[發明專利]一種利用視頻圖像處理技術計算輸電線路覆冰厚度的方法

無效

• 申請號: 200810240412.7
• 申請日: 2008-12-19
• 公開（公告）號: CN101430195A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發明（設計）人: 孫鳳杰;王鶴;范杰清
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06;G06T7/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司
• 代理人: 史雙元

技術領域

本發明屬于數字視頻圖像處理及輸電線路在線監測技術領域。涉及對輸電線路進行在線監測時的視頻圖像的識別和計算，包括對輸電線路視頻圖像的采集、灰度變換、圖像分割、濾波、區域標記、像素計算等一系列圖像處理和識別技術，能夠對覆冰輸電線路視頻圖像進行自動處理和識別，以及各條輸電導線覆冰厚度的計算，并可進行超限報警，是基于遠程數字視頻圖像處理技術的輸電線路覆冰厚度識別和計算的一種利用視頻圖像處理技術計算輸電線路覆冰厚度的方法。

背景技術

目前在電力輸電線路在線監測系統中，對輸電線路覆冰厚度識別和計算的一般方法是：根據輸電線路導線覆冰后的重量變化、環境溫度、濕度、雨量、風速、風向、氣壓等電氣特征，建立相應的數學模型，分析計算輸電導線的覆冰情況并給出除冰預警信號，還有一些監測系統根據測得的電氣參數并參考現場視頻進行人工的綜合判斷。這種方法雖然能夠基本把握輸電線路的覆冰狀況，減少事故的發生，但它的設備復雜，需要采集的參數較多，處理過程也比較復雜，而且受天氣變化的影響測得的各種參數也不是十分的準確。采用數字視頻圖像處理與識別技術監測輸電線路的覆冰狀態，是一種非常直觀、簡便的輸電線路覆冰厚度識別和計算方法。國內外有些學者已經開始這方面的研究，有文獻報道：基于DSP數字信號處理器，采用sobel邊緣檢測和hough變換相結合的方式，對覆冰輸電線路圖像進行預處理，并根據一定的識別算法得出輸電線路的覆冰厚度。但這種方法沒有考慮到所監測輸電線路中多條輸電導線的覆冰情況，具有一定的局限性。

本發明基于遠程數字視頻圖像處理技術，以傳送到監控中心的輸電線路視頻流中截取的數字圖像為研究對象，采用一種新的算法區分一幅圖像中的多條輸電導線，實現對各條輸電導線覆冰厚度的自動識別和計算，使之在任何一條的輸電導線覆冰厚度超出規定的安全范圍時都可進行報警，為保證電力企業生產安全提供了一種新的直觀而準確的手段，有著非常重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的是為了準確的識別和計算出輸電線路的覆冰厚度，提供了基于遠程數字視頻圖像處理技術的輸電線路覆冰厚度的識別和計算的一種利用視頻圖像處理技術計算輸電線路覆冰厚度的方法，其特征在于，該方法以傳送到監控中心的輸電線路視頻流中截取的數字圖像為研究對象，對采集到的數字圖像信息進行圖像處理和識別，采用新的算法進行二維圖像分割和區域標記，以消除天氣變化對圖像對比度的影響和區分一幅圖像中的多條輸電導線，通過分別計算各條輸電導線覆冰的厚度，使系統能夠在任何一條輸電導線覆冰厚度超出規定的安全范圍時報警，為輸電線路的安全運行提供保障。

本發明所采用的技術方案是：1)通過攝像頭采集輸電線路視頻信號、經過視頻服務器將其通過傳輸通道以視頻流的方式實時傳送回監控中心；

2)在監控中心從視頻流中截取所監視的輸電線路的數字圖像，得到監視目標圖像；

3)無覆冰時對輸電線路圖像進行灰度化、二維圖像分割、中值濾波和區域標記的圖像預處理過程，輸入輸電線路導線直徑參數D，對所監測的輸電線路進行像素計算，將處理后的圖像存儲起來并進行標示；

4)對輸電線路圖像繼續進行與無覆冰時相同的圖像處理過程，在進行輸電線路的像素計算時，當像素值大于無覆冰時的15％時，認為所監測的輸電線路有覆冰，并進行標示，繼續進行第5步；否則進行第2步和第4步的過程；

5)對輸電線路圖像進行按列掃描的方式計算出各條輸電導線覆冰前后圖像的像素比值和平均比值，并根據得到的平均比值和已知的輸電線路導線直徑D，計算出各條輸電導線的覆冰厚度；

6)當任何一條輸電導線的覆冰厚度超出規定的安全范圍時進行報警，以便工作人員采取除冰措施；否則重復進行第2、4、5步的過程。

所述監視目標圖像包括：原始的無覆冰輸電線路圖像和覆冰后的輸電線路圖像。

所述的二維圖像分割是采用了基于模擬退火遺傳算法的二維最大類間方差法，對覆冰前后的輸電線路圖像進行二維圖像分割，以消除天氣變化對圖像對比度的影響。

所述中值濾波是為了濾除二維圖像分割后的圖像存在的毛刺。

所述的區域標記是采用八連通標記方法對覆冰前后的輸電線路圖像進行區域標記，以區分出同一幅圖像中的各條輸電導線。

本發明的有益效果是在對輸電線路覆冰狀況進行在線監測過程中，通過對實時的現場視頻圖像的處理和識別，不僅可以直觀、有效的監視到輸電線路的覆冰狀況，而且可以準確地分析計算出各條輸電導線的覆冰厚度，且設備簡單、經濟。

附圖說明

圖1是覆冰輸電線路的原始圖像。

圖2是覆冰輸電線路圖像進行灰度處理的結果圖。