輸電線路散股故障檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種輸電線路散股故障檢測(cè)方法，包括以下步驟：A：獲取圖像邊緣圖；B：利得到圖像邊緣圖中的初次暫定直線；C：保留所有與輸電線顏色相同或相近的像素點(diǎn)；D：對(duì)圖像邊緣圖中的干擾直線進(jìn)行首次濾除得到二次暫定直線，對(duì)二次暫定直線中的不完整部分進(jìn)行補(bǔ)充得到三次暫定直線；對(duì)圖像邊緣圖中的干擾直線進(jìn)行再次濾除，最終得到圖像邊緣圖中所有的確定直線即確定輸電線以及確定直線的位置；E：確定輸電線的傳輸方向以及線寬；判定滑動(dòng)窗口是否存在散股隱患及散股故障；G：沿輸電線標(biāo)記出該根輸電線上的確定發(fā)生散股故障的區(qū)域的個(gè)數(shù)。本發(fā)明能夠更為準(zhǔn)確、健壯地定位散股故障區(qū)域，降低判決誤差。
【專利說(shuō)明】
輸電線路散股故障檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種輸電線路散股故障檢測(cè)方法，尤其設(shè)及一種基于融合顏色信息的 邊緣檢測(cè)和梯度方差直方圖分布特性分析的輸電線路散股故障檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，高壓架空輸電線一般采用鋼忍侶絞線。輸電線路在巨大的交變張力、由振動(dòng) 引起的彎曲應(yīng)力和氣溫急劇變化引起的長(zhǎng)期疲勞共同作用下導(dǎo)致材質(zhì)脆變，在雷擊、電氣 閃絡(luò)的作用下引起表面損傷，從而不可避免地造成高壓架空輸電線產(chǎn)生散股缺陷，嚴(yán)重威 脅導(dǎo)線本身及其送變電設(shè)備和人身安全。傳統(tǒng)的人工巡檢只通過(guò)對(duì)輸電線進(jìn)行目測(cè)來(lái)判斷 是否存在故障，運(yùn)種方法效率低，漏檢率高，且受到地理環(huán)境的限制，難W對(duì)輸電線故障進(jìn) 行有效的檢測(cè)，而直升機(jī)具有高效、靈活和不受地理環(huán)境限制的特點(diǎn)，很多發(fā)達(dá)國(guó)家逐步采 用無(wú)人機(jī)巡航電力線的方法來(lái)進(jìn)行智能巡檢。為了提高線路巡檢的自動(dòng)化水平，圖像處理 技術(shù)在電力巡檢領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，如何利用巡航圖像快速定位并檢測(cè)到故障 位置具有非常顯著的價(jià)值。
[0003] 經(jīng)對(duì)現(xiàn)有的檢測(cè)方法的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，對(duì)于輸電線路故障缺陷的診斷方法國(guó)內(nèi)外 研究較少，其中重慶大學(xué)蔣興良在《基于優(yōu)化Gabor濾波器的輸電導(dǎo)線斷股圖像檢測(cè)》提出 了一種利用Gabor濾波器分析導(dǎo)線斷股頻譜特性的方法來(lái)識(shí)別斷股故障；日本的IsMno R 和Tsutsumi Dr F在《CRIEPI's aerial inspection of transmission conductor》中利用 電力線的亮度和形狀判斷電力線的損傷情況。可W看出現(xiàn)有的基于圖像分析的散股自動(dòng)檢 測(cè)方法，大多數(shù)依賴紋理斜率分布的判決模型，取得了較好的檢測(cè)效果。然而，運(yùn)些自動(dòng)檢 測(cè)方法通常采用簡(jiǎn)單的Sobel等灰度梯度算子來(lái)定位邊緣，在光照和背景噪聲干擾下魯棒 性有所降低。同時(shí)，運(yùn)些方法在采用紋理斜率分布的判決模型時(shí)，簡(jiǎn)單地通過(guò)觀測(cè)斜率的正 負(fù)取值來(lái)判決散股故障，數(shù)值的不穩(wěn)定性易造成誤判斷，而且無(wú)法提供散股故障的置信度 度量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種輸電線路散股故障檢測(cè)方法，基于融合顏色信息的邊緣 檢測(cè)和梯度方差直方圖分布特性分析，比傳統(tǒng)的基于梯度算子的邊緣定位更為準(zhǔn)確，能夠 更健壯地定位散股故障區(qū)域，降低判決誤差。
