一种基于可见光图像的输电线路覆冰检测方法技术

本发明专利技术是关于一种基于可见光图像的输电线路覆冰检测方法，包括通过二值化对原始图像进行边缘检测获取二值图像；采用边缘检测算子对二值图像进行边缘检测，得到其二值边缘图像；对二值边缘图像进行分块处理，获取带有杆塔图像的杆塔分块；根据线段之间的近似性、连续性以及共线性对杆塔分块进行线段合并获取导线；根据二值边缘图像中导线的上下边缘像素点之间的差值，计算得出覆冰厚度。本发明专利技术针对输电线路的可见光图像，提出分五步进行覆冰厚度检测的方法，获取输电线路的可见光图像后，便能根据公式快速得出输电线路导线覆冰厚度，针对可见光图像中识别导线困难的现状，本发明专利技术提出先识别可见光图像中的杆塔，再依据杆塔位置识别导线的方法。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种基于可见光图像的输电线路覆冰检测方法
本专利技术涉及输电线路检测
，尤其涉及一种基于可见光图像的输电线路覆冰检测方法。
技术介绍
在输电线路检测
，常遇到输电线路覆冰现象，所谓输电线路覆冰现象是指在恶劣天气发生后，云中或者雾中冰冷的水滴凝结在电线上，形成电线覆冰，如果一个范围内的所有电线都被冰包住，这就是线路覆冰。线路覆冰使细的电线变成了粗的冰棍，对于长距离输电的高压电线来说，使支撑高压线的铁塔加大了负重，严重的线路覆冰使铁塔无力支撑这些电线而倒塌。如果铁塔的绝缘子串上有了覆冰就只能拉闸，使输电线路停止输电，于是造成大面积的电力中断。我国作为世界上输电线路覆冰重灾国之一，输电线路覆冰事故频繁发生，为避免输电线路覆冰灾害引起电网瘫痪，需要针对覆冰量达到一定程度时得到有效预警,并对输电线路覆冰现象及时采取相应融冰措施，所以，对覆冰现象进行现场勘测和信息采集，尤其是对输电线路覆冰厚度进行探测是个非常重要的问题。目前常见的输电线路覆冰厚度检测方法主要有两种：力学分析和视频监控图像分析。其中，力学分析方法主要是通过绝缘子的拉力反映出覆冰的重量以及覆冰加给导线的荷载，具体地，将拉力传感器或者应力片传感器串入绝缘子串或者绝缘子串上下连接的电力金具中，检测导线覆冰重力变化、风偏角度、绝缘子倾斜角度以及风速、风向等信息，建立数学模型计算出当前线路的覆冰厚度。视频监控图像分析方法是通过在杆塔上安装图像采集终端，通过对终端传回的图像进行处理得到覆冰厚度。然而，通过力学分析方法进行覆冰厚度检测时，由于覆冰的因素很多，各种因素之间相互关系复杂，目前对绝缘子拉力与线路覆冰分布、覆冰型式等之间的关系未能精确确定，而且所用的拉力传感器属于非标电力金具，从而导致力学分析结果不够精确。通过视频监控图像分析方法进行视频监控时，在天气条件恶劣的状况下，视频监控摄像头也有可能出现覆冰，导致所采集到的图像不够清晰，从而影响覆冰厚度计算的准确性。因此，急需一种能够精确计算出输电线路覆冰厚度的方法。
技术实现思路
为克服相关技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于可见光图像的输电线路覆冰检测方法。本专利技术实施例提供一种基于可见光图像的输电线路覆冰检测方法，包括：通过二值化对原始图像进行边缘检测获取二值图像；采用边缘检测算子分别从8个不同的方向对所述二值图像进行边缘检测，提取所述二值图像的边缘特征，得到其二值边缘图像；对所述二值边缘图像进行分块处理，获取带有杆塔图像的杆塔分块；根据线段之间的近似性、连续性以及共线性对所述杆塔分块进行线段合并，获取导线；根据所述二值边缘图像中导线的上下边缘像素点之间的差值，计算得出覆冰厚度。优选地，根据所述二值边缘图像中导线的上下边缘像素点之间的差值，计算得出覆冰厚度之后，还包括：根据覆冰后所述导线的倾角和覆冰前所述导线的倾角，对所述覆冰厚度校正得到精确的覆冰厚度。优选地，所述通过二值化对原始图像进行边缘检测获取二值图像，包括：对所述原始图像进行高斯平滑获取高斯核，利用所述高斯核对所述原始图像进行卷积，得到高斯平滑后的图像；利用梯度算子对所述高斯平滑后的图像求导数，获取梯度图像；对所述梯度图像的梯度值进行非极大值抑制，获取像素点局部最大值和像素点局部非极大值；将所述像素点局部非极大值对应的灰度值置零，获取所述二值图像。