一種電力線異物檢測方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種電力線異物檢測方法，該方法為：利用相機(jī)采集電力線視頻；將處理后的每幀圖像進(jìn)行線段檢測，獲得線段集合；在線段集合內(nèi)，將相鄰線段尾首連接組成連接線段，計(jì)算連接線段的斜率，并將連接線段斜率和與其相連的線段的斜率進(jìn)行比較，如果斜率相同，則判定這兩條線段之間存在異物，計(jì)算連接線段之間的長度，該長度值則為異物懸掛在電力線上的長度；否則，則判定這兩條線段之間無異物。本發(fā)明專利技術(shù)能夠自動檢測線段并獲得異物位置，降低勞動強(qiáng)度，提高工作人員的安全性。

Method for detecting foreign body in power line

The invention discloses a power line detection method, this method is: using power line video camera; every image is processed to obtain line detection, line set; in line set, the adjacent segment connected line segment connecting the tail first, calculate the slope and the slope of the line segment connecting, connecting line segment the slope and the connected segment are compared, if the slope is the same, then determine the existence of foreign body between the two lines, the calculation between the connecting line segment length, the length value for foreign body hanging in the power line length is determined; otherwise, no foreign body between the two lines. The invention can automatically detect the line segment and obtain the position of the foreign body, thereby reducing the labor intensity and improving the safety of the staff.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種電力線異物檢測方法
本專利技術(shù)屬于電力設(shè)備上電力線異物檢測
，具體涉及一種電力線異物檢測方法。
技術(shù)介紹
近年來，雖然國家已經(jīng)采取措施限制塑料袋的使用，但是日常生活中使用塑料袋的情況依然很多，加上大風(fēng)等天氣原因，塑料袋及塑料袋類似物極易懸掛在電力線上，風(fēng)箏或者塑料袋等異物，如果懸掛在電力線上會導(dǎo)致高壓線極限放電距離縮短，危及線下的路人和車等的安全，嚴(yán)重時甚至?xí)鸫竺娣e停電，所以研究一種及時檢測電力線上異物的方法尤其重要。目前，常用的是人工查找異物并人工去除的方法，然而該方法不僅勞動強(qiáng)度大，工作人員的安全也存在很大隱患。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)提供了一種電力線異物檢測方法，能夠自動檢測線段并獲得異物位置，降低勞動強(qiáng)度，提高工作人員的安全性。實(shí)施本專利技術(shù)的具體步驟為：步驟一：利用相機(jī)采集電力線視頻；步驟二：將步驟一處理后的每幀圖像進(jìn)行線段檢測，獲得線段集合；步驟三：在線段集合內(nèi)，將相鄰線段尾首連接組成連接線段，計(jì)算連接線段的斜率，并將連接線段斜率和與其相連的線段的斜率進(jìn)行比較，如果斜率相同，則判定這兩條線段之間存在異物，計(jì)算連接線段之間的長度，該長度值則為異物懸掛在電力線上的長度；否則，則判定這兩條線段之間無異物。