[0005] 本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0006] -種輸電線路散股故障檢測(cè)方法，依次對(duì)組成輸電線檢測(cè)視頻的各帖圖像執(zhí)行W 下步驟：
[0007] A:按照設(shè)定的邊緣檢測(cè)闊值，對(duì)圖像進(jìn)行化nny邊緣檢測(cè)獲取圖像邊緣圖；
[000引B:利用化U曲變化檢測(cè)法對(duì)圖像邊緣圖進(jìn)行檢測(cè)，得到圖像邊緣圖中的初次暫定 直線，即暫定輸電線；
[0009] C:獲取圖像中各個(gè)像素點(diǎn)的顏色信息，根據(jù)輸電線顏色信息及設(shè)定的顏色信息闊 值，判斷圖像中各個(gè)像素點(diǎn)是否為與輸電線顏色相同或相近的像素點(diǎn)，并保留所有與輸電 線顏色相同或相近的像素點(diǎn)；
[0010] D:通過(guò)將步驟B中得到的初次暫定直線中的像素點(diǎn)與步驟C中得到的所有與輸電 線顏色相同或相近的像素點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)圖像邊緣圖中的干擾直線進(jìn)行首次濾除，得到圖 像邊緣圖中的二次暫定直線，并對(duì)二次暫定直線中的不完整部分進(jìn)行補(bǔ)充，得到圖像邊緣 圖中的=次暫定直線;再利用=次暫定直線的長(zhǎng)度判斷該=次暫定直線是否為干擾直線， 并對(duì)圖像邊緣圖中的干擾直線進(jìn)行再次濾除，最終得到圖像邊緣圖中所有的確定直線即確 定輸電線，W及確定直線的位置；
[0011] 干擾直線分為兩種，一是指初次暫定直線中，與輸電線顏色既不相同也不相近的 像素點(diǎn)所組成的初次暫定直線;二是指=次暫定直線中，所有長(zhǎng)度小于設(shè)定闊值時(shí)的=次 暫定直線；
[0012] E:根據(jù)步驟D中得到的確定直線的位置，確定輸電線的傳輸方向W及線寬；
[0013] F:設(shè)計(jì)滑動(dòng)窗口在確定直線上沿輸電線傳輸?shù)姆较蚍謩e統(tǒng)計(jì)每個(gè)滑動(dòng)窗口內(nèi)輸 電線像素點(diǎn)的梯度方向，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)滑動(dòng)窗口內(nèi)輸電線像素點(diǎn)的梯度值方差，制成統(tǒng)計(jì)直 方圖，若某個(gè)滑動(dòng)窗口內(nèi)輸電線像素點(diǎn)的梯度值方差大于設(shè)定的梯度方差闊值，則判定該 滑動(dòng)窗口所在區(qū)域內(nèi)存在散股隱患;若有連續(xù)若干個(gè)滑動(dòng)窗口都存在散股隱患，那么判定 運(yùn)若干個(gè)滑動(dòng)窗口組成的區(qū)域確定存在散股故障；
[0014] G:根據(jù)步驟F確定散股故障區(qū)域在圖像中所對(duì)應(yīng)的位置，并對(duì)該區(qū)域位置進(jìn)行標(biāo) 記，沿輸電線標(biāo)記出該根輸電線上的確定發(fā)生散股故障的區(qū)域的個(gè)數(shù)。
[0015] 步驟A中，選取80作為低闊值，選取150作為高闊值，對(duì)圖像進(jìn)行化nny邊緣檢測(cè)。
[0016] 步驟B中，化U曲變化檢測(cè)法采用0陽(yáng)NCV2.4.4函數(shù)庫(kù)中的概率化U曲變換函數(shù)。
[0017] 步驟C中，設(shè)定輸電線顏色信息，并W設(shè)定的輸電線顏色信息計(jì)算出顏色信息闊 值，然后分別計(jì)算圖像中各個(gè)像素點(diǎn)與灰度軸的夾角，當(dāng)夾角大于顏色信息闊值時(shí)，判定該 像素點(diǎn)不是與輸電線顏色相近或相同的像素點(diǎn)，當(dāng)夾角小于等于顏色信息闊值時(shí)，判定該 像素點(diǎn)是與輸電線顏色相近或相同的像素點(diǎn)，保留所有與輸電線顏色相同或相近的像素 點(diǎn)，并得到對(duì)應(yīng)的二值圖像。
