一种电力线异物检测方法技术

本发明专利技术公开了一种电力线异物检测方法，该方法为：利用相机采集电力线视频；将处理后的每帧图像进行线段检测，获得线段集合；在线段集合内，将相邻线段尾首连接组成连接线段，计算连接线段的斜率，并将连接线段斜率和与其相连的线段的斜率进行比较，如果斜率相同，则判定这两条线段之间存在异物，计算连接线段之间的长度，该长度值则为异物悬挂在电力线上的长度；否则，则判定这两条线段之间无异物。本发明专利技术能够自动检测线段并获得异物位置，降低劳动强度，提高工作人员的安全性。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种电力线异物检测方法
本专利技术属于电力设备上电力线异物检测
，具体涉及一种电力线异物检测方法。
技术介绍
近年来，虽然国家已经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况依然很多，加上大风等天气原因，塑料袋及塑料袋类似物极易悬挂在电力线上，风筝或者塑料袋等异物，如果悬挂在电力线上会导致高压线极限放电距离缩短，危及线下的路人和车等的安全，严重时甚至会引起大面积停电，所以研究一种及时检测电力线上异物的方法尤其重要。目前，常用的是人工查找异物并人工去除的方法，然而该方法不仅劳动强度大，工作人员的安全也存在很大隐患。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种电力线异物检测方法，能够自动检测线段并获得异物位置，降低劳动强度，提高工作人员的安全性。实施本专利技术的具体步骤为：步骤一：利用相机采集电力线视频；步骤二：将步骤一处理后的每帧图像进行线段检测，获得线段集合；步骤三：在线段集合内，将相邻线段尾首连接组成连接线段，计算连接线段的斜率，并将连接线段斜率和与其相连的线段的斜率进行比较，如果斜率相同，则判定这两条线段之间存在异物，计算连接线段之间的长度，该长度值则为异物悬挂在电力线上的长度；否则，则判定这两条线段之间无异物。进一步地，步骤二具体为：第1步：对每帧图像灰度化处理后进行高斯滤波；第2步：计算第1步处理后图像的水平和垂直两个方向的梯度分量，进而获得梯度幅值和梯度方向；第3步：对每副图像进行相位编组生成线段支持区；生成线段支持区的具体操作过程如下：将空间按照360度方向进行Q等分，并对所划分的Q个区域方向进行标号，依据Q个区域方向，根据像素的梯度方向对应的所属区域方向，对图像中每个像素均进行标号，相同标号的像素形成的区域记为一个线段支持区；Q为自然数；第4步：计算线段支持区的线段参数，线段参数包括线段与水平方向的夹角和端点坐标；第5步：判断线段支持区的线段参数是否为有效参数，将有效参数对应的线段作为有效线段；判断过程如下：有效线段提取算子γ设为如果γ大于设定的阈值I，则判定该线段支持区对应的线段参数为有效参数；如果γ小于或等于设定的阈值I，则判定该线段支持区对应的线段参数为无效参数；其中，N为线段支持区内所有像素点的数目，L为根据线段的起始点坐标确定的线段长度。进一步地，第2步中图像中水平和垂直两个方向的梯度分量通过sobel算子获得。进一步地，第4步中线段支持区的线段参数利用加权最小二乘算法获得。进一步地，在执行步骤三之前，剔除线段集合中的异常线段，具体操作为：基于线段参数计算线段的斜率，并对所有线段的斜率取均值，进而获得线段斜率与均值差的绝对值，若所述绝对值大于设定的阈值II，则认为该线段为异常线段并将其从集合中删除；否则，则认为该线段为正常线段将其保留。进一步地，在剔除线段集合中异常线段后，进一步包括：针对线段集合，判断相邻线段的角度，若角度差小于阈值IV，且相邻线段距离在设定范围τ内，则将相邻线段合并形成同一条电线；若角度差大于或等于阈值IV，或相邻线段距离在设定范围τ内或外，则判定相邻线段不在同一条电线上。进一步地，在执行步骤三之前，对线段集合进行合并，具体操作为：针对线段集合，判断相邻线段的角度，若角度差小于阈值IV，且相邻线段距离在设定范围τ内，则将相邻线段合并形成同一条电线；若角度差大于或等于阈值IV，或相邻线段距离在设定范围τ内或外，则判定相邻线段不在同一条电线上。进一步地，Q为8。有益效果：1.本专利技术通过图像的检测线段，利用相邻线段之间的连接线段的斜率进行是否有异物的判断，最终获得异物位置和异物长度，从而降低了劳动强度，提高了工作人员的安全性，避免了传统人工检测电力线异物并人工去除可能遇到的危险。2.本专利技术利用图像的梯度方向与幅值信息可以较准确的检测线段，有利于突出电力线的主边缘线段，将图像的空间信息进行编组，并通过算子对所编组的有效参数进行判断获得有效线段，在一定程度上有效地剔除了无效线段。3.本专利技术通过对异常线段进行剔除并对检测线段周围的碎小线段进行合并，使得能够在背景干扰大时也能全面的获取检测线段。附图说明图1为本专利技术流程图；图2为采集的电力线图像；图3为灰度化处理后的图像；图4为线段检测流程图；图5为空间360度方向的划分方式图；图6为去除异常斜率的线段后的图像；图7为标记异物位置的图像；图8为连接线图；图9为Hough线段检测的检测效果；图10为本专利技术的检测效果；具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。