基于图像处理的输电线路覆冰检测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于图像处理的输电线路覆冰检测方法及系统，属于输电线路维护技术领域，包括：采集原始图像；对原始图像进行预处理，得到目标图像；提取目标图像中覆冰输电线路的边缘，得到覆冰输电线路轮廓；将覆冰输电线路轮廓分为多个区段，并通过各个区段的覆冰输电线路轮廓直径得出覆冰输电线路平均直径；根据覆冰输电线路平均直径和输电线路实际直径，得出覆冰厚度并输出。本发明专利技术还公开了实现上述方法的系统、设备及存储介质，本发明专利技术示例的技术方案，用于进行输电线路覆冰厚度的检测，安全性高、结果准确，比起目前采用的人工巡检或者无人机巡检，大大降低了成本。

Detection Method and System of Transmission Line Ice Coating Based on Image Processing

The invention discloses a transmission line icing detection method and system based on image processing, which belongs to the technical field of transmission line maintenance, including: collecting the original image; preprocessing the original image to obtain the target image; extracting the edge of the icing transmission line in the target image to obtain the icing transmission line contour; dividing the icing transmission line contour into several sections and connecting them. The average diameter of the iced transmission line can be obtained by the contour diameter of the iced transmission line in each section, and the ice thickness can be obtained and output according to the average diameter of the iced transmission line and the actual diameter of the transmission line. The invention also discloses the system, equipment and storage medium for realizing the above method, and the technical scheme of the example of the invention is used to detect the ice thickness of transmission lines with high security and accurate results, which greatly reduces the cost compared with the manual inspection or UAV inspection currently used.