[001引步驟C中，設(shè)輸電線上各個(gè)像素與RGB顏色空間中的灰度軸的夾角小于5°，即夾角 的余弦值大于0.996, W余弦值為0.996作為顏色信息闊值;然后分別計(jì)算圖像中各個(gè)像素 點(diǎn)與灰度軸的夾角，記像素點(diǎn)的顏色為（R，G，B)，則夾角的余弦值計(jì)算公式為
'若像素點(diǎn)與灰度軸夾角的余弦值大于闊值0.996,則判定該像素點(diǎn) 不是與輸電線顏色相近或相同的像素點(diǎn);若像素點(diǎn)與彩色空間灰度軸夾角的余弦值小于等 于闊值0.996,則判定該像素點(diǎn)是與輸電線顏色相近或相同的像素點(diǎn);然后保留所有與輸電 線顏色相同或相近的像素點(diǎn)，并得到對(duì)應(yīng)的二值圖像，二值圖像中的白色點(diǎn)為可能屬于輸 電線的像素點(diǎn)，黑色點(diǎn)為無(wú)關(guān)的點(diǎn)。
[0019]步驟D中，在對(duì)二次暫定直線中的不完整部分進(jìn)行補(bǔ)充時(shí)，對(duì)處于同一直線上且存 在間隔的多條二次暫定直線，若運(yùn)多條二次暫定直線上的像素點(diǎn)80% W上的像素點(diǎn)的顏色 特點(diǎn)都與輸電線像素點(diǎn)的顏色特點(diǎn)相同或相近，且間隔部分也含有超過(guò)間斷長(zhǎng)度一半的像 素點(diǎn)與輸電線像素點(diǎn)的顏色特點(diǎn)相同或相近的像素點(diǎn)，則認(rèn)為運(yùn)多條二次暫定直線屬于同 一輸電線，其間隔部分為二次暫定直線中的不完整部分，并利用與輸電線像素點(diǎn)的顏色特 點(diǎn)相同或相近的像素點(diǎn)對(duì)間隔部分進(jìn)行補(bǔ)充，最終形成=次暫定直線。
[0020] 步驟D中，利用輸電線為貫穿整幅圖像的長(zhǎng)直線的特點(diǎn)，若=次暫定直線的長(zhǎng)度小 于圖像短邊的二分之一時(shí)，則判斷此S次暫定直線為干擾直線并進(jìn)行濾除，最終得到圖像 邊緣圖中所有的確定直線即確定輸電線。
[0021] 步驟F中，采用5個(gè)像素點(diǎn)長(zhǎng)且寬為輸電線線寬2倍的滑動(dòng)窗口進(jìn)行掃描。
[0022] 步驟F中，梯度方差闊值為400。
[0023] 本發(fā)明利用整合圖像的顏色信息和邊緣信息，對(duì)電力線的邊緣進(jìn)行了加強(qiáng)，使得 電力線邊緣的檢測(cè)比原本只使用單一的梯度信息進(jìn)行的檢測(cè)更健壯更準(zhǔn)確更完整?；趫D 像的顏色信息，可W很大程度上排除形狀類似于電力線但顏色不一致的背景信息，能在較 為復(fù)雜的背景環(huán)境下完整的檢測(cè)出輸電線。通過(guò)對(duì)檢測(cè)出的輸電線進(jìn)行掃描建立統(tǒng)計(jì)直方 圖，根據(jù)其沿線上像素點(diǎn)梯度變化的直方圖分布特性可W準(zhǔn)確地檢測(cè)出輸電線散股故障。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于圖像的顏色信息和梯度方差統(tǒng)計(jì)直方圖，結(jié)合了邊 緣梯度信息，W形狀和顏色兩種特性來(lái)確定輸電線的位置，減小了由于傳統(tǒng)邊緣檢測(cè)算法 得到的邊緣不完整帶來(lái)的影響，使得檢測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確穩(wěn)定，并可大幅度降低除復(fù)雜背景 帶來(lái)的干擾，使輸電線散股的判斷更加健壯，降低了誤判和錯(cuò)判。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1為本發(fā)明的流程示意圖；
[00%]圖2為經(jīng)化nny邊緣檢測(cè)和化U曲變化檢測(cè)后獲取的圖像邊緣圖；
[0027] 圖3為對(duì)原圖進(jìn)行顏色濾波后獲取的可能屬于輸電線的像素點(diǎn)的位置示意圖；