优选地，所述梯度算子为8方向的Prewitt算子或索贝尔算子。优选地，对所述二值边缘图像进行分块处理获取带有杆塔图像的杆塔分块，包括：对所述二值边缘图像中的原始线段进行连通结构的Blob分析，获取处理后的最终线段，且每个方向的所述最终线段数量小于或等于128；对所述二值边缘图像进行分块处理，获取分块图像，且所述分块图像中水平分块数为16，垂直分块数为4；分别统计所述分块图像中水平方向、垂直方向、斜上方向以及斜下方向的所述最终线段数量；如果所述分块内水平方向的所述最终线段数量大于3、垂直方向的所述最终线段数量大于3且斜上方向的所述最终线段数量大于或者等于3；或者所述分块内水平方向的所述最终线段数量大于3、垂直方向的所述最终线段数量大于3且斜下方向的所述最终线段数量大于或者等于3，则判定所述分块内存在杆塔；所述水平方向为-10°～10°；所述垂直方向为大于85°或者小于-85°；所述斜上方向为10°～85°；所述斜下方向为-85°～-10°。优选地，所述根据线段之间的近似性、连续性以及共线性对所述杆塔分块进行线段合并，获取导线，包括：根据所述最终线段的方向和角度，对所述最终线段分六个方向分组，获取紧条件下的线段组，所述紧条件下的线段组包括：水平线段组、上偏水平线段组、上偏垂直线段组、下偏水平线段组、下偏垂直线段组、垂直线段组；对每一线段组采用两级迭代处理的方法进行搜索，获取最佳合并线段；所述两级迭代处理的方法包括：遍历所述每一线段组内所有未合并处理的所述最终线段，读取一条线段A，所述线段A的长度为L1；遍历所述每一线段组内所有除线段A外的所述最终线段，读取另一条线段S，所述线段S的长度为L2；获取所述线段A与线段S之间的距离L；如果符合L≤2×min(L1,L2)，则判定所述线段A与线段S有近似性；获取所述线段A与水平方向的夹角θ1、所述线段S与水平方向的夹角θ2和角度阈值θthreshold；如果符合|θ1-θ2|≤θthreshold，则判定所述线段A与线段S有连续性；获取所述线段A的宽度line1_width、所述线段S的宽度line2_width以及阈值k；如果满足距离dist≤k-max(line1_width,line2_width)，则判定所述线段A与线段S有共线性；如果所述线段A与线段S同时符合近似性、连续性和共线性，将所述距离L放入一级度量数组内；遍历所述每一线段组内所有除线段A、线段S外的所述最终线段，读取另一条线段X；判断所述线段X与所述线段A的近似性、连续性以及共线性；如果所述线段X与所述线段A符合近似性、连续性以及共线性，将所述线段X与所述线段A的距离放入所述一级度量数组内；遍历完所述每一线段组内所有除线段A、线段S、线段X外的所述最终线段，获取与线段A符合近似性、连续性以及共线性的线段，并放入一级度量数组内；在所述一级度量数组内，根据最短距离的线段，获取一级最佳合并线段；合并所述线段A与一级最佳合并线段，获取新线段C；遍历所述每一线段组内所有的所述最终线段，读取一条线段D；判断所述线段D与所述线段C的近似性、连续性以及共线性；如果所述线段D与所述线段D符合近似性、连续性以及共线性，将所述线段D与所述线段C的距离放入二级度量数组内；遍历完所述每一线段组内所有除线段D外的所述最终线段；在所述二级度量数组内，根据最短距离的线段，获取最佳合并线段E；合并所述线段C与最佳合并线段E，获取所述紧条件下的合并线段；遍历所述每一线段组内其余未合并处理的未合并最终线段，采用所述两级迭代处理的方法获取所述未合并最终线段的最佳合并线段；合并所述未合并最终线段和所述未合并最终线段的最佳合并线段，获取所述紧条件下的合并线段；根据所述紧条件下的合并线段，获取导线。优选地，所述根据线段之间的近似性、连续性以及共线性对所述杆塔分块进行线段合并，获取导线，还包括：将所述紧条件下的合并线段分组，获取松本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于可见光图像的输电线路覆冰检测方法，其特征在于，包括：通过二值化对原始图像进行边缘检测获取二值图像；采用边缘检测算子分别从8个不同的方向对所述二值图像进行边缘检测，提取所述二值图像的边缘特征，得到其二值边缘图像；对所述二值边缘图像进行分块处理，获取带有杆塔图像的杆塔分块；根据线段之间的近似性、连续性以及共线性对所述杆塔分块进行线段合并，获取导线；根据所述二值边缘图像中导线的上下边缘像素点之间的差值，计算得出覆冰厚度。

