一种多分裂导线间隔棒断裂的机器视觉检测方法技术

本发明专利技术公开了一种多分裂导线间隔棒断裂的机器视觉检测方法，属于数字图像识别领域，目的在于克服现有检测方法的问题，提高输电线路间隔棒断裂检测的自动化程度与准确性。本发明专利技术用于电力系统输电线间隔棒断裂的报警。检测顺序如下：(1)图像的预处理；(2)图像的感兴趣区域获取步骤；(3)图像形态学处理步骤；(4)图像特征判别步骤。本发明专利技术将数字图像处理技术引入到输电线间隔棒断裂检测，利用在线监控设备、输电线巡检机器人等智能电网检测设备采集的图像信息自动识别出输电线路间隔棒断裂故障。为保证输电线路的正常运行提供了一种可行的智能化的技术手段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于数字图像识别领域，具体涉及一种多分裂导线间隔棒断裂的机器视觉检测方法。
技术介绍
在大电流传输时，受到表面效应的影响，线路的电力运输能力并不跟线路横截面成正比，而是跟线路线性尺寸成正比，线路的电阻随着横截面增大也仅仅缓慢下降。考虑到线路重量与花费，铺设多分裂导线用于电力传输更为经济。输电线间隔棒能够保持多分裂子导线间距，保证线路的电力运输能力，防止导线间的鞭击，抑制微风振动、次档距振荡等，是输电线重要金具。间隔棒的完好直接决定了线路能否正常运行。现阶段，输电线路间隔棒断裂检测的主要手段是通过巡检人员在地面进行目测观察，必要时工人还要登塔走线进行近距离检测。进行检测时，工人的劳动大，高空强电磁的工作环境增加了工作的危险性。同时，在人工检测时，观察视角与距离受限。有些时候受到地理环境限制，人员甚至很难靠近线路进行观测，从而大大降低了检测的准确率。考虑到人工巡检劳动强度高、工作量大、作业环境危险，包括在线监控设备、巡检机器人等自动化设备逐渐被引入电力巡检。工作人员可以在地面基站对设备发送的线路信息进行检测，并在发现故障时进行及时的维护。但这种检测方式需要工作人员长期监视图像，造成人力资源的浪费，工作人员也会因工作疲劳做出误判。因此需要提出一种自动化程度较高的间隔棒断裂故障检测方法。目前的研究主要集中于线路上金具等目标的识别。目前已有针对绝缘子、防振锤、四分裂导线等目标检测的研究[谭磊,王耀南,沈春生等.输电线路除冰机器人障碍视觉检测识别算法.仪器仪表学报,2011,32(11):2564-2571.]，LiWai-Ho等人采用导线的连续性作为判别标准，提出了一种线路间隔棒的识别方法[LiWH,TajbakhshA,RathboneC,etal.Imageprocessingtoautomateconditionassessmentofoverheadlinecomponents[C]//Int.Conf.on.AppliedRoboticsforthePowerIndustry,IEEE,2010:1-6.]。从调研的文献来看，目前国内外对间隔棒断裂缺陷检测的研究还很少，尤其是采用机器视觉方法进行间隔棒断裂检测的研究。
技术实现思路
为了克服现有检测方法的问题，提高输电线路间隔棒断裂检测的自动化程度与准确性，本专利技术要解决的技术问题是提供一种多分裂导线间隔棒断裂的机器视觉检测方法，用于对输电线断间隔棒断裂进行自主检测。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种多分裂导线间隔棒断裂的机器视觉检测方法，包括以下步骤：(1)图像的预处理：对智能检测设备采集的图像进行灰度化处理得到灰度图像，再对灰度图像进行去噪处理得到去噪后的灰度图像，最后对去噪后的灰度图像进行二值化处理得到二值图像；(2)感兴趣区域获取：在二值图像中建立搜索窗口，所述搜索窗口的宽度根据去噪后的灰度图像得到，搜索窗口沿指定方向进行间隔棒的检测，以检测到间隔棒的搜索窗口作为感兴趣区域；(3)图像形态学处理：对获取的感兴趣区域进行形态学闭运算和开运算，提取感兴趣区域的图像特征；(4)图像的特征判别：对形态学处理后的图像进行连通域计算，判定是否存在单一连通域，根据判定结果判断间隔棒是否损坏。