[0028] 圖4經(jīng)步驟D對(duì)輸電線進(jìn)行定位后的結(jié)果示意圖；
[0029] 圖5是輸電線路散股故障檢測(cè)結(jié)果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] W下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作W詳細(xì)的描述：
[0031] 如圖1所示，本發(fā)明所述的輸電線路散股故障檢測(cè)方法，依次對(duì)組成輸電線檢測(cè)視 頻的各帖圖像執(zhí)行W下步驟：
[0032] A:按照設(shè)定的邊緣檢測(cè)闊值，對(duì)圖像進(jìn)行化nny邊緣檢測(cè)獲取圖像邊緣圖。Canny 算法利用了雙闊值算法檢測(cè)和連接邊緣，能夠使檢測(cè)到的邊緣更加完整，本實(shí)施例中，分別 選取80和150作為低闊值和高闊值，對(duì)圖像進(jìn)行化nny邊緣檢測(cè)。
[0033] B:利用化U曲變化檢測(cè)法對(duì)圖像邊緣圖進(jìn)行檢測(cè)，得到圖像邊緣圖中的初次暫定 直線，即暫定輸電線。本實(shí)施例中，Hough變化檢測(cè)法采用0PENCV2.4.4函數(shù)庫(kù)中的概率 化U曲變換函數(shù)。
[0034] C:獲取圖像中各個(gè)像素點(diǎn)的顏色信息，根據(jù)輸電線顏色信息及設(shè)定的顏色信息闊 值，判斷圖像中各個(gè)像素點(diǎn)是否為與輸電線顏色相同或相近的像素點(diǎn)，并保留所有與輸電 線顏色相同或相近的像素點(diǎn)。
[0035] 本實(shí)施例中，根據(jù)輸電線一般均采用灰白色的運(yùn)一特點(diǎn)，設(shè)輸電線上各個(gè)像素與 RGB顏色空間中的灰度軸的夾角小于5°，即夾角的余弦值大于0.996,分別計(jì)算圖像中各個(gè) 像素點(diǎn)與灰度軸的夾角，記像素點(diǎn)的顏色為（R，G，B)，則夾角的余弦值計(jì)算公式為
若像素點(diǎn)與灰度軸夾角的余弦值大于闊值0.996,則判定該像素點(diǎn) 不是與輸電線顏色相近或相同的像素點(diǎn);若像素點(diǎn)與彩色空間灰度軸夾角的余弦值小于等 于闊值0.996,則判定該像素點(diǎn)是與輸電線顏色相近或相同的像素點(diǎn);然后保留所有與輸電 線顏色相同或相近的像素點(diǎn)，并得到對(duì)應(yīng)的二值圖像，二值圖像中的白色點(diǎn)為可能屬于輸 電線的像素點(diǎn)，黑色點(diǎn)為無(wú)關(guān)的點(diǎn)。
[0036] D:通過(guò)將步驟B中得到的初次暫定直線中的像素點(diǎn)與步驟C中得到的所有與輸電 線顏色相同或相近的像素點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)圖像邊緣圖中的干擾直線進(jìn)行首次濾除，得到圖 像邊緣圖中的二次暫定直線，并對(duì)二次暫定直線中的不完整部分進(jìn)行補(bǔ)充，得到圖像邊緣 圖中的=次暫定直線;再利用=次暫定直線的長(zhǎng)度判斷該=次暫定直線是否為干擾直線， 并對(duì)圖像邊緣圖中的干擾直線進(jìn)行再次濾除，最終得到圖像邊緣圖中所有的確定直線即確 定輸電線，W及確定直線的位置。
[0037] 步驟D中，干擾直線分為兩種，一是指初次暫定直線中，與輸電線顏色既不相同也 不相近的像素點(diǎn)所組成的初次暫定直線，例如房頂邊緣等。二是指=次暫定直線中，所有長(zhǎng) 度小于設(shè)定闊值時(shí)的=次暫定直線。
[0038] 在利用化U曲變化檢測(cè)法對(duì)圖像邊緣圖進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，會(huì)因背景干擾而產(chǎn)生干擾直 線，在步驟C所得到的二值圖像中表現(xiàn)為黑色的像素點(diǎn)組成。運(yùn)些干擾直線將嚴(yán)重影響檢測(cè) 精度。因此，本發(fā)明中針對(duì)圖像邊緣圖中的干擾直線進(jìn)行的首次濾除，能夠有效保證檢測(cè)精 度。