進(jìn)一步地，步驟二具體為：第1步：對每幀圖像灰度化處理后進(jìn)行高斯濾波；第2步：計(jì)算第1步處理后圖像的水平和垂直兩個方向的梯度分量，進(jìn)而獲得梯度幅值和梯度方向；第3步：對每副圖像進(jìn)行相位編組生成線段支持區(qū)；生成線段支持區(qū)的具體操作過程如下：將空間按照360度方向進(jìn)行Q等分，并對所劃分的Q個區(qū)域方向進(jìn)行標(biāo)號，依據(jù)Q個區(qū)域方向，根據(jù)像素的梯度方向?qū)?yīng)的所屬區(qū)域方向，對圖像中每個像素均進(jìn)行標(biāo)號，相同標(biāo)號的像素形成的區(qū)域記為一個線段支持區(qū)；Q為自然數(shù)；第4步：計(jì)算線段支持區(qū)的線段參數(shù)，線段參數(shù)包括線段與水平方向的夾角和端點(diǎn)坐標(biāo)；第5步：判斷線段支持區(qū)的線段參數(shù)是否為有效參數(shù)，將有效參數(shù)對應(yīng)的線段作為有效線段；判斷過程如下：有效線段提取算子γ設(shè)為如果γ大于設(shè)定的閾值I，則判定該線段支持區(qū)對應(yīng)的線段參數(shù)為有效參數(shù)；如果γ小于或等于設(shè)定的閾值I，則判定該線段支持區(qū)對應(yīng)的線段參數(shù)為無效參數(shù)；其中，N為線段支持區(qū)內(nèi)所有像素點(diǎn)的數(shù)目，L為根據(jù)線段的起始點(diǎn)坐標(biāo)確定的線段長度。進(jìn)一步地，第2步中圖像中水平和垂直兩個方向的梯度分量通過sobel算子獲得。進(jìn)一步地，第4步中線段支持區(qū)的線段參數(shù)利用加權(quán)最小二乘算法獲得。進(jìn)一步地，在執(zhí)行步驟三之前，剔除線段集合中的異常線段，具體操作為：基于線段參數(shù)計(jì)算線段的斜率，并對所有線段的斜率取均值，進(jìn)而獲得線段斜率與均值差的絕對值，若所述絕對值大于設(shè)定的閾值II，則認(rèn)為該線段為異常線段并將其從集合中刪除；否則，則認(rèn)為該線段為正常線段將其保留。進(jìn)一步地，在剔除線段集合中異常線段后，進(jìn)一步包括：針對線段集合，判斷相鄰線段的角度，若角度差小于閾值IV，且相鄰線段距離在設(shè)定范圍τ內(nèi)，則將相鄰線段合并形成同一條電線；若角度差大于或等于閾值IV，或相鄰線段距離在設(shè)定范圍τ內(nèi)或外，則判定相鄰線段不在同一條電線上。進(jìn)一步地，在執(zhí)行步驟三之前，對線段集合進(jìn)行合并，具體操作為：針對線段集合，判斷相鄰線段的角度，若角度差小于閾值IV，且相鄰線段距離在設(shè)定范圍τ內(nèi)，則將相鄰線段合并形成同一條電線；若角度差大于或等于閾值IV，或相鄰線段距離在設(shè)定范圍τ內(nèi)或外，則判定相鄰線段不在同一條電線上。進(jìn)一步地，Q為8。有益效果：1.本專利技術(shù)通過圖像的檢測線段，利用相鄰線段之間的連接線段的斜率進(jìn)行是否有異物的判斷，最終獲得異物位置和異物長度，從而降低了勞動強(qiáng)度，提高了工作人員的安全性，避免了傳統(tǒng)人工檢測電力線異物并人工去除可能遇到的危險(xiǎn)。2.本專利技術(shù)利用圖像的梯度方向與幅值信息可以較準(zhǔn)確的檢測線段，有利于突出電力線的主邊緣線段，將圖像的空間信息進(jìn)行編組，并通過算子對所編組的有效參數(shù)進(jìn)行判斷獲得有效線段，在一定程度上有效地剔除了無效線段。3.本專利技術(shù)通過對異常線段進(jìn)行剔除并對檢測線段周圍的碎小線段進(jìn)行合并，使得能夠在背景干擾大時也能全面的獲取檢測線段。附圖說明圖1為本專利技術(shù)流程圖；圖2為采集的電力線圖像；圖3為灰度化處理后的圖像；圖4為線段檢測流程圖；圖5為空間360度方向的劃分方式圖；圖6為去除異常斜率的線段后的圖像；圖7為標(biāo)記異物位置的圖像；圖8為連接線圖；圖9為Hough線段檢測的檢測效果；圖10為本專利技術(shù)的檢測效果；具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)描述。隨著圖像處理的快速發(fā)展，很多學(xué)者都在嘗試將圖像處理知識與工程應(yīng)用聯(lián)系起來，因此本專利技術(shù)利用了圖像處理檢測電力線異物，該方法使得操作人員與電線無直接接觸，保障了他們的安全，也可為電力線檢測異物提供科學(xué)素材。利用圖像去除異物的關(guān)鍵技術(shù)在于如何檢測到電力線上的異物。本專利技術(shù)利用相鄰線段之間的連接線段的斜率進(jìn)行是否有異物的判斷，最終獲得異物位置和異物長度，檢測方案為：步驟一：利用相機(jī)采集電力線視頻；步驟二：將步驟一處理后的每幀圖像進(jìn)行線段檢測，獲得線段集合；步驟三：在線段集合內(nèi)，將相鄰線段尾首連接組成連接線段，計(jì)算連接線段的斜率，并將連接線段斜率和與其相連的線段的斜率進(jìn)行比較，如果斜率相同，則判定這兩條線段之間存在異物，計(jì)算連接線段之間的長度，該長度值則為異物懸掛在電力線上的長度；否則，則判定這兩條線段之間無異物。在提取線段集合時，容易提取到很多噪聲，需要對其進(jìn)行排除，本專利技術(shù)采用三個排除噪聲的方案，排除了無效線段，異常線段，并進(jìn)行碎小線段的合并，從而提高了檢測的準(zhǔn)確度。下面對本專利技術(shù)優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述。