[發(fā)明專利]一種基于稀疏表示的絕緣子掉串缺陷檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610989717.2
• 申請日: 2016-11-10
• 公開（公告）號: CN106778734B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔克彬;袁和金;牛為華
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)（保定）
• 主分類號: G06K9/32
• 分類號: G06K9/32;G06K9/34;G06K9/44;G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 石家莊開言知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 13127
• 代理人: 喻慧玲

本發(fā)明為一種基于稀疏表示的絕緣子掉串缺陷檢測方法，首先使用圖像分割算法對拍攝到的原始含絕緣子串的圖像進(jìn)行圖像分割，剔除積雪及輸電線等背景干擾，將圖像分割成多個(gè)互不聯(lián)通的區(qū)域；然后，將這些互不聯(lián)通的區(qū)域與絕緣子串庫中的絕緣子進(jìn)行ASIFT匹配，匹配點(diǎn)個(gè)數(shù)高于設(shè)定閾值的即為絕緣子串區(qū)域；接著，將識別出的絕緣子串區(qū)域進(jìn)行絕緣子單盤片分割，得到多個(gè)絕緣子小盤片；最后，利用稀疏表示分類器對每個(gè)絕緣子小盤片進(jìn)行分類標(biāo)識，識別單個(gè)小盤片是否存在掉串缺陷，并在原始圖像中進(jìn)行定位標(biāo)識。相比其他方法具有更高的識別精度、且缺陷定位準(zhǔn)確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及輸電線路零配件檢測的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于稀疏表示的絕緣子掉串缺陷檢測方法。

背景技術(shù)

絕緣子是一種特殊的絕緣控件，能夠在架空輸電線路中起到重要作用。早年間絕緣子多用于電線桿，慢慢發(fā)展于高型高壓電線連接塔的一端掛了很多盤狀的絕緣體，它是為了增加爬電距離的，通常由玻璃或陶瓷制成，就叫絕緣子。絕緣子不應(yīng)該由于環(huán)境和電負(fù)荷條件發(fā)生變化導(dǎo)致的各種機(jī)電應(yīng)力而失效，否則絕緣子就不會(huì)產(chǎn)生重大的作用，如時(shí)有發(fā)生的掉串缺陷，是外觀破損的典型代表，就會(huì)損害整條線路的使用和運(yùn)行壽命。定期進(jìn)行絕緣子缺陷檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果及時(shí)對其進(jìn)行更換可有效防止因絕緣子損壞而導(dǎo)致的輸電線路重大事故的發(fā)生，避免巨大的經(jīng)濟(jì)損失。以前對絕緣子進(jìn)行檢測維護(hù)需要大量的人力進(jìn)行沿著輸電線路進(jìn)行檢測，耗費(fèi)大量的時(shí)間和金錢，隨著電子圖像處理的發(fā)展，運(yùn)用圖像處理技術(shù)對絕緣子進(jìn)行分析處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測絕緣子缺陷，可有效降低工作人員負(fù)擔(dān)，對輸電線路自動(dòng)巡檢具有現(xiàn)實(shí)意義，但已有檢測技術(shù)存在精度低、缺陷定位不準(zhǔn)確的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種不受絕緣子串大小及朝向的影響，具有較高的魯棒性和實(shí)用性，相比其他方法具有更高的識別精度、且缺陷定位準(zhǔn)確的基于稀疏表示的絕緣子掉串缺陷檢測方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)手段是：

一種基于稀疏表示的絕緣子掉串缺陷檢測方法，包括以下步驟：

第一步，手工提取多個(gè)絕緣子可見光圖像的單個(gè)盤片組成樣本庫，包括正常無故障及帶有掉串缺陷的兩種；

第二步，提取樣本庫中所有樣本的HOG特征，得到樣本的HOG特征矩陣H；

第三步，對H用PCA降維構(gòu)造超完備字典D；

第四步，對于待檢測絕緣子串，提取所有單個(gè)盤片Block_ij，i＝1,2,...,n，j＝1,2,...,m，n表示待檢測絕緣子串的個(gè)數(shù)，m表示每個(gè)絕緣子串的盤片個(gè)數(shù)；

第五步，對每個(gè)Block_ij，計(jì)算其HOG特征，并用PCA進(jìn)行降維，得到降維后的特征向量HP_ij；

第六步，將HP_ij輸入到稀疏表示分類器SRC中計(jì)算其與H矩陣中正常絕緣子盤片類和掉串絕緣子盤片類的誤差，Block_ij對應(yīng)誤差較小的類別，以此判斷Block_ij是否存在掉串缺陷；

第七步，如果Block_ij為掉串缺陷，則記錄其位置，待所有Block_ij檢測完畢后統(tǒng)一標(biāo)記掉串缺陷位置。

所述的第四步中，還包括利用圖像分割算法進(jìn)行絕緣子圖像分割的步驟，剔除背景干擾，將圖像分割成多個(gè)互不連通的區(qū)域，即疑似絕緣子區(qū)域塊。

所述的第四步中，還包括使用Otsu算法進(jìn)行絕緣子圖像分割，然后需要利用ASIFT(Affine scale-invariant feature transform)算法進(jìn)行疑似絕緣子區(qū)域塊的識別，將所有疑似絕緣子區(qū)域塊進(jìn)行ASIFT匹配，并與給定的閾值進(jìn)行比較，當(dāng)匹配點(diǎn)個(gè)數(shù)高于該閾值時(shí)，確定該區(qū)域?yàn)榻^緣子區(qū)域；否則，該區(qū)域不含有絕緣子，為干擾因素，去除該區(qū)域。