[0039] 由于邊緣提取的不完整，會(huì)導(dǎo)致通過(guò)化U曲變化檢測(cè)法檢測(cè)得到的二次暫定直線 不完整，即不能完整地提取出輸電線，將引發(fā)漏檢情況的產(chǎn)生，因此本發(fā)明中還增設(shè)有對(duì)二 次暫定直線中的不完整部分進(jìn)行補(bǔ)充的步驟：
[0040] 在對(duì)二次暫定直線中的不完整部分進(jìn)行補(bǔ)充時(shí)，對(duì)處于同一直線上且存在間隔的 多條二次暫定直線，若運(yùn)多條二次暫定直線上的像素點(diǎn)80% W上的像素點(diǎn)的顏色特點(diǎn)都與 輸電線像素點(diǎn)的顏色特點(diǎn)相同或相近，且間隔部分也含有超過(guò)間斷長(zhǎng)度一半的像素點(diǎn)與輸 電線像素點(diǎn)的顏色特點(diǎn)相同或相近的像素點(diǎn)，則認(rèn)為運(yùn)多條二次暫定直線屬于同一輸電 線，其間隔部分為二次暫定直線中的不完整部分，并利用與輸電線像素點(diǎn)的顏色特點(diǎn)相同 或相近的像素點(diǎn)對(duì)間隔部分進(jìn)行補(bǔ)充，最終形成=次暫定直線。如在步驟C所得到的二值圖 像中，若處于同一直線上且存在間隔的多條二次暫定直線，同時(shí)每條暫定直線上都有超過(guò) 80%的像素點(diǎn)表現(xiàn)為白色，且多條二次暫定直線的間斷部分含有超過(guò)間斷長(zhǎng)度一半W上個(gè) 數(shù)的白色的點(diǎn)，則認(rèn)為間斷是由于邊緣提取不完整造成的，運(yùn)多條二次暫定直線屬于同一 輸電線，并將間斷部分補(bǔ)充完整。
[0041] 由于=次暫定直線中也存在因背景干擾而產(chǎn)生長(zhǎng)度較短的干擾直線，嚴(yán)重影響檢 測(cè)精度，因此本發(fā)明中針對(duì)=次暫定直線中存在的干擾直線進(jìn)行再次濾除。本實(shí)施例中，利 用輸電線一般為貫穿整幅圖像的長(zhǎng)直線的特點(diǎn)，若=次暫定直線的長(zhǎng)度小于圖像短邊的二 分之一時(shí)，則判斷此=次暫定直線為干擾直線并進(jìn)行濾除，最終得到圖像邊緣圖中所有的 確定直線即確定輸電線，使確定直線的定位更為準(zhǔn)確，提高檢測(cè)精度。
[0042] E:根據(jù)步驟D中得到的確定直線的位置，確定輸電線的傳輸方向W及線寬；
[0043] F:設(shè)計(jì)滑動(dòng)窗口在確定直線上沿輸電線傳輸?shù)姆较蚍謩e統(tǒng)計(jì)每個(gè)滑動(dòng)窗口內(nèi)輸 電線像素點(diǎn)的梯度方向，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)滑動(dòng)窗口內(nèi)輸電線像素點(diǎn)的梯度值方差，制成統(tǒng)計(jì)直 方圖，若某個(gè)滑動(dòng)窗口內(nèi)輸電線像素點(diǎn)的梯度值方差大于設(shè)定的梯度方差闊值，則判定該 滑動(dòng)窗口所在區(qū)域內(nèi)存在散股隱患;若有連續(xù)若干個(gè)滑動(dòng)窗口都存在散股隱患，那么判定 運(yùn)若干個(gè)滑動(dòng)窗口組成的區(qū)域確定存在散股故障。
[0044] 本實(shí)施例中，采用了 5個(gè)像素點(diǎn)長(zhǎng)且寬為輸電線線寬2倍的滑動(dòng)窗口進(jìn)行掃描，按 照區(qū)域的位置順序畫(huà)出對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)窗口內(nèi)梯度方差的統(tǒng)計(jì)直方圖，一般認(rèn)為同一輸電線上 的像素點(diǎn)的梯度方向應(yīng)與輸電線的主方向一致，誤差在15° W內(nèi)，即梯度方差應(yīng)該小于225， 為了排除一些背景干擾點(diǎn)帶來(lái)的影響，設(shè)定梯度方差闊值為400,如果一個(gè)區(qū)域內(nèi)像素點(diǎn)的 梯度值方差大于梯度方差闊值，則認(rèn)為運(yùn)個(gè)區(qū)域內(nèi)像素點(diǎn)的梯度方向變化劇烈，存在散股 隱患。如果若干個(gè)連續(xù)位置的滑動(dòng)窗口內(nèi)的梯度方差都存在劇烈變化，那么判定運(yùn)幾個(gè)連 續(xù)位置的滑動(dòng)窗口組成的區(qū)域內(nèi)的輸電線存在異常，發(fā)生了散股故障。
