[發明專利]架空線路覆冰厚度的視覺檢測方法

有效

• 申請號: 200910042838.6
• 申請日: 2009-03-11
• 公開（公告）號: CN101556142A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 王耀南;朱江;許海霞;余洪山;譚磊;萬琴;聶鑫;胡淼
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01B11/06
• 分類號: G01B11/06;G06K9/36
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所
• 代理人: 顏 勇

技術領域

本發明屬于機器視覺、電力系統在線監測領域，特指一種架空線路覆冰厚度的視覺檢測方法。

背景技術

覆冰雪作為一種特殊的氣象條件，曾給世界各地許多架空線路的安全造成嚴重影響。1932年在美國首次出現有記錄的架空電線覆冰事故；1998年1月加拿大魁北克、安大略等省遭遇史無前例的冰暴事故，俄羅斯、法國、冰島和日本等都曾發生嚴重冰雪事故。我國受大氣候等影響，冰災事故也頻繁發生。2008年初我國南方出現大面積降雪，架空線上的覆冰造成大量跳閘停電、倒桿(塔)、導線折斷等嚴重事故，對輸電線路的安全運行構成嚴重威脅。為監測架空線上的覆冰情況，及時發現安全隱患，在事故發生前除去架空線上覆冰，有人通過在架空線及電塔上安裝傳感器實時獲取環境溫度、濕度、風速、風向、雨量以及塔桿、絕緣子的傾斜角、風偏角、覆冰導線的重力變化、導線舞動頻率等信息，由專家系統軟件判斷該線路導線的覆冰情況。此方法需要很多傳感器，結構復雜，系統安裝上比較麻煩；專家系統首先需要數學建模，而通常各地的環境信息是迥異的，很難建立一個通用的數學模型，給推廣造成一定難度。另外，有的通過高性能攝像機拍攝現場圖片，人為觀察判斷覆冰的厚度。此方法需人工干預，增加了人的工作量。因此，如何簡單、可靠、快速、自動檢測覆冰厚度是預防覆冰造成架空線路事故的關鍵技術難題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于：針對現有技術存在的問題，提供一種基于視覺檢測架空線路覆冰厚度的方法，能夠簡單、可靠、快速、自動檢測覆冰厚度，從而預防因覆冰造成的架空線路事故。

本發明的技術解決方案如下：

一種架空線路覆冰厚度的視覺檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)通過安裝在現場鐵塔或鐵桿上的帶云臺的定焦攝像機獲取架空線灰度圖像；

2)對所得的架空線灰度圖像進行預處理以獲得高質量圖像；

3)對所述的圖像進行圖像初步聚類，并對聚類區域標記；

4)統計所有聚類區域的大小，即區域包含像素的個數，通過掃描圖像累加同一標記像素數得到，定義閾值T為通過1)～3)步驟人工干預下預先統計獲取的單根沒有覆冰的標準架空線在灰度圖像上所占區域包含的像素數的60％～70％；將小于閾值T的區域與其相鄰的小于閾值T的區域合并為一個區域；當圖像中所有區域的大小均大于閾值T時進行步驟5)，否則繼續執行步驟4)；圖像中最左邊和最右邊的區域不參與區域合并；

5)定義閾值T₀為通過1)～3)步驟人工干預下預先統計獲取的沒有覆冰的標準架空線之間的空區域在灰度圖像上包含的像素數的70％～80％；對于上述步驟4)區域合并的結果，將像素小于閾值T₀的區域認為是不同的架空線，則像素小于閾值T₀的區域的個數即為架空線的數量M；

6)對所得的分割后的整幅圖像，統計所標記的M個區域的像素之和P；再將像素之和P除以架空線所占區域的數量M得到每一個區域的像素數N；將像素數N除以灰度圖像的行數，得到單根架空線在灰度圖像上單行所包含的像素數W；

7)架空線的當前半徑R可由下式計算：

R=R0WW0;]]>

其中，R₀為沒有覆冰的標準架空線的半徑；W₀為通過1)～3)步驟人工干預下預先統計獲取的單根沒有覆冰的標準架空線在灰度圖像上單行所包含的像素數；

8)架空線的覆冰厚度Ice為當前架空線半徑與標準架空線半徑之差：

Ice＝|R-R₀|。

步驟1)中，定焦攝像機安裝在架空線上方，定焦攝像機的光心線與架空線各自在水平面內的投影平行，攝像機的光心延長線與架空線在水平面內的投影成30～60°角，俯視架空線，通過調整云臺，使得架空線處于攝像機成像區域的中間。

步驟2)中的預處理包括：采用中值濾波去噪。

步驟3)中所述的圖像進行圖像初步聚類采用均值平移算法。

所述的均值平移算法中的核函數采用高斯核函數。