随着图像处理的快速发展，很多学者都在尝试将图像处理知识与工程应用联系起来，因此本专利技术利用了图像处理检测电力线异物，该方法使得操作人员与电线无直接接触，保障了他们的安全，也可为电力线检测异物提供科学素材。利用图像去除异物的关键技术在于如何检测到电力线上的异物。本专利技术利用相邻线段之间的连接线段的斜率进行是否有异物的判断，最终获得异物位置和异物长度，检测方案为：步骤一：利用相机采集电力线视频；步骤二：将步骤一处理后的每帧图像进行线段检测，获得线段集合；步骤三：在线段集合内，将相邻线段尾首连接组成连接线段，计算连接线段的斜率，并将连接线段斜率和与其相连的线段的斜率进行比较，如果斜率相同，则判定这两条线段之间存在异物，计算连接线段之间的长度，该长度值则为异物悬挂在电力线上的长度；否则，则判定这两条线段之间无异物。在提取线段集合时，容易提取到很多噪声，需要对其进行排除，本专利技术采用三个排除噪声的方案，排除了无效线段，异常线段，并进行碎小线段的合并，从而提高了检测的准确度。下面对本专利技术优选实施例进行描述。参照图1的流程图，以实际场景中的一处电力线为例，进行实验，具体实施步骤如下：步骤一：利用相机采集电力线含异物的视频，采集视频的每帧图像的分辨率至少200dpi、尺寸1080×720像素以上，如图2所示；对获得的图像进行灰度化处理，如图3所示；步骤二：将步骤一处理后的图像进行线段检测；如图4所示；第1步：对步骤一处理后的每帧图像进行高斯滤波，消除高斯噪声；第2步：利用sobel算子计算第1步处理后图像的水平和垂直两个方向的梯度分量，分别为Ix和Iy，进而获得梯度幅值和梯度方向；利用sobel算子计算图像的梯度。Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9一副图像的3*3区域上图中的Z代表图像的灰度值，计算Z5处的梯度时可用如下公式：Ix＝(Z7+2*Z8+Z9)-(Z1+2*Z2+Z3)；Iy＝(Z3+2*Z6+Z9)-(Z1+2*Z4+Z7)；利用图像的两个梯度分量，获得的梯度幅值m：但是计算平方和平方根的过程很费时，因此可用一种近似梯度幅值的公式来计算，公式如下所示：m＝|Ix|+|Iy|。利用图像的两个梯度分量，获得的梯度方向θ：第3步：对每副图像进行相位编组生成线段支持区；生成线段支持区的具体操作过程如下：如图5所示，将空间按照360度方向进行8等分，并对所划分的8个区域方向进行标号，依据8个区域方向，对图像中每个像素根据像素梯度方向所属区域方向进行标号，相同标号的像素形成的区域记为一个线段支持区；从而获得直线支持区域；第4步：利用加权最小二乘算法计算线段支持区的线段参数，线段参数包括线段与水平方向的夹角和端点坐标；确定直线支持区域后，就要在区域内进行直线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力线异物检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：利用相机采集电力线视频；步骤二：将步骤一处理后的每帧图像进行线段检测，获得线段集合；步骤三：在线段集合内，将相邻线段尾首连接组成连接线段，计算连接线段的斜率，并将连接线段斜率和与其相连的线段的斜率进行比较，如果斜率相同，则判定这两条线段之间存在异物，计算连接线段之间的长度，该长度值则为异物悬挂在电力线上的长度；否则，则判定这两条线段之间无异物。

【技术特征摘要】
1.一种电力线异物检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：利用相机采集电力线视频；步骤二：将步骤一处理后的每帧图像进行线段检测，获得线段集合；步骤三：在线段集合内，将相邻线段尾首连接组成连接线段，计算连接线段的斜率，并将连接线段斜率和与其相连的线段的斜率进行比较，如果斜率相同，则判定这两条线段之间存在异物，计算连接线段之间的长度，该长度值则为异物悬挂在电力线上的长度；否则，则判定这两条线段之间无异物。2.如权利要求1所述一种电力线异物检测方法，其特征在于，步骤二具体为：第1步：对每帧图像灰度化处理后进行高斯滤波；第2步：计算第1步处理后图像的水平和垂直两个方向的梯度分量，进而获得梯度幅值和梯度方向；第3步：对每副图像进行相位编组生成线段支持区；生成线段支持区的具体操作过程如下：将空间按照360度方向进行Q等分，并对所划分的Q个区域方向进行标号，依据Q个区域方向，根据像素的梯度方向对应的所属区域方向，对图像中每个像素均进行标号，相同标号的像素形成的区域记为一个线段支持区；Q为自然数；第4步：计算线段支持区的线段参数，线段参数包括线段与水平方向的夹角和端点坐标；第5步：判断线段支持区的线段参数是否为有效参数，将有效参数对应的线段作为有效线段；判断过程如下：有效线段提取算子γ设为如果γ大于设定的阈值I，则判定该线段支持区对应的线段参数为有效参数；如果γ小于或等于设定的阈值I，则判定该线段支持区对应的线段参数为无效参数；其中，N为线段支持区内所有像素点的数目，L...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峰，常佳佳，王玉亭，刘腾飞，
申请(专利权)人：北京理工雷科电子信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11