所述图像预处理包括以下步骤：(2.1)通过平均值法进行灰度化处理，将彩色的输电线图像转换为灰度图像；(2.2)采用中值滤波法对灰度图像进行滤波，去除灰度图像中的噪声；(2.3)对去噪后的灰度图像进行二值化转换，得到二值图像。所述搜索窗口的宽度由以下步骤获得：(3.1)采用Canny算子检测去噪后的灰度图像的边缘，得到边缘图像；(3.2)在边缘图像中采用Hough变换进行直线提取，选取Hough空间中强度最大的2n条直线进行提取，其中n为单相输电线多分裂导线所包含的导线个数，对提取出的2n条直线进行两两匹配，得到n条导线特征，计算得到导线的平均像素宽度wd；(3.3)以导线的平均像素宽度wd为基准建立搜索窗口，在二值图像中进行搜索。所述导线的平均像素宽度由以下步骤获得：所述Hough空间中强度最大的2n条直线为：ucosβi+vsinβi＝ρi其中i＝1,2,...,2n，u为图像坐标系的水平坐标，v为图像坐标系的竖直坐标，ρi为图像坐标系原点到直线i的距离，βi为图像坐标系原点到直线i最短的线段与图像坐标系的水平坐标轴的夹角；对于其中任意一条直线ucosβj+vsinβj＝ρj，计算该直线与其余所有直线的距离：ωjk=sinβcosβuj-vkvj-vk,j≠k]]>β=βj+βk2]]>求出两条间距最小的直线作为同一导线的两条边缘，同时得到该导线的宽度：ωd＝Min{ωjk本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多分裂导线间隔棒断裂的机器视觉检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)图像的预处理：对智能检测设备采集的图像进行灰度化处理得到灰度图像，再对灰度图像进行去噪处理得到去噪后的灰度图像，最后对去噪后的灰度图像进行二值化处理得到二值图像；(2)感兴趣区域获取：在二值图像中建立搜索窗口，所述搜索窗口的宽度根据去噪后的灰度图像得到，搜索窗口沿指定方向进行间隔棒的检测，以检测到间隔棒的搜索窗口作为感兴趣区域；(3)图像形态学处理：对获取的感兴趣区域进行形态学闭运算和开运算，提取感兴趣区域的图像特征；(4)图像的特征判别：对形态学处理后的图像进行连通域计算，判定是否存在单一连通域，根据判定结果判断间隔棒是否损坏。

【技术特征摘要】
1.一种多分裂导线间隔棒断裂的机器视觉检测方法，其特征在于，包括以
下步骤：
(1)图像的预处理：对智能检测设备采集的图像进行灰度化处理得到灰度
图像，再对灰度图像进行去噪处理得到去噪后的灰度图像，最后对去噪后的灰
度图像进行二值化处理得到二值图像；
(2)感兴趣区域获取：在二值图像中建立搜索窗口，所述搜索窗口的宽度
根据去噪后的灰度图像得到，搜索窗口沿指定方向进行间隔棒的检测，以检测
到间隔棒的搜索窗口作为感兴趣区域；
(3)图像形态学处理：对获取的感兴趣区域进行形态学闭运算和开运算，
提取感兴趣区域的图像特征；
(4)图像的特征判别：对形态学处理后的图像进行连通域计算，判定是否
存在单一连通域，根据判定结果判断间隔棒是否损坏。
2.根据权利要求1所述的一种多分裂导线间隔棒断裂的机器视觉检测方法，
其特征在于，所述图像预处理包括以下步骤：
(2.1)通过平均值法进行灰度化处理，将彩色的输电线图像转换为灰度图
像；
(2.2)采用中值滤波法对灰度图像进行滤波，去除灰度图像中的噪声；
(2.3)对去噪后的灰度图像进行二值化转换，得到二值图像。
3.根据权利要求1所述的一种多分裂导线间隔棒断裂的机器视觉检测方法，
其特征在于，所述搜索窗口的宽度由以下步骤获得：
(3.1)采用Canny...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋屹峰，姜文东，王洪光，王灿灿，姜勇，初金良，吕鹏，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，国网浙江省电力公司，国网浙江省电力公司丽水供电公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21