[發(fā)明專利]基于仿射不變矩的電氣化鐵路絕緣子片間異物污染故障檢測方法

有效

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• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102737252A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉志剛;楊紅梅;韓志偉;韓燁
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G01R31/00
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是電氣化鐵路接觸網(wǎng)絕緣子片間異物污染故障檢測領(lǐng)域，包括圖像圖元的快速分類，故障的準(zhǔn)確識別定位領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在接觸網(wǎng)懸掛裝置中，絕緣瓷瓶起著隔離其帶電部分與非絕緣部分的重要作用。由于其長期曝露在外，會受到一定程度的污染，包括塵土，機車路過濺起的石子等。同時石子等異物長時間夾在絕緣瓷瓶間，可能導(dǎo)致瓷片出現(xiàn)裂痕，甚至破損等不良狀態(tài)。這些不良狀態(tài)將降低其絕緣性能，嚴(yán)重時會危害人員安全，造成跳閘事故。因此，有必要檢查絕緣瓷瓶有無異物污染故障。

目前我國鐵路供電部門對絕緣子瓷瓶的檢查主要為人工方式，定期對絕緣子進行清掃和逐個檢查。這種方式效率低，很難實時監(jiān)控絕緣子狀態(tài)，因此有必要研究絕緣子實時自動檢測方法。目前，整個弓網(wǎng)系統(tǒng)中的圖像監(jiān)控及分析研究主要集中于受電弓的識別定位和故障檢測以及接觸網(wǎng)的幾何參數(shù)檢測上。陳維榮等研究了基于邊緣提取、形態(tài)學(xué)圖像處理等方法的受電弓滑板狀態(tài)監(jiān)測[陳維榮，馮倩，張健，等.受電弓滑板狀態(tài)監(jiān)測的圖像目標(biāo)提取[J].西南交通大學(xué)學(xué)報.2010，45（1）：59-64.]。馬莉等利用同態(tài)濾波和邊緣檢測分析了受電弓定位問題[馬莉，王澤勇，高曉蓉，等.圖像處理技術(shù)在受電弓滑板檢測中的應(yīng)用[J].機車電傳動.2009（05）：52-53]。馮倩等利用邊緣檢測和形態(tài)學(xué)圖像處理進行受電弓滑板的磨耗測量[馮倩，陳維榮，王云龍，等.受電弓滑板磨耗測量算法的研究[J].鐵道學(xué)報.2010，32（1）：109-113.]。韓志偉等研究了利用CCDP變換進行受電弓裂紋檢測的方法[韓志偉，劉志剛，陳坤峰，等.基于二代曲波系數(shù)定向映射的受電弓滑板裂紋檢測技術(shù)[J].鐵道學(xué)報.2011（11）：63-69.]。Niwakawa等人研究了利用小型化圖像檢測設(shè)備進行弓網(wǎng)檢測[Niwakawa?M，Onda?T，KinoshitaN.Stereo?Vision?Based?Measurement?of?Intersections?of?Overhead?Contact?wires?and?Pantograph?of?KYUSHUSHINKANSEN[J].IEEJ?Transactions?on?Industry?Applications.2007，127(2)：118-123.]。牛大鵬等研究了利用非接觸式方法對接觸網(wǎng)進行幾何參數(shù)檢測的方法[牛大鵬.非接觸式接觸網(wǎng)幾何參數(shù)檢測系統(tǒng)研究[D].西南交通大學(xué)，2008.]。范虎偉研究了利用圖像處理方法對接觸線定位器定位坡度進行檢測[范虎偉，卞春華，朱挺，等.非接觸式接觸網(wǎng)定位器坡度自動檢測技術(shù)[J].計算機應(yīng)用.2010，30（S2）：102-103.]。楊翠茹利用圖像的灰度共生矩檢測和定位電力系統(tǒng)中的絕緣子[楊翠茹.基于紋理特征的絕緣子檢測方法[J].電氣技術(shù).2010（7）：46-48.]。但由于接觸網(wǎng)懸掛裝置圖像過于復(fù)雜，目前國內(nèi)外通過圖像處理方法進行絕緣瓷瓶故障分析與檢測的研究甚少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于圖像處理理論方法的電氣化鐵路絕緣子片間異物污染故障的自動識別與定位方法，使之通過將復(fù)雜圖像分類，簡化背景，克服全局圖像中絕緣子識別定位困難的問題，提高檢測的效率和準(zhǔn)確性。

本發(fā)明采用的技術(shù)是：基于仿射不變矩的電氣化鐵路絕緣子片間異物污染故障檢測方法，利用Hough變換線段檢測將檢測圖像分為桿狀物類和絕緣子類；應(yīng)用仿射不變矩識別并精確定位絕緣子類中的絕緣子；對提取的絕緣子進行角度校正，膨脹運算操作，局部對比度調(diào)節(jié)等預(yù)處理；求取預(yù)處理后絕緣子的灰度統(tǒng)計曲線圖，根據(jù)灰度圖中條帶寬度判斷并定位絕緣子故障。

將拍攝采集的圖像儲存在圖像庫中。由于實際圖像內(nèi)容繁多，而桿狀物并非后續(xù)處理對象，因此首先將檢測圖像的基本圖元大致分為桿狀物和絕緣子兩類，從而使后續(xù)處理對象簡化為絕緣子類，以提高識別和定位的速度與準(zhǔn)確性，同時提高檢測的效率。具體工作如下：

A、全局圖像基本圖元的預(yù)分類

由于傳統(tǒng)Hough變換檢測結(jié)果為直線，本發(fā)明應(yīng)用能得到端點的Hough線段檢測算法。但由于實際圖像曝光不均等原因，導(dǎo)致桿狀物灰度分布不均勻，邊緣對比度低，使得其邊緣不連貫，不清晰，從而導(dǎo)致線段檢測結(jié)果為分布在對應(yīng)邊緣附近的大量小線段。為得到真實端點，需要正確聚類檢測到的小線段。分以下幾步解決上述定位困難的問題：

(1)Hough變換線段檢測得到桿狀物的邊緣線段數(shù)組，儲存各線段數(shù)組和其對應(yīng)的θ值，以及θ數(shù)組的長度L；