一種基于可見光圖像的輸電線路覆冰檢測方法技術

本發明專利技術是關于一種基于可見光圖像的輸電線路覆冰檢測方法，包括通過二值化對原始圖像進行邊緣檢測獲取二值圖像；采用邊緣檢測算子對二值圖像進行邊緣檢測，得到其二值邊緣圖像；對二值邊緣圖像進行分塊處理，獲取帶有桿塔圖像的桿塔分塊；根據線段之間的近似性、連續性以及共線性對桿塔分塊進行線段合并獲取導線；根據二值邊緣圖像中導線的上下邊緣像素點之間的差值，計算得出覆冰厚度。本發明專利技術針對輸電線路的可見光圖像，提出分五步進行覆冰厚度檢測的方法，獲取輸電線路的可見光圖像后，便能根據公式快速得出輸電線路導線覆冰厚度，針對可見光圖像中識別導線困難的現狀，本發明專利技術提出先識別可見光圖像中的桿塔，再依據桿塔位置識別導線的方法。

Ice covered detection method for transmission line based on visible light image

The present invention relates to a transmission line icing visible image detection method based on, including the original image edge detection method to obtain the two value image by two; using edge detection operator for two value image edge detection, we obtain the image; value of the two edge of the image block, with access to the image of the tower tower block; according to the similarity, continuity and linearity of the tower block segment with acquisition wire between lines; according to the difference between the two values of lead in image edge between the upper and lower edge pixels, calculated the ice thickness. The invention of visible image for transmission line, this method includes five steps of detecting ice thickness, visible light image acquisition transmission line, can quickly get the formula according to the wire icing thickness on transmission line conductor, in view of the present situation of difficult recognition in visible image, the invention provides the first identification of visible light image the tower, then according to the method of identifying the position of wire tower.