參照圖1的流程圖，以實(shí)際場景中的一處電力線為例，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)施步驟如下：步驟一：利用相機(jī)采集電力線含異物的視頻，采集視頻的每幀圖像的分辨率至少200dpi、尺寸1080×720像素以上，如圖2所示；對獲得的圖像進(jìn)行灰度化處理，如圖3所示；步驟二：將步驟一處理后的圖像進(jìn)行線段檢測；如圖4所示；第1步：對步驟一處理后的每幀圖像進(jìn)行高斯濾波，消除高斯噪聲；第2步：利用sobel算子計(jì)算第1步處理后圖像的水平和垂直兩個方向的梯度分量，分別為Ix和Iy，進(jìn)而獲得梯度幅值和梯度方向；利用sobel算子計(jì)算圖像的梯度。Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9一副圖像的3*3區(qū)域上圖中的Z代表圖像的灰度值，計(jì)算Z5處的梯度時可用如下公式：Ix＝(Z7+2*Z8+Z9)-(Z1+2*Z2+Z3)；Iy＝(Z3+2*Z6+Z9)-(Z1+2*Z4+Z7)；利用圖像的兩個梯度分量，獲得的梯度幅值m：但是計(jì)算平方和平方根的過程很費(fèi)時，因此可用一種近似梯度幅值的公式來計(jì)算，公式如下所示：m＝|Ix|+|Iy|。利用圖像的兩個梯度分量，獲得的梯度方向θ：第3步：對每副圖像進(jìn)行相位編組生成線段支持區(qū)；生成線段支持區(qū)的具體操作過程如下：如圖5所示，將空間按照360度方向進(jìn)行8等分，并對所劃分的8個區(qū)域方向進(jìn)行標(biāo)號，依據(jù)8個區(qū)域方向，對圖像中每個像素根據(jù)像素梯度方向所屬區(qū)域方向進(jìn)行標(biāo)號，相同標(biāo)號的像素形成的區(qū)域記為一個線段支持區(qū)；從而獲得直線支持區(qū)域；第4步：利用加權(quán)最小二乘算法計(jì)算線段支持區(qū)的線段參數(shù)，線段參數(shù)包括線段與水平方向的夾角和端點(diǎn)坐標(biāo)；確定直線支持區(qū)域后，就要在區(qū)域內(nèi)進(jìn)行直線本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電力線異物檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一：利用相機(jī)采集電力線視頻；步驟二：將步驟一處理后的每幀圖像進(jìn)行線段檢測，獲得線段集合；步驟三：在線段集合內(nèi)，將相鄰線段尾首連接組成連接線段，計(jì)算連接線段的斜率，并將連接線段斜率和與其相連的線段的斜率進(jìn)行比較，如果斜率相同，則判定這兩條線段之間存在異物，計(jì)算連接線段之間的長度，該長度值則為異物懸掛在電力線上的長度；否則，則判定這兩條線段之間無異物。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種電力線異物檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一：利用相機(jī)采集電力線視頻；步驟二：將步驟一處理后的每幀圖像進(jìn)行線段檢測，獲得線段集合；步驟三：在線段集合內(nèi)，將相鄰線段尾首連接組成連接線段，計(jì)算連接線段的斜率，并將連接線段斜率和與其相連的線段的斜率進(jìn)行比較，如果斜率相同，則判定這兩條線段之間存在異物，計(jì)算連接線段之間的長度，該長度值則為異物懸掛在電力線上的長度；否則，則判定這兩條線段之間無異物。2.如權(quán)利要求1所述一種電力線異物檢測方法，其特征在于，步驟二具體為：第1步：對每幀圖像灰度化處理后進(jìn)行高斯濾波；第2步：計(jì)算第1步處理后圖像的水平和垂直兩個方向的梯度分量，進(jìn)而獲得梯度幅值和梯度方向；第3步：對每副圖像進(jìn)行相位編組生成線段支持區(qū)；生成線段支持區(qū)的具體操作過程如下：將空間按照360度方向進(jìn)行Q等分，并對所劃分的Q個區(qū)域方向進(jìn)行標(biāo)號，依據(jù)Q個區(qū)域方向，根據(jù)像素的梯度方向?qū)?yīng)的所屬區(qū)域方向，對圖像中每個像素均進(jìn)行標(biāo)號，相同標(biāo)號的像素形成的區(qū)域記為一個線段支持區(qū)；Q為自然數(shù)；第4步：計(jì)算線段支持區(qū)的線段參數(shù)，線段參數(shù)包括線段與水平方向的夾角和端點(diǎn)坐標(biāo)；第5步：判斷線段支持區(qū)的線段參數(shù)是否為有效參數(shù)，將有效參數(shù)對應(yīng)的線段作為有效線段；判斷過程如下：有效線段提取算子γ設(shè)為如果γ大于設(shè)定的閾值I，則判定該線段支持區(qū)對應(yīng)的線段參數(shù)為有效參數(shù)；如果γ小于或等于設(shè)定的閾值I，則判定該線段支持區(qū)對應(yīng)的線段參數(shù)為無效參數(shù)；其中，N為線段支持區(qū)內(nèi)所有像素點(diǎn)的數(shù)目，L...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉峰，常佳佳，王玉亭，劉騰飛，
申請(專利權(quán))人：北京理工雷科電子信息技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11