[發明專利]基于運動背景的絕緣子實時目標識別和跟蹤裝置

有效

• 申請號: 201010576500.1
• 申請日: 2010-12-03
• 公開（公告）號: CN102034244B
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 李超英;林韓;黃鋒;李衛國;王世坤;鄧開清
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;福建省電力有限公司;福建省電力有限公司廈門電業局
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20;G06K9/00
• 代理公司: 福州展暉專利事務所 35201
• 代理人: 陳如濤

技術領域

本發明涉及一種電力系統中絕緣子監測裝置，特別是一種基于運動背景的 絕緣子實時目標識別和跟蹤裝置。

背景技術

絕緣子是架空高壓輸電線路上用于導線與鐵塔絕緣連接的裝置，是用量最 大的絕緣體之一。當絕緣子串中存在低值或零值絕緣子時，在污穢環境、過電 壓，甚至工作電壓下就容易發生閃絡事故，當零值絕緣子被完全擊穿，將引起 絕緣子炸開，是造成輸電線路重大事故的隱患。

目前測量零值絕緣子的方法是定期停電或帶電人工檢測，這些作業需要登 桿逐片檢測，屬于高空作業，受環境影響大，危險性高，勞動強度也大。如果 在地面測量零值絕緣子，準確度不夠高，難以判斷哪一片絕緣子出了問題，針 對該問題本發明項目的科研組發明了一種用于檢測輸電線路絕緣子的飛行機器 人，專利申請號為200810224172.1，其解決了登桿檢測絕緣子的問題，可以極 大減輕勞動強度，具有重大意義。

但該技術尚未解決的技術問題是，飛行機器人的圖像檢測和識別分別安裝 在飛行設備和地面站上，在對目標絕緣子進行識別后，由于其一直處于運動背 景，難以完成對目標絕緣子的跟蹤，搜索范圍大，通信運行時間長，算法運行 速度受限，無法與人體跟蹤同步進行，因此對目標絕緣子的檢測也就難以保證 足夠的準確度和精度。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，而提供能夠提高對目標絕緣 子檢測的準確度和精度的基于運動背景的絕緣子實時目標識別和跟蹤裝置。

本發明是通過以下途徑來實現的：

基于運動背景的絕緣子實時目標識別和跟蹤裝置，包括有飛行機器設備、 地面控制系統和通信模塊，飛行機器設備包括有飛行系統和控制處理裝置，其 結構要點在于，控制處理裝置安裝在飛行系統上，其包括有圖像成像探測部件 及圖像信號處理部件，圖像成像探測部件包括依序電連接的成像裝置、轉換電 路和采集電路，圖像信號處理部件包括有相互連接的圖像預處理裝置和識別跟 蹤處理裝置，采集電路的輸出端與圖像預處理裝置連接，識別跟蹤處理裝置通 過通信模塊與地面控制系統連接；

成像裝置獲取目標絕緣子的視頻圖像，通過轉換電路轉換為數字數據信號， 采集電路采集該數字數據信號后發送給圖像預處理裝置；

圖像預處理裝置接收到采集電路發送過來的信號后，將圖像進行灰度化處 理，然后進行中值濾波，將圖像平滑化，之后再進行直方圖均衡化處理，增強 圖像對比度；

識別跟蹤處理裝置包括有提取裝置、絕緣子運動行為數學模型、預測裝置、 判斷處理裝置；提取裝置對預處理過的圖像進行紋理特征提取，根據提取的目 標絕緣子的紋理特征對絕緣子進行檢測；獲取絕緣子運動區域的數據，根據絕 緣子運動行為數學模型對目標絕緣子進行跟蹤，預測裝置根據數學模型的設置 要求對絕緣子重心在下一幀圖案進行預測，判斷處理裝置接收下一幀圖像，并 判斷預測得到的絕緣子重心是否落在下一幀圖像檢測到的絕緣子的跟蹤窗口 內，如果是，則認定上一幀中的絕緣子和下一幀的絕緣子相匹配，之后根據新 得到的測量值對系統狀態進行跟蹤。

本發明將目標絕緣子探測得到的圖像的處理安裝在飛行機器設備上，實現 基于運動分析的絕緣子檢測只在視頻窗口中的小區域內進行檢測，大大減小了 通信傳輸時間，提高算法運行速度，另外，準確的跟蹤減小了對目標絕緣子的 搜索范圍，使得絕緣子的檢測與人體跟蹤幾乎是同步進行，達到了準確跟蹤絕 緣子的目的，保證了檢測絕緣子的準確度和精度。

本發明可以進一步具體為：

控制處理裝置還包括有伺服控制部件，其包括控制電路和力矩電機，控制 電路的輸出端與力矩電機的輸入端連接，控制電路的信號接收端與圖像信號處 理部件連接。

控制處理裝置提供一個在空間穩定不變的方向基準，當圖像成像探測部件 將采集到的圖像信息傳送給退昂信號處理部件后，圖像信號處理部件根據所的 圖像信息處理結果輸出兩路目標角誤差信息，經控制電路的功率放大器形成控 制電流輸送給力矩電機，力矩電機輸出與目標角誤差成比例的力矩作用給飛行 系統，從而形成對目標絕緣子的兩個自由度跟蹤，并將跟蹤的結果及原始圖像 通過通信模塊傳送給地面控制系統。這樣，能夠使飛行機器設備準確飛臨待測 的目標絕緣子上空，并與目標絕緣子保持最佳測量距離，避免了因飛行的不穩 定造成目標設備與飛行設備的相互干擾和碰撞，造成不必要的損失。