【技術實現步驟摘要】
一種基于可見光圖像的輸電線路覆冰檢測方法
本專利技術涉及輸電線路檢測
，尤其涉及一種基于可見光圖像的輸電線路覆冰檢測方法。
技術介紹
在輸電線路檢測
，常遇到輸電線路覆冰現象，所謂輸電線路覆冰現象是指在惡劣天氣發生后，云中或者霧中冰冷的水滴凝結在電線上，形成電線覆冰，如果一個范圍內的所有電線都被冰包住，這就是線路覆冰。線路覆冰使細的電線變成了粗的冰棍，對于長距離輸電的高壓電線來說，使支撐高壓線的鐵塔加大了負重，嚴重的線路覆冰使鐵塔無力支撐這些電線而倒塌。如果鐵塔的絕緣子串上有了覆冰就只能拉閘，使輸電線路停止輸電，于是造成大面積的電力中斷。我國作為世界上輸電線路覆冰重災國之一，輸電線路覆冰事故頻繁發生，為避免輸電線路覆冰災害引起電網癱瘓，需要針對覆冰量達到一定程度時得到有效預警,并對輸電線路覆冰現象及時采取相應融冰措施，所以，對覆冰現象進行現場勘測和信息采集，尤其是對輸電線路覆冰厚度進行探測是個非常重要的問題。目前常見的輸電線路覆冰厚度檢測方法主要有兩種：力學分析和視頻監控圖像分析。其中，力學分析方法主要是通過絕緣子的拉力反映出覆冰的重量以及覆冰加給導線的荷載，具體地，將拉力傳感器或者應力片傳感器串入絕緣子串或者絕緣子串上下連接的電力金具中，檢測導線覆冰重力變化、風偏角度、絕緣子傾斜角度以及風速、風向等信息，建立數學模型計算出當前線路的覆冰厚度。視頻監控圖像分析方法是通過在桿塔上安裝圖像采集終端，通過對終端傳回的圖像進行處理得到覆冰厚度。然而，通過力學分析方法進行覆冰厚度檢測時，由于覆冰的因素很多，各種因素之間相互關系復雜，目前對絕緣子拉力與線路覆冰分布、覆冰型式等之間的關系未能精確確定，而且所用的拉力傳感器屬于非標電力金具，從而導致力學分析結果不夠精確。通過視頻監控圖像分析方法進行視頻監控時，在天氣條件惡劣的狀況下，視頻監控攝像頭也有可能出現覆冰，導致所采集到的圖像不夠清晰，從而影響覆冰厚度計算的準確性。因此，急需一種能夠精確計算出輸電線路覆冰厚度的方法。
技術實現思路
為克服相關技術中存在的問題，本專利技術提供一種基于可見光圖像的輸電線路覆冰檢測方法。本專利技術實施例提供一種基于可見光圖像的輸電線路覆冰檢測方法，包括：通過二值化對原始圖像進行邊緣檢測獲取二值圖像；采用邊緣檢測算子分別從8個不同的方向對所述二值圖像進行邊緣檢測，提取所述二值圖像的邊緣特征，得到其二值邊緣圖像；對所述二值邊緣圖像進行分塊處理，獲取帶有桿塔圖像的桿塔分塊；根據線段之間的近似性、連續性以及共線性對所述桿塔分塊進行線段合并，獲取導線；根據所述二值邊緣圖像中導線的上下邊緣像素點之間的差值，計算得出覆冰厚度。優選地，根據所述二值邊緣圖像中導線的上下邊緣像素點之間的差值，計算得出覆冰厚度之后，還包括：根據覆冰后所述導線的傾角和覆冰前所述導線的傾角，對所述覆冰厚度校正得到精確的覆冰厚度。優選地，所述通過二值化對原始圖像進行邊緣檢測獲取二值圖像，包括：對所述原始圖像進行高斯平滑獲取高斯核，利用所述高斯核對所述原始圖像進行卷積，得到高斯平滑后的圖像；利用梯度算子對所述高斯平滑后的圖像求導數，獲取梯度圖像；對所述梯度圖像的梯度值進行非極大值抑制，獲取像素點局部最大值和像素點局部非極大值；將所述像素點局部非極大值對應的灰度值置零，獲取所述二值圖像。優選地，所述梯度算子為8方向的Prewitt算子或索貝爾算子。優選地，對所述二值邊緣圖像進行分塊處理獲取帶有桿塔圖像的桿塔分塊，包括：對所述二值邊緣圖像中的原始線段進行連通結構的Blob分析，獲取處理后的最終線段，且每個方向的所述最終線段數量小于或等于128；對所述二值邊緣圖像進行分塊處理，獲取分塊圖像，且所述分塊圖像中水平分塊數為16，垂直分塊數為4；分別統計所述分塊圖像中水平方向、垂直方向、斜上方向以及斜下方向的所述最終線段數量；如果所述分塊內水平方向的所述最終線段數量大于3、垂直方向的所述最終線段數量大于3且斜上方向的所述最終線段數量大于或者等于3；或者所述分塊內水平方向的所述最終線段數量大于3、垂直方向的所述最終線段數量大于3且斜下方向的所述最終線段數量大于或者等于3，則判定所述分塊內存在桿塔；所述水平方向為-10°～10°；所述垂直方向為大于85°或者小于-85°；所述斜上方向為10°～85°；所述斜下方向為-85°～-10°。優選地，所述根據線段之間的近似性、連續性以及共線性對所述桿塔分塊進行線段合并，獲取導線，包括：根據所述最終線段的方向和角度，對所述最終線段分六個方向分組，獲取緊條件下的線段組，所述緊條件下的線段組包括：水平線段組、上偏水平線段組、上偏垂直線段組、下偏水平線段組、下偏垂直線段組、垂直線段組；對每一線段組采用兩級迭代處理的方法進行搜索，獲取最佳合并線段；所述兩級迭代處理的方法包括：遍歷所述每一線段組內所有未合并處理的所述最終線段，讀取一條線段A，所述線段A的長度為L1；遍歷所述每一線段組內所有除線段A外的所述最終線段，讀取另一條線段S，所述線段S的長度為L2；獲取所述線段A與線段S之間的距離L；如果符合L≤2×min(L1,L2)，則判定所述線段A與線段S有近似性；獲取所述線段A與水平方向的夾角θ1、所述線段S與水平方向的夾角θ2和角度閾值θthreshold；如果符合|θ1-θ2|≤θthreshold，則判定所述線段A與線段S有連續性；獲取所述線段A的寬度line1_width、所述線段S的寬度line2_width以及閾值k；如果滿足距離dist≤k-max(line1_width,line2_width)，則判定所述線段A與線段S有共線性；如果所述線段A與線段S同時符合近似性、連續性和共線性，將所述距離L放入一級度量數組內；遍歷所述每一線段組內所有除線段A、線段S外的所述最終線段，讀取另一條線段X；判斷所述線段X與所述線段A的近似性、連續性以及共線性；如果所述線段X與所述線段A符合近似性、連續性以及共線性，將所述線段X與所述線段A的距離放入所述一級度量數組內；遍歷完所述每一線段組內所有除線段A、線段S、線段X外的所述最終線段，獲取與線段A符合近似性、連續性以及共線性的線段，并放入一級度量數組內；在所述一級度量數組內，根據最短距離的線段，獲取一級最佳合并線段；合并所述線段A與一級最佳合并線段，獲取新線段C；遍歷所述每一線段組內所有的所述最終線段，讀取一條線段D；判斷所述線段D與所述線段C的近似性、連續性以及共線性；如果所述線段D與所述線段D符合近似性、連續性以及共線性，將所述線段D與所述線段C的距離放入二級度量數組內；遍歷完所述每一線段組內所有除線段D外的所述最終線段；在所述二級度量數組內，根據最短距離的線段，獲取最佳合并線段E；合并所述線段C與最佳合并線段E，獲取所述緊條件下的合并線段；遍歷所述每一線段組內其余未合并處理的未合并最終線段，采用所述兩級迭代處理的方法獲取所述未合并最終線段的最佳合并線段；合并所述未合并最終線段和所述未合并最終線段的最佳合并線段，獲取所述緊條件下的合并線段；根據所述緊條件下的合并線段，獲取導線。優選地，所述根據線段之間的近似性、連續性以及共線性對所述桿塔分塊進行線段合并，獲取導線，還包括：將所述緊條件下的合并線段分組，獲取松本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于可見光圖像的輸電線路覆冰檢測方法，其特征在于，包括：通過二值化對原始圖像進行邊緣檢測獲取二值圖像；采用邊緣檢測算子分別從8個不同的方向對所述二值圖像進行邊緣檢測，提取所述二值圖像的邊緣特征，得到其二值邊緣圖像；對所述二值邊緣圖像進行分塊處理，獲取帶有桿塔圖像的桿塔分塊；根據線段之間的近似性、連續性以及共線性對所述桿塔分塊進行線段合并，獲取導線；根據所述二值邊緣圖像中導線的上下邊緣像素點之間的差值，計算得出覆冰厚度。