[0045] G:根據(jù)步驟F確定散股故障區(qū)域在圖像中所對(duì)應(yīng)的位置，并對(duì)該區(qū)域位置進(jìn)行標(biāo) 記，沿輸電線標(biāo)記出該根輸電線上的確定發(fā)生散股故障的區(qū)域的個(gè)數(shù)。
[0046] 實(shí)施例1:
[0047] 分別執(zhí)行步驟A至步驟G，對(duì)組成輸電線檢測(cè)視頻的各帖圖像進(jìn)行輸電線檢測(cè)。輸 電線檢測(cè)視頻拍攝了道路上方飛行的小飛機(jī)對(duì)輸電線的巡航過(guò)程，背景環(huán)境主要包括路 面、田地W及房屋。
[004引圖2為經(jīng)化nny邊緣檢測(cè)和化U曲變化檢測(cè)后獲取的圖像邊緣圖，圖3為經(jīng)步驟C處 理后獲取的可能屬于輸電線的像素點(diǎn)的位置示意圖。由圖2可W看出，由于飛機(jī)巡航時(shí)離輸 電線較遠(yuǎn)而且存在抖動(dòng)，導(dǎo)致邊緣線模糊且很難完整地被檢測(cè)到，造成化nny檢測(cè)無(wú)法完整 地提取出輸電線的邊緣。將圖3與圖2進(jìn)行對(duì)比，可W明顯地看出經(jīng)步驟C處理后可W較好地 保留輸電線部分，將直線檢測(cè)中不完整的結(jié)果補(bǔ)充完整，得到準(zhǔn)確的確定直線位置，即輸電 線位置。
[0049] 圖4經(jīng)步驟D對(duì)輸電線進(jìn)行定位后的結(jié)果示意圖，可W看出屋頂，田地的邊緣線經(jīng) 步驟D處理后也被濾除，說(shuō)明在復(fù)雜的背景情況下，本發(fā)明所述的輸電線路散股故障檢測(cè)方 法仍可穩(wěn)定準(zhǔn)確地檢測(cè)出直線。
[0050] 圖5是對(duì)散股的檢測(cè)結(jié)果，散股處都用四邊形框標(biāo)記出，黑色直線標(biāo)識(shí)了輸電線的 上下邊緣。可W看出，利用梯度變化的直方圖特性可W比較準(zhǔn)確地檢測(cè)出發(fā)生散股故障的 部位，并能比較準(zhǔn)確地標(biāo)識(shí)出來(lái)。
[0051] 所有實(shí)驗(yàn)均在PC計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)的參數(shù)為：中央處理器Intel(R)Core(TM) i7-4702MQ CPU@2.20GHz，內(nèi)存8.00GB。
[0052] 實(shí)驗(yàn)表明，較之現(xiàn)有的輸電線定位W及散股檢測(cè)方法，本發(fā)明所采用的融合顏色 信息的緣檢測(cè)方法即步驟D，同時(shí)利用到了輸電線的形狀信息和顏色信息，可W更加準(zhǔn)確完 整地提取出輸電線的位置，實(shí)驗(yàn)中我們截取了航拍視頻中的500帖圖像進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，其中采 用多通道邊緣檢測(cè)方法可W在267帖圖像中無(wú)漏檢地定位出輸電線，而僅采用化nny方法進(jìn) 行邊緣檢測(cè)僅能在217帖圖像無(wú)漏檢地定位出輸電線，可見(jiàn)與傳統(tǒng)的方法相比，尤其是在拍 攝情況不佳、輸電線存在一定的模糊的情況下，能夠使10%左右的圖像中所檢測(cè)到的輸電 線更加完整，減少了漏檢。本發(fā)明通過(guò)統(tǒng)計(jì)梯度方差變化得到的統(tǒng)計(jì)直方圖分布特性，可W 較準(zhǔn)確地判別散股故障，在我們?nèi)斯そo出的10張散股圖像中，可W通過(guò)觀察沿線區(qū)域上梯 度方差的變化，清楚地定位到每幅圖像中散股區(qū)域的起始位置W及終止位置(每幅圖中散 股區(qū)域的個(gè)數(shù)在2~5之間變化），相較于原本利用投影法來(lái)定位異常區(qū)域，無(wú)法準(zhǔn)確定位出 相鄰兩條輸電線上多處故障的問(wèn)題大幅度改進(jìn)，并且本方法不用對(duì)整幅圖片區(qū)域進(jìn)行投 影，只針對(duì)輸電線周圍區(qū)域進(jìn)行投影分析，減少了運(yùn)算量。