地理環境限制，人員甚至很難靠近線路進行觀測，從而大大降低了檢測的準確率。考慮到人工巡檢勞動強度高、工作量大、作業環境危險，包括在線監控設備、巡檢機器人等自動化設備逐漸被引入電力巡檢。工作人員可以在地面基站對設備發送的線路信息進行檢測，并在發現故障時進行及時的維護。但這種檢測方式需要工作人員長期監視圖像，造成人力資源的浪費，工作人員也會因工作疲勞做出誤判。因此需要提出一種自動化程度較高的間隔棒斷裂故障檢測方法。目前的研究主要集中于線路上金具等目標的識別。目前已有針對絕緣子、防振錘、四分裂導線等目標檢測的研究[譚磊,王耀南,沈春生等.輸電線路除冰機器人障礙視覺檢測識別算法.儀器儀表學報,2011,32(11):2564-2571.]，LiWai-Ho等人采用導線的連續性作為判別標準，提出了一種線路間隔棒的識別方法[LiWH,TajbakhshA,RathboneC,etal.Imageprocessingtoautomateconditionassessmentofoverheadlinecomponents[C]//Int.Conf.on.AppliedRoboticsforthePowerIndustry,IEEE,2010:1-6.]。從調研的文獻來看，目前國內外對間隔棒斷裂缺陷檢測的研究還很少，尤其是采用機器視覺方法進行間隔棒斷裂檢測的研究。
技術實現思路
為了克服現有檢測方法的問題，提高輸電線路間隔棒斷裂檢測的自動化程度與準確性，本專利技術要解決的技術問題是提供一種多分裂導線間隔棒斷裂的機器視覺檢測方法，用于對輸電線斷間隔棒斷裂進行自主檢測。本專利技術為實現上述目的所采用的技術方案是：一種多分裂導線間隔棒斷裂的機器視覺檢測方法，包括以下步驟：(1)圖像的預處理：對智能檢測設備采集的圖像進行灰度化處理得到灰度圖像，再對灰度圖像進行去噪處理得到去噪后的灰度圖像，最后對去噪后的灰度圖像進行二值化處理得到二值圖像；(2)感興趣區域獲取：在二值圖像中建立搜索窗口，所述搜索窗口的寬度根據去噪后的灰度圖像得到，搜索窗口沿指定方向進行間隔棒的檢測，以檢測到間隔棒的搜索窗口作為感興趣區域；(3)圖像形態學處理：對獲取的感興趣區域進行形態學閉運算和開運算，提取感興趣區域的圖像特征；(4)圖像的特征判別：對形態學處理后的圖像進行連通域計算，判定是否存在單一連通域，根據判定結果判斷間隔棒是否損壞。所述圖像預處理包括以下步驟：(2.1)通過平均值法進行灰度化處理，將彩色的輸電線圖像轉換為灰度圖像；(2.2)采用中值濾波法對灰度圖像進行濾波，去除灰度圖像中的噪聲；(2.3)對去噪后的灰度圖像進行二值化轉換，得到二值圖像。所述搜索窗口的寬度由以下步驟獲得：(3.1)采用Canny算子檢測去噪后的灰度圖像的邊緣，得到邊緣圖像；(3.2)在邊緣圖像中采用Hough變換進行直線提取，選取Hough空間中強度最大的2n條直線進行提取，其中n為單相輸電線多分裂導線所包含的導線個數，對提取出的2n條直線進行兩兩匹配，得到n條導線特征，計算得到導線的平均像素寬度wd；(3.3)以導線的平均像素寬度wd為基準建立搜索窗口，在二值圖像中進行搜索。所述導線的平均像素寬度由以下步驟獲得：所述Hough空間中強度最大的2n條直線為：ucosβi+vsinβi＝ρi其中i＝1,2,...,2n，u為圖像坐標系的水平坐標，v為圖像坐標系的豎直坐標，ρi為圖像坐標系原點到直線i的距離，βi為圖像坐標系原點到直線i最短的線段與圖像坐標系的水平坐標軸的夾角；對于其中任意一條直線ucosβj+vsinβj＝ρj，計算該直線與其余所有直線的距離：ωjk=sinβcosβuj-vkvj-vk,j≠k]]>β=βj+βk2]]>求出兩條間距最小的直線作為同一導線的兩條邊緣，同時得到該導線的寬度：ωd＝Min{ωjk本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多分裂導線間隔棒斷裂的機器視覺檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)圖像的預處理：對智能檢測設備采集的圖像進行灰度化處理得到灰度圖像，再對灰度圖像進行去噪處理得到去噪后的灰度圖像，最后對去噪后的灰度圖像進行二值化處理得到二值圖像；(2)感興趣區域獲取：在二值圖像中建立搜索窗口，所述搜索窗口的寬度根據去噪后的灰度圖像得到，搜索窗口沿指定方向進行間隔棒的檢測，以檢測到間隔棒的搜索窗口作為感興趣區域；(3)圖像形態學處理：對獲取的感興趣區域進行形態學閉運算和開運算，提取感興趣區域的圖像特征；(4)圖像的特征判別：對形態學處理后的圖像進行連通域計算，判定是否存在單一連通域，根據判定結果判斷間隔棒是否損壞。

【技術特征摘要】
1.一種多分裂導線間隔棒斷裂的機器視覺檢測方法，其特征在于，包括以
下步驟：
(1)圖像的預處理：對智能檢測設備采集的圖像進行灰度化處理得到灰度
圖像，再對灰度圖像進行去噪處理得到去噪后的灰度圖像，最后對去噪后的灰
度圖像進行二值化處理得到二值圖像；
(2)感興趣區域獲取：在二值圖像中建立搜索窗口，所述搜索窗口的寬度
根據去噪后的灰度圖像得到，搜索窗口沿指定方向進行間隔棒的檢測，以檢測
到間隔棒的搜索窗口作為感興趣區域；
(3)圖像形態學處理：對獲取的感興趣區域進行形態學閉運算和開運算，
提取感興趣區域的圖像特征；
(4)圖像的特征判別：對形態學處理后的圖像進行連通域計算，判定是否
存在單一連通域，根據判定結果判斷間隔棒是否損壞。
2.根據權利要求1所述的一種多分裂導線間隔棒斷裂的機器視覺檢測方法，
其特征在于，所述圖像預處理包括以下步驟：
(2.1)通過平均值法進行灰度化處理，將彩色的輸電線圖像轉換為灰度圖
像；
(2.2)采用中值濾波法對灰度圖像進行濾波，去除灰度圖像中的噪聲；
(2.3)對去噪后的灰度圖像進行二值化轉換，得到二值圖像。
3.根據權利要求1所述的一種多分裂導線間隔棒斷裂的機器視覺檢測方法，
其特征在于，所述搜索窗口的寬度由以下步驟獲得：
(3.1)采用Canny...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宋屹峰，姜文東，王洪光，王燦燦，姜勇，初金良，呂鵬，
申請(專利權)人：中國科學院沈陽自動化研究所，國網浙江省電力公司，國網浙江省電力公司麗水供電公司，
類型：發明
國別省市：遼寧;21