【技术特征摘要】
1.一种基于可见光图像的输电线路覆冰检测方法，其特征在于，包括：通过二值化对原始图像进行边缘检测获取二值图像；采用边缘检测算子分别从8个不同的方向对所述二值图像进行边缘检测，提取所述二值图像的边缘特征，得到其二值边缘图像；对所述二值边缘图像进行分块处理，获取带有杆塔图像的杆塔分块；根据线段之间的近似性、连续性以及共线性对所述杆塔分块进行线段合并，获取导线；根据所述二值边缘图像中导线的上下边缘像素点之间的差值，计算得出覆冰厚度。2.根据权利要求1所述的基于可见光图像的输电线路覆冰检测方法，其特征在于，根据所述二值边缘图像中导线的上下边缘像素点之间的差值，计算得出覆冰厚度之后，还包括：根据覆冰后所述导线的倾角和覆冰前所述导线的倾角，对所述覆冰厚度校正得到精确的覆冰厚度。3.根据权利要求1所述的基于可见光图像的输电线路覆冰检测方法，其特征在于，所述通过二值化对原始图像进行边缘检测获取二值图像，包括：对所述原始图像进行高斯平滑获取高斯核，利用所述高斯核对所述原始图像进行卷积，得到高斯平滑后的图像；利用梯度算子对所述高斯平滑后的图像求导数，获取梯度图像；对所述梯度图像的梯度值进行非极大值抑制，获取像素点局部最大值和像素点局部非极大值；将所述像素点局部非极大值对应的灰度值置零，获取所述二值图像。4.根据权利要求3所述的基于可见光图像的输电线路覆冰检测方法，其特征在于，所述梯度算子为8方向的Prewitt算子或索贝尔算子。5.根据权利要求1所述的基于可见光图像的输电线路覆冰检测方法，其特征在于，对所述二值边缘图像进行分块处理获取带有杆塔图像的杆塔分块，包括：对所述二值边缘图像中的原始线段进行连通结构的Blob分析，获取处理后的最终线段，且每个方向的所述最终线段数量小于或等于128；对所述二值边缘图像进行分块处理，获取分块图像，且所述分块图像中水平分块数为16，垂直分块数为4；分别统计所述分块图像中水平方向、垂直方向、斜上方向以及斜下方向的所述最终线段数量；如果所述分块内水平方向的所述最终线段数量大于3、垂直方向的所述最终线段数量大于3，且斜上方向的所述最终线段数量大于或者等于3，或者所述分块内水平方向的所述最终线段数量大于3、垂直方向的所述最终线段数量大于3且斜下方向的所述最终线段数量大于或者等于3，则判定所述分块内存在杆塔；所述水平方向为-10°～10°；所述垂直方向为大于85°或者小于-85°；所述斜上方向为10°～85°；所述斜下方向为-85°～-10°。6.根据权利要求1所述的基于可见光图像的输电线路覆冰检测方法，其特征在于，所述根据线段之间的近似性、连续性以及共线性对所述杆塔分块进行线段合并，获取导线，包括：根据所述最终线段的方向和角度，对所述最终线段分六个方向分组，获取紧条件下的线段组，所述紧条件下的线段组包括：水平线段组、上偏水平线段组、上偏垂直线段组、下偏水平线段组、下偏垂直线段组、垂直线段组；对每一线段组采用两级迭代处理的方法进行搜索，获取最佳合并线段；所述两级迭代处理的方法包括：遍历所述每一线段组内所有未合并处理的所述最终线段，读取一条线段A，所述线段A的长度为L1；遍历所述每一线段组内所有除线段A外的所述最终线段，读取另一条线段S，所述线段S的长度为L2；获取所述线段A与线段S之间的距离L；如果符合L≤2×min(L1,L2)，则判定所述线段A与线段S有近似性；获取所述线段A与水平方向的夹角θ1、所述线段S与水平方向的夹角θ2和角度阈值θthreshold；如果符合|θ1-θ2|≤θthreshold，则判定所述线段A与线段S有连续性；获取所述线段A的宽度line1_width、...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘浩，于虹，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南,53