在實(shí)施例中采用了 637*477的視 頻圖像，若采用投影定位法則需要掃描303849個(gè)像素點(diǎn)，而只沿輸電線區(qū)域檢測(cè)則只需要 掃描172610個(gè)像素點(diǎn)，減少了43.19%的計(jì)算量。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 輸電線路散股故障檢測(cè)方法，其特征在于，依次對(duì)組成輸電線檢測(cè)視頻的各幀圖像 執(zhí)行以下步驟： A:按照設(shè)定的邊緣檢測(cè)閾值，對(duì)圖像進(jìn)行Canny邊緣檢測(cè)獲取圖像邊緣圖； B:利用Hough變化檢測(cè)法對(duì)圖像邊緣圖進(jìn)行檢測(cè)，得到圖像邊緣圖中的初次暫定直線， 即暫定輸電線； C:獲取圖像中各個(gè)像素點(diǎn)的顏色信息，根據(jù)輸電線顏色信息及設(shè)定的顏色信息閾值， 判斷圖像中各個(gè)像素點(diǎn)是否為與輸電線顏色相同或相近的像素點(diǎn)，并保留所有與輸電線顏 色相同或相近的像素點(diǎn)； D:通過(guò)將步驟B中得到的初次暫定直線中的像素點(diǎn)與步驟C中得到的所有與輸電線顏 色相同或相近的像素點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)圖像邊緣圖中的干擾直線進(jìn)行首次濾除，得到圖像邊 緣圖中的二次暫定直線，并對(duì)二次暫定直線中的不完整部分進(jìn)行補(bǔ)充，得到圖像邊緣圖中 的三次暫定直線;再利用三次暫定直線的長(zhǎng)度判斷該三次暫定直線是否為干擾直線，并對(duì) 圖像邊緣圖中的干擾直線進(jìn)行再次濾除，最終得到圖像邊緣圖中所有的確定直線即確定輸 電線，以及確定直線的位置； 干擾直線分為兩種，一是指初次暫定直線中，與輸電線顏色既不相同也不相近的像素 點(diǎn)所組成的初次暫定直線;二是指三次暫定直線中，所有長(zhǎng)度小于設(shè)定閾值時(shí)的三次暫定 直線； E:根據(jù)步驟D中得到的確定直線的位置，確定輸電線的傳輸方向以及線寬； F:設(shè)計(jì)滑動(dòng)窗口在確定直線上沿輸電線傳輸?shù)姆较蚍謩e統(tǒng)計(jì)每個(gè)滑動(dòng)窗口內(nèi)輸電線 像素點(diǎn)的梯度方向，并統(tǒng)計(jì)每個(gè)滑動(dòng)窗口內(nèi)輸電線像素點(diǎn)的梯度值方差，制成統(tǒng)計(jì)直方圖， 若某個(gè)滑動(dòng)窗口內(nèi)輸電線像素點(diǎn)的梯度值方差大于設(shè)定的梯度方差閾值，則判定該滑動(dòng)窗 口所在區(qū)域內(nèi)存在散股隱患；若有連續(xù)若干個(gè)滑動(dòng)窗口都存在散股隱患，那么判定這若干 個(gè)滑動(dòng)窗口組成的區(qū)域確定存在散股故障； G:根據(jù)步驟F確定散股故障區(qū)域在圖像中所對(duì)應(yīng)的位置，并對(duì)該區(qū)域位置進(jìn)行標(biāo)記，沿 輸電線標(biāo)記出該根輸電線上的確定發(fā)生散股故障的區(qū)域的個(gè)數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路散股故障檢測(cè)方法，其特征在于:所述的步驟A中，選 取80作為低閾值，選取150作為高閾值，對(duì)圖像進(jìn)行Canny邊緣檢測(cè)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路散股故障檢測(cè)方法，其特征在于：所述的步驟B中， Hough變化檢測(cè)法采用0PENCV2.4.4函數(shù)庫(kù)中的概率Hough變換函數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路散股故障檢測(cè)方法，其特征在于:所述的步驟C中，設(shè) 定輸電線顏色信息，并以設(shè)定的輸電線顏色信息計(jì)算出顏色信息閾值，然后分別計(jì)算圖像 中各個(gè)像素點(diǎn)與灰度軸的夾角，當(dāng)夾角大于顏色信息閾值時(shí)，判定該像素點(diǎn)不是與輸電線 顏色相近或相同的像素點(diǎn)，當(dāng)夾角小于等于顏色信息閾值時(shí)，判定該像素點(diǎn)是與輸電線顏 色相近或相同的像素點(diǎn)，保留所有與輸電線顏色相同或相近的像素點(diǎn)，并得到對(duì)應(yīng)的二值 圖像。