一种基于投影曲线分析的绝缘子自爆缺陷检测方法技术

本发明专利技术一种基于投影曲线分析的绝缘子自爆缺陷缺陷检测方法，在通过无人机获取绝缘子原始图像中提取出绝缘子串基础上，利用局部纹理特征的超像素分割方法，对灰度图像进行超像素分割，确定绝缘子串候选区域，利用霍夫变换对绝缘子串候选区域进行角度矫正，得到待检测绝缘子串的目标区域，计算波峰段之间绝缘子掩码中像素值的像素占比，对绝缘子串区域进行自爆缺陷故障检测，通过垂直投影法定位识别能够准确地识别出绝缘子串故障点，最后通过垂直投影法定位识别能够准确地识别出绝缘子串故障点，提高绝缘子故障点的识别率与准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于投影曲线分析的绝缘子自爆缺陷检测方法
本专利技术涉及高压线绝缘子缺陷故障诊断领域，特别是涉及一种基于投影曲线分析的绝缘子自爆缺陷检测方法。
技术介绍
在输电线路运行时，绝缘子是一种特殊的绝缘控件，其对输电线路的安全、稳定运行起到重要作用。然而，因绝缘子长期暴露在野外，受自然环境和沉重的机械负荷的影响，绝缘子极其容易发生自爆、破损等故障问题。一旦绝缘子发生故障，就会对输电线路的运行安全产生隐患，严重时会降低输电线路的运行周期，甚至会引发供电中断，发生大范围停电的事故，造成巨大的财产损失。故定期对绝缘子状况进行监测，能有效发现绝缘子故障并及时处理更换，对电力系统的安全运行具有重要的意义。传统的高压输电设备巡检方式主要以人工巡检为主，这种巡检方式效率低，一些视野盲区无法检测到，并且电力工人需要攀爬电塔，劳动强度太大，安全性低。目前，利用无人机(UAV)进行高压线路设备巡检和维护的技术在发达国家已经相对成熟，该技术极大降低了工人的劳动成本和劳动强度，提高了工作效率。相较于传统的人工登杆巡检方式，利用无人机进行巡线拍摄，根据图像处理技术对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于投影曲线分析的绝缘子自爆缺陷检测方法，其特征是，它包括以下步骤：/n①通过无人机拍摄高架塔输电线路上的待检测的绝缘子串，获得待检测的绝缘子串原始图像，所述待检测的绝缘子串原始图像包括绝缘子串及其背景信息，所述的绝缘子串是由形状、大小一致的绝缘子通过芯棒串接在一起的绝缘子组件；/n②对步骤①中所述的待检测的绝缘子串原始图像进行灰度化处理，得到灰度图像，利用局部纹理特征的超像素分割方法，对所述的灰度图像进行超像素分割，然后，结合自适应阈值法和图像形态学运算，确定绝缘子串候选区域，且将绝缘子串候选区域保存在集合I＝{I

【技术特征摘要】
1.一种基于投影曲线分析的绝缘子自爆缺陷检测方法，其特征是，它包括以下步骤：
①通过无人机拍摄高架塔输电线路上的待检测的绝缘子串，获得待检测的绝缘子串原始图像，所述待检测的绝缘子串原始图像包括绝缘子串及其背景信息，所述的绝缘子串是由形状、大小一致的绝缘子通过芯棒串接在一起的绝缘子组件；
②对步骤①中所述的待检测的绝缘子串原始图像进行灰度化处理，得到灰度图像，利用局部纹理特征的超像素分割方法，对所述的灰度图像进行超像素分割，然后，结合自适应阈值法和图像形态学运算，确定绝缘子串候选区域，且将绝缘子串候选区域保存在集合I＝{I1,I2,...,In}，其中n为候选区域个数；
③利用霍夫变换对步骤②中所述的绝缘子串候选区域进行角度矫正，得到矫正后的图像，并对各个候选区域进行垂直投影，得到投影曲线图，分析所得曲线图，得到待检测绝缘子串的目标区域，具体包括：
3.1)利用随机一致采样拟合候选区域的主轴直线，通过旋转候选区域主轴到水平方向，且开始遍历绝缘子串候选区域集合I，已知由步骤②所得绝缘子串候选区域图像为二值图像，可知像素点所对应的像素值只有{0，255}两个值，将绝缘子候选区域图像掩码中像素点值为255的像素点按垂直方向累积投影，得到投影曲线，像素累积公式如下：



式中S(x)代表每一列方向绝缘子串候选区域图像掩码非0像素值的累积函数，(i,x)为图像上的像素点坐标，I(i,x)表示第k候选区域图像像素点(i,x)的像素值，r为图像掩码二维矩阵沿水平方向所对应的最大行数；
3.2)为了确定候选区域为绝缘子串，需设定符号判定函数为sgn(x)，并计算差分量函数ΔS(x)＝S(x+1)-S(x)，用于寻找投影曲线波峰。符号判定函数公式如下：



当sgn(x)＝0时，表明部分投影曲线存在小部分直线段，这样不便于提取投影曲线波峰值，这时将sgn(x)进行反向遍历，若sgn(x+1)≥0，则设定sgn(x)＝1，否则设定sgn(x)＝-1；此时就修正了原本sgn(x)＝0的值，以便于后期提取投影曲线的波峰值；
对sgn(x)进行正向遍历，可知当sgn(x+1)-sgn(x)＝-2时，(x,S(x))即为投影曲线所对应的一个波峰值坐标；将所有波峰的像素点横坐标保存到集合xpoint＝{x1,x2...xn}中，其中n为波峰个数；计算集合xpoint中所有波峰点的平均投影累积值SX_avgs，以及找到最大投影累积值SX_max；波峰点平均投影累积值SX_avgs和最大投影累积值SX_max分别为:

SX_max＝max(S(xi))
设定波峰阈值th＝0.75*SX_avgs+0.25*SX_max，将所有S(x)＜th的波峰点舍去，更新集合xpoint与波峰均值SX_avgs；计算波峰值方差D2，其公式如下:



式中，D2表示波峰点方差，n代表波峰点个数；
设定方差阈值Dth＝5，候选区域判决式有：



若候选区域为绝缘子串区域则继续往下执行，若候选区域为非绝缘子串区域则，返回上述步骤②将k值加1继续执行；
④计算波峰段之间绝缘子掩码中像素值的像素占比，对步骤③中得到的绝缘子串区域进行自爆缺陷故障检测，具体包括：从绝缘子形态波状结构考虑，当候选区域为绝缘子串时，图像经过垂直投影后，按照一定的准则寻找出两个波峰段之间的突变作为绝缘子出现自爆缺陷的位置；由波峰点序列(x1,x2,...xn)，设波峰段之...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨威，潘永贺，宋人杰，李英杰，顾志伟，洪宬，
申请(专利权)人：衢州光明电力投资集团有限公司赋腾科技分公司，东北电力大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33