【技术实现步骤摘要】
基于图像处理的输电线路覆冰检测方法及系统
本专利技术属于输电线路维护
，尤其涉及输电输电线路的维护，具体的说是一种基于图像处理的。
技术介绍
每年冬季时期，输电输电线路很容易出现覆冰现象，尤其是我国的南方，气候寒冷潮湿，输电线路会出现大范围覆冰，容易造成区域停电，同时冬季气温持续偏低的情况下，用电取暖的需求将持续增大，给人民的生产生活造成严重影响。输电输电线路覆冰造成的危害主要有以下几个个方面：杆塔的破坏、输电线路短路跳闸、导线覆冰舞动、脱冰跳跃事故、绝缘子串冰闪事故等。由此可见，输电线路覆冰会造成机械和电气故障。而破坏力最大的是由于覆冰的厚度超过了输电线路的承载能力，导致输电线路出现机械故障，进而导致发生电气故障。为了避免输电线覆冰事故带来的损失，国内外采用了很多方法来防冰除冰。输电输电线路的除冰方法主要有：改变潮流分配融冰、短路融冰、用电磁力为超高压架空输电输电线路除冰；用高频高压激励除冰等。以上方法在实施的时候都有一定的特殊性，对覆冰的程度等特性的依赖性较强，所以需要对覆冰的输电线路进行准确的检测。那么，除冰过程中对覆冰的检测显得尤为重要，目前我国主要通过人工或者直升机(无人机)巡检的方法，但上述方法在实施时存在比较明显的不足，如：前者会出现人力物力成本过高，且危险系数大等问题；后者运用直升机巡检则成本过高。
技术实现思路
为解决上述现有技术的中的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于图像处理的输电线路覆冰检测方法及系统，该方法及系统用于进行输电线路覆冰厚度的检测，安全性高、结果准确、成本低。本专利技术所采用的技术方案为：一方面，提供了一种基于图像处理的输电线路覆冰检测方法，包括：采集原始图像；对原始图像进行预处理，得到目标图像；提取目标图像中覆冰输电线路的边缘，得到覆冰输电线路轮廓；将所述覆冰输电线路轮廓分为多个区段，并通过各个区段的覆冰输电线路轮廓直径得出覆冰输电线路平均直径；根据覆冰输电线路平均直径和输电线路实际直径，得出覆冰厚度并输出。进一步的，所述采集原始图像通过安装在输电线路系统中的成像单元进行。进一步的，所述对原始图像进行预处理，包括：图像灰度化、图像增强和图像滤波。进一步的，所述图像灰度化包括：将构成图像的红色、绿色和蓝色按照其分别的权值进行加权平均作为灰度图像的灰度值。进一步的，所述图像增强包括：扩大图像中输电线路灰度值的范围；采用灰度拉伸函数对图像进行处理。进一步的，所述图像滤波包括：确定目标像素点；在所述目标像素点的邻域确定目标窗口；用所述目标窗口中所有像素点的灰度值的中值代替所述目标像素点的灰度值，得到滤波后图像。进一步的，所述提取目标图像中覆冰输电线路的边缘，得到覆冰输电线路轮廓，包括：将目标图像中的目标轮廓边缘表示为连续闭合曲线；定义目标图像能量函数，求取曲线的演化方程；利用水平集方法模拟初始曲线演化，演化方向与能量下降剃度最大的方向一致，提取最优边缘，得到覆冰输电线路轮廓；其中，定义目标图像能量函数，求取曲线的演化方程时，引进防止水平集函数在迭代运算中偏离符号距离函数的惩罚项。另一方面，本专利技术还提供了一种基于图像处理的输电线路覆冰检测系统，包括：成像单元，配置用于采集原始图像；预处理单元，配置用于对原始图像进行预处理，得到目标图像；轮廓提取单元，配置用于提取目标图像中覆冰输电线路的边缘，得到覆冰输电线路轮廓；运算单元，配置用于得出覆冰输电线路平均直径和覆冰厚度；输出单元，配置用于输出覆冰厚度的结果；其中，运算单元包括运算模块和数据库模块，所述数据库模块用于存储和输出输电线路实际直径数据。另一方面，本专利技术还提供了一种设备，所述设备包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行本专利技术示例的任一种基于图像处理的输电线路覆冰检测方法。另一方面，本专利技术还提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，该程序被处理器执行时实现本专利技术示例的任一种基于图像处理的输电线路覆冰检测方法。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术示例的基于图像处理的输电线路覆冰检测方法，无需出动人力或者直升机、无人机等进行巡检，节省了巡检的成本，同时检测方法科学合理，通过覆冰输电线路平均直径得出覆冰厚度，经试验验证结果准确度高，方案可行性强。2、本专利技术示例的基于图像处理的输电线路覆冰检测方法，对原始图片进行预处理，消除原始图片中的噪声，提高原始图片的清晰度，利于后续步骤的准确识别，提高结果的准确性。3、本专利技术示例的基于图像处理的输电线路覆冰检测方法，所采用的图像灰度化、图像增强和图像滤波方法，使得覆冰导线图像更加容易分辨，而且使用方便，运算速度快，噪声消除也很好，同时也没有其他滤波方法导致的图像变模糊的问题，有效保证检测结果的准确性。4、本专利技术示例的基于图像处理的输电线路覆冰检测方法，在定义目标图像能量函数，求取曲线的演化方程时，引进防止水平集函数在迭代运算中偏离符号距离函数的惩罚项，防止水平集函数在迭代运算中偏离符号距离函数，抗噪性好，而且受初始轮廓的限制更小，边缘检测效果更优。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术实施例的流程图；图2为本专利技术实施例图片预处理的流程图；图3为灰度条示意图；图4为本专利技术实施例图像增强的效果对比图；图5为本专利技术实施例原始图片的图像直方图；图6为本专利技术实施例的原始图片经过图像增强的均衡化后的图像直方图；图7为本专利技术实施例灰度拉伸函数的函数图像；图8为本专利技术实施例图像滤波的效果对比图；图9为本专利技术实施例覆冰导线置入坐标系的示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。如图1所示，本专利技术的一个实施例提供了一种基于图像处理的输电线路覆冰检测方法，包括：S1：采集原始图像；S2：对原始图像进行预处理，得到目标图像；S3：提取目标图像中覆冰输电线路的边缘，得到覆冰输电线路轮廓；S4：将所述覆冰输电线路轮廓分为多个区段，并通过各个区段的覆冰输电线路轮廓直径得出覆冰输电线路平均直径；S5：根据覆冰输电线路平均直径和输电线路实际直径，得出覆冰厚度并输出。S1中，采集原始图像通过安装在输电线路系统中的成像单元进行。具体的成像单元可由高清摄像头构成，通过拍摄图片回传的方式，无需人工或者直升机、无人机进行巡检，节省了巡检的成本，使得覆冰检测的整体成本大幅降低。如图2所示，S2中，对原始图像进行预处理，包括：图像灰度化、图像增强和图像滤波。所述图像灰度化包括：将构成图像的红色、绿色和蓝色按照其分别的权值进行加权平均作为灰度图像的灰度值。通常我们采集到的图像都是彩色图像，即RGB图像。RGB分别表示红色(Red)、绿色(Green)、蓝色(Blue)，用这三种颜色来表示组合形成绝大部分的可见光。当像素的RGB三种颜色的灰度值相同时，就产生了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像处理的输电线路覆冰检测方法，其特征是，包括：采集原始图像；对原始图像进行预处理，得到目标图像；提取目标图像中覆冰输电线路的边缘，得到覆冰输电线路轮廓；将所述覆冰输电线路轮廓分为多个区段，并通过各个区段的覆冰输电线路轮廓直径得出覆冰输电线路平均直径；根据覆冰输电线路平均直径和输电线路实际直径，得出覆冰厚度并输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的输电线路覆冰检测方法，其特征是，包括：采集原始图像；对原始图像进行预处理，得到目标图像；提取目标图像中覆冰输电线路的边缘，得到覆冰输电线路轮廓；将所述覆冰输电线路轮廓分为多个区段，并通过各个区段的覆冰输电线路轮廓直径得出覆冰输电线路平均直径；根据覆冰输电线路平均直径和输电线路实际直径，得出覆冰厚度并输出。2.根据权利要求1所述的基于图像处理的输电线路覆冰检测方法，其特征是，所述采集原始图像通过安装在输电线路系统中的成像单元进行。3.根据权利要求1所述的基于图像处理的输电线路覆冰检测方法，其特征是，所述对原始图像进行预处理，包括：图像灰度化、图像增强和图像滤波。4.根据权利要求3所述的基于图像处理的输电线路覆冰检测方法，其特征是，所述图像灰度化包括：将构成图像的红色、绿色和蓝色按照其分别的权值进行加权平均作为灰度图像的灰度值。5.根据权利要求3所述的基于图像处理的输电线路覆冰检测方法，其特征是，所述图像增强包括：扩大图像中输电线路灰度值的范围；采用灰度拉伸函数对图像进行处理。6.根据权利要求3所述的基于图像处理的输电线路覆冰检测方法，其特征是，所述图像滤波包括：确定目标像素点；在所述目标像素点的邻域确定目标窗口；用所述目标窗口中所有像素点的灰度值的中值代替所述目标像素点的灰度值，得到滤波后图像。7.根据权利要求1所述的基于图像处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海青，吴立刚，陈是同，徐唯耀，梁翀，浦正国，秦婷，余江斌，张天奇，韩涛，曹伟，
申请(专利权)人：安徽继远软件有限公司，国网信息通信产业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34