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的輸電線路散股故障檢測(cè)方法，其特征在于:所述的步驟C中，設(shè) 輸電線上各個(gè)像素與RGB顏色空間中的灰度軸的夾角小于5°，即夾角的余弦值大于0.996， 以余弦值為0.996作為顏色信息閾值;然后分別計(jì)算圖像中各個(gè)像素點(diǎn)與灰度軸的夾角，記 像素點(diǎn)的顏色為(R，G，B)，則夾角的余弦值計(jì)算公式為封象素點(diǎn)與 灰度軸夾角的余弦值大于閾值0.996,則判定該像素點(diǎn)不是與輸電線顏色相近或相同的像 素點(diǎn);若像素點(diǎn)與彩色空間灰度軸夾角的余弦值小于等于閾值0.996,則判定該像素點(diǎn)是與 輸電線顏色相近或相同的像素點(diǎn)；然后保留所有與輸電線顏色相同或相近的像素點(diǎn)，并得 到對(duì)應(yīng)的二值圖像，二值圖像中的白色點(diǎn)為可能屬于輸電線的像素點(diǎn)，黑色點(diǎn)為無(wú)關(guān)的點(diǎn)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路散股故障檢測(cè)方法，其特征在于:所述的步驟D中，在 對(duì)二次暫定直線中的不完整部分進(jìn)行補(bǔ)充時(shí)，對(duì)處于同一直線上且存在間隔的多條二次暫 定直線，若這多條二次暫定直線上的像素點(diǎn)80%以上的像素點(diǎn)的顏色特點(diǎn)都與輸電線像素 點(diǎn)的顏色特點(diǎn)相同或相近，且間隔部分也含有超過(guò)間斷長(zhǎng)度一半的像素點(diǎn)與輸電線像素點(diǎn) 的顏色特點(diǎn)相同或相近的像素點(diǎn)，則認(rèn)為這多條二次暫定直線屬于同一輸電線，其間隔部 分為二次暫定直線中的不完整部分，并利用與輸電線像素點(diǎn)的顏色特點(diǎn)相同或相近的像素 點(diǎn)對(duì)間隔部分進(jìn)行補(bǔ)充，最終形成三次暫定直線。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路散股故障檢測(cè)方法，其特征在于:所述的步驟D中，利 用輸電線為貫穿整幅圖像的長(zhǎng)直線的特點(diǎn)，若三次暫定直線的長(zhǎng)度小于圖像短邊的二分之 一時(shí)，則判斷此三次暫定直線為干擾直線并進(jìn)行濾除，最終得到圖像邊緣圖中所有的確定 直線即確定輸電線。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路散股故障檢測(cè)方法，其特征在于:所述的步驟F中，采 用5個(gè)像素點(diǎn)長(zhǎng)且寬為輸電線線寬2倍的滑動(dòng)窗口進(jìn)行掃描。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸電線路散股故障檢測(cè)方法，其特征在于:所述的步驟F中，梯 度方差閾值為400。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK105957073SQ201610267772
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月27日
【發(fā)明人】張小斐, 郭志民, 郭祥富, 吳博, 萬(wàn)迪明, 楊磊, 譚磊, 毛泰奇, 胡軍星
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院, 國(guó)家電網(wǎng)公司