【技術特征摘要】
1.一種基于可見光圖像的輸電線路覆冰檢測方法，其特征在于，包括：通過二值化對原始圖像進行邊緣檢測獲取二值圖像；采用邊緣檢測算子分別從8個不同的方向對所述二值圖像進行邊緣檢測，提取所述二值圖像的邊緣特征，得到其二值邊緣圖像；對所述二值邊緣圖像進行分塊處理，獲取帶有桿塔圖像的桿塔分塊；根據線段之間的近似性、連續性以及共線性對所述桿塔分塊進行線段合并，獲取導線；根據所述二值邊緣圖像中導線的上下邊緣像素點之間的差值，計算得出覆冰厚度。2.根據權利要求1所述的基于可見光圖像的輸電線路覆冰檢測方法，其特征在于，根據所述二值邊緣圖像中導線的上下邊緣像素點之間的差值，計算得出覆冰厚度之后，還包括：根據覆冰后所述導線的傾角和覆冰前所述導線的傾角，對所述覆冰厚度校正得到精確的覆冰厚度。3.根據權利要求1所述的基于可見光圖像的輸電線路覆冰檢測方法，其特征在于，所述通過二值化對原始圖像進行邊緣檢測獲取二值圖像，包括：對所述原始圖像進行高斯平滑獲取高斯核，利用所述高斯核對所述原始圖像進行卷積，得到高斯平滑后的圖像；利用梯度算子對所述高斯平滑后的圖像求導數，獲取梯度圖像；對所述梯度圖像的梯度值進行非極大值抑制，獲取像素點局部最大值和像素點局部非極大值；將所述像素點局部非極大值對應的灰度值置零，獲取所述二值圖像。4.根據權利要求3所述的基于可見光圖像的輸電線路覆冰檢測方法，其特征在于，所述梯度算子為8方向的Prewitt算子或索貝爾算子。5.根據權利要求1所述的基于可見光圖像的輸電線路覆冰檢測方法，其特征在于，對所述二值邊緣圖像進行分塊處理獲取帶有桿塔圖像的桿塔分塊，包括：對所述二值邊緣圖像中的原始線段進行連通結構的Blob分析，獲取處理后的最終線段，且每個方向的所述最終線段數量小于或等于128；對所述二值邊緣圖像進行分塊處理，獲取分塊圖像，且所述分塊圖像中水平分塊數為16，垂直分塊數為4；分別統計所述分塊圖像中水平方向、垂直方向、斜上方向以及斜下方向的所述最終線段數量；如果所述分塊內水平方向的所述最終線段數量大于3、垂直方向的所述最終線段數量大于3，且斜上方向的所述最終線段數量大于或者等于3，或者所述分塊內水平方向的所述最終線段數量大于3、垂直方向的所述最終線段數量大于3且斜下方向的所述最終線段數量大于或者等于3，則判定所述分塊內存在桿塔；所述水平方向為-10°～10°；所述垂直方向為大于85°或者小于-85°；所述斜上方向為10°～85°；所述斜下方向為-85°～-10°。6.根據權利要求1所述的基于可見光圖像的輸電線路覆冰檢測方法，其特征在于，所述根據線段之間的近似性、連續性以及共線性對所述桿塔分塊進行線段合并，獲取導線，包括：根據所述最終線段的方向和角度，對所述最終線段分六個方向分組，獲取緊條件下的線段組，所述緊條件下的線段組包括：水平線段組、上偏水平線段組、上偏垂直線段組、下偏水平線段組、下偏垂直線段組、垂直線段組；對每一線段組采用兩級迭代處理的方法進行搜索，獲取最佳合并線段；所述兩級迭代處理的方法包括：遍歷所述每一線段組內所有未合并處理的所述最終線段，讀取一條線段A，所述線段A的長度為L1；遍歷所述每一線段組內所有除線段A外的所述最終線段，讀取另一條線段S，所述線段S的長度為L2；獲取所述線段A與線段S之間的距離L；如果符合L≤2×min(L1,L2)，則判定所述線段A與線段S有近似性；獲取所述線段A與水平方向的夾角θ1、所述線段S與水平方向的夾角θ2和角度閾值θthreshold；如果符合|θ1-θ2|≤θthreshold，則判定所述線段A與線段S有連續性；獲取所述線段A的寬度line1_width、...

【專利技術屬性】
技術研發人員：潘浩，于虹，
申請(專利權)人：云南電網有限責任公司電力科學研究院，
類型：發